Kомпоненты, приборы, оборудование      
 |  Главная |  Каталог предприятий Украины |  Схемотехника |
 

Раздел на реконструкции, некоторые ссылки могут не работать!
  • Аудио
  • Безопасность
  • Бытовая электроника
  • Видео
  • Видеокамеры
  • Высоковольтные
  • Генераторы
  • Измерения
  • Интерфейсы
  • Коммутация
  • Компьютер
  • Медицина
  • Моделирование
  • Передатчики
  • Питание
  • Обработка данных
  • Предусилители
  • Радио

  • Веб-мастерам
    и писателям:
    Биржа статей. Продать - купить статью. Уникальные статьи: готовые и на заказ.


    Назад
       Плавкие предохранители
       Е.Л.Яковлев, г. Ужгород
       Общеизвестно, что основное назначение любого предохранителя - защитить схему (прибор, устройство) в случае возникновения опасных перегрузок. Следствием перегрузок в электросетях является возрастание тока. При этом причиной такой ситуации может быть как увеличение входного напряжения, так и внеплановое уменьшение сопротивления нагрузки. Плавкий предохранитель является одним из простейших и наиболее распространенных в технике устройств защиты от перегрузок по току. Конструктивно в диэлектрическом (стеклянном, керамическом) корпусе размещают тонкую металлическую проволоку (пластину). В нормальном рабочем состоянии, когда через предохранитель протекает ток, не превышающий оговоренного маркировкой предохранителя, нагрев проволоки незначителен и падение напряжения на ней невелики. Завод-изготовитель предохранителей применяет калиброванную проволоку. В случае самостоятельного изготовления вставок для экстренной замены сгоревшего предохранителя выбор диаметра проволочной вставки производят, например, пользуясь данными таблицы. Чтобы определить необходимый диаметр проволоки (плавкой вставки предохранителя) необходимо задаться удвоенной величиной номинального тока предохранителя. При таком токе через предохранитель с большой степенью вероятности можно ожидать перегорания вставки. Предохранитель выполнит свою функцию. Обратите внимание! На предохранителе обозначен ток, при котором вставка не разрушается. При таком токе предохранитель может долговременно находиться в работе, лишь незначительно нагреваясь. Например, если на корпусе предохранителя или торцевом выводе нанесена маркировка 1 А, то следует ожидать разрушение плавкой вставки при токе около 2 А! Западные стандарты на предохранители несколько отличаются от отечественных, а порой и друг от друга. Так стандарты IEC и UL/CSA существенно отличаются в требованиях к предохранителям. Обладая большим сходством в описании размеров и материалов, используемых при производстве, они противоречат в определении зависимости времени разрыва от величины тока. Попыткой объединить стандарты IEC и UL является стандарт UMF- Universal Modular Fuses. Различия в определении номинального тока означают, что предохранитель с номиналом, например, 1 А по стандарту IAC приблизительно соответствует предохранителю 1,4 А стандарта UL/CSA. Тепловая энергия, необходимая для разрушения плавкого элемента предохранителя, называется "интегралом плавки" и определяется используемыми для изготовления вставки материалами. Во время лабораторного тестирования предохранителей устанавливается аварийный ток (обычно в 10 раз превышающий номинальное значение предохранителя), определяется время, достаточное для плавки элемента, и вычисляется значение интеграла плавки путем перемножения времени плавки на квадрат аварийного тока. Характеристика "время-ток" показывает соотношение между временем до разрыва плавкой вставки предохранителя и значением аварийного тока. Характеристические кривые зависят от использованного стандарта предохранителей и могут быть получены для каждого номинала предохранителей. При возникновении перегрузки по току увеличивается сопротивление вставки предохранителя, возрастает тепловыделение, и она расплавляется. При этом разрывается цепь протекания тока через предохранитель, обеспечивая защиту нагрузки. К сожалению, плавкий предохранитель - одноразовое изделие и после перегорания подлежит замене, что в ряде случаев требует значительных затрат времени. В последнее время производители предлагают много конструкций автоматических предохранителей. Общеизвестно, что перебои энергоснабжения опасны для большинства потребителей, т.к. любое отключение электропитания и повторное его включение сопровождается бросками напряжения и тока. Страдают по вине энергоснабжения очень и очень многие, так же, как мало кто защищен от удара молнии вблизи силовых кабелей. При этом потребители энергоснабжения иногда подвержены действию импульсов напряжения в сети амплитудой до нескольких тысяч вольт при длительности импульса от наносекунд до микросекунд. Именно для защиты от таких коротких импульсов перенапряжения в сети используются варисторы. Варистор - это полупроводниковый резистор. Сопротивление варистора нелинейно зависит от амплитуды приложенного к нему напряжения. Чем выше напряжение, тем ниже сопротивление варистора. Включается варистор параллельно защищаемому оборудованию. При эксплуатации к нему приложено такое же по величине напряжение, что и к защищаемому им устройству. Варисторы используются как дополнительный элемент защиты устройств после "упущений" плавких предохранителей. При нормальном напряжении сети ток, проходящий через варистор, ничтожно мал, и варистор можно рассматривать как изолятор. При появлении в сети импульса высокого напряжения сопротивление варистора резко падает. Рассеиваемая в виде тепла энергия импульса поглощается варистором. Сила тока (в импульсе) через варистор может достигать нескольких тысяч ампер. По окончании импульса высокое сопротивление варистора вновь восстанавливается. Для исключения выхода варистора из строя из-за перегрузок допускается его работа только при очень кратковременных импульсах перенапряжения - до 1мкс, но амплитуда импульсов может быть до 4-6 кВ. При более длительных перенапряжениях в сети варистор может выйти из строя. Для полноценной защиты устройств в двухпроводной сети варисторы должны быть включены между фазой и нулем сети, фазой и защитным заземлением, а также между нулем и защитным заземлением. Такая схема называется варисторным треугольником, но в бытовых сетевых "удлинителях" встречается очень редко, ведь это привело бы к удорожанию продукции, а значит, сократило бы прибыль производителя чудо-удлинителей, ограничив сферу сбыта. Высокочастотные помехи в питающих сетях приводят к искажению формы синусоидального напряжения сети. Они отрицательно влияют (или могут влиять) на работу многих электропотребителей. Источниками ВЧ помех являются различные электрические потребители этих сетей (электродвигатели, генераторы, сварочные аппараты и др), для их подавления применяют режекторные фильтры. По конструктивным особенностям различают трубочные, пластинчатые, патронные и другие виды предохранителей. Плавкая вставка выбирается с таким расчетом, чтобы она плавилась раньше, чем температура проводов линии достигнет опасной величины или перегруженный потребитель выйдет из строя. Сила тока, на которую рассчитана плавкая вставка, указывается на ее корпусе или металлических наконечниках. Оговаривается (маркируется) также максимально допустимое напряжение, при котором можно использовать этот предохранитель. Основной характеристикой плавкой вставки является зависимость времени ее перегорания от силы тока. Эта кривая снимается экспериментально. Берется партия идентичных по типу и номиналу предохранителей, и все они поочередно пережигаются при разных токах. Замеряют время перегорания и ток, проходящий через вставку при этом. Каждой величине тока соответствует определенное время перегорания вставки. По этим данным и строятся временные характеристики (рис.1), где Imin - наименьший из токов, расплавляющий вставку в течение неопределенно продолжительного времени (1-2 часа), Inom - номинальный ток вставки, при котором вставка длительно работает, не нагреваясь выше допустимой температуры, I10 - ток плавкой вставки при перегорании ее через 10 с после установления такого тока. Считают, что Inom = I10/2,5. Вопрос выбора предохранителя не так прост, как это может показаться на первый взгляд. Это объясняется отсутствием в литературе численных значений таких важных эксплуатационникам параметров, как время срабатывания (перегорания) плавкого предохранителя или зависимость времени от тока для конкретного типа и номинала предохранителя. Мало кто задумывался над тем, что плавкий предохранитель никогда не должен перегорать при обозначенном на нем токе. Если этот ток будет при работе превышен, то плавкая вставка предохранителя перегорит, но отнюдь не мгновенно, и ожидать этого можно только при почти двукратном превышении маркированного на предохранителе тока. Существуют, конечно, специальные быстродействующие предохранители, например, типа ВПМ2-М1 (вставки плавкие миниатюрные). Они предназначены для защиты электронных приборов и устройств. Если напряжение и частота сети находятся в пределах 250 В, 45-2000 Гц соответственно, то время срабатывания предохранителя при перегрузке не превышает 20-40 мс. Предохранители этого типа выпускаются на номинальные токи 0,02-2 А, но … во-первых, конструктивно эти предохранители оформлены в корпусах, аналогичных корпусам транзисторов КТ312, с двумя гибкими тонкими проволочными выводами, рассчитанными на впаивание в монтажную плату. Во-вторых, если не ограничить по величине пережигающий предохранитель ток, то этот предохранитель, как впрочем и многие другие, "взорвется"- его части разлетятся во все стороны. При КЗ в нагрузке именно этого следует ожидать. В-третьих, подчас и столь неплохое для плавких предохранителей быстродействие оказывается недопустимым для защиты электронных устройств. Так, например, в [1] была описана схема защиты потребителей от превышения напряжения сети. С целью защиты дорогостоящей аппаратуры (компьютер, монитор, сканер) было изготовлено устройство (см. рис.3 [1]). При номинальном напряжении симистор VS1 должен находиться в непроводящем (выключенном) состоянии. При макетировании схемы так и было. К сожалению, на схеме ошибочно был указан тип VD5. Естественно, даже при номинальном напряжении сети амплитудное значение напряжения превышает 300 В, поэтому необходим соответствующий этому условию VD5 - 1,5КЕ350А, Р6КЕ350А. При наличии симметричных диодов …350СА схема упрощается (см. рис.2 [1]). Если напряжение в сети завышено, то целесообразно применить более высокопороговые диоды … 400СА или … 400А. Главная особенность вышеуказанных схем [1], о которой не следует забывать читателям, состоит в том, что симистор защищает дорогостоящую аппаратуру… ценой своей "жизни". Ток через предохранитель FU1 в момент включения VS1 практически ничем не ограничивается, предохранитель пережигается, но, как было рассказано в этой статье, он инерционен. Для сокращения времени отключения от сети дорогостоящей аппаратуры, для ускорения пережигания плавкой вставки предохранителя пришлось пожертвовать симистором. Две-три гривны за новый симистор, минут двадцать на его замену - и устройство защиты техники восстановлено. Аналогичное токоограничительное сопротивление целесообразно включить последовательно с тиристором (симистором) в схемах [2] и [3]- рис.2. Учитывая, что напряжение источника тока в схемах этих статей не превышает 12-25 В, а потребляемый от источников ток не превышает 1-5 А, целесообразно ограничить всплеск пережигающего плавкую вставку предохранителей тока на уровне 5-15 А. Подобрав соответствующий тип ключевого элемента, необходимо включить последовательно с ним проволочный токоограничительный резистор. При этом даже в случае использования мощного аккумулятора или источника тока будет осуществлена защита силового ключа от экстра токов. В заключение обращаю внимание читателей на выбор номинала плавкого предохранителя на примере схемы рис.2. 1. Если мы ожидаем, что нагрузка может потреблять ток 5 А, то какую защиту обеспечит указанный автором статьи [2] номинал плавкого предохранителя 5 А, если вставка перегорит как минимум при двукратном превышении этого тока. 2. Источник питания должен быть не просто мощным для обеспечения такого тока, а очень мощным, но об источнике тока в статье ничего не сказано. 3. Каждому ожидаемому максимальному току нагрузки должен соответствовать номинал плавкой вставки предохранителя FU1, а то можно подумать, глядя на схему, что при токе, например, 1 А (из оговоренной на чертеже зоны 0-5 А) вообще может сработать предохранитель на 5 А. Ток для пережигания вставки в 10 А и более обеспечит не каждый источник даже в режиме КЗ. Подробно работа и настройка схемы рис.4 в этой статье не рассматривалась. Это лишь иллюстрация, но очевидно, что регулируемый стабилитрон IO1 (TL431C) отслеживает величину напряжения источника питания. При увеличении (выше допуска) входного напряжения падение напряжения на IO1 резко уменьшается, возрастает ток базы транзистора VT1. Отпираясь транзистор включает силовой полупроводниковый ключ - тиристор VS1. Небольшое по величине сопротивление резистора R7 резко увеличивает ток через предохранитель FU1, и его плавкая вставка перегорает. Литература 1. Е.Л.Яковлев Удлинитель с "защитой". До и после…//Майстер-конструктор.- 2006.- №2.-С.23. 2. Michal Slansky, Ochrana proti prepeti // Prakticka elektronika.-2002.-№4. 3. Е.Л.Яковлев, Автомат защиты нагрузки от повышенного напряжения питания // Радиоаматор.-2005.-№1.-С.20,21.


     SVITEL © 2014  Мир электроники.  Admin  При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна. Rambler's Top100