Выбор предохранителя

Выбор предохранителя определяется исходными данными и особенностями конкретного приложения :

• Номинальный ток. Номинальный ток цепи определяет рейтинг тока предохранителя. Чтобы защититься от незапланированных срабатываний, рекомендуют использовать запас по току 25%. Например, если номинальный ток цепи составляет 7,5 А, то, с учетом запаса, следует выбирать предохранитель, ориентируясь на величину тока 10 А.
• Рабочая температура также сильно влияет на выбор рейтинга тока предохранителя, поэтому для нормальной работы необходимо делать дополнительный запас. Например, если предполагается работа предохранителей серии 438 при температуре 75°С, то запас должен составлять около 15% (см. рисунок 2).

Рассмотрим пример. Допустим, предохранитель серии 438 должен работать при температуре 75°С и номинальном токе 1,5 А. Очевидно, что с учетом пунктов 1 и 2 для нормальной работы будет недостаточно предохранителя с рейтингом 1,5 А. Необходимый рейтинг тока с запасом составляет: 1,5 А/(0,75 × 0,85) ≈ 2,4 А → 2,5 А (наиболее близкий номинал).

• Рабочее напряжение. Рейтинг напряжения предохранителя должен быть больше, чем максимально возможное напряжение в схеме.
• Скорость срабатывания. По скорости срабатывания предохранители делятся на пять типов (FF – сверхбыстродействующие, F – быстродействующие, М – полузамедленные, Т – замедленные, ТТ – сверхзамедленные). Выбор конкретного предохранителя следует делать с учетом ампер-секундных характеристик, предоставляемых производителем.
• Максимальный ток КЗ. Для предотвращения расплавления или взрыва предохранителя необходимо, чтобы его отключающая способность была выше максимального тока КЗ.
• Требования к габаритам, типоразмеру и способу монтажа. В настоящее время существует широкий выбор предохранителей для поверхностного монтажа, монтажа в отверстия и для установки в специальные держатели. Выбор конкретной серии определяется особенностями каждого конкретного приложения.
• Соответствие требованиям стандартов. Использование того или иного предохранителя допускается только в том случае, если он сертифицирован и соответствует требованиям установленных стандартов. Кроме группы стандартов ГОСТ Р МЭК 60127, существуют и другие стандарты. Например, для работы в условиях взрывоопасных сред предохранитель должен отвечать положениям ГОСТ 31610.11-2014 (IEC 60079-11:2011) «Взрывоопасные среды. Часть 11. Оборудование с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь «i» (с Поправкой)».
• Устойчивость к импульсным воздействиям. На этом пункте следует остановиться подробнее.

Этих данных хватит для выбора предохранителя, работающего в цепи с постоянной или переменной синусоидальной токовой нагрузкой, если эта нагрузка не превышает рейтинг тока предохранителя. Однако существует множество приложений, в которых нагрузка носит импульсный характер. Речь идет о пусковых токах и различных переходных процессах. В таких приложениях предохранитель должен выдерживать кратковременные импульсы тока, превышающие его рейтинг тока, и при этом не срабатывать.

Чтобы определить, сработает или не сработает предохранитель при возникновении заданного числа токовых импульсов, используют интеграл Джоуля I2t, который можно рассчитать вручную или с помощью специальных утилит. Рассмотрим каждый из способов отдельно.

Предохранители переменного тока в цепях постоянного тока

Учитывая вышесказанное, рассмотрим пример проверки возможности применения конкретного предохранителя в цепи постоянного тока.Приведенная ниже информация относится конкретно к прямоугольным предохранителям стандартной серии на 660, 690, 1000 и 1250 В переменного тока. При этом в каталоге для них нет информации о возможности их использования в цепях постоянного тока. Тем не менее эти предохранители могут применяться в цепях, где используется постоянное напряжение. Однако, при этом необходимо провести определённый проверочный расчёт.

Отключающая способность предохранителей зависит от сочетания:

• максимального приложенного постоянного напряжения;
• постоянной времени цепи L/R;
• минимального предполагаемого тока короткого замыкания Ipmin цепи;
• преддугового интеграла I2t выбираемого предохранителя.

Пример расчёта.

Исходная информация:

Используем параметры конкретного предохранителя 170M6149: 1100A, 1250 VAC,

I2t — 575.000 A2s

Прилагаемое напряжение E = 500V DC

Возможный ток короткого замыкания Ip = E/R = 500/16 = 31.3 kA

Постоянная времени L/R = 40 ms (0.64/16)

Рис.4. Условная схема рассчитываемой цепи

Для расчётов используется ряд следующих зависимостей:

Шаг. 1 График на рис.5 показывает зависимость максимума приложенного напряжения постоянного тока от L/R с 3 уровнями тока Ip в качестве параметра.

Необходимо выбрать кривую 1, 2 или 3 выше точки пересечения известного напряжения и постоянной времени. Находим точку пересечения для прилагаемого напряжения 500 В и постоянной времени, равной 40ms. Непосредственно выше этой точки пересечения находится кривая 2.

Если выше точки пересечения напряжения и постоянной времени нет никакой кривой, тогда должен быть выбран плавкий предохранитель с номиналом переменного напряжения более 1250 В.

Рис.5. Зависимость максимума приложенного напряжения постоянного тока от L/R

Шаг 2. Для правильного применения предохранителя необходимо использовать коэффициент F, связывающий I2t с предполагаемым током срабатывания Ipmin. На рис.6 показана зависимость коэффициента F от L/R. По параметру 2 (выбранной кривой 2) для постоянной времени L/R = 40 ms находим коэффициент F = 26,5.

Рис.6. Определение промежуточного коэффициента F в зависимости от постоянной времени

Шаг 3. Для прилагаемого напряжения 500В по пересечению с кривой номинального напряжения используемого предохранителя находим пиковое напряжение дуги при срабатывании предохранителя.

Как видно из графика (Рис.7), для данного случая пиковое напряжение дуги при срабатывании предохранителя будет достигать значения 1900V.

Рис.7. Определение пикового напряжения дуги при срабатывания предохранителя

Шаг 4. Минимальный уровень тока (Ipmin) цепи должен соответствовать следующему условию:

Проверка с конкретными параметрами цепи показала, что отключающая способность выбранного предохранителя достаточна при следующих основных условиях:

1. Максимальное прилагаемое напряжение — 500V;
2. Постоянная времени 40мs ( допустимо до 46мs);
3. Минимальный необходимый ток срабатывания Ip — 20kA (имеем для данной цепи 31,3kA, что вполне соответствует условию);
4. Пиковое напряжение дуги при срабатывании предохранителя — 1900 В.

Повторимся, приведенная методика проверки применимости относится конкретно к прямоугольным предохранителям стандартной серии на 660, 690, 1000 и 1250 В переменного тока. Возможность применения в цепях постоянного тока других быстродействующих предохранителей необходимо уточнять в справочных данных соответствующих каталогов.

Таким образом, плавкие предохранители допускают работу в цепях как переменного, так и постоянного тока, но с существенной коррекцией максимально допустимых параметров, в частности, напряжения. Однако не существует универсальной верной методики подбора предохранителя для постоянного тока, основываясь на его параметрах для переменного тока. В связи с этим, производителем рекомендуется в цепях постоянного тока применять специально разработанные для этого предохранители или предохранители, в справочных данных которых оговаривается возможность работы в режиме постоянного тока.

Выбор плавкой вставки и плавкого предохранителя

На выбор влияет:

• нагрузка на сеть — основной параметр для выбора. Данная определяющая также влияет на то, будет ли ПП с наполнением, на материал его вставки, параметры (толщину, сплав) проводника;
• типоразмер и способ установки. ПП подбирается под имеющиеся на оснащении посадочное место (вилка, продольная конструкция с клеммами). Монтаж простым вставлением или припаиванием (на микросхемах).

ПП помощнее монтируют в трансформаторных узлах с токами для групп МКД, предприятий. Маломощные — около счетчиков, для защиты отдельных квартир. Слаботочные в виде маленьких колб — в бытовых приборах, на их платах. На данный момент не всегда они актуальные в современной технике, но особая разновидность — интегральные керамические SMD предохранители — есть всегда (их минус — сложность в замене).

Расчет

Для определения подходящих параметров плавкого предохранителя учитывают следующее:

Параметр
Описание
Номинал
Значение тока, выдерживаемое до разрушения. Прописывается на корпусе, в документации.
Времятоковая характеристика
Скорость срабатывания. Вычисляют по диаграммам и графикам. Для бытовых типов исчисление не обязательное, если стоят слаботочные ПП. Для предприятий с электромоторами и прочими мощными ЭУ расчет всегда производится. При этом основополагающим является пусковая величина самого мощного объекта.
Нагрузка
Общая (максимальная), суммарная мощность всех подключенных, работающих одновременно потребителей на обслуживаемой ПП линии

Величина равна всем рабочим токам оснащения.
Если в схеме есть электродвигатель, то берут во внимание его пусковой параметр (ток), разделенный на определенный коэффициент:
для легкого старта и короткозамкнутого ротора k=2.5;
для тяжелого и фазного k=2 – 1,6.

Правила, как подобрать номинал:

• уравнение для исчисления: I пп>1/k (I общ.+ I пуск.);
• номинал должен превышать величину, полученную при исчислениях по току;
• удобно пользоваться табл. фиксированных данных, этого будет достаточно, так как они отображают точную информацию.

Пример, как рассчитать номинал ПП для квартирной сети: сложить мощность всех потребителей (электроприборов) в Вт (1 кВт это 100 Вт) и посмотреть в таблице, какому значению (А) номинала плавкого предохранителя она соответствует. Желательно добавить запас около 20 %. Если величина находится между конечными цифрами диапазона, то выбирают следующую по возрастанию позицию.

Описанный выше расчет подходит для всех бытовых целей, но для предприятий с оборудованием с мощными пусковыми токами, электродвигателями, для ПП, обслуживающих целые дома, потребуется ознакомиться с диаграммами временно пусковых значений.

Следует сказать, что в щитках современных квартир ПП не используют, в этом просто нет смысла — автоматики защитного отключения (АВ, УЗО, АВДТ) с избытком хватает, и ее опции намного расширенные. Но в домовых ВРУ они есть всегда. Также чаще изделия встречаются в электросхемах, в автомобилях, на станциях, в мощном оборудовании промышленности. Стандартно они присутствуют на панелях управления (сигнализация, устройства с реле и подобное).

Исчисление диаметра проволоки (пластины вставки, проводника)

Расчет диаметра проводника ПП и его замена делается редко, но это возможно: когда нет нового элемента (вставки) на место перегоревшего старого и когда конструкция изделия позволяет вставить пластину или проволочину.

Сечение проводка «жучка» подбирается под номинал сгоревшей вставки. Для квартир стандартно монтируют ПП на 63 А, подойдет медь ∅ 0.9 мм.

Исчисление подробно:

1. Смотрят номинал ПП (корпус, документация).
2. Измеряют ∅ проводка (цифровым штангенциркулем).
3. Возводят результат в куб и из полученного извлекают кв. корень, умножают на 80.
4. Итог: получаем цифру равную номиналу ПП. Результат приблизительный, но максимально приближенный до точного.

Подобранную проволоку наматывают на контакты (выводы) сгоревшей вставки соединяя их, продолжая цепь. «Жучок» помещают в гнездо предохранителя, размещают между зажимами на торцах или вставляют как вилку.

Повторное плавление жилы означает неполадку в защищаемом объекте или сети (значение тока выше их возможностей). Есть риск: если подобрана проволока толще, то она не среагирует на поломку. То есть неисправность не диагностируется, обслуживаемый объект будет продолжать работу с перегрузками, что приведет к выходу его из строя, это также чревато возгоранием, ударами тока.

Выбор предохранителей для защиты силовых трансформаторов

Основные условия выбора плавких предохранителей силовых трансформаторов является следующие параметры.
Номинальное напряжение предохранителей и их плавких вставок должно быть равно номинальному напряжению сети:

Плавкие предохранители в СССР выпускались на номинальные напряжения, соответствующие ГОСТ 721—77, в том числе на 6; 10; 20; 35; 110 кВ. Номинальное напряжение указывается в наименовании предохранителя, например ПК-6, ПК-10, ПСН-10, ПСН-35 и т. п.

Установка предохранителя, предназначенного для сети более низкого напряжения, т. е. создание условия Uном пр < Uном. с не допускается во избежание к.з. из-за перекрытия изоляции предохранителя. Наряду с этим не допускается без специального указания завода-изготовителя применение предохранителя в сетях с меньшим номинальным напряжением из-за опасности возникновения перенапряжений при отключении к. з.
Номинальный ток отключения выбранного предохранителя должен быть равен или больше максимального значения тока к. з. в месте установки предохранителя:

Применительно к силовым трансформаторам ток /к. макс рассчитывается для трехфазного к. з. на выводах высшего напряжения трансформатора, т. е. там, где установлены плавкие предохранители. При этом режим питающей системы принимается максимальным, что соответствует наименьшему сопротивлению питающей системы до места подключения рассматриваемого трансформатора. Следует учитывать также подпитку места к. з. электродвигателями, включенными на той же секции, что и рассматриваемый трансформатор.
Номинальные токи отключения указаны в ГОСТ и заводских информация.

Предохранители напряжением свыше 1000 В выпускаются с номинальным током отключения от 2,5 до 40 кА (ГОСТ 2213—70). (Прежнее наименование номинального тока отключения — предельно отключаемый ток.)

Выбор плавких предохранителей 10 кВ для защиты трансформаторов

1. По номинальному напряжению: т. е. номинальное напряжение предохранителя Уном.пр дол­жно соответствовать номинальному напряжению сети: Uном = Uном.с
2. По номинальному току отключения: Iо.ном >= Iк.макс т. е. номинальный ток отключения предохранителя по его паспортным данным должен быть больше или равен максимальному значению тока к. з. в месте установки предохранителя. При расчетах токов к. з. следует учитывать подпитку места к. з. электродвигателями.
3. По номинальному току. Номинальный ток предохранителя равен номинальному току заменяемого элемента. Заменяемым, элементом предохранителя с мелкозернистым наполнителем, например типа ПК, считается патрон (один или несколько) с кварцевым песком, плавким.1 элементом, указателем срабатывания или ударным устройством, собранный в заводских условиях.

Номинальный ток предохранителей, защищающих силовые трансформаторы на сторонах 10 и 0,4 кВ, выбирается по таблице

Рекомендуемые значения номинальных токов плавких вставок 1ном вс предохранителей для трехфазных силовых трансформаторов
6/0,4 и 10/0,4 кВ

	Номинальный ток, А
Мощность трансформатора, кВ* А	трансформатора на стороне	плавкой вставки на стороне
0,4 кВ	6 кВ	10 кВ	0,4 кВ	6 кВ	10 кВ
25	36	2,40	1,44	40	8	5
40	58	3,83	2,30	60	10	8
63	91	6,05	3,64	100	16	10
100	145	9,60	5,80	150	20	16
160	231	15,4	9,25	250	32	20
250	360	24,0	14,40	400	50	40
400	580	38,3	23,10	600	80	50
630	910	60,5	36,4	1000	160	80

Примечание Предполагается, что на стороне 0,4 кВ применены предохранители типа ПН-2, на стороне 6 кВ—типа ПК-6, на стороне 10 кВ—типа ПК-10.

Предохранители для защиты трансформатора напряжения по стороне ВН

Трансформаторы напряжения 110 кВ и выше защищают только по стороне низкого напряжения автоматами или предохранителями. Для трансформаторов напряжения 6, 10 и 35 кВ расчет тока для плавкой вставки не производится.

Предохранитель для защиты трансформатора напряжения по стороне ВН выбирается только по классу напряжения. Для каждого класса напряжения выпускают специальные предохранители типа ПКН (ПН) – 6, 10, 35 (в зависимости от класса напряжения), они применяются исключительно для защиты трансформаторов напряжения.

Недостатки защиты трансформаторов на предохранителях

Защита предохранителями конструктивно осуществляется наиболее просто, но имеет недостатки — нестабильность параметров защиты, что может привести к недопустимому увеличению времени срабатывания защиты при некоторых видах внутренних повреждений силовых трансформаторов. При защите предохранителями возникают сложности согласования защит смежных участков сети.

Читать так же:

• Основные виды релейных защит трансформаторов
• Газовая зашита силового трансформатора 
• Принцип  действия дифференциальной защиты трансформатора

Использование онлайн-утилиты от Littelfuse для выбора предохранителя

Littelfuse iDesign Tool – онлайн-утилита, которая максимально упрощает выбор оптимального предохранителя и автоматизирует расчеты запасов по току и I2t. Кроме того, утилита позволяет разработчику задавать произвольную форму импульсов при определении I2t.

Процесс выбора предохранителя разбит на семь шагов.

Шаг 1. Сперва пользователь должен задать начальные условия для расчета: максимальное рабочее напряжение, номинальный ток, предельный ток КЗ, максимальную рабочую температуру (рисунок 5). Утилита также предлагает выбрать область применения предохранителя (телекоммуникации, военная электроника и так далее). К сожалению, в настоящее время специализированные модели предохранителей в онлайн-утилите отсутствуют. При выборе, например, взрывоопасных предохранителей утилита просто перенаправит пользователя на соответствующую страницу сайта, и выбор нужно будет делать вручную.

Рис. 5. Шаг 1. Определение исходных данных и требований

Шаг 2. На втором шаге необходимо выбрать стандарты, требованиям которых должен отвечать предохранитель (рисунок 6).

Рис. 6. Шаг 2. Выбор стандартов

Шаг 3. На этом этапе пользователю предлагается выбрать тип предохранителя: SMD, выводной для пайки в отверстия, для установки в держатель, с радиальными выводами, с аксиальными выводами (рисунок 7). 

Рис. 7. Шаг 3. Выбор типа предохранителя

Шаг 4. С учетом указанных ранее данных и требований программа автоматически подбирает подходящие серии предохранителей. Пользователю необходимо выбрать один из предложенных вариантов (рисунок 8).

Рис. 8. Шаг 4. Выбор серии

Шаг 5. Определение формы и параметров импульсов тока для расчета I2t. В данном случае у пользователя есть целых три варианта. Первый вариант подходит для расчета устойчивости предохранителя к импульсам стандартной формы (рисунок 9).

Рис. 9. Шаг 5. Задание параметров импульсов стандартной формы для расчета I2t

Шаг 6. Второй вариант подразумевает определение формы импульсов произвольной формы по точкам и дальнейший автоматический расчет I2t (рисунок 10).

Рис. 10. Шаг 6. Определение основных требований

Шаг 7. Если же пользователь уже рассчитал значение I2t вручную, то его можно задать напрямую (рисунок 11). 

Рис. 11. Шаг 7. Определение основных требований

Шаг 8. С учетом указанных ранее данных и требований программа автоматически подбирает наиболее подходящие модели предохранителей. Пользователю необходимо выбрать один из предложенных вариантов (рисунок 12).

Рис. 12. Шаг 8. Определение основных требований

Шаг 9. Проверка быстродействия предохранителя (желаемого времени срабатывания) при заданном токе КЗ. На этом этапе программа автоматически строит ампер-секундные характеристики с учетом ранее определенных параметров. Пользователю остается только убедиться, что выбранный предохранитель обладает достаточным быстродействием. При необходимости можно вернуться на несколько шагов назад и без проблем повторить расчеты с другой серией или моделью предохранителя (рисунок 13).

Рис. 13. Шаг 9. Определение основных требований

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 её 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.

Принцип работы и назначение плавких предохранителей

Внутри вставки предохранителя находится проводник из чистого металла (меди, цинка и пр.) или сплава (стали). Защита цепей основана на физическом свойстве металлов нагреваться при прохождении тока. Многие сплавы обладают и положительным коэффициентом термического сопротивления. Его эффект заключается в следующем:

• когда ток ниже номинального значения, предусмотренного для проводника, металл равномерно нагревается, успевая рассеивать тепло, и не перегревается;
• большая сила тока приведёт к нагреву проводника, при этом, рассчитанный на определённое значение силы тока предохранитель, разрушится.

На этом свойстве основана расплавление тонкой проволочины, помещенной в электрический предохранитель. В зависимости от сферы применения форма и сечение проводника могут быть разными: от тонкой проволоки в бытовых и автомобильных приборах до толстых пластин, рассчитанных на силу тока в несколько тысяч ампер (А).

Компактная деталь защищает электрическую цепь от перегрузки и короткого замыкания. При превышении допустимого для сети (т. е. номинального) тока происходит разрушение вставки и разрыв цепи. Восстановить её работу можно только после замены элемента. Когда есть дефект в подключенном оборудовании, предохранители сгорают сразу после включения неисправного прибора, позволяя сохранить целостность прибора и указать на наличие проблемы. Если в сети произошло короткое замыкание, защитное устройство срабатывает так же.

Описание вариантов плавких вставок и предохранителей

Типы:

• с наполнением (ПН-2, ППН, НПН). Внутренняя полость, заполненная материалами, гасящими электродугу, появляющуюся при перегорании. Цепь разомкнута только при исчезновении данного явления. Гасящее вещество — кварцевая пыль;
• без наполнения (ПР-2). Дугу подавляет газ, выделяемый при срабатывании и нагреве стенок вставки. Слаботочные ПП могут не иметь этой и предыдущей особенности.

Виды:

• трубчатые и слаботочные. Первые, это стеклянные, керамические или фибровые цилиндрики с хомутками на торцах. Вторые те же, но чаще со стеклянной колбой, для маломощных бытовых устройств до 6 А. Вставка защелкивается в горизонтальный продольный держатель с зажимными клеммами, его металлические торцы касаются контактов на цилиндрике (хомутков), таким образом, изделие включается в цепь. Такие разновидности обычно ненаполненные, особенно, если они фибровые: этот материал, нагреваясь, выделяет газ для подавления дуги;
• вилочные. Обычно для автомобильного оснащения, для блоков с ПП на панелях управления. Контакты напоминают вилку, расположены снизу;
• пробки-предохранители или пробковые плавкие вставки. Стандартно для 63 А. Обслуживают единовременную работу бытовых потребителей. Перегорающая часть скрыта керамикой с патроном, снаружи — 1 контакт, другой — подключен к пробке. ПП выгорает, обесточивая квартиру. Восстанавливают электроснабжение заменой вставки. Такие устройства ставились в домах старой застройки, теперь используются реже, так как есть АВ и УЗО. Остаются актуальными на электростанциях, в промышленности;
• ножевые. Для 100 — 1250 А, применяются для высоких значений, например, при наличии мощных электродвигателей, в ВРУ;
• кварцевые, с кварцевой пылью внутри — для значений до 36 кВ;
• газогенерирующие (с возможностью разборки и без таковой). При горении (вспышке) возникает хлопок и интенсивное газовыделение (модели ПСН, ПВТ). Для 35–110 кВ. Номинал до 100 А

Взрывобезопасные предохранители Littelfuse

Помимо плавких предохранителей общего назначения, Littelfuse предлагает и специализированные серии, например, взрывобезопасные предохранители 242, PICO 259, PICO 259-UL913, PICO 304 и PICO 305 (рисунок 17, таблица 4).

