Плавкі запобіжники пристрій та характеристики

Сучасні електричні мережі та пристрої дуже складні та потребують надійного захисту від можливих перевантажень та коротких замикань. Основну захисну роль таких випадках грають різні запобіжні пристрої. Серед усієї різноманітності цих пристроїв, найбільш поширеними вважаються плавкі запобіжники, що володіють високим ступенем надійності, простотою в експлуатації та порівняно невисокою вартістю.

Незважаючи на широке використання автоматичних захисних пристроїв, плавкі вставки зберігають свою актуальність під час захисту електронної апаратури, автомобільних електромереж, промислових електроустановок та систем енергопостачання. Вони досі застосовуються в розподільчих щитах багатьох житлових будинків, завдяки надійній роботі, невеликим розмірам, стабільним характеристикам та можливості швидкої заміни.

Для чого застосовуються плавкі запобіжники

У разі з'єднання двох проводів, підключених до джерела струму, настане відомий ефект короткого замикання. Причиною може стати зіпсована ізоляція, неправильне підключення споживачів тощо. При порівняно невеликому опорі проводів, в цей момент по них протікатиме дуже високий струм. Внаслідок перегріву проводів спалахує ізоляція, що може призвести до пожежі.

Уникнути негативних наслідків можна шляхом включення в електричний ланцюг плавких запобіжників, відомих також під найменуванням пробок. У разі перевищення струмом допустимої величини, тяганина всередині запобіжника сильно нагрівається і швидко розплавляється, розриваючи в цьому місці електричний ланцюг.

Конструкція запобіжників може бути трубчастою або пробковою. Трубкові елементи виготовляються у закритому фібровому корпусі,які мають властивості газогенерації. У разі підвищення температури всередині трубки створюється високий тиск, що викликає розрив ланцюга. Пробкові запобіжники мають стандартну конструкцію, обладнану дротом, що розплавляється під дією високого струму.

Існує ще один різновид так званих запобіжників, що самовідновлюються, виготовлених з полімерних матеріалів, що змінюють свою структуру при різних температурах. Істотне нагрівання призводить до різкої зміни опору у бік збільшення, у результаті ланцюг розривається. Подальше охолодження викликає зменшення опору, тому ланцюг знову замикається. В основному такі запобіжники використовують у складних цифрових пристроях. У звичайних силових мережах вони не застосовують через високу вартість.

Влаштування плавкого запобіжника

До складу входить корпус або патрон, що має електроізоляційні властивості, і сама плавка вставка. Її кінці з'єднуються з клемами, які послідовно включають запобіжник в електричний ланцюг, спільно з пристроєм, що захищається, або електричною лінією. Матеріал плавкою вставки вибирається з таким розрахунком, щоб він міг розплавитися раніше, ніж температурний показник проводів вийде на небезпечний рівень або споживач в результаті перевантаження вийде з ладу.

Виходячи з конструктивних особливостей, плавкі запобіжники можуть бути патронними, пластинчастими, пробковими та трубковими. Розрахункова сила струму, яку здатна витримати плавка вставка, вказується на корпусі пристрою.

Досить проста конструкція у низьковольтних запобіжників. Під впливом високого струму плавка вставка або струмопровідний елемент піддається сильному нагріванню, після чого придосягненні певної температури плавиться в дугогасному середовищі і випаровується, розриваючи ланцюг, що захищається. Саме так працює плавкий запобіжник в електричному ланцюзі.

Для того щоб гарячі гази і рідкий метал не потрапляли в навколишнє середовище, застосовується керамічний ізолятор, він же корпус пристрою, стійкий до впливу високих температур і значного внутрішнього тиску. Захисні кришки, розташовані по краях запобіжника, обладнані спеціальними планками під уніфіковані ручки, що захоплюють плавкі вставки під час заміни непридатних елементів. За допомогою захисних кришок та керамічного корпусу створюється вибухонепроникна оболонка, що обмежує комутаційну електричну дугу.

Пісок, що заповнює внутрішній простір, обмежує силу струму. Матеріал вибирається з певними розмірами кристалів, після чого він ущільнюється належним чином. Як правило, запобіжники заповнюються кварцовим кристалічним піском, що має високу хімічну та мінералогічну чистоту. З'єднання плавкою вставки з основою-тримачем здійснюється механічним способом за допомогою контактних ножів. Для їх виготовлення використовується мідь чи мідні сплави, вкриті оловом чи сріблом.

Характеристики плавких запобіжників

Основна характеристика полягає у прямій залежності часу плавлення від сили струму. Тому той час, за який плавка вставка запобіжника перегорає, відповідає певному струму. Цей параметр більше відомий як частокова характеристика.

Крім тимчасового показника існують інші характеристики, за допомогою яких проводиться визначення типів плавких запобіжників. Серед них, насамперед, слід зазначити номінальний струм. Це найбільшдопустимий струм навантаження за умовами нагрівання корпусу запобіжника протягом тривалого часу. Вибираючи пристрій за цим показником, слід враховувати навантаження електричного ланцюга, а також умови роботи запобіжника.

У деяких випадках, номінальний струм може бути вищим, ніж струм у самому електричному ланцюзі. Наприклад, у пускових пристроях електродвигунів, щоб уникнути перегорання запобіжника під час пуску. Слід враховувати, що номінальний струм запобіжника повинен відповідати номінальному струму елемента, що замінюється.

У свою чергу, номінальний струм елемента, що замінюється, являє собою максимально допустимий струм навантаження протягом тривалого часу, коли цей елемент встановлений у тримачі або в контактах. Крім того, існують номінальні струми основи та патрона запобіжника, які потрібно враховувати при виборі захисного пристрою. Крім того, використовується такий показник, як номінальна напруга. Даний параметр являє собою міжполюсну напругу, що збігається з номінальною міжфазною напругою електричних мереж, що захищаються.

Для того, щоб плавкі запобіжники забезпечували надійний захист, значення даної величини повинно бути більше або дорівнює напрузі об'єкта, що захищається. Наприклад, запобіжник з номінальною напругою 400 вольт може використовуватися для захисту ланцюгів на 220 вольт, але в жодному разі не навпаки. Таким чином, ця величина характеризує можливість запобіжника своєчасно розривати електричний ланцюг та гасити дугу.

Тому, при виборі запобіжника як захисний засіб, необхідно обов'язково враховувати параметри, які дозволяють забезпечити надійний захист об'єкта.

Види плавких запобіжників

Для всіх пристроївцього типу існують загальна класифікація відповідно до їх основних властивостей.

Плавкі вставки можуть закриватися по-різному, тому відрізняються і зовнішні ефекти, що виникають при відключенні струму. Такі запобіжники поділяються на такі види:

Відкрита плавка вставка, в якій відсутні пристрої обмеження об'єму дуги, викиду розплавлених металевих частинок і полум'я.
Напівзакритий патрон з оболонкою, відкритою з одного або двох сторін. Він створює певну небезпеку для людей поблизу.
Закритий патрон. Є найбільш надійним, оскільки у нього відсутні всі перераховані вище недоліки. Практично всі сучасні запобіжники випускаються саме із закритим патроном.

Гасіння дуги може виконуватися різними способами. Залежно від цього, запобіжники бувають з наповнювачем або без наповнювача. У першому випадку застосовуються порошкоподібні, волокнисті чи зернисті компоненти, тоді як у другому – з допомогою руху газів чи високого тиску патроні. Конструкції самих патронів поділяються на розбірні та нерозбірні. Перший варіант передбачає заміну розплавленої вставки, а у другому випадку доведеться міняти весь елемент. У деяких випадках нерозбірні патрони можуть бути перезаряджені у спеціальних майстернях.

Запобіжники можуть бути замінені або не замінені, будучи під напругою. У першому випадку заміна може бути зроблена прямо руками, не торкаючись частин, що знаходяться під напругою. У другому випадку пристрій обов'язково відключається від напруги.

Маркування плавких запобіжників

Кожен плавкий запобіжник на схемі позначається певною символікою. Стандартне маркування складається з двох літернихсимволів. Перші літери визначають захисний інтервал: a – частковий (захист лише від коротких замикань) та g – повний (забезпечується захист від коротких замикань та перевантажень).

Друга буква означає типи пристроїв, що захищаються:

G – захищає будь-яке обладнання.
F – захищаються лише ланцюги з малим струмом.
Tr – захист трансформаторів.
М – електродвигуни та пристрої, що відключають.

Детальнішу інформацію про маркування запобіжників можна отримати у довідниках, призначених для фахівців-електротехніків.