Fuse: предохранители и взрыватели¶

Fuse (от англ. fuse — плавить, воспламенять) — многозначный термин, обозначающий устройства, предназначенные для контролируемого разрушения или воспламенения в электрических и пиротехнических системах. В русском языке термин чаще всего используется как синоним электрического предохранителя, однако в технической литературе и переводных текстах может обозначать взрывные устройства, детонаторы и огнепроводные шнуры. В электротехнике под fuse понимают коммутационный аппарат, который размыкает электрическую цепь при превышении допустимого тока за счёт расплавления плавкой вставки.

¶Электрические предохранители

Электрический предохранитель (плавкий предохранитель) — это пассивный компонент электрической цепи, выполняющий защитную функцию. Его основным элементом является плавкая вставка — проводник или лента из металла с низкой температурой плавления (обычно свинцово-оловянные сплавы, медь, цинк, серебро), заключённая в корпус из керамики, стекла или пластика. При протекании тока выше номинального значения вставка нагревается и расплавляется, разрывая цепь и предотвращая повреждение оборудования или возгорание проводки.

¶История развития

Первые прототипы плавких предохранителей появились в XIX веке вместе с развитием электрического освещения. В 1864 году английский инженер Чарльз Уитстон предложил использовать свинцовую проволоку для защиты телеграфных линий. Широкое распространение предохранители получили после начала массовой электрификации в 1880-х годах. Томас Эдисон запатентовал конструкцию плавкого предохранителя для своих систем постоянного тока в 1890 году. В СССР и России серийное производство предохранителей началось в 1920-х годах на заводе «Электропровод» в Москве.

¶Устройство и характеристики

Современный плавкий предохранитель состоит из корпуса, плавкой вставки, контактных ножей или колпачков и наполнителя (кварцевый песок) в мощных моделях. Ключевые характеристики предохранителя:

• Номинальный ток — максимальный длительный ток, который предохранитель выдерживает без срабатывания;
• Номинальное напряжение — максимальное напряжение цепи, при котором гарантируется гашение дуги;
• Отключающая способность — максимальный ток короткого замыкания, который предохранитель способен разорвать без разрушения корпуса;
• Время-токовая характеристика — зависимость времени срабатывания от величины тока.

По конструкции различают пробочные (резьбовые), трубчатые, ножевые и миниатюрные предохранители. Пробочные предохранители широко использовались в бытовых электросетях СССР и России до 1990-х годов, впоследствии вытеснены автоматическими выключателями. Ножевые предохранители (типа ПН-2, НПН) применяются в промышленных распределительных щитах. Миниатюрные предохранители (стеклянные трубки, SMD-элементы) используются в радиоэлектронике и автомобилях.

¶Преимущества и недостатки

К достоинствам плавких предохранителей относятся простота конструкции, низкая стоимость, высокая отключающая способность (до 100 кА), полная автономность и отсутствие подвижных механизмов. Недостатки: необходимость замены после срабатывания, невозможность быстрого восстановления цепи, зависимость характеристик от температуры окружающей среды, возможность несимметричного срабатывания в трёхфазных цепях.

¶Взрывные устройства и пиротехника

В военном деле и пиротехнике под fuse понимаются устройства воспламенения или детонации. В русскоязычной традиции для этих устройств используются термины «взрыватель», «детонатор», «запал», «огнепроводный шнур».

¶Огнепроводный шнур

Огнепроводный шнур (бикфордов шнур) — изделие в виде текстильного или пластикового шнура с пиротехническим составом внутри, предназначенное для передачи пламени от источника огня к заряду взрывчатого вещества. Скорость горения шнура обычно составляет около 1 см/с. Изобретён в 1831 году английским изобретателем Уильямом Бикфордом. Используется в горном деле, строительстве и военном деле для подрыва зарядов с замедлением.

¶Взрыватели

Взрыватель — устройство, вызывающее взрыв боеприпаса (снаряда, мины, гранаты) при встрече с целью или по истечении заданного времени. По принципу действия взрыватели делятся на ударные (контактные), дистанционные (временные), неконтактные (радиолокационные, магнитные, оптические). В артиллерийских снарядах применяются головные и донные взрыватели. Советский взрыватель МРВ (мгновенного и инерционного действия) широко использовался в артиллерии середины XX века.

¶Детонаторы

Детонатор (капсюль-детонатор) — устройство для возбуждения детонации в основном заряде взрывчатого вещества. Содержит небольшое количество инициирующего взрывчатого вещества (гремучая ртуть, азид свинца, тенерес), чувствительного к нагреву, удару или электрическому импульсу. Электродетонаторы применяются для одновременного подрыва серии зарядов при промышленных взрывных работах.

¶Предохранители в других областях

В программировании термин fuse используется в названиях технологий:

• FUSE (Filesystem in Userspace) — модуль ядра Linux, позволяющий создавать файловые системы в пользовательском пространстве. Разработан в 2005 году Миклошем Середи; применяется в системах виртуализации, при монтировании сетевых хранилищ и архивов.
• Apache Fuse — платформа интеграции корпоративных приложений на основе Apache Camel, используемая для построения шин данных.

В страховании и экономике термин fuse не применяется; близкое понятие — «предохранительный механизм» или «защитный клапан».

¶Интересные факты

• В автомобильной промышленности используются миниатюрные ножевые предохранители стандарта ISO 8820 с цветовой маркировкой по номинальному току (например, красный — 10 А, синий — 15 А, жёлтый — 20 А).
• В бытовой проводке России до сих пор встречаются керамические предохранители с резьбовым цоколем типа ПРС, рассчитанные на ток 6–25 А, хотя их использование в новых зданиях запрещено ПУЭ.
• Электрическая дуга, возникающая при перегорании предохранителя в цепях высокого напряжения, может достигать температуры 3000 °C, поэтому мощные предохранители заполняют кварцевым песком для её гашения.
• В авиации применяются тепловые предохранители, срабатывающие от повышения температуры, а не тока — они защищают бортовое оборудование от перегрева.