Электронные предохранители: достоинства и недостатки

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.

Расчёт диаметра проволоки плавкого предохранителя

Сложные расчеты производят для того, чтобы временно отремонтировать сгоревшую вставку, если нет возможности ее заменить. Чтобы сеть была защищена от перегрузки, толщина проволоки, используемой для установки «жучка», должна соответствовать номиналу разрушенной вставки. Для сети городской квартиры, где устанавливают ПП номиналом 63 А, можно использовать медную проволоку диаметром 0,9 мм.

Если требуется ремонт другого защитного устройства, то нужно определить номинал ПП (указан на корпусе), а затем определить соответствие имеющейся медной проволоки:

  • измерить ее диаметр;
  • возвести это число в куб и из значения извлечь квадратный корень;
  • полученную цифру умножить на 80.

Итог должен быть примерно равен указанному на корпусе номиналу ПП.

При ремонте выбранная проволока наматывается на контакты сгоревшей вставки, соединяя их. Жучок вставляют в гнездо на корпусе предохранителя.

Если проволока плавится снова, значит, неисправность находится в защищаемом приборе или в сети квартиры, и они подлежат ремонту. Использовать более толстую проволоку нельзя, т. к. это может привести к возгоранию.

ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ

И. АЛЕКСАНДРОВ, г. Курск

При налаживании различной радиоэлектронной аппаратуры желательно пользоваться блоком питания с встроенной и регулируемой электронной защитой по току нагрузки. Если имеющийся в вашем распоряжении блок не имеет такой защиты, ее можно выполнить в виде приставки, включаемой между выходными гнездами блока и нагрузкой. Таким образом, приставка-предохранитель в случае превышения заданного максимального тока нагрузки мгновенно отключит ее от блока питания.

Электронный предохранитель (см. рисунок) содержит мощный транзистор VT2, который включен в минусовый провод питания, два стабилизатора тока на полевых транзисторах — один регулируемый (на VT1), в другой — нерегулируемый (на VT3), и чувствительный элемент — тринистор VS1. Управляющее напряжение на тринистор поступает с датчика тока, в роли которого выступает резистор R1 весьма малого сопротивления (0,1 Ома), и с резистора R2. Данный тип тринистора включается при напряжении на управляющем электроде (относительно катода) 0,5…0,6 В.

Ток нагрузки создает падение напряжения на резисторе R1, которое для тринистора является открывающим. Кроме того, ток, протекающий через транзистор VT1 (его можно изменять переменным резистором R3), создает падение напряжения на резисторе R2, которое также будет открывающим для тринистора. Когда сумма этих напряжений достигнет определенного значения, тринистор откроется, напряжение на нем уменьшится до 0,7…0,8 В. Зажжется светодиод HL1 и просигнализирует об аварии. В то же время напряжение на светодиоде HL2 уменьшится настолько, что он погаснет. Транзистор VT2 закроется, и нагрузка окажется отключенной от блока питания.

Предохранитель работает так. В исходном состоянии через транзистор VT3 протекает ток примерно 8…15 мА, который остается почти неизменным при изменении выходного напряжения блока питания. Этот ток протекает через све-тодиод HL2 (он зажигается, сигнализируя о прохождении через устройство тока нагрузки) и цепь базы транзистора VT2, который открывается. Поскольку статический коэффициент передачи транзистора составляет несколько тысяч, он способен пропустить в нагрузку ток в несколько ампер. При этом падение напряжения на транзисторе не превысит 1 В.

Ток нагрузки, при котором будет срабатывать предохранитель, можно устанавливать переменным резистором R3 в пределах от нескольких десятков миллиампер до примерно 5 А.

После устранения неисправности в нагрузке электронный предохранитель приводят в исходное состояние кнопкой SB1, которая при замыкании ее контактов обесточивает тринистор, и он закрывается. Транзистор VT2 открывается, ток поступает в нагрузку.

