Ce sunt siguranțele și pentru ce sunt acestea? Tipuri de siguranțe: scop, descriere, marcare Din ce metale sunt fabricate siguranțe?

Siguranță este un produs de instalare conceput pentru a proteja aparatele electrice prin întreruperea alimentării cu energie electrică a acestora atunci când valoarea curentului admisibil este depășită prin topirea firului calibrat instalat în siguranță.

Pentru a proteja cablurile electrice și echipamentele radio costisitoare de scurtcircuite, supratensiuni de curent în rețeaua de alimentare și pentru a asigura funcționarea în siguranță a aparatelor electrice, siguranțele sunt utilizate pe scară largă. Sunt produse în diferite modele, dimensiuni standard și pentru orice curent de protecție.

Tehnologia de reparare a siguranțelor luate în considerare, dacă sunt îndeplinite toate condițiile, îi va asigura funcția de protecție. Dar nu toată lumea are experiență în lucrul cu un fier de lipit și măsurarea diametrului firului. Și, în orice caz, o siguranță industrială va funcționa mai fiabil.

Anterior, cablajul electric al apartamentului era și el protejat exclusiv cu siguranțe instalate în prize. În prezent, sunt folosite dispozitive de protecție la scurtcircuit mai fiabile, reutilizabile, pentru a proteja cablurile electrice - întrerupătoarele. În aparatele electrice, nimic nu a fost încă inventat pentru o protecție mai bună împotriva scurtcircuitelor decât o siguranță. Utilizarea siguranțelor în mașini este deosebit de importantă, deoarece acestea sunt singurele mijloace fiabile și ieftine de protecție împotriva scurtcircuitelor.

Simbol grafic convențional
siguranța

Denumirea grafică convențională a unei siguranțe în diagrame este similară cu denumirea rezistenței și diferă doar prin aceea că linia trece prin mijlocul dreptunghiului fără a se rupe. Lângă simbol se scrie de obicei litera Pr. sau F. Uneori, diagramele scriu pur și simplu siguranța termică sau siguranța. După literă, curentul de protecție al siguranței este adesea indicat, de exemplu F 1 A, înseamnă că circuitul are o siguranță pentru un curent de protecție de 1 amper.

În timpul funcționării, siguranțele se defectează și trebuie înlocuite cu altele noi. Se crede că siguranțele nu pot fi reparate. Dar dacă abordați procesul de reparare în mod competent, atunci aproape orice siguranță poate fi reparată și refolosită cu succes. La urma urmei, corpul siguranței rămâne intact și doar un fir subțire calibrat situat în interiorul corpului se arde. Dacă firul ars este înlocuit cu același, siguranța va continua să funcționeze.

Cum funcționează siguranța în videoclip

Când un curent electric trece mai puțin decât maximul admis, firul calibrat care conectează contactele siguranței se încălzește până la o temperatură de aproximativ 70˚C. Dacă curentul depășește valoarea siguranței, firul începe să se încălzească mai puternic și când se atinge temperatura de topire a metalului din care este fabricat, se topește, circuitul electric este întrerupt și fluxul de curent se oprește.

De aceea, siguranța se numește siguranță sau legătură fuzibilă. Videoclipul este prezentat cu încetinitorul, astfel încât să puteți vedea clar cum arde firul din siguranță. În condiții reale, firul din siguranță se arde aproape instantaneu.

Siguranța protejează împotriva excesului de curent în circuit, iar tensiunea rețelei de alimentare în care este instalată nu contează, poate fi o baterie de 1,5 V, o baterie auto de 12 V sau 24 V, o rețea de 220 V AC, o baterie de trei -rețea de fază 380 V. Adică, puteți instala aceeași siguranță, de exemplu, cu un rating de 1 A, atât în ​​blocul de siguranțe al unei mașini, cât și într-o lanternă și într-un tablou de distribuție de 380 V Toate tipurile de siguranțe diferă doar prin aspect și design , și funcționează pe același principiu - atunci când se depășește un anumit curent în circuit, firul din siguranță se topește din cauza încălzirii.

Există două motive principale pentru defecțiunea siguranței, din cauza supratensiunii de alimentare sau a unei defecțiuni în interiorul echipamentului radio în sine. Rareori, defecțiunile siguranțelor apar și din cauza calității proaste.

Mulți oameni cred că siguranța nu poate fi reparată. Dar acest lucru nu este în întregime adevărat. Într-o situație de urgență, când nu există nicio rezervă la îndemână și, de exemplu, pentru că o mașină pe drum sau un amplificator refuză să funcționeze, iar acompaniamentul muzical al unui bal școlar sau al nunții este întrerupt și toate magazinele sunt deja închise , nu ai de ales.

Cu abordarea corectă, puteți restabili cu succes o siguranță arsă pentru utilizare temporară până când este înlocuită cu una nouă, păstrându-și funcțiile de protecție. Adesea, astfel de probleme sunt rezolvate prin simpla închidere a contactelor suportului de siguranțe cu orice fir disponibil, sau chiar mai rău, pur și simplu introducerea unui cui sau a unei bucăți de sârmă groasă în locul siguranței. O astfel de decizie poate distruge totul și poate contribui la un incendiu.

Tipuri de siguranțe

În funcție de scopul și designul lor, siguranțele sunt de următoarele tipuri:

• Prize (folosite în principal pentru a proteja cablurile electrice și dispozitivele din mașini);
• Cu inserții de curent redus pentru a proteja aparatele electrice cu consum de curent de până la 6 amperi;
• Plută (instalată în panouri ale clădirilor rezidențiale, proiectate pentru curent de protecție de până la 63 de amperi);
• Tip cuțit (utilizat în industrie pentru protejarea rețelelor cu consum de curent de până la 1250 de amperi);
• generatoare de gaze;
• Cuarţ.

Tehnologia de reparații discutată în articol este destinată refacerii siguranțelor furcii, cu inserții de curent redus, siguranțe tip mufă și lamă.

Siguranțe tubulare

O siguranță cu un design tubular este un tub de sticlă sau ceramică, închis la capete cu capace metalice, care sunt conectate între ele printr-un fir de diametru calibrat care trece în interiorul tubului. Puteți vedea aspectul siguranțelor tubulare în fotografie.

Sârma este sudată la puncte de capace sau lipită cu lipit. La siguranțele proiectate pentru curenți foarte mari, cavitatea din interiorul tubului este adesea umplută cu nisip de cuarț.

Siguranțe auto

Siguranțele din mașini se defectează rar. De obicei numai în cazurile în care echipamentul defectează.

Cel mai adesea atunci când becurile farurilor se ard. Cert este că atunci când filamentul unui bec se rupe, se formează un arc voltaic, filamentul se arde și devine mai scurt, rezistența scade brusc și curentul crește de multe ori.

O siguranță arsă într-o mașină ar trebui înlocuită cu o siguranță de aceeași putere, dar poate fi reparată și prin înlocuirea firului ars în siguranță cu un fir de cupru de diametrul corespunzător. Tensiunea rețelei de bord a mașinii nu contează. Principalul lucru este corespondența curentului de protecție. Dacă este dificil să determinați evaluarea unei siguranțe de mașină arsă, atunci puteți utiliza codificarea culorilor.

Codificarea culorilor sigurantelor auto

Formula pentru calcularea diametrului firului siguranței
in functie de puterea aparatului electric

Puterea este adesea indicată pe etichetele aplicate pe produse. Dacă consumul de energie este indicat pe produs, atunci curentul nominal al siguranței poate fi calculat folosind formula de mai jos.

Unde eu nom – curent nominal de protecție a siguranței, A; P max – puterea maximă de sarcină, W; U- tensiune de alimentare, V.

Dar este mult mai convenabil să folosiți date gata făcute din tabele. Vă rugăm să rețineți că primul tabel este utilizat pentru a selecta valoarea siguranței produselor alimentate de la o sursă de alimentare de uz casnic de 220 V, iar al doilea tabel este pentru produsele utilizate în mașini cu o tensiune la bord de 12 V.

Tabel pentru selectarea gradului de siguranță în funcție de puterea consumată a aparatului electric la o tensiune de alimentare de 220 V

Să ne uităm la un exemplu despre cum să alegeți o siguranță.
Televizorul a încetat să funcționeze după o furtună. S-a stabilit că siguranța s-a ars. Denumirea sa nu este cunoscută. Pe eticheta de pe coperta din spate scrie ca puterea consumata este de 120 W, uneori scrie 120 VA. Aceasta este o desemnare a aceleiași puteri, dar conform standardelor diferitelor țări. Conform tabelului, rezultă că pentru aparatele electrice cu un consum maxim de energie de 120 W (cea mai apropiată valoare este de 150 W) există o siguranță de 1 A.

Metoda de selectare a unei siguranțe pentru a proteja cablajul electric de bord al unei mașini nu diferă de alegerea pentru cablajul electric de uz casnic de 220 V.

Tabel pentru selectarea gradului de siguranță în funcție de consumul de energie al aparatului electric la o tensiune de alimentare de 12 V (rețeaua de bord a vehiculului)

Dacă după două înlocuiri siguranțele se sting de fiecare dată, înseamnă că aparatul electric este deteriorat și necesită reparații. O încercare de a seta o siguranță la un curent mai mare poate cauza doar deteriorarea suplimentară a produsului, chiar și până la punctul de a nu fi reparat.

Calculator de curent siguran

Dacă tabelele nu conțin date pentru cazul dvs., de exemplu, tensiunea de alimentare a produsului este de 24 V sau 110 V, atunci puteți efectua singur calculul folosind calculatorul online de mai jos.

Când calculați pe un calculator, veți obține valoarea exactă a curentului. Pentru o funcționare fiabilă a siguranței, este necesar ca valoarea nominală a acesteia să fie cu cel puțin 5% mai mare. De exemplu, dacă se obține o valoare curentă calculată de 1 A, atunci trebuie să luați o siguranță cu cea mai mare valoare nominală cea mai apropiată din domeniul standard, adică 2 A.

Uneori, încercările de a determina valoarea siguranței citind informațiile nu funcționează. Nu există inscripții pe dispozitivul electric, marcajele de pe siguranță nu sunt citite. Dacă aveți un ampermetru și aveți experiență de lucru cu acesta, atunci prin scoaterea siguranței și conectarea ampermetrului la contactele blocului în care a fost instalată siguranța, puteți măsura curentul și, prin urmare, puteți determina valoarea nominală a acestuia.

Dar aici există o capcană. Dacă siguranța se defectează din cauza unei defecțiuni a unui dispozitiv electric, atunci curentul poate fi mult mai mare decât ar trebui să fie, în plus, dispozitivul de măsurare poate fi și deteriorat.

Calculul diametrului firului siguranței

Pentru a repara siguranța, este necesar să înlocuiți firul ars. În producția de siguranțe în fabrici, în funcție de valoarea curentă și viteza, se folosesc argint calibrat, cupru, aluminiu, nichel, cositor, plumb și fire din alte metale.

Pentru a face o siguranță acasă, este disponibil doar cupru roșu cu diametru calibrat. Toate firele electrice sunt fabricate din cupru, iar cu cât firul este mai elastic, cu atât conductoarele sunt mai subțiri și numărul acestora este mai mare. Prin urmare, toată tehnologia propusă mai jos este axată pe utilizarea firului de cupru.

Atunci când aleg o siguranță pentru echipament, dezvoltatorii folosesc o lege simplă. Curentul siguranței trebuie să fie mai mare decât maximul consumat de produs. De exemplu, dacă consumul maxim de curent al amplificatorului este de 5 amperi, atunci siguranța este selectată la 10 amperi. Primul lucru pe care trebuie să-l găsiți pe corpul siguranței este marcarea acesteia, din care puteți afla pentru ce curent este proiectată. Adesea, valoarea curentă este scrisă pe corpul produsului, lângă locația în care este instalată siguranța. Apoi, din tabelul de mai jos, determinați ce diametru de sârmă este necesar.

Tabele pentru alegerea diametrului firului
în funcție de curentul de protecție a siguranței

Pentru repararea siguranțelor cu curent de protecție de la 0,25 la 50 amperi

		0,25	0.5	1.0	2.0	3.0	5.0	7.0	10.0	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0	40.0	45.0	50.0
Diametrul firului, mm	Cupru	0.02	0.03	0.05	0.09	0.11	0.16	0.20	0.25	0.33	0.40	0.46	0.52	0.58	0.63	0.68	0.73
	Aluminiu	-	-	0.07	0.10	0.14	0.19	0.25	0.30	0.40	0.48	0.56	0.64	0.70	0.77	0.83	0.89
	Oţel	-	-	0.32	0.20	0.25	0.35	0.45	0.55	0.72	0.87	1.00	1.15	1.26	1.38	1.50	1.60
	Staniu	-	-	0.18	0.28	0.38	0.53	0.66	0.85	1.02	1.33	1.56	1.77	1.95	2.14	2.30	2.45

Pentru repararea siguranțelor cu curenți de protecție de la 60 la 300 Amperi

Curentul de protecție a siguranței, Amperi		60	70	80	90	100	120	160	180	200	225	250	275	300
Diametrul firului, mm	Cupru	0.83	0.91	1.00	1.08	1.16	1.31	1.59	1.72	1.84	1.99	2.14	2.28	2.41
	Aluminiu	1.00	1.10	1.22	1.32	1.42	1.60	1.94	2.10	2.25	2.45	2.60	2.80	2.95
	Oţel	1.80	2.00	2.20	2.38	2.55	2.85	3.20	3.70	4.05	4.40	4.70	5.0	5.30
	Staniu	2.80	3.10	3.40	3.65	3.90	4.45	4.90	5.80	6.20	6.75	7.25	7.70	8.20

Formula pentru calcularea diametrului firului de cupru
pentru siguranta

Pentru a determina valori mai precise pentru diametrul firului de cupru pentru a repara o siguranță sau dacă este necesară o siguranță pentru un curent de protecție a cărui valoare nu este în tabel, puteți utiliza formula de mai jos.

Unde eu pr – curent de protecție a siguranței, A; d– diametrul firului de cupru, mm.

Cum se măsoară diametrul firului

Diametrul unui fir subțire este cel mai bine măsurat cu un micrometru. Dacă nu aveți un micrometru la îndemână pentru a măsura diametrul firului, puteți folosi o riglă obișnuită.

Trebuie să înfășurați 10-20 de spire pe tură de sârmă pe o riglă, împărțiți numărul de milimetri închiși la numărul de spire. Obțineți diametrul. De exemplu, am înfășurat 10 spire de sârmă și au acoperit 6,5 mm. Împărțiți 6,5 la 10. Diametrul firului este egal cu 0,65 mm. 0,05 mm este ocupat de izolație. Prin urmare, diametrul real este de 0,6 mm.

Un astfel de fir este potrivit pentru realizarea unei siguranțe de 30 A. Firul a fost bobinat gros pentru o mai mare claritate. Cu cât învârtiți mai multe rânduri pe riglă, cu atât rezultatul măsurării va fi mai precis. Trebuie să înfășurați cel puțin un centimetru. Dacă aveți o lungime scurtă de sârmă, înfășurați-o în jurul oricărei tije, de exemplu, o șurubelniță, o scobitoare sau un creion și măsurați lățimea înfășurării cu o riglă.

Puteți procesa rezultatele măsurătorilor folosind un calculator online. Pentru a determina diametrul firului, trebuie doar să introduceți lățimea înfășurării, numărul de spire în ferestre și faceți clic pe „Calculați diametrul firului”.

Reparatie sigurante DIY

Reparatie siguranta tubului

Prima este cea mai simplă. Firul este dezbrăcat până la strălucire și înfășurat mai multe spire pe fiecare cupă, apoi siguranța este introdusă în suport. Această metodă nu este de încredere și poate fi utilizată ca măsură temporară. Datorită simplității sale, vă permite să verificați rapid funcționalitatea unui aparat electric. Dacă firul se topește atunci când este pornit, înseamnă că siguranța nu este problema și sunt necesare reparații mai calificate.

A doua metodă este ceva mai complicată. Dar nici nu necesită lipire. Trebuie să încălziți cupele una câte una cu o brichetă sau pe un aragaz și, ținându-le prin cârpă cu mâinile, să le scoateți din tubul de sticlă. Îl poți încălzi și cu un fier de lipit. Pentru a asigura un contact bun, interiorul cupei trebuie curățat temeinic de orice reziduuri de lipici.

Treceți firul îndepărtat de izolație prin tub în diagonală, îndoiți-i capetele de-a lungul tubului și puneți cupele la loc. Siguranța a fost reparată.

A treia metodă este în esență aceeași cu primele două. Dar o siguranță reparată nu este practic diferită de una nouă. Reparația se efectuează după cum urmează.

Când se face o siguranță, firul calibrat din fabrică este trecut prin găurile de la capetele cupelor și fixat cu lipire. Pentru a introduce o sârmă nouă, trebuie să încălziți capetele cupelor cu un fier de lipit și să folosiți o scobitoare sau un băț de lemn ascuțit pentru a elibera găurile din capetele cupelor de lipire. Apoi, efectuați operația din fabrică descrisă mai sus.

Există găuri în cupe de diametru foarte mic și este dificil să le curățați de lipire. Apoi, dacă este posibil din punct de vedere tehnic, este mai ușor să forați găuri cu un burghiu cu un diametru de 1-2 mm sau să le lărgiți cu o punte fațetată.

Tehnologia propusă pentru repararea siguranțelor și a legăturilor de siguranță poate fi folosită cu succes pentru a restaura aproape orice tip de siguranțe.

Reparatie sigurante auto tip lama

Tehnologia de reparare a unei siguranțe auto nu este diferită de tehnologia de reparare a unei siguranțe tubulare, este și mai simplă, deoarece nu este nevoie să o demontați.

În primul rând, trebuie să folosiți șmirghel sau o pilă pentru a curăța cuțitele de fuzibil de la baza acesteia cu o bandă de câțiva milimetri și cosiți aceste locuri cu lipit.

La cositorire, am întâlnit faptul că la folosirea fluxului de alcool-colofoniu, lipitul nu a vrut să se răspândească pe suprafața cuțitelor. A trebuit să folosesc flux FIM, destinat lipirii cuprului, argintului, constantanului, platinei și metalelor feroase. Baza fluxului este acidul fosforic. Îl folosesc întotdeauna pentru lipire dacă colofonia nu este potrivită. Reziduurile de flux FIM sunt îndepărtate prin spălare cu apă.

Siguranța a fost proiectată pentru un curent de protecție de 10 A, prin urmare, în conformitate cu tabelul de mai sus, a fost luat pentru reparație un fir de ⌀0,25 mm. Firul a fost modelat într-o buclă, așa cum se arată în fotografie, iar capetele sale au fost cositorite cu lipit.

După toate lucrările pregătitoare, tot ce rămâne este să introduceți bucla de sârmă în interiorul carcasei siguranței și să lipiți capetele la picioare.

Lipitura împrăștiată poate fi tăiată cu un cuțit, îndepărtată cu șmirghel sau pilită cu o pilă.

Siguranța mașinii a fost reparată și acum poate fi reutilizată pentru a proteja circuitele din cablajul electric al mașinii. Dacă, după instalarea siguranței reparate, ard din nou, atunci trebuie să căutați o defecțiune la echipamentul electric al vehiculului.

Cum să faci un indicator de siguranță ars cu propriile mâini

Există siguranțe auto la vânzare cu un indicator de defecțiune. În carcasa siguranței este încorporat un bec incandescent în miniatură sau un LED, care începe să strălucească atunci când siguranța se arde. Puteți asambla un astfel de indicator de siguranță automată ars cu propriile mâini folosind schema electrică prezentată în fotografia de mai jos.

Pentru a face acest lucru, este suficient să conectați în paralel cu contactele siguranței, orice LED VD1 printr-un rezistor limitator de curent R1 sau un bec miniatural nominal pentru o tensiune de 12 V. Indicatorul de siguranță arsă poate fi montat fie în siguranță. corp sau instalat pe blocul suportului acestuia. A doua opțiune este de preferat, deoarece la înlocuirea siguranței, indicatorul va rămâne pe loc. Indicatorul nu se va aprinde dacă siguranța este arsă și nu există nicio sarcină conectată.

Circuitul prezentat în fotografie care indică faptul că s-a ars o siguranță sau s-a declanșat un întrerupător poate funcționa cu succes și într-o rețea electrică de uz casnic cu o tensiune de alimentare de 220 V.

Este suficient să creșteți valoarea rezistenței R1 la 300-500 kOhm și să protejați LED-ul VD1 de defectarea prin tensiune inversă, completați circuitul cu o diodă VD2 de orice tip, proiectată pentru o tensiune inversă de cel puțin 300 V. Pentru De exemplu, dioda internă KD109B utilizată pe scară largă sau 1N4004 importată va face.

Pentru o rețea de 220 V AC, puteți face o siguranță sau un indicator de ruptură de circuit pe un bec cu neon.

După cum știți, siguranțele protejează rețelele electrice de scurtcircuite și suprasarcini prin distrugerea conductoarelor special concepute în acest scop. Siguranțele sunt ieftine și foarte simple în design. Partea principală a siguranțelor este legătura de siguranță. În ea este întrerupt curentul electric și trebuie înlocuit după ce siguranța s-a declanșat. Din punct de vedere structural, este o carcasă, în interiorul căreia există un element fuzibil care se prăbușește după funcționare și un dispozitiv de stingere a arcului, de obicei sub forma unei umpluturi dielectrice, care stinge arcul electric rezultat.

Scopul principal al legăturii de siguranță este acela de a fi o secțiune a circuitului protejat cu cea mai mică secțiune transversală și o rezistență mai mare decât alte elemente. Ca rezultat, legătura siguranței, atunci când un curent de scurtcircuit trece prin circuit, se încălzește mai repede și mai puternic decât alte zone și, prin urmare, se topește mai devreme, salvând echipamentul electric de supraîncălzire și defecțiuni. În unele cazuri, secțiunea topită este încorporată direct în aparatul electric. De exemplu, se găsește în lămpile de iluminat de uz casnic pentru a preveni supraîncărcarea rețelei electrice atunci când filamentul se arde și arcul electric rezultat. De obicei, aceasta este o secțiune a unuia dintre firele de intrare situate în soclul lămpii. Secțiunea specificată are o secțiune transversală proiectată pentru un curent care nu depășește 7 amperi.

Din punct de vedere fizic, o legătură sigură este un conductor cu fuzibil scăzut realizat sub forma unui fir sau a unei plăci cu o formă specială. De exemplu, în dispozitivele radio-electronice, siguranța constă dintr-un tub de sticlă sau de porțelan în care este plasat firul, iar la siguranțe PR-2 răspândite, legătura siguranței este realizată dintr-o placă de zinc, care este atât un material rezistent la topire și coroziune. Forma plăcii este o serie de secțiuni alternative largi și înguste (de la una la patru în funcție de tensiunea setată). Secțiunile înguste se ard mai întâi, împiedicând creșterea curentului de scurtcircuit la valori critice și creând un efect de limitare a curentului.

Această configurație vă permite să obțineți o caracteristică timp-curent adecvată, care este parametrul principal pentru determinarea gradului de protecție a circuitului. În general, se crede că principalul indicator al unei legături de siguranță este dependența defecțiunii de curentul care curge. La testarea inserțiilor, un lot de siguranțe identice este testat la curenți diferiți, măsurând timpul necesar pentru topire. Desigur, cu cât curentul este mai mare, cu atât timpul de ardere este mai scurt. În timpul studiului, este identificat cel mai scăzut curent, la care inserția începe să se topească pentru o perioadă nedeterminată de timp (o oră sau două), curentul maxim - inserția este distrusă în zece secunde și curentul nominal, atunci când inserția funcționează mult timp fara sa se incalzeasca. De regulă, curentul nominal este de 2,5 ori mai mic decât cel maxim.

Pentru a reduce pragul de topire, inserțiile sunt realizate din mai multe ramuri paralele. Acest lucru contribuie, de asemenea, la o mai bună utilizare a umpluturii de stingere a arcului. În aceleași scopuri, pe banda de cupru a insertului se aplică benzi de staniu, obținându-se un efect metalurgic (staniul accelerează topirea cuprului la curenți mici de scurtcircuit). La unele modele de siguranțe, inserția este realizată din mai multe fire de cupru placate cu argint sub forma unei spirale alungite. Mai multe ture au o secțiune transversală mai mică, ceea ce face posibilă stingerea eficientă a unui arc care apare în mai multe canale simultan. Nu este recomandat să înlocuiți legătura siguranței după ce siguranța s-a declanșat cu un analog fabricat singur. Pentru o funcționare fiabilă, sunt necesare doar kituri de reparații fabricate din fabrică.

Siguranțele sunt dispozitive electrice care, la curenți mai mari decât o valoare dată, deschid circuitul electric atunci când legătura siguranței, încălzită direct de curentul de topire, se arde. Siguranțele sunt împărțite în funcție de scopul lor pentru a proteja instalațiile cu tensiuni de până la 1000 V și siguranțele pentru protecție la tensiuni mai mari sau egale cu 1000 V.

Siguranțele sunt dispozitive care protejează instalațiile de suprasarcini și curenți de scurtcircuit.

Elementele principale ale siguranței sunt o legătură sigură, care este inclusă în tăierea circuitului protejat și un dispozitiv de stingere a arcului, care stinge arcul care apare după topirea inserției.

Selecția siguranțelor se face în funcție de tensiunea nominală, curenții nominali ai siguranței și a legăturii siguranței și curentul maxim întrerupt.

Cerințe de bază. cerințe pentru siguranțe

Următoarele cerințe se aplică siguranțelor:

1. Caracteristica timp-curent a siguranței trebuie să fie mai mică, dar cât mai aproape posibil de caracteristica timp-curent a obiectului protejat.

2. În cazul unui scurtcircuit, siguranțele trebuie să funcționeze selectiv.

3. Timpul de răspuns al siguranței în timpul unui scurtcircuit trebuie să fie cât mai scurt posibil, mai ales atunci când se protejează dispozitivele semiconductoare. Siguranțele trebuie să funcționeze cu limitarea curentului.

4. Performanța siguranței trebuie să fie stabilă. Variațiile parametrilor datorate abaterilor de fabricație nu ar trebui să interfereze cu proprietățile de protecție ale siguranței.

5. Datorita puterii crescute a instalatiilor, sigurantele trebuie sa aiba o capacitate mare de rupere.

6. Înlocuirea unei siguranțe sau a unei legături de siguranță arsă nu ar trebui să dureze mult timp.

În industrie, siguranțele de tip PR-2 și PN-2 sunt cele mai utilizate pe scară largă.

Dispozitiv de siguranță PR-2

Siguranțele PR-2 pentru curenți de la 15 la 60 A au un design simplificat. Carcasa siguranței 1 este presată pe suportul din alamă 4 printr-un capac 5, care este contactul de ieșire. Siguranța 1 este ștanțată din zinc, care este un material cu punct de topire scăzut și rezistent la coroziune. Forma specificată a inserției face posibilă obținerea unei caracteristici favorabile timp-curent (de protecție). La siguranțele pentru curenți mai mari de 60 A, siguranța 1 este conectată la lamele de contact 2 folosind șuruburi.

Inserția de siguranță PR-2 este amplasată într-un cartuș tubular etanș, care constă dintr-un cilindru de fibre 3, un suport de alamă 4 și un capac de alamă 5.

Principiul de funcționare al siguranțelor PR-2

Procesul de stingere a arcului în siguranța PR-2 are loc după cum urmează. Când sunt deconectate, istmurile înguste ale legăturii fuzibile se ard, după care apare un arc. Sub influența temperaturii ridicate a arcului, pereții de fibre ai cartuşului eliberează gaz, în urma căruia presiunea din cartuş crește la 4-8 MPa în fracțiuni de jumătate de ciclu. Datorită creșterii presiunii, caracteristica curent-tensiune a arcului crește, ceea ce contribuie la stingerea rapidă a acestuia.

Legătura de siguranță a siguranței PR-2 poate avea de la una până la patru îngustări, în funcție de tensiunea nominală. Secțiunile înguste ale insertului contribuie la topirea sa rapidă în timpul unui scurtcircuit și creează un efect de limitare a curentului.

Deoarece stingerea arcului în siguranța PR-2 are loc foarte rapid (0,002 s), putem presupune că părțile lărgite ale inserției rămân nemișcate în timpul procesului de stingere.

Presiunea din interiorul suportului sigurantei este proportionala cu patratul curentului in momentul in care insertul se topeste si poate atinge valori mari. Prin urmare, cilindrul din fibră trebuie să aibă o rezistență mecanică ridicată, pentru care clemele din alamă 4 sunt instalate la capetele sale.

Siguranțele PR-2 funcționează silențios, practic fără emisii de flacără sau gaze, ceea ce le permite să fie instalate aproape una de alta. Siguranțele PR-2 sunt disponibile în două dimensiuni axiale - scurte și lungi. Siguranțele scurte PR-2 sunt proiectate să funcționeze la tensiuni alternative nu mai mari de 380 V. Au o capacitate de rupere mai mică decât siguranțele lungi concepute pentru a funcționa în rețele cu tensiuni de până la 500 V.

În funcție de curentul nominal, sunt disponibile șase dimensiuni de cartușe cu diametre diferite. În cartușul de fiecare dimensiune pot fi instalate inserții pentru curenți nominali diferiți. Astfel, într-un cartuş cu un curent nominal de 15 A se pot instala inserţii pentru un curent de 6, 10 şi 15 A.

Există valori inferioare și superioare ale curentului de testare. Valoarea inferioară a curentului de testare este curentul maxim care, atunci când curge timp de 1 oră, nu provoacă arderea siguranței. Valoarea superioară a curentului de testare este curentul minim care, trecând timp de 1 oră, topește inserția siguranței. Cu suficientă precizie, curentul de limită poate fi considerat egal cu media aritmetică a curenților de testare.

Dispozitiv de siguranță PN-2

Aceste siguranțe sunt mai avansate decât siguranțele PR-2. Carcasa cu secțiune pătrată 1 a siguranței de tip PN-2 este realizată din porțelan durabil sau steatit. În interiorul corpului există legături de siguranță în bandă 2 și o umplutură - nisip de cuarț 3. Legăturile de siguranță sunt sudate pe discul 4, care este atașat la plăcile 5 conectate la contactele lamei 9. Plăcile 5 sunt atașate la corp cu șuruburi.

Ca umplutură în siguranțe PN-2, se folosește nisip de cuarț cu un conținut de SiO2 de cel puțin 98%, cu granule de dimensiune (0,2-0,4)10-3 m și un conținut de umiditate care nu depășește 3%. Înainte de umplere, nisipul este uscat complet la o temperatură de 120-180 °C. Granulele de nisip de cuarț au o conductivitate termică ridicată și o suprafață de răcire bine dezvoltată.

Legătura de siguranță a siguranțelor PN-2 este realizată din bandă de cupru cu o grosime de 0,1-0,2 mm. Pentru a obține limitarea curentului, insertul are secțiuni înguste 8. Legătura sigură este împărțită în trei ramuri paralele pentru o utilizare mai completă a umplerii. Utilizarea unei benzi subțiri și îndepărtarea eficientă a căldurii din zonele înguste fac posibilă selectarea unei secțiuni transversale minime mici a inserției pentru un curent nominal dat, ceea ce asigură o capacitate mare de limitare a curentului. Conectarea mai multor secțiuni înguste în mod secvențial ajută la încetinirea creșterii curentului după ce inserția se topește, deoarece tensiunea de pe arcul siguranței crește. Pentru a reduce punctul de topire, pe inserții se aplică benzi de tablă 7 (efect metalurgic).

Principiul de funcționare al siguranței PN-2

În cazul unui scurtcircuit, legătura siguranței siguranței PN-2 se arde și arcul arde în canalul format din boabele de umplutură. Datorită arderii într-un interval îngust la curenți de peste 100 A, arcul are o caracteristică de creștere curent-tensiune. Gradientul de tensiune pe arc este foarte mare și atinge (2-6)104 V/m. Acest lucru asigură că arcul se stinge în câteva milisecunde.

După declanșarea siguranței, legăturile de siguranță împreună cu discul 4 sunt înlocuite, după care cartușul este umplut cu nisip. Pentru etanșarea cartuşului, sub plăcile 5 este plasată o garnitură de azbest 6, care protejează nisipul de umiditate. La un curent nominal de 40 A și mai jos, siguranța are un design mai simplu.

Siguranța este un clasic al ingineriei electrice în domeniul protecției rețelelor de suprasarcini și scurtcircuite. Deși în epoca noastră este înlocuit cu succes de întrerupătoare, există un număr imens de exemple în care legătura cu siguranțe este o verigă de siguranță indispensabilă în circuitul electric: echipamente electronice, rețele electrice auto, instalații electrice industriale, sisteme de alimentare.

Siguranțe tip priză

Siguranțele din priză încă funcționează în multe tablouri de distribuție rezidențiale din spațiul post-sovietic. Datorită dimensiunii lor miniaturale, fiabilității, costurilor reduse, capacității de înlocuire rapidă și caracteristicilor constante în timpul funcționării, siguranțele nu și-au pierdut relevanța, iar acest articol va fi util în selectarea siguranțelor care au următorii parametri de bază:

• Un – tensiune nominală de operare;
• Ivs – curentul nominal al fuzibilului, deasupra căruia se arde;
• Iп – curentul nominal al siguranței.

Terminologie

În inginerie electrică, o siguranță este un dispozitiv de protecție la supracurent care are o componentă de unică folosință numită o legătură sigură, care deschide circuitul electric atunci când parametrii specificați sunt atinși prin topirea conductorului.

Cu alte cuvinte, siguranța electrică este un suport reutilizabil în care se introduce o inserție de unică folosință, care se topește la depășirea Ivs. În viața de zi cu zi, acești doi termeni sunt considerați a fi identici, dar în descrierile tehnice Ip este egal cu Iv-urile maxime posibile, deoarece anumite tipuri de siguranțe necesită utilizarea de elemente plug-in cu Iv-uri diferite.

De exemplu, siguranța NPN2-60 poate fi introdusă în fuzibile cu Ivs de la 6 la 60A, respectiv, Ip-ul său este egal cu 60A.

Siguranțe serie NPN de diferiți curenți

Principiul de funcționare

Din punct de vedere structural, elementul de unică folosință este realizat sub forma unui conductor de secțiune transversală mică, închis într-o carcasă de protecție din sticlă, porțelan sau plastic. La valori apropiate de Ibc, se eliberează căldură insuficientă pentru a încălzi conductorul la temperatura de topire din cauza disipării căldurii. Când se depășește Ibc, materialul conductor se topește și circuitul electric se rupe.

Aceste componente vin într-o mare varietate, de la fire subțiri folosite pentru a proteja dispozitivele electronice până la plăci masive concepute pentru a funcționa în circuite care transportă curenți mai mari de mii de amperi.

Siguranța funcționează în mai multe etape: încălzirea, topirea și evaporarea metalului, arcul electric, stingerea arcului. Ultima etapă înseamnă o oprire completă, iar pentru ca arcul să se stingă, tensiunea nominală a siguranței nu trebuie să fie mai mică decât tensiunea rețelei.

termeni de utilizare

Temperatura de încălzire a siguranței nu trebuie să depășească valorile permise în timpul funcționării pe termen lung a siguranței. Prin urmare, Ivs și Ip trebuie selectate cu o valoare egală cu sau cu o valoare mai mare decât curentul nominal de sarcină al rețelei protejate. Dar trebuie luat în considerare și faptul că circuitul nu trebuie întrerupt în timpul pornirii supraîncărcărilor aparatelor electrice conectate.

De exemplu, pentru a porni un motor electric asincron cu un rotor cu colivie, este necesar un curent care depășește de șapte ori valoarea nominală, care scade pe măsură ce rotorul accelerează până la viteza de funcționare. Timpul de pornire depinde de caracteristicile fiecărui aparat electric specific.

Caracteristica curentului de timp

Utilizarea siguranțelor în circuite cu suprasarcini de scurtă durată este posibilă datorită faptului că atunci când IBC este depășit, oprirea nu are loc imediat, ci după un timp necesar pentru încălzirea firului topit. Perioada de răspuns depinde de temperatura ambiantă și de scopul siguranței, care poate fi găsită din graficele curente de dependență de timp. În timpul scurt de suprasarcină, materialul elementului consumabil nu are timp să se supraîncălzească înainte ca sarcina să revină la valoarea sa normală.

Caracteristica curentului de timp pentru siguranțele din seria PPN, unde timpul de ardere a acestora este indicat în funcție de valoarea curentului

Caracteristicile curentului temporal ale siguranțelor

Diferiți timpi de oprire

Ramificarea graficelor înseamnă lucrul în medii calde (stânga) și reci (dreapta). Pentru PPN cu Ivs=25A, cu I=100A oprirea va avea loc într-o secundă (linii roșii). La I=50A va dura aproximativ 40s. pentru activare (culoarea verde pe grafic).

La I=30A (segmente albastre), siguranța va menține sarcina aproximativ o jumătate de oră (2000s/60m) la temperaturi ridicate. Graficul arată că în condiții de frig la I=30A nu se va arde niciodată. Prin urmare, alegerea siguranțelor trebuie făcută prin verificarea caracteristicii timp-curent a acesteia, aflând timpul de oprire în anumite condiții.

Calculul Ivs conform PUE 5.3.56.

Raportul curentului de pornire Ip.ed. la Ivs nu trebuie să depășească 2,5, altfel siguranța nu va rezista la suprasarcinile de pornire. Acest coeficient este adoptat pentru motoarele cu pornire usoara, iar pentru conditii dificile (porniri frecvente, timpi mari de accelerare) se foloseste un raport de 2,0-1,6.
adica

Curentul de pornire al motorului electric este indicat în pașaportul său, precum și pe carcasă în sine. Să presupunem că Ip.ed = 60A. Pentru ca siguranța să reziste la acest curent și să protejeze în mod corespunzător împotriva scurtcircuitelor și supraîncărcărilor pe termen lung, folosind formula de mai sus, trebuie să calculați Ivs = 60/2,5 = 24A. Selectăm cea mai apropiată valoare din seria PPN - 25A.

Tabel de selecție pentru unele tipuri de siguranțe

Să ne uităm la caracteristica curentului de timp, unde putem vedea că timpul de oprire la 60A este în intervalul 10-20 s, ceea ce este suficient pentru ca motorul să câștige viteză.

Să presupunem că aveți mai multe motoare electrice și trebuie să protejați linia, pentru aceasta aveți nevoie de:

unde — — suma tuturor curenților motoarelor electrice care funcționează simultan este egală cu curentul calculat în linie;

— curent de pornire el. motor de cea mai mare putere;

— curentul calculat de cea mai mare putere din numărul de putere electrică de funcționare. motoare.

După calcul, această condiție trebuie îndeplinită:

Siguranță temporară („bug”)

O altă caracteristică excelentă a siguranțelor este capacitatea de a le repara folosind mijloace improvizate, dar numai pentru înlocuirea temporară, făcând calcule folosind formule complexe sau selectând diametrul conductorului din tabel:

Tabel pentru selectarea siguranțelor temporare

Trebuie să măsurați grosimea firului cu un micrometru sau un șubler. Dacă nu există, puteți înfășura firul în jurul unui creion, măsurați lungimea înfășurării, împărțind-o la numărul de spire pentru a obține diametrul său aproximativ.

Orice circuit electric este format din elemente individuale. Fiecare dintre ele este caracterizată de anumite valori curente la care elementul este funcțional. Creșterea curentului peste aceste valori poate cauza deteriorarea elementului. Acest lucru se întâmplă din cauza unei temperaturi inacceptabil de ridicate sau din cauza unei schimbări destul de rapide a structurii acestui element datorită influenței curentului. În astfel de situații, siguranțele de diferite modele vă permit să evitați deteriorarea elementelor circuitelor electrice.

Clasificarea lor se bazează pe modul în care aceste siguranțe întrerup circuitul electric și, prin urmare, le putem enumera pe cele care sunt cele mai utilizate ca următoarele tipuri de siguranțe:

• fuzibil,
• electromecanic,
• electronic,
• autovindecare.

Metoda de rupere a unui circuit electric acoperă întregul set de procese care au loc în siguranță atunci când aceasta este declanșată.

• Siguranțele întrerup circuitul electric ca urmare a topirii legăturii siguranțelor.
• Siguranțele electromecanice conțin contacte care sunt oprite de un element bimetalic deformabil.
• Siguranțele electronice conțin o cheie electronică, care este controlată de un circuit electronic special.
• Siguranțele cu resetare automată sunt realizate folosind materiale speciale. Proprietățile lor se schimbă atunci când curge curentul, dar sunt restabilite după ce curentul din circuitul electric scade sau dispare. În consecință, rezistența crește mai întâi și apoi scade din nou.

Fuzibil

Cele mai ieftine și mai fiabile sunt siguranțele. O legătură sigură, care se topește sau chiar se evaporă după creșterea curentului peste valoarea setată, este garantată să creeze o întrerupere a circuitului electric. Eficacitatea acestei metode de protecție este determinată în principal de rata de distrugere a legăturii siguranțe. În acest scop, este realizat din metale și aliaje speciale. Acestea sunt în principal metale precum zincul, cuprul, fierul și plumbul. Deoarece legătura siguranței este în esență un conductor, se comportă ca un conductor, care este caracterizat de graficele prezentate mai jos.

Prin urmare, pentru funcționarea corectă a siguranței, căldura care este eliberată în legătura siguranței la curentul nominal de sarcină nu ar trebui să conducă la supraîncălzirea și distrugerea acesteia. Se risipește în mediu prin elementele corpului siguranței, încălzind inserția, dar fără consecințe distructive pentru aceasta.

Dar dacă curentul crește, echilibrul termic va fi perturbat și temperatura inserției va începe să crească.

În acest caz, va apărea o creștere asemănătoare unei avalanșe a temperaturii din cauza creșterii rezistenței active a legăturii siguranțe. În funcție de viteza de creștere a temperaturii, insertul fie se topește, fie se evaporă. Evaporarea este facilitată de un arc voltaic, care poate apărea într-o siguranță la valori semnificative ale tensiunii și curentului. Arcul înlocuiește temporar legătura cu siguranțe distruse, menținând curentul în circuitul electric. Prin urmare, existența sa determină și caracteristicile de sincronizare ale deconectării fuzibilelor.

• Caracteristica timp-curent este parametrul principal al unei legături de siguranță, prin care este selectată pentru un anumit circuit electric.

În modul de urgență, este important să întrerupeți circuitul electric cât mai repede posibil. În acest scop, sunt utilizate metode speciale pentru siguranțe, cum ar fi:

• reducerea locală a diametrului său;
• „efect metalurgic”.

În principiu, acestea sunt metode similare care permit, într-un fel sau altul, să provoace încălzirea locală, mai rapidă a inserției. O secțiune transversală variabilă cu un diametru mai mic se încălzește mai repede decât cu o secțiune transversală mai mare. Pentru a accelera și mai mult distrugerea legăturii siguranțe, aceasta este realizată dintr-un pachet de conductori identici. De îndată ce unul dintre acești conductori se arde, secțiunea transversală totală va scădea, iar următorul conductor se va arde și așa mai departe până când întregul pachet de conductori este complet distrus.

Efectul metalurgic este utilizat în inserții subțiri. Se bazează pe obținerea unei topituri locale cu o rezistență mai mare și pe dizolvarea materialului de bază al insertului cu rezistență scăzută în acesta. Ca urmare, rezistența locală crește și insertul se topește mai repede. Topitura se obține din picături de staniu sau plumb, care sunt aplicate pe un miez de cupru. Astfel de metode sunt utilizate pentru siguranțe de putere redusă pentru curenți de până la câteva unități de amperi. Sunt utilizate în principal pentru diverse aparate și dispozitive electrice de uz casnic.

Forma, dimensiunile și materialul carcasei pot varia în funcție de modelul de siguranță. Carcasa din sticlă este convenabilă deoarece vă permite să vedeți starea inserției fuzibile. Dar carcasa ceramică este mai ieftină și mai rezistentă. Alte modele sunt adaptate pentru sarcini specifice. Unele dintre ele sunt prezentate în imaginea de mai jos.

Prizele electrice convenționale se bazează pe corpuri tubulare ceramice. Ștecherul în sine este un corp special conceput pentru a se potrivi cartuşului pentru o utilizare convenabilă a siguranţei. Unele modele de dopuri și siguranțe ceramice sunt echipate cu un indicator mecanic al stării cutiei de siguranță. Când se arde, se declanșează un dispozitiv de tip semafor.

Când curentul crește peste 5 - 10 A, devine necesară stingerea arcului de tensiune din interiorul corpului siguranței. Pentru a face acest lucru, spațiul interior din jurul inserției fuzibile este umplut cu nisip de cuarț. Arcul încălzește rapid nisipul până când se eliberează gaze, care împiedică dezvoltarea în continuare a arcului voltaic.

În ciuda anumitor inconveniente cauzate de necesitatea unei surse de siguranțe pentru înlocuire, precum și de funcționarea lentă și insuficient de precisă pentru unele circuite electrice, acest tip de siguranțe este cel mai fiabil dintre toate. Cu cât este mai mare rata de creștere a curentului prin acesta, cu atât este mai mare fiabilitatea funcționării.

Electromecanic

Siguranțele cu design electromecanic sunt fundamental diferite de siguranțele. Au contacte mecanice și elemente mecanice pentru a le controla. Deoarece fiabilitatea oricărui dispozitiv scade pe măsură ce devine mai complex, pentru aceste siguranțe, cel puțin teoretic, există posibilitatea unei astfel de defecțiuni în care curentul de declanșare setat nu va fi oprit. Funcționarea repetată este un avantaj semnificativ al acestor dispozitive față de siguranțe. Dezavantajele pot fi identificate ca:

• apariția unui arc atunci când este oprit și distrugerea treptată a contactelor datorită influenței sale. Este posibil ca contactele să fie sudate între ele.
• Acționare mecanică de contact, care este costisitor de automatizat complet. Din acest motiv, reactivarea trebuie făcută manual;
• răspuns insuficient de rapid, care nu poate asigura siguranța unor consumatori de energie electrică „perisabilă”.

O siguranță electromecanică este adesea denumită „întrerupător de circuit” și este conectată la circuitul electric fie printr-o bază, fie prin bornele de cablu dezactivate de izolație.

Electronic

În aceste dispozitive, mecanica este complet înlocuită de electronică. Au un singur dezavantaj cu mai multe manifestări:

• proprietățile fizice ale semiconductorilor.

Acest dezavantaj se manifestă:

• în deteriorarea internă ireversibilă a cheii electronice din cauza influențelor fizice anormale (exces de tensiune, curent, temperatură, radiații);
• activarea falsă sau defectarea circuitului de control al cheii electronice din cauza unor influențe fizice anormale (exces de temperatură, radiații, radiații electromagnetice).

Autovindecare

O bară este realizată dintr-un material polimer special și echipată cu electrozi pentru conectarea la un circuit electric. Acesta este designul acestui tip de siguranță. Rezistența unui material într-un anumit interval de temperatură este mică, dar crește brusc pornind de la o anumită temperatură. Pe măsură ce se răcește, rezistența scade din nou. Defecte:

• dependența rezistenței de temperatura ambiantă;
• recuperare lungă după declanșare;
• defalcare prin exces de tensiune și defecțiune din acest motiv.

Alegerea siguranței potrivite oferă economii semnificative de costuri. Echipamentul scump, oprit în timp util de o siguranță în cazul unui accident în circuitul electric, rămâne în funcțiune.