Предохранители

Основы

Предохранитель представляет собой простой и эффективный способ защиты от опасных уровней тока:

1. ток, протекающий через ненулевое сопротивление проводника, приводит к рассеиванию мощности;
2. мощность рассеивается в виде тепла;
3. тепло поднимает температуру проводника;
4. если комбинация амплитуды и продолжительности тока достаточна для повышения температуры выше точки плавления предохранителя, предохранитель становится разрывом цепи, и поток тока прекращается.

Хотя основы работы предохранителя не сложны, но есть тонкие моменты, о которых следует помнить. Остальная часть данной статьи поможет вам понять некоторые важные детали, связанные с поведением и использованием предохранителей.

Проверка целостности

Есть несколько способов проверить предохранители. Самый простой способ — вытащить предохранитель и проверить его визуально.

Например, мы собираемся проверить предохранитель прикуривателя. Перестал работать. Скорее всего это из-за предохранителя, который перегорает чаще всего.

Поверните ключ зажигания в положение ВЫКЛ. Перед извлечением предохранителя всегда полезно пометить его положение, чтобы вы могли установить его обратно в тоже место.

Берём съёмник и вытаскиваем предохранитель. Плавкие предохранители имеют тонкий металлический провод, который плавится, когда ток превышает номинальное значение предохранителя. В этом перегоревшем предохранителе проводник расплавлен, смотрите фото.

Если предохранитель перегорел, значит что-то замкнуло защищаемую цепь. Если проблема не устранена, предохранитель снова перегорит. В этой машине это был маленький винт, который упал в гнездо прикуривателя.

Запасные предохранители могут находиться внутри крышки блока предохранителей. При замене можно использовать только предохранитель подходящего типа и номинального тока. Предохранитель прикуривателя на 15 А, в большинстве автомобилей он синий.

Некоторые типы предохранителей, такие как миниатюрные низкопрофильные предохранители на фото выше, универсальны и могут быть куплены в любых магазинах автозапчастей. Большие предохранители или панели с несколькими предохранителями могут быть заказаны в специализированных автомагазинах или у дилера.

Типы плавкого предохранителя

В электрических установках жилых помещений (≤ 1000 Вольт), применяются следующие типы предохранителей:

В виде пластин (пластинчатые). Не используются в жилых помещениях. Это одна или несколько открытых проволок припаянных к плоским медным или латунным наконечникам. Незащищенность такой вставки ограничивает их применение

Резьбовые пробки. Хорошо знакомые предохранители с вворачивающейся плавкой вставкой. Типы ПРС (резьбовой).

В виде трубок (трубчатые). В них вставка защищена трубчатой колбой. Для повышения защиты от пожаров, колба может быть наполнена специальным наполнителем. Типы трубчатых предохранителей НПН2 (с наполнителем), ПР2 (разборный), ПН2 (неразборный).

Маркировка

При выборе предохранителей важно знать диапазон защиты. Их всего 2: частичный и полный

При частичной защите предохранитель срабатывает только от токов КЗ. Полная защита включает также срабатывание от перегрузок.

В кодовой маркировке диапазоны защиты обозначены буквами «a» (частичный) и «g» (полный). Эти буквы стоят первыми перед цифрами, обозначающими номинальный ток.

На втором месте проставляются английские прописные буквы, которые обозначают:

• G — универсальный предохранитель. Применяется для защиты оборудования: трансформаторов, кабелей, электродвигателей;
• L — для кабелей и распределительных устройств;
• B — защита горнодобывающего оборудования;
• F — устройство для маломощных цепей;
• M — прибор для защиты цепей электромоторов и коммутирующих устройств;
• R — устройства для защиты полупроводниковых схем;
• S — моментальное сгорание при КЗ и среднее время срабатывания при перегрузках;
• Tr —трансформаторные предохранители.

Иногда на вставках проставляют только значения номинального тока. Такие предохранители применяются для защиты лишь от коротких замыканий.

Миниатюрные плавкие вставки маркируются в соответствии с требованиями ГОСТ Р МЭК 60127-1-2005. Согласно этому стандарту указывается номинальный ток и номинальное напряжение.

