Ремонт трубчатого предохранителя, выбор диаметра проволоки

Общие правила расчета

Для правильного расчета предохранителей необходимо учитывать номинальное напряжение. Это значение должно быть таким, чтобы предохранитель разорвал электрическую цепь. Главный показатель – минимальное ожидаемое напряжение для базы и предохранителя.

Еще один важный показатель, который необходимо учитывать при расчетах, – это напряжение отключения. Этот параметр представляет собой мгновенное значение напряжения, которое появляется после сгорания самого предохранителя или предохранителя. Как правило, учитывается максимальное значение этого напряжения.

Кроме того, учитывается ток плавления, от которого зависит диаметр установленной внутри проволоки. При расчете предохранителя этот показатель имеет свое значение для каждого металла и подбирается с помощью таблицы или калькулятора. Материал и размеры вставок должны обеспечивать требуемые защитные свойства. Длина вставки не должна быть чрезмерной, поскольку это влияет на гашение дуги и общие температурные характеристики.

Номинальная мощность нагрузки обычно указывается на этикетке продукта. На основе этого параметра номинальный ток предохранителя рассчитывается по формуле: Inom = Pmax / U, где Inom – номинальный ток защиты, Pmax – максимальная мощность нагрузки, а U – напряжение питания.

Расчет сечения провода

Строго говоря, понятие “толщина” для провода используется в разговорной речи, а более научные термины – диаметр и площадь сечения. На практике толщину провода всегда характеризуют площадью сечения.

Рассчитать сечение провода на практике можно очень просто. Зная диаметр (например, измерив его штангенциркулем), можно легко вычислить площадь сечения по формуле

S = π (D/2)2, где

• S – площадь сечения провода, мм2
• π – 3,14
• D – диаметр токопроводящей жилы провода, мм. Его можно измерить, например, штангенциркулем.

Формулу площади сечения провода можно записать в более удобном виде: S = 0,8 D².

Поправка. Откровенно говоря, 0,8 – округленный коэффициент. Более точная формула: π (1/2)2 = π / 4 = 0,785. Спасибо внимательным читателям

Рассмотрим только медный провод, поскольку в 90% в электропроводке и электромонтаже применяется именно он. Преимущества медных проводов перед алюминиевыми – удобство в монтаже, долговечность, меньшая толщина (при том же токе).

Но с ростом диаметра (площади сечения) высокая цена медного провода съедает все его преимущества, поэтому алюминий в основном применяют там, где ток превышает значение 50 Ампер. В данном случае используют кабель с алюминиевой жилой 10 мм2 и толще.

Площадь сечения проводов измеряется в квадратных миллиметрах. Самые распространенные на практике (в бытовой электрике) площади сечения: 0,75 (запрещён в стационарной проводке), 1,5, 2,5, 4 мм2

Есть и другая единица измерения площади сечения (толщины) провода, применяемая в основном в США, – система AWG. На Самэлектрике есть таблица сечений проводов по системе AWG и перевод из AWG в мм2.

По поводу подбора проводов – я обычно пользуюсь каталогами интернет-магазинов, вот пример медного. Там самый большой выбор, какой я встречал. Ещё хорошо, что всё подробно описывается – состав, применения, и т.д.

Рекомендую почитать также мою статью про выбор сечения провода для постоянного тока там много теоретических выкладок и рассуждений о падении напряжения, сопротивлении проводов для разных сечений, и какое сечение выбрать оптимальнее для разных допустимых падений напряжения.

И ещё статья – Падение напряжения на трехфазных кабельных линиях большой длины. приведен реальный пример объекта, приводятся формулы и рекомендации, как уменьшить потери. Потери на проводе прямо пропорциональны току и длине. И обратно пропорциональны сопротивлению.

При выборе площади сечения проводов следует руководствоваться тремя основными принципами.

1. Площадь сечения провода (иначе говоря, его толщина) должна быть достаточной для прохождения через него электрического тока. Достаточной – это означает, что при прохождении максимально возможного в данном случае тока нагрев провода будет допустимым (как правило, не более 60 0С)
2. Сечение провода должно быть достаточным, чтобы падение напряжения на нём не превышало допустимое значение. Это особенно актуально для длинных кабельных линий (десятки и сотни метров) и больших токов.
3. Толщина провода и его защитная изоляция должна обеспечивать его механическую прочность, а значит надежность.

Например, для питания люстры в гостиной используются лампочки с суммарной потребляемой мощностью 100 Вт (ток чуть более 0,5 А). Вроде бы, вполне достаточно проводов с площадью сечения 0,5 мм2? Но какой электрик в здравом уме будет закладывать такой провод в потолочную плиту? В данном случае как правило применяют 1,5 мм2.

На самом деле, выбор толщины провода зависит от одного параметра – максимальной рабочей температуры. При превышении этой температуры провод и изоляция на нём начнут плавиться и разрушаться. Иначе говоря, максимальный рабочий ток для провода с определенным сечением ограничивается только максимальной его рабочей температурой. И временем, которое сможет проработать провод в таких условиях.
Ниже дана общеизвестная таблица сечения проводов для подбора площади сечения медных проводов в зависимости от тока. Исходные данные – площадь сечения проводника.

Выбор диаметра проволоки и ремонт предохранителя

Ну а теперь перейдем к основной проблеме нашей статьи – выбору диаметра и самому ремонту. Начнем с первого.

Выбор диаметра проводника

Диаметр жилы в предохранителях четко рассчитан. При замене необходимо установить проводник того же диаметра. В противном случае предохранитель не будет выполнять свою функцию защиты электрической сети.

• Это можно сделать несколькими способами. Проще всего взять сечение провода для предохранителя, а таблица стандартных значений позволит вам сделать свой выбор. Для этого достаточно измерить диаметр проволоки.

• Диаметр проволоки можно измерить штангенциркулем или даже обычной линейкой. Если диаметр плавкой проволоки слишком мал, измерения можно произвести следующим образом. Намотаем нить на любой мелкий предмет: зажигалку, карандаш, ручку.

Как подобрать силовую проводку

Кабель питания должен подходить к системе, от которой он питается. Если кабель будет недостаточно толстым, будут большие потери, то есть «отходы», как сейчас принято называть это явление. Это связано с тем, что кабель имеет сопротивление, хоть и бесконечно малое.

он действительно очень маленький, около 0,3 – 0,8 Ом на км длины кабеля. Но он все еще существует и при больших токах в линии потери могут быть заметны.

