Что такое электрический предохранитель и как он работает?

Многие электрические компоненты в вашем доме обязаны своей безопасностью предохранителю.

Всякий раз, когда вы испытываете огромные скачки напряжения, но все же обнаруживаете, что ваша удлинительная розетка не сгорела дотла, предохранитель, если он используется, является компонентом, который гарантирует, что это так.

Что такое предохранитель и как он работает?

Наше руководство пытается ответить на эти вопросы сегодня, поскольку мы представляем все, что вам нужно знать об одном, включая различные типы и то, чем предохранитель отличается от автоматического выключателя.

Давайте приступим к делу.

Что такое предохранитель?

Электрический предохранитель — это небольшое устройство с тонкой полоской проводника, которое защищает дома и электроприборы от чрезмерных скачков напряжения. Это электрическое защитное устройство, которое отключает питание прибора или электрической системы, когда протекающий ток превышает рекомендуемое значение.

Электричество – это не просто элемент, представляющий для нас опасность поражения электрическим током. Точно так же, как люди имеют максимальное количество напряжения, которое может пройти через тело без каких-либо смертельных исходов, ваши электрические приборы и системы обычно имеют свои собственные номинальные значения тока и напряжения. 

Когда подача электроэнергии превышает эти показатели, вашим электрическим системам наносится смертельный удар. В домах и на предприятиях это означает трату больших денег на ремонт или даже замену дорогих устройств и приборов. 

Иногда такой всплеск, когда нет защиты, может даже вызвать пожар и оказаться очень опасным для человека. Для защиты от неблагоприятного воздействия перегрузки по току в дело вступает предохранитель.

Что делает предохранитель?

Для защиты от скачков напряжения тонкая проводящая полоска в предохранителе плавится и разрывает цепь. Таким образом, поток электричества к другим компонентам в цепи прерывается, и эти компоненты спасаются от возгорания. Предохранитель используется в качестве жертвы для защиты от перегрузки по току. 

Тонкий проводник представляет собой внутреннюю проволоку или элемент, изготовленный из цинка, меди или алюминия, а также других металлов, характеристики которых можно предсказать.

Предохранитель устанавливается последовательно в цепи, так что весь ток проходит через него. В самом предохранителе провода устанавливаются между двумя клеммами и контактируют с клеммами на обоих концах. 

Помимо перегорания из-за избыточной подачи электроэнергии, предохранители также перегорают при коротком замыкании или замыкании на землю.

Замыкание на землю происходит, когда в цепи есть чужой проводник, который служит в качестве альтернативного заземления.

Это короткое замыкание может быть вызвано человеческой рукой или любым металлическим предметом, соприкасающимся с проводом под напряжением. Электрический предохранитель, предназначенный для этого, также перегорает или плавится.

Узнать, перегорел ли предохранитель, относительно легко. Вы можете выполнять визуальный осмотр прозрачных типов, проверяя, не сломалась ли проволока, не расплавилась ли она, а также нет ли следов ожога.

Вы также можете использовать мультиметр для проверки непрерывности предохранителя. Это самый точный метод диагностики.

Характеристики электрических предохранителей

Предохранители бывают разных конструкций и с разными номиналами. Номинал предохранителя — это максимальное количество тока или напряжения, которое может пройти через его тонкую металлическую проволоку до того, как он расплавится.

Этот рейтинг обычно на 10% ниже, чем номинал устройства, которое защищает предохранитель, так что защита является адекватной.

Предохранитель также может иметь разную отключающую способность и разное время срабатывания в зависимости от типа предохранителя.

номинал тока

Номинальный ток — это максимальная сила тока, на которую рассчитан предохранитель. Любое незначительное превышение этого номинала приводит к перегоранию провода.

Однако этот рейтинг всегда используется вместе с номиналом напряжения и рейтингом времени срабатывания, которые зависят от цепи, в которой используется предохранитель. 

Уровень напряжения

Как и номинальный ток, номинал предохранителя в напряжении — это максимальное напряжение, которое может выдержать металлическая полоса. Однако при определении этого номинала его обычно ставят выше напряжения питания от источника.

Это особенно важно, когда в электрической системе присутствует несколько устройств, использующих один и тот же номинальный ток, но разные номинальные напряжения. Номинальное напряжение обычно устанавливается на максимальное безопасное напряжение. 

Из-за этого разновидности среднего напряжения не используются в цепях или системах низкого напряжения для обеспечения надежной защиты компонентов. 

Время отклика

Время срабатывания предохранителя – это задержка до того, как металлическая полоса сгорит. Это время отклика тесно связано с текущим рейтингом, чтобы обеспечить максимально адекватную защиту. 

Например, стандартные предохранители требуют источника питания, вдвое превышающего их номинал, чтобы перегореть за одну секунду, в то время как быстродействующие предохранители с таким же номиналом и питанием могут сгореть за 0.1 секунды. Плавкий предохранитель с задержкой срабатывания отключает подачу питания более чем через 10 секунд. 

Выбор из них зависит от чувствительности и характеристик защищаемого устройства.

Быстродействующие предохранители используются в устройствах с компонентами, которые очень чувствительны к малейшим скачкам тока, в то время как медленно реагирующие или с задержкой срабатывания предохранители используются в двигателях, где компоненты обычно потребляют более высокий ток, чем обычно, в течение нескольких секунд. 

Разрывная мощность

Отключающая способность предохранителя — это показатель, используемый в версиях с высокой разрывной способностью (HRC). Предохранители HRC пропускают перегрузку по току в течение некоторого времени с расчетом на то, что она уменьшится. Затем они ломаются или плавятся, если этого сокращения не происходит. 

Вы, возможно, правильно догадались, что это характерно для типов с временной задержкой, и точка разрыва — это просто максимальный ток, допустимый в течение этого короткого времени задержки. 

Когда номинальное время задержки не достигнуто, но предел прочности превышен, предохранитель сгорает или плавится. Это своего рода двойная защита. В этом отношении предохранители HRC также могут называться предохранителями с высокой отключающей способностью (HBC).

Существуют также высоковольтные предохранители HRC, используемые в электрических цепях высокого напряжения, и низковольтные предохранители HRC, используемые в распределительных системах низкого напряжения. Эти низковольтные предохранители HRC обычно больше, чем обычные предохранители.

Конструкция предохранителя

В целом номиналы предохранителя определяют его прочность и конструкцию. Например, в предохранителях большой мощности вы можете найти несколько полос или металлических проводов, в то время как в некоторых других предохранителях используются стальные стержни для поддержки полосы от деформации.

Некоторые используют материалы, чтобы контролировать расщепление металла, и вы также найдете ленточные провода, сделанные в виде пружин, чтобы ускорить процесс разделения. 

История Предохранителя

История предохранителя восходит к 1864 году. Именно тогда Бреге предложил использовать токопроводящее устройство на участке для защиты телеграфных станций от ударов молнии. Затем для этой цели было создано множество токопроводящих проводов, которые работали точно так же, как предохранитель. 

Однако только в 1890 году Томас Эдисон запатентовал использование предохранителя в системах распределения электроэнергии для защиты домов от этих огромных скачков тока. 

Какие существуют типы предохранителей?

Как правило, существует две категории предохранителей. Это предохранители переменного тока и предохранители постоянного тока. Понять разницу между этими двумя не сложно.

Предохранители переменного тока просто работают с переменным током, а предохранители постоянного тока работают с постоянным током. Однако одно существенное различие между ними заключается в том, что вы можете обнаружить, что предохранители постоянного тока немного больше, чем предохранители переменного тока.

Теперь эти две категории предохранителей делятся на предохранители низкого напряжения и предохранители высокого напряжения. Затем более конкретные варианты предохранителей распределяются по этим двум группам.

Предохранители низкого напряжения

Низковольтные предохранители представляют собой плавкие предохранители, работающие с низким номинальным напряжением. Их можно разделить на пять типов; патронные предохранители, съемные предохранители, ударные предохранители, переключающие предохранители и выпадающие предохранители.

• Сменные электрические предохранители. Сменные предохранители широко используются в системах распределения электроэнергии в домах и офисах. Обычно это предохранители с фарфоровым покрытием и ручкой, которые работают с основанием предохранителя. У них также есть две ножевые клеммы для приема и отдачи электричества в цепи, как и у обычной конструкции предохранителей.

Разборные предохранители используются в домашних и офисных условиях из-за простоты их подключения и извлечения из базы. 

• Картриджные электрические предохранители: это предохранители, все компоненты которых полностью помещены в контейнер, и открыты только клеммы для подключения к цепи. Картриджные предохранители бывают разных форм и имеют различное применение.

Картриджные электрические предохранители D-типа имеют форму бутылки и чаще всего встречаются в небольших бытовых приборах. Обычно они помещаются в керамический корпус с металлическими концами для проведения электричества.

Плавкие предохранители представляют собой низковольтные предохранители HRC, в то время как ножевые предохранители можно легко заменить, как и предохранители с возможностью повторного подключения, но вместо этого они покрыты пластиком. Ножевые предохранители обычно используются в автомобилях.