Перед показателем величины номинального тока проставляются буквенные символы:

• FF – сверхбыстродействующие предохранители;
• F – быстродействующие плавкие вставки;
• М – полузамедленные;
• Т – замедленные;
• ТТ – сверхзамедленные.

Допускается цветная маркировка. Пример такой маркировки показан на рис. 4.

Рис. 4. Цветовая маркировка миниатюрных предохранителей

Варианты исполнения

Слаботочные вставки

Плавкий предохранитель для маломощных электроприборов

Используются для защиты маломощных цепей, как правило до 20 ампер. Представляет собой стеклянный (керамический) цилиндр c металлическими основаниями, соединёнными между собой внутри тонкой проволокой. При перегрузке или коротком замыкании проволока сгорает, размыкая цепь и предотвращая последующее разрушение чрезмерной температурой. Различаются по размерам:

• 3х15
• 4х15
• 5×20
• 6×32
• 7х15
• 10х38

Вилочные предохранители

вилочные предохранители

Самое широкое применение вилочные предохранители получили в электрических цепях постоянного тока транспортных средств, производятся на рабочее напряжение до 30 вольт. Конструкция таких предохранителей смещена в одну сторону: электрические контакты с одной стороны и плавкая (защитная) часть с противоположной.

• По конструкции вилочные предохранители делятся на:
  • миниатюрные вилочные
  • обычные вилочные

Пробковые

Пробковые предохранители типа «Neozed»

Самый распространённый тип плавких предохранителей в старых электроустановках жилого фонда стран бывшего СССР. Конструкция представляет собой фарфоровый корпус, внутри которого располагается тонкая проволока (сгорающая в аварийном режиме); для гарантированного разъединения двух концов проволоки друг от друга при сгорании на одном конце проволоки висит груз, окрашенный в определённый цвет (каждому цвету соответствует определённая сила тока). По положению груза, как правило, определяют состояние предохранителя: если он свисает на куске проволоки, значит предохранитель сгорел и требует замены.

• По типу конструкции различаются на:
  • DIAZED
  • NEOZED

Окраска в соответствии с номинальным током

Сила тока	Цвет чеки	Максимальная мощность (сеть 220 В)
2 А	Розовый	460 Ватт
4 А	Коричневый	900 Ватт
6 А	Зелёный	1 200 Ватт
10 А	Красный	2 000 Ватт
16 А	Серый	3 200 Ватт
20 А	Синий	4 000 Ватт
25 А	Жёлтый	5 200 Ватт
32—50 А	Чёрный	7 300 —11 500 Ватт
60 — 63 А	Тёмно-красный	13 800 —14 500 Ватт

Ножевые

внутреннее строение ножевого предохранителя

Самый распространённый тип предохранителей на промышленных электроустановках, выпускаются на большие токи, до 1250 ампер. Являются источником повышенной опасности, поскольку использование предусматривало установку в держатель с неизолироваными губками; по этой причине ножевые предохранители стараются использовать только в тех местах, где обслуживание электроустановки предусматривается исключительно квалифицированным персоналом, обладающим как необходимым оборудованием, так и соответствующими навыками техники безопасности. В современном ассортименте можно встретить разъединители ножевых предохранителей в диэлектрическом корпусе, снижающие риск получения травм при обслуживании и/или замене.

• Различия ножевых предохранителей по типу конструкции:
  • 000 (до 100 ампер)
  • 00 (до 160 ампер)
  • 0 (до 250 ампер)
  • 1 (до 355 ампер)
  • 2 (до 500 ампер)
  • 3 (до 800 ампер)
  • 4а (до 1250 ампер)

Строение предохранителя

Это очень простой элемент, что хочется подчеркнуть реально компактный, что упрощает их применение в машине. Он состоит:

• Из корпуса – обычно он состоит из пластика, редко металл, или керамика
• Контактной группы – это две ножки (или просто контакта), которые подключаются в сеть автомобиля
• Рабочий элемент – обычно это нить, или часть металлической пластины, которая при определенной силе тока разрушается, обычно перегорает или «испаряется».