Подбор сечения кабеля

Чтобы выбрать кабель нужного сечения, ничего рассчитывать не нужно. Очевидно, что можно установить потребляемый ток, допустимое поглощение, например, ток в системе составляет 100 А, а поглощение не превышает 0,5 В, и рассчитать необходимое сечение кабеля с учетом длины линии. Это необязательно. Существует старое эмпирическое правило выбора силовых кабелей, которое для простоты называется «пять ампер на квадрат»:

Он основан на том, что длина линии от источника до пользователей (до усилителей) не превышает 5 м. Это 99% всех случаев. Что означает это правило? Это норма для плотности тока. При плотности тока пять ампер на квадратный миллиметр потери на кабеле длиной до 5 метров будут не более 0,5 В. В частности, не более 0,5, это важный, максимум, нерабочий ток.

Как пользоваться этим правилом? Возьмите усилитель и посмотрите, какой у него номинал предохранителя. Если их много, считайте общий номинал. Если у вас несколько усилителей и вы собираетесь питать их одним кабелем, добавьте их предустановленные значения. Возьмем полученный результат за максимальное потребление тока. Настоящий рабочий будет значительно меньше. Делим максимальный ток на 5 и получаем необходимое сечение кабеля («5 А на 1 кВ мм).

Далее берем следующий по величине стандартный размер кабеля. У нас есть усилитель Oris TA-150.4 с предохранителем на 100А. Обычно производитель предоставляет запас в 10-20% при выборе предохранителя. Примите максимальный ток 100А. Делим 100 на 5, получаем 20 квадратов. Для питания такого усилителя потребуется кабель сечением не менее 20 квадратных мм. Мы выбираем следующее стандартное сечение кабеля: 25 кв. Все. Для питания усилителя Oris TA-150.

4 нужен и достаточен кабель сечением 25 квадратных миллиметров. Можно использовать кабель больше размера сечения, хуже не будет. Будет лучше? Практика показывает, что если взять кабель на два и более размера больше, то точно не будет лучше. Однако потери в кабеле стремятся к нулю.

Используя правило «пять ампер на квадрат», выберите необходимое сечение провода или на размер больше. Не рекомендуется покупать более толстый кабель.

Prosad не просто живет по кабелю. И, например, еще и на предохранителе.

Подбор предохранителя

Предохранитель на линии питания должен быть обязательным и должен быть установлен рядом с источником питания. В аварийной ситуации он должен защищать блок питания от короткого замыкания. Что бы ни случилось, кабель был изношен и закорочен на массу, либо усилитель перегорел и каким-то образом закоротил его. Предохранитель должен перегореть, чтобы предотвратить возгорание проводки.

Принцип действия предохранителя прост и основан на законе Ома для замкнутой цепи.

Где Un – падение напряжения между элементами системы: на проводке, во-первых, на самом усилителе и т.д.

Все это своего рода просадки, но мы не называем это падением напряжения на усилителе. Величина падения напряжения на прямой зависит от сопротивления элемента системы и всегда во много раз меньше падения напряжения на главном звене, усилителе. Пока все хорошо, потери на кабеле и на предохранителе не значительны, все работает. А теперь представим, что произошла какая-то чрезвычайная ситуация. Короткое замыкание в проводке.

Из всех элементов системы, подключенных к источнику питания (аккумулятору), остался только шнур питания и предохранитель (из системы выпал усилитель). И вся его энергия будет рассеиваться прямо на кабеле и на передней панели. Что сгорит первым, нить или первым? Чтобы предохранитель сгорел, просадка на нем должна быть намного больше. Так будет стабильно работать. Поэтому подбирать предохранитель нужно строго по кабелю.

Не от потребления тока, а от сечения кабеля.

Номинал предохранителя также выбирается в соответствии с правилом «пять ампер на квадрат». Только в обратном направлении. Допустим, вам нужно выбрать предохранитель для кабеля сечением 25 квадратов, который питает тот же усилитель Oris TA-150.4 Умножая 25 на 5, получаем требуемую мощность 125А. Следующее по величине значение – 150А.

Если силовая разводка подобрана по описанному правилу, система работает стабильно, с хорошим запасом, а в случае короткого замыкания предохранитель срабатывает четко. Потери в кабелях и предохранителях очень низкие. Не обходите предохранитель. Иногда это делается на соревнованиях, чтобы уменьшить просадку. Но в повседневной жизни нам это совершенно не нужно.

Выбор предохранителя

Выбор предохранителя определяется исходными данными и особенностями конкретного приложения [1]:

• Номинальный ток. Номинальный ток цепи определяет рейтинг тока предохранителя. Чтобы защититься от незапланированных срабатываний, рекомендуют использовать запас по току 25%. Например, если номинальный ток цепи составляет 7,5 А, то, с учетом запаса, следует выбирать предохранитель, ориентируясь на величину тока 10 А.
• Рабочая температура также сильно влияет на выбор рейтинга тока предохранителя, поэтому для нормальной работы необходимо делать дополнительный запас. Например, если предполагается работа предохранителей серии 438 при температуре 75°С, то запас должен составлять около 15% (см. рисунок 2).

Рассмотрим пример. Допустим, предохранитель серии 438 должен работать при температуре 75°С и номинальном токе 1,5 А. Очевидно, что с учетом пунктов 1 и 2 для нормальной работы будет недостаточно предохранителя с рейтингом 1,5 А. Необходимый рейтинг тока с запасом составляет: 1,5 А/(0,75 × 0,85) ≈ 2,4 А → 2,5 А (наиболее близкий номинал).

• Рабочее напряжение. Рейтинг напряжения предохранителя должен быть больше, чем максимально возможное напряжение в схеме.
• Скорость срабатывания. По скорости срабатывания предохранители делятся на пять типов (FF – сверхбыстродействующие, F – быстродействующие, М – полузамедленные, Т – замедленные, ТТ – сверхзамедленные). Выбор конкретного предохранителя следует делать с учетом ампер-секундных характеристик, предоставляемых производителем.
• Максимальный ток КЗ. Для предотвращения расплавления или взрыва предохранителя необходимо, чтобы его отключающая способность была выше максимального тока КЗ.
• Требования к габаритам, типоразмеру и способу монтажа. В настоящее время существует широкий выбор предохранителей для поверхностного монтажа, монтажа в отверстия и для установки в специальные держатели. Выбор конкретной серии определяется особенностями каждого конкретного приложения.
• Соответствие требованиям стандартов. Использование того или иного предохранителя допускается только в том случае, если он сертифицирован и соответствует требованиям установленных стандартов. Кроме группы стандартов ГОСТ Р МЭК 60127, существуют и другие стандарты. Например, для работы в условиях взрывоопасных сред предохранитель должен отвечать положениям ГОСТ 31610.11-2014 (IEC 60079-11:2011) «Взрывоопасные среды. Часть 11. Оборудование с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь «i» (с Поправкой)».
• Устойчивость к импульсным воздействиям. На этом пункте следует остановиться подробнее.