• Электрические предохранители ударника: предохранитель ударника не использует тонкую плавящуюся полоску. Вместо этого он выбрасывает контактный штифт, чтобы разорвать цепь, а также служит внешним визуальным сигналом для определения того, что предохранитель перегорел.
• Переключающие электрические предохранители: это предохранители, используемые в низковольтных системах с внешними переключателями, которые можно использовать для замыкания или размыкания пути тока. 
• Выпадающие предохранители: Выпадающие предохранители выбрасывают расплавленную полосу снизу и обычно находятся в подвесных системах низковольтных трансформаторов. 

Предохранители высокого напряжения

Высоковольтные предохранители бывают разных вариаций. Существуют жидкие высоковольтные предохранители HRC, в которых для гашения дугового разряда используются жидкости.

У нас также есть выталкивающие предохранители, использующие борную кислоту для прерывания процесса, и предохранители HRC картриджного типа, которые работают так же, как и низковольтные аналоги. 

Где следует использовать предохранители?

Плавкие предохранители обычно используются в малых и больших системах переменного тока с трансформаторами. Высоковольтные предохранители с высоким номинальным током используются в трансформаторах энергосистем, работающих до 115,000 XNUMX вольт. 

Предохранители низкого и среднего напряжения используются для защиты небольших электрических трансформаторных систем. К ним относятся, среди прочего, системы в телевизорах, холодильниках и компьютерах. 

Кроме того, независимо от того, можно ли установить предохранитель в любом месте цепи, лучше всего установить его в начале системы. Вот почему вы видите предохранители, установленные на вилках бытовой техники или на передней панели первичной точки подключения трансформатора.

Что такое блоки предохранителей?

Блоки предохранителей — это концентраторы в электрических системах, в которых размещено несколько предохранителей, защищающих различные части вашего дома или офиса. Они служат формой защиты по умолчанию от скачков напряжения, если одно из ваших устройств не оснащено внутренним предохранителем. 

Обычно вы увидите блоки предохранителей, называемые панелями выключателей или распределительными коробками, но все они выполняют одну и ту же функцию. Они вмещают от шести до двенадцати отдельных предохранителей с индивидуальными номиналами. 

Хотя старые блоки предохранителей в жилых домах были рассчитаны всего на 60 ампер, сегодня мы видим блоки предохранителей с общим номиналом 200 ампер. Это сумма номиналов всех отдельных предохранителей в коробке.

Теперь коробки предохранителей часто путают с коробками автоматических выключателей.

Разница между предохранителями с автоматическими выключателями

Автоматические выключатели выполняют ту же функцию, что и электрические предохранители; они защищают бытовую технику от скачков напряжения, перекрывая цепь. Однако то, как эти два устройства делают это, различается.

Вместо того, чтобы иметь плавящуюся или вытесненную полосу, автоматические выключатели работают с внутренними контактами и внешними переключателями. Внутренние контакты обычно замыкают цепь, но смещаются при наличии перегрузки по току. Внешнее управление выключателем помогает перевести контакты и автоматический выключатель в защитное состояние. 

Из этого вы видите, что в то время как предохранители всегда заменяются, когда они перегорают, автоматические выключатели можно использовать снова и снова. Вам просто нужно сбросить их. Затем коробки автоматических выключателей включают в себя множество этих выключателей, а не предохранителей. 

Когда заменять предохранитель

Предохранитель может работать всю жизнь, если он установлен в рекомендуемых системах питания и отсутствуют скачки напряжения. Это то же самое, когда он не установлен во влажной или влажной среде, где он подвержен коррозии.

Тем не менее, вы всегда должны менять предохранители после 20-30 лет использования. Это их обычная продолжительность жизни.

Руководство Видео

What Is An Electric Fuse And How Does It Work

Заключение

Использование приборов без электрического предохранителя или наличие дома без электрического блока предохранителей является предвестником электрических и пожарных бедствий. Всегда следите за тем, чтобы в электрических системах или цепях был установлен правильный предохранитель, и обязательно заменяйте его, если он перегорел.

Часто задаваемые вопросы

Для чего используется предохранитель?

Предохранитель используется для защиты цепей от скачков напряжения или коротких замыканий на землю. Он имеет внутреннюю металлическую полосу, которая ломается или сгорает, чтобы перерезать путь тока и отключить подачу электроэнергии.

Предохранитель снижает ток?

Только токоограничивающие предохранители уменьшают подачу тока, когда в цепи произошел скачок напряжения. Другие не уменьшают ток в цепях, а полностью предотвращают его протекание.