Виды предохранителей. тип, устройство и конструкция

Оглавление

Почему плавятся предохранители в машине

Рассмотрим почему горят предохранители в машине — наиболее частые типовые причины.

1. Прикуривателя

Предохранитель прикуривателя часто выходит из строя. В большинстве случаев это не связано с курением. В прикуриватель часто устанавливаются разъемы питания дополнительного оборудования (радар-детекторы, навигаторы, прочие автогаджеты), компрессор, зарядные устройства мобильной техники, разветвители и тройники сомнительного качества.

В некоторых случаях одновременное подключение нескольких гаджетов может привести к превышению максимального тока по цепи питания разъема прикуривателя.

Часто возникают такие ситуации при использовании рекламируемого дополнительного электрического обогревателя салона, питающегося от разъема прикуривателя.

2. Омывателя

Выход из строя данного предохранителя связан с возможным замерзанием воды в бачке и трубках системы омывателя при отрицательных и слабоположительных температурах. Нарушается подвижность привода электронасоса, в результате чего увеличивается ток, перегорает предохранитель. Для предотвращения таких ситуаций необходимо своевременно заменить воду на незамерзающую жидкость и очистить всю систему от воды.

3. Дворников

Выходит из строя в случае примерзания дворников к стеклу, заклинивания редуктора.Поэтому перед началом движения утром в холодное время года необходимо проверять щетки на предмет примерзания к стеклу.

4. Обогрева стекол и зеркал

Может перегореть вследствие замыкания электропроводки. Наиболее «слабые» места проводки – в гофрошлангах передних дверей, двери багажника, под накладкой водительского порога.

5. Печки

За печку обычно отвечает предохранитель номиналом от 30 Ампер. В случае износа электродвигателя печки, особенно подшипников и втулок, ток в цепи электропривода значительно увеличивается. Избежать таких ситуаций помогает своевременное проведение регламентных работ вентилятора печки.

6. Систем освещения

Часто перегорают, если устанавливается мощность, устанавливаются нештатные лампы, особенно ксеноновые с блоком розжига, ток потребления которых значительно выше. При увеличении номинала следует одновременно «усилять» электропроводку ламп, укладывая провода большего сечения.

7. Системы охлаждения двигателя

Выходят из строя при увеличении тока потребления электровентилятора радиатора по причинам:

  • попадания посторонних предметов в область вращения лопастей вентилятора;
  • износа электродвигателей вентилятора;
  • выработке смазки двигателей.

8. Блока управления двигателем

Их перегорание приводит к отказу запуска двигателя. По этой причине водитель должен знать, где расположены предохранители, обслуживающие блок управления двигателем. Практически половина всех неисправностей, связанных с отказом запуска двигателей, определяется их перегоранием.

9. Электроусилителя руля

Системы электроусилителя руля все чаще применяются в автомобилях. Электропривод электроусилителя потребляет большой ток, при повышенных нагрузках предохранители часто выходят из строя.

10. Электрических стояночных тормозов

Электрические стояночные тормоза некоторых моделей автомобилей (например, VW PASSAT B6) головная боль многих автовладельцев. Электропривод стояночных тормозов находится в «неуютном» месте возле колес.

Это способствует механическому разрушению корпуса, попаданию внутрь влаги и грязи, как следствие, заклиниванию двигателя, перегоранию предохранителей по цепям питания.

11. Системы ABS

В результате износа насоса увеличивается ток, перегорает предохранитель системы ABS. Это приводит к неработоспособности антиблокировочной системы тормозов, особенно нужной при плохом состоянии дорожного покрытия.

12. Центрального замка, стеклоподъемников

Приводы центрального замка, стеклоподъемников часто заклинивают, в результате чего перегорают предохранители. Проблемным также является замыкание проводки в гофрошланге электропроводки дверей.

Типы плавких предохранителей

По назначению и конструкции плавкие предохранители бывают следующих типов:

  • Вилочные (в основном применяются для защиты электропроводки и приборов в автомобилях);
  • С слаботочными вставками для защиты электроприборов с током потребления до 6 ампер;
  • Пробковые (устанавливаются в щитках жилых домов, рассчитаны на ток защиты до 63 ампер);
  • Ножевые (применяются в промышленности для защиты сетей при токе потребления до 1250 ампер);
  • Газогенерирующие;
  • Кварцевые.

Рассмотренная в статье технология ремонта предназначена для восстановления вилочных, со слаботочными вставками, пробковых и ножевого типа предохранителей.

