В электронике и электротехнике предохранитель — это электрическое защитное устройство, которое обеспечивает защиту от сверхтоков в электрической цепи. Его основным компонентом является металлическая проволока или полоска, которая плавится, когда через нее протекает слишком большой ток, тем самым останавливая или прерывая ток. Это жертвенное устройство ; после срабатывания предохранителя он становится разомкнутой цепью и должен быть заменен или перемонтирован, в зависимости от его типа.
Предохранители использовались в качестве основных устройств безопасности с первых дней электротехники. Сегодня существуют тысячи различных конструкций предохранителей, которые имеют определенные номиналы тока и напряжения, отключающую способность и время срабатывания в зависимости от области применения. Временные и токовые рабочие характеристики предохранителей выбираются для обеспечения адекватной защиты без ненужного прерывания. Правила электропроводки обычно определяют максимальный номинальный ток предохранителя для конкретных цепей. Короткие замыкания , перегрузка, несоответствующие нагрузки или отказ устройства являются основными или некоторыми из причин срабатывания предохранителя. Когда поврежденный провод под напряжением соприкасается с металлическим корпусом, подключенным к заземлению, образуется короткое замыкание, и предохранитель расплавляется.
Предохранитель — это автоматическое средство отключения питания от неисправной системы; часто сокращается до ADS (автоматическое отключение питания). Автоматические выключатели могут использоваться в качестве альтернативы предохранителям, но имеют существенно другие характеристики.
Бреге рекомендовал использовать проводники уменьшенного сечения для защиты телеграфных станций от ударов молнии ; расплавляясь, меньшие провода защищали аппаратуру и проводку внутри здания. [1] Различные плавкие элементы из проволоки или фольги использовались для защиты телеграфных кабелей и осветительных установок еще в 1864 году. [2]
В 1890 году Томас Эдисон запатентовал предохранитель как часть своей системы распределения электроэнергии. [3]
Предохранитель состоит из металлической полосы или проволочного элемента предохранителя, небольшого сечения по сравнению с проводниками цепи, установленного между парой электрических клемм и (обычно) заключенного в негорючий корпус. Предохранитель устанавливается последовательно, чтобы переносить весь заряд, проходящий через защищенную цепь. Сопротивление элемента генерирует тепло из-за протекания тока. Размер и конструкция элемента определяются (эмпирически) таким образом, чтобы тепло, выделяемое при нормальном токе, не приводило к достижению элементом высокой температуры. Если течет слишком высокий ток, элемент нагревается до более высокой температуры и либо напрямую плавится, либо расплавляет паяное соединение внутри предохранителя, размыкая цепь.
Элемент предохранителя изготавливается из цинка, меди, серебра, алюминия [ требуется ссылка ] или сплавов этих или других различных металлов для обеспечения стабильных и предсказуемых характеристик. [4] [5] В идеале предохранитель должен выдерживать свой номинальный ток неограниченно долго и быстро плавиться при небольшом превышении. Элемент не должен повреждаться незначительными безвредными скачками тока и не должен окисляться или менять свое поведение после возможных лет службы.
Элементы предохранителя могут иметь форму, увеличивающую эффект нагрева. В больших предохранителях ток может быть разделен между несколькими полосками металла. Двухэлементный предохранитель может содержать металлическую полоску, которая мгновенно плавится при коротком замыкании, а также содержать легкоплавкое паяное соединение, которое реагирует на длительную перегрузку низких значений по сравнению с коротким замыканием. Элементы предохранителя могут поддерживаться стальной или нихромовой проволокой, так что на элемент не оказывается никакого напряжения, но может быть включена пружина для увеличения скорости разделения фрагментов элемента.
Элемент предохранителя может быть окружен воздухом или материалами, предназначенными для ускорения гашения дуги. Могут использоваться кварцевый песок или непроводящие жидкости.
Максимальный ток, который предохранитель может непрерывно проводить, не прерывая цепь.
Скорость, с которой предохранитель перегорает, зависит от силы тока, протекающего через него, и материала, из которого изготовлен предохранитель. Производители могут предоставить график зависимости тока от времени, часто построенный в логарифмическом масштабе, чтобы охарактеризовать устройство и провести сравнение с характеристиками защитных устройств выше и ниже предохранителя.
Время срабатывания не является фиксированным интервалом, а уменьшается по мере увеличения тока. Предохранители разработаны так, чтобы иметь особые характеристики времени срабатывания по сравнению с током. Стандартный предохранитель может потребовать в два раза больше номинального тока для открытия за одну секунду, быстродействующий предохранитель может потребовать в два раза больше номинального тока для срабатывания за 0,1 секунды, а медленнодействующий предохранитель может потребовать в два раза больше номинального тока для срабатывания в течение десятков секунд.
Выбор предохранителя зависит от характеристик нагрузки. Полупроводниковые приборы могут использовать быстрый или сверхбыстрый предохранитель, поскольку полупроводниковые приборы быстро нагреваются при протекании избыточного тока. Самые быстродействующие предохранители предназначены для самого чувствительного электрооборудования, где даже кратковременное воздействие тока перегрузки может привести к повреждению. Обычные быстродействующие предохранители являются наиболее универсальными предохранителями. Предохранитель с задержкой срабатывания (также известный как предохранитель от перенапряжения или предохранитель с задержкой срабатывания ) предназначен для пропускания тока, превышающего номинальное значение предохранителя, в течение короткого периода времени без перегорания предохранителя. Эти типы предохранителей используются в таком оборудовании, как двигатели, которые могут потреблять ток, превышающий нормальный, в течение нескольких секунд при наборе скорости.
Номинал I 2 t связан с количеством энергии, пропускаемой элементом предохранителя при устранении неисправности. Этот термин обычно используется в условиях короткого замыкания, а значения используются для проведения исследований координации в электрических сетях. Параметры I 2 t представлены в виде диаграмм в технических паспортах производителей для каждого семейства предохранителей. Для координации работы предохранителя с устройствами выше или ниже по потоку указываются как плавкий I 2 t, так и очищающий I 2 t. Плавкий I 2 t пропорционален количеству энергии, необходимой для начала расплавления элемента предохранителя. Очищающий I 2 t пропорционален общей энергии, пропускаемой предохранителем при устранении неисправности. Энергия в основном зависит от тока и времени для предохранителей, а также от доступного уровня неисправности и напряжения системы. Поскольку номинал I 2 t предохранителя пропорционален пропускаемой им энергии, он является мерой термического повреждения от тепла и магнитных сил, которые будут созданы концом неисправности.
Отключающая способность — это максимальный ток, который может быть безопасно прерван предохранителем. Он должен быть выше предполагаемого тока короткого замыкания . Миниатюрные предохранители могут иметь номинал прерывания всего в 10 раз больше номинального тока. Предохранители для небольших, низковольтных , обычно жилых, систем электропроводки обычно рассчитаны в североамериканской практике на прерывание 10 000 ампер. Предохранители для коммерческих или промышленных энергосистем должны иметь более высокие номиналы прерывания, при этом некоторые низковольтные токоограничивающие высокочастотные предохранители рассчитаны на 300 000 ампер. Предохранители для высоковольтного оборудования, до 115 000 вольт, оцениваются по полной кажущейся мощности (мегавольт-ампер, МВА ) уровня неисправности в цепи.
Некоторые предохранители имеют обозначение высокой разрывной способности (HRC) или высокой отключающей способности (HBC) [6] и обычно заполняются песком или аналогичным материалом. [7]
Предохранители низкого напряжения с высокой разрывной способностью (HRC) используются в области главных распределительных щитов в сетях низкого напряжения, где существует высокий предполагаемый ток короткого замыкания. Они, как правило, больше, чем винтовые предохранители, и имеют наконечник колпачка или ножевые контакты. Предохранители с высокой разрывной способностью могут быть рассчитаны на прерывание тока 120 кА.
Предохранители HRC широко используются в промышленных установках, а также в коммунальных электросетях, например, на трансформаторных подстанциях, главных распределительных щитах или в распределительных коробках зданий, а также в качестве предохранителей счетчиков.
В некоторых странах из-за высокого тока короткого замыкания, доступного там, где используются эти предохранители, местные правила могут разрешать замену этих предохранителей только обученному персоналу. Некоторые разновидности предохранителей HRC включают специальные функции обработки.
Номинальное напряжение предохранителя должно быть равно или больше того, что станет напряжением разомкнутой цепи. Например, предохранитель стеклянной трубки, рассчитанный на 32 вольта, не будет надежно прерывать ток от источника напряжения 120 или 230 В. Если предохранитель на 32 В попытается прервать источник 120 или 230 В, может возникнуть дуга . Плазма внутри стеклянной трубки может продолжать проводить ток до тех пор, пока ток не уменьшится до точки, в которой плазма станет непроводящим газом. Номинальное напряжение должно быть выше максимального источника напряжения, который ему придется отключить. Последовательное соединение предохранителей не увеличивает номинальное напряжение комбинации или любого отдельного предохранителя.
Предохранители среднего напряжения, рассчитанные на несколько тысяч вольт, никогда не используются в цепях низкого напряжения из-за их стоимости и из-за того, что они не могут должным образом отключить цепь при работе на очень низком напряжении. [8]
Производитель может указать падение напряжения на предохранителе при номинальном токе. Существует прямая связь между холодным сопротивлением предохранителя и значением падения напряжения. [ необходимо разъяснение ] После подачи тока сопротивление и падение напряжения предохранителя будут постоянно расти с ростом его рабочей температуры до тех пор, пока предохранитель окончательно не достигнет теплового равновесия. Падение напряжения следует учитывать, особенно при использовании предохранителя в низковольтных приложениях. Падение напряжения часто не имеет существенного значения в более традиционных проволочных предохранителях, но может быть значительным в других технологиях, таких как восстанавливаемые предохранители (PPTC).
Температура окружающей среды изменяет рабочие параметры предохранителя. Предохранитель, рассчитанный на 1 А при 25 °C, может проводить на 10% или 20% больше тока при −40 °C и может открыться при 80% от своего номинального значения при 100 °C. Рабочие значения будут различаться в зависимости от семейства предохранителей и указаны в технических паспортах производителя.
Большинство предохранителей имеют маркировку на корпусе или торцевых крышках , которая указывает на их номинал. Предохранители поверхностного монтажа "чипового типа" имеют мало или вообще не имеют маркировки, что делает идентификацию очень сложной.
Похожие на вид предохранители могут иметь существенно разные свойства, определяемые их маркировкой. Маркировка предохранителей [9] обычно передает следующую информацию, либо явно в виде текста, либо подразумеваемую с маркировкой агентства по утверждению для определенного типа:
Предохранители поставляются в широком диапазоне размеров и стилей для использования во многих приложениях, производятся в стандартизированных макетах упаковки, что делает их легко взаимозаменяемыми. Корпуса предохранителей могут быть изготовлены из керамики , стекла , пластика , стекловолокна , формованных слюдяных ламинатов или формованного прессованного волокна в зависимости от приложения и класса напряжения.
Предохранители патронного типа ( феррула ) имеют цилиндрический корпус, заканчивающийся металлическими торцевыми заглушками. Некоторые патронные предохранители изготавливаются с торцевыми заглушками разных размеров, чтобы предотвратить случайную вставку предохранителя неправильного номинала в держатель, что придает им форму бутылки.
Предохранители для низковольтных цепей питания могут иметь болтовые ножевые или бирковые клеммы , которые крепятся винтами к держателю предохранителя. Некоторые ножевые клеммы удерживаются пружинными зажимами. Для извлечения ножевых предохранителей из держателя предохранителя часто требуется специальный инструмент-экстрактор.
Возобновляемые предохранители имеют сменные элементы предохранителя, что позволяет повторно использовать корпус предохранителя и клеммы, если они не повреждены после срабатывания предохранителя.
Предохранители, предназначенные для пайки на печатную плату, имеют радиальные или аксиальные проволочные выводы . Предохранители для поверхностного монтажа имеют контактные площадки вместо выводов.
Высоковольтные предохранители выталкивающего типа имеют трубки из армированного стекловолокном или пластика и открытый конец, а также допускают замену плавкого элемента.
Полузакрытые предохранители представляют собой держатели плавкой проволоки, в которых плавкая проволока сама по себе может быть заменена. Точный ток плавления не так хорошо контролируется, как у закрытого предохранителя, и крайне важно использовать правильный диаметр и материал при замене плавкой проволоки, и по этим причинам эти предохранители постепенно выходят из моды.
Они все еще используются в потребительских блоках в некоторых частях мира, но становятся все менее распространенными. Хотя стеклянные предохранители имеют преимущество в виде видимого для осмотра элемента предохранителя, они имеют низкую отключающую способность (номинал отключения), что обычно ограничивает их применение до 15 А или менее при 250 В переменного тока . Керамические предохранители имеют преимущество в виде более высокой отключающей способности, что облегчает их использование в цепях с более высоким током и напряжением . Заполнение корпуса предохранителя песком обеспечивает дополнительное охлаждение дуги и увеличивает отключающую способность предохранителя. Предохранители среднего напряжения могут иметь заполненные жидкостью оболочки, чтобы способствовать тушению дуги . Некоторые типы распределительных устройств используют плавкие вставки, погруженные в масло , заполняющее оборудование.
Пакеты предохранителей могут включать в себя функцию отбраковки, такую как штифт, паз или язычок, что предотвращает взаимозамену в остальном похожих предохранителей. Например, держатели предохранителей для североамериканских предохранителей класса RK имеют штифт, который предотвращает установку похожих предохранителей класса H, которые имеют гораздо более низкую разрывную способность и сплошной ножевой вывод, в котором отсутствует паз типа RK.
Предохранители могут быть изготовлены с корпусами разных размеров, чтобы предотвратить взаимозамену предохранителей разного номинала. Например, предохранители бутылочного типа различают номиналы с разным диаметром колпачка. Автомобильные стеклянные предохранители изготавливались разной длины, чтобы предотвратить установку предохранителей с высоким номиналом в цепь, предназначенную для более низкого номинала.
Стеклянные патронные и штекерные предохранители позволяют осуществлять непосредственную проверку плавкого элемента. Другие предохранители имеют другие методы индикации, включая:
Некоторые предохранители позволяют закрепить на корпусе предохранителя специальный микропереключатель или релейный блок. Когда предохранитель перегорает, индикаторный штифт выдвигается, чтобы активировать микропереключатель или реле, что, в свою очередь, запускает событие.
В некоторых предохранителях для устройств среднего напряжения используются два или три отдельных ствола и два или три плавких элемента, соединенных параллельно.
Международная электротехническая комиссия публикует стандарт 60269 для низковольтных предохранителей. Стандарт состоит из четырех томов, в которых описываются общие требования, предохранители для промышленного и коммерческого применения, предохранители для бытового применения и предохранители для защиты полупроводниковых приборов. Стандарт МЭК объединяет несколько национальных стандартов, тем самым улучшая взаимозаменяемость предохранителей в международной торговле. Все предохранители различных технологий, испытанные на соответствие стандартам МЭК, будут иметь схожие времятоковые характеристики, что упрощает проектирование и обслуживание.
В Соединенных Штатах и Канаде низковольтные предохранители до номинала 1 кВ переменного тока изготавливаются в соответствии со стандартом Underwriters Laboratories UL 248 или гармонизированным стандартом Канадской ассоциации стандартов C22.2 № 248. Этот стандарт применяется к предохранителям с номиналом 1 кВ или ниже, переменного или постоянного тока, и с отключающей способностью до 200 кА. Эти предохранители предназначены для установок в соответствии с Канадским электротехническим кодексом, Часть I (CEC), или Национальным электротехническим кодексом , NFPA 70 (NEC).
Стандартными номиналами ампер для предохранителей (и автоматических выключателей ) в США/Канаде считаются 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 1000, 1200, 1600, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000 и 6000 ампер. Дополнительные стандартные номиналы ампер для предохранителей составляют 1, 3, 6, 10 и 601.
В настоящее время UL 248 состоит из 19 «частей». UL 248-1 устанавливает общие требования к предохранителям, в то время как последние части посвящены конкретным размерам предохранителей (например: 248-8 для класса J, 248-10 для класса L) или для категорий предохранителей с уникальными свойствами (например: 248-13 для полупроводниковых предохранителей, 248-19 для фотоэлектрических предохранителей). Общие требования (248-1) применяются, за исключением изменений, внесенных дополнительной частью (240-x). Например, UL 248-19 позволяет фотоэлектрическим предохранителям быть рассчитанными на напряжение до 1500 вольт постоянного тока по сравнению с 1000 вольт в соответствии с общими требованиями.
Номенклатура IEC и UL немного различается. Стандарты IEC называют «предохранителем» сборку плавкой вставки и держателя предохранителя. В североамериканских стандартах предохранитель — это сменная часть сборки, а плавкая вставка — это голый металлический элемент для установки в предохранитель.
