Что такое плавкие предохранители и для чего они необходимы

Что такое плавкие предохранители и для чего они необходимы?

Защита электрических цепей от КЗ и перегрузок является одной из самых важных задач в электротехнике. С этой целью изобретено множество защитных аппаратов, которые сегодня применяются как в силовых цепях, так и для защиты электрических схем в различных устройствах. Практически в каждом сложном электроприборе можно встретить плавкие предохранители – одноразовые коммутационные устройства, разъединяющие цепь в аварийной ситуации.

Устройство и принцип работы

В компактном корпусе находится механизм включения: два контакта, подвижный и неподвижный. При переводе рукоятки взвода в рабочее положение, контакты замыкаются и механически фиксируются во включенном состоянии.

Цепь, по которой протекает электроток, последовательно включает в себя два защитных устройства. Одно срабатывает при превышении установленного порога по температуре и току (биметаллическая пластина), второе размыкает контакты при коротком замыкании, а точнее при значительном превышении значения тока (электромагнитный расцепитель).

Если сила тока постепенно превышает допустимую величину (указана на маркировке автомата), пластина нагревается и механически размыкает контакты. При возникновении короткого замыкания, ток возрастает лавинообразно, и приводит в действие электромагнитный расцепитель. Для многополюсных автоматов достаточно превышения параметров хотя бы по одной линии. Отключится весь пакет контактов.

Во всех случаях срабатывания защиты, после исчезновения опасности автоматический выключатель не возвращается в исходное состояние. Для включения требуется человек.

Принцип действия предохранителя-пробки

Автоматический предохранитель ПАР изготовлен наподобие пробки и вворачивается вместо нее в патрон. ПАР во включенном состоянии замыкает цепь между резьбовой гильзой (1) и центральным контактом (2) с помощью провода (4) (рис. б). Провод навит на катушку электромагнита (5) и связан с биметаллической пластиной (6). При температурной перегрузке от большого тока пластина изгибается и освобождает рычаг, удерживающий пружину (7). Она разъединяет контакты и поднимает вверх кнопку (9), по которой видно, что автомат сработал. Если возникает ток КЗ, сердечник (8) электромагнита резко втягивается, освобождая рычаг, и пружина размыкает контакты.

Ручное отключение автоматического предохранителя производится путем нажатия на маленькую кнопку (10), которая воздействует на рычаг.

Предохранители в автозвуке

Все предохранители в автомобиле можно условно защитить на две группы: группа предохранителей в устройствах (к примеру магнитола и усилитель) и группа, защищающая провода от источника к потребителю. Очень популярный пример предохранителей, защищающие провода, так называемые «автоматы» дома, на работе, в общем везде.

Рассмотрим его как наиболее популярный: «автомат» на 16А «вырубило» — что же произошло? Скорее всего потребители превысили рассчитанную для них мощность. Pmax= 220В*16А = 3520Вт = 3,52 КВт или более неприятная ситуация — короткое замыкание т.е. прохождения пути с наименьшем сопротивлением, сопротивление стремится к нулю, а значит сила тока возрастает I=R/U. В пред.записи я упоминал, что сечение кабеля связано с силой тока. Согласно закону Джоуля — Ленца количество теплоты, выделяемое в единицу времени Q= I*I*R, оставив силу тока в стороне мы увидим прямую зависимость Q от R т.е. выше сопротивление кабеля выше нагрев, но нагрев может быть выше норм безопасности.

В случае, если сила тока в выбранном проводнике превысит некоторое предельно допустимое значение, возможен столь сильный нагрев, что проводник может спровоцировать возгорание находящихся рядом с ним объектов или расплавиться сам. Как правило, при выборе проводов, предназначенных для сборки электрических цепей, достаточно следовать принятым нормативным документам, которые регламентируют выбор сечения проводников.

Приведу таблицу, если не ошибаюсь, её используют на конкурсах АЗ.

Если же у вас при расчетах получилось, что максимальный номинал предохранителя, защищающего проводку, оказался меньше, чем номинал предохранителя, встроенного в само подключаемое устройство, то, скорее всего, вы просто выбрали слишком маленькое сечение питающего провода.

Почему так много предохранителей в автомобили

В современных автомобилях достаточно много предохранителей — сделано это для безопасности, расположены в одном месте — для удобства обслуживания. К примеру неработающие фары — предохранитель позволяет локализировать неисправность, и если он постоянно вылетает не стоит ставить предохранитель с номиналом выше — надо искать причину.

Требования

1) На КАЖДОМ плюсовом силовом проводе, который вы отвели от аккумулятора, должен стоять предохранитель как можно ближе к аккумулятору. По правилам-на длине провода не больше 30см от клеммы аккумулятора.

2) Участок от клеммы аккума до предохранителя не защищен и потенциально пожароопасен. Поэтому он должен быть максимально короткий, а его расположение не должно угрожать целостности изоляции
провода.

3) На минусовых проводах ставить предохранители нельзя.

4) Закрепляйте держатель предохранителя жестко к кузову для того чтобы провод вместе с предохранителем от вибрации не угодил в подвижные части двигателя или еще куда-нибудь.

5) Ставьте предохранитель в доступном месте чтобы не приходилось разбирать пол машины чтобы до него добраться, кроме того место установки должно быть сухим, чтобы вода не попадала на предохранитель.

6) Если вы меняете провод от генератора до аккумулятора, на более мощный, и располагаете его в потенциально опасных местах, то его крайне желательно снабдить отдельным предохранителем около аккумулятора номиналом близким к максимальному току генератора, ДАЖЕ если на заводском проводе там предохранителя нет.

7) ВСЕ силовые провода должны быть дополнительно защищены гофрой или
змеиной кожей.

Пример подключения усилителей

Если вы устанавливаете не один, а несколько усилителей, то их можно подключить двумя способами. Первый – протянуть один толстый провод, а потом развести питание с помощью дистрибьюторов. Если провода от дистрибьютора к усилителям окажутся достаточно длинными (больше 40 см) и будут тоньше, чем главный провод, уходящий на аккумулятор, то воспользуйтесь дистрибьютором со встроенными предохранителями, каждый с номиналом, соответствующим сечению подключаемого к нему более тонкого кабеля. Они нужны, чтобы защитить эти отрезки проводки с меньшим сечением.

Второй вариант – тянуть несколько проводов от аккумулятора, каждый к своему усилителю через отдельный предохранитель. Несмотря на то что этот способ на первый взгляд кажется сложнее, у него есть преимущества: во-первых, проложить два тонких кабеля обычно бывает все же легче, чем один толстый, и, во-вторых, количество соединений на пути кабеля в этом варианте оказывается меньше, а это значит, что и сопротивление питающей линии тоже будет меньше.

Типы предохранителей в АЗ

Флажковый предохранитель

Для подключения головного устройства можно использовать обычный флажковый предохранитель.

Поскольку он будет расположен в моторном отсеке рядом с аккумулятором, выберите для него держатель в герметичном исполнении.

Предохранители типа AGU

Предохранители типа AGU наиболее распространены в любительских автозвуковых инсталляциях из-за того что они и их держатели дешевле. Они представляют из себя стеклянный цилиндр с металлическими наконечниками и плавкой вставкой посередине. Главный недостаток предохранителей типа AGU это то что они сделаны из нескольких элементов-металлические наконечники и плавкая вставка соединены между собой контактной сваркой и в условиях окисления и вибрации при установке на автомобиль они могут отказать.

Кроме того, в держателе предохранитель типа AGU обжимается пружинными контактами что тоже ненадежно.

Предохранители типа ANL

А для более мощных систем лучше использовать предохранители ANL (плоские). Они изготовлены из единой металлической пластины, которая сама и является плавкой вставкой.

Такой предохранитель надежно фиксируется болтами в держателе и вероятность отказа от вибрации или окисления практически равна нулю.

Предохранители типа miniANL

Так же как и ANL лишены недостатков предохранители типа AGU.

Но в отличии от ANL используются с меньшими токами и имеют размер меньше своих собратьев.

Автоматические выключатели

Альтернатива предохранителям – автоматические выключатели, срабатывающие при превышении заданного тока.

