Buderus-trade.ru

Теплотехника Будерус
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Самовосстанавливающийся предохранитель

Самовосстанавливающийся предохранитель

Да, есть такой хитроумный электронный компонент с очень длинным названием – самовосстанавливающийся предохранитель. Что это за «зверь» такой и как работает? Об этом и пойдёт речь.

Плавкий предохранитель

Все знают обычный плавкий предохранитель. Устроен он просто и работает незаурядно. Принцип его работы основан на тепловом действии электрического тока.

Берётся тонкий медный провод, который выдерживает определённую силу тока, помещается в стеклянную или керамическую колбу, чтобы при срабатывании расплавленный металл не разбрызгивался в разные стороны. Иногда этот защитный элемент спасает при коротком замыкании в схеме, но вот беда, сам он «умирает» навсегда.

Для замены неисправного плавкого предохранителя требуется вскрывать корпус устройства, и заменять сгоревший предохранитель. Но производить такую операцию не всегда удобно, да и требуется она не всегда. Поэтому в таких случаях самовосстанавливающийся предохранитель является весьма логичной заменой плавкому предохранителю.

Самовосстанавливающиеся предохранители активно используются в компьютерах и игровых приставках для защиты портов (например, USB, HDMI), а также аккумуляторных батарей в портативной технике.

Итак, давайте разберёмся в том, как устроен самовосстанавливающийся предохранитель (сокращённо будем называть его СП), а также каковы его основные параметры.

Самовосстанавливающийся предохранитель изготавливается из специального проводящего пластика. Этот пластик вещество особое. Он состоит из непроводящего кристаллического полимера и введёнными в него мельчайшими частицами технического углерода. Частицы технического углерода распределены в объёме полимера и свободно проводят электрический ток.

Сам пластик формуют в тонкий лист и на плоскости напыляют токоведущие электроды. За счёт электродов удаётся распределить энергию по всей площади поверхности. К электродам крепят лепестковые или проволочные выводы, за счёт которых СП подключают в электрическую цепь.

Основная особенность проводящего пластика – это высокий нелинейный положительный температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Проще говоря, проводящий пластик проводит ток до тех пор, пока его температура не превысит определённый порог.

После этого сопротивление проводящего пластика резко увеличивается, что и приводит к разрыву электрической цепи. Это происходит потому, что при превышении температурного порога кристаллическая структура полимера трансформируется в аморфную, а цепочки технического углерода, по которым и проходил ток, разрушаются. Это приводит к резкому увеличению сопротивления.

Откуда же появляется нагрев, который приводит к изменению фазового состояния полимера? Повышение температуры полимера происходит потому, что при аварийном режиме через самовосстанавливающийся предохранитель начинает течь ток, который превышает номинальный (т. е. рабочий). При этом за счёт теплового действия тока температура материала предохранителя увеличивается. Это в свою очередь приводит к «срабатыванию» предохранителя.

Читайте так же:
Для чего используется тепловое действие тока

Параметры самовосстанавливающихся предохранителей.

Для того чтобы грамотно подобрать самовосстанавливающийся предохранитель для конкретного устройства нужно знать его основные параметры. Рассмотрим их.

Максимальное рабочее напряжение (Vmax или Umax, V). Напряжение, которое способен выдержать без разрушения самовосстанавливающийся предохранитель при протекании через него номинального тока. Например, для защиты USB порта подойдёт СП с максимальным рабочим напряжением 6 вольт.

Номинальный рабочий ток или ток удержания (IHOLD или Ih, A). Ток, который может проводить через себя самовосстанавливающийся предохранитель без «срабатывания».

Минимальный ток срабатывания (Itrip или IT, A). Минимальный ток через СП, при котором происходит переход от проводящего состояния к непроводящему. Иными словами это ток, при котором самовосстанавливающийся предохранитель «срабатывает» — размыкает цепь.

Минимальное и максимальное сопротивление (Rmin и R1max, Ohms). Это сопротивление самовосстанавливающегося предохранителя. По-другому можно сказать, что это сопротивление СП в рабочем, проводящем состоянии. Параметр Rmin — это минимальное сопротивление СП, а R1max — это сопротивление предохранителя спустя 1 час после последнего срабатывания. Оба параметра указываются для конкретной температуры, например для 23°C. Rmin и R1max обычно указывается более просто, например, так: R = 0,5…1,17 (Ом).

