Предохранитель (электрический)

Предохранитель
	Миниатюрный предохранитель с задержкой срабатывания 250 В, который отключит ток 0,3 А через 100 с или ток 15 А через 0,1 с. Длина 32 мм (1 1/4 дюйма).
Тип	Пассивный
Working principleПринцип работы	Плавление внутреннего проводника из-за тепла, выделяемого чрезмерным потоком тока.
Электронный символ
	; Электронные символы предохранителя

В электронике и электротехнике плавкий предохранитель — это устройство электробезопасности, которое обеспечивает от сверхтоков защиту электрической цепи . Его основным компонентом является металлическая проволока или полоса, которая плавится, когда через нее протекает слишком большой ток, тем самым останавливая или прерывая ток. Это жертвенное устройство ; как только предохранитель сработает, это разомкнутая цепь, и его необходимо заменить или перемонтировать, в зависимости от его типа.

Предохранители использовались в качестве важных устройств безопасности с самого начала электротехники. Сегодня существуют тысячи различных конструкций предохранителей, которые имеют определенные номинальные значения тока и напряжения, отключающую способность и время срабатывания в зависимости от применения. Временные и текущие характеристики предохранителей выбираются так, чтобы обеспечить адекватную защиту без ненужных прерываний. Правила электромонтажа обычно определяют максимальный номинальный ток предохранителя для конкретных цепей. Короткие замыкания , перегрузка, несогласованные нагрузки или отказ устройства являются основными или некоторыми из причин срабатывания предохранителя. При контакте поврежденного провода под напряжением с металлическим корпусом, подключенным к земле, образуется короткое замыкание и предохранитель плавится.

Предохранитель — это автоматическое средство отключения питания неисправной системы; часто сокращается до ADS (автоматическое отключение питания). Автоматические выключатели могут использоваться в качестве альтернативы предохранителям, но имеют существенно другие характеристики.

История

Бреге рекомендовал использовать проводники уменьшенного сечения для защиты телеграфных станций от ударов молнии ; расплавляясь, провода меньшего размера будут защищать оборудование и проводку внутри здания. ^[1] Еще в 1864 году для защиты телеграфных кабелей и осветительных установок использовались различные плавкие элементы из проволоки или фольги. ^[2]

Предохранитель был запатентован Томасом Эдисоном в 1890 году как часть его системы распределения электроэнергии. ^[3]

Строительство

Предохранитель состоит из металлической ленты или проволочного плавкого элемента небольшого сечения по сравнению с проводниками цепи, установленного между парой электрических клемм и (обычно) заключенного в негорючий корпус. Предохранитель расположен последовательно, чтобы переносить весь заряд, проходящий через защищаемую цепь. Сопротивление элемента генерирует тепло за счет протекания тока. Размер и конструкция элемента определяются (эмпирически) таким образом, чтобы тепло, выделяемое при нормальном токе, не приводило к повышению температуры элемента. Если протекает слишком большой ток, элемент нагревается до более высокой температуры и либо непосредственно плавится, либо плавится паяное соединение внутри предохранителя, размыкая цепь.

Плавкий элемент изготовлен из цинка, меди, серебра, алюминия, ^{[ нужна ссылка ]} или сплавы этих или других различных металлов для обеспечения стабильных и предсказуемых характеристик. ^[4]^[5] В идеале предохранитель должен выдерживать номинальный ток в течение неопределенного времени и быстро плавиться при небольшом превышении. Элемент не должен быть поврежден незначительными безвредными скачками тока, а также не должен окисляться или изменять свое поведение после нескольких лет эксплуатации.

Плавким элементам может быть придана такая форма, которая увеличивает эффект нагрева. В больших предохранителях ток может быть разделен между несколькими металлическими полосками. Двухэлементный предохранитель может содержать металлическую полоску, мгновенно плавящуюся при коротком замыкании, а также содержать легкоплавкое паяное соединение, реагирующее на длительную перегрузку малых значений по сравнению с коротким замыканием. Элементы предохранителя могут поддерживаться стальной или нихромовой проволокой, чтобы на элемент не оказывалась нагрузка, но может быть включена пружина для увеличения скорости разделения фрагментов элемента.

Плавкий элемент может быть окружен воздухом или материалами, предназначенными для ускорения гашения дуги. Можно использовать кварцевый песок или непроводящие жидкости.

Характеристики

Номинальный ток I _Н

Максимальный ток, который предохранитель может проводить непрерывно, не разрывая цепь.

Время и текущие характеристики

Скорость перегорания предохранителя зависит от силы тока, протекающего через него, и от материала, из которого изготовлен предохранитель. Производители могут предоставить график зависимости тока от времени, часто в логарифмическом масштабе, для характеристики устройства и сравнения с характеристиками защитных устройств до и после предохранителя.