Этих данных хватит для выбора предохранителя, работающего в цепи с постоянной или переменной синусоидальной токовой нагрузкой, если эта нагрузка не превышает рейтинг тока предохранителя. Однако существует множество приложений, в которых нагрузка носит импульсный характер. Речь идет о пусковых токах и различных переходных процессах. В таких приложениях предохранитель должен выдерживать кратковременные импульсы тока, превышающие его рейтинг тока, и при этом не срабатывать.

Чтобы определить, сработает или не сработает предохранитель при возникновении заданного числа токовых импульсов, используют интеграл Джоуля I2t, который можно рассчитать вручную или с помощью специальных утилит. Рассмотрим каждый из способов отдельно.

Типы плавких предохранителей

По назначению и конструкции предохранители бывают следующих типов:

• Вилка (в основном используется для защиты кабелей и электрических устройств в автомобилях);
• С слаботочными вставками для защиты электроприборов с потреблением тока до 6 ампер;
• Пробковые (устанавливаются в экранах жилых домов, рассчитаны на токи защиты до 63 ампер);
• Ножевого типа (применяется в промышленности для защиты сетей с током потребления до 1250 ампер);
• Газогенерация;
• Кварц.

Рассматриваемая в статье технология ремонта предназначена для восстановления вилки, с использованием слаботочных вставок, пробковых и ножевых предохранителей.

Трубчатые плавкие предохранители

Предохранитель трубчатой ​​конструкции представляет собой стеклянную или керамическую трубку, закрытую на концах металлическими колпачками, которые соединяются между собой проволокой калиброванного диаметра, проходящей через внутреннюю часть трубки. Как выглядят трубчатые предохранители, вы можете увидеть на фото.

Проволока точечно приваривается к шляпкам или приваривается. В предохранителях, рассчитанных на очень большие токи, полость внутри трубки часто заполняется кварцевым песком.

Автомобильные плавкие предохранители

Автомобильные предохранители выходят из строя редко. Обычно только в тех случаях, когда оборудование выходит из строя. Очень часто при перегорании лампочек возле фар. Дело в том, что при обрыве нити накаливания колбы образуется гальваническая дуга, нить сгорает и укорачивается, сопротивление резко падает, а сила тока многократно возрастает.

Бывает, что при заклинивании дворников перегорает автомобильный предохранитель. Реже при коротких замыканиях в проводке. На фото вы можете увидеть часто используемые предохранители автомобильных ножей. Под каждым предохранителем указан его ток защиты в амперах.

Перегоревший предохранитель в автомобиле следует заменить предохранителем того же номинала, но вы также можете исправить это, заменив перегоревший предохранитель медным проводом соответствующего диаметра. Напряжение бортовой сети автомобиля значения не имеет. Главное – соответствие тока защиты. Если сложно определить номинал перегоревшего автоматического предохранителя, можно использовать цветовую кодировку.

Цветовая маркировка автомобильных предохранителей

Ток защиты, Ампер Цвет кузова предохранитель оранжевый коричневый красный синий желтый прозрачный зеленый фиолетовый синий черный

Обзор плавких предохранителей Littelfuse

Компания Littelfuse является одним из лидеров в области производства плавких предохранителей. В номенклатуре компании присутствуют SMD-предохранители, предохранители с радиальными и аксиальными выводами, а также предохранители различных специализированных серий и моделей.

SMD-предохранители востребованы, в первую очередь, в низковольтных приложениях, в которых ключевую роль играют компактные размеры. Кроме того, они существенно упрощают процесс монтажа, так как распаиваются вместе с другими SMD-компонентами на печатную плату. Среди дополнительных преимуществ SMD-предохранителей можно отметить высокое быстродействие, малое сопротивление и широкий диапазон рейтингов тока.

В настоящее время Littelfuse предлагает почти сорок серий SMD-предохранителей с различными характеристиками (рисунок 14, таблица 1):

• с рейтингом тока 0,62…40 А;
• с рейтингом напряжения до 600 В;
• с быстродействием TT, F и FF;
• с типоразмером от 0402;
• с диапазоном рабочих температур -55…150°C.

Рис. 14. SMD-предохранители от Littelfuse

Таблица 1. Характеристики серий SMD-предохранителей Littelfuse

Серии керамических SMD-предохранителей отличаются высокой температурной стабильностью и способны работать при повышенной температуре (до 150°С). Это позволяет использовать их в промышленной электронике и в сверхкомпактных приложениях с ограниченными возможностями по отводу тепла: в серверах, принтерах, сканерах, модемах и прочем.

Тонкопленочные SMD-предохранители используются в качестве элементов вторичной защиты в устройствах, требующих компактных габаритных размеров. В частности, серия 435 имеет типоразмер всего 0402. Основными приложениями для этой группы предохранителей станут сотовые телефоны, цифровые камеры, аккумуляторные сборки и прочее.

Предохранители Nano2® Fuse отличаются компактными размерами, широким диапазоном рейтингов тока 0,62…40 А и значительным диапазоном рабочих температур -55…125°С. Благодаря перечисленным достоинствам Nano2® Fuse могут применяться в широком спектре приложений от ноутбуков и ЖК-мониторов до серверов и промышленного оборудования.

Предохранители Telelink® Fuse предназначены для работы в составе телекоммуникационного оборудования. При совместном использовании с защитным тиристорами SIDACtor® или газоразрядниками Greentube производства Littlefuse они позволяют создавать готовое решение для защиты оборудования, соответствующее рекомендациям GR-1089–Core, TIA-968-A, UL/EN/IEC 60950, ITU K.20 и K.21.

Предохранители OMNI-BLOK представляют собой комбинацию из предохранителя и держателя, которые распаиваются на плату с помощью обычного поверхностного монтажа. В дальнейшем пользователь может самостоятельно заменить предохранитель без необходимости пайки.

PICO SMF – версия предохранителей PICO для поверхностного монтажа. Они отличаются широким диапазоном номинальных токов 0,62…5 А и высоким быстродействием.

Flat Pak – предохранители с широким диапазоном номинальных токов 0,62…5 А, рабочим напряжением до 250 В AC и двумя вариантами исполнения: SMD и DIP (монтаж в отверстия).

EBF – серия SMD-предохранителей, разработанная для схем с электронным балластом и мощных инверторов. Существует версия для монтажа в отверстия с теми же габаритными размерами.

Littelfuse предлагает почти три десятка серий предохранителей с радиальными выводами (рисунок 15, таблица 2):

• с рейтингом тока 0,02…10 А;
• с рейтингом напряжения до 300 В;
• с быстродействием TT, М, F и FF;
• с диапазоном рабочих температур до -55…125°C.

Рис. 15. Предохранители Littelfuse с радиальными выводами

Таблица 2. Характеристики серий предохранителей Littelfuse с радиальными выводами

В номенклатуре Littelfuse представленная обширная группа предохранителей с аксиальными выводами (рисунок 16, таблица 3):

• с рейтингом тока 0,1…50 А;
• с рейтингом напряжения до 1000 В;
• с быстродействием TT, М, F и FF;
• с диапазоном рабочих температур до -55…125°C.

Рис. 16. Предохранители Littelfuse с аксиальными выводами

Таблица 3. Характеристики серий предохранителей Littelfuse с аксиальными выводами

Самодельная плавкая встака из проводника ,выбор по сечению

Ни в коем случае нельзя принимать самостоятельное производство предохранителей ЗА НОРМАЛЬНОЕ. Монтаж таких изделий можно считать ВРЕМЕННОЙ МЕРой.

Диаметры медного провода для предохранителя

Для ремонта предохранителей на ток защиты от 0.25 до 50А

Для ремонта предохранителей на ток защиты от 60 до 300А

Выбор плавкой вставки предохранителя

Выбор предохранителей производят с учетом их номиналов, времятоковой характеристики и общей нагрузки на сеть (суммарной мощности всех работающих элементов). Номинальным током ПП называют тот, который плавкая вставка сможет выдержать до разрушения. Эта величина указана на корпусе предохранителя (например, маркировка 63 А для пробковых бытовых предохранителей).

Времятоковые характеристики вычисляют по специальным графикам. Их необходимо учитывать при включении в сеть электродвигателей, пусковой ток которых превышает рабочий в несколько раз. При использовании нескольких электродвигателей (на предприятии) вычисляют пусковой ток самого мощного.

Общая (максимальная) мощность нагрузки сети складывается из всех рабочих токов приборов (указаны в инструкциях и на корпусе). Если в сеть включен электродвигатель, то учитывают и его пусковой ток, разделенный на коэффициент k =2,5 (для легкого пуска и короткозамкнутого ротора) или 2-1,6 (для тяжело запускающихся или фазных роторов).

Рассчитать нужный номинал можно по формуле: I пп>1/k (I общ.+ I пуск.). При вычислениях нужно учесть, что номинал ПП должен быть всегда больше значения, полученного при расчете по току.

Чтобы не тратить время на вычисления, подберите номинальный ток плавкой вставки по таблице.

Первая строка (Вт) обозначает мощность прибора, указанную на его корпусе, а вторая (А) — номинал предохранителя. Для квартирной сети придется сложить значения в Вт всех домашних приборов и найти в таблице подходящее число, но лучше будет использовать автоматические выключатели.

Замена предохранителя

При замене предохранителя во избежание поражения электрическим током обязательно отключите электроприбор от сети!

Есть такое негласное правило, если после второй замены предохранитель снова перегорит, ищите неисправность в самом электроприборе. Значит, необходимо отремонтировать электроприбор.

Никогда не устанавливайте предохранитель на больший ток, такие попытки обязательно приведут к еще большему повреждению устройства, вплоть до его непоправимости!

Будьте осторожны при покупке нового предохранителя. Правильно определите тип и текущий рейтинг кандидата на замену. Лучше всего приобретать электронные компоненты у проверенных поставщиков, которые гарантируют качество продукции, таких как Conrad Electronic.

Ремонт предохранителя

Обычные люди думают, что предохранители не подлежат ремонту, но на самом деле это не так. Большинство типов предохранителей можно отремонтировать и дать им второй, третий и так далее. Корпус предохранителя, как правило, очень редко разрушается, внутри перегорает провод, и ремонт заключается в его замене. Основная задача в этом случае – использовать провод аналогичный предохранителю.

Если вам нужно очень быстро заменить предохранитель и под рукой не оказалось запчастей, можно воспользоваться следующим методом:

Снимите краску и лак с проволоки подходящего диаметра (снимите ее до блеска) и намотайте несколько витков на каждый контакт предохранителя, затем вставьте предохранитель в держатель. Этот метод в простонародье называется – «жучок». С его помощью можно очень быстро проверить исправность устройства, но это ненадежно и может использоваться как временное решение проблемы.

Следующий способ, так называемый «заводской». Для ремонта вам понадобится паяльник и, возможно, дремель или отвертка, но предохранитель после ремонта будет выглядеть так, как будто он только что вышел с завода.

Нагрейте концы контактов чашки с помощью паяльника и освободите отверстия на концах припоя, используя зубочистку или что-то подобное. Бывает, что отверстия слишком маленькие или совсем отсутствуют, поэтому их нужно просверлить. Используйте сверло малого диаметра 1-2 мм.

Проденьте провод подходящего диаметра через отверстия и припаяйте его к контактам чашки.

Предохранитель готов!

Как рассчитать диаметр провода для предохранителя?

В современных электроприборах повсюду встречаются предохранители, или если говорить «по научному» — плавкие вставки. Они обеспечивают защиту сети и собственно самого прибора от коротких замыканий или перегрузки. Конструкция плавких вставок самая разнообразная, как и размеры.

Номинальные токи и напряжения на которые выпускаются предохранители соответствуют стандартным значениям. От величины номинального напряжения предохранителя зависят его габаритные размеры, а именно длина, чем выше номинальное напряжение предохранителя тем больше расстояние между контактами.

Номинальный ток определяется сечением проволоки внутри предохранителя.

Хотя в более дорогих устройствах уже можно встретить и самовосстанавливающиеся электрические предохранители, большинство приборов по-прежнему оснащены обычными предохранителями.

Общие понятия, знакомство с предохранителями трубчатой конструкции

Наиболее распространенные предохранители это так называемые, трубчатые. Они представляют из себя керамическую или стеклянную трубку с металлическими контактами-чашками с торцов.

Эти чашки соединены между собой проволокой, сечение которой, как уже говорилось, определяет номинальный ток предохранителя. Этот ток указывается на трубке или одной из контактных частей предохранителя.

Например: F0,5A – это значит, что данный предохранитель рассчитан на ток 0,5 ампера.

На электрических принципиальных схемах предохранитель обозначается прямоугольником с проходящей через него прямой линией. Рядом с условным графическим обозначением указывается его позиционное обозначение, например F1 (F – fuse, предохранитель по-английски); и если это не загромождает схему — номинальный ток, например 100 mA.

Принцип работы предохранителя предельно прост. При протекании по проволоке, соединяющей контакты предохранителя, номинального тока, эта проволока разогревается до температуры около 70 ˚С.

А вот при превышении тока, проволока разогревается сильнее, и при превышении температуры плавления – расплавляется, т.е. перегорает. Именно по этой причине предохранители еще называют – плавкими или плавкой вставкой.

Чем выше ток, тем быстрее нагрев, тем быстрее происходит расплавление, а соответственно и перегорание предохранителя.

Таким образом все плавкие вставки работают на одном и том же принципе – превышение тока в цепи вызывает перегрев и расплавление проволоки внутри предохранителя и как следствие отключение этой цепи от источника питающей сети.

Существует две основных причины перегорания плавких вставок: броски напряжения питающей сети и возникшая неисправность внутри самого электроприбора.

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.

Подбор предохранителя по номинальной мощности электроприбора

После проверки предохранителя и определения, что он вышел из строя, необходимо его заменить. А для этого надо узнать его номинал, чтобы выполнить правильную замену.

Если вам известна мощность потребляемая электроприбором, обычно она указывается на шильде прибора, вы можете самостоятельно рассчитать номинальный ток предохранителя по следующей формуле:

Iном = Рмакс / Uном

Номинальный ток (Ампер) равен частному от максимальной мощности (Ватт) электроприбора деленной на номинальное напряжение сети (Вольт).

Например, сгорел предохранитель в телевизоре, разобрать, что указано на корпусе предохранителя, его номинал, не представляется возможным, но на шильде телевизора указана мощность потребления 150 ВА.

150 / 220 = 0,68, округляем до ближайшего большего стандартного значения – 1 А.

Обратите внимание, что при расчете номинального тока предохранителя вы получаете точное значение тока, которое может не соответствовать ряду номинальных токов предохранителей. Поэтому расчетное значение с учетом запаса 5% округляется до ближайшего стандартного значения.

Для простоты можно воспользоваться готовой таблицей, в которой приведены номиналы стандартных предохранителей для различных потребителей из расчета их подключения к бытовой сети 220 В.

Замена предохранителя

При замене предохранителя, во избежание поражения электрическим током, обязательно отключите электроприбор от сети!

Есть такое негласное правило, если после второй замены предохранитель опять перегорел, ищи неисправность в самом электроприборе. Значит надо ремонтировать электроприбор.

Будьте внимательны при покупке нового предохранителя. Правильно определите тип и номинальный ток кандидата на замену.

Приобретать электронные компоненты лучше у проверенных поставщиков, гарантирующих качество продукции, как пример – компания Conrad Electronic.

С полным ассортиментом плавких предохранителей можно ознакомиться по ссылке – https://conrad.ru/catalog/predohraniteli_s_plaoy_vstaoy.

Ремонт предохранителя

Типичные обыватели считают, что предохранители не подлежат ремонту, на самом деле это не так. Большинство типов предохранителей можно отремонтировать и дать им вторую, третью и т.д. жизни.

Корпус предохранителя, как правило, разрушается крайне редко, перегорает проволока внутри, вот в ее замене и заключается ремонт.

Основная задача при этом использовать проволоку аналогичную той, что была в предохранителе.

Если заменить предохранитель надо очень быстро, а запасного под рукой не оказалось, то можно воспользоваться следующим способом:

Снять с проволоки подходящего диаметра лакокрасочное покрытие (зачистить ее до блеска) и намотать на каждый контакт предохранителя по несколько витков, после чего вставить предохранитель в держатель. Этот способ в простонародии называется – «жучок». С его помощью можно очень быстро проверить исправность прибора, но он не надежен и может быть использован, как временное решение проблемы.

Следующий способ, так называемый «заводской». Для ремонта потребуется паяльник, и возможно дремель или шуруповерт, но предохранитель после ремонта будет выглядеть как будто он только что с завода.

Разогрейте паяльником торцы контактов-чашек и освободите отверстия в торцах от припоя воспользовавшись зубочисткой или чем-то подобным. Бывает, что отверстия слишком малы или совсем отсутствуют, тогда придется их просверлить. Используйте сверло не большого диаметра 1 – 2 мм.

Расчет диаметра проволоки плавкого предохранителя

Для ремонта предохранителя нужно заменить перегоревший провод. При производстве предохранителей на заводах в зависимости от величины силы тока и скорости используются калиброванное серебро, медь, алюминий, никель, олово, свинец и провода из других металлов.

Для изготовления плавкого предохранителя в вашем доме доступна только красная медь калиброванного диаметра. Все электрические провода сделаны из меди, и чем эластичнее провод, тем тоньше проводники внутри него и тем больше их количество. Поэтому вся предлагаемая ниже технология ориентирована на использование медной проволоки.

Выбирая предохранитель для техники, разработчики руководствуются простым законом. Сила тока предохранителя должна быть выше максимальной потребляемой мощности изделия. Например, если максимальный ток потребления усилителя составляет 5 ампер, предохранитель выбирается на 10 ампер. Первое, что нужно найти на корпусе предохранителя, – это его маркировка, по которой можно узнать, на какой ток он рассчитан. Часто текущее значение написано на корпусе изделия, рядом с местом установки предохранителя. Затем по таблице ниже определите, какого диаметра вам понадобится проволока.

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 действия плавких предохранителей

Принцип работы одноразовых защитных устройств очень прост. Внутри каждого из них есть калиброванный провод, соединяющий контакты. Если текущее значение не превышает предельно допустимых норм, он нагревается примерно до 70 градусов. Когда электрический ток превышает указанное значение, нагрев проволоки значительно увеличивается. При определенной температуре он начинает плавиться, вызывая разрыв электрической цепи. Прогорание проводки происходит практически мгновенно. По этой причине предохранители получили свое название – плавкая вставка.

В различных конструкциях предохранителей предохранитель подбирается таким образом, чтобы срабатывание происходило при установленном значении тока. В процессе эксплуатации предохранители периодически выходят из строя и подлежат замене. Как правило, их не ремонтируют, но многие домашние мастера вполне успешно их восстанавливают.