На самом деле это очень важный параметр. Чем он меньше, тем лучше, так как предохранитель всегда включается последовательно с потребителем тока (перед нагрузкой). А, как известно, на сопротивлении теряется мощность. Для приборов, питающихся от автономных источников питания (аккумуляторов, батареек) лучше подбирать СП с малым сопротивлением в рабочем состоянии.

Рабочая температура самовосстанавливающегося предохранителя обычно лежит в интервале от -40°C до +85°C. При такой температуре сопротивление СП практически не меняется и лежит в пределах Rmin – Rmax. Температура «защёлкивания», или по-другому, срабатывания обычно составляет от +125°C и выше.

Ещё один параметр. Максимальный допустимый ток (Imax, A). Это максимальный ток короткого замыкания, который выдерживает самовосстанавливающийся предохранитель без разрушения при номинальном напряжении (Vmax). Если ток через СП превысит величину Imax, то он выйдет из строя навсегда (на деле – «сгорит»). Обычно величина этого параметра лежит в интервале нескольких десятков ампер (40 – 100 A).

Также очень важный параметр – это скорость срабатывания СП (Max. Time to Trip). Так как на нагрев требуется некоторое время, то предохранитель срабатывает не мгновенно, а спустя какое-то время. Оно достаточно мало и составляет долю секунды. Время срабатывания зависит от тока перегрузки и температуры окружающей среды. Такие параметры, как время срабатывания указываются в документации на конкретную модель самовосстанавливающегося предохранителя.

Читайте так же:
Тепловые источники тока устройство

Самовосстанавливающиеся предохранители выпускаются как в обычных корпусах для монтажа в отверстия (технология THT), так и для поверхностного (технология SMT). СП для монтажа в отверстия внешне выглядят как варисторы и имеют либо дисковый корпус, либо прямоугольный.

Самовосстанавливающиеся предохранители для монтажа в отверстия

СП для поверхностного монтажа похожи на SMD резисторы, но могут иметь и другой корпус (как правило, в виде пластинки с ленточными выводами).

Самовосстанавливающиеся предохранители для SMT-монтажа

Самовосстанавливающиеся предохранители выпускают такие фирмы, как Bourns и Fuzetec.

Пример применения.

Примером применения самовосстанавливающегося предохранителя может быть использование его в блоке питания, о котором рассказывалось на страницах сайта.

Пример применения самовосстанавливающегося предохранителя в блоке питания

В нем самовосстанавливающийся предохранитель используется совместно с другими элементами защиты. Срабатывание защиты не влечёт за собой необратимое перегорание предохранителя, и устройство начинает работать сразу же после устранения неисправности или короткого замыкания в питаемой схеме.

Формула расчета и ее элементы

Тепловое действие тока может быть подтверждено разными опытами, где работа тока переходит во внутреннюю проводниковую энергию. При этом последняя возрастает. Затем проводник отдает ее окружающим телам, то есть осуществляется теплопередача с нагреванием проводника. Формула для расчета в этом случае следующая: A=U*I*t. Количество теплоты можно обозначить через Q. Тогда Q=A или Q=U*I*t. Зная, что U=IR, получается Q=I2*R*t, что и было сформулировано в законе Джоуля-Ленца.

Рассмотрим на практике тепловое действие тока.

Примеры возьмем следующие: Обычную лампочку. Нагревательные приборы. Предохранитель в квартире. Электрическую дугу.

Лампочка накаливания

Тепловое действие тока и открытие закона способствовали развитию электротехники и увеличению возможностей для использования электричества. То, как применяются результаты исследований, можно рассмотреть на примере обычной лампочки накаливания.

Она устроена таким образом, что внутри протягивается нить, изготовленная из вольфрамовой проволоки. Этот металл является тугоплавким с высоким удельным сопротивлением. При проходе через лампочку осуществляется тепловое действие электрического тока. Энергия проводника трансформируется в тепловую, спираль нагревается и начинает светиться. Недостаток лампочки заключается в больших энергетических потерях, так как лишь за счет незначительной части энергии она начинает светиться. Основная же часть просто нагревается. Чтобы лучше это понять, вводится коэффициент полезного действия, который демонстрирует эффективность работы и преобразования в электроэнергию. КПД и тепловое действие тока используются в разных областях, так как имеется множество устройств, изготовленных на основании этого принципа. В большей степени это нагревательные приборы, электрические плиты, кипятильники и другие подобные аппараты.

Устройство обогревательных приборов

Обычно в конструкции всех приборов для нагревания есть металлическая спираль, в функцию которой и входит нагрев. Если нагревается вода, то спираль устанавливается изолированно, и в таких приборах предусматривается соблюдение баланса между энергией из сети и тепловым обменом. Перед учеными постоянно ставится задача по снижению энергетических потерь и поиску лучших путей и наиболее эффективных схем их внедрения, чтобы уменьшить тепловое действие тока. Используется, например, способ повышения напряжения во время передачи энергии, благодаря чему сокращается сила тока. Но такой способ, в то же время, понижает безопасность функционирования линий электропередач.

Читайте так же:
Автоматические выключатели без тепловой защиты

Другим исследовательским направлением является выбор проводов. Ведь именно от их свойств зависят потери тепла и другие показатели. Кроме того, при работе нагревательных приборов происходит большое выделение энергии. Поэтому спирали изготавливаются из специально предназначенных для этих целей, способных выдержать высокие нагрузки, материалов.

Электрическая дуга

Электрическая дуга является довольно эффективным преобразователем электрической энергии. Она используется при сварке металлических конструкций, а также служит мощным световым источником. В основу устройства входит следующее. Берут два угольных стержня, подсоединяют провода и прикрепляют их в изолирующих держателях. После этого стержни подключают к источнику тока, который дает малое напряжение, но рассчитан на большую силу тока. Подключают реостат. Угли в городскую сеть включать запрещается, так как это может стать причиной пожара. Если коснуться одним углем о другой, то можно заметить, как сильно они раскалятся. Лучше не смотреть на это пламя, потому что оно вредно для зрения. Электрическую дугу используют в печах для плавки металла, а также в таких мощных осветительных приборах, как прожекторы, кинопроекторы и пр

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы:

Основные источники:

1. Китаев В.Е. Электротехника с основами промышленной электроники. Издание второе, переработанное и дополненное. Москва «Высшая школа», 1985

2. Гольгин А.Ф., Ильяшенко Л.А. Устройство и обслуживание электрооборудования промышленных предприятий, Москва «Высшая школа», 1986

3. Новиков П.Н., Толчеев О.В. Задачник по электротехнике, Москва, издательский центр «Академия», 2008

4. Ломоносов В.Ю., Поливанов К.М., Михайлов О.П. Электротехника, Москва, «Энергоатомиздат», 1990

Тепловое действие электрического тока устройство предохранителей

Плавкие предохранители. Сила тока в каком-либо участке цепи определяется по закону Ома сопротивлением участка и напряжением между его концами. При заданном напряжении она тем меньше, чем больше сопротивление данного участка. Так, например, сопротивление обычных лампочек накаливания сравнительно велико (сотни ом), и поэтому сила тока в них получается малой (несколько десятых долей ампера).

Читайте так же:
Ток короткого замыкания теплового реле

Если соединить провода помимо лампочки, то получится участок с очень малым сопротивлением и ток может сделаться весьма большим. Говорят, что в этом случае имеет место короткое замыкание. Коротким замыканием называют вообще всякое замыкание источника тока на очень малое сопротивление. Развивающиеся при коротком замыкании большие токи чрезвычайно опасны из-за раскаливания проводов, а также крайне вредны для источника тока.

Для предохранения проводов от короткого замыкания служат плавкие предохранители. Это – тонкие медные проволочки, или, еще лучше, проволочки из легкоплавкого металла (например, свинца), вводимые последовательно в цепь тока и рассчитанные таким образом, чтобы они плавились при силе тока, превышающей то значение, на которое данная цепь рассчитана. На рис. 99 показано действие предохранителей. При замыкании проводов электрической лампочки куском толстой медной проволоки 1 (короткое замыкание) предохранитель 2 мгновенно плавится и цепь размыкается.

Рис. 99. При коротком замыкании медным стержнем 1 плавкий предохранитель 2 расплавляется и размыкает цепь

Устройство наиболее употребительного «пробочного» предохранителя показано на рис. 100. Его название происходит от фарфоровой «пробки» 1, внутри которой помещается легкоплавкая проволока 2. Пробка, подобно цоколю лампочки, ввинчивается в патрон предохранителя 3 и после каждого короткого замыкания заменяется новой. Обычно предохранители или группы предохранителей ставятся при вводе тока в дома и, кроме того, при вводе в каждую квартиру; нередко предохранителями снабжены и отдельные штепсели. Устройство штепсельного предохранителя показано на рис. 101. Предохранитель отдельного штепселя должен плавиться при токе 3-5 А, предохранитель в квартире – при токе 15-20 А, а предохранитель в доме – при значительно больших токах, в несколько сот ампер.

