ПРЕДОХРАНИТЕЛИ

Предохранители в электронике – это небольшие двухконтактные элементы, которые предотвращают протекание слишком высокого тока в цепях, к которым они подключены. В электронных схемах многие из них являются предметами одноразового использования (сгорел – и менять), хотя бывают и исключения.

Главная функция предохранителей

Сразу замечу важный момент о стеклянных и полимерных предохранителях: дело не в том, что после превышения тока, указанного на их корпусе (например 2 А), они немедленно отключают цепь. Такой ток может течь очень долго, порядка нескольких минут. И только при превышении этого тока в несколько раз процесс отключения электронного, или перегорания нити обычного предохранителя ускоряется. Чем больше протекающий ток превышает номинальный, тем быстрее срабатывает предохранитель.

Задача предохранителя не в спасении ценной электроники – его роль заключается в предотвращении распространения повреждений, которые могут усилиться, например, после возникновения возгорания внутри корпуса прибора. То есть он защищает не столько нежный кристалл радиоэлементов на плате (который сгорит за доли секунд), сколько от продолжения воздействия мощного тока и воспламенения всей конструкции!

Интересно, что для малоточных всплесков быстродействующие предохранители могут работать медленнее, чем обычные предохранители. Для более длительных периодов времени ситуация возвращается к норме, и быстрый предохранитель работает быстрее, а медленный – медленнее.

Защиты от повышенных токов в домашней электросети имеют довольно сложную конструкцию (камера пожаротушения, элемент с электромагнитом для большего времени перегрузки и биметаллический элемент для малых всплесков). И предохранители в электронных схемах имеют тоже различную конструкцию и свойства.

Плавкие предохранители

Классические предохранители в виде стеклянных трубок или плоских пластиковых пластин, знакомые нам по старой советской бытовой технике, имеют внутри проволоку из специального металлического сплава соответствующей толщины. Когда через провод протекает чрезмерный ток, на проводе выделяется тепло и его температура повышается. Производители предохранителей выбирают сечения этих проводов таким образом, чтобы перегорание происходило при превышении строго установленной силы тока.

Предохранители могут быть с задержкой срабатывания или быстродействующими. Предохранители с запаздыванием используются там, где немедленная реакция этого элемента нежелательна, потому что устройство, например, потребляет при пуске гораздо больший ток – трансформаторы или двигатели.

У некоторых предохранителей внутренняя часть трубки заполнена тонким ярким песком. Но это не просто песок с пляжа – он должен иметь правильно подобранный диаметр зерна и чистоту. Эт сделано для того, чтоб песчинки разрывали электрическую дугу между концами проволоки, когда она уже прогорела. Они просто всыпаются в это место или даже застекляются, потому что температура такой дуги очень высока.

При перегорании плавкого предохранителя следует заменить его, при вторичном перегорании – определить причину неисправности и устранить.

Предохранители должны быть строго рассчитаны на ток защищаемого участка цепи. Как исключение, при отсутствии штатных плавких вставок в аварийных условиях допускается применение временных “жучков” из свинцовой или медной проволоки, смотрите таблицу выше.

Предохранительный резистор

Предохранительный резистор это частный случай обычной плавкой вставки. Он выглядит и ведет себя как обычный резистор – обладает определенным сопротивлением, допуском и допустимой рассеиваемой мощностью. Плавкие резисторы чаще изготавливают в виде радиоэлементов с допустимой мощностью 0,5 Вт, 1 Вт или 2 Вт.

От обычных резисторов они отличаются тем, что при превышении допустимой мощности сгорают, отключают ток в цепи не создавая опасности возгорания (не воспламеняются сами и надежно отключают цепь – что неочевидно в случае обычного резистора). Поэтому они ведут себя как плавкие предохранители с задержкой срабатывания с определенным сопротивлением и мощностью. Правда время их сработки больше, чем у обычного предохранителя.

Плавкие резисторы, часто обозначаемые на схемах как FR, обычно используются на входах импульсных преобразователей в качестве ограничителя зарядного тока конденсатора, а также в качестве сетевых предохранителей у бытовых приборов и характеризуются низкими значениями сопротивления, от долей Ом до несколько Ом.

Полимерные предохранители

В более современных электронных схемах также можем найти предохранители, так называемые полимерные. По внешнему виду они похожи на резисторы в корпусах для поверхностного монтажа или неполярные конденсаторы. Но работают совершенно иначе, чем простые плавкие предохранители.

Когда через них проходит ток, их структура нагревается. Повышение температуры приводит к увеличению сопротивления. Если протекает ток превышающий установленный, нагрев будет настолько сильным, что сопротивление станет огромным, и ток в цепи почти не будет протекать. Подчеркиваю: почти, потому что только полное закрытие дало бы идеальный разрыв. Но главная цель в принципе достигнута, потому что через защищаемую цепь не будет протекать чрезмерный ток.

После такого разового нагрева происходит медленное остывание. А дальше предохранитель снова начинает проводить электричество, потому что, по сути, он работает как термистор. Типичный полимерный предохранитель может выдержать несколько десятков таких циклов.

Их недостаток заключается в том, что при правильной работе с током ниже номинального на них падает довольно большое напряжение (0,5–1 В), что в схемах с низковольтным питанием от 5 В может быть большой проблемой.

Для этой группы предохранителей очень важно напряжение: оно не должно превышать максимального значения, установленного производителем. В этом случае перегрев может быть слишком сильным, что приведет к необратимому сгоранию предохранителя или короткому замыканию его конструкции (что гораздо опаснее).

Справочник по плавким и полимерным предохранителям

И на закуску справочная информация по основным типам используемых в электронике предохранителей.

   Форум по радиодеталям