—>Автозапчасти и СТО —>

Половина неисправностей электрооборудования автомобилей связана с предохранителями. Их количество в машине может быть больше ста.

Водитель должен знать виды автомобильных предохранителей, их назначение, способы проверки работоспособности, методы замены и определения номинала.

Защита электрической проводки автомобиля от перегрузок и коротких замыканий важна не меньше, чем защита бытовых сетей в домах и квартирах. Для питания различных потребителей в автомобиле применяется низкое напряжение величиной от 12 до 24 вольт, но при коротком замыкании в электропроводке возникают большие токи.

Если при коротком замыкании своевременно не обесточить электропроводку автомобиля, то токоведущие жилы проводов сильно нагреются и расплавят изоляцию. В результате этого происходит воспламенение находящейся рядом обшивки салона и других элементов. Пожар быстро распространяется по всему салону, и охватывает всю машину. Скорость распространения огня настолько велика, что при приезде пожарной службы тушить бывает уже нечего.

Для предотвращения пожара в таких ситуациях путем размыкания электрической цепи способом расплавления специального легкоплавкого элемента, служат автомобильные предохранители. Срабатывание предохранителя происходит при возрастании тока выше заданной величины. Это значение плавкой вставки рассчитывается по допустимой нагрузке на электрическую цепь.

Классификация и устройство

Существует несколько видов автомобильных предохранителей, в зависимости от марки автомобиля, его года выпуска и защищаемой цепи.

Цилиндрические автомобильные предохранители

Владельцы отечественных автомобилей времен Советского Союза хорошо помнят такие автомобильные предохранители. Сначала их изготавливали одного цвета, затем для удобства пользования их стали маркировать разными цветами, в зависимости от номинального тока.

При установке или демонтаже цилиндрической вставки есть вероятность попадания под напряжение, хотя это и не так опасно, но можно получить ожог пальцев. Габаритные размеры блока предохранителей занимают много места. В отличие от других видов предохранителей, эти вставки не стандартизированы, поэтому при приобретении приходится довольствоваться надписями на их упаковке.

Ножевые автомобильные предохранители

Такие вставки имеют несколько преимуществ, по сравнению с цилиндрическими моделями. При установке ножевых вставок вы защищены от ожогов, так как при этом беретесь за изолированную часть корпуса, выполненную из цветного пластика. Удобство разных цветов корпуса состоит в том, что номинал предохранителя можно определить по цвету. Кроме этого значение номинала обозначено цифрами.

Нажмите чтобы увеличить

Обнаружить сгоревшую вставку не составит труда, так как пластиковый корпус выполнен прозрачным, и целостность плавкого элемента можно наблюдать визуально.

Ножевые автомобильные предохранители делятся также по размерам и форме корпуса:

• Мини – маленькие.
• Макси – большие.
• Стандарт – средние.

Термические автомобильные предохранители

Такие вставки обычно включают в себя электромагнитную и тепловую защиту. По конструкции он аналогичен автоматическому выключателю в бытовой сети. При перегрузке или коротком замыкании срабатывает электромагнитная или тепловая защита.

После устранения неисправности в цепи предохранитель включается в работу нажатием кнопки.

Ленточные автомобильные предохранители

Для силовых цепей повышенной мощности в автомобиле применяют ленточные предохранители. Они используются для повышения надежности контактного соединения, выполняются в виде металлической пластины, и зажимаются винтами.

Существуют измененные конструкции ленточных вставок, в которых при нештатных ситуациях брызги расплавленной пластины уже не разлетаются в стороны, а защищены пластиковым корпусом.

Автомобильные предохранители на иномарках

Это интересная конструкция автомобильной вставки. Недостатком является неудобная замена, так как необходимо откручивать крепежный винт. А к достоинству можно отнести то, что нет гаек, а винт всего один, в отличие от ленточных вставок, у которых два винта.

Эта конструкция относится к дорогостоящим моделям. Она внешне похожа на обычную ножевую вставку, но работает по принципу электрического автомата, и называется прерывателем цепи.

На многих японских иномарках применяются ножевые предохранители, но отличающиеся по конструкции от отечественных образцов видом корпуса и расположением ножей.

Порог срабатывания

Правильный подбор предохранителя состоит в определении величины сопротивления его легкоплавкого элемента. Расплавление происходит из-за теплового воздействия электрического тока, в результате цепь обесточивается.

Какие бывают электрические предохранители

Предохранители классифицируются по принципу действия. В продаже есть четыре вида предохранителей: плавкие, самовосстанавливающиеся, электромеханические и цифровые.

Плавкие предохранители

Принцип работы плавкого предохранителя отражается в его названии: проводящий элемент этого устройства расплавляется при увеличении силы тока выше нормы. Благодаря этому разрывается электрическая цепь.

Под нормой здесь и далее подразумевается номинальный ток. Это максимально допустимая сила тока, при которой электрический прибор работает без риска для проводки и нагревающихся частей. Величину номинального тока для конкретного прибора можно найти в паспорте или инструкции.

Плавкие предохранители знакомы многим по старым бытовым приборам

Преимуществом плавкого предохранителя считается его надежность. При увеличении силы тока проводник обязательно нагревается и расплавляется.

Недостаток плавких предохранителей – недостаточная скорость срабатывания. Чтобы металл расплавился, требуется время. Поэтому защитный механизм срабатывает не сразу, а человек или оборудование в течение нескольких секунд остаются под угрозой.

Этот недостаток компенсируют с помощью изменения формы проводника. В нескольких местах его делают максимально тонким, чтобы он быстрее плавился. Также в проводник могут добавлять олово, которое быстро плавится и нарушает электрическую проводимость.

Самовосстанавливающиеся предохранители

Эти устройства применяют в бытовых и электрических приборах. При увеличении силы тока выше нормы увеличивается сопротивление в проводнике предохранителя. Благодаря этому электрическая цепь разрывается.

Самовосстанавливающиеся предохранители выполнены из полимеров со свойствами диэлектрика и токопроводящего углерода. Когда сила тока растет, углерод нагревается и лишается структуры, поэтому предохранитель становится диэлектриком. Когда сила тока падает, углерод остывает и кристаллизируется. Токопроводящие свойства предохранителя восстанавливаются.

Недостаток самовосстанавливающихся предохранителей – ограниченная сфера применения. Они работают только в низковольтных цепях, например в бытовых приборах с микросхемами, в компьютерной технике.

Электромеханические предохранители

Предохранители этого типа называют автоматами или автоматическими выключателями. Механизм работы: при повышении тока выше номинальной величины датчик выключателя приводит в действие механический рычаг, который разрывает цепь.

Автомат или электромеханический предохранитель

Есть автоматы с двумя типами датчиков:

• Тепловой. Представляет собой металлическую пластину, которая при увеличении силы тока нагревается и приводит в действие пружину.
• Электромагнитный. Это катушка индуктивности с подвижным сердечником. При увеличении силы тока сердечник втягивается и приводит в действие пружину.

К преимуществам автоматов относится мгновенное срабатывание в аварийных ситуациях. Это относится только к предохранителям с электромагнитным датчиком.

К недостаткам автоматических выключателей относится их недостаточная надежность. Если повреждена пружина, в аварийной ситуации цепь не размыкается.

Электронные предохранители

Предохранители этого типа используются в низковольтных цепях, например в бытовой или компьютерной технике. Представляют собой микросхему, которая при увеличении силы тока выше номинального значения разрывает цепь с помощью полупроводникового затвора.

Преимуществом электронного предохранителя является быстродействие. Недостаток – ограниченная сфера применения.

Сила тока и влияние ее на работу предохранителя

В случаях, когда сила тока имеет действующее значение, превышающее допустимое, то предохранитель срабатывает стопроцентно.

А в цепь каждого отдельно взятого оборудования устанавливается персональный предохранитель, имеющий соответствующий номинал.

Когда в электрическую цепь устанавливается вставка плавкая, рассчитанная на меньшую силу тока, то она способна сработать и при пониженном значении силы тока.

Конечно, такой предохранитель может обеспечить защиту другим устройствам, вот только менять его нужно будет почаще.

А когда устанавливается вставка плавкая, рассчитанная на более высокую силу тока, никто не даст гарантии, что проходящий по цепи ток, может быть выше, чем допускается для устройств.

Значит, эти устройства просто перегорят, а предохранитель не выполнит свою задачу.

Если перегорел в глуши: как безопасно восстановить автомобильный предохранитель?

Сегодня мы с вами немножко покощунствуем. Оскверним самое святое, что есть в электрике автомобиля, а именно – предохранители! Научимся правильно и относительно безопасно делать то, что делать категорически запрещено – ставить замыкающие перемычки, в простонародье – «жучки»…

Плавкий предохранитель – одно из самых древних электротехнических устройств. Считается, что изобретателем предохранителя является Луи Франсуа Клеман Бреге, французский электротехник. В 1847 году он провел ряд экспериментов и выяснил, что вставки из тонкой проволоки фиксированного сечения способны перегорать при превышении током в электрической цепи определенной силы, пропорциональной сечению. Практическое же применение предохранителей, как устройств, началось приблизительно с середины XIX века – сперва в промышленной и бытовой электротехнике, а с массовым распространением «стальных коней» – и в автомобильной.

Несмотря на изобретение разного рода автоматически восстанавливающихся предохранителей – пружинных, биметаллических, полупроводниковых – самый обычный одноразовый плавкий предохранитель Луи Бреге до сих пор является наиболее распространенным и эффективным устройством защиты электроцепей в любом автомобиле от токовой перегрузки и короткого замыкания.

И в бюджетном, и в премиальном автомобиле практически все электрические потребители защищены плавкими предохранителями. И в мануале к любому авто, а тем более – в руководстве по обслуживанию и ремонту, обязательно есть такая (или очень похожая) фраза:

Запрещается даже временно устанавливать проволочные перемычки вместо соответствующих предохранителей, так как это может привести к повреждению электрической проводки и возникновению пожара!

Сказано правильно, и спорить с этим мы не намерены. Однако отметим, что обстоятельства бывают всякие, в том числе и не вполне рядовые. И любой владелец немолодого и повидавшего жизнь автомобиля может оказаться в ситуации, когда какой-то важный для движения предохранитель сгорел – в цепи бензонасоса, зажигания, стеклоочистителей в дождь, фар ночью и т. п, а заменить его нечем. Произойти подобное может не только в городе, где полно автомагазинов, отзывчивых граждан, а также автосервисов и эвакуаторов, наконец, а в глуши, когда запасных предохранителей в загашнике не оказалось, магазинов и просто добрых людей поблизости нет, а ехать-таки нужно…

Так что лучше обладать знаниями «для случая, который не случится», нежели оказаться беспомощным в маловероятной, но все же экстремальной ситуации! Как там звучит якобы японская поговорка, которую так любят писать в статусах в соцсетях? «Самурай носит меч всю жизнь, даже если понадобится он ему лишь раз в жизни»… Ну или что-то вроде того…

Когда «жучок»… был нормой

Молодые автовладельцы хорошо знакомы с современными П-образными ножевыми предохранителями, и, как правило, знакомы с их предшественниками, распространенными на советских машинах – предохранителями стержневого типа с их вечно паршивым контактом. А вот что было ЕЩЕ РАНЬШЕ, скорее всего, уже не помнят…

А вот до 70-х годов в автомобилях (кстати, не только в советских!) применялись предохранители, как раз очень похожие на современные П-образные ножевые. Представляли они собой текстолитовую пластинку с приклепанными пружинящими ножками-контактами и намотанными на нее 15-20 сантиметрами запасной проволочки. Если проволочка между контактами сгорала (предохранитель срабатывал), водитель просто отматывал с мотовильца несколько сантиметров и соединял ей контакты заново. Предохранитель восстанавливал свои свойства!

Не сказать, что такой принцип был идеальным – контакт в проволочном предохранителе частенько ухудшался со временем, поскольку зависел от силы и аккуратности намотки проволочки. Однако система все же просуществовала долгие годы на самых разных легковых и грузовых машинах и считалась вполне работоспособной. И обратите внимание: это ж по современным меркам натуральнейший «жучок»!

«Жучок» – да не «жучок»! «Жучком», опасным и запрещенным к использованию, такой предохранитель считался бы, если б в нем применялась СЛУЧАЙНАЯ проволока! Но проволока в нем была строго тарированная, с сечением, соответствующим нужному току защиты, значение которого печаталось на корпусе предохранителя! Поэтому если взять современный предохранитель ножевого типа (сгоревший) и соединить его ножки проволочкой, чье сечение на сгорание приблизительно соответствует току, маркированному на предохранителе изначально, то такой «жучок» не будет представлять собой опасности для электропроводки автомобиля. Но как понять – какая проволока нужна?

Диаметр провода и ток сгорания

А вот для этого существует специальная расчетная формула. Но чаще для простоты используется заполненная по этой формуле справочная таблица! В свое время, когда развлечением считалось техническое творчество, а не деградация в соцсетях, эту табличку знал каждый школьник, посещающий радиокружок. Ибо изготовить своими руками предохранитель для самодельной конструкции было нормой! В справочной табличке для удобства сечение одножильного медного провода уже конвертировано в диаметр.

Для наиболее распространенных номиналов автомобильных предохранителей таблица выглядит так. Если же интересны иные значения токов (а эти таблицы обычно включают в себя диаметры провода для изготовления предохранителей от 0,5 ампер до 200-300 ампер), то нагуглить полную версию будет несложно.

Для примера. В распространенном LAN-кабеле «витая пара», которым проводят интернет в квартиры, одна жилка имеет диаметр около 0,5 мм – отрезок такого провода сработает в качестве предохранителя при токе около 30 ампер. В многожильных проводах типа ШВВП, используемых для подключения электроприборов к розетке, часто используются жилки диаметром 0,2 мм – на 7 ампер… Если сложить вдвое – получится предохранитель на 14-15 ампер. Ну и т. п.

Измеряем провод без штангенциркуля и микрометра

ОК, теперь мы знаем, как сделать относительно безопасный «жучок» на нужный нам ток… И проволочку найти и расплести на жилки, в принципе, несложно – можно в крайнем случае разрезать и очистить от изоляции провод лампы-переноски, USB-шнура, а то и какие-то штатные электроцепи в машине допустимо временно «ампутировать», отрезав провод от чего-то не слишком нужного типа задней противотуманки… В конце-концов, экстремальные ситуации порой требуют экстремальных решений.

Но как понять, на какой ток рассчитан провод, если мы не знаем его диаметр? Ведь на глаз определить толщину нереально! А ни штангенциркуля, ни микрометра в багажнике, как правило, нет… И опять на помощь придут дедовские приемчики – простые, но надежные.

Берем любой цилиндрический предмет – карандаш, отвертку, спичку, веточку – и наматываем на нее провод плотно виток к витку. Чем больше витков – тем выше будет точность измерения, но обычно достаточно 15-20 витков. Намотали – измеряем общую длину намотки линейкой и делим полученное число миллиметров на количество витков. Результат – диаметр провода!

Зануды пробурчат: «Ну да, запасных предохранителей с собой нет, а вот линейка в машине нашлась, видите ли!». Специально для зануд: ну XXI век же на дворе… У многих, к примеру, линейка есть в смартфоне!

Делаем предохранитель-«жучок»

…ну и последний шаг – если провод найден, диаметр его измерен, и он нам подходит. Плотно и туго наматываем отрезок медной жилки на ножки сгоревшего предохранителя и вставляем его на место. Готово!

И напоследок еще раз напоминаем, что заниматься подобным ремонтом, даже вдалеке от цивилизации и помощи, необходимо весьма и весьма осторожно! Делайте «жучок», лишь окончательно убедившись, что аналогичный сгоревшему фабричный предохранитель нельзя хотя бы на время выдернуть из цепи, где он защищает что-то, без чего можно временно обойтись, – например, обогрев заднего стекла или нечто подобное. И если уж запасных нет, выдернуть неоткуда и за помощью обратиться не к кому – тогда только мотайте «жучок»… Но не забудьте при первой же возможности заменить его на нормальный предохранитель и выяснить причину перегорания!