В устройстве допустимо применить, кроме указанных на схеме, полевые транзисторы КП307А или аналогичные с начальным током стока 10… 15 мА и максимально допустимым напряжением не менее выходного напряжения блока питания. Транзистор VT2 может быть КТ829А— КТ829Г, КТ827А—КТ827В. При токе нагрузки более 1 А транзистор необходимо установить на

радиатор. Светодиоды — любые маломощные (АЛ307, АЛ341), но на месте HL1 лучше установить свето-диод красного свечения, а на месте HL2 — — зеленого. Тринистор -2У107А—2У107В. Переменный резистор — СПО, СП, СП4, постоянные — МЛТ, С2-33, резистор R1 изготавливают из отрезка высокоом-ного провода.

Налаживание устройства сводится к установке максимального тока срабатывания подбором сопротивления резистора R1 при отключенном от плюса питания стока транзистора VT1. Минимальный ток срабатывания подбирают подключением резистора R3 другого номинала. При этом допускается включение последовательно с ним или параллельно ему постоянного резистора.

Если при срабатывании предохранителя через транзистор VT2 все-таки протекает остаточный ток (транзистор не закрывается), рекомендуется применить светодиод HL2 с большим рабочим напряжением или включить последовательно с ним диод КД102Б, КД103Б, КД105Б, КД522Б.

От редакции. Если в блоке питания есть стабилизатор напряжения, предохранитель следует включать перед ним, а не на выходе блока.

Радио №2, 2000 г., с. 54.

Автоматический предохранитель

Основная статья: Автоматический выключатель

Устройство автоматического предохранителя 1 — тумблерный вкл/выключатель; 2 — механический привод; 3 — контактная система; 4 — разъёмы (2 шт); 5 — тепловой расцепитель; 6 — винт настройки тока срабатывания; 7 — электромагнитный расцепитель; 8 — дугогасительная камера.

Автоматический предохранитель (правильное название: Автоматический выключатель, также называется «автомат защиты», «защитный автомат», «автомат защиты сети; или же просто «автомат») состоит из диэлектрического корпуса, внутри которого располагаются подвижный и неподвижный контакты. Подвижный контакт снабжён пружиной, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие обычно двумя расцепителями: тепловым и/или электромагнитным.

Конструкция автоматического предохранителя

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие защелку пружины, отводящую подвижный контакт, разрывая тем самым электрическую цепь. Время срабатывания зависит от тока (время-токовая характеристика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать тепловой расцепитель, составляет 1,13 от номинального тока предохранителя до 63 ампер и свыше 63 ампер 1,45 от номинального тока предохранителя. В отличие от плавкого предохранителя, автоматический предохранитель готов к следующему использованию после остывания пластины.

Тем не менее, параметры автоматического предохранителя могут изменяться при каждом срабатывании из-за обгорания контактов. Эту особенность следует учитывать в промышленных установках.

Магнитный (иногда называемый «мгновенный») расцепитель представляет собой соленоид, подвижный сердечник которого приводит в действие защелку пружину, отводящую подвижный контакт. Ток, проходящий через автоматический выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в 6 и более раз от номинального тока, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы A, B, C, D, E и K в зависимости от характеристики срабатывания расцепителей).

Во время расцепления контактов между ними может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты выполняют в виде особой формы и часто помещаются в дугогасительную камеру.

Промежуточное реле 220В

Такой прибор считается вспомогательным устройством и применяется в различных автоматических схемах, а также в управлении. Назначением реле промежуточного является функция разъединения в цепях контактов отдельных групп. Также оно может производить одновременное включение одной цепи и выключение другой.

Схемы включения реле 220В промежуточного бывают двух видов:

  1. По принципу шунта. В этом случае все питающее напряжение подается на обмотку реле.
  2. По серийному типу. Здесь обмотку механизма с катушкой выключателя соединяют последовательно.

В схеме реле, в зависимости от его конструктивного исполнения, могут присутствовать до трех обмоток на катушках.

Принцип работы и назначение плавких предохранителей

Внутри вставки предохранителя находится проводник из чистого металла (меди, цинка и пр.) или сплава (стали). Защита цепей основана на физическом свойстве металлов нагреваться при прохождении тока. Многие сплавы обладают и положительным коэффициентом термического сопротивления. Его эффект заключается в следующем:

  • когда ток ниже номинального значения, предусмотренного для проводника, металл равномерно нагревается, успевая рассеивать тепло, и не перегревается;
  • большая сила тока приведёт к нагреву проводника, при этом, рассчитанный на определённое значение силы тока предохранитель, разрушится.

На этом свойстве основана расплавление тонкой проволочины, помещенной в электрический предохранитель. В зависимости от сферы применения форма и сечение проводника могут быть разными: от тонкой проволоки в бытовых и автомобильных приборах до толстых пластин, рассчитанных на силу тока в несколько тысяч ампер (А).

Компактная деталь защищает электрическую цепь от перегрузки и короткого замыкания. При превышении допустимого для сети (т. е. номинального) тока происходит разрушение вставки и разрыв цепи. Восстановить её работу можно только после замены элемента. Когда есть дефект в подключенном оборудовании, предохранители сгорают сразу после включения неисправного прибора, позволяя сохранить целостность прибора и указать на наличие проблемы. Если в сети произошло короткое замыкание, защитное устройство срабатывает так же.

Принцип работы

Устройство автомата обеспечивает специфику его работы. Рассмотреть принцип действия прибора стоит на примере однополюсной модели:

  1. На верхнюю клемму подключается кабель от линии питания, на нижнюю – провода потребителей.
  2. Для включения необходимо ставить ручку в верхнее положение, для отключения – в нижнее.
  3. В момент включения механизмом взвода направляется подвижный контакт к неподвижному. Сцепка соединяется.
  4. Соленоидный расцепитель-электромагнит функционирует по принципу выталкивания сердечника из центра катушки электромагнитным полем.

  5. Цилиндрический сердечник из металла надавливает на рычаг механизма расцепления.
  6. За счет гибкой перемычки катушка контактирует с подвижным элементом. Его положение регулирует резьбовой винт.
  7. Неподвижный контакт, подкинутый на верхнюю клемму, выступает в качестве упора для подвижного. Он же замыкает цепь при взводе механизма расцепления.
  8. Контакты автоматически выключаются при повышенной токовой нагрузки. О разрыве цепи свидетельствует искрение. Искры гасит дугогаситель. Дым и остаточные газы выводятся через специальный канал.
  9. Тепловым расцепителем дублируются все этапы работы электромагнитного сердечника. Разница заключается в выталкивании рычага выгнутой биметаллической пластиной.

Работа в нормальном режиме

В неаварийном режиме автомат работает иначе. Ручка управление поднята вверх, а ток поступает на устройство через кабель питания. Проводник подкинут на верхнюю клемму. Затем ток направляется на неподвижные контакты, оттуда – на подвижные. На соленоидную катушку токи подаются через гибкий кабель. После нее поступают на биметаллический элемент, оттуда – на винтовую клемму внизу, а дальше – в электроцепь, к которой подключена нагрузка.

Проверка предохранителя, индикатор неисправности предохранителя

Проверить плавкую вставку можно любой «прозвонкой» или тестером. Задача состоит в том, чтобы убедиться, что цепь предохранителя цела и способна проводить электрический ток.

Проверять предохранитель, во избежание поражения электрическим током, допускается только при отключенном электроприборе!

Кроме этого можно купить или самостоятельно изготовить индикатор перегорания предохранителя, который уведомит вас о том, что предохранитель перегорел.

Схема такого устройства чрезвычайно проста и представлена на следующем рисунке.

В параллель к контактам предохранителя, через токоограничивающий резистор R1 и диод VD1, для защиты от обратного напряжения, подключается светодиод HL1. Диод VD1 должен быть подобран из расчета обратного напряжения, превышающего сетевое. Для сети 220 В обратное напряжение для диода VD1 должно быть не менее 300 В, таким требованиям отвечает например диод 1N4004 или отечественный КД109Б.

Индикатор не светится, если предохранитель исправен, и светится в случае его перегорания.

Индикатор не светится если нагрузка отключена.

Такой схемой очень удобно дополнять блоки питания собственного изготовления.

Немного изменив  (упростив) схему можно получить индикатор перегорания предохранителя на неоновой лампе, хотя она и не так эффективно смотрится как светодиод.

Классификация приборов

На основании классификации ПУЭ пользователи могут подобрать устройства одной из категорий.

МА

Выпускаются без теплового расцепителя. Модели подходят для сети, к которой подключаются мощные агрегаты. В качестве защиты от перегрузки применяется реле максимального тока. Предохранитель защищает линию от сверхтока при коротком замыкании.

Класс А

Автомат класса А

Чувствительные модификации со срабатыванием теплового расцепителя при повышении силы тока на 30%. Автоматы отличаются:

  • катушкой, обесточивающей сеть за 0,05 сек при превышении нормальных показаний;
  • биметаллическим элементом – выключает питание через 20-30 сек.

С помощью приборов организуется соединение цепей с полупроводниками.

Класс В

Защитное устройство класса В

Оборудование подойдет, если у вас частный дом или квартира. Применяется для подключения к розеточным, осветительным линиям. Характеризуется:

  • срабатыванием электромагнитного расцепителя при увеличении показаний на 200 % за 0,015 сек;
  • срабатыванием пластины из биметалла через 4-5 сек.

Пусковое значение тока для такого устройства должно быть минимальным.

Класс С

Автомат класса С

Автоматический селективный прибор можно поставить в бытовой сети. Электромагнитный узел срабатывает при превышении номинального тока в 5 раз. Тепловой расцепитель становится активным через 1,5 сек. Устройства класса С используются на вводе.

Класс Д

Применяются для организации общей электролинии в качестве резервной защиты. Срабатывают, когда основное оборудование не может своевременно обесточить питание. Номинал электротока должен превысить норму  10 раз.

Классы K и Z

Время срабатывания зависит от типа тока в сети с индуктивным типом нагрузки. Переменный ток должен быть больше нормы в 12 раз, постоянный – в 18. Электромагнитный соленоид активируется через 0,02 сек, тепловой узел – при увеличении тока на 5 %.

Принцип работы и назначение плавких предохранителей

Внутри вставки предохранителя находится проводник из чистого металла (меди, цинка и пр.) или сплава (стали).

Защита цепей основана на физическом свойстве металлов нагреваться при прохождении тока.

Многие сплавы обладают и положительным коэффициентом термического сопротивления. Его эффект заключается в следующем:

  • когда ток ниже номинального значения, предусмотренного для проводника, металл равномерно нагревается, успевая рассеивать тепло, и не перегревается;
  • слишком большая сила тока приводит к сильному нагреву, а повышение температуры металла вызывает увеличение его сопротивления;
  • из-за возросшего сопротивления проводник нагревается еще интенсивнее, а при превышении температуры плавления разрушается.

На этом свойстве основана плавка вставки, помещенной в электрический предохранитель. В зависимости от сферы применения форма и сечение проводника могут быть разными: от тонкой проволоки в бытовых и автомобильных приборах до толстых пластин, рассчитанных на силу тока в несколько тысяч ампер (А).

Компактная деталь защищает электрическую цепь от перегрузки и короткого замыкания. При превышении допустимого для сети (т. е. номинального) тока происходит разрушение вставки и разрыв цепи. Восстановить ее работу можно только после замены элемента. Когда есть дефект в подключенном оборудовании, предохранители сгорают сразу после включения неисправного прибора, позволяя определить причину. Если в сети произошло короткое замыкание, защитное устройство срабатывает так же.

Подпишись на RSS!

Подпишись на RSS и получай обновления блога!

Получать обновления по электронной почте:

    • Блок управления на SG3525 схема защиты
      25 ноября 2020
    • Микроомметр цифровой на базе модулей ADS1115 и TM1637
      7 октября 2020
    • Ампервольтваттметр для блока питания на INA226
      23 сентября 2020
    • Измеритель тока напряжения и мощности на INA226
      11 сентября 2020
    • Программа взаимодействия INA226 с микроконтроллером PIC
      29 июля 2020
    • Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов — 237 854 просмотров
    • Стабилизатор тока на LM317 — 173 987 просмотров
    • Стабилизатор напряжения на КР142ЕН12А — 125 303 просмотров
    • Реверсирование электродвигателей — 102 132 просмотров
    • Зарядное для аккумуляторов шуруповерта — 98 762 просмотров
    • Карта сайта — 96 471 просмотров
    • Зарядное для шуруповерта — 88 664 просмотров
    • Самодельный сварочный аппарат — 88 130 просмотров
    • Схема транзистора КТ827 — 82 766 просмотров
    • Регулируемый стабилизатор тока — 81 895 просмотров
    • DC-DC (5)
    • Автомат откачки воды из дренажного колодца (5)
    • Автоматика (34)
    • Автомобиль (3)
    • Антенны (2)
    • Ассемблер для PIC16 (3)
    • Блоки питания (30)
    • Бурение скважин (6)
    • Быт (11)
    • Генераторы (1)
    • Генераторы сигналов (8)
    • Датчики (4)
    • Двигатели (7)
    • Для сада-огорода (11)
    • Зарядные (17)
    • Защита радиоаппаратуры (8)
    • Зимний водопровод для бани (2)
    • Измерения (38)
    • Импульсные блоки питания (2)
    • Индикаторы (6)
    • Индикация (10)
    • Как говаривал мой дед … (1)
    • Коммутаторы (6)
    • Логические схемы (1)
    • Обратная связь (1)
    • Освещение (3)
    • Программирование для начинающих (17)
    • Программы (1)
    • Работы посетителей (7)
    • Радиопередатчики (2)
    • Радиостанции (1)
    • Регуляторы (5)
    • Ремонт (1)
    • Самоделки (12)
    • Самодельная мобильная пилорама (3)
    • Самодельный водопровод (7)
    • Самостоятельные расчеты (37)
    • Сварка (1)
    • Сигнализаторы (5)
    • Справочник (13)
    • Стабилизаторы (16)
    • Строительство (2)
    • Таймеры (4)
    • Термометры, термостаты (27)
    • Технологии (21)
    • УНЧ (2)
    • Формирователи сигналов (1)
    • Электричество (4)
    • Это пригодится (12)
  • Архивы
    Выберите месяц Ноябрь 2020  (1) Октябрь 2020  (1) Сентябрь 2020  (2) Июль 2020  (2) Июнь 2020  (1) Апрель 2020  (1) Март 2020  (3) Февраль 2020  (2) Декабрь 2019  (2) Октябрь 2019  (3) Сентябрь 2019  (3) Август 2019  (4) Июнь 2019  (4) Февраль 2019  (2) Январь 2019  (2) Декабрь 2018  (2) Ноябрь 2018  (2) Октябрь 2018  (3) Сентябрь 2018  (2) Август 2018  (3) Июль 2018  (2) Апрель 2018  (2) Март 2018  (1) Февраль 2018  (2) Январь 2018  (1) Декабрь 2017  (2) Ноябрь 2017  (2) Октябрь 2017  (2) Сентябрь 2017  (4) Август 2017  (5) Июль 2017  (1) Июнь 2017  (3) Май 2017  (1) Апрель 2017  (6) Февраль 2017  (2) Январь 2017  (2) Декабрь 2016  (3) Октябрь 2016  (1) Сентябрь 2016  (3) Август 2016  (1) Июль 2016  (9) Июнь 2016  (3) Апрель 2016  (5) Март 2016  (1) Февраль 2016  (3) Январь 2016  (3) Декабрь 2015  (3) Ноябрь 2015  (4) Октябрь 2015  (6) Сентябрь 2015  (5) Август 2015  (1) Июль 2015  (1) Июнь 2015  (3) Май 2015  (3) Апрель 2015  (3) Март 2015  (2) Январь 2015  (4) Декабрь 2014  (9) Ноябрь 2014  (4) Октябрь 2014  (4) Сентябрь 2014  (7) Август 2014  (3) Июль 2014  (2) Июнь 2014  (6) Май 2014  (4) Апрель 2014  (2) Март 2014  (2) Февраль 2014  (5) Январь 2014  (4) Декабрь 2013  (7) Ноябрь 2013  (6) Октябрь 2013  (7) Сентябрь 2013  (8) Август 2013  (2) Июль 2013  (1) Июнь 2013  (2) Май 2013  (4) Апрель 2013  (7) Март 2013  (7) Февраль 2013  (7) Январь 2013  (11) Декабрь 2012  (7) Ноябрь 2012  (5) Октябрь 2012  (2) Сентябрь 2012  (10) Август 2012  (14) Июль 2012  (5) Июнь 2012  (21) Май 2012  (13) Апрель 2012  (4) Февраль 2012  (6) Январь 2012  (6) Декабрь 2011  (2) Ноябрь 2011  (9) Октябрь 2011  (14) Сентябрь 2011  (22) Август 2011  (1) Июль 2011  (5)

Схемы электронных предохранителей

На представленных схемах отображаются наиболее простые автоматические защитные средства от токовых перегрузок. В основе устройства этих приборов лежат полевые транзисторы, обладающие начальным током, который не может быть превышен. Необходимая величина тока задается путем подбора определенного транзистора.

На схеме 1 используется элемент марки КП302А, указывающий на максимальное значение тока 30-50 мА. Для того чтобы повысить это значение, необходимо включить параллельно сразу несколько транзисторов.

Схема 2 работает с использованием обычных биполярных транзисторов с минимальным коэффициентом передачи тока 80-100. Путь входного напряжения начинается в резисторе R1, далее проходит через транзистор VT1, открывая его. Режим насыщения транзистора способствует уходу большей части напряжения к выходу. Если ток не превышает пороговое значение, в этом случае транзистор VT2 остается закрытым и светодиод HL1 светиться не будет. В схеме 2 резистор R3 является датчиком тока.

В случае падения напряжения транзистор VT1 закроется, ограничивая, таким образом, прохождение тока через нагрузку. Элемент VT2, наоборот, будет открыт, с одновременным включением светодиода. Номиналы элементов, указанных на схеме 2, соответствуют току короткого замыкания с напряжением 0,7 вольт, сопротивлением 3,6 Ом и силой тока 0,2 – 0,23 ампера.

На схеме 3 в электронном предохранителе в качестве ключа используется полевой транзистор VT1 повышенной мощности. Срабатывание защиты происходит при токе, зависящем от соотношения резистивных элементов. Важную роль играет величина сопротивления датчика тока, последовательно включаемого в цепь вместе с полевым транзистором. После того как защита сработала, повторное подключение нагрузки происходит путем нажатия кнопки SA1.

Виды и типы плавких предохранителей

Для применения в электроцепях используют разные типы и разновидности ПП. Выпускаемые в России изделия отличаются по типу конструкции:

  • наполненные с маркировкой ПН-2; ППН, НПН и т. п.;
  • ненаполненные (ПР-2).

Понятие наполненности связано с наличием внутри отдельных видов вставок вещества, гасящего электродугу, возникающую в момент перегорания проводника. Цепь будет разомкнута только после ее исчезновения. Поэтому в колбах, наполненных ПП, находится кварцевый песок. Ненаполненные способны выделять газы, гасящие дугу. Это происходит при нагреве материала корпуса вставки.

Кроме типов, различают виды ПП:

  1. Слаботочные применяют в маломощных бытовых приборах с потребляемым током силой до 6 А. Это цилиндрические вставки с контактами на торцах.
  2. Вилочные ПП часто ставят в автомобили. Название обусловлено внешним видом: контакты находятся на одной стороне корпуса и вставляются в разъемы, как вилка в розетку.
  3. Пробковые — распространенные в однофазных сетях электрические пробки для счетчика. Номинальный ток таких вставок составляет 63 А, они рассчитаны на единовременное включение нескольких бытовых приборов. Перегорающая вставка в таком предохранителе находится внутри керамического корпуса с патроном, снаружи остается 1 контакт, а другой соединяется с контактами пробки. При превышении нагрузки деталь сгорает, полностью обесточивая квартиру. Восстановить электроснабжение можно, заменив вставку на новую.
  4. Трубчатый ПП по строению напоминает вставку для пробок, но его крепление выполнено между 2 контактами. Тип такого предохранителя — ненаполненный, а корпус сделан из фибры, которая при сильном нагреве выделяет газ.
  5. Ножевые предохранители рассчитаны на величину тока 100-1250 А и применяются в сетях, где нужна высокая нагрузка (например, при подключении прибора с мощным двигателем).
  6. Кварцевые, с наполнением кварцевым песком, применяются в сетях с напряжением до 36 кВ.
  7. Газогенерирующие, разборные и неразборные. При сгорании разновидностей ПСН, ПВТ происходит мощное выделение газа, сопровождающееся хлопком. ПП применяют для сетей с напряжением 35-110 кВ. Номинальный ток такого ПП — до 100А.

В зависимости от общей нагрузки на сеть устанавливают разные виды ПП — более мощные ставят в специальных трансформаторных будках, они могут выдерживать ток, обеспечивающий потребности жилого массива иди предприятия. Маломощные монтируют в счетчиках: они защищают отдельные квартиры. В старых бытовых приборах тоже может быть установлен ПП (слаботочный), но современная техника содержит эти элементы редко.

Вы здесь

Главная › Инженеру-конструктору › 13. Самоучитель по схемотехнике

Электронные предохранители переменного тока
Схемы защиты радиоэлектронного оборудования, работающие на переменном токе, обычно более сложны и получили меншее распространение. Это обусловлено тем, что большинство полупроводниковых приборов работает на постоянном токе и,

Все элементы устройства гальванически связаны с электро-лъю, что требует повышенной осторожности при работе с ним. Электронный предохранитель, работающий на переменном же и срабатывающий при токе нагрузки около 10 А разработал Флавицкий (рис

6.3) . В качестве ключевого элемента использован тиристор VS1, (пряженный с элементом управления — оптоэлектронной парой I типа АОУ103А. В свою очередь светодиод оптронной пары лючен в качестве нагрузки в схему контроля тока нагрузки. Дат-IKOM этого тока служит проволочный резистор R11. Как только напряжение на нем возрастет до 1,3 В, что соответствует току нагрузки 10 А, откроется транзистор VT1 и включит тиристор VS2. Нагрузкой этого тиристора и является светодиод оптрона LJ1, а также индикатор визуального контроля — светодиод HL1.

Рис. 6.3. Схема электронного предохранителя переменного тока
Питание устройство контроля тока получает от простейшего выпрямителя с использованием гасящего конденсатора и параметрического стабилизатора на стабилитроне VD3. Для принудительного отключения нагрузки и проверки работы устройства, а также для повторного запуска (включения) устройства после устранения причин перегрузки служат кнопки SB1 и SB2.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий