Расчет предохранителей по току нагрузки. Предохранитель из медной проволоки: разновидности, принцип действия и ремонт
Каждый предохранитель выполняет функцию защиты электрических цепей и оборудования от перегревания при прохождении тока с показателями, значительно превышающими номинальные. Для того, чтобы правильно обеспечить надежную защиту необходимо заранее делать расчет плавких предохранителей. Данные элементы рассчитаны на эксплуатацию в самых различных условиях, поэтому требуется их индивидуальный подбор для каждого конкретного случая.
Группы предохранителей
Одним из средств защиты бытовой техники и оборудования, а также кабелей и проводов служат плавкие вставки или предохранители. Они обеспечивают надежную защиту от скачков напряжения в сети и . Существуют различные конструкции и типы этих устройств, рассчитанные на любые токи.
До недавнего времени плавкие предохранители вставлялись в пробки и являлись единственной защитой квартиры или частного дома. В современных условиях их сменили более надежные защитные устройства многоразового использования - автоматические выключатели. Тем не менее, предохранители не потеряли своей актуальности и в настоящее время. Они устанавливаются в различные приборы и в автомобили, защищая приборы и электрооборудование от любых негативных последствий.
Предохранители делятся на следующие основные группы:
- Общего назначения
- Быстродействующие
- Защищающие полупроводниковые приборы
- Для защиты трансформаторов
- Низковольтные
Для того, чтобы произвести правильные расчеты, и определить, какие нужны плавкие вставки, рекомендуется учитывать все основные параметры, от которых зависит характеристика предохранителя.
Основным показателем является , значение которого связано с геометрическими и теплофизическими параметрами. При этом, учитывается потеря мощности и превышение на выводах температурного режима. Общая величина тока для предохранителя зависит от номинального тока плавкой вставки. Величина номинального тока для основания определяется таким же показателем плавкой вставки, установленной в предохранителе.
Принцип действия плавких предохранителей
Принцип действия одноразовых защитных устройств очень простой. Внутри каждого из них находится калиброванная проволока, соединяющая контакты. Если значение тока не превышает предельно допустимых норм, происходит ее нагрев примерно до 70 градусов. Когда электрический ток превышает установленный номинал, нагрев проволоки существенно увеличивается. При определенной температуре она начинает плавиться, в результате чего происходит разрыв электрической цепи. Перегорание проводка происходит практически мгновенно. Из-за этого предохранители и получили свое название - плавкая вставка.
В разных конструкциях плавкой вставки предохранителя подбирается таким образом, чтобы срабатывание происходило при установленном значении тока. В процессе эксплуатации плавкие предохранители периодически выходят из строя и подлежат замене. Как правило их не ремонтируют, однако многие домашние мастера вполне успешно проводят их реставрацию.
Поскольку перегорает лишь сама проволока, а корпус остается целым, необходимо заменить ее и устройство продолжит выполнять свои функции. Новые технические характеристики зачастую не только не уступают старому прибору, но и во многом превосходят его, поскольку качество ручной сборки всегда выше заводской. Основным условием является правильный выбор материала проводника и расчет его сечения.
Общие правила расчета
Для того, чтобы сделать правильный расчет плавких вставок предохранителей, необходимо учитывать номинальное напряжение. Это значение должно быть таким, при котором предохранитель отключает электрическую цепь. Основным показателем служит минимальное напряжение, предусмотренное для основания и плавкой вставки.
Еще один важный показатель, который должен учитываться при расчетах - напряжение отключения. Этот параметр заключается в мгновенном значении напряжения, появляющегося после срабатывания самого предохранителя или плавкой вставки. Как правило, в расчет принимается максимальное значение этого напряжения.
Кроме того, в обязательном порядке учитывается ток плавления, от которого зависит , установленной внутри. Когда выполняется расчет плавкой вставки предохранителя, для каждого металла этот показатель имеет собственное значение и выбирается с помощью таблицы или калькулятора. Материал и размер вставок должен обеспечить требуемые защитные характеристики. Длина вставки не может быть слишком большой, поскольку это влияет на гашение дуги и общие температурные характеристики.
Расчетная мощность нагрузки обычно указывается в маркировке изделия. В соответствии с этим параметром выполняется расчет номинального тока предохранителя по формуле: Inom = Pmax/U, в которой Inom является номинальным током защиты, Pmax - максимальная мощность нагрузки, а U - напряжение питающей сети.
Онлайн расчет диаметра провода для плавких вставок предохранителей
Все расчеты можно выполнить гораздо быстрее, воспользовавшись онлайн-калькулятором. В соответствующие окна вводятся данные о материале вставки и токе, после чего в окне результата появятся данные о диаметре проволоки.
Опубліковано 13.12.2013
Плавкие вставки для предохранителей всегда перегорают в неподходящий момент. И что мы делаем? Конечно! Делаем из него “жука”. Если это сделать неправильно, можно навлечь на себя беду. Для того, чтобы правильно и безопасно восстановить плавкую вставку нужно всего лишь выбрать правильный диаметр используемой проволоки. Ниже приведен расчет диаметра провода для плавких вставок предохранителей по таблице.
| Ток плавле- ния, А | Диаметр, мм | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Медь | Алюминий | Никелин | Железо | Олово | Свинец | |
| 0,5 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | 0,06 | 0,11 | 0.13 |
| 1 | 0,05 | 0,07 | 0,08 | 0,12 | 0,18 | 0,21 |
| 2 | 0,09 | 0,1 | 0,13 | 0,19 | 0,29 | 0,33 |
| 3 | 0,11 | 0,14 | 0,18 | 0,25 | 0,38 | 0,43 |
| 4 | 0,14 | 0,17 | 0,22 | 0,3 | 0,46 | 0,52 |
| 5 | 0,16 | 0,19 | 0,25 | 0,35 | 0,53 | 0,6 |
| 6 | 0,18 | 0,22 | 0,28 | 0,4 | 0,6 | 0,68 |
| 7 | 0,2 | 0,25 | 0,32 | 0,45 | 0,66 | 0,75 |
| 8 | 0,22 | 0,27 | 0,34 | 0,48 | 0,73 | 0,82 |
| 9 | 0,24 | 0,29 | 0,37 | 0,52 | 0,79 | 0,89 |
| 10 | 0,25 | 0,31 | 0,39 | 0,55 | 0,85 | 0,95 |
| 15 | 0,32 | 0,4 | 0,52 | 0,72 | 1,12 | 1,25 |
| 20 | 0,39 | 0,48 | 0,62 | 0,87 | 1,35 | 1,52 |
| 25 | 0,46 | 0,56 | 0,73 | 1 | 1,56 | 1,75 |
| 30 | 0,52 | 0,64 | 0,81 | 1,15 | 1,77 | 1,98 |
| 35 | 0,58 | 0,7 | 0,91 | 1,26 | 1,95 | 2,2 |
| 40 | 0,63 | 0,77 | 0,99 | 1,38 | 2,14 | 2,44 |
| 45 | 0,68 | 0,83 | 1,08 | 1,5 | 2,3 | 2,65 |
| 50 | 0,73 | 0,89 | 1,15 | 1,6 | 2,45 | 2,78 |
| 60 | 0,82 | 1 | 1,3 | 1,8 | 2,80 | 3,15 |
| 70 | 0,91 | 1,1 | 1,43 | 2 | 3,1 | 3,5 |
| 80 | 1 | 1,22 | 1,57 | 2,2 | 3,4 | 3,8 |
| 90 | 1,08 | 1,32 | 1,69 | 2,38 | 3,64 | 4,1 |
| 100 | 1,15 | 1,42 | 1,82 | 2,55 | 3,9 | 4,4 |
| 120 | 1,31 | 1,6 | 2,05 | 2,85 | 4,45 | 5 |
| 140 | 1,45 | 1,78 | 2,28 | 3,18 | 4,92 | 5,5 |
| 160 | 1,59 | 1,94 | 2,48 | 3,46 | 5,38 | 6 |
| 180 | 1,72 | 2,10 | 2,69 | 3,75 | 5,82 | 6,5 |
| 200 | 1,84 | 2,25 | 2,89 | 4,05 | 6,2 | 7 |
| 225 | 1,99 | 2,45 | 3,15 | 4,4 | 6,75 | 7,6 |
| 250 | 2,14 | 2,6 | 3,35 | 4,7 | 7,25 | 8,1 |
| 275 | 2,2 | 2,8 | 3,55 | 5 | 7,7 | 8,7 |
| 300 | 2,4 | 2,95 | 3,78 | 5,3 | 8,2 | 9,2 |
Диаметр плавкой вставки предохранителя выбирают в зависимости от тока плавления. За ток плавления обычно принимают значение тока в два раза превышающий номинальный ток. Т.е. если Ваше устройство потребляет ток 1А, ток плавления принимаем 2А. И согласно нему выбираем диаметр проволоки. В данном случае медь 0,09мм или алюминий 0,1мм.
Плавкая вставка не перегорает мгновенно, для этого требуется некоторое время, пусть даже очень малое. Поэтому, кратковременные перегрузки (например, пусковые токи) не вызывают разрушения плавкой вставки.
Плавкая вставка, даже небольшого диаметра, толщиной всего 0,2мм, при перегорании может разлетаться на мелкие части. Часть металла испаряется, часть разбрызгивается расплавленными каплями. Разлетающиеся части плавкой вставки имеют температуру близкую к температуре плавления материала, из которого они сделаны и могут нанести вред оборудованию или находящимся рядом людям. Поэтому, плавкая вставка обязательно должна быть в корпусе, который сможет противостоять воздействиям при разрушении плавкой вставки. В зависимости от номинала плавких вставок, корпуса изготавливают из пластмассы, стекла, керамики.
Расчёт проводников для плавких предохранителей
Ток плавления проводника для применения в плавкой вставке (предохранителе) можно рассчитать по формулам:
где:
d
– диаметр проводника, мм;
k
где:
m
– коэффициент, зависящий от материала проводника согласно таблице.
Формула (1) применяется для малых токов (тонкие проводники d=(0,02 – 0,2) мм), а формула (2) для больших токов (толстые проводники).
Таблица коэффициентов.
Диаметр проводника для использования в плавком предохранителе рассчитывается по формулам:
Для малых токов (тонкие проводники диаметром от 0,02 до 0,2 мм):
Для больших токов (толстые проводники):
Количество теплоты выделяемое на плавкой вставке рассчитывается по формуле:
где:
I
– ток, текущий через проводник;
R
– сопротивление проводника;
t
– время нахождения плавкой вставки под током I
.
Сопротивление плавкой вставки рассчитывается по формуле:
где:
p
– удельное сопротивление материала проводника ;
l
– длина проводника;
s
– площадь сечения проводника.
Для упрощения расчетов сопротивление принимается постоянным. Рост сопротивления плавкой вставки вследствие повышения температуры не учитываем.
Зная количество теплоты, необходимое для расплавления плавкой вставки, можно рассчитать время расплавления по формуле:
где:
W
– количество теплоты, необходимое для расплавления плавкой вставки;
I
– ток плавления;
R
– сопротивление плавкой вставки.
В электронном устройстве вышел из строя плавкий предохранитель . Понятно, что нужно разобраться в причинах перегорания предохранителя и устранить их. Допустим, Вы это сделали, нужно включать устройство для проверки, а целого предохранителя нет.
Материал статьи в сокращенной форме продублирован на видео:
Плавкий предохранитель можно заменить кусочком провода, диаметр которого зависит от величины допустимого тока. Поэтому без особого риска можно заменить перегоревший предохранитель медным проводом, вставленным и запаянным в старый корпус предохранителя.
Для определения диаметра медного провода используют формулу:
D (мм) = 0,034 × I пл (А) + 0,005
Где: D – диаметр провода, в мм.
I пл
Эту формулу применяют, если рассчитанное значение диаметра не превышает 0,2 мм.
Проверить полученный результат можно по другой формуле:
I (A ) = 80√ D 3
Где: D – диаметр провода, в мм.
I пл – ток плавления провода, в А.
Есть таблицы, в которых приводятся уже рассчитанные значения диаметра провода для плавкого предохранителя в зависимости от тока:
| Ток, А | Диаметр провода в мм | |||
| Медь | Алюминий | Сталь | Олово | |
| 1 | 0,039 | 0,066 | 0,132 | 0,183 |
| 2 | 0,069 | 0,104 | 0,189 | 0,285 |
| 3 | 0,107 | 0,137 | 0,245 | 0,380 |
| 5 | 0,18 | 0,193 | 0,346 | 0,53 |
| 7 | 0,203 | 0,250 | 0,45 | 0,66 |
| 10 | 0,250 | 0,305 | 0,55 | 0,85 |
| 15 | 0,32 | 0,40 | 0,72 | 1,02 |
| 20 | 0,39 | 0,485 | 0,87 | 1,33 |
| 25 | 0,46 | 0,56 | 1,0 | 1,56 |
| 30 | 0,52 | 0,64 | 1,15 | 1,77 |
Понятно, что все эти расчеты и таблицы не дают абсолютно верную величину тока перегорания изготовленного плавкого предохранителя, но 5-10% точность обеспечивают. Этого вполне достаточно, чтобы самодельный предохранитель заменил перегоревший заводской. И уж наверняка это лучше, чем просто ставить вместо перегоревшего предохранителя первую попавшуюся под руки проволоку или скрепку.
Как это выполнить практически.
Для начала подбираем нужный диаметр провода. В данном конкретном случае нам нужен плавкий предохранитель на 4 А. По таблице есть 5А. Значит, у нас должен быть диаметр немного меньше.
Этот провод диаметром 0,155мм вполне подойдет.
Готовим предохранитель к установке провода. Для этого по очереди нагреваем паяльником контакты предохранителя и прочищаем отверстия, например заточенной спичкой.
Затем продеваем в полученные отверстия провод.
И запаиваем с двух сторон.
Обрезаем лишний провод.
Все, плавкий предохранитель готов, его можно вставлять в гнездо и использовать.
Очевидно, возникает вопрос, что делать, если нет микрометра, предназначенного для измерения диаметра провода. С меньшей точностью можно измерить диаметр провода штангенциркулем.
А если и его нет, то обычной линейкой.
Для этого нужно намотать провод виток к витку на любой стержень. Длина намотки 10-20 мм. Чем больше намотаете, тем точнее определите диаметр провода. Затем нужно длину намотки в «мм» разделить на количество витков и получите диаметр в «мм».
Например, 26 витков, длина намотки 20 мм. Диаметр провода 20: 26 = 0,77 мм.
Проверяем этот же провод микрометром:
На микрометре мы видим показания 0,5 + 0,255 = 0,755мм. Если округлить, то получим 0,76 мм. Как видим, точность измерения диаметра провода с помощью линейки и намотки на стержень довольно высокая, около 2%. Главное плотно, виток к витку, мотать провод.
Если нет возможности запаять провод в корпус предохранителя, то можно просто обмотать каждый контакт перегоревшего предохранителя и вставить в гнездо. Контакты гнезда должны надежно зажимать намотанный провод. Важно, чтобы края намотанного провода не торчали, иначе есть риск замыкания с соседними элементами.
И в заключение, главные выводы по данной теме:
- Перед началом работ по замене предохранителя обязательно выньте вилку устройства из розетки.
- Не меняйте перегоревший предохранитель до тех пор, пока не выясните причину выхода его из строя и не устраните ее.
- Не вставляете вместо перегоревшего предохранителя первые попавшие под руку металлические предметы. Это может привести к серьезным повреждениям устройств, защищенных предохранителем и даже к большим потерям.
Загрузка...