Время работы не является фиксированным интервалом, а уменьшается по мере увеличения тока. Предохранители имеют особые характеристики времени срабатывания по сравнению с током. Стандартному предохранителю может потребоваться ток, вдвое превышающий номинальный, для срабатывания за одну секунду, быстродействующему предохранителю может потребоваться ток, вдвое превышающий номинальный, для срабатывания за 0,1 секунды, а плавкому предохранителю для срабатывания может потребоваться ток, вдвое превышающий номинальный, в течение десятков секунд. .

Выбор предохранителя зависит от характеристик нагрузки. В полупроводниковых устройствах может использоваться быстрый или сверхбыстрый предохранитель, поскольку полупроводниковые устройства быстро нагреваются при протекании избыточного тока. Самые быстроперегорающие предохранители предназначены для наиболее чувствительного электрооборудования, где даже кратковременное воздействие тока перегрузки может нанести вред. Обычные быстродействующие предохранители являются предохранителями наиболее общего назначения. Предохранитель с задержкой срабатывания (также известный как противопомпажный или инерционный предохранитель) предназначен для протекания тока, превышающего номинальное значение предохранителя, в течение короткого периода времени без перегорания предохранителя. Эти типы предохранителей используются в таком оборудовании, как двигатели, которые при наборе скорости могут потреблять ток, превышающий нормальный, в течение нескольких секунд.

Я ²значение t

Я ²Номинал t связан с количеством энергии, пропускаемой плавким предохранителем при устранении электрического повреждения. Этот термин обычно используется в условиях короткого замыкания, а значения используются для проведения исследований координации в электрических сетях. я ²Параметры t приведены в таблицах технических данных производителя для каждого семейства предохранителей. Для координации работы предохранителей с устройствами, расположенными выше или ниже по потоку, как плавящимися, так и плавящимися. ²т и очистка я ²т указаны. Тающий я ²t пропорционален количеству энергии, необходимой для начала плавления плавкого элемента. Поляна я ²t пропорционален общей энергии, пропускаемой предохранителем при устранении неисправности. Энергия в основном зависит от тока и времени срабатывания предохранителей, а также от доступного уровня неисправности и напряжения системы. С тех пор, как я ²Номинал предохранителя пропорционален энергии, которую он пропускает, и является мерой термического повреждения от тепловых и магнитных сил, которые могут возникнуть в результате повреждения конца.

Отключающая способность

Отключающая способность – это максимальный ток, который можно безопасно отключить предохранителем. Он должен быть выше предполагаемого тока короткого замыкания . Миниатюрные предохранители могут иметь отключающий ток только в 10 раз больше номинального тока. В практике Северной Америки предохранители для небольших низковольтных , обычно жилых, электропроводных систем обычно рассчитаны на прерывание тока 10 000 ампер. Предохранители для коммерческих или промышленных энергосистем должны иметь более высокие отключающие способности, при этом некоторые низковольтные токоограничивающие предохранители с высокой отключающей способностью рассчитаны на 300 000 ампер. Предохранители для высоковольтного оборудования до 115 000 В рассчитываются по полной полной мощности (мегавольт-амперы, МВА ) уровня повреждения в цепи.

Некоторые предохранители имеют обозначение высокой отключающей способности (HRC) или высокой отключающей способности (HBC). ^[6] и обычно заполняются песком или подобным материалом. ^[7]

Низковольтные предохранители с высокой отключающей способностью (HRC) используются в зоне главных распределительных щитов в сетях низкого напряжения, где существует высокий потенциальный ток короткого замыкания. Они обычно больше, чем предохранители винтового типа, и имеют колпачок с наконечником или ножевые контакты. Предохранители с высокой отключающей способностью могут быть рассчитаны на ток отключения 120 кА.

Предохранители HRC широко используются в промышленных установках, а также в общественной электросети, например, на трансформаторных подстанциях, главных распределительных щитах или в распределительных коробках зданий, а также в качестве предохранителей счетчиков.

В некоторых странах из-за высокого тока повреждения при использовании этих предохранителей местные правила могут разрешать замену этих предохранителей только обученному персоналу. Некоторые разновидности предохранителей HRC имеют особые особенности обращения.

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение предохранителя должно быть равно или превышать напряжение холостого хода. Например, предохранитель в виде стеклянной трубки на 32 В не сможет надежно отключить ток от источника напряжения 120 или 230 В. Если предохранитель на 32 В попытается отключить источник 120 или 230 В, может возникнуть дуга . Плазма внутри стеклянной трубки может продолжать проводить ток до тех пор, пока ток не уменьшится до такой степени, что плазма станет непроводящим газом. Номинальное напряжение должно быть выше максимального напряжения источника, который необходимо отключить. Последовательное соединение предохранителей не приводит к увеличению номинального напряжения ни комбинации, ни какого-либо отдельного предохранителя.

Предохранители среднего напряжения, рассчитанные на несколько тысяч вольт, никогда не используются в цепях низкого напряжения из-за их стоимости и потому, что они не могут должным образом размыкать цепь при работе при очень низком напряжении. ^[8]

Падение напряжения

Производитель может указать падение напряжения на предохранителе при номинальном токе. Существует прямая зависимость между холодным сопротивлением предохранителя и величиной падения напряжения. ^{[ нужны разъяснения ]} После подачи тока сопротивление и падение напряжения предохранителя будут постоянно расти с повышением его рабочей температуры, пока предохранитель наконец не достигнет теплового равновесия. Необходимо учитывать падение напряжения, особенно при использовании предохранителя в низковольтных устройствах. Падение напряжения часто не является значительным в более традиционных предохранителях проволочного типа, но может быть значительным в других технологиях, таких как предохранители самовосстанавливающегося типа (PPTC).

Снижение характеристик температуры

Температура окружающей среды изменит рабочие параметры предохранителя. Предохранитель, рассчитанный на ток 1 А при 25 °C, может проводить на 10–20 % больший ток при −40 °C и может размыкаться при 80 % номинального значения при 100 °C. Рабочие значения будут различаться в зависимости от семейства предохранителей и указаны в технических характеристиках производителя.

Маркировка

Пример множества маркировок , которые можно найти на предохранителе.

Большинство предохранителей имеют маркировку на корпусе или торцевых крышках , указывающую их номиналы. Предохранители «чипового типа» с технологией поверхностного монтажа имеют мало маркировок или вообще не имеют их, что очень затрудняет идентификацию.

Предохранители одинакового внешнего вида могут иметь существенно разные свойства, определяемые их маркировкой. Маркировка предохранителей ^[9] обычно передает следующую информацию либо в явном виде в виде текста, либо в неявном виде с маркировкой органа по утверждению для определенного типа:

Номинальный ток предохранителя.
Номинальное напряжение предохранителя.
Время – токовая характеристика; то есть скорость предохранителя.
Одобрения национальных и международных агентств по стандартизации.
Производитель / номер детали /серия.
Прерывающая способность ( отключающая способность )

Пакеты и материалы

Предохранители выпускаются в широком диапазоне размеров и стилей для использования во многих приложениях и производятся в стандартизированных упаковках, что делает их легко взаимозаменяемыми. Корпуса предохранителей могут быть изготовлены из керамики , стекла , пластика , стекловолокна , формованных слюдяных ламинатов или формованного сжатого волокна в зависимости от применения и класса напряжения.

Патронные предохранители ( феррулы ) имеют цилиндрический корпус, заканчивающийся металлическими торцевыми крышками. Некоторые патронные предохранители изготавливаются с торцевыми крышками разных размеров, чтобы предотвратить случайную установку предохранителя неправильного номинала в держатель, что придает им форму бутылки.

Предохранители для силовых цепей низкого напряжения могут иметь прикрученные ножевые или бирочные клеммы , которые крепятся винтами к держателю предохранителя. Некоторые клеммы плоского типа удерживаются пружинными зажимами. Предохранители пластинчатого типа часто требуют использования специального инструмента для извлечения их из держателя предохранителя.

Возобновляемые предохранители имеют сменные плавкие элементы, что позволяет повторно использовать корпус и клеммы предохранителя, если они не повреждены после срабатывания предохранителя.

Предохранители, предназначенные для пайки на печатную плату, имеют радиальные или осевые выводы . для поверхностного монтажа Предохранители имеют контактные площадки вместо проводов.

Высоковольтные предохранители вышибного типа имеют трубки из волокна или стеклопластика, открытый конец и могут иметь замену плавкого элемента.

Полузакрытые предохранители представляют собой держатели плавкой проволоки, в которых можно заменить саму плавкую проволоку. Точный ток предохранителя не контролируется так хорошо, как встроенный предохранитель, и чрезвычайно важно использовать правильный диаметр и материал при замене плавкой проволоки, и по этим причинам эти предохранители постепенно теряют популярность.

Они все еще используются в потребительских товарах в некоторых частях мира, но становятся все менее распространенными.Несмотря на то, что стеклянные предохранители имеют преимущество, заключающееся в том, что плавкий элемент виден для целей проверки, они имеют низкую отключающую способность (размыкающую способность), что обычно ограничивает их применение в приложениях с током 15 А или менее при 250 В _{переменного тока} . Керамические предохранители имеют преимущество более высокой отключающей способности, что облегчает их использование в цепях с более высоким током и напряжением . Заполнение корпуса предохранителя песком обеспечивает дополнительное охлаждение дуги и увеличивает отключающую способность предохранителя. Предохранители среднего напряжения могут иметь оболочку, заполненную жидкостью, способствующую гашению дуги . В некоторых типах распределительных устройств используются плавкие вставки, погруженные в масло , заполняющее оборудование.

Пакеты предохранителей могут включать в себя элементы отбраковки, такие как штифт, паз или выступ, которые предотвращают замену предохранителей, внешне похожих по внешнему виду. Например, держатели предохранителей североамериканского класса RK имеют штырь, который предотвращает установку аналогичных по внешнему виду предохранителей класса H, которые имеют гораздо меньшую отключающую способность, а также сплошную плоскую клемму без паза типа RK.

Размеры

Предохранители могут иметь корпуса разного размера, чтобы предотвратить замену предохранителей разных номиналов. Например, предохранители бутылочного типа различаются номиналами с разным диаметром колпачка. Предохранители автомобильных стекол изготавливались разной длины, чтобы предотвратить установку предохранителей с высоким номиналом в цепь, предназначенную для более низкого номинала.

Специальные возможности

Стеклянный патрон и штекерные предохранители позволяют осуществлять непосредственный осмотр плавкого элемента. Другие предохранители имеют другие методы индикации, включая:

Указательный штифт или ударник — при перегорании элемента выступает из колпачка предохранителя.
Индикаторный диск — цветной диск (установленный заподлицо в торцевой крышке предохранителя) выпадает при перегорании элемента.
Окно элемента — небольшое окошко, встроенное в корпус предохранителя для визуальной индикации перегоревшего элемента.
Внешний индикатор срабатывания — функция аналогична ударнику, но может быть прикреплена снаружи (с помощью зажимов) к совместимому предохранителю.

Некоторые предохранители позволяют прикрепить к корпусу предохранителя специальный микропереключатель или релейный блок. Когда плавкий предохранитель перегорает, индикаторный штифт выдвигается и активирует микровыключатель или реле, что, в свою очередь, вызывает событие.

В некоторых предохранителях для устройств среднего напряжения используются два или три отдельных цилиндра и два или три плавких элемента, соединенных параллельно.

Стандарты предохранителей

Предохранители МЭК 60269

Международная электротехническая комиссия публикует стандарт 60269 для низковольтных силовых предохранителей. Стандарт состоит из четырех томов, в которых описаны общие требования, предохранители для промышленного и коммерческого применения, предохранители для бытового применения и предохранители для защиты полупроводниковых устройств. Стандарт IEC объединяет несколько национальных стандартов, тем самым улучшая взаимозаменяемость предохранителей в международной торговле. Все предохранители различных технологий, прошедшие испытания на соответствие стандартам IEC, будут иметь одинаковые времятоковые характеристики, что упрощает проектирование и обслуживание.

Предохранители UL 248 (Северная Америка)

В США и Канаде низковольтные предохранители на напряжение переменного тока 1 кВ изготавливаются в соответствии со стандартом Underwriters Laboratories UL 248 или согласованным стандартом Канадской ассоциации стандартов C22.2 № 248. Этот стандарт применяется к предохранителям с номиналом 1 кВ или менее. , переменного или постоянного тока и с отключающей способностью до 200 кА. Эти предохранители предназначены для установок, соответствующих требованиям Канадских электротехнических норм, часть I (CEC) или национальных электротехнических норм и правил NFPA 70 (NEC).

Стандартные значения тока для предохранителей (и автоматических выключателей ) в США/Канаде составляют 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 150, 175. , 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 1000, 1200, 1600, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000 и 6000 ампер. Дополнительные стандартные значения тока для предохранителей: 1, 3, 6, 10 и 601.

UL 248 в настоящее время состоит из 19 «деталей». UL 248-1 устанавливает общие требования к предохранителям, в то время как последние части предназначены для предохранителей конкретных размеров (например: 248-8 для класса J, 248-10 для класса L) или для категорий предохранителей с уникальными свойствами (например: 248-13 для полупроводниковых предохранителей, 248-19 для фотоэлектрических предохранителей). Применяются общие требования (248-1), за исключением случаев, измененных дополнительной частью (240-x). Например, UL 248-19 позволяет использовать фотоэлектрические предохранители на напряжение до 1500 В постоянного тока по сравнению с 1000 В согласно общим требованиям.

Номенклатура IEC и UL незначительно различается. В стандартах IEC «предохранителем» называют сборку плавкой вставки и держателя предохранителя . В стандартах Северной Америки предохранитель является заменяемой частью узла, а плавкая вставка представляет собой голый металлический элемент для установки в предохранитель.

Автомобильные предохранители

Автомобильные предохранители используются для защиты проводки и электрооборудования транспортных средств. Существует несколько различных типов автомобильных предохранителей, и их использование зависит от конкретного применения, напряжения и тока электрической цепи. Автомобильные предохранители можно устанавливать в блоках предохранителей, линейных держателях предохранителей или зажимах предохранителей. Некоторые автомобильные предохранители иногда используются в неавтомобильных электрических устройствах. Стандарты на автомобильные предохранители публикуются SAE International (ранее известной как Общество инженеров автомобильной промышленности).

Автомобильные предохранители можно разделить на четыре отдельные категории:

Ножевые предохранители
Стеклянная трубка или типа Bosch.
Плавкие ссылки
Ограничители предохранителей

Большинство автомобильных предохранителей на 32 В используются в цепях с напряжением 24 В постоянного тока и ниже. В некоторых автомобилях используется двойная электрическая система постоянного тока 12/42 В. ^[10] для этого потребуется предохранитель на 58 В постоянного тока.

Высоковольтные предохранители

Предохранители используются в энергосистемах напряжением до 115 000 В переменного тока. Высоковольтные предохранители используются для защиты измерительных трансформаторов, используемых для учета электроэнергии, или трансформаторов небольшой мощности , где затраты на автоматический выключатель не оправданы. Автоматический выключатель на 115 кВ может стоить в пять раз дороже, чем комплект силовых предохранителей, поэтому экономия может составить десятки тысяч долларов. ^{[ нужна ссылка ]}

В распределительных системах среднего напряжения силовой предохранитель может использоваться для защиты трансформатора, обслуживающего 1–3 дома. Распределительные трансформаторы, монтируемые на опоре, почти всегда защищены плавким предохранителем , который можно заменить с помощью инструментов для обслуживания линии под напряжением .

Предохранители среднего напряжения также используются для защиты двигателей, конденсаторных батарей и трансформаторов и могут быть установлены в распределительных устройствах в металлическом корпусе или (редко в новых конструкциях) на открытых распределительных щитах.

Выбросные предохранители

В предохранителях большой мощности используются плавкие элементы из серебра , меди или олова, обеспечивающие стабильную и предсказуемую работу. высокого напряжения Выбросные предохранители окружают плавкую вставку газообразующими веществами, такими как борная кислота . Когда предохранитель перегорает, тепло от дуги заставляет борную кислоту выделять большие объемы газов. Сопутствующее высокое давление (часто более 100 атмосфер) и охлаждающие газы быстро гасят образующуюся дугу. Горячие газы затем взрывным образом выбрасываются из конца(ов) предохранителя. Такие предохранители можно использовать только на открытом воздухе.

Старый предохранитель среднего напряжения для 20 кВ сети

Предохранители этого типа могут иметь ударный штифт для управления механизмом переключения, поэтому все три фазы прерываются, если какой-либо предохранитель перегорает.

Предохранитель большой мощности означает, что эти предохранители могут прерывать ток в несколько килоампер. Некоторые производители протестировали свои предохранители на ток короткого замыкания до 63 кА .

Сравнение с автоматическими выключателями

Преимущество предохранителей заключается в том, что они часто дешевле и проще, чем автоматические выключатели аналогичных номиналов. Перегоревший предохранитель необходимо заменить новым устройством, которое менее удобно, чем простая установка выключателя в исходное положение, и поэтому может отбить у людей желание игнорировать неисправности. С другой стороны, замена предохранителя без предварительной изоляции цепи (в большинстве конструкций электропроводки зданий не предусмотрены отдельные разъединители для каждого предохранителя) может быть опасной сама по себе, особенно если неисправностью является короткое замыкание.

Что касается времени срабатывания защиты, предохранители имеют тенденцию изолировать неисправности быстрее (в зависимости от времени их срабатывания), чем автоматические выключатели. Предохранитель может устранить неисправность в течение четверти цикла тока повреждения, тогда как автоматическому выключателю может потребоваться от половины до одного цикла для устранения неисправности. Время срабатывания предохранителя может достигать 0,002 секунды, тогда как автоматический выключатель обычно срабатывает в диапазоне от 0,02 до 0,05 секунды.

Предохранители с высокой отключающей способностью могут быть рассчитаны на безопасное прерывание тока до 300 000 ампер при напряжении 600 В переменного тока. Перед некоторыми выключателями в литом корпусе устанавливаются специальные токоограничивающие предохранители для защиты выключателей в низковольтных силовых цепях с высоким уровнем короткого замыкания.

Токоограничивающие предохранители срабатывают так быстро, что ограничивают общую «пропускаемую» энергию, проходящую в цепь, помогая защитить оборудование, расположенное ниже по цепи, от повреждений. Эти предохранители размыкаются менее чем за один цикл частоты сети переменного тока; автоматические выключатели не могут соответствовать этой скорости.

Некоторые типы автоматических выключателей необходимо регулярно обслуживать, чтобы обеспечить их механическую работу во время перерывов в работе. Это не относится к предохранителям, которые основаны на процессах плавления, при которых для срабатывания предохранителя в условиях неисправности не требуется никаких механических операций.

В многофазной силовой цепи, если сработает только один предохранитель, остальные фазы будут иметь более высокие, чем обычно, токи и несбалансированные напряжения, что может привести к повреждению двигателей. Предохранители реагируют только на перегрузку по току или, в некоторой степени, на перегрев и обычно не могут использоваться независимо с релейной защитой для обеспечения более продвинутых защитных функций, например, обнаружения замыкания на землю.

Некоторые производители распределительных предохранителей среднего напряжения сочетают характеристики сверхтоковой защиты плавкого элемента с гибкостью релейной защиты, добавляя пиротехническое к предохранителю устройство, управляемое внешними защитными реле .

В быту миниатюрные автоматические выключатели (MCB) широко используются в качестве альтернативы предохранителям. Их номинальный ток зависит от тока нагрузки защищаемого оборудования и рабочей температуры окружающей среды. Они доступны в следующих номиналах: 6А, 10А, 16А, 20А, 25А, 32А, 45А, 50А, 63А, 80А, 100А, 125А. ^[11]

Коробки предохранителей

Великобритания

В Великобритании старые потребительские электроприборы (также называемые блоками предохранителей) оснащены либо полузакрытыми (разборными) предохранителями ( BS 3036 ) , либо картриджными предохранителями ( BS 1361 ). (Предохранительная проволока обычно поставляется потребителям в виде коротких отрезков проволоки с номиналом 5 А, 15 А и 30 А, намотанных на кусок картона.) Современные потребительские устройства обычно содержат миниатюрные автоматические выключатели (MCB) вместо предохранителей, хотя патроны иногда все еще используются предохранители, поскольку в некоторых приложениях автоматические выключатели склонны к нежелательным срабатываниям.

Возобновляемые предохранители (переключаемые или картриджные) допускают замену пользователем, но это может быть опасно, поскольку можно легко вставить элемент с более высоким номиналом или двойной предохранитель (перемычку или провод) в держатель ( сверхпредохранитель ) или просто соединить его медной проволокой или даже совершенно другой тип проводящего объекта (монеты, шпильки, скрепки, гвозди и т. д.) по сравнению с существующим носителем. Одной из форм злоупотребления блоком предохранителей было вставление монеты в розетку, что отключало защиту от перегрузки по току и приводило к опасной ситуации. Такое вмешательство не будет обнаружено без полной проверки предохранителя. По этой причине в Северной Америке никогда не использовался предохранительный провод , хотя возобновляемые предохранители продолжают производиться для распределительных щитов.

Коробки предохранителей и съемные предохранители в Великобритании
Съемный блок предохранителей MEM с установленными четырьмя съемными держателями предохранителей (два на 30 А и два на 15 А) c. 1957 г. (обложка снята)
Съемные держатели предохранителей MEM (30 А и 15 А)
Стандартный блок предохранителей Wylex с восемью съемными держателями предохранителей
Предохранительный провод, продаваемый потребителям в Великобритании.

Стандартный потребительский блок Wylex был очень популярен в Соединенном Королевстве до тех пор, пока правила электромонтажа не начали требовать устройства остаточного тока (УЗО) для розеток, которые могли реально питать оборудование за пределами эквипотенциальной зоны. Конструкция не позволяет устанавливать УЗО или АВДТ . Некоторые стандартные модели Wylex были оснащены УЗО вместо главного выключателя, но (для потребительских устройств, питающих всю установку) это больше не соответствует правилам электромонтажа , поскольку системы сигнализации не должны быть защищены УЗО. В эти блоки можно ввинчивать основания предохранителей двух типов: один предназначен для сменных держателей плавких предохранителей, а другой предназначен для держателей картриджных предохранителей. На протяжении многих лет MCB создавались для обоих типов баз. В обоих случаях операторы с более высоким рейтингом имели более широкие штифты, поэтому оператор не мог быть заменен на более высокий без изменения базы. Держатели картриджных предохранителей теперь также доступны для корпусов на DIN-рейке. ^[12]

Северная Америка

В Северной Америке предохранители использовались в зданиях, подключенных до 1960 года. Эти предохранители на цоколе Эдисона вкручивались в гнездо предохранителя, аналогично лампам накаливания на цоколе Эдисона. Номиналы были 5, 10, 15, 20, 25 и 30 ампер. Чтобы предотвратить установку предохранителей с чрезмерным номинальным током, более поздние блоки предохранителей включали в гнездо держателя предохранителя элементы отбраковки, широко известные как основание отбраковки (предохранители типа S), которые имеют меньший диаметр, который варьируется в зависимости от номинала предохранителя. Это означает, что предохранители можно заменять только предохранителями заданного номинала (тип S). Это трехнациональный стандарт Северной Америки (UL 4248–11; CAN/CSA-C22.2 № 4248.11-07 (R2012); и NMX-J-009/4248/11-ANCE). Существующие платы предохранителей Edison можно легко переоборудовать для работы только с предохранителями Rejection Base (тип S), ввинтив защищенный от несанкционированного доступа адаптер. Этот адаптер ввинчивается в существующий держатель предохранителя Эдисона и имеет резьбовое отверстие меньшего диаметра для установки предохранителя назначенного типа S. ^[13]

База Эдисона (слева) и предохранители типа S (справа)
Старый блок предохранителей того типа, который используется в Северной Америке.

Некоторые компании производят самовосстанавливающиеся миниатюрные термовыключатели , которые ввинчиваются в гнездо предохранителя. ^[14]^[15] В некоторых установках используются автоматические выключатели на базе Эдисона. Однако у любого такого выключателя, продаваемого сегодня, есть один недостаток. Возможна установка в коробке автоматического выключателя с дверью. В этом случае, если дверь закрыта, она может удерживать кнопку сброса выключателя. В этом состоянии выключатель фактически бесполезен: он не обеспечивает никакой защиты от сверхтоков. ^[16]

В 1950-х годах предохранители в новых жилых или промышленных зданиях для защиты ответвленных цепей были заменены автоматическими выключателями низкого напряжения.

Предохранители широко используются для защиты цепей электродвигателей; при небольших перегрузках схема защиты двигателя автоматически размыкает управляющий контактор, а предохранитель срабатывает только при коротком замыкании или сильной перегрузке.

Согласование предохранителей последовательно

Если несколько предохранителей соединены последовательно на разных уровнях системы распределения электроэнергии, желательно сжечь (очистить) только предохранитель (или другое устройство сверхтока), электрически ближайший к месту повреждения. Этот процесс называется «координацией» и может потребовать построения время-токовых характеристик двух предохранителей на основе общего тока. Предохранители выбираются таким образом, чтобы предохранитель второстепенной ветви размыкал свою цепь задолго до того, как предохранитель питающего фидера начнет плавиться. Таким образом, прерывается только неисправная цепь с минимальными помехами для других цепей, питаемых от общего питающего предохранителя.

Если в системе предохранители одного типа, можно использовать простое эмпирическое правило соотношения между номиналами предохранителя, ближайшего к нагрузке, и предохранителя, следующего по направлению к источнику.

Другие устройства защиты цепей

Восстанавливающиеся предохранители

В так называемых самовосстанавливающихся предохранителях используется термопластичный проводящий элемент, известный как с полимерным положительным температурным коэффициентом (PPTC), термистор который препятствует работе цепи во время перегрузки по току (за счет увеличения сопротивления устройства). Термистор PPTC имеет функцию самовосстановления: при отключении тока устройство охлаждается и возвращается к низкому сопротивлению. Эти устройства часто используются в аэрокосмической/ядерной промышленности, где замена затруднена, или на материнской плате компьютера, чтобы короткое замыкание мыши или клавиатуры не вызывало повреждения материнской платы.

Тепловые предохранители

Термопредохранитель питающие часто встречается в потребительском оборудовании, таком как кофеварки , фены или трансформаторы, небольшие устройства бытовой электроники. Они содержат плавкий, чувствительный к температуре состав, который удерживает пружинный контактный механизм в нормально закрытом состоянии. Когда окружающая температура становится слишком высокой, состав плавится и позволяет механизму пружинного контакта разорвать цепь. Устройство можно использовать для предотвращения возгорания фена, например, путем отключения питания нагревательных элементов при прерывании потока воздуха (например, при остановке двигателя вентилятора или случайном блокировании воздухозаборника). Термопредохранители представляют собой одноразовые, невосстанавливаемые устройства, которые необходимо заменять после активации (перегорания).

Кабельный ограничитель

Кабельный ограничитель аналогичен предохранителю, но предназначен только для защиты силовых кабелей низкого напряжения. Он используется, например, в сетях, где несколько кабелей могут использоваться параллельно. Он не предназначен для защиты от перегрузки, а защищает кабель, подверженный короткому замыканию. Характеристики ограничителя соответствуют размеру кабеля, поэтому ограничитель устраняет неисправность до того, как будет повреждена изоляция кабеля. ^[17]

Символ Юникода

Символ Юникода для схематического обозначения предохранителя, найденный в блоке «Разное техническое» , — U+ 23DB (⏛).

См. также

Примечания

^ Уолтер Шоссиг Введение в историю избирательной защиты , журнал PAC , лето 2007 г., стр. 70–74.
^ Артур Райт, П. Гордон Ньюбери Электрические предохранители, 3-е издание , Институт инженеров-электриков (IET), 2004 г., ISBN 0-86341-379-X , стр. 2–10.
^ edison.rutgers.edu/patents/ — Номер патентного ведомства США 438305 «Блок предохранителей» (.pdf). Эдисон пишет: «Прохождение аномального электрического тока плавит предохранитель и разрывает цепь, как будет понятно».
^ «Усталость плавкого предохранителя» (PDF) . Купер Буссманн . Архивировано из оригинала (PDF) 27 мая 2015 г. Проверено 26 мая 2015 г.
^ А. Райт, П.Г. Ньюбер (1 января 2004 г.). Электрические предохранители, 3-е издание . ИЭПП. стр. 124–125. ISBN 9780863413995 .
^ «Комплект предохранителей RS PRO HBC | Компоненты RS» . uk.rs-online.com .
^ «ТЛЦ Электроснабжение» . www.tlc-direct.co.uk .
^ Д.Г. Финк, Х.В. Бити, Стандартный справочник для инженеров-электриков, одиннадцатое издание , McGraw Hill, 1978 г. ISBN 0-07-020974-X стр. 10–116–10–119.
^ «Определите предохранитель по маркировке» . Све-Чек . Проверено 9 сентября 2013 г.
^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 29 января 2007 г. Проверено 31 марта 2022 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ Миниатюрный автоматический выключатель (MCB) - Принцип действия.
^ «Переносчик предохранителей Хагер» . Веб-сайт Hager Group > Продукция . Группа Хагер. Архивировано из оригинала 14 мая 2009 г. Проверено 3 февраля 2009 г.
^ S7 7A 125V TD Предохранитель с откидным основанием , Elliott Electric Supply , получено 28 июня 2012 г.
^ «МБ» . Купер Буссманн. Архивировано из оригинала 19 января 2013 г. Проверено 27 марта 2012 г.
^ «Спецификация мини-выключателя St» (PDF) . Connecticut Electric, Inc. Архивировано из оригинала (PDF) 11 февраля 2014 г. Проверено 27 марта 2012 г.
^ «Статьи NEC с 215 по 240» . Майк Холт Энтерпрайзис, Инк . Проверено 12 сентября 2012 г.
^ Фрэнк Кусси, Основы проектирования низковольтного распределения и управления , CRC Press, 1986, ISBN 0824775155 стр. 298

Ссылки

Ричард К. Дорф (редактор) Справочник по электротехнике , CRC Press, Бока-Ратон, 1993, ISBN 0-8493-0185-8

Внешние ссылки

Контрольный список выбора предохранителя Лен Ланди, «Контрольный список выбора предохранителя: быстрое обновление», Журнал EDN, 26 сентября 1996 г., стр. 121
wiki.diyfaq.org.uk - Предохранители и автоматические выключатели

[1] Уолтер Шоссиг Введение в историю избирательной защиты , журнал PAC , лето 2007 г., стр. 70–74.

[2] Артур Райт, П. Гордон Ньюбери Электрические предохранители, 3-е издание , Институт инженеров-электриков (IET), 2004 г., ISBN 0-86341-379-X , стр. 2–10.

[3] son.rutgers.edu/patents/ — Номер патентного ведомства США 438305 «Блок предохранителей» (.pdf). Эдисон пишет: «Прохождение аномального электрического тока плавит предохранитель и разрывает цепь, как будет понятно».

[4] «Усталость плавкого предохранителя» (PDF) . Купер Буссманн . Архивировано из оригинала (PDF) 27 мая 2015 г. Проверено 26 мая 2015 г.

[5] А. Райт, П.Г. Ньюбер (1 января 2004 г.). Электрические предохранители, 3-е издание . ИЭПП. стр. 124–125. ISBN 9780863413995 .

[6] «Комплект предохранителей RS PRO HBC | Компоненты RS» . uk.rs-online.com .

[7] «ТЛЦ Электроснабжение» . www.tlc-direct.co.uk .

[8] Д.Г. Финк, Х.В. Бити, Стандартный справочник для инженеров-электриков, одиннадцатое издание , McGraw Hill, 1978 г. ISBN 0-07-020974-X стр. 10–116–10–119.

[9] «Определите предохранитель по маркировке» . Све-Чек . Проверено 9 сентября 2013 г.

[10] «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 29 января 2007 г. Проверено 31 марта 2022 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[11] Миниатюрный автоматический выключатель (MCB) - Принцип действия.

[12] «Переносчик предохранителей Хагер» . Веб-сайт Hager Group > Продукция . Группа Хагер. Архивировано из оригинала 14 мая 2009 г. Проверено 3 февраля 2009 г.

[13] S7 7A 125V TD Предохранитель с откидным основанием , Elliott Electric Supply , получено 28 июня 2012 г.

[14] «МБ» . Купер Буссманн. Архивировано из оригинала 19 января 2013 г. Проверено 27 марта 2012 г.

[15] «Спецификация мини-выключателя St» (PDF) . Connecticut Electric, Inc. Архивировано из оригинала (PDF) 11 февраля 2014 г. Проверено 27 марта 2012 г.

[16] «Статьи NEC с 215 по 240» . Майк Холт Энтерпрайзис, Инк . Проверено 12 сентября 2012 г.

[17] Фрэнк Кусси, Основы проектирования низковольтного распределения и управления , CRC Press, 1986, ISBN 0824775155 стр. 298

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]