Раньше в авто, вспомнить хотя бы наши «первые» ВАЗ, применялись цилиндрические предохранители с металлической полоской, обычно состоящей из алюминия и керамическим корпусом.

На данный момент применяется плоское строение, две плоских ножки, пластиковый корпус, и тонкая рабочая часть (обычно делается из тугоплавкого провода).

Можно ли убрать?

Да конечно можно, почему же нет! Ведь этот элемент просто предохраняет, это если ходите, сетевой фильтр или UPS, он уберегает ваш компьютер, ноутбук или телевизор, монитор, от скачков напряжения или короткого замыкания. Если воткнете напрямую комп в розетку, он тоже будет работать, вот только если на электростанции перепутают напряжение, ваша техника погорит.

Также и тут, если исключить предохранитель из цепи, то при превышении номинального напряжения, будут нагреваться и перегорать другие элементы цепи – провода, устройства и т.д. Зачастую это приводит к пожарам, потому как, прежде чем оборваться раскаленному проводу, на нем загорается обмотка, она то и поджигает внутренности авто! А машина горит за считанные минуты.

Не занимаемся ерундой, если сгорел — меняем.

Порог срабатывания предохранителей

Из описанного выше становится ясно, что предохранитель в автомобиле разрушается в случае превышения номинального значения электричества. Плавкая часть предохранителя перегревается и сгорает.

Номинальный ток предохранителя рассчитывается по формуле: Inom=Pmax/U.

• Inom – это номинальная величина тока, которая измеряется в Амперах;
• Pmax – это максимально возможная нагрузка, которую может обрабатывать тот или иной прибор. Мощность указывается на приборах и измеряется в Ваттах;
• U – это уровень напряжения сети. Данный показатель измеряется в Вольтах. Уровень напряжения в сети автомобиля составляет 12 Вольт.

Как проверить предохранитель с помощью мультиметра

Если у вас есть мультиметр, тогда проверить предохранитель можно двумя способами.

Проверка напряжения

Первый способ — измерить напряжение на обоих контактах (выводах) предохранителя. На маленьких предохранителях есть верхняя часть обоих выводов, выступающая сквозь корпус предохранителя. Это позволяет измерять напряжение на каждой стороне предохранителя, не вынимая его.

Установите мультиметр в режим измерения постоянного напряжения (=U). Подсоедините щуп COM (черный) к минусу или металлической части кузова. Установите стояночный тормоз и поверните зажигание в положение ON (ВКЛ).

Зажигание должно быть включено, потому что при выключенном зажигании не на все предохранители подаётся напряжение. С помощью положительного щупа (красного) проверьте напряжение на обеих сторонах каждого предохранителя. Предохранитель, это просто электрический проводник.

Этот метод хорошо работает, когда необходимо проверить много предохранителей одновременно.

Проверка сопротивления

Если вы уже вытащили предохранитель, но не ясно, перегорел он или нет, вы можете проверить его сопротивление. Сопротивление обратно пропорционально току. Чем ниже сопротивление, тем выше ток.

Другими словами, между двумя контактами предохранителя должна быть непрерывность. Перегоревший же предохранитель покажет очень высокое сопротивление (бесконечность).

Чтобы измерить сопротивление любого электрического оборудования, оно должно быть отключено от электрической цепи. Вы не можете измерить сопротивление, пока оборудование подключено или включено. Переключите мультиметр на «Ом» и подключите щупы, как на фото.

Если предохранитель перегорел — мультиметр показывает OL, что означает отсутствие непрерывности или сопротивление выше, чем можно измерить. Если предохранитель исправен, мультиметр показывает 0 Ом.

Смотрите видео, как проверить предохранитель с помощью зажигалки или мультиметра:

Замена предохранителей

Если предохранитель вышел из строя, то его необходимо сразу же заменить. Для начала находим блок предохранителей (если блок расположен под капотом, то заранее следует отключить аккумулятор). Снимаем болты с крышки предохранительного блока. Гаечным ключом на 10 выкручиваем гайку, что удерживает хомут с проводами. Это делается для того, чтобы их сдвинуть (они закрывают доступ к предохранителям). Также для большего комфорта можно демонтировать панель с предохранителями, но это необязательно. Затем просто снимаем нерабочий предохранитель и ставим на его место новый (естественно, подходящий по размеру и по номиналу).

Самовосстанавливающиеся проводники

Бывает, что после перегрузки в электросети цепь можно снова подключить без какого-либо вреда через определённое время

Это довольно важно для различных микропроцессоров и микроконтроллерного оборудования. Для этих цепей применяют предохранители с самовосстановлением

В основе лежит состав, в который входит углерод и полимер. С помощью углерода возможно обеспечить необходимую степень проводимости, но сам предохранитель имеет сопротивление. Если сила тока превышает номинальные показатели, то самовосстанавливающиеся элементы нагреваются, из-за чего полимер переходит в газообразный вид. При этом происходит значительное расширение. Связь между частицами углерода разрывается. Электричество уже не может проходить через предохранитель. После остывания весь состав переходит в базовую форму. Частицы углерода снова восстанавливают контакт, и предохранитель можно использовать.

Конструкционные особенности

Разъединитель предохранителей и его эквивалентный конкурент

Главным конкурентом плавкого предохранителя является автомат защиты, отличительной чертой которого является простота в использовании.

Недостатки

• Одноразовые плавкие вставки. В случае срабатывания требуется замена. Существуют самовосстанавливающиеся предохранители, однако стоимость и применимость ограничена.
• Возможный перекос фаз в трёхфазных цепях и отказ потребителя, при использовании однополюсного аппарата защиты.
• Избыточное быстродействие. В случае, когда время срабатывания предохранителя менее 1 — 7 миллисекунд, при отключении мощной реактивной индуктивной нагрузки (трансформаторы, двигатели и т.п.) может возникнуть перенапряжение. Превышение напряжения может в 1000 раз превышать номинальное напряжение цепи.
• Чрезмерное влияние фактора окружающей среды. Плавкая вставка сильно зависит от температуры среды работы аппарата защиты. Окружающая среда (температура, давление и т.п) изменяют время-токовую характеристику срабатывания.
• Вероятность возникновения стабильного горения дуги. Плавкие вставки без твердого или жидкого наполнителя не всегда обеспечивают гарантированное гашение дуги, возникшей при выгорании проводника плавкой вставки.
• Специфичные предохранители, большим недостатком которых является конструкция, дающая возможность шунтирования, то есть использования «жучков», приводящих к пожарам.
• Возможны повреждения вышестоящих защитных предохранителей. В случае, когда система защищена предохранителями разного номинала на различных уровнях, при возникновении аварии (короткого замыкания) и срабатывании предохранителя нижнего уровня, повреждения (оплавления) получает и вышестоящая плавкая вставка. В данной ситуации требуется замена всего каскада плавких вставок.
• Сложность отстройки селективной защиты. Вследствие неповторимого быстродействия плавких вставок, необходим грамотный выбор предохранителей для обеспечения требуемого уровня селективности. Необходимо исключить возможность одновременного срабатывания аппаратов защиты разных уровней системы.

Преимущества

• Быстродействие. Предохранители обеспечивают наибольшую скорость срабатывания.
• Простота конструкции. Из-за более простой конструкции чем у автомата защиты, почти исключена возможность т. н. «поломки механизма».
• Безотказность. Грамотно выбранный предохранитель в качественном аппарате защиты обеспечивает гарантированное срабатывание и отключение поврежденного элемента. Системы защиты цепи построенные на автоматических выключателях (без использования систем цифровых защит) не могут обеспечить соответствующий уровень защиты.
• После замены плавкой вставки предохранителя в цепи получается защита с характеристиками, заявленными производителем в отличие от случая с использования автоматического выключателя с подгорающими контактами.

Как работает устройство?

Плавкий предохранитель работает в двух режимах, которые значительно отличаются друг от друга.

1. Нормальный режим сети. В этом режиме нагрев устройства происходит, как установившейся процесс. При этом он полностью нагревается до определенной температуры и отдает выделяемую теплоту в окружающую среду. На каждом элементе указывается так называемая номинальная сила тока (как правило, указывается наибольшее значение тока элемента конструкции). В предохранитель можно вставить плавкий элемент разной номинальной силы тока.
2. Режим коротких замыканий и перегрузок. Прибор сконструирован так, что при возрастании силы тока в сети, он мог сгореть за кратчайшее время. Для этого плавкий элемент на отдельных участках делают с меньшим сечением, где выделяется больше теплоты, чем на широких участках. При коротком замыкании перегорают практически все или полностью все зауженные участки. Когда плавится элемент, вокруг него создается электрическая дуга, гашение которой происходит в патроне механизма.

Сила тока должна указываться на корпусе прибора, а также должно учитываться максимально разрешенное напряжение, при котором прибор не выйдет из строя.

На графике ниже указывается зависимость времени перегорания плавкого элемента от тока:

Где l10 – это ток, при котором происходит плавление элемента и отключение его от сети за 10 с.

Использование онлайн-утилиты от Littelfuse для выбора предохранителя

Littelfuse iDesign Tool – онлайн-утилита, которая максимально упрощает выбор оптимального предохранителя и автоматизирует расчеты запасов по току и I2t. Кроме того, утилита позволяет разработчику задавать произвольную форму импульсов при определении I2t.

Процесс выбора предохранителя разбит на семь шагов.

Шаг 1. Сперва пользователь должен задать начальные условия для расчета: максимальное рабочее напряжение, номинальный ток, предельный ток КЗ, максимальную рабочую температуру (рисунок 5). Утилита также предлагает выбрать область применения предохранителя (телекоммуникации, военная электроника и так далее). К сожалению, в настоящее время специализированные модели предохранителей в онлайн-утилите отсутствуют. При выборе, например, взрывоопасных предохранителей утилита просто перенаправит пользователя на соответствующую страницу сайта, и выбор нужно будет делать вручную.

Рис. 5. Шаг 1. Определение исходных данных и требований

Шаг 2. На втором шаге необходимо выбрать стандарты, требованиям которых должен отвечать предохранитель (рисунок 6).

Рис. 6. Шаг 2. Выбор стандартов

Шаг 3. На этом этапе пользователю предлагается выбрать тип предохранителя: SMD, выводной для пайки в отверстия, для установки в держатель, с радиальными выводами, с аксиальными выводами (рисунок 7). 

Рис. 7. Шаг 3. Выбор типа предохранителя

Шаг 4. С учетом указанных ранее данных и требований программа автоматически подбирает подходящие серии предохранителей. Пользователю необходимо выбрать один из предложенных вариантов (рисунок 8).

Рис. 8. Шаг 4. Выбор серии

Шаг 5. Определение формы и параметров импульсов тока для расчета I2t. В данном случае у пользователя есть целых три варианта. Первый вариант подходит для расчета устойчивости предохранителя к импульсам стандартной формы (рисунок 9).

Рис. 9. Шаг 5. Задание параметров импульсов стандартной формы для расчета I2t

Шаг 6. Второй вариант подразумевает определение формы импульсов произвольной формы по точкам и дальнейший автоматический расчет I2t (рисунок 10).

Рис. 10. Шаг 6. Определение основных требований

Шаг 7. Если же пользователь уже рассчитал значение I2t вручную, то его можно задать напрямую (рисунок 11). 

Рис. 11. Шаг 7. Определение основных требований

Шаг 8. С учетом указанных ранее данных и требований программа автоматически подбирает наиболее подходящие модели предохранителей. Пользователю необходимо выбрать один из предложенных вариантов (рисунок 12).

Рис. 12. Шаг 8. Определение основных требований

Шаг 9. Проверка быстродействия предохранителя (желаемого времени срабатывания) при заданном токе КЗ. На этом этапе программа автоматически строит ампер-секундные характеристики с учетом ранее определенных параметров. Пользователю остается только убедиться, что выбранный предохранитель обладает достаточным быстродействием. При необходимости можно вернуться на несколько шагов назад и без проблем повторить расчеты с другой серией или моделью предохранителя (рисунок 13).

Рис. 13. Шаг 9. Определение основных требований

Конструкция

Основным элементом, входящим в состав предохранителя является – плавкая вставка. Данные вставки имеют множество конфигураций, но тем не менее имеют два базовых элемента:

Плавкий элемент – выполнен из сплава различных металлов либо выполняется со специально подобранными сплавами металла.

Плавкие вставки выполняются из различных материалов:

1. цинк;
2. свинец;
3. медь;
4. олово;
5. серебро.

Корпус – блок, содержащий комплекс крепежных элементов, позволяющих подключение коммутационного элемента к электрической цепи.

Корпуса выполняются из разновидностей прочной керамики такие как:

1. фарфор;
2. корундо-муллитовая керамика;
3. стеатит.

При использовании электропредохранителей с малым током номинального режима корпус выполняется из специальных стекол.

К основным параметрам, характеризующие плавкие предохранители относятся:

1. номинальное напряжение;
2. номинальный ток;
3. максимальная мощность;
4. скорость срабатывания.

Все эти факторы необходимо учитывать при расчете плавкой вставки.

Расчет плавких значений номинального тока производится согласно формулы 1:

Из формулы, для расчета, необходимо знать U – напряжение, Pmax – максимальная нагрузочная мощность.

Как поменять предохранитель?

В микроволновых печах, имеющих простую комплектацию, зачастую встречается три предохранителя. Произвести замену не составит труда. Поскольку корпус прозрачный, определить выход из строя легко.

Пример непригодного предохранителя

Перед началом процедуры обязательно необходимо обезопасить себя от поражения током и выключить прибор из сети. Далее снимаем заднюю крышку. Крышка хорошо закреплена для того чтобы создать изоляцию и не выпускать волны наружу.

Плата управления аппаратом. Жёлтым отмечен трансформатор, красным отмечен конденсатор

После открытия корпуса вы сразу их обнаружите в таких местах:

• На плате управления аппаратом.
• Возле блока питания.
• Между конденсатором (элемент напоминающий бочонок) и трансформатором (элемент с медной обмоткой).

Микроволновая печь без задней крышки

Для замены рекомендуется подбирать аналог. Другой вид может не подойти и выйти из строя сразу же. Перед тем как проверить работу, необходимо обязательно закрыть корпус обратно. Не включайте прибор без крышки. Излучение прибора опасно для здоровья и другой техники и не должно выходить за пределы корпуса.

Если после замены предохранители всё равно продолжают перегорать, необходимо:

• Убедится в том, что напряжение в сети соответствует нормам и подача идёт стабильно.
• Другая поломка. Среди неисправных деталей чаще всего встречаются высоковольтный диод, трансформатор (замыкание между обмотками) и магнетрон.

Если у вас нет достаточных знаний и навыков в электротехнике, а также необходимых приборов для диагностики, таких как мультиметр, то рекомендуется обратиться в сервисный центр. Такую работу лучше доверить опытным специалистам.

Подведём итог. В процессе замены нет ничего сложного. Замену можно произвести самостоятельно, подобрав идентичный тип. Тип можно определить по специальной маркировке, написанной на детали.

Определить и заменить сгоревший элемент достаточно легко благодаря тому, что зачастую они выпускаются прозрачными. Гарь на закрашенных предохранителях также даёт понять, что он не годится в эксплуатацию. Перед процессом обязательно отключите прибор от сети во избежание ударом тока, а перед использованием закройте корпус.

Чтобы не допустить поломку, выполняйте все требования правильной и безопасной эксплуатации, указанные в инструкции к товару. Следите за тем, чтобы для работы соблюдались все необходимые условия. Соблюдайте все правила безопасности.

Как проверить предохранитель мультиметром

Для проверки элемента цепи используется распространенный прибор – мультиметр, он же тестер. Прибор является незаменимым для автолюбителя, и он позволяет проверить предохранитель машины двумя способами.

Рекомендуем прочитать:
Способы проверки катушки зажигания мультиметром на основные неисправности
Как проверить уровень заряда аккумулятора на автомобиле с помощью мультиметра

Проверка по напряжению

Чтобы диагностировать неисправность предохранителя в автомобильной цепи, необходимо:

1. Взять мультиметр и настроить его в режим измерения напряжения;
2. Далее включить цепь автомобиля, с которой наблюдаются проблемы, – свет, печка, обогреватель зеркал или другую;
3. После этого проверить напряжение на одном выводе предохранителя, отвечающего за эту цепь, а затем на другом выводе;
4. Если напряжение отсутствует на одном из выводов, значит, предохранитель перегорел и потребуется его замена.

Данный способ хорош своей простотой, и буквально за несколько секунд он позволяет определить имеется проблема в предохранителе или другом элементе, подключенном в цепь. Однако у него имеется и минус, подобным методом будет трудно измерить напряжение предохранителя в некоторых цепях, к примеру, дверного замка или звукового сигнала. Проще это сделать с помощью второго способа, описанного ниже.

Проверка по сопротивлению

Диагностировать неисправность предохранителя можно по сопротивлению. Для этого требуется снять элемент с машины и переключить мультиметр в режим измерения электрического сопротивления (Ом). После этого выводы тестера подводятся к выводам предохранителя, и если на экране отображается нулевое электрическое сопротивление, значит, элемент неисправен и требуется его заменить.

Считается, что вышедший из строя предохранитель можно заменить проволокой, которая сможет восстановить электрическую цепь. Это действительно так, но данный метод «ремонта» крайне нежелателен. Устанавливая проволоку на место предохранителя, автомобилист не решает проблему, а только ее усложняет. В экстренных случаях это допустимо, но при долгой «поездке на проволоке», начнет плавиться электропроводка автомобиля, что может вылиться в дорогостоящий ремонт.

Назначение и принцип действия

Основная задача плавких предохранителей – защита электрической сети и электрооборудования от сверхтоков, возникающих при коротком замыкании или в результате критических перегрузок. При этом они обеспечивают бесперебойную работу защищаемых цепей в номинальном режиме.

В отличие от автоматического выключателя, часто применяемого в электротехнике, плавкая вставка срабатывает только один раз, после чего он подлежит замене. Однако срабатывает такое устройство со стопроцентной вероятностью, в то время как автоматика после многократного отключения может подвести. Именно поэтому для защиты дорогостоящего оборудования используют плавкие вставки. Не отказываются от применения этих защитных устройств и в силовых цепях.

Устройство и принцип защиты

В конструкции плавкого предохранителя есть два основных элемента: корпус (держатель) с контактами и плавкую вставку (рисунок 1). Строго говоря, только сочетание этих элементов можно называть предохранителем. Очень часто деталь плавкой вставки (особенно если она заменяемая) называют плавким предохранителем. В данной статье мы тоже иногда будем придерживаться этой традиции.

Рис. 1. Конструкция плавкого предохранителя

Рабочим элементом вставки является проводник из меди или сплава металлов. Благодаря этому плавкому элементу происходят отключения цепи в критических ситуациях.

В качестве плавкого элемента может быть одна или несколько медных проволок, пластина либо фигурная деталь. Эти проводники помещаются в жаропрочный корпус: стеклянный, керамический (рис. 2) или пластиковый. В зависимости от назначения, пространство вокруг плавкого элемента может быть заполнено кварцевым песком или окружено легкоиспаряющимся веществом, предназначенным для гашения электрической дуги.

Рис. 2. Керамические плавкие вставки

При прохождении номинальных токов через проволоку вставки, она незначительно нагревается, не достигая температуры плавления. Но в режиме короткого замыкания резко возрастает величина тока, что приводит к плавлению вставок. Это приводит к разрыву цепи.

Нагревание предохранителя происходит также при перегрузках, то есть в результате превышения номинального напряжения на защищаемом участке цепи. При достижении рабочих напряжений величины, называемой током отключения, температура плавкого элемента возрастает до точки плавления и цепь разрывается. После восстановления параметров цепи плавкую вставку необходимо заменить.

Плавкие вставки имеют некую инерционность срабатывания. При КЗ задержка незаметна, так как в этом случае плавкий элемент нагревается молниеносно.

Иначе обстоит дело в случаях с перегрузками. Для достижения температуры плавления требуется больше времени. Поэтому, чтобы повысить скорость срабатывания, элементам вставок придают специальную форму и нагружают их силами упругости (один конец пластины соединяют с растянутой пружиной).

В некоторых моделях под действием пружины наружу выходит штифт, называемый индикатором срабатывания (рисунок 3). Он выступает в роли указателя срабатывания и свидетельствует о том, что вставку надо менять.

Рис. 3. Строение плавкой вставки

Цифрами на рисунке обозначено:

• I – патрон;
• 2 – плавкая пластина;
• 3 – шарики из олова;
• 4 – плавкая вставка;
• 5 – кварцевый песок;
• 6 – пружина;
• 7 – текстолитовая шайба;
• 8 – спусковой механизм указателя срабатывания;
• 9 – колпачок;
• 10 – ободок колпачка;
• 11 – указатель срабатывания;
• 12 – асбоцементная прокладка;
• 13 – цементная заливка.

В ряде случаев для увеличения скорости срабатывания используют вставки с параллельно натянутыми проволоками разных диаметров. Перегорание самой тонкой проволоки увеличивает нагрузку на остальные элементы, ускоряя их плавление.

С целью снижения перенапряжений в некоторых конструкциях вставок применяют проволоки с разными сечениями отдельных участков. При срабатывании такого предохранителя, первым перегорает участок с наименьшим сечением вставки. Если пары расплавленного металла спровоцируют в точке разрыва электрическую дугу, то перегорит участок с большим сечением.

Конструктивные особенности предохранителей можно узнать по их маркировке. К сожалению, время-токовые характеристики наносятся не на все типы изделий. Но модели, на которые нанесены буквенно-цифровые коды, можно легко классифицировать по их назначению.

Функции предохранителя в микроволновой печи

Микроволновая печь является технически сложным устройством. Она позволяет за короткое время быстро разогревать продукты. При этом задействуется достаточно большая электрическая мощность. Для обеспечения безопасности и защиты устройства от скачков напряжения используется специальный предохранитель. При его выходе из строя микроволновка оказывается полностью неработоспособной. Для ремонта достаточно заменить неисправную деталь на новую.

Диагностику микроволновой печи всегда начинают именно с предохранителя, поскольку чаще всего его перегорание приводит к неисправности. Эта деталь является важным элементом электрической цепи, предназначенной прежде всего для защиты других компонентов. Предохранительные элементы делятся на несколько типов. В СВЧ печи устанавливаются специальные плавкие варианты.

Основным функциональным элементом предохранителя является нить из специального металла, заключенная в стеклянный корпус цилиндрической формы. На концах корпуса имеются контактные точки для включения детали в цепь.

Если в цепь подается чрезмерно высокое напряжение металлическая нить расплавляется, вследствие чего прекращается электроснабжение. Таким образом обеспечивается защита остальных деталей от выхода из строя вследствие скачков напряжения в электросети.

При нормальном напряжении через металлическую нить ток проходит к остальным деталям. Все компоненты печи подключаются последовательным способом. Предохранитель обычно является одним из первых элементов цепи.

В случае слишком сильного повышения напряжения происходит поломка только предохранителя. Остальные детали моментально отключаются от питания за счет перегорания нити. Следовательно, сгорание предохранителя можно считать не поломкой, а скорее срабатыванием защитной системы. Для восстановления работоспособности микроволновки достаточно просто заменить сгоревшую деталь. Но, иногда могут сгореть и другие детали, расположенные в сети перед ним. В таком случае также потребуется замена всех вышедших из строя элементов.