Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Из чего состоит плавкий предохранитель — это плавкая вставка (плавкий элемент), корпус-патрон, дугогасящий наполнитель и контактные выводы. Плавкая вставка включается последовательно в защищаемую цепь и при сверхтоке расплавляется, разрывая цепь; возникающую при этом электрическую дугу гасит наполнитель — чаще всего кварцевый песок. Ниже разобрано устройство плавкого предохранителя: материалы плавкой вставки, корпус, кварцевый наполнитель, гашение дуги и время-токовые характеристики срабатывания.
Плавкий предохранитель — аппарат защиты однократного действия: он размыкает цепь за счёт расплавления специально рассчитанного элемента, отключая ток, превышающий заданное значение в течение определённого времени. После срабатывания плавкую вставку (или патрон целиком) заменяют. Работа основана на тепловом действии тока: чем больше ток через вставку, тем выше её температура, и при превышении порога вставка плавится.
Плавкий предохранитель защищает электрическую цепь от перегрузок и токов короткого замыкания. Ток протекает через плавкую вставку и нагревает её. При токе, превышающем допустимый, вставка расплавляется в наиболее нагруженном (суженном) месте, между разошедшимися концами загорается электрическая дуга, и её гашение окончательно разрывает цепь.
Таким образом, у предохранителя два рабочих этапа: преддуговой (нагрев и плавление вставки) и дуговой (горение и гашение дуги). Суммарное тепловое воздействие за оба этапа описывается интегралом Джоуля (I²t). Чтобы предохранитель надёжно защищал оборудование, его характеристики должны проходить ниже характеристик защищаемого объекта.
Плавкий предохранитель — аппарат однократного действия: после срабатывания плавкий элемент заменяют, целостность патрона при этом должна сохраниться.
Конструкция плавкого предохранителя включает четыре основные части: плавкую вставку, корпус (патрон), дугогасящий наполнитель и контактные выводы. В ряде конструкций добавляют указатель срабатывания и боёк.
По конструктивному исполнению предохранители делят на открытые (вставка не защищена патроном), закрытые (вставка в закрытом патроне) и засыпные (патрон полностью заполнен мелкозернистым наполнителем — кварцевым песком).
Плавкая вставка — главный элемент предохранителя. Её изготавливают из проволоки или тонкой ленты; распространённые материалы — медь, серебро, цинк и свинец. При мелкозернистом наполнителе предпочтительны металлы с малым удельным сопротивлением (медь и серебро); свинец и цинк применяют при крупнозернистом наполнителе.
Для ускорения срабатывания вставку выполняют в виде ленты или пластины с вырезами, которые уменьшают сечение на отдельных участках — перешейках. На перешейке повышается сопротивление и выделяется больше тепла, поэтому плавление начинается именно там. Тонкая лента (толщиной порядка 0,1–0,2 мм) и эффективный теплоотвод от перешейков позволяют получить токоограничение — обрыв тока раньше, чем он достигнет установившегося значения.
Несколько последовательных перешейков дробят дугу на участки и повышают напряжение на дуге предохранителя, ускоряя гашение. Параллельные проволоки или ленты распределяют ток и улучшают охлаждение.
Металлургический эффект — способность легкоплавких металлов (олова, свинца) в расплавленном состоянии растворять тугоплавкие (медь, серебро). Образующийся сплав имеет повышенное удельное сопротивление и пониженную температуру плавления. На медную или серебряную вставку наносят каплю (шарик или полоску) олова: при перегрузке олово плавится первым и растворяет металл вставки, местно повышая сопротивление и температуру — процесс становится лавинообразным, и вставка перегорает раньше.
232 °C
280 °C
Металлургический эффект эффективен на тонких вставках; с ростом сечения его влияние резко снижается. У него есть и недостаток — «старение»: при токах, близких к пограничному, небольшое подрастворение олова со временем снижает ток срабатывания.
Корпус (патрон) удерживает плавкую вставку и наполнитель, изолирует токоведущие части и локализует дугу. Материал должен выдерживать высокую температуру дуги и внутреннее давление. Применяют керамику (фарфор, стеатит), стекло и фибру.
Форма патрона бывает прямоугольной (с ножевыми контактами) или трубчатой (цилиндрический патрон с колпачками либо втулками). В газогенерирующих конструкциях на концах фибровой трубки закрепляют латунные втулки.
После расплавления вставки главная задача — быстро погасить дугу. По способу гашения предохранители делят на засыпные (с кварцевым наполнителем) и газогенерирующие.
В засыпных предохранителях патрон заполняют кварцевым песком высокой чистоты (содержание диоксида кремния — как правило, не менее 98%), просушенным, с нормированной зернистостью (порядка 0,2–0,4 мм). Дуга горит в узком канале между зёрнами песка: тепло интенсивно отводится, канал имеет высокий градиент напряжения, и дуга гаснет за несколько миллисекунд. Песок должен быть сухим — влага ухудшает гашение.
В газогенерирующих предохранителях наполнителя нет: стенки фибрового патрона под действием высокой температуры дуги выделяют газ. Газ резко повышает давление внутри патрона и деионизирует ствол дуги, что приводит к её гашению.
Кварцевый песок не только гасит дугу, но и участвует в токоограничении: горение дуги в тесном канале между зёрнами резко поднимает напряжение на дуге и обрывает ток.
Время-токовая характеристика — зависимость времени срабатывания предохранителя от протекающего тока (ток обычно откладывают в относительных единицах — в долях номинального тока вставки). Чем больше кратность тока, тем быстрее перегорает вставка. При номинальном токе предохранитель не срабатывает.
Каждый экземпляр имеет собственную характеристику в пределах зоны разброса, которую гарантирует изготовитель. Характеристики нормируют условным током неплавления, условным током плавления и условным временем — их значения задаёт стандарт на плавкие предохранители.
I²t = (I²t)преддуг + (I²t)дуг
I²t
Токоограничение: при коротком замыкании токоограничивающий предохранитель перегорает раньше, чем ток достигнет установившегося (ударного) значения, и ограничивает его до заметно меньшей величины. Поскольку электродинамические силы пропорциональны квадрату тока, это резко снижает разрушительное действие короткого замыкания.
Тип плавкой вставки обозначают двумя буквами. Первая буква — диапазон отключения, вторая — категория применения (она определяет форму время-токовой характеристики).
Первая буква: g — вставка отключает весь диапазон токов от тока перегрузки до наибольшего тока отключения; a — вставка отключает только часть диапазона (токи КЗ), а защиту от перегрузки обеспечивает другой аппарат. Вторая буква указывает область применения: G — общее назначение, M — цепи двигателей, R — полупроводники.
Предохранитель выбирают по набору номинальных параметров, которые задаёт стандарт и указывает изготовитель.
Номинальный ток предохранителя (патрона) и номинальный ток плавкой вставки — разные величины: патрон рассчитан на ряд вставок с разными номинальными токами вплоть до наибольшего.
Из плавкой вставки (плавкого элемента), корпуса-патрона, дугогасящего наполнителя и контактных выводов. В засыпных предохранителях патрон заполнен кварцевым песком. Часть конструкций дополняют указателем срабатывания и бойком.
Из меди, серебра, цинка или свинца. При мелкозернистом наполнителе предпочтительны медь и серебро (малое удельное сопротивление), при крупнозернистом — цинк и свинец. Медные вставки нередко серебрят и снабжают оловянным пятном для металлургического эффекта.
Кварцевый песок гасит электрическую дугу, возникающую при перегорании вставки: дуга горит в узком канале между зёрнами, интенсивно охлаждается, и напряжение на ней резко возрастает. Это гасит дугу за несколько миллисекунд и обеспечивает токоограничение. Песок берут высокой чистоты (SiO₂ обычно не менее 98%), сухой.
Это растворение тугоплавкого металла вставки (меди, серебра) в расплавленном легкоплавком металле (олове). На вставку наносят оловянное пятно: при перегрузке олово плавится (около 232 °C) и растворяет медь, местно повышая сопротивление и снижая температуру плавления — вставка перегорает раньше. Средняя температура плавления при этом снижается примерно до 280 °C.
gG — вставка общего назначения, отключающая весь диапазон токов (и перегрузку, и короткое замыкание). aM — вставка для цепей электродвигателей, отключающая только часть диапазона (токи короткого замыкания); защиту от перегрузки при этом обеспечивает отдельный аппарат. Первая буква задаёт диапазон отключения, вторая — область применения.
Это график зависимости времени срабатывания от тока (в долях номинального тока вставки). Чем больше ток, тем быстрее перегорает вставка. Характеристика имеет зону разброса и нужна для селективности — чтобы при аварии срабатывал только ближайший к месту повреждения предохранитель.
Способность предохранителя оборвать ток короткого замыкания раньше, чем он достигнет установившегося значения, ограничив его до меньшей величины. Так как электродинамические и тепловые нагрузки растут пропорционально квадрату тока, токоограничение резко снижает разрушительное действие короткого замыкания.
Нет. Плавкий предохранитель — аппарат однократного действия. После перегорания заменяют плавкую вставку (в разборных конструкциях) или патрон целиком. Восстанавливать вставку самодельными перемычками недопустимо — это устраняет защиту и создаёт опасность возгорания.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.