Запобіжник – це комутаційний електромеханічний пристрій, який призначений для захисту елементів систем розподілу електрики та обладнання від перевантажень струмів та від надструмів.
Запобіжник відключає електричний ланцюг розмиканням струмопровідних частин під дією електричного струму, що перевищує допустиме значення.
Призначення та принцип дії
Запобіжник призначений для пропускання робочого струму та розриву електричного ланцюга, тобто захисту електрообладнань та електричної мережі від надструмів, які виникають при короткому замиканні або критичних перевантаженнях. Він забезпечує безперебійну роботу електричного кола.
Запобіжник вбудовується у розрив електричного кола (послідовно). Коли протікає надструм, відбувається нагрівання плавкого елемента запобіжника та його розплавлення з утворенням електричної дуги. При згасанні електричної дуги ланцюг виявляється розімкнутим. Плавку вставку зазвичай заповнюють спеціальним наповнювачем (крейдою, кварцовим піском) для відведення зайвої теплоти та успішного гасіння дуги. Під час процесу розплавлення плавкого елемента відбувається розрив ланцюга та спрацьовування запобіжника. Примітка 1
Коли запобіжник спрацював, він підлягає заміні, щоб відновити електропостачання.
- Час плавлення плавкого елемента. Саме цей інтервал визначає ефективність запобіжника, оскільки електрична дуга вводить електричний ланцюг в опір, що обмежує надходження струму, що, своєю чергою, зменшує шкідливий вплив на всі елементи системи.
- Час горіння дуги.
Запобіжники мають маркування, яке може вказати на діапазон захисту. Діапазон захисту позначають двома літерами: "а" – частковий і "g" – повний.
Далі проставляються великі англійські літери у маркуванні:
- G – універсальні запобіжники для захисту кабелів, електродвигунів, трансформаторів;
- L – запобіжники для розподільних пристроїв та кабелів;
- B – запобіжники для гірничодобувних обладнання;
- F – запобіжники для малопотужних електричних кіл;
- M – запобіжники для комутуючих пристроїв та електромоторів;
- R – запобіжники для напівпровідникових схем;
- S – запобіжники з миттєвим згорянням та із середнім часом спрацьовування;
- Tr – запобіжники для трансформаторів.
Класифікація основних видів запобіжників
Запобіжники за принципом дії та за способом розриву електричного ланцюга поділяються на 4 види:
1. Запобіжники із плавкою вставкою.
Такі запобіжники мають струмопровідний елемент, який розплавляється та випаровується під дією надструму. Цим забезпечується розрив електричного ланцюга та захист його.
Плавкі вставки виготовляють із свинцю, міді, цинку, заліза. Робота провідника з плавкою вставкою під нормальним струмом забезпечує хороший баланс температур між теплом, що виділяється на металі, та відведенням тепла у навколишнє середовище. При перевищенні розрахункового навантаження така рівновага руйнується.
Прискорення роботи таких запобіжників забезпечують спеціальні технічні рішення: зменшення площі форм змінного перерізу та використання металургійного ефекту.
Коли відбувається розрив електричного ланцюга, створюється електрична дуга, через який проходить надструм до моменту його згасання.
2. Запобіжники електромеханічної конструкції.
Такі запобіжники базуються на автоматичному вимкненні. Їх ще називають автоматами. Спеціальний датчик контролює величину струму, і за його перевищенні автомат розриває електричну ланцюг.
3. Запобіжники з урахуванням електронних компонентів.
Такі запобіжники захищають електричний ланцюг безконтактно на основі діодів, тиристорів чи транзисторів.
Запобіжник контролює величину струму і за його перевищенні затвор запобіжника замикається, цим відключає навантаження. При цьому пристрій блокує саму себе.
4. Запобіжники, що самовідновлюються.
Такі запобіжники відрізняються від запобіжників із плавкою вставкою багаторазовим використанням. Після надструму вони зберігають свою працездатність.
Вони складаються з полімерних матеріалів, що мають позитивний температурний коефіцієнт електричного опору. Вони кристалічна структура і за надтоку запобіжник перетворюється на аморфний стан.
Переваги та недоліки використання
- стовідсоткова можливість спрацьовування;
- швидкість спрацьовування;
- низька вартість.
- підлягає заміні після одноразового використання;
- погана захисна роль.
- багаторазове використання;
- швидкодіючі;
- автоматичне вимкнення.
- швидкодія;
- робота при температурі понад 100 градусів;
- захист зі збільшенням струму на 10% від норми.
- збереження працездатності після надструму;
- відключення навантаження;
- невеликий розмір;
- стабільна робота;
- швидкість спрацьовування.
Запобіжники електричні – невід'ємна частина електричних систем, що забезпечує їхню безпечну роботу. Важливо розуміти різні типи та різновиди запобіжників, їх принцип роботи та сферу застосування.Ця стаття допоможе розібратися в основах функціонування запобіжників та вибрати відповідний варіант для конкретних електричних кіл.
Влаштування найпростішого запобіжника
Найпростіший запобіжник є тонким дротом, який послідовно включений у ланцюг. Його пристрій ґрунтується на принципі самовідновлення. Коли струм у ланцюзі перевищує допустиме значення, дріт нагрівається до температури, що плавиться. При цьому ланцюг розривається, що призводить до вимкнення електричного обладнання від джерела живлення. Таким чином, найпростіший запобіжник захищає електричний ланцюг від перевантажень та коротких замикань, запобігаючи можливим аварійним ситуаціям.
Думка експерта:
Запобіжники електричні існують у різних типах та різновидах, кожен з яких має свої особливості та застосування. Експерти зазначають, що найпоширенішими є плавкі запобіжники, які реагують на перевантаження струму та автоматично розривають ланцюг для захисту від короткого замикання. Також є запобіжники з термічним спрацьовуванням, які реагують на підвищення температури та відключають ланцюг. Деякі експерти зазначають, що важливо вибирати запобіжники з урахуванням специфіки застосування, щоб забезпечити надійний захист електричних пристроїв та обладнання.
Види запобіжників
Запобіжники загального призначення є найбільш поширеним типом запобіжників, який використовується для захисту електричних ланцюгів від перевантажень і коротких замикань. Вони зазвичай мають стандартні характеристики та призначені для загального застосування у різних пристроях та системах.Запобіжники швидкої дії відрізняються від загального призначення тим, що здатні швидко відключити ланцюг у разі перевантаження або короткого замикання. Це дозволяє мінімізувати можливі пошкодження обладнання та забезпечити надійніший захист електричних систем. Запобіжники вибухові використовуються в умовах, де потрібний захист від високих струмів та перевантажень, які можуть призвести до вибуху або пожежі. Вони мають спеціальні характеристики, що дозволяють їм справлятися з екстремальними умовами і забезпечувати безпечну роботу електричних систем. Запобіжники-вимикачі поєднують у собі функції запобіжника та вимикача, що робить їх зручними у використанні. Вони дозволяють не лише захищати ланцюг від перевантажень, а й керувати подачею електроенергії, забезпечуючи додатковий рівень контролю та безпеки.
| Тип запобіжника | Різновиди | Характеристики |
|---|---|---|
| Низьковольтні плавкі | Склокерамічні, порцелянові, циліндричні, дискові | Номінальний струм до 1000 А, напруга до 1000 В |
| Високовольтні плавкі | Картриджні, пробкові | Номінальний струм до 200 А, напруга до 500 кВ |
| Електронні | Одноразові, багаторазові | Електронний елемент, який розмикає ланцюг при перевищенні струму |
Цікаві факти
- Удосконалення автоматичних вимикачів з магнітним розчіплювачем:Сучасні автоматичні вимикачі поєднують захист від перевантаження по струму із захистом від коротких замикань, забезпечуючи комплексне рішення для захисту ланцюгів.
- Плавкі запобіжники з обмежувачами струму:Ці спеціалізовані запобіжники включають в себе струмообмежуючий елемент, який може значно знизити струм короткого замикання, що проходить, захищаючи обладнання від потенційно руйнівних наслідків.
- Електронні запобіжники:Ці передові запобіжники використовують твердотільний електронний компонент для переривання надлишкового струму, забезпечуючи швидке та точне спрацьовування без затримки, властивої механічним запобіжникам.
Запобіжники загального призначення
Запобіжники загального призначення призначені для захисту електричних кіл від перевантажень та коротких замикань. Вони широко застосовуються в побутових та промислових пристроях, де потрібний надійний захист від можливих аварійних ситуацій. Запобіжники загального призначення мають певні характеристики струму та напруги, які повинні відповідати параметрам ланцюга, в якому вони встановлюються. Ці запобіжники можуть бути як у вигляді тонкого дроту, так і спеціальних пластин або плавких вставок. Вони діють за принципом самовідновлення після спрацьовування, що дозволяє використовувати їх повторно після усунення причин навантаження або короткого замикання. Запобіжники загального призначення забезпечують надійний захист ланцюгів та електроустаткування, запобігаючи можливим пошкодженням та пожежам. Вибір конкретного типу запобіжника загального призначення залежить від вимог до ланцюга, його потужності та характеру підключених пристроїв. При проектуванні електричних систем необхідно враховувати як номінальні параметри запобіжника, а й його реакцію на короткочасні перевантаження і короткі замикання, щоб забезпечити ефективний захист і надійну роботу всієї системи.
Запобіжники швидкої дії
Запобіжники швидкої дії мають здатність швидко відключатися від електричного ланцюга при перевищенні заданого значення струму. Це особливо важливо у випадках, коли необхідно миттєво припинити подачу електроенергії для запобігання аварійній ситуації. Запобіжники швидкої дії зазвичай використовуються у ланцюгах, де необхідно забезпечити високий ступінь захисту від коротких замикань чи перевантажень.
Основною перевагою запобіжників швидкої дії є їхня здатність швидко реагувати на зміни в струмі та миттєво відключатися. Це допомагає запобігти пошкодженню обладнання та забезпечити безпеку роботи електричної системи загалом. Крім того, запобіжники швидкої дії зазвичай мають більш високу номінальну здатність відключення порівняно із запобіжниками загального призначення, що робить їх ефективнішими у захисті від короткочасних навантажень.
Однак слід враховувати, що запобіжники швидкої дії можуть бути чутливішими до короткочасних пікових струмів, що може призвести до помилкового спрацьовування. Тому перед вибором запобіжника цього типу необхідно ретельно оцінити умови експлуатації та вимоги до надійності електричної системи.
Запобіжники вибухові
Запобіжники вибухові є спеціальні пристрої, які реагують на різке збільшення струму в ланцюгу. Вони мають високу чутливість до перевантажень і коротких замикань, що робить їх надійним захистом від аварійних ситуацій. Основний принцип роботи запобіжників полягає в тому, що при перевищенні заданого значення струму відбувається вибухове руйнування спеціального елемента в пристрої.Це призводить до миттєвого відключення ланцюга та запобігає можливим пошкодженням обладнання або пожежі. Вибухові запобіжники широко застосовуються в системах з високими вимогами до надійності та швидкодії. Вони забезпечують швидку реакцію на проблеми, що виникли, і виключають можливість пошкодження обладнання та електричних мереж. Важливо правильно підбирати запобіжники з урахуванням особливостей конкретної системи та її робочих умов.
Запобіжники-вимикачі
Запобіжники-вимикачі являють собою пристрої, що поєднують у собі функції запобіжника та вимикача. Вони призначені для захисту електричних кіл від перевантажень та коротких замикань, а також для можливості ручного відключення ланцюга у разі потреби обслуговування чи ремонту. Основна відмінність запобіжників-вимикачів від звичайних запобіжників у тому, що вони мають можливість багаторазового використання. Після спрацювання запобіжника-вимикача його можна легко повернути у вихідне положення, відновивши цим електричний ланцюг. Це робить їх зручнішими в експлуатації та економічно вигіднішими на тривалий термін. Запобіжники-вимикачі бувають різних типів та виконань залежно від конкретних потреб та умов експлуатації. Вони можуть бути автоматичними або ручними, однофазними або трифазними, з різною номінальною потужністю та струмовими характеристиками. Вибір конкретного типу запобіжника-вимикача залежить від специфіки електричної мережі, вимог безпеки та функціональних особливостей обладнання, до якого він підключається.