Трубчатые плавкие предохранители

Предохранитель трубчатой конструкции представляет собой стеклянную или керамическую трубочку, закрытую с торцов металлическими колпачками, которые соединены между собой проволокой калиброванной по диаметру, проходящей внутри трубочки. Внешний вид трубчатых плавких предохранителей Вы видите на фотографии.

К колпачкам проволока приваривается точечной сваркой или припаивается припоем. В предохранителях, рассчитанных на очень большие токи, часто полость внутри трубочки заполняют кварцевым песком.

Автомобильные плавкие предохранители

Предохранители в автомобилях выходят из строя очень редко. Обычно только в случаях, когда отказывает оборудование. Чаще всего при перегорании лампочек у фар. Дело в том, что когда обрывается нить накаливания у лампочки, образуется Вольтова дуга, нить при этом сгорает и становится короче, сопротивление резко уменьшается и величина тока многократно увеличивается.

Бывает, плавкий предохранитель в автомобиле сгорает и при заклинивании стеклоочистителей. Реже при коротких замыканиях в электропроводке. На фотографии Вы видите широко применяемые автомобильные плавкие предохранители ножевого (вилочного) типа. Под каждым предохранителем приведен ток его защиты в амперах.

Перегоревший предохранитель в авто положено заменять предохранителем такого же номинала, но можно его и отремонтировать, заменив перегоревший в предохранителе провод медным соответствующего диаметра. Напряжение бортовой сети автомобиля значения не имеет. Главное – соответствие тока защиты. Если трудно определить номинал сгоревшего авто предохранителя, то можно воспользоваться цветовой маркировкой.

Цветовая маркировка автомобильных предохранителей

Ток защиты, Ампер 5,0 7,5 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 40,0 60,0 70,0
Цвет корпуса предохранителя оранжевый коричневый красный голубой желтый прозрачный зеленый фиолет синий черный

Виды и устройство

В зависимости от решаемых задач классификация предохранителей может быть следующей (рисунок 5):

  • ножевые предохранители;
  • слаботочные плавкие вставки;
  • вилочные предохранители;
  • кварцевые;
  • пробочного типа
  • газогенерирующие.

Рис. 5. Виды плавких предохранителей

Существуют также самовосстанавливающиеся предохранители, инерционные и откидывающиеся (рис. 6). Изделия инерционного типа предназначены для защиты электромоторов, которые при запуске создают большие нагрузки. Плавкие элементы нагреваются, но не перегорают. После того, как двигатель запустится, инерционный предохранитель переходит в режим ожидания.

Откидывающиеся вставки применяют в защите линий электропередач. В аварийных ситуациях плавкий элемент размыкает цепь. Под действием высокой температуры вставка удлиняется, в результате чего происходит давление на спусковой механизм, который отбрасывает предохранитель из его гнезда. Таким образом, обеспечивается надёжное отключение аварийного участка.

Рис. 6. Откидывающиеся плавкие предохранители

Устройство самовосстанавливающегося предохранителя отличается от других типов электрических аппаратов. Рабочим элементом изделия является полимер с положительным температурным коэффициентом расширения. Полимер содержит углеродистые включения, которые проводят ток.

При нагревании углеродные связи разрываются, в результате чего растёт электрическое сопротивление. При достижении температуры плавления полимера сопротивление стремится к бесконечности, то есть, цепь размыкается. При остывании возобновляется электропроводность полимера. Предохранитель самовосстанавливается.

Виды предохранителей

Какие виды предохранителей существуют

Любая электрическая цепь состоит из отдельных элементов. Для каждого из них характерны определённые значения силы тока, при которых данный элемент работоспособен. Увеличение силы тока сверх этих значений может вызвать повреждение элемента. Это происходит из-за недопустимо высокой температуры или по причине довольно-таки быстрого изменения структуры этого элемента от воздействия тока. В таких ситуациях предохранители различных конструкций позволяют избежать порчи элементов электрических цепей.

Их классификация основана на способе разрыва электрической цепи этими предохранителями, и поэтому можно перечислить те из них, которые наиболее широко применяются следующие виды предохранителей:

Способ разрыва электрической цепи охватывает всю совокупность процессов, которые происходят в предохранителе при его срабатывании.

  • Плавкие предохранители разрывают электрическую цепь в результате расплавления плавкой вставки.
  • Электромеханические предохранители содержат контакты, которые отключаются деформирующимся биметаллическим элементом.
  • Электронные предохранители содержат электронный ключ, который управляется специальной электронной схемой.
  • Самовосстанавливающиеся предохранители изготовлены с применением особых материалов. Их свойства изменяются при протекании тока, но восстанавливаются после уменьшения или исчезновения тока в электрической цепи. Соответственно сопротивление сначала увеличивается, а затем вновь уменьшается.

Самыми дешёвыми и наиболее надёжными являются плавкие предохранители. Плавкая вставка, которая после увеличения силы тока сверх установленной величины плавится, или даже испаряется, гарантированно создаёт разрыв в электрической цепи. Эффективность такого способа защиты определяется главным образом скоростью процесса разрушения плавкой вставки. Для этого она изготавливается из специальных металлов и сплавов. Главным образом это такие металлы как цинк, медь, железо и свинец. Поскольку плавкая вставка по сути своей токопроводящая жила она ведёт себя как проводник, для которого характерны графики, показанные далее.

Поэтому для правильной работы плавкого предохранителя тепло, которое выделяется в плавкой вставке при номинальном токе нагрузки не должно приводить к её перегреву и разрушению. Оно рассеивается в окружающую среду через элементы корпуса предохранителя, нагревая вставку, но без разрушительных последствий для неё.

Но если ток увеличится, баланс тепла нарушится, и температура вставки начнёт возрастать.

При этом произойдёт лавинообразное нарастание температуры из-за увеличения активного сопротивления плавкой вставки. В зависимости от скорости нарастания температуры вставка либо расплавляется, либо испарятся. Испарению способствует вольтова дуга, которая может возникать в предохранителе при значительных величинах напряжения и тока. Дуга на какое-то время заменяет собой разрушенную плавкую вставку, поддерживая ток в электрической цепи. Поэтому её существование также определяет временные характеристики отключения плавкой вставкой.

Времятоковая характеристика — главный параметр плавкой вставки, по которому делается выбор её для той или иной электрической цепи.

В аварийном режиме важно наиболее быстро разорвать электрическую цепь. С этой целью для плавких вставок применяются специальные методы, такие как:

  • местное уменьшение её поперечника;
  • «металлургический эффект».

Формула для расчета диаметра проволоки предохранителя по мощности электроприбора

Мощность часто указывают на этикетках, приклеенных на изделиях. Если на изделии указана потребляемая мощность, то можно рассчитать номинальный ток предохранителя по нижеприведенной формуле.

гдеI nom – номинальный ток защиты предохранителя, А;P max – максимальная мощность нагрузки, Вт;U – напряжение питающей сети, В.

Но гораздо удобнее воспользоваться готовыми данными из таблиц

Обратите внимание, первая таблица служит для выбора номинала предохранителя изделий, питающихся от бытовой электросети 220 В, а вторая, для изделий, используемых в автомобилях с напряжением бортовой сети 12 В

Максимальная мощность потребления электроприбором, ватт (BA) 10 50 100 150 250 500 800 1000 1200 1600 2000 2500 3000 4000 6000 8000 10000
Номинал стандартного предохранителя, А 0,1 0,25 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0 12,0 15,0 20,0 30,0 40,0 50,0

Рассмотрим на примере как выбирать предохранитель. Телевизор перестал работать после грозы. Определено, что сгорел предохранитель. Номинал его не известен. На этикетке задней крышки написано, что потребляемая мощность составляет 120 Вт, бывает, что пишут и 120 ВА. Это обозначение одной и той же мощности, но по стандартам разных стран. По таблице получается, что для электроприборов с максимальной потребляемой мощностью 120 Вт (ближайшее значение 150 Вт) является предохранитель на 1 А.

Методика подбора предохранителя для защиты бортовой электропроводки автомобиля ничем не отличается от выбора для бытовой электропроводки 220 В.

Мощность электроприбора, ватт (BA) до 50 до 75 до 100 до 150 до 200 до 250 до 300 до 400 до 600 до 700
Номинал стандартного предохранителя, А 5,0 7,5 10,0 15,0 20,0 25,00 30,0 40,0 60,0 70,0
Цвет корпуса предохранителя оранжевый коричневый красный голубой желтый прозрачный зеленый фиолет синий черный

Если после двух замен предохранители каждый раз перегорали, значит, поврежден электроприбор и требуется уже его ремонт. Попытка установить предохранитель на больший ток может только нанести еще дополнительный вред изделию вплоть до неремонтопригодности.

Калькулятор для расчета тока предохранителя

Если в таблицах нет данных для Вашего случая, например, напряжение питания изделия составляет 24 В или 110 В, то можете самостоятельно с помощью приведенного ниже онлайн калькулятора выполнить расчет.

Онлайн калькулятор для определения тока предохранителя
Максимальная мощность нагрузки, Вт:
Напряжение питающей сети, В:

При расчете на калькуляторе Вы получите точное значение тока. Для надежной работы предохранителя необходимо, чтобы его номинал был не менее чем на 5% больше. Например, если получено расчетное значение тока 1 А, то нужно брать предохранитель большего ближайшего номинала из стандартного ряда, то есть 2 А.

Иногда попытки определить номинал предохранителя считыванием информации не получается. На электроприборе надписей нет, на предохранителе не читаемая маркировка. При наличии амперметра, и опыта работы с ним, то вынув предохранитель и подключив амперметр к контактам колодки, в котором был установлен предохранитель, можно измерять ток и тем самым определить его номинал.

Но тут есть подводный камень. Если предохранитель вышел из строя из-за неисправности электроприбора, то ток может быть намного больше, чем должен быть, в дополнение можно еще и вывести из строя измерительный прибор.

Виды и типы плавких предохранителей

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

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

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

Кроме типов, различают виды ПП:

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

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

Разновидности

К сожалению, на данный момент не существует единой системы классификации предохранителей, однако их можно классифицировать по разным признакам.

По рабочим характеристикам защищаемых цепей

Быстродействующие (полупроводниковые)

Отдельно можно выделить потому, что полупроводниковые приборы имеют очень низкое время срабатывания, исчисляемое порой микросекундами. Особенно актуально это стало в последнее время, потому что энергетики всё чаще используют в качестве коммутационных силовых элементов мощные полупроводниковые ключи. В случае выхода из строя такого ключа никакой плавкий предохранитель не в состоянии сработать с подобной скоростью, однако сам выход из строя сопровождается порой настолько мощным выбросом энергии, что процесс, если его не остановить, носит фактически взрывной характер и в состоянии повредить дорогостоящее оборудование, находящееся поблизости от такого полупроводникового ключа. И именно этот процесс быстродействующая плавкая вставка уже предотвратить может и должна.

Низковольтные

Предназначены для защиты цепей переменного тока с напряжением до 1 кВ при перегрузках и коротких замыканиях.

На среднее напряжение

Используются в цепях защиты линий электропередач, трансформаторов, двигателей и конденсаторных батарей от перегрузок и коротких замыканий до напряжений порядка 30 кВ.

На высокое напряжение

Используются в основном в промышленных целях для работы с напряжениями от нескольких десятков до сотен кВ.

По характеристике

Вообще говоря, все предохранители имеют определённую время-токовую характеристику, показывающую время, прошедшее до момента срабатывания плавкого предохранителя со времени начала его работы. И можно отметить некоторые важные режимы его работы.

Так, можно выделить минимальный ток срабатывания, если протекающий ток ниже этого значения или равен ему, то плавкая вставка продержится сколько угодно долгое время без срабатывания. В этом режиме, назовём его номинальным или рабочим, все плавкие предохранители ведут себя абсолютно одинаково.

Но как только протекающий через него ток начинает превышать значение минимального тока срабатывания, предохранитель начнёт плавиться. И в зависимости от конструктивных особенностей разных видов плавких вставок, процесс может протекать по разному. Одни быстро расплавяются даже при слабо превышающем значении тока (быстродействующие), другие (как, например, используемые в цепях защиты электродвигателей) в состоянии выдерживать ток, значительно превышающий номинальный в течение довольно-таки продолжительного времени, достаточного, чтобы электрическая цепь вышла на свой рабочий режим, при котором ток упадёт до номинального для предохранителя значения (в электродвигателях, например, это момент его запуска, когда проходящий в обмотки ток многократно превышает ток, при котором двигатель уже работает, набрав рабочие обороты). Именно этот, второй режим работы в основном и определяет предназначение плавкого предохранителя и делит их на разные типы. И именно время-токовая характеристика на этом участке, её форма и значения определяются конструкцией изготовления плавкой вставки и дугогасительной системы.

И третий режим работы предохранителя — это работа в режиме короткого замыкания. Здесь, как и в первом случае, почти все предохранители ведут себя похоже. При токе короткого замыкания его значение в цепи нарастает чрезвычайно быстро и принимает значения, многократно (а то и на порядки) превышающие номинальные для данной цепи. От предохранителя при работе в этом режиме требуется только одно — максимально быстро разорвать цепь, не допустив теплового или механического повреждения элементов этой цепи большими значениями тока.

Эта характеристика указывается (но не всегда и не на всех моделях) в буквенном коде перед значением номинального тока в маркировке

первая буква означает диапазон защиты

a — частичный диапазон (только защита от токов короткого замыкания)

g — полный диапазон (защита и от токов короткого замыкания, и от перегрузки)

вторая буква означает тип защищаемого оборудования

G — универсальный предохранитель для защиты различных типов оборудования: кабелей, электродвигателей, трансформаторов

L — защита кабелей и распределительных устройств

B — защита горного оборудования

F — защита маломощных цепей

M — защита цепей электродвигателей и отключающих устройств

R — защита полупроводников

S — быстрое сгорание при коротком замыкании и среднее время сгорания при перегрузке

Tr — защита трансформаторов

Принцип работы плавких предохранителей

Данный тип устройств является самым безопасным, надежным и доступным по ценовой категории.

Плавкая вставка под действием чрезмерного напряжения разрушается моментально, обеспечивая эффективный разрыв в цепи и защиту проводки. При нормальном напряжении вставка нагревается, а тепло рассеивается извне сквозь детали корпуса. Сам элемент не деформируется.

Что же происходит при увеличении тока? Температура вставки начинает постепенно нарастать, поскольку деталь оказывает активное сопротивление. Учитывая скорость увеличения температуры, элемент либо плавится, либо испаряется.

Главный критерий, по которому подбирается плавкая вставка для конкретной электроцепи – времятоковый параметр. В экстренном режиме быстрый разрыв электрической цепи способен предотвратить негативные последствия процесса.

Устройство и классификация предохранителей

На сегодняшний день существует несколько видов предохранителей для авто, которые различаются своей конструкцией, принципом работы и назначением. Существуют также узкоспециализированные модификации защитных реле, которые предназначены для спецтехники и большегрузных автомобилей.

Цилиндрические модификации

Автомобильные защитные реле цилиндрической формы использовались в конце прошлого века и устанавливались на автомобили от отечественных производителей.

Изначально такие предохранители изготавливались одного цвета, однако в последующем в зависимости от показателя номинального тока их стали маркировать различными цветами.

Недостатком такого типа автомобильных предохранителей является возможность получить удар током и ожог пальцев при установке и демонтаже защитных цилиндрических вставок. Реле не стандартизированы, поэтому автовладельцам при выборе приходилось изучать все технические характеристики и только тогда выбирать предохранитель для своего автомобиля.

Ножевые защитные планки

Ножевые планки имеют ряд преимуществ в сравнении с цилиндрическими модификациями. В первую очередь, это полная защита от поражения током и ожогов при их замене. Они имеют специальную изолированную часть, которая выполняется из прочного цветного пластика.

Корпус защитных планок выполнялся с прозрачной вставкой, что позволяло с легкостью определить сгоревший предохранитель и выполнить его замену. В общей сложности предлагалось три типоразмера ножевых автомобильных предохранителей:

  • Мини — с посадочным размером 16 мм.
  • Стандарт — 19 мм.
  • Макси — 34 мм.

Благодаря доступной стоимости и удобству использования ножевые предохранители для автомобилей пользовались популярностью на рынке. Они до сих пор с успехом устанавливаются на автомобили от отечественных и иностранных производителей. К их преимуществам можно отнести доступную стоимость, полную безопасность использования, возможность с легкостью подобрать защитное реле под определенный номинальный ток электроцепи в автомобиле.

Термические разновидности

На современных автомобилях, где требуется максимально возможная защита электроцепи транспортного средства, используют специальные термические предохранители, которые включают одновременно тепловую и электромагнитную защиту.

Конструкция такого реле напоминает автоматический выключатель, используемый в бытовой электросети. При замыканиях и перегрузках срабатывает тепловая и электромагнитная защита, что позволяет одновременно предупредить выход из строя различных электроблоков и не допустить возгорания проводки.

К преимуществам термических разновидностей относят:

  • Максимально возможная защита электроблоков и цепи проводки.
  • Полная безопасность использования.
  • Реле выполняется многоразовым, что позволяет использовать его повторно.

Термические автомобильные предохранители имеют высокую стоимость, однако благодаря своей специальной конструкции такие приспособления являются многоразовыми. На изолированном пластиковом корпусе реле имеются данные по его номинальной мощности, что существенно упрощает выбор.

Показатели порога срабатывания

Одной из характеристик автомобильных предохранителей является их порог срабатывания, то есть величина напряжения в сети, при котором наблюдается оплавление токопроводящей жилки и размыкание цепи проводки в автомобиле.

Расплавление такой защитной жилы происходит из-за воздействия высоких температур при повышенном напряжении в цепи. Соответственно, при изготовлении предохранителей используются различные по своим показателям плавкости жилки. Это позволяет выполнять реле для цепей с определенными показателями напряжения.