Поскольку сгорает только сам провод, а корпус остается целым, его необходимо заменить, и прибор продолжит выполнять свои функции. Новые технические характеристики зачастую не только не уступают старому устройству, но и во многом его превосходят, так как качество ручной сборки всегда выше заводской. Главное условие – это правильный выбор материала проводника и расчет его сечения.

Расчет плавких предохранителей: Таблица и калькулятор

Каждый предохранитель выполняет функцию защиты электрических цепей и оборудования от перегревания при прохождении тока с показателями, значительно превышающими номинальные.

Для того, чтобы правильно обеспечить надежную защиту необходимо заранее делать расчет плавких предохранителей.

Данные элементы рассчитаны на эксплуатацию в самых различных условиях, поэтому требуется их индивидуальный подбор для каждого конкретного случая.

Группы предохранителей

Одним из средств защиты бытовой техники и оборудования, а также кабелей и проводов служат плавкие вставки или предохранители. Они обеспечивают надежную защиту от скачков напряжения в сети и коротких замыканий. Существуют различные конструкции и типы этих устройств, рассчитанные на любые токи.

До недавнего времени плавкие предохранители вставлялись в пробки и являлись единственной защитой квартиры или частного дома. В современных условиях их сменили более надежные защитные устройства многоразового использования – автоматические выключатели.

Тем не менее, предохранители не потеряли своей актуальности и в настоящее время. Они устанавливаются в различные приборы и в автомобили, защищая приборы и электрооборудование от любых негативных последствий.

Предохранители делятся на следующие основные группы:

• Общего назначения
• Быстродействующие
• Защищающие полупроводниковые приборы
• Для защиты трансформаторов
• Низковольтные

Для того, чтобы произвести правильные расчеты, и определить, какие нужны плавкие вставки, рекомендуется учитывать все основные параметры, от которых зависит характеристика предохранителя.

Основным показателем является номинальный ток, значение которого связано с геометрическими и теплофизическими параметрами. При этом, учитывается потеря мощности и превышение на выводах температурного режима.

Общая величина тока для предохранителя зависит от номинального тока плавкой вставки. Величина номинального тока для основания определяется таким же показателем плавкой вставки, установленной в предохранителе.

Предохранитель тока для защиты цепи

Принцип действия плавких предохранителей

Принцип действия одноразовых защитных устройств очень простой. Внутри каждого из них находится калиброванная проволока, соединяющая контакты. Если значение тока не превышает предельно допустимых норм, происходит ее нагрев примерно до 70 градусов.

Когда электрический ток превышает установленный номинал, нагрев проволоки существенно увеличивается. При определенной температуре она начинает плавиться, в результате чего происходит разрыв электрической цепи. Перегорание проводка происходит практически мгновенно.

Из-за этого предохранители и получили свое название – плавкая вставка.

В разных конструкциях плавкой вставки предохранителя подбирается таким образом, чтобы срабатывание происходило при установленном значении тока. В процессе эксплуатации плавкие предохранители периодически выходят из строя и подлежат замене. Как правило их не ремонтируют, однако многие домашние мастера вполне успешно проводят их реставрацию.

Поскольку перегорает лишь сама проволока, а корпус остается целым, необходимо заменить ее и устройство продолжит выполнять свои функции. Новые технические характеристики зачастую не только не уступают старому прибору, но и во многом превосходят его, поскольку качество ручной сборки всегда выше заводской. Основным условием является правильный выбор материала проводника и расчет его сечения.

Общие правила расчета

Для того, чтобы сделать правильный расчет плавких вставок предохранителей, необходимо учитывать номинальное напряжение. Это значение должно быть таким, при котором предохранитель отключает электрическую цепь. Основным показателем служит минимальное напряжение, предусмотренное для основания и плавкой вставки.

Еще один важный показатель, который должен учитываться при расчетах – напряжение отключения. Этот параметр заключается в мгновенном значении напряжения, появляющегося после срабатывания самого предохранителя или плавкой вставки. Как правило, в расчет принимается максимальное значение этого напряжения.

Плавкие предохранители электрической сети

Кроме того, в обязательном порядке учитывается ток плавления, от которого зависит диаметр проволоки, установленной внутри.

Когда выполняется расчет плавкой вставки предохранителя, для каждого металла этот показатель имеет собственное значение и выбирается с помощью таблицы или калькулятора. Материал и размер вставок должен обеспечить требуемые защитные характеристики.

Длина вставки не может быть слишком большой, поскольку это влияет на гашение дуги и общие температурные характеристики.

Расчетная мощность нагрузки обычно указывается в маркировке изделия. В соответствии с этим параметром выполняется расчет номинального тока предохранителя по формуле: Inom = Pmax/U, в которой Inom является номинальным током защиты, Pmax – максимальная мощность нагрузки, а U – напряжение питающей сети.

Онлайн расчет диаметра провода для плавких вставок предохранителей

Все расчеты можно выполнить гораздо быстрее, воспользовавшись онлайн-калькулятором. В соответствующие окна вводятся данные о материале вставки и токе, после чего в окне результата появятся данные о диаметре проволоки.

Плавкие вставки

Причины перегорания предохранителей

Начнем с самого главного – причин перегоревших предохранителей. Ведь так ничего не происходит и перед тем, как вставлять «жучок», необходимо определить причины поломки предохранителя.

Их может быть несколько:

Плавкие вставки. Как выбрать и расчет тока. Работа и применение

Предохранители: электрические элементы для защиты оборудования от короткого замыкания и перенапряжения путем отключения питания при превышении предельных значений токовых нагрузок. Размыкание контура происходит за счет оплавления страховочной проволоки определенной толщины. Промышленности известно несколько типов этих устройств. Все они отличаются внутренними и внешними конструктивными особенностями и работают по одному принципу.

Сейчас для защиты электрооборудования в квартире используются более практичные автоматы многоразового использования, однако одноразовые плавкие вставки по-прежнему встречаются в пробках. Особенно актуальны они для помещений временных и старых построек, где установка эффективных современных щитов экономически неоправданна. В бытовой технике до сих пор нет альтернативы классическому предохранителю.

Плавкие вставки также широко используются в промышленности. От них может зависеть производительность всего завода или инженерной сети. Промышленные предохранители лучше не покупать с рук, с рынка или у непроверенных организаций. Мудрое решение – обратиться к профессионалам электроники, например, в интернет-магазине Conrad.ru. В таких делах скряга платит не дважды, а трижды

Выбираем диаметр провода предохранителя – разбираем все тонкости вопроса

Самодельный предохранитель из медной проволоки может быть отличным временным способом заменить перегоревший предохранитель. Но если вы решитесь на это, крайне важно выбрать правильное сечение самого проводника, который вы будете использовать. Почему это важно, что вызывает перегорание предохранителей и как временно устранить этот недостаток, мы рассмотрим в нашей статье.

Как определить номинал предохранителя по корпусу и на плате

Прежде чем менять что-то, что пошло не так, нужно понять, что пошло не так. В нашем случае он перегорел. Остается надеяться только на надпись на самой плате или на предохранителе, потому что другие способы узнать, что это за предохранитель, очень нестабильны и необоснованны. Ведь исправный предохранитель покажет не что иное, как нулевое сопротивление, а плохой обрыв цепи. В то же время не сдавайте его в лабораторию на анализ, чтобы выяснить, что это был за материал. Давайте разберемся с примерами обозначения предохранителей на плате и SMD-элементах. Кстати, иногда вместо предохранителя можно использовать и резистор.

Расчёт проводников для плавких предохранителей

где: d – диаметр жилы, мм; k – зависящий от материала коэффициент жилы по таблице.

где: m – коэффициент, зависящий от материала проводника согласно таблице.

Формула (1) используется для малых токов (тонкие проводники d = (0,02–0,2) мм) и формула (2) для больших токов (толстые проводники). Таблица коэффициентов.

Диаметр проводника для использования в предохранителе рассчитывается по формулам: Для малых токов (тонкие проводники диаметром от 0,02 до 0,2 мм):

Для больших токов (толстые проводники):

Количество тепла, выделяемого на предохранителе, рассчитывается по формуле:

где: I – ток, протекающий по проводнику; R – сопротивление проводника; t – время, прошедшее срабатывание предохранителя под действием тока I.

Сопротивление предохранителя рассчитывается по формуле:

где: p – удельное сопротивление материала проводника; l – длина жилы; s – площадь поперечного сечения проводника.

Для упрощения расчетов сопротивление предполагается постоянным. Повышение сопротивления предохранителя из-за повышения температуры не учитывается.

Зная количество тепла, необходимое для плавления предохранителя, время плавления можно рассчитать по формуле:

где: W – количество тепла, необходимое для плавления предохранителя; I – термоядерный ток; R – сопротивление предохранителя.

Расчет I2t предохранителя

При ручном расчете сначала нужно определиться с формой импульсов. Далее с учетом формы тока определить величину интеграла I2t для одного импульса. Для импульсов стандартной формы существуют простые расчетные формулы (рисунок 3) [1].

Рис. 3. Расчет I2t для импульсов различной формы

Например, если предполагается протекание прямоугольных импульсов тока (рисунок 3 а) амплитудой Ip = 1 А и длительностью t = 5 мс, то I2t (импульса) рассчитывается по формуле 1:

$$I^2t\:(импульса)=I_{p}^2t=1^2\times 0.005=0.005\:A^2c\qquad{\mathrm{(}}{1}{\mathrm{)}}$$

Далее необходимо учесть количество импульсов. Для этого рассмотрим рисунок 4 [1]. Предположим, что ожидается прохождение 6000 импульсов, тогда из графика можно определить номинальную величину I2t предохранителя (формула 2):

$$I^2t\:(предохранителя)=\frac{I^2t\:(импульса)}{0.3}=\frac{0.005\:A^2c}{0.3}=0.016\:A^2c\qquad{\mathrm{(}}{2}{\mathrm{)}}$$

Полученное значение должно быть больше, чем значение, указанное в документации. В противном случае предохранитель сработает при возникновении последовательности импульсов.

Рис. 4. Учет числа импульсов при расчете требуемого I2t для предохранителя

Ручной расчет I2t и определение запасов по току не являются сложными операциями, однако для упрощения работы можно использовать онлайн-утилиту Littelfuse iDesign Tool, которая позволяет выбрать подходящий предохранитель за несколько кликов мыши.

Как выглядят и действуют предохранители из медной проволоки.

По внешнему виду предохранитель представляет собой стеклянную или керамическую колбу, внутри которой натянута калиброванная медная проволока. Присоединяется к контактам элементов, расположенных в металлических заглушках, сваркой или точечной сваркой. Диаметр провода зависит от силы тока, на которую рассчитан предохранитель. Колбу (трубку) изделия с большим номинальным током иногда заполняют кварцевым песком. По внешнему виду такие предохранители называют трубчатыми.

Другой распространенный тип этого устройства – автомобильные предохранители для ножей. В зависимости от текущего рейтинга они окрашиваются в разные цвета:

• 5 А – оранжевый;
• 7,5 А – коричневый;
• 10 А – красный;
• 15 А – синий;
• 20 А – желтый;
• 25 А – бесцветный (прозрачный);
• 30 А – зеленый;
• 40 А – фиолетовый;
• 60 А – синий;
• 70 А – черный.

Принцип работы вставки предельно прост. Загорается предохранитель, и по проводу начинает течь электрический ток. Это нагревает проволоку. Пока ток не превышает значение, установленное в предохранителе, температура провода остается на уровне около 70 градусов Цельсия. Как только значения тока превышают допустимые пределы, нагрев провода увеличивается до температуры плавления меди, он теряет целостность, тем самым разрывая электрическую цепь. Все это происходит очень быстро, практически за доли секунды. Именно из-за такого принципа действия предохранители с медным проводом называют предохранителями.

Есть несколько видов и типов подобных вставок. Но, тем не менее, все они действуют одинаково: медный провод, входящий в его состав, плавится, и ток прекращается.

очень важно понимать, что предохранитель «срабатывает» именно при превышении допустимого значения тока, но напряжение в сети при этом значения не имеет. Другими словами, один и тот же элемент может быть установлен в зарядном устройстве на 12 В, в однофазной сети и в трехфазной сети.

Конечно, может возникнуть вопрос: речь идет о том, что устройство защищает от скачков напряжения в сети и сразу заявляет, что напряжение для этого не важно, как такое возможно? На самом деле здесь достаточно вспомнить школьный курс физики, или закон Ома, который гласит, что ток в участке цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Другими словами, чем выше напряжение, тем выше ток, поскольку сопротивление проводника (медной проволоки определенного диаметра) все равно остается неизменным.

Вставка может сгореть не только из-за скачков напряжения в сети, то есть из-за превышения номинального тока, но и из-за неисправности внутри самого устройства, в котором она установлена. Вы можете сами определить причину выхода из строя вставки: если после двукратной замены элемент снова сгорит, неисправен сам прибор. Иногда возникает ситуация, когда причиной выхода из строя вставки является ее низкое качество, но это бывает редко.

Основные характеристики предохранителей

Рядовой пользователь, выбирая предохранитель, ориентируется только на форм-фактор, рейтинг тока и рабочее напряжение. Однако с точки зрения разработчика все оказывается значительно сложнее, так как ему приходится учитывать все особенности предохранителей и условий их эксплуатации. Рассмотрим набор основных характеристик плавких предохранителей.

Ампер-секундная характеристика. Наиболее важной и информативной характеристикой плавкого предохранителя является вовсе не рейтинг тока, а ампер-секундная характеристика, которая представляет собой кривую зависимости фактического времени срабатывания от ожидаемого постоянного/переменного тока в установленных условиях срабатывания [1]. В качестве примера на рисунке 1 изображена ампер-секундная характеристика SMD-предохранителей серии 438 производства Littelfuse.

Рис. 1. Ампер-секундная характеристика предохранителей серии 438

Ампер-секундная характеристика говорит о том, что предохранитель не является идеальным элементом и имеет существенную инерцию – для него скорость срабатывания зависит от силы тока. Чем выше ток, тем быстрее расплавится плавкая вставка. В частности, из рисунка 1 видно, что предохранитель с рейтингом тока 0,25 А даже при токе 0,6 А сработает только через 10 секунд, а при токе 1 А скорость срабатывания составит около 4 мс.

По виду ампер-секундной характеристики ГОСТ Р МЭК 60127-1-2005 делит предохранители на следующие типы [1]:

• FF – сверхбыстродействующие плавкие вставки;
• F – быстродействующие плавкие вставки;
• М – полузамедленные плавкие вставки;
• Т – замедленные плавкие вставки;
• ТТ – сверхзамедленные плавкие вставки.

Важно понимать, что инерция и задержка срабатывания предохранителя – это не всегда плохо. Дело в том, что во многих приложениях присутствуют «штатные» токовые перегрузки. Например, включение мощного источника питания сопровождается значительными пусковыми токами, связанными с зарядом выходной емкости самого источника и емкостей нагрузки. Однако в дальнейшем ток потребления этого же источника питания оказывается существенно ниже. Таким образом, «медленный» предохранитель не успеет сработать и пропустит пусковую перегрузку, но если в цепи возникнет постоянное КЗ – он благополучно защитит схему.

Ампер-секундная характеристика имеет очень неприятную особенность, которая следует из представленного выше определения. Дело в том, что она приводится для «установленных условий срабатывания». Под условиями срабатывания в первую очередь стоит понимать температуру окружающей среды и качество теплоотвода от плавкой вставки.

Рейтинг тока, указываемый производителем, характеризует определенное значение тока, который плавкая вставка может пропускать без расплавления в течение заданного времени. Например, для предохранителей серии 438 время срабатывания при рейтинговом токе составляет не менее 4 часов.

Температурная зависимость тока срабатывания. Срабатывание предохранителя происходит, когда температура плавкой вставки достигает температуры плавления. Очевидно, что чем выше температура окружающей среды – тем меньше энергии потребуется, чтобы разогреть плавкую вставку. Другим словами, чем выше температура среды – тем меньше будет ток, при котором сработает предохранитель.

В качестве примера на рисунке 2 представлена температурная зависимость рейтинга тока для SMD-предохранителей серии 438 производства Littelfuse. Из графика видно, что изменение рейтинга тока во всем диапазоне рабочих температур -55..150°С составляет ±35%.

Рис. 2. Температурная зависимость рейтинга тока для предохранителей серии 438

Здесь необходимо сделать одно важное замечание. В руководстве по выбору предохранителей Littelfuse [2] явно говорится о том, что разработчики не должны путать температуру окружающей среды и комнатную температуру («ambient temperature» и «room temperature»). Дело в том, что для предохранителя важна именно температура среды, которая его непосредственно окружает. Достаточно очевидно, что, например, при работе источника питания происходит разогрев транзисторов и других силовых компонентов. Этот разогрев приводит к повышению температуры воздуха внутри корпуса. В результате температура окружающей среды для предохранителя внутри корпуса будет существенно выше, чем снаружи.

Кроме того, не стоит забывать и об обратном процессе теплопередачи. Предохранитель имеет сопротивление и разогревается вследствие омических потерь I2R. Часть тепла может отводиться за счет печатной платы или циркуляции воздуха. Очевидно, что чем лучше качество теплоотвода, тем больше энергии потребуется, чтобы разогреть плавкую вставку до состояния срабатывания. Это особенно важно для SMD-компонентов.

I2t (интеграл Джоуля). У ампер-секундной характеристики есть еще один недостаток. Она приводится для постоянного или синусоидального переменного тока, однако во многих приложениях предохранитель защищает цепи, в которых протекают импульсные токи различной формы. Чтобы посчитать энергию, выделяемую в предохранителе, используют интеграл Джоуля I2t.

I2t (интеграл Джоуля) – интеграл квадрата тока за определенный период времени. I2t, выраженный в амперах в квадрате в секунду (А2×с), равен энергии в джоулях, выделяемой в резисторе 1 Ом в цепи, защищаемой плавким предохранителем [1].

Расчет I2t является важным параметром при выборе предохранителя. Подробнее о методике выбора предохранителей подробно рассказывается в следующем разделе.

Отключающая способность плавкой вставки (breaking capacity of a fuse-link). Чем выше ток КЗ, тем быстрее сработает предохранитель. Однако при чрезмерном увеличении тока разрушение плавкой вставки может оказаться слишком быстрым, в результате чего будет поврежден корпус компонента. В ряде случаев предохранитель попросту взорвется. По этой причине для каждого предохранителя производитель указывает отключающую способность – значение ожидаемого тока (при переменном токе эффективное значение), который плавкая вставка способна отключать при установленном напряжении и заданных условиях эксплуатации [1].

Рейтинг напряжения. При срабатывании предохранителя электрическая цепь оказывается физически разомкнутой. Однако при существенном повышении напряжения может произойти пробой (по воздуху, по корпусу и так далее). По этой причине в документации на предохранители в обязательном порядке указывают рейтинг напряжения.

С учетом всего вышесказанного становится понятно, что выбор оптимального предохранителя не так уж прост. С одной стороны, разработчик должен выполнить расчет I2t для заданного тока, учесть температурную зависимость и выбрать подходящую модель, а с другой – в обязательном порядке выполнить полевые испытания, чтобы учесть все особенности теплового поведения предохранителя в составе конечного устройства.