Рис. 17. Взрывобезопасные серии предохранителей Littelfuse

Таблица 4. Характеристики взрывобезопасных серий предохранителей Littelfuse

Наименование	Рейтингтока, А	Рейтингнапряжения, В	Отключающая способность, А	Рабочаятемпература, °С
242	0,05…0,25	–	4000	-40…125
PICO 259	0,062…5	–	50 (125 В AC), 300 (125 В DC)	-55…125
PICO 259-UL913	0,062…5	–	50 (125 В AC), 300 (125 В DC)	Зависит от рейтинга тока
PICO 304	0,05…0,75	–	1500	-40…85
PICO 305	0,05…0,75	–	1500	Зависит от рейтинга тока

Во взрывоопасных средах непременным условием обеспечения безопасности становится использование электрических приборов, исключающих возникновение искрения. В качестве примера можно привести химическую, нефтегазовую, горнодобывающую, пищевую и медицинскую отрасли. Требования к таким приложениям описаны в ГОСТ 31610.11-2014 (IEC 60079-11:2011) «Взрывоопасные среды. Часть 11. Оборудование с видом взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь «i» (с поправкой)». Чтобы обеспечить гарантированную защиту от искрения, предохранители серий 242, PICO 259, PICO 259-UL913, PICO 304 и PICO 305 имеют дополнительное защитное покрытие (рисунок 18) .

Рис. 18. Особенности конструкции искробезопасных предохранителей

Предохранители серии 242 отличаются достаточно узким диапазоном рейтингов тока 0,05…0,25 А, но обладают рекордно высокой отключающей способностью 4 кА. Представители серии имеют два варианта исполнения – для выводного монтажа в отверстия и для установки в держатель.

Предохранители PICO 259 используются для защиты низковольтных цепей (до 190 В) и имеют широкий диапазон рейтингов тока 0,062…5 А. Эти предохранители предназначены для монтажа в отверстия.

Серия PICO 259-UL913 является аналогом серии PICO 259, но отвечает требованиям UL 913.

Предохранители серии PICO 304, в отличие от других взрывобезопасных серий, предназначены для поверхностного монтажа. Они обладают относительно узким диапазоном рейтингов тока 0,05…0,75 А, но характеризуются высокой отключающей способностью 1,5 кА и рейтингом напряжения 375 В.

Предохранители PICO 305 по своим характеристикам соответствуют серии PICO 304, но предназначены для монтажа в отверстия.

Проверка предохранителя, индикатор неисправности предохранителя

Проверить плавкую вставку можно любой «прозвонкой» или тестером. Задача состоит в том, чтобы убедиться, что цепь предохранителя цела и способна проводить электрический ток.

Проверять предохранитель, во избежание поражения электрическим током, допускается только при отключенном электроприборе!

Кроме этого можно купить или самостоятельно изготовить индикатор перегорания предохранителя, который уведомит вас о том, что предохранитель перегорел.

Схема такого устройства чрезвычайно проста и представлена на следующем рисунке.

В параллель к контактам предохранителя, через токоограничивающий резистор R1 и диод VD1, для защиты от обратного напряжения, подключается светодиод HL1. Диод VD1 должен быть подобран из расчета обратного напряжения, превышающего сетевое. Для сети 220 В обратное напряжение для диода VD1 должно быть не менее 300 В, таким требованиям отвечает например диод 1N4004 или отечественный КД109Б.

Индикатор не светится, если предохранитель исправен, и светится в случае его перегорания.

Индикатор не светится если нагрузка отключена.

Такой схемой очень удобно дополнять блоки питания собственного изготовления.

Немного изменив  (упростив) схему можно получить индикатор перегорания предохранителя на неоновой лампе, хотя она и не так эффективно смотрится как светодиод.

Проверка работоспособности

Современные автомобильные предохранители иногда имеют встроенный индикатор перегорания. Он сообщает владельцу, что деталь нужно заменить. В слаботочных ПП через прозрачный корпус видно проволоку. Но часть ПП непрозрачна и не имеет индикаторов.

Если визуально определить разрыв проводника внутри ПП невозможно, то определить его работоспособность можно мультиметром. Перед тем как проверить предохранитель тестером, нужно выбрать минимальное значение сопротивления (Ом). Щупы тестера приложить к контактам ПП и определить показания прибора:

• при нулевом или близком к 0 значению сопротивления делают вывод о работоспособности вставки;
• если тестер показывает 1 или знак бесконечности, то ПП сгорел.

Если у тестера есть звуковое устройство, можно просто прозвонить предохранитель, приложив щупы к контактам. Писк тестера свидетельствует об исправности элемента.

Плавкие предохранители — два основных типа

В теории и практике плавкие предохранители разделяются на два основных типа. Такое деление происходит по величине напряжения рабочей сети, для которой предназначен предохранитель. Разделяют низковольтные и плавкие высоковольтные предохранители.

Низковольтные предохранители рассчитаны на напряжение до 1000 Вольт. Маркируются плавкие низковольтные предохранители, как ПН или ПР.

Предохранители ПН это низковольтные предохранители с мелкозернистым наполнителем вокруг плавкой медной вставки. Рассчитаны предохранители ПН до тока 630 Ампер.

Предохранители ПР рассчитаны на токи 15-60 ампер. Они проще предохранителей ПН, но все равно гасят электрическую дугу при коротком замыкании.

Расчет диаметра проволоки предохранителя

В случае если необходим предохранитель на ток, не указанный в таблице выше, можно воспользоваться формулой для расчета диаметра медной проволоки в зависимости от номинального тока предохранителя.

Для малых токов (при использовании тонкой проволоки диаметром от 0,02 до 0,2 мм) формула имеет следующий вид:

d = Iпл · k + 0,005

Для больших токов (при использовании проволоки диаметром более 0,2 мм) формула такая:

Где Iпл – ток плавкой вставки в амперах, к и m коэффициенты, зависящие от материала проводника, могут быть определены по следующей таблице.

Материал проволоки	Коэффициенты
k	m
Медь	0,034	80
Алюминий	—	59,2
Железо	0,127	24,6
Олово	—	12,8

Определение диаметра проволоки предохранителя

На заводских бухтах диаметр проволоки указывается на ряду с другими параметрами. А что делать если проволока взята из обрезка многопроволочного провода? Диаметр проволоки можно измерить микрометром. Но даже если нет микрометра можно воспользоваться старым дедовским способом – измерить диаметр проволоки при помощи линейки или штангенциркуля. Пусть не так точно, но для нашего случая вполне приемлемо.

Берем линейку и наматываем на нее от 10 до 20 витков. Рекомендуемая ширина намотки около сантиметра. При этом стараемся, чтобы витки ложились как можно плотнее. Считаем, сколько миллиметров заняли наши витки и делим это число на количество витков. Не обязательно наматывать на линейку, если кусок проволоки короткий, можно для намотки использовать карандаш, отвертку, зажигалку или любой другой предмет. Главное, чтобы витки были намотаны равномерно и плотно.

Например, ширина намотанных витков 9 мм, при количестве витков 20. Разделив 9 на 20 получаем, что диаметр проволоки, если отбросить еще 0,05 мм на зазоры между витками, примерно 0,40 мм. При помощи этой проволоки можно будет восстановить предохранитель на 20 А. Вот так просто и довольно точно!

И в завершение видео демонстрирующее перегорание плавкой вставки:

Как работает плавкий предохранитель

Срабатывание происходит посредством сгорания плавкой вставки: когда величина тока превышает допустимое значение, создается температурное влияние — элемент перегорает, тем самым контакты расцепляются, оборудование обесточивается. Аналогично и при КЗ. Процесс занимает доли секунды. Есть разные размыкающие проводники (более или менее чувствительные) под конкретные температуры, нагрузки.

Отличие ПП от автоматов и УЗО: после активации требуется замена вставки или целого элемента. Достоинство в дешевизне и простоте замены: потребуется просто защелкнуть новую вставку, поместить в розетку новый экземпляр, реже — припаять.

Защита ПП основывается на способности металлов перегреваться, когда через них проходит превышающий их пропускную способность ток. При соответствии параметров происходит равномерный нагрев металла — тепло успевает рассеиваться. Когда же значение превышает допустимый уровень — тонкая проволочина, пластина внутри колбы расплавляется и разрушается. Причем это происходит почти моментально.

Для чего применяются плавкие вставки предохранителей:

• защита от перегрузок (всплески, скачки);
• от КЗ.

Кроме защиты, сработка ПП укажет на проблемы, поломки, на дефекты оборудования, например, спровоцировавшего КЗ.