Автомобильные предохранители используются для защиты электропроводки и электрооборудования транспортных средств. Существует несколько различных типов автомобильных предохранителей, и их использование зависит от конкретного применения, напряжения и тока, требуемого электрической цепью. Автомобильные предохранители могут быть установлены в блоках предохранителей, линейных держателях предохранителей или зажимах предохранителей. Некоторые автомобильные предохранители иногда используются в неавтомобильных электрических приложениях. Стандарты для автомобильных предохранителей публикуются SAE International (ранее известным как Общество инженеров-автомобилестроителей).
Автомобильные предохранители можно разделить на четыре категории:
Большинство автомобильных предохранителей, рассчитанных на 32 вольта, используются в цепях с номиналом 24 вольта постоянного тока и ниже. Некоторые автомобили используют двойную электрическую систему 12/42 В постоянного тока [10] , для которой потребуется предохранитель, рассчитанный на 58 В постоянного тока.
Предохранители используются в энергосистемах до 115 000 вольт переменного тока. Высоковольтные предохранители используются для защиты измерительных трансформаторов, используемых для учета электроэнергии, или для небольших силовых трансформаторов , где расходы на автоматический выключатель не оправданы. Автоматический выключатель на 115 кВ может стоить в пять раз дороже, чем комплект силовых предохранителей, поэтому экономия может составить десятки тысяч долларов. [ необходима цитата ]
В распределительных системах среднего напряжения предохранитель может использоваться для защиты трансформатора, обслуживающего 1–3 дома. Распределительные трансформаторы, установленные на столбах, почти всегда защищены плавким предохранителем , который может заменить предохранительный элемент с помощью инструментов для обслуживания линии под напряжением .
Предохранители среднего напряжения также используются для защиты двигателей, конденсаторных батарей и трансформаторов и могут быть установлены в металлических закрытых распределительных устройствах или (редко в новых конструкциях) на открытых распределительных щитах.
В предохранителях большой мощности используются плавкие элементы из серебра , меди или олова для обеспечения стабильной и предсказуемой работы. Высоковольтные выталкивающие предохранители окружают плавкую вставку газообразующими веществами, такими как борная кислота . Когда предохранитель перегорает, тепло от дуги заставляет борную кислоту выделять большие объемы газов. Связанное с этим высокое давление (часто более 100 атмосфер) и охлаждающие газы быстро гасят образовавшуюся дугу. Затем горячие газы взрывным образом выбрасываются из конца(ов) предохранителя. Такие предохранители можно использовать только на открытом воздухе.
Предохранители такого типа могут иметь ударный штифт для приведения в действие механизма переключения, благодаря чему при перегорании любого предохранителя происходит отключение всех трех фаз.
Мощный предохранитель означает, что эти предохранители могут прерывать несколько килоампер. Некоторые производители испытывали свои предохранители на ток короткого замыкания до 63 кА .
Предохранители имеют преимущества, поскольку они часто менее дороги и проще, чем автоматический выключатель для аналогичных номиналов. Перегоревший предохранитель необходимо заменить новым устройством, что менее удобно, чем просто сброс автоматического выключателя, и, следовательно, может отбить у людей охоту игнорировать неисправности. С другой стороны, замена предохранителя без предварительной изоляции цепи (большинство конструкций электропроводки зданий не предусматривают отдельных изолирующих выключателей для каждого предохранителя) может быть опасной сама по себе, особенно если неисправность представляет собой короткое замыкание.
С точки зрения времени срабатывания защиты предохранители, как правило, изолируют неисправности быстрее (в зависимости от времени их срабатывания), чем автоматические выключатели. Предохранитель может устранить неисправность в течение четверти цикла тока неисправности, в то время как автоматическому выключателю может потребоваться около половины или одного цикла, чтобы устранить неисправность. Время срабатывания предохранителя может составлять всего 0,002 секунды, тогда как автоматический выключатель обычно реагирует в диапазоне от 0,02 до 0,05 секунды.
Предохранители с высокой разрывной способностью могут быть рассчитаны на безопасное отключение до 300 000 ампер при напряжении 600 В переменного тока. Специальные токоограничивающие предохранители применяются перед некоторыми выключателями в литом корпусе для защиты выключателей в низковольтных силовых цепях с высоким уровнем короткого замыкания.
Предохранители , ограничивающие ток, срабатывают так быстро, что ограничивают общую "пропускаемую" энергию, проходящую в цепь, помогая защитить последующее оборудование от повреждения. Эти предохранители открываются менее чем за один цикл частоты переменного тока; автоматические выключатели не могут сравниться с этой скоростью.
Некоторые типы автоматических выключателей должны регулярно обслуживаться, чтобы обеспечить их механическую работу во время прерывания. Это не относится к предохранителям, которые полагаются на процессы плавления, где не требуется никаких механических операций для срабатывания предохранителя в условиях неисправности.
В многофазной силовой цепи, если только один предохранитель открывается, оставшиеся фазы будут иметь более высокие, чем обычно, токи и несбалансированные напряжения, с возможным повреждением двигателей. Предохранители только обнаруживают перегрузку по току или, в некоторой степени, перегрев, и обычно не могут использоваться независимо с защитным реле для обеспечения более продвинутых защитных функций, например, обнаружения замыкания на землю.
Некоторые производители предохранителей для распределительных сетей среднего напряжения объединяют характеристики защиты от перегрузки по току плавкого элемента с гибкостью релейной защиты, добавляя пиротехническое устройство к предохранителю, управляемому внешними защитными реле .
Для бытового применения в качестве альтернативы предохранителям широко используются миниатюрные автоматические выключатели (MCB) . Их номинальный ток зависит от тока нагрузки защищаемого оборудования и рабочей температуры окружающей среды. Они доступны в следующих номиналах: 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 45A, 50A, 63A, 80A, 100A, 125A. [11]
В Великобритании старые электрические бытовые блоки (также называемые блоками предохранителей) оснащены либо полузакрытыми (разборными) предохранителями (BS 3036) , либо патронными предохранителями (BS 1361). (Предохранительная проволока обычно поставляется потребителям в виде коротких отрезков провода номиналом 5 А, 15 А и 30 А, намотанных на кусок картона.) Современные бытовые блоки обычно содержат миниатюрные автоматические выключатели (MCB) вместо предохранителей, хотя патронные предохранители иногда все еще используются, поскольку в некоторых случаях MCB склонны к ложному срабатыванию.
Возобновляемые предохранители (перепаиваемые или картриджные) допускают замену пользователем, но это может быть опасно, так как легко вставить в держатель более высоковольтный или двойной предохранительный элемент (звено или провод) ( переплавка ) или просто оснастить его медной проволокой или даже совершенно другим типом проводящего предмета (монеты, шпильки, скрепки, гвозди и т. д.) к существующему держателю. Одной из форм злоупотребления предохранителями было помещение пенни в гнездо, что приводило к отключению защиты от перегрузки по току и возникновению опасной ситуации. Такое вмешательство не будет заметно без полного осмотра предохранителя. По этой причине предохранительная проволока никогда не использовалась в Северной Америке, хотя возобновляемые предохранители продолжают производиться для распределительных щитов.
Стандартный потребительский блок Wylex был очень популярен в Соединенном Королевстве до тех пор, пока правила электропроводки не стали требовать установки устройств защитного отключения (УЗО) для розеток, которые могли бы поставлять оборудование за пределами эквипотенциальной зоны. Конструкция не допускает установку УЗО или RCBO . Некоторые стандартные модели Wylex были сделаны с УЗО вместо главного выключателя, но (для потребительских блоков, питающих всю установку) это больше не соответствует правилам электропроводки , поскольку системы сигнализации не должны быть защищены УЗО. Существует два типа основания предохранителя, которые можно ввинтить в эти блоки: один, предназначенный для сменных держателей предохранителей, и один, предназначенный для держателей патронных предохранителей. На протяжении многих лет MCB были сделаны для обоих типов основания. В обоих случаях держатели с более высоким номиналом имели более широкие штыри, поэтому держатель нельзя было заменить на более номинальный без замены основания. Держатели патронных предохранителей теперь также доступны для корпусов на DIN-рейке. [12]
В Северной Америке предохранители использовались в зданиях, подключенных до 1960 года. Эти предохранители с цоколем Эдисона вкручивались в гнездо предохранителя, похожее на цоколь Эдисона для ламп накаливания. Номиналы были 5, 10, 15, 20, 25 и 30 ампер. Чтобы предотвратить установку предохранителей с чрезмерным номиналом тока, более поздние коробки предохранителей включали функции отклонения в гнезде держателя предохранителя, обычно известные как основание отклонения (предохранители типа S) , которые имеют меньшие диаметры, которые варьируются в зависимости от номинала предохранителя. Это означает, что предохранители можно заменять только предохранителями с предустановленным номиналом (типа S). Это североамериканский трехнациональный стандарт (UL 4248–11; CAN/CSA-C22.2 № 4248.11-07 (R2012); и NMX-J-009/4248/11-ANCE). Существующие платы предохранителей Edison можно легко переделать для приема только предохранителей Rejection Base (Type S), вкрутив адаптер с защитой от несанкционированного доступа. Этот адаптер вкручивается в существующий держатель предохранителя Edison и имеет резьбовое отверстие меньшего диаметра для приема предохранителя с номиналом Type S. [13]
Некоторые компании производят восстанавливаемые миниатюрные тепловые выключатели , которые вкручиваются в гнездо предохранителя. [14] [15] В некоторых установках используются эти выключатели на основе Эдисона. Однако любой такой выключатель, продаваемый сегодня, имеет один недостаток. Он может быть установлен в коробке выключателя с дверцей. В этом случае, если дверца закрыта, дверца может удерживать кнопку сброса выключателя. В этом состоянии выключатель фактически бесполезен: он не обеспечивает никакой защиты от перегрузки по току. [16]
В 1950-х годах предохранители в новых жилых и промышленных зданиях, предназначенные для защиты распределительных цепей, были заменены низковольтными автоматическими выключателями.
Предохранители широко используются для защиты цепей электродвигателей; при небольших перегрузках цепь защиты двигателя автоматически размыкает управляющий контактор, а предохранитель срабатывает только при коротких замыканиях или экстремальных перегрузках.
Если несколько предохранителей соединены последовательно на разных уровнях системы распределения электроэнергии, желательно пережечь (очистить) только предохранитель (или другое устройство защиты от сверхтока), электрически наиболее близкий к неисправности. Этот процесс называется «координацией» и может потребовать построения времятоковых характеристик двух предохранителей на основе общего тока. Предохранители выбираются таким образом, чтобы предохранитель второстепенной ветви отключал свою цепь задолго до того, как предохранитель питающего фидера начнет плавиться. Таким образом, только неисправная цепь прерывается с минимальными помехами для других цепей, питаемых общим предохранителем питания.
Если в системе используются предохранители схожих типов, можно использовать простые эмпирические соотношения между номиналами предохранителя, ближайшего к нагрузке, и предохранителя, следующего по направлению к источнику.
Так называемые самовосстанавливающиеся предохранители используют термопластичный проводящий элемент, известный как полимерный термистор с положительным температурным коэффициентом (PPTC) , который препятствует цепи во время состояния перегрузки по току (увеличивая сопротивление устройства). Термистор PPTC является самовосстанавливающимся, поскольку при отключении тока устройство охлаждается и возвращается к низкому сопротивлению. Эти устройства часто используются в аэрокосмической/атомной промышленности, где замена затруднена, или на материнской плате компьютера, чтобы закороченная мышь или клавиатура не вызывала повреждения материнской платы.
Термопредохранитель часто встречается в потребительском оборудовании, таком как кофеварки , фены или трансформаторы, питающие небольшие бытовые электронные устройства. Они содержат плавкий, чувствительный к температуре состав, который удерживает пружинный контактный механизм в нормально замкнутом состоянии. Когда окружающая температура становится слишком высокой, состав плавится и позволяет пружинному контактному механизму разорвать цепь. Устройство можно использовать для предотвращения возгорания в фене, например, путем отключения питания нагревательных элементов при прерывании потока воздуха (например, остановка двигателя вентилятора или случайное блокирование воздухозаборника). Термопредохранители представляют собой «одноразовые», невосстанавливаемые устройства, которые необходимо заменять после их активации (перегорания).
Ограничитель кабеля похож на предохранитель, но предназначен только для защиты кабелей низкого напряжения. Он используется, например, в сетях, где несколько кабелей могут использоваться параллельно. Он не предназначен для защиты от перегрузки, а вместо этого защищает кабель, который подвергается короткому замыканию. Характеристики ограничителя соответствуют размеру кабеля, так что ограничитель устраняет неисправность до того, как будет повреждена изоляция кабеля. [17]
Символ Unicode для условного обозначения предохранителя, который можно найти в блоке «Разное» , — U+ 23DB (⏛).
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)