Предохранители: виды, характеристики и маркировка

Предохранитель это деталь, которая жертвует собой ради всей схемы: при перегрузке его тонкая вставка плавится и разрывает цепь раньше, чем успеют сгореть проводка и дорогая электроника. Стоит он копейки, а спасает технику от пожара. Разберем, как устроен предохранитель и по какому принципу работает, чем отличаются быстрые и инерционные, как читать буквы и цвета на корпусе и как выбрать правильный номинал.

Содержание

• Что такое предохранитель
• Как он работает
• Плавкие предохранители
• Самовосстанавливающиеся
• Быстрые и инерционные
• Буквы на корпусе
• Автомобильные и цветовая маркировка
• Типоразмеры
• Главные характеристики
• Как выбрать номинал
• Почему предохранитель перегорает
• Частые вопросы

Что такое предохранитель

Предохранитель это защитный элемент одноразового действия, который разрывает цепь при превышении тока. Внутри у него тонкая калиброванная перемычка, плавкая вставка. Пока ток в пределах нормы, вставка просто проводит его и никак себя не проявляет. Как только ток вырастает выше допустимого, вставка нагревается и плавится, цепь размыкается, и авария прекращается.

Смысл в том, что предохранитель дешевле и быстрее всего остального в цепи. При коротком замыкании сгореть должен он, а не проводка в жгуте, не трансформатор и не плата с микросхемами. Поэтому его ставят на входе питания практически любой техники, от блока питания компьютера до автомобильного монтажного блока.

Как он работает

Принцип основан на тепловом действии тока. Через плавкую вставку течет ток, и она нагревается тем сильнее, чем ток больше. Материал и сечение вставки подобраны так, чтобы при номинальном токе она работала неограниченно долго, оставаясь чуть теплой, а при заметном превышении быстро дошла до температуры плавления и разорвалась.

Важно понимать, что срабатывание не мгновенное и зависит от величины перегрузки. При небольшом превышении тока вставка может держаться минуты, а при коротком замыкании перегорает за доли секунды. Эту зависимость называют время-токовой характеристикой, и именно она отличает быстрые предохранители от инерционных.

После срабатывания плавкий предохранитель нужно заменить, восстановить его нельзя. Исключение это самовосстанавливающиеся элементы, о них ниже.

Плавкие предохранители

Самый массовый тип, тот самый одноразовый. Конструктивно это цилиндрический корпус из стекла или керамики с металлическими колпачками по краям, внутри натянута плавкая вставка. У стеклянного корпуса есть плюс: перегоревшую вставку видно глазами. Керамический прочнее, лучше держит давление дуги и применяется там, где токи выше.

Отдельно стоят силовые предохранители для щитов и промышленных установок, ножевого или пробочного исполнения, и автомобильные плоские, о которых поговорим отдельно. Принцип у всех один, разница в конструкции, токах и способе крепления.

Самовосстанавливающиеся

Это уже не плавкий элемент, а полимерный прибор, который называют PPTC, то есть полимерный элемент с положительным температурным коэффициентом. Внутри полимер с проводящими частицами. В нормальном режиме частицы образуют проводящие цепочки, и элемент почти не мешает току.

При перегрузке элемент разогревается, полимер расширяется, цепочки рвутся, и сопротивление скачком вырастает в тысячи раз. Ток падает почти до нуля, цепь фактически заперта. Когда неисправность устранена и элемент остыл, структура восстанавливается, и прибор снова проводит ток. Менять ничего не нужно, в этом главная ценность: такие элементы ставят там, где перегрузки возможны регулярно, например в портах питания и зарядных цепях.

Быстрые и инерционные

Ключевое деление предохранителей по времени срабатывания. Выбор между ними определяется характером нагрузки.

Быстродействующие срабатывают почти сразу при превышении тока, за доли секунды. Их ставят там, где нагрузка не имеет пусковых бросков, а защищаемые элементы боятся перегрузки: полупроводники, измерительная и чувствительная электроника. Медлить в такой цепи нельзя, транзистор или диод сгорит быстрее предохранителя.

Инерционные, они же медленные или с задержкой, спокойно переносят кратковременные броски тока и разрывают цепь только при длительной перегрузке. Это нужно там, где при включении возникает большой пусковой ток: электродвигатели, трансформаторы, импульсные блоки питания. Быстрый предохранитель в такой цепи перегорал бы при каждом включении, хотя никакой аварии нет.

Практический вывод: тип предохранителя при замене менять нельзя. Поставите быстрый вместо инерционного в цепь с мотором, и он будет перегорать при каждом пуске. Поставите инерционный вместо быстрого в цепь с полупроводниками, и защита не успеет сработать, сгорит то, что она должна была спасти.

Буквы на корпусе

Быстродействие обозначают латинскими буквами прямо на корпусе или колпачке, рядом с номиналом. Система стандартизирована, и запомнить ее просто.

Пример полной надписи на миниатюрном предохранителе выглядит как связка тока, напряжения и буквы: 2 А, 250 В и литера T означают инерционный элемент на 2 ампера для цепи до 250 вольт. У силовых предохранителей действует своя система из двух букв: первая описывает диапазон отключения, где g это полный диапазон, а вторая назначение, где G это общее применение, M двигатели, R полупроводники. Отсюда самая ходовая маркировка gG, универсальный класс общего назначения.

Автомобильные и цветовая маркировка

В автомобиле предохранителей десятки, и там прижилась плоская, она же ножевая или флажковая конструкция: пластиковый корпус с двумя плоскими ножками, которые вставляются в гнездо монтажного блока. Рассчитаны такие элементы на токи примерно от 1 до 80 ампер при напряжении бортовой сети до 32 вольт.

Главная их особенность это цветовая маркировка корпуса. Цвет жестко привязан к номиналу тока, поэтому нужный предохранитель водитель находит взглядом, не читая мелких цифр. Номинал при этом продублирован цифрой на корпусе.

Оттенки у разных производителей слегка отличаются, поэтому цвет это быстрый ориентир, а окончательно номинал сверяют по цифре на корпусе. Плоские предохранители выпускают в нескольких типоразмерах: мини, стандартный и макси, и физически они не взаимозаменяемы. Ставить в гнездо элемент другого размера нельзя, будет плохой контакт и нагрев.

Типоразмеры

У цилиндрических предохранителей размер задается двумя числами, это диаметр и длина корпуса в миллиметрах. Самый массовый в электронике это 5 на 20 мм, именно такие стоят в держателях на платах и в блоках питания. Второй распространенный размер это 6 на 30 мм, он крупнее и рассчитан на большие токи.

При замене размер обязан совпадать: слишком короткий элемент не даст надежного контакта в держателе, а слишком длинный просто не встанет. Поэтому при подборе смотрят три вещи сразу: размер корпуса, номинальный ток и быстродействие.

Главные характеристики

Параметров у предохранителя немного, но каждый важен.

• Номинальный ток. Ток, который элемент проводит неограниченно долго, не перегорая. Главный параметр выбора.
• Номинальное напряжение. Напряжение цепи, для которой предохранитель рассчитан. Оно должно быть не ниже напряжения в вашей схеме, иначе при разрыве дуга может не погаснуть.
• Отключающая способность. Максимальный ток короткого замыкания, который предохранитель способен безопасно разорвать, не разрушившись.
• Время-токовая характеристика. Быстрый или инерционный, обозначается буквой на корпусе.
• Типоразмер корпуса. Габариты и способ крепления, от них зависит совместимость с держателем.

Как выбрать номинал

Логика подбора простая: номинал берут чуть выше рабочего тока нагрузки, но заметно ниже того тока, который опасен для проводки и защищаемых элементов. Типовой запас составляет от 25 до 50 процентов над рабочим током, чтобы предохранитель не срабатывал от нормальных колебаний.

Посчитаем на примере. Устройство в работе потребляет 8 ампер. Прибавляем запас, получаем диапазон примерно от 10 до 12 ампер, и берем ближайший стандартный номинал из ряда, то есть 10 ампер. Ряд номиналов стандартизирован: 1; 2; 3; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 30; 40 ампер и далее.

Категорически нельзя ставить предохранитель большего номинала, чем предусмотрено схемой, даже если он постоянно перегорает. Проводка рассчитана на определенный ток, и при аварии сгорит уже она, а не копеечная вставка. Перегорающий предохранитель это симптом неисправности в цепи, а не повод усилить защиту. Тем более нельзя заменять его проволочкой или монетой, это прямой путь к пожару.

Предохранители и другие элементы защиты цепей, от плавких вставок до самовосстанавливающихся, с параметрами в карточках удобно подобрать в разделе защиты цепей каталога Эиком, там встроены фильтры по току, напряжению и типу корпуса.

Почему предохранитель перегорает

Сам по себе предохранитель почти никогда не бывает виноват, он лишь индикатор. Причин его срабатывания несколько.

• Короткое замыкание. Перетертая изоляция, залитая жидкостью плата, пробитый полупроводник. Ток вырастает лавинообразно, и вставка перегорает мгновенно.
• Перегрузка. К цепи подключили потребителя мощнее расчетного, или заклинил вал двигателя, из-за чего ток вырос и держится выше нормы.
• Пробой в нагрузке. Например, пробитый диод в выпрямителе блока питания создает сквозной ток. Как проверять такие детали, мы разбирали в статьях про проверку диода мультиметром и проверку транзистора.
• Старение и вибрация. Реже, но бывает: вставка утоньшается от многолетних тепловых циклов или обрывается от тряски.

Поэтому правильный порядок такой: сначала находят и устраняют причину, а уже потом ставят новый предохранитель того же номинала и типа. Если новый перегорел сразу, неисправность в цепи никуда не делась.

Частые вопросы

Чем отличается быстрый предохранитель от инерционного?

Временем срабатывания при перегрузке. Быстрый разрывает цепь почти мгновенно и защищает полупроводники и чувствительную электронику. Инерционный выдерживает кратковременные броски и нужен там, где при включении идет большой пусковой ток, у двигателей, трансформаторов, блоков питания. Обозначаются буквами F и T на корпусе.

Что означают цвета автомобильных предохранителей?

Цвет корпуса кодирует номинальный ток. Красный это 10 ампер, синий 15, желтый 20, белый 25, зеленый 30, оранжевый 40. Оттенки у разных производителей слегка различаются, поэтому номинал окончательно сверяют по цифре на корпусе.

Можно ли поставить предохранитель большего номинала?

Нет. Он рассчитан под конкретную проводку и нагрузку, и при завышении номинала защита перестает работать: при аварии сгорит проводка или сама техника. Постоянно перегорающий предохранитель означает неисправность в цепи, которую нужно найти, а не обойти.

Что такое самовосстанавливающийся предохранитель?

Полимерный элемент PPTC, который при перегрузке резко увеличивает сопротивление и ограничивает ток, а после остывания снова начинает проводить. Его не надо менять после срабатывания, поэтому такие элементы ставят в цепях, где перегрузки возможны регулярно.

Итог: предохранитель защищает цепь, жертвуя собой, а выбирают его по трем вещам сразу, номиналу тока, напряжению и быстродействию, плюс по типоразмеру корпуса. Завышать номинал нельзя, а перегорание это всегда сигнал искать причину. Предохранители и элементы защиты цепей с фильтрами по параметрам есть в каталоге Эиком. Как убедиться, что предохранитель цел, разберем в статье о проверке предохранителя мультиметром, а общие приемы измерений есть в материале о том, как пользоваться мультиметром.

Читать также

• Как пользоваться мультиметром: режимы, прозвонка и проверка деталей
• Реле: устройство, виды и принцип работы
• Диоды: виды, характеристики и применение
• Резисторы: виды, характеристики и как выбрать
• Как проверить предохранитель мультиметром