Как рассчитать сопротивление предохранителя

Расчет плавких предохранителей

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 коротких замыканий. 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:

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 номинальный ток, 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 диаметр проволоки, 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.

Плавкие вставки

Схема плавких предохранителей

Замена плавких предохранителей

Силовые предохранители для высоковольтных сетей

Источник

Сечение медного провода по току для предохранителя. Расчет плавных вставок предохранителей. Пример расчета

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:

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:

– 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:

– 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:

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:

Ни одна электрическая сеть не может гарантировать своим потребителям постоянное напряжение. Причем скачок напряжения может случиться в любой момент, и предугадать его заранее, выключив из сети всю аппаратуру, просто невозможно. Именно поэтому одним из важных элементов электропроводки и бытовых приборов является предохранитель из медной проволоки или плавкая вставка, защищающая оборудование от короткого замыкания.

С принципом действия таких предохранителей раньше сталкивались практически все жители нашей страны, так как именно они служили защитным элементом бытовой электропроводки в квартирах и домах. Ими оснащались те самые пробки, которые при непосильной нагрузке на сеть отключали электропитание. В большинстве случаев это происходило именно из-за того, что в предохранителе перегорала медная проволока. Сегодня такое оборудование встречается крайне редко — разве что в старых деревенских домах. Вместо них используются более современные приборы — автоматические выключатели многоразового использования. Они срабатывают на недопустимое превышение напряжения в сети. После того, как опасность короткого замыкания исчезнет, выключатель можно снова включить.

Что касается бытовых приборов, то в большинстве из них и сегодня имеются предохранители из медной проволоки, и надо сказать, что более надежного способа защитить прибор от непосильного для него напряжения пока не существует. Кроме того, плавкие вставки используются в автомобилях и являются на сегодняшний день самым надежным (и самым, кстати, дешевым) средством защиты электрической части авто от выхода из строя вследствие короткого замыкания.

Как выглядят и действуют предохранители из медной проволоки.

По своему внешнему виду предохранитель — это стеклянная или керамическая колба, внутри которой натянута медная калиброванная проволока. Она присоединяется к контактам элемента, расположенным в металлических колпачках, с помощью пайки или точечной сварки. Диаметр проволоки зависит от того тока, на который рассчитан предохранитель. Колба (трубка) изделия с большим номинальным током иногда заполняется кварцевым песком. Из-за своего внешнего вида такие предохранители получили название трубчатых.

Еще одним распространенным видом данного устройства являются автомобильные плавкие вставки ножевого типа. В зависимости от номинала тока они окрашиваются в разные цвета:

Принцип действия вставки предельно прост. Предохранитель включается в сеть, и по проволоке начинает течь электрический ток. Проволока при этом нагревается. До тех пор, пока ток не превышает номинал, заложенный в предохранителе, температура проволоки сохраняется на уровне примерно 70 градусов Цельсия. Как только значения тока превышают допустимые границы, нагрев проволоки увеличивается до температуры плавления меди, она теряет свою целостность, разрывая таким образом электрическую цепь. Происходит все это очень быстро, практически за доли секунды. Именно из-за такого принципа действия предохранители с медной проволокой и получили название плавких вставок.

Существуют разные типы и виды подобных вставок. Но независимо от этого все они действуют одинаково: входящая в их состав медная проволока расплавляется, и течение тока прерывается.

Очень важно понять, что предохранитель «срабатывает» именно при превышении допустимого значения тока, а вот напряжение в сети не имеет для него никакого значения. Другими словами, один и тот же элемент может быть установлен и в 12-вольтовом зарядном устройстве, и в однофазной, и в трехфазной сети.

Естественно, может возникнуть вопрос: мы говорим о том, что устройство защищает от скачков напряжения в сети, и тут же утверждаем, что напряжение для него не важно, как такое возможно? На самом деле здесь достаточно вспомнить школьный курс физики, а именно закон Ома, который гласит, что сила тока на участке цепи прямо пропорциональная напряжению и обратно пропорциональная сопротивлению. Другими словами, чем выше напряжение, тем выше и сила тока, учитывая, что сопротивление проводника (медной проволоки определенного диаметра) в любом случае остается неизменным.

Перегореть вставка может не только из-за скачков напряжения в сети, то есть из-за превышения номинальных показателей тока, но и из-за неисправности внутри самого прибора, в котором он установлен. Определить причину выхода вставки из строя вы можете самостоятельно — если после двукратной замены элемент вновь перегорает, значит, неисправен сам прибор. Иногда случается и ситуация, когда причиной выхода из строя вставки является ее низкое качество, но такое встречается редко.

Выбор медной проволоки под предохранитель (калькулятор)

Бац, бух и хорошо, что не пожар… Выясняет, что всего лишь сгорел предохранитель. Здесь же можно взять, да и не мучиться,- впаять что-то серьезное, то есть провод потолще. Однако сами понимаете, что позже, вместо вот этого провода – предохранителя, теперь может сгореть нечто более существенное. Тогда ремонт не обойдется так легко. Вначале придется искать серьезную поломку, а затем еще покупать более дорогостоящую деталь и менять ее. Поэтому есть все же смысл подобрать медную проволоку такого диаметра, чтобы она заменила сгоревший предохранитель. То есть необходимо понять, какая существует зависимость между диаметром, сечением медного провода и максимальным током, когда он перегорает. Здесь важно заметить, что это не номинальный ток, а именно максимальный! Ведь при этом токе предохранитель должен срабатывать, то есть перегорать, а не работать без проблем. О подборе медного провода для проводки писал уже в другой статье, в этой же статье именно о критическом токе, когда проволока будет перегорать и работать как предохранитель.

Что же делать в случае поломки предохранителя?

Бытует мнение о том, что плавкая вставка — это элемент, не подлежащий ремонту. И единственный выход в том случае, если она перегорела — замена. Причем очень важно правильно подобрать новый предохранитель с сохранением его номинала, то есть предельно допустимого тока — иначе перегорит уже не он, а весь прибор. Если определить номинал по сгоревшему изделию не удается, тогда выбирать его надо на основании мощности прибора, которая, как правило, указывается на его корпусе или на этикетке. Для того чтобы рассчитать ток, можно воспользоваться формулой:

— номинал предохранителя, измеряемый в амперах (А);

— максимальная мощность прибора, измеряемая в ваттах (Вт);

— напряжение в электрической сети, откуда происходит питание, в вольтах (В).

Другой способ определить требуемый номинал вставки — посмотреть его в специальной таблице, где указывается, какой стандартный предохранитель используется для той или иной максимальной мощности прибора:

Но во многих ситуациях заменить предохранитель на новый не получается. Например, когда перегорел плавкий элемент в автомобильной электрике, а вы находитесь далеко от магазинов, где можно купить замену. В этом случае стоит знать, что практически любой вышедший из строя предохранитель можно «реанимировать». Ведь в большинстве случаев единственное, что отличает рабочий элемент от нерабочего — это перегоревшая медная проволока. А ее всегда можно заменить, причем не меняя технических характеристик самого изделия. Главное условие — сохранение диаметра проволоки, тогда прибор будет работать, как прежде.

Как определить номинал предохранителя по корпусу и на плате

Прежде чем поменять что-то испортившееся, необходимо понять, что же все-таки испортилось. В нашем случае перегорело. Надеяться здесь стоит только на надписи на самой плате или на предохранителе, ибо другие методы узнать какой же это был номинал предохранителя весьма зыбки и безосновательны. Ведь исправный предохранитель ничего и не покажет как нулевое сопротивление, а неисправный обрыв. При этом не отдавать же его на анализ в лабораторию, дабы узнать какой это был материал. Смотрим примеры обозначения предохранителей на плате и SMD элементов. Кстати, иногда вместо предохранителя могут использовать даже резистор.

Как отремонтировать предохранитель.

При промышленном изготовлении предохранителей используются проволоки из различных материалов (медь, алюминий, олово, свинец, никель, серебро и т.д.) — все зависит от величины тока и требований к скорости реакции устройства при превышении номинала.

При ремонте вставки возможен только один вариант — использование проволочки из красной меди. Найти такую проволочку совсем не сложно — наверняка, у любого мастера имеются небольшие отрезки проводов, оставшиеся после прокладки или ремонта электропроводки.

Главная задача — правильно определить диаметр проволоки, исходя их номинала предохранителя. Если этот параметр определить по самому элементу не удается (например, цифра стала нечитаемой), за основу берется мощность прибора. При этом необходимо соблюдать одно важное правило — предельно допустимый ток вставки должен быть больше тока, требующегося прибору при работе в максимальном режиме. Например, если изделие рассчитано на максимальный ток в 1 ампер, то выбирается защитный элемент на 2 ампера. После того как вы определитесь с номиналом предохранителя, следует выбрать диаметр проволоки с помощью следующих данных:

Следующим этапом надо определить диаметр имеющейся у вас проволоки. Для этого существует специальный инструмент — микрометр. Но назвать его очень распространенным сложно. Как правило, имеется он только у мастеров, занимающихся такой работой профессионально. Определить диаметр проволоки можно и с помощью обычной линейки. Для этого на линейку надо плотно намотать несколько витков проволоки (она должна занимать не меньше 1 см), а потом разделить количество закрытых миллиметров на количество витков. В результате получится диаметр проволоки. Если длина имеющегося отрезка не позволяет сделать намотку прямо на линейку, воспользуйтесь любым другим предметом — например, карандашом или спичкой.

После этого можно приступать непосредственно к ремонту предохранителя. Самым простым способом является зачистка проволоки и намотка ее на металлические колпачки трубчатой вставки. Требуется сделать несколько витков, чтобы проволока держалась прочно. Правда, этот способ сложно назвать очень надежным, и чаще всего им пользуются, когда хотят проверить, исправен ли сам прибор. Если после установки такого элемента в цепь проволока перегорит, значит, прибор требует ремонта.

Более сложный, но и более надежный способ ремонта вставки заключается в следующем:

Для того чтобы более надежно зафиксировать проволоку в колпачках, ее можно припаять, попустив через отверстия в торцах колпачков. В этом случае отремонтированный предохранитель не будет абсолютно ничем отличаться от заводского.

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.

Расчет и подбор медной проволоки под плавкий предохранитель

Ну хорошо, с номиналом разобрались, теперь бы подобрать такую проволоку, которая могла бы заменить сгоревший предохранитель. Этот вариант приоритетен в тех случаях, когда просто нет под замену аналогичного плавкого предохранителя. Для того чтобы подобрать проволоку нужного диаметра, необходимо обратиться к форме ниже. В этом случае вы сможете сориентироваться с тем током и диаметром проволоки, в зависимости от материала, что пойдет именно вам.

Однако это все справочные материалы. А вот для того чтобы сделать подбор проволоки универсальным, можно воспользоваться формулой.

где I пр – ток защиты предохранителя, А; d – диаметр медной проволоки, мм.

Обратите внимание, что она верна для меди! Если у вас нет такого диаметра, то придется собирать проводник из нескольких меньших. Здесь надо понимать, что каждый из проводников будет работать параллельно, а значит ток будет падать соизмеримо количеству взятых проводников. Чтобы было легче прикинуть ток, диаметр и количество проводников, можно воспользоваться калькулятором.

Теперь же пару слов о типовых номиналах предохранителей и случае, если номинал предохранителя первоначально не удалось установить.

Группы предохранителей

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:

Для того, чтобы произвести правильные расчеты, и определить, какие нужны плавкие вставки, рекомендуется учитывать все основные параметры, от которых зависит характеристика предохранителя.

Ремонт трубчатого предохранителя, выбор диаметра проволоки

В современных электроприборах повсюду встречаются предохранители, или если говорить «по научному» — плавкие вставки. Они обеспечивают защиту сети и собственно самого прибора от коротких замыканий или перегрузки. Конструкция плавких вставок самая разнообразная, как и размеры. Номинальные токи и напряжения на которые выпускаются предохранители соответствуют стандартным значениям. От величины номинального напряжения предохранителя зависят его габаритные размеры, а именно длина, чем выше номинальное напряжение предохранителя тем больше расстояние между контактами. Номинальный ток определяется сечением проволоки внутри предохранителя.
Хотя в более дорогих устройствах уже можно встретить и самовосстанавливающиеся электрические предохранители, большинство приборов по-прежнему оснащены обычными предохранителями.

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.

Расчет плавких вставкок для предохранителей

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.

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.

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.

Калькулятор расчета диаметра провода для плавких вставок предохранителей

Роль проводника в предохранителе выполняет плавкая вставка, которая при нормальном рабочем токе обеспечивает достаточную проводимость. Но, в случае чрезмерного превышения этого параметра, происходит перегрев с дальнейшим пережогом плавкой вставки.

Подбирается плавкая вставка как по типу защищаемой нагрузки, так и в соответствии с величиной номинального тока. Основным ее параметром является сечение, которое можно рассчитать следующим способом.

Теплота, выделяемая при перегорании проволоки рассчитывается по формуле:

где I – сила тока в проводнике, R – сопротивление, t – время протекания (как правило, выбирается от 0,2 до 2 секунд, в зависимости от защищаемого оборудования).

Также количество теплоты можно выделить через массу проводника, при этом:

где λ – удельная теплота плавления (выбирается из таблицы 1), а m – масса проволоки.

Из этих формул можно вывести равенство:

Массу круглой проволоки можно вычислить по формуле:

где, π – константа, d – диаметр проволоки, l – длина проволоки, ρ – плотность металла

Если подставить значение массы и вывести диаметр, получим следующую формулу:

если принять, что R = ( ρ * l ) / s, где s — это сечение проводника, тогда получим:

Чтобы избежать утомительных расчетов и изнурительной работы с таблицами для вычисления диаметра плавкой вставки, гораздо удобнее воспользоваться онлайн калькулятором. В котором вам необходимо указать материал проволоки и допустимую величину тока.

Выбираем диаметр провода предохранителя – разбираем все тонкости вопроса

Самодельный предохранитель из медной проволоки может стать отличным временным способом заменить перегоревший предохранитель. Но если вы решились на такое, то крайне важно правильно подобрать сечение того самого проводника, который вы будете использовать. Почему это важно, каковы причины перегорания предохранителей и способы временного устранения этого неудобства мы и рассмотрим в нашей статье.

Источник