Що таке запобіжник і як він працює?

Небезпека неразривающімся ланцюга

Правильна робота будь-якого електроустаткування залежить від величини напруги в електричній мережі, до якої це обладнання підключено. Згідно із законом Ома збільшення струму призводить до падіння напруги. Отже, внутрішній опір електричної мережі повинно відповідати певним критеріям електричної потужності навантаження.

У мережі з номінальною напругою 230 В на навантаженні при споживанні струму наприклад в 10 А падіння напруга буде відповідати встановленим значенням тобто 10 - 15 В. Якщо таким навантаженням є якийсь електродвигун його обороти залишаться в межах норми і він буде справно працювати. Це означає, що при короткому замиканні величина струму буде набагато більше, ніж 10 А та може викликати розплавлення електропроводки і проводів.

Щоб уникнути неприємностей в тих чи інших випадках, пов`язаних з багаторазовим збільшенням струму в електромережі в кожному розподільчому пристрої і в кожному споживачі електроенергії встановлюється запобіжник. Це найпростіший електроприлад одноразового використання. Він мінімальною ціною власного руйнування рятує від псування електрострумом дороге обладнання.

Незважаючи на те, що цей пристрій існує з кінця 19 століття, а електротехніка і електроніка отримала найпотужніше розвиток, він залишився практично незмінним за своєю конструкцією. І швидше за все, продовжить подальше існування в своєму незмінному вигляді. Хоча кілька видозмінені плавкі запобіжники все ж з`явилися.

Різновиди пристроїв струмового захисту

Однак суть запобіжника залишилася, незважаючи на інший зовнішній вигляд. Усередині корпусу встановлена плавкахвставка. При збільшенні струму вставка нагрівається. А при подальшому збільшенні струму вона розплавляється і відбувається фізичний розрив електричного кола з повним припиненням струму в ній. При великій напрузі і токах будь-який розрив ланцюга супроводжується електричною дугою. Щоб погасити електричну дугу запобіжник наповнюють спеціальним матеріалом гасить її.

Свого часу в кожному розподільчому пристрої встановлювався лічильник електроенергії з так званими пробками. Усередині пробки розташовувався плавкий запобіжник, а сама конструкція пробки забезпечувала зручне поводження з нею та надійність контактів при цьому. Але рано чи пізно пробка «вилітала», а запасних запобіжників не було. І тоді умільці ставили «жучок» - саморобну «плавку» вставку з тонкої мідної жили.

Така заміна ставить безпеку електрообладнання під загрозу псування. Заводська плавкахвставка виготовлена зі спеціального сплаву та гарантовано руйнується при перевищенні величини струму зазначеної на корпусі. «Жучок» може перегоріти, але при цьому струм досягне руйнівної величини. А несправність в устаткуванні спричинить за собою його псування через те, що струм не був своєчасно відключений перегоранням правильної плавкою вставки.

Згодом з`явилися електронні пристрої на напівпровідникових приладах. Вони швидко виходять з ладу при перевищенні допустимих величин струму. Виникла необхідність в максимально швидкому розриві електричного кола. Процес руйнування плавкої вставки виявився занадто повільним, і струм встигав досягти величини руйнівною для обладнання. З`явилися автоматичні електромеханічні оберігають пристрою.

У цих пристроях є контакти, які нормально замкнуті. Тобто до тих пір, поки величина струму не досягне заданого значення. Після цього контакти розмикаються і залишаються в такому положенні, поки вручну не відновлюється початковий стан пристрою. Автоматичні запобіжники виготовляються за двома базовим конструкціям щодо способу спрацьовування:

• тепловому;
• електромагнітному.

Конструкція автоматичного запобіжника з тепловим відключенням застосовується для відносно невеликих струмів. Такі струми споживаються, в тому числі побутовим електрообладнанням. Для зручної заміни пробки з плавкою вставкою тепер є побутовий автоматичний запобіжник. Усередині нього знаходиться пара замкнутих контактів.

Контакти з`єднані з натягнутою пружиною, яка утримується спеціальним тримачем. Тримач може змінювати своє положення і звільняти пружину, яка при цьому розімкне контакти. Тримач переміщається біметалічною пластиною. Вона нагрівається струмом навантаження, який тече через неї. На корпусі розміщені дві кнопки: одна дублює дію пластини, інша відновлює початковий стан запобіжника.

Справа показаний запобіжник європейського виробництва, виготовлений за відповідними стандартами. Влаштований він так само, але не вкручується замість пробок. Кнопки в ньому замінені перекидним важелем, який замикає й розмикає контакти. Він зручний для окремого відключення навантажень в різних кімнатах квартири, на дачах і в приватних будинках. Поруч встановлюється декілька таких запобіжників, що компактно і зручно.

Електромагнітні запобіжники спрацьовують від намагнічування, яке створює струм в котушці індуктивності. Така конструкція застосовується для захисту промислового електрообладнання, яке споживає великі струми.

• Найкраще ті запобіжники, які швидше за все розривають електричний ланцюг.

Але разом з тим існує і фактор надійності. Адже в електромеханічному пристрої може лопнути пружина або щось заклинить від перепаду температури або ще, з якої-небудь причини, або приварити контакти. А ось плавкахвставка згорить завжди. Тому найкраще застосовувати пару запобіжників - плавкий і автоматичний електромеханічний. Поки справно працює автоматичний варіант, він буде відключати струм швидше, ніж перегорить плавкахвставка. Але якщо автомат з якої-небудь причини не відключить навантаження, це зробить запобіжник.