Принцип роботи запобіжника
Запобіжник електричний – це пристрій, який призначений для захисту електричних кіл від перевантажень та коротких замикань. Основний принцип роботи запобіжника полягає в тому, що він є провідним елементом, який спеціально сконструйований таким чином, щоб при перевищенні допустимого струму він перегрівався і розривав ланцюг, припиняючи тим самим подачу електроенергії.
Існує кілька типів запобіжників, кожен із яких працює за своїм принципом. Найбільш поширені типи запобіжників включають скляні запобіжники, плавкі запобіжники, термічні запобіжники та запобіжники з струмовим розчепювачем.
Скляні запобіжники ґрунтуються на використанні дроту з низькою плавкою температурою, яка при перевищенні струму нагрівається та розриває ланцюг. Плавкі запобіжники мають спеціально сконструйований елемент, який плавиться під час навантаження, відключаючи ланцюг. Термічні запобіжники використовують біметалічний елемент, який згинається під час нагрівання, розмикаючи ланцюг. Запобіжники з струмовим розчіплювачем мають можливість автоматичного відключення при короткому замиканні.
Вибір типу запобіжника залежить від конкретних умов експлуатації та вимог щодо захисту електричних кіл. Правильно підібраний запобіжник здатний забезпечити надійний захист від перевантажень та коротких замикань, забезпечуючи безпеку роботи електричних пристроїв та обладнання.
Часті запитання
Які бувають електричні запобіжники?
Які бувають електричні запобіжники? Запобіжники класифікуються за принципом дії. У продажу є чотири види запобіжників: плавкі, самовідновлювальні, електромеханічні та цифрові.
Як класифікуються запобіжники?
За принципом дії при розриві струму в ланцюзі, що захищається, запобіжники поділяються на чотири класи – плавкі, електромеханічні, електронні і використовують нелінійні оборотні властивості по зміні опору після перевищення певного порогу сили струму у деяких провідних напівпровідникових матеріалів (…
Як відрізняються запобіжники?
Слаботкові – використовуються для побутової електротехніки, розраховані на максимальну силу струму в 6А, Вилкові – найбільш оптимальний варіант для автомобілів, Пробкові – це пробки для лічильника, що встановлюються в однофазній мережі, з номінальним струмом до 63А (дозволяють включати кілька електроприладів одночасно),
Корисні поради
РАДА №1
При виборі запобіжника зверніть увагу на його номінальну напругу та струм, щоб вони відповідали параметрам вашої електричної мережі.
РАДА №2
Вивчіть різні типи запобіжників (плавкі вставки, автоматичні вимикачі, пристрої захисного відключення) та виберіть відповідний для конкретної ситуації.
РАДА №3
Не забувайте про правила безпеки під час встановлення та заміни запобіжників: перед цим відключіть електрику, використовуйте спеціальні інструменти, стежте за правильністю підключення.
Електричний запобіжник – захисний пристрій, який розмикає електричний ланцюг при перевищенні номінального струму в ланцюзі, завдяки чому попереджає електротравму та вихід обладнання з ладу. З цієї статті ви дізнаєтеся, якими бувають запобіжники, як вони працюють та які запобіжники краще використовувати.
Як працює електричний запобіжник
При короткому замиканні в мережі знижується опір і за частки секунди збільшується сила струму.Збільшення сили струму виводить з ладу електроприлади, що призводить до розплавлення або займання проводки. А людина чи тварина у такій ситуації може отримати небезпечний для життя удар струмом.
При падінні опору (R) сила струму (I) збільшується
Запобіжники у ланцюгах зменшують небезпеку. Ці пристрої розмикають ланцюг зі збільшенням сили струму вище передбаченого значення.
Автоматичний запобіжник розмикає ланцюг при збільшенні сили струму вище за проектне значення
Які бувають електричні запобіжники
Запобіжники класифікуються за принципом дії. У продажу є чотири види запобіжників: плавкі, самовідновлювальні, електромеханічні та цифрові.
Плавкі запобіжники
Принцип роботи плавкого запобіжника відбивається у його назві: провідний елемент цього пристрою розплавляється при збільшенні сили струму вище за норму. Завдяки цьому розривається електричний ланцюг.
Під нормою тут і далі мається на увазі номінальний струм. Це максимально допустима сила струму, при якій електричний прилад працює без ризику для проводки і частин, що нагріваються. Величину номінального струму для конкретного пристрою можна знайти в паспорті або інструкції.
Плавкі запобіжники знайомі багатьом по старих побутових приладах
Перевагою плавкого запобіжника вважається його надійність. При збільшенні сили струму провідник обов'язково нагрівається та розплавляється.
Нестача плавких запобіжників – недостатня швидкість спрацьовування. Щоб метал розплавився, потрібен час. Тому захисний механізм спрацьовує не одразу, а людина чи обладнання протягом кількох секунд залишаються під загрозою.
Цей недолік компенсують зміною форми провідника.У кількох місцях його роблять максимально тонким, щоб він швидше плавився. Також у провідник можуть додавати олово, яке швидко плавиться та порушує електричну провідність.
Запобіжники, що самовідновлюються
Ці пристрої застосовують у побутових та електричних приладах. При збільшенні сили струму вище за норму збільшується опір у провіднику запобіжника. Завдяки цьому електричний ланцюг розривається.
Запобіжники, що самовідновлюються, виконані з полімерів з властивостями діелектрика і струмопровідного вуглецю. Коли сила струму зростає, вуглець нагрівається і позбавляється структури, тому запобіжник стає діелектриком. Коли сила струму падає, вуглець остигає і кристалізується. Струмопровідні властивості запобіжника відновлюються.
Недолік запобіжників, що самовідновлюються, – обмежена сфера застосування. Вони працюють лише в низьковольтних ланцюгах, наприклад, у побутових приладах з мікросхемами, в комп'ютерній техніці.
Електромеханічні запобіжники
Запобіжники цього типу називають автоматами або автоматичними вимикачами. Механізм роботи: при підвищенні струму вище за номінальну величину датчик вимикача приводить в дію механічний важіль, який розриває ланцюг.
Автомат або електромеханічний запобіжник
Є автомати із двома типами датчиків:
- Тепловий. Є металевою пластиною, яка при збільшенні сили струму нагрівається і приводить в дію пружину.
- Електромагнітний. Це котушка індуктивності з рухомим осердям. При збільшенні сили струму осердя втягується і приводить у дію пружину.
До переваг автоматів належить миттєве спрацювання в аварійних ситуаціях. Це стосується лише запобіжників з електромагнітним датчиком.
До недоліків автоматичних вимикачів належить їхня недостатня надійність. Якщо пошкоджено пружину, в аварійній ситуації ланцюг не розмикається.
Електронні запобіжники
Запобіжники цього типу використовуються в низьковольтних ланцюгах, наприклад, у побутовій або комп'ютерній техніці. Є мікросхемою, яка при збільшенні сили струму вище номінального значення розриває ланцюг за допомогою напівпровідникового затвора.
Перевагою електронного запобіжника є швидкодія. Нестача – обмежена сфера застосування.
Як читати маркування запобіжників
Виробники вказують на запобіжниках літерний код, що передає характеристики захисного пристрою.
Перша літера в коді означає діапазон захисту. Латинська літера a означає частковий діапазон захисту: пристрій спрацьовує при коротких замиканнях. Латинська літера g означає повний діапазон захисту: запобіжник спрацьовує при коротких замиканнях та збільшенні сили струму.
Друга буква коду позначає сферу використання запобіжника:
- L – для захисту кабелю;
- M – для електродвигунів;
- Tr – для трансформаторів;
- G – для ланцюгів загального призначення;
- R – для напівпровідників;
- B – для електричних приладів у шахтах.
Також виробники вказують на запобіжниках силу струму та величину напруги, на які розраховані пристрої. Наприклад, автомат з маркуванням 16A спрацьовує, якщо сила струму перевищує 16 ампер. Автомат із маркуванням 220В або 220V розрахований на номінальну напругу 220 вольт.