Значение предохранителей для безопасности электросетей

Плавкие предохранители – важнейший элемент любой электрической цепи. Как известно из законов физики, способность проводить электричество присуща ряду материалов – их то и используют в современном электроснабжении и называют проводниками. Под воздействием фактора большой интенсивности электротока неизбежно нагревание самой проводной инфраструктуры, что может повлечь за собой катастрофические явления в виде самовозгораний. Именно по этой причине, а конкретнее – для предотвращения подобных ситуаций и были изобретены специальные устройства – предохранители, прерыватели-автоматы.

Предохранитель работает по такому принципу – его способности противостоять разрушительным воздействиям электричества значительно ниже, чем у всей цепи в целом, в случае возникновения критических ситуаций он, будучи интегрирован в цепь, разрушается и разрывает ее, тем самым не доводя до опасных последствий.

Существуют два вида предохранителей - плавкий и автоматический. Плавкий наиболее распространен, его плавкая вставка и служит гарантией прерывания цепи, путем ее расплавления при повышенных нагрузках. Второй вид предохранителей носит название автоматического прерывателя или выключателя – автомата, который размыкает свои контакты при перегрузках в электропроводящей системе.

В зависимости от способа размыкания контакта, они различаются по типу. Чаще всего встречаются плавкие, самовосстанавливающиеся, электромеханические и электронные.

Рассмотрим особенности каждого типа более подробно:
1. Плавкие (слаботочные, вилочные или ножевые). Могут иметь как съемный, так и несъемный элемент внутри электроприбора (плавкая вставка или вилка), либо отдельный внешний блок в проводке (ножевые). Состоит из плавкой вставки (проволока или жила) и дугогасительного устройства. Жила или проволока нагревается, что приводит к ее расплавлению и испарению. Электродуга гаснет, и происходит разрыв соединения.
2. Самовосстанавливающиеся. Обычно имеют несъемный внутренний элемент, впаянный в плату электроприбора, который похож на варисторы или SMD-резисторы. Они применяются в силовых платах электроприборов, таких как компьютеры и мультимедийные устройства, для защиты интерфейсