Основные типы выпускаемых предохранителей привести примеры и кратко охарактеризовать

Обновлено: 01.05.2024

Предохранитель — это коммутационное электромеханическое устройство, которое предназначено для защиты элементов систем распределения электричества и оборудования от перегрузов токов и от сверхтоков.

Предохранитель отключает электрическую цепь размыканием токоведущих частей под действием электрического тока, которое превышает допустимое значение.

Назначение и принцип действия

Предохранитель предназначен для пропускания рабочего тока и разрыва электрической цепи, то есть защиты электрооборудований и электрической сети от сверхтоков, которые возникают при коротком замыкании или при критических перегрузках. Он обеспечивает бесперебойную работу электрической цепи.

Предохранитель встраивается в разрыв электрической цепи (последовательно).

Когда протекает сверхток, происходит нагрев плавкого элемента предохранителя и его расплавление с образованием электрической дуги. При погасании электрической дуги цепь оказывается разомкнутой.

Плавкую вставку обычно заполняют специальным наполнителем (мелом, кварцевым песком) для отвода лишней теплоты и успешного гашения дуги. Во время процесса расплавления плавкого элемента происходит разрыв цепи и срабатывание предохранителя.

Когда предохранитель сработал, он подлежит замене, чтобы восстановить электроснабжение.

Также есть такое понятие, как время срабатывания предохранителя. Оно делится на два интервала:

Время плавления плавкого элемента. Именно этот интервал определяет эффективность предохранителя, так как электрическая дуга вводит электрическую цепь в сопротивление, ограничивающее поступление тока, что, в свою очередь, уменьшает вредное воздействие на все элементы системы.
Время горения дуги.

Далее проставляются прописные английские буквы в маркировке:

G — универсальные предохранители для защиты кабелей, электродвигателей, трансформаторов;
L — предохранители для распределительных устройств и кабелей;
B — предохранители для горнодобывающих оборудований;
F — предохранители для маломощных электрических цепей;
M — предохранители для коммутирующих устройств и электромоторов;
R — предохранители для полупроводниковых схем;
S — предохранители с моментальным сгоранием и со средним временем срабатывания;
Tr — предохранители для трансформаторов.

Классификация основных видов предохранителей

Предохранители по принципу действия и по способу разрыва электрической цепи делятся на 4 вида:

1. Предохранители с плавкой вставкой.

Такие предохранители имеют токопроводящий элемент, который расплавляется и испаряется под действием сверхтока. Этим обеспечивается разрыв электрической цепи и защита ее.

Плавкие вставки изготавливают из свинца, меди, цинка, железа. Работа проводника с плавкой вставкой под нормальным током обеспечивает хороший баланс температур между теплом, который выделяется на металле, и отводом тепла в окружающую среду. При превышении расчетной нагрузки такое равновесие разрушается.

Ускорение работы таких предохранителей обеспечивают специальные технические решения: уменьшение площади форм переменного сечения и использование металлургического эффекта.

Когда происходит разрыв электрической цепи, создается электрическая дуга, через который проходит сверхток до момента его погасания.

2. Предохранители электромеханической конструкции.

Такие предохранители основаны на автоматическом выключении. Их еще называют автоматами. Специальный датчик контролирует величину тока, и при его превышении автомат разрывает электрическую цепь.

3. Предохранители на основе электронных компонентов.

Такие предохранители защищают электрическую цепь бесконтактно на основе диодов, тиристоров или транзисторов.

Предохранитель контролирует величину тока и при его превышении затвор предохранителя запирается, тем самым отключает нагрузку. При этом устройство блокирует само себя.

4. Самовосстанавливающиеся предохранители.

Такие предохранители отличаются от предохранителей с плавкой вставкой многократным использованием. После сверхтока они сохраняют свою работоспособность.

Они состоят из полимерных материалов, имеющих положительный температурный коэффициент для электрического сопротивления. У них кристаллическая структура и при сверхтоке предохранитель переходит в аморфное состояние.

При монтаже цепи электропитания в любом помещении необходимо неукоснительно соблюдать безопасность. Существуют специальные элементы, устанавливаемые с целью отключения сетевого питания, если напряжение превышает допустимый уровень. Называются эти приспособления предохранителями.

Виды предохранителей

Классифицируются устройства по критерию разрыва электроцепи. Различают следующие их виды:

Плавкие. Разрыв происходит путем плавления специальной вставки.
Электромеханические. Биметаллический элемент, который при деформации отключает контакты.
Электронные. Электронная схема управляет ключом, отвечающим за разрыв цепи.
Самовосстанавливающиеся. Для их производства используются специальные материалы. Во время того, как ток течет по цепи, их свойства меняются, однако возобновляются после исчезновения или уменьшения тока. Сопротивления увеличивается, потом снова уменьшается.

Наиболее популярными и востребованными считаются плавкие предохранители.

Разновидности плавких предохранителей

Слаботочные - используются для бытовой электротехники, рассчитаны на максимальную силу тока в 6А;
Вилочные – наиболее оптимальный вариант для автомобилей;
Пробковые – это пробки для счетчика, устанавливаемые в однофазной сети, с номинальным током до 63А (позволяют включать несколько электроприборов одновременно);
Трубчатые – схожи с предыдущим видом, однако крепятся между двумя контактами;
Ножевые – максимальный ток до 1250А, используются в сетях с высокими нагрузками;
Кварцевые – рассчитаны на напряжение до 36 кВ.

Предохранители ППНИ защищают кабели и промышленные устройства от короткого замыкания и перенапряжения. Номинальный ток варьируется от 2 до 630 Ампер. Применяют их в одно- и трехфазных сетях. Сферы использования:

распределительные пункты;
трансформаторные станции;
шкафы низкого напряжения;
ящики управления.

Выпускаются устройства в соответствии с ГОСТом Р50339.0/2.

Предохранитель включает в себя несколько компонентов:

Классифицируются устройства по критерию разрыва электроцепи. Различают следующие их виды:

Плавкая вставка.
Для её изготовления используется легкоплавкий металл. Ток нагревает предохранитель во время прохождения через проводник. При нормальной температуре вставка не меняет своей структуры.

Как только напряжение переходит порог допустимого значения, нагрев усиливается, и деталь начинает плавиться. Подача тока при этом прекращается.

В зависимости от характеристик конкретной сети, подбирается устройство с определенными параметрами.

Корпус.
Является связующим звеном между всеми элементами, а также дополнительно их защищает. При срабатывании предохранителя корпус гасит образовавшуюся электрическую дугу, не допуская её распространения.

Система контактов.
Обеспечивает надежное соединение в сети. Чем больше площадь контакта, тем меньше сопротивление и риск перегрева соединений.

Все технические параметры, которыми обладают предохранители и их конструкционные элементы, отвечают стандартам ГОСТ и МЭК. Эти изделия можно использовать в качестве альтернативы российским и зарубежным устройствам.

Вставки любых размеров очень просто монтировать и демонтировать с помощью рукоятки съема РС-1. Они противостоят напряжению около 1000 В.

Рекламоноситель неестественно экономит креативный контент. Тем не менее, точечное воздействие создает эмпирический PR, отвоевывая свою долю рынка.

Принцип работы плавких предохранителей

Данный тип устройств является самым безопасным, надежным и доступным по ценовой категории.

Плавкая вставка под действием чрезмерного напряжения разрушается моментально, обеспечивая эффективный разрыв в цепи и защиту проводки. При нормальном напряжении вставка нагревается, а тепло рассеивается извне сквозь детали корпуса. Сам элемент не деформируется.

Что же происходит при увеличении тока? Температура вставки начинает постепенно нарастать, поскольку деталь оказывает активное сопротивление. Учитывая скорость увеличения температуры, элемент либо плавится, либо испаряется.

Главный критерий, по которому подбирается плавкая вставка для конкретной электроцепи – времятоковый параметр. В экстренном режиме быстрый разрыв электрической цепи способен предотвратить негативные последствия процесса.

Технические параметры

Количество полюсов	1
Номинальный ток	1,6 А
Характеристика срабатывания - кривая тока	С
Номинальное рабочее напряжение	230/400 В
Отключающая способность по EN 60898	4,5 кА
Ширина по количеству модульных расстояний	17,8 мм
Макс сечение входящего кабеля	25 мм
Номинальное напряжение постоян тока - DC	48 В
Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение	4 кВ
Класс токоограничения	3
Частота	50 Гц
Степень защиты - IP	IP20
Тип монтажа	на DIN-рейку
Климатическое исполнение	УХЛ4
Тип расцепителя	Тепловой, электромагнитный
Сфера применения	Промышленное и бытовое
Общ количество полюсов	1
Время срабатывания расцепителя в зоне КЗ tm	0,1 с
Наличие взрывозащиты	Без взрывозащиты
Тип монтажной рейки	35x7.5

Данный тип устройств является самым безопасным, надежным и доступным по ценовой категории.

Плавкий предохранитель — элемент электросети, выполняющий защитную функцию. В отличие от автоматического выключателя после каждого срабатывания он нуждается в замене размыкающей цепь детали. Плавкая вставка, которая сгорает при превышении допустимого значения номинального тока, должна быть выбрана с учетом нагрузки на сеть.

Принцип работы и назначение плавких предохранителей

Внутри вставки предохранителя находится проводник из чистого металла (меди, цинка и пр.) или сплава (стали). Защита цепей основана на физическом свойстве металлов нагреваться при прохождении тока. Многие сплавы обладают и положительным коэффициентом термического сопротивления. Его эффект заключается в следующем:

когда ток ниже номинального значения, предусмотренного для проводника, металл равномерно нагревается, успевая рассеивать тепло, и не перегревается;
большая сила тока приведёт к нагреву проводника, при этом, рассчитанный на определённое значение силы тока предохранитель, разрушится.

На этом свойстве основана расплавление тонкой проволочины, помещенной в электрический предохранитель. В зависимости от сферы применения форма и сечение проводника могут быть разными: от тонкой проволоки в бытовых и автомобильных приборах до толстых пластин, рассчитанных на силу тока в несколько тысяч ампер (А).

Компактная деталь защищает электрическую цепь от перегрузки и короткого замыкания. При превышении допустимого для сети (т. е. номинального) тока происходит разрушение вставки и разрыв цепи. Восстановить её работу можно только после замены элемента. Когда есть дефект в подключенном оборудовании, предохранители сгорают сразу после включения неисправного прибора, позволяя сохранить целостность прибора и указать на наличие проблемы. Если в сети произошло короткое замыкание, защитное устройство срабатывает так же.

Условное графическое обозначение на схеме

Согласно Единой системе конструкторской документации России, на графических схемах электроцепей плавкие предохранители обозначают прямоугольником, внутри которого проходит прямая линия. Её концы соединяются с 2 частями цепи до и после защитного устройства.

В документации к приборам импортного производства можно встретить и другие обозначения:

прямоугольник с отделёнными частями в торцах (стандарт IEC);
волнистая линия (IEEE/ANSI).

Виды и типы плавких предохранителей

Для применения в электроцепях используют разные типы и разновидности ПП. Выпускаемые в России изделия отличаются по типу конструкции:

Понятие наполненности связано с наличием внутри отдельных видов вставок вещества, гасящего электродугу, возникающую в момент перегорания проводника. Цепь будет разомкнута только после её исчезновения. Поэтому в колбах, наполненных ПП, находится кварцевый песок. Ненаполненные способны выделять газы, гасящие дугу. Это происходит при нагреве материала корпуса вставки.

Кроме типов, различают виды ПП:

Слаботочные применяют в маломощных бытовых приборах с потребляемым током силой до 6 А. Это цилиндрические вставки с контактами на торцах.
Вилочные ПП часто ставят в автомобили. Название обусловлено внешним видом: контакты находятся на одной стороне корпуса и вставляются в разъемы, как вилка в розетку.
Пробковые — распространенные в однофазных сетях электрические пробки для счетчика. Номинальный ток таких вставок составляет 63 А, они рассчитаны на единовременное включение нескольких бытовых приборов. Перегорающая вставка в таком предохранителе находится внутри керамического корпуса с патроном, снаружи остается 1 контакт, а другой соединяется с контактами пробки. При превышении нагрузки деталь сгорает, полностью обесточивая квартиру. Восстановить электроснабжение можно, заменив вставку на новую.
Трубчатый ПП по строению напоминает вставку для пробок, но его крепление выполнено между 2 контактами. Тип такого предохранителя — ненаполненный, а корпус сделан из фибры, которая при сильном нагреве выделяет газ.
Ножевые предохранители рассчитаны на величину тока 100-1250 А и применяются в сетях, где нужна высокая нагрузка (например, при подключении прибора с мощным двигателем).
Кварцевые , с наполнением кварцевым песком, применяются в сетях с напряжением до 36 кВ.
Газогенерирующие, разборные и неразборные. При сгорании разновидностей ПСН, ПВТ происходит мощное выделение газа, сопровождающееся хлопком. ПП применяют для сетей с напряжением 35-110 кВ. Номинальный ток такого ПП — до 100А.

В зависимости от общей нагрузки на сеть устанавливают разные виды ПП — более мощные ставят в специальных трансформаторных будках, они могут выдерживать ток, обеспечивающий потребности жилого массива иди предприятия. Маломощные монтируют в счетчиках: они защищают отдельные квартиры. В старых бытовых приборах тоже может быть установлен ПП (слаботочный), но современная техника содержит эти элементы редко.

Выбор плавкой вставки предохранителя

Выбор предохранителей производят с учетом их номиналов, времятоковой характеристики и общей нагрузки на сеть (суммарной мощности всех работающих элементов). Номинальным током ПП называют тот, который плавкая вставка сможет выдержать до разрушения. Эта величина указана на корпусе предохранителя (например, маркировка 63 А для пробковых бытовых предохранителей).

Любая электрическая цепь состоит из отдельных элементов. Для каждого из них характерны определённые значения силы тока, при которых данный элемент работоспособен. Увеличение силы тока сверх этих значений может вызвать повреждение элемента. Это происходит из-за недопустимо высокой температуры или по причине довольно-таки быстрого изменения структуры этого элемента от воздействия тока. В таких ситуациях предохранители различных конструкций позволяют избежать порчи элементов электрических цепей.

Их классификация основана на способе разрыва электрической цепи этими предохранителями, и поэтому можно перечислить те из них, которые наиболее широко применяются следующие виды предохранителей:

плавкие,
электромеханические,
электронные,
самовосстанавливающиеся.

Способ разрыва электрической цепи охватывает всю совокупность процессов, которые происходят в предохранителе при его срабатывании.

Плавкие предохранители разрывают электрическую цепь в результате расплавления плавкой вставки.
Электромеханические предохранители содержат контакты, которые отключаются деформирующимся биметаллическим элементом.
Электронные предохранители содержат электронный ключ, который управляется специальной электронной схемой.
Самовосстанавливающиеся предохранители изготовлены с применением особых материалов. Их свойства изменяются при протекании тока, но восстанавливаются после уменьшения или исчезновения тока в электрической цепи. Соответственно сопротивление сначала увеличивается, а затем вновь уменьшается.

Плавкие

Самыми дешёвыми и наиболее надёжными являются плавкие предохранители. Плавкая вставка, которая после увеличения силы тока сверх установленной величины плавится, или даже испаряется, гарантированно создаёт разрыв в электрической цепи. Эффективность такого способа защиты определяется главным образом скоростью процесса разрушения плавкой вставки. Для этого она изготавливается из специальных металлов и сплавов. Главным образом это такие металлы как цинк, медь, железо и свинец. Поскольку плавкая вставка по сути своей токопроводящая жила она ведёт себя как проводник, для которого характерны графики, показанные далее.

Поэтому для правильной работы плавкого предохранителя тепло, которое выделяется в плавкой вставке при номинальном токе нагрузки не должно приводить к её перегреву и разрушению. Оно рассеивается в окружающую среду через элементы корпуса предохранителя, нагревая вставку, но без разрушительных последствий для неё.

Но если ток увеличится, баланс тепла нарушится, и температура вставки начнёт возрастать.

При этом произойдёт лавинообразное нарастание температуры из-за увеличения активного сопротивления плавкой вставки. В зависимости от скорости нарастания температуры вставка либо расплавляется, либо испарятся. Испарению способствует вольтова дуга, которая может возникать в предохранителе при значительных величинах напряжения и тока. Дуга на какое-то время заменяет собой разрушенную плавкую вставку, поддерживая ток в электрической цепи. Поэтому её существование также определяет временные характеристики отключения плавкой вставкой.

Времятоковая характеристика — главный параметр плавкой вставки, по которому делается выбор её для той или иной электрической цепи.

В аварийном режиме важно наиболее быстро разорвать электрическую цепь. С этой целью для плавких вставок применяются специальные методы, такие как:

В принципе это похожие методы, которые позволяют, так или иначе, вызвать местный более быстрый нагрев вставки. Переменное сечение при меньшем поперечнике нагревается быстрее, чем при большем сечении. Чтобы дополнительно ускорить разрушение плавкой вставки она делается составной из пачки одинаковых проводников. Как только один из этих проводников перегорит, суммарное сечение уменьшится и перегорит следующий проводник и так далее до полного разрушения всей пачки из проводников.

Металлургический эффект применяется в тонких вставках. Он основан на получении местного расплава с более высоким сопротивлением и растворении в нём основного материала вставки с малым сопротивлением. В результате местное сопротивление увеличивается, и вставка более быстро расплавляется. Расплав получается из капель олова или свинца, которые наносятся на медную жилку. Такие методы применяются для маломощных предохранителей на токи до нескольких единиц ампер. В основном они применяются для различных бытовых электроприборов и устройств.

Форма, размеры и материал корпуса может изменяться в зависимости от модели плавкого предохранителя. Стеклянный корпус удобен тем, что позволяет увидеть, в каком состоянии пребывает плавкая вставка. Но зато керамический корпус дешевле и прочнее. Под определённые задачи адаптированы другие конструктивные исполнения. Некоторые из них показаны на изображении далее.

На основе трубчатых керамических корпусов устроены обычные электрические пробки. Собственно пробка – это корпус, который специально сделан под патрон для удобного использования предохранителя. Некоторые конструкции пробок и керамических предохранителей снабжены механическим индикатором состояния плавкой вставки. При перегорании её срабатывает устройство типа семафора.

При увеличении силы тока сверх 5 – 10 А появляется необходимость гашения вольтовой дуги внутри корпуса плавкого предохранителя. Для этого внутреннее пространство вокруг плавкой вставки заполняется кварцевым песком. Дуга быстро нагревает песок до выделения газов, которые препятствуют дальнейшему развитию вольтовой дуги.

Электрическая пробка с визуализацией целостности плавкой вставки

Предохранитель ПВД с визуализацией целостности плавкой вставки

Несмотря на определённые неудобства, обусловленные необходимостью запаса предохранителей для замены, а также замедленным и недостаточно точным для некоторых электрических цепей срабатыванием, этот тип предохранителей самый надёжный из всех. Надёжность срабатывания тем больше, чем выше скорость нарастания тока через него.

Электромеханические

Предохранители электромеханической конструкции принципиально отличаются от плавких предохранителей. В них есть механические контакты и механические элементы для управления ими. Поскольку надёжность любого устройства уменьшается по мере его усложнения, для этих предохранителей хотя бы теоретически, но существует вероятность такой неисправности, при которой установленный ток срабатывания не будет отключён. Многократность срабатывания – существенное преимущество этих устройств перед плавкими предохранителями. Недостатками можно обозначить такие свойства как:

Электромеханический предохранитель с цоколем

Электромеханический предохранитель с клеммами

Электронные

В этих устройствах механика полностью заменена электроникой. У них только один недостаток с его несколькими проявлениями:

Этот недостаток проявляется:

в необратимых внутренних повреждениях электронного ключа от нештатных физических воздействий (превышение напряжения, тока, температуры, радиации);
ложное срабатывание или поломка схемы управления электронным ключом от нештатных физических воздействий (превышение температуры, радиации, электромагнитного излучения).

Самовосстанавливающиеся

Из специального полимерного материала сделан брусок и снабжён электродами для присоединения к электрической цепи. Такова конструкция этой разновидности предохранителей. Сопротивление материала в заданном температурном диапазоне мало, но резко увеличивается, начиная с определённой температуры. По мере остывания сопротивление снова уменьшается. Недостатки:

зависимость сопротивления от температуры окружающей среды;
длительное восстановление после срабатывания;
пробой превышенным напряжением и выход из строя по этой причине.

Правильный выбор предохранителя обеспечивает существенную экономию средств. Дорогостоящее оборудование, своевременно отключенное предохранителем при аварии в электрической цепи, сохраняет свою работоспособность.

Читайте также: