Как работает предохранитель?

Предохранитель - устройство, защищающее электроустановки и электропроводку от режимов работы вне нормы и разных аварийных ситуаций. Изначально предохранитель представлял собой проволоку из платины, которая плавилась при перегрузке, и в электрической цепи исчезал ток. Действие современных агрегатов рассчитано на физические законы. Их простая конструкция вместе с надежностью стали основой безопасной работы с электрическими цепями.

Основы работы

Располагаются предохранители в электрической цепи в месте ее разрыва. Основной принцип работы в том, что в нормальном режиме он пропускает рабочий ток, как мост переправляет его в другую часть цепи. Но когда ток переходит отметку допустимого значения, в электроцепи идет разрыв для прекращения дальнейшей работы. Сила тока, при которой прибор рассчитан на долгую работу, называется номинальной. В случае ее превышения происходит процесс плавления, и сеть размыкается. Выделяют силовые, быстродействующие, высоковольтные и низковольтные предохранители. По принципу и цели работы они не отличаются.

Разновидности предохранителей

• Быстродействующие или полупроводники - для сетей свыше 3 кВ;
• Низковольтные до 1 кВ для цепей переменного тока при коротких замыканиях и перегрузках;
• Среднее напряжение - двигатели, электропередачи, трансформаторы с напряжением до 30 кВ;
• Высокое напряжение - промышленные цепи до нескольких сотен кВ.

Как работает предохранитель?

Под действием тока выше номинального значения элемент плавления нагревается и плавится в специальной дугогасящей среде. Затем испаряется и создает разрыв для прекращения работы. Выходу газов и жидкости вне цепи препятствует изолятор. Его изготавливают из технической керамики, что позволяет выдерживать высокое внутреннее давление и температуру. Вставка находится внутри патрона, который заполнен, в большинстве случаев, кварцевым песком для поглощения лишнего тепла. При излишке тепла, когда уже невозможно распределить его по всей вставке, в самом горячем месте происходит плавление. Короткое замыкание - интенсивный процесс, распределения по вставке практически нет, поэтому она перегорает в самых узких местах. 

Для срабатывания в более быстром режиме используются специальные конструкции. Например, в месте плавления происходит разрыв электродинамическими силами в цепи. Или применяется металлургический эффект, когда более тугоплавкие металлы растворяют в легкосплавных. Вставки с переменным сечением проволоки используются в конструкциях, для снижения перенапряжения, при действии предохранителя. Это происходит за счет перегорания отдельных участков в разное время. Альтернативное решение - это автомат, который выключается при повышении напряжения выше нормы. Но предохранители всегда остаются первой стадией защиты при сбоях в электрических цепях.