Что такое электрический предохранитель и как он работает?

Опасность неразрываемой цепи

Правильная работа любого электрооборудования зависит от величины напряжения в электрической сети, к которой это оборудование подключено. По закону Ома увеличение тока приводит к падению напряжения. Следовательно, внутреннее сопротивление электрической сети должно соответствовать определённым критериям электрической мощности нагрузки.

В сети с номинальным напряжением 230 В на нагрузке при потреблении тока например в 10 А падение напряжение будет соответствовать установленным значениям то есть 10 — 15 В. Если такой нагрузкой является какой-то электродвигатель его обороты останутся в пределах нормы и он будет исправно работать. Это значит, что при коротком замыкании величина тока будет намного больше, чем 10 А и может вызвать расплавление электропроводки и проводов.

Чтобы избежать неприятностей в тех или иных случаях, связанных с многократным увеличением тока в электросети в каждом распределительном устройстве и в каждом потребителе электроэнергии устанавливается плавкий предохранитель. Это простейший электроприбор одноразового использования. Он минимальной ценой собственного разрушения спасает от порчи электротоком дорогое оборудование.

Несмотря на то, что это устройство существует с конца 19 века, а электротехника и электроника получила мощнейшее развитие, он остался практически неизменным по своей конструкции. И скорее всего, продолжит дальнейшее существование в своём неизменном виде. Хотя несколько видоизменённые плавкие предохранители всё же появились.

Разновидности устройств токовой защиты

Однако суть электрического предохранителя осталась, несмотря на иной внешний вид. Внутри корпуса установлена плавкая вставка. При увеличении тока вставка нагревается. А при дальнейшем увеличении тока она расплавляется и происходит физический разрыв электрической цепи с полным прекращением тока в ней. При больших напряжениях и токах любой разрыв цепи сопровождается электрической дугой. Чтобы погасить электрическую дугу предохранитель наполняют специальным материалом гасящим её.

В своё время в каждом распределительном устройстве устанавливался счётчик электроэнергии с так называемыми пробками. Внутри пробки располагался плавкий предохранитель, а сама конструкция пробки обеспечивала удобное обращение с ней и надёжность контактов при этом. Но рано или поздно пробка «вылетала», а запасных предохранителей не было. И тогда умельцы ставили «жучок» — самодельную «плавкую» вставку из тонкой медной жилы.

Такая замена ставит безопасность электрооборудования под угрозу порчи. Заводская плавкая вставка изготовлена из специального сплава и гарантированно разрушается при превышении величины тока указанной на корпусе. «Жучок» может перегореть, но при этом ток достигнет разрушительной величины. А неисправность в оборудовании повлечёт за собой его порчу из-за того, что ток не был своевременно отключён перегоранием правильной плавкой вставки.

Со временем появились электронные устройства на полупроводниковых приборах. Они быстро выходят из строя при превышении допустимых величин тока. Возникла необходимость в максимально быстром разрыве электрической цепи. Процесс разрушения плавкой вставки оказался слишком медленным, и ток успевал достичь величины разрушительной для оборудования. Появились автоматические электромеханические предохраняющие устройства.

В этих устройствах есть контакты, которые нормально замкнуты. То есть до тех пор, пока величина тока не достигнет заданного значения. После этого контакты размыкаются и остаются в таком положении, пока вручную не восстанавливается исходное состояние устройства. Автоматические предохранители изготавливаются по двум базовым конструкциям относительно способа срабатывания:

• тепловому;
• электромагнитному.

Конструкция автоматического предохранителя с тепловым отключением применяется для относительно небольших токов. Такие токи потребляются, в том числе бытовым электрооборудованием. Для удобной замены пробки с плавкой вставкой теперь есть бытовой автоматический предохранитель. Внутри него находится пара замкнутых контактов.

Контакты соединены с натянутой пружиной, которая удерживается специальным держателем. Держатель может изменять своё положение и освобождать пружину, которая при этом разомкнёт контакты. Держатель перемещается биметаллической пластиной. Она нагревается током нагрузки, который течёт через неё. На корпусе размещены две кнопки: одна дублирует действие пластины, другая восстанавливает исходное состояние предохранителя.

Справа показан электический предохранитель европейского производства, изготовленный по соответствующим стандартам. Устроен он так же, но не вкручивается вместо пробок. Кнопки в нём заменены перекидным рычагом, который замыкает и размыкает контакты. Он удобен для отдельного отключения нагрузок в разных комнатах квартиры, на дачах и в частных домах. Рядом устанавливается несколько таких предохранителей, что компактно и удобно.

Электромагнитные предохранители срабатывают от намагничивания, которое создаёт ток в катушке индуктивности. Такая конструкция применяется для защиты промышленного электрооборудования, потребляющего большие токи.

• Лучше всего те предохранители, которые быстрее всего разрывают электрическую цепь.

Но вместе с тем существует и фактор надёжности. Ведь в электромеханическом устройстве может лопнуть пружина или что-то заклинит от перепада температуры или еще, по какой-либо причине, или приварятся контакты. А вот плавкая вставка сгорит всегда. Поэтому лучше всего применять пару предохранителей – плавкий и автоматический электромеханический. Пока исправно работает автоматический вариант, он будет отключать ток быстрее, чем перегорит плавкая вставка. Но если автомат по какой-либо причине не отключит нагрузку, это сделает плавкий предохранитель.