Предохранитель — электрический защитный аппарат¶
Предохранитель — это коммутационный аппарат, предназначенный для защиты электрических цепей от токов перегрузки и короткого замыкания путём расплавления специальной плавкой вставки (плавкого элемента) под действием избыточного тока. Относсится к классу пассивных защитных устройств; после срабатывания требует замены плавкой вставки или всего элемента.
¶Принцип работы
Плавкая вставка предохранителя — это проводник из материала с низкой температурой плавления (свинец, олово, цинк, серебро, медь, алюминий), рассчитанный на определённый номинальный ток. При протекании тока, превышающего номинальное значение, проводник нагревается до точки плавления, разрушается и разрывает электрическую цепь. Время срабатывания обратно пропорционально величине тока: чем больше перегрузка, тем быстрее разрушается плавкая вставка.
В корпусе предохранителя, как правило, находится дугогасительная среда — кварцевый песок, бой стекла или специальная газогенерирующая масса, — которая гасит электрическую дугу, возникающую в момент разрыва цепи.
¶Классификация
По роду защищаемого тока предохранители делятся на:
- Предохранители переменного тока — применяются в сетях 50 Гц (в России и большинстве стран СНГ стандартная частота — 50 Гц).
- Предохранители постоянного тока — конструктивно сложнее, так как дуга постоянного тока не гаснет при переходе через ноль и требует более интенсивного дугогашения.
- Универсальные предохранители — пригодны для работы в сетях обоих родов тока.
По назначению:
- Защитные — ограничивают ток короткого замыкания до безопасного значения.
- Отсекающие — рассчитаны на отключение токов короткого замыкания в заданном диапазоне.
- Воспламеняющие (предохранители-воспламенители) — применяются в схемах автоматики и реле, где требуется гарантированное срабатывание при малых токах.
По конструктивному исполнению:
- Вилочные (с плавкой вставкой навивного типа) — устанавливаются в разрыв цепи с помощью вилки-держателя.
- Трубчатые — плавкая вставка размещается в трубке из изоляционного материала, заполненной дугогасящим составом.
- Гибкие — применяются в силовых кабелях.
- Ножевые — распространены в распределительных устройствах и бытовых щитах.
- Винтовые — с винтовым зажимом, часто используются в электронике.
¶Основные параметры
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Номинальное напряжение | Определяет максимальное напряжение сети, в которой допустима работа предохранителя |
| Номинальный ток | Максимальный длительный ток, который плавкая вставка выдерживает без разрушения |
| Ток отключения | Максимальный ток короткого замыкания, который аппарат способен безопасно разорвать |
| Время-токовая характеристика | Зависимость времени срабатывания от величины тока |
Время-токовые характеристики стандартизованы и обозначаются буквами: gG — общего назначения (защита линий от перегрузки и короткого замыкания), aM — для защиты двигателей, aR, gR — быстродействующие для полупроводниковых приборов.
¶Применение
Предохранители широко используются в электрических сетях и установках:
- В бытовой электропроводке — в России и странах СНГ традиционно применяются предохранители-«пробки» (пакетники) с плавкой вставкой на 6, 10, 15, 20 и 25 А. В современных щитах их вытеснили автоматические выключатели, однако предохранители по-прежнему встречаются в старых домах.
- В промышленности — для защиты силовых трансформаторов, электродвигателей, кабельных линий.
- В электронике — плавкие предохранители (в том числе SMD-исполнения) защищают платы и блоки питания.
- В автомобильной технике — предохранители в виде пластиковых колодок с прозрачным корпусом защищают бортовые цепи.
- В авиации и космической технике — используются специальные высоконадёжные предохранители.
¶Достоинства и недостатки
Достоинства предохранителей:
- Простота конструкции и низкая стоимость.
- Надёжность: отсутствие подвижных контактов и электронных компонентов.
- Ограничение тока короткого замыкания — предохранитель разрывает цепь до нарастания тока до пикового значения, что снижает электродинамические и тепловые нагрузки на защищаемое оборудование.
Недостатки:
- Одноразовость: после срабатывания требуется замена плавкой вставки или всего элемента.
- Невозможность дистанционного включения.
- Трудность координации защит при сложных распределённых сетях.
В современной электроэнергетике предохранители постепенно вытесняются автоматическими выключателями и электронными защитными устройствами, однако остаются востребованными там, где критична скорость ограничения тока короткого замыкания и простота конструкции.
¶Историческая справка
Первые предохранители появились в конце XIX века с началом массового внедрения электрического освещения. В России в начале XX века стандартные «пробки» стали обязательным элементом домашней электропроводки; обозначения токов в амперах на корпусах предохранителей сохраняются до сих пор.
Источники:
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е издание.
- ГОСТ Р 51321.1-2007 «Устройства комплектные низковольтные».
- ГОСТ 30255-97 (МЭК 60269-2) «Предохранители низковольтные».
- Крючков В. В. «Электрическая аппаратура».
- Справочник по электротехнике под ред. Л. Н. Смоленского.