Рис. 100. «Пробочный» предохранитель: 1 – фарфоровая «пробка», 2 – легкоплавкая проволока, 3 – патрон предохранителя

Рис. 101. Штепсельная розетка с предохранителем: а) вид сверху раскрытой штепсельной розетки; б) вид со стороны стены; в) крышка; 1 – гнезда для вилки, 2 – плавкий предохранитель, 3 – отверстия для шурупов, прикрепляющих штепсельную розетку к стене, 4 – приспособление для закрепления крышки

Предохранители (вставки плавкие)12961

Предохранители керамические

Предохранители (вставки плавкие) — элементы защиты электронной аппаратуры, а так же, питающей сети от различных аварийных ситуаций, случающихся при отказе техники. Электрический предохранитель является неотъемлемой частью защиты электроники. Самые популярные из них — плавкие, стеклянные или керамические, предохранители.

Предохранители подразделяются на группы по техническим и конструктивным данным. Длина и диаметр корпуса должны соответствовать посадочному месту в держателе на плате или в предохранительной колодке. Рабочий ток должен соответствовать току потребления источника питания от питающей сети, а так же, току потребления нагрузки, когда предохранитель установлен на выходе источника, рабочее напряжение — соответствующему напряжению питающего источника.

Читайте так же:
Розетка теплого пола roomstat

Предохранители подразделяются на стеклянные и керамические, и по посадочным местам: стандартные (цилиндрические), проволочные (для пайки в монтажные отверстия), ножевые (для специализированных держателей). Для защиты питающих цепей автоэлектроники от короткого замыкания применяются автопредохранители быстрого типа, выбор которых производится по номинальному рабочему току. В современных конструкциях микроэлектроники в качестве защитного элемента применяется Чип-SMD предохранитель, компонент поверхностного монтажа, который характеризуется своим типоразмером и номинальным рабочим током. Одним из новейших элементов защиты является самовосстанавливающийся предохранитель, который способен защитить устройство не только от перегрузки, но и от перегрева.

Качественные изделия компании Bourns хорошо зарекомендовали себя в цепях защиты компьютерной техники, автоэлектроники и телефонии. Аналогичным принципу работы плавкого предохранителя является термопредохранитель — один из лидеров защитного устройства бытовой техники.
Трансформаторы, утюги, электрочайники, калориферы, тепловые фены и пушки, и многие другие электронагреватели, это не весь перечень с используемым защитным элементом — термопредохранителем.

При покупке следует учитывать его предельный рабочий ток и номинальное рабочее напряжение. Для удобства посадки предохранителя в электронных устройствах применяются различные держатели. Среди них держатели, монтируемые на печатную плату, как открытого типа, так и защитного типа, предохранительные колодки, монтируемые на корпус прибора, проводные держатели, применяемые в автоэлектронике, а также многопосадочные под несколько предохранителей, используемые в многофункциональных силовых приборах.

Посмотреть и купить товар вы можете в наших магазинах в городах: Москва, Санкт-Петербург, Алматы, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Владимир, Волгоград, Вологда, Воронеж, Гомель, Екатеринбург, Иваново, Ижевск, Казань, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курган, Курск, Липецк, Минск, Набережные Челны, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Орёл, Пенза, Пермь, Псков, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Саранск, Саратов, Смоленск, Ставрополь, Тверь, Томск, Тула, Тюмень, Уфа, Чебоксары, Челябинск, Ярославль.
Доставка в пункты выдачи заказов Pickpoint, OZON, Boxberry, DPD, CDEK, «Связной», а также Почтой России в следующие города: Тольятти, Иркутск, Хабаровск, Владивосток, Махачкала, Оренбург, Новокузнецк, Чебоксары, Калининград, Улан-Удэ, Сочи, Брянск, Сургут, Нижний Тагил, Чита, Владикавказ, Грозный, Мурманск, Тамбов, Петрозаводск, Нижневартовск, Новороссийск, Йошкар-Ола и еще в более чем 1000 городов и населенных пунктов по всей России.

Товары из группы «Предохранители (вставки плавкие)» вы можете купить оптом и в розницу.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector