Принцип работы быстродействующих предохранителей

Быстродействующие предохранители используются для защиты от перегрузки по току в системах, использующих источники питания постоянного тока напряжением до 63В. Монолитный многослойный дизайн предохранителя обеспечивает высочайший ток удержания при минимальном размере опорной поверхности, снижает темпы старения устройства по причине диффузии, увеличивает надёжность и ударопрочность продукта, а также позволяет работать при высоких температурах в широком диапазоне схем защиты цепей. Это позволяет разрабатывать более надёжные и производительные устройства потребительской электроники – ноутбуки, мультимедийные устройства, сотовые телефоны и др.

Принцип:

Для уменьшения времени горения дуги плавкая вставка имеет большое число перешейков. После плавления вставки образуется ряд последовательно включенных дуг, благодаря чему вольт-амперная характеристика предохранителя поднимается. Число перешейков ограничивается перенапряжением, которое возникает при отключении цепи.

При постоянном токе гашение дуги осложняется тем, что ток не проходит через нуль и вся электромагнитная энергия отключаемой цепи рассеивается в предохранителе. Решающим фактором при постоянном токе является постоянная времени цепи T=L / R. C увеличением постоянной времени Т условия работы предохранителя утяжеляются.

Материалы, используемые в плавких вставках.

Плавкая вставка — это предохранительное устройство, в котором при перегрузке или коротком замыкании расплавляется металлическая вставка, размыкая, тем самым, цепь.

Плавкие вставки изготовляются из меди, цинка, свинца или серебра. В современных наиболее совершенных предохранителях отдают предпочтение медным вставкам с оловянным растворителем. Достаточно распространены также цинковые вставки. Медные вставки для предохранителей наиболее удобны, просты и дешевы. Улучшение их характеристик достигается наплавлением оловянного шарика в определенном месте, примерно в середине вставки. Олово плавится при температуре 232°, значительно меньшей, чем температура плавления меди, и растворяет медь вставки в месте соприкосновения с нею. Появляющаяся при этом дуга уже расплавляет всю вставку и гасится. Цепь тока оказывается отключенной.

 Таким образом, наплавление оловянного шарика приводит к следующему:

 Во-первых, медные вставки начинают реагировать с выдержкой времени на столь малые перегрузки, на которые они при отсутствии растворителя вовсе не реагировали бы.

 Во-вторых, при одной и той же достаточно большой температуре, вставки с растворителем реагируют много быстрее, чем вставки без растворителя.

 Применение оловянного растворителя позволяет иметь надежные и дешевые медные вставки, работающие при сравнительно низкой эксплуатационной температуре, имеющие относительно малый объем и вес металла, что благоприятствует коммутационной способности предохранителя и в то же время обладающие большим быстродействием при больших перегрузках и реагирующие с выдержкой времени на относительно малые перегрузки.

 Цинк так же, достаточно часто, используется для изготовления плавких вставок. Вставки из цинка более устойчивы против коррозии. Поэтому, несмотря на относительно малую температуру плавления, для них, вообще говоря, можно было бы допустить такую же предельную эксплуатационную температуру, как для меди, и конструировать вставки с меньшим сечением. Однако электрическое сопротивление цинка примерно в 3,4 раза больше, чем у меди. Чтобы сохранить ту же температуру, надо уменьшить потери энергии в ней, соответственно увеличив ее сечение. Вставка получается значительно более массивной. Это при прочих равных условиях приводит к понижению коммутационной способности предохранителя.