Типы предохранителей

Обычно предохранители представляют собой компоненты, обеспечивающие защиту электрических устройств от скачков напряжения и коротких замыканий. Однако предохранитель, используемый для защиты мощного трансформатора, не может быть использован для маломощного устройства, такого как ноутбук.

Электрические предохранители бывают разных форм и размеров, работают с использованием разных элементов и имеют различное применение в своих цепях.

В нашем руководстве мы представляем все типы предохранителей, используемых в электрических системах, разделяя их по основным категориям на подкатегории и более конкретные варианты.

Давайте приступим.

Типы предохранителей

Существует более 15 типов электрических предохранителей, различающихся принципами работы, конструкцией и применением. К ним относятся:

1. Предохранитель постоянного тока
2. Предохранитель переменного тока
3. Электрический предохранитель низкого напряжения
4. Электрический предохранитель высокого напряжения
5. Картриджный предохранитель
6. Картриджный предохранитель D-типа
7. Плавкий предохранитель патронного типа
8. Сменный предохранитель
9. Нападающий предохранитель
10. Переключатель предохранитель
11. Выталкивающий предохранитель
12. Выпадающий предохранитель
13. Тепловой предохранитель
14. Восстанавливаемый предохранитель
15. Полупроводниковый предохранитель
16. Предохранитель подавления напряжения
17. Предохранитель устройства поверхностного монтажа

Все это будет индивидуально подробно объяснено для вашего полного понимания.

Предохранитель постоянного тока

Проще говоря, предохранители постоянного тока — это тип электрических предохранителей, используемых в цепях постоянного тока. Хотя это основной фактор, отличающий их от предохранителей переменного тока (AC), есть еще одна характеристика, о которой стоит упомянуть.

Предохранители постоянного тока обычно имеют больший размер, чем предохранители переменного тока, чтобы избежать возникновения затяжной электрической дуги.

При избыточном токе или коротком замыкании в предохранителе постоянного тока и плавлении металлической полосы в цепи образуется разрыв.

Однако из-за постоянного тока и напряжения в цепи от источника постоянного тока небольшой зазор между обоими концами оплавленной полосы создает возможность постоянного искрения.

Это противоречит назначению предохранителя, поскольку мощность все еще течет по цепи. Чтобы предотвратить искрение, предохранитель постоянного тока увеличен, что увеличивает расстояние между двумя расплавленными концами полосы.

Предохранитель переменного тока

С другой стороны, предохранители переменного тока представляют собой электрические предохранители, которые работают с цепями переменного тока. Их не нужно делать больше благодаря переменной частоте тока питания.

Переменный ток подается при напряжении, которое изменяется от максимального уровня до минимального уровня (0 В), обычно от 50 до 60 раз в минуту. Это означает, что при плавлении полосы дуга легко гасится при снижении этого напряжения до нуля.

Электрический предохранитель не должен быть больше, так как переменный ток перестает подавать сам себя.

Теперь предохранители переменного тока и предохранители постоянного тока являются двумя основными категориями электрических предохранителей. Затем мы разделяем их на две подкатегории; низковольтные электрические предохранители и высоковольтные электрические предохранители.

Электрический предохранитель низкого напряжения

Этот тип электрического предохранителя работает в цепи с номинальным напряжением ниже или равным 1,500 В. Эти электрические предохранители обычно используются в низковольтных электрических цепях и бывают разных форм, конструкций и размеров.

Они также дешевле, чем их высоковольтные аналоги, и их легко заменить.

Электрический предохранитель высокого напряжения

Предохранители высокого напряжения — это электрические предохранители, используемые с номинальным напряжением выше 1,500 В и вплоть до 115,000 XNUMX В.

Они применяются в крупных энергосистемах и цепях, бывают разных размеров и используют более строгие меры для гашения электрической дуги, особенно когда речь идет о цепи постоянного тока.

Затем электрические предохранители высокого и низкого напряжения делятся на разные типы, в основном определяемые их конструкцией.

Картриджный предохранитель

Картриджные предохранители представляют собой тип электрических предохранителей, в которых полоса и элементы гашения дуги полностью заключены в корпус из керамики или прозрачного стекла.

Обычно это электрические предохранители цилиндрической формы с металлическими колпачками (называемые наконечниками) или металлическими лезвиями на обоих концах, которые служат контактными точками для подключения к цепи. Плавкая вставка или полоска внутри соединяется с этими двумя концами патронного предохранителя, чтобы замкнуть цепь.

Вы видите патронные предохранители с применением в цепях бытовой техники, таких как холодильники, водяные насосы и кондиционеры, среди прочего.

Хотя они больше присутствуют в низковольтных системах питания с номиналом до 600 А и 600 В, вы также можете увидеть их использование в высоковольтных средах. Несмотря на это и добавление определенных материалов для ограничения искрения, их общая конструкция остается неизменной.

Картриджные предохранители можно разделить на две дополнительные категории; Электрические предохранители типа D и предохранители типа Link.

Картриджный предохранитель типа D

Предохранители D-типа представляют собой картриджные предохранители основных типов, которые имеют основание, переходное кольцо, картридж и колпачок предохранителя.

Основание предохранителя соединяется с крышкой предохранителя, а металлическая полоса или перемычка соединяются с этим основанием предохранителя для замыкания цепи. Предохранители типа D немедленно останавливают подачу питания при превышении тока в цепи.

Тип звена/картриджный предохранитель HRC

В предохранителях звеньев или высокой разрывной способности (HRC) используются две плавкие вставки для механизма задержки времени при защите от избыточного тока или коротких замыканий. Этот тип предохранителя также называется предохранителем с высокой отключающей способностью (HBC).

Две плавкие вставки или планки располагаются параллельно друг другу, причем одна имеет низкое сопротивление, а другая — высокое.

Когда в цепи возникает избыточный ток, плавкая вставка с низким сопротивлением сразу же плавится, а вставка с высоким сопротивлением удерживает избыточную мощность в течение короткого периода времени. Затем он перегорает, если питание не снижается до приемлемого уровня в течение этого короткого периода времени.

Если вместо этого номинальный ток отключения срабатывает сразу же, когда в цепи возникает перегрузка по току, высокоомная плавкая вставка мгновенно расплавится.

В этих типах электрических предохранителей HRC также используются такие вещества, как кварцевый порошок или непроводящие жидкости, для ограничения или гашения электрической дуги. В этом случае они называются жидкими предохранителями HRC и распространены в высоковольтных типах.

Электрические предохранители HRC бывают других типов, например предохранители с болтовым креплением, имеющие удлиняющиеся клеммы с отверстиями, и ножевые предохранители, которые широко применяются в автомобильной среде и имеют ножевые клеммы вместо колпачков.

Ножевые предохранители обычно имеют пластиковый корпус и легко удаляются из цепи в случае неисправности.

Сменный предохранитель

Сменные плавкие предохранители также называются полузамкнутыми электрическими предохранителями. Они состоят из двух частей из фарфора; держатель предохранителя с ручкой и основанием предохранителя, в которое вставляется этот держатель предохранителя.

Конструкция съемных предохранителей, обычно используемых в жилых и других слаботочных средах, позволяет легко держать их без риска поражения электрическим током. Держатель предохранителя обычно имеет ножевые клеммы и плавкую вставку.

Когда плавкая вставка плавится, держатель предохранителя можно легко открыть, чтобы заменить его. Весь держатель также может быть легко заменен без каких-либо затруднений.

Нападающий предохранитель

Плавкий предохранитель использует механическую систему для защиты от избыточного тока или короткого замыкания, а также для индикации того, что электрический предохранитель перегорел.

Этот взрыватель работает либо с зарядами взрывчатого вещества, либо со взведенной пружиной и стержнем, разряженным при плавлении звена.

Штифт и пружина располагаются параллельно плавкой вставке. Когда звено плавится, срабатывает разгрузочный механизм, в результате чего штифт вылетает наружу.

Переключатель предохранитель

Переключающие предохранители — это тип электрических предохранителей, которыми можно управлять извне с помощью рукоятки переключателя.

В обычных приложениях в средах с высоким напряжением вы контролируете, пропускают ли предохранители питание или нет, переключая переключатель в положение «включено» или «выключено».

Выталкивающий предохранитель

В выталкивающих предохранителях используется борный газ для ограничения процесса образования электрической дуги. Они используются в высоковольтных средах, особенно в трансформаторах номиналом 10 кВ.

Когда предохранитель плавится, борный газ гасит дугу и выбрасывается через отверстие трубки.

Отключить предохранитель

Выпадающие предохранители представляют собой тип выталкивающих предохранителей, в которых плавкая вставка отделена от корпуса предохранителя. Эти предохранители состоят из двух основных частей; вырез корпуса и держатель предохранителя.

В держателе предохранителя находится плавкая вставка, а корпус выреза представляет собой фарфоровую рамку, которая поддерживает держатель предохранителя через контакты сверху и снизу.

Держатель предохранителя также держится под углом к ​​корпусу выреза и сделано это неспроста.

Когда плавкая вставка плавится из-за перегрузки по току или короткого замыкания, держатель предохранителя отсоединяется от корпуса выреза на верхнем контакте. Это заставляет его падать под действием силы тяжести, отсюда и название «выпадающий предохранитель».

Падающий держатель предохранителя также является визуальным признаком того, что предохранитель перегорел и его необходимо заменить. Этот тип предохранителей обычно используется для защиты низковольтных трансформаторов.

Тепловой предохранитель

Термопредохранитель использует температурные сигналы и элементы для защиты от перегрузки по току или короткого замыкания. Этот тип предохранителей, также известный как термовыключатели и имеющий широкое применение в чувствительных к температуре приборах, использует чувствительный сплав в качестве плавкой вставки.

Когда температура достигает ненормального уровня, плавкая вставка плавится и отключает питание других частей прибора. В первую очередь это делается для предотвращения возгорания.

Восстанавливаемый предохранитель

Сбрасываемые предохранители также называются полимерными предохранителями с положительным температурным коэффициентом (PPTC) или для краткости «полифузами» и имеют особенности, которые делают их многоразовыми. 

Этот тип предохранителя состоит из непроводящего кристаллического полимера, смешанного с проводящими частицами углерода. Они работают с температурой для защиты от перегрузки по току или короткого замыкания. 

В холодном состоянии предохранитель остается в кристаллическом состоянии, что удерживает частицы углерода близко друг к другу и позволяет энергии проходить через него.

В случае избыточной подачи тока предохранитель нагревается, переходя из кристаллической формы в менее компактное аморфное состояние.

Теперь частицы углерода находятся дальше друг от друга, что ограничивает поток электричества. Энергия по-прежнему протекает через этот предохранитель при активации, но обычно измеряется в миллиамперном диапазоне. 

Когда цепь остывает, восстанавливается компактное кристаллическое состояние предохранителя, и мощность течет беспрепятственно.

Из этого вы видите, что Polyfuses автоматически сбрасываются, отсюда и название «сбрасываемые предохранители».

Они обычно встречаются в блоках питания компьютеров и телефонов, а также в ядерных системах, системах авиаперевозок и других системах, где замена деталей окажется чрезвычайно сложной.

Полупроводниковый предохранитель

Полупроводниковые предохранители — это сверхбыстродействующие предохранители. Вы используете их для защиты полупроводниковых компонентов в цепи, таких как диоды и тиристоры, поскольку они чувствительны к небольшим скачкам тока. 

Они обычно используются в ИБП, твердотельных реле и приводах двигателей, а также в других устройствах и схемах с чувствительными полупроводниковыми компонентами.

Предохранитель для подавления перенапряжения

Предохранители для защиты от перенапряжения используют температурные сигналы и термочувствительные элементы для защиты от скачков напряжения. Хорошим примером этого является предохранитель с отрицательным температурным коэффициентом (NTC).

Предохранители NTC устанавливаются последовательно в цепи и уменьшают свое сопротивление при более высокой температуре.

Это прямая противоположность предохранителям PPTC. Во время пика мощности уменьшенное сопротивление заставляет предохранитель поглощать больше энергии, что уменьшает или «подавляет» протекающую мощность.

Предохранитель устройства поверхностного монтажа

Плавкие предохранители для поверхностного монтажа (SMD) представляют собой очень маленькие электрические предохранители, обычно используемые в слаботочных средах с ограниченным пространством. Вы видите их приложения в устройствах DC, таких как мобильные телефоны, жесткие диски и камеры, среди прочего.

Предохранители SMD также называются чип-предохранителями, и вы также можете найти их сильноточные варианты.

Теперь все типы предохранителей, упомянутые выше, имеют несколько дополнительных характеристик, определяющих их поведение. К ним относятся номинальный ток, номинальное напряжение, время срабатывания предохранителя, отключающая способность и I²Значение Т.

Руководство Видео

Fuse Types - Ultimate Guide For Beginners

Как рассчитывается номинальный ток предохранителя

Номинальный ток предохранителей, используемых в стандартных операционных устройствах, обычно устанавливается в пределах от 110% до 200% от номинала их цепи.

Например, номинальный ток предохранителей, используемых в двигателях, обычно устанавливается на 125 %, в то время как номинальный ток предохранителей, используемых в трансформаторах, устанавливается на 200 %, а номинальный ток предохранителей, используемых в системах освещения, устанавливается на 150 %. 

Однако они зависят от других факторов, таких как среда цепи, температура, чувствительность защищаемых устройств в цепи и множество других. 

Например, при расчете номинала предохранителя для двигателя вы используете формулу;

Номинал предохранителя = {Мощность (Вт) / Напряжение (В)} x 1.5

Если мощность 200 Вт и напряжение 10 В, номинал предохранителя = (200/10) x 1.5 = 30 А. 

Понимание электрической дуги

Дочитав до этого места, вы наверняка несколько раз сталкивались с термином «электрическая дуга» и понимали, что необходимо предотвращать ее, когда плавкая вставка плавится. 

Дуга образуется, когда электричество перекрывает небольшой зазор между двумя электродами через ионизированные газы в воздухе. Дуга не гаснет, если не отключено питание. 

Если дуга не контролируется с помощью расстояния, непроводящего порошка и/или жидких материалов, вы рискуете получить непрерывную подачу сверхтока в цепи или возгорание.

Если вы хотите узнать больше о предохранителях, посетите эту страницу.

Часто задаваемые вопросы

Сколько типов предохранителей переменного тока существует?

Есть две основные категории предохранителей переменного тока: предохранители низкого и высокого напряжения.

Которые затем могут быть разделены на 11 или более различных типов.

Сколько типов предохранителей у нас есть в электротехнике?

В электрических системах используется более 11 типов предохранителей, которые подразделяются на основные категории предохранителей переменного и постоянного тока. Предохранители также различаются по подкатегориям высокого и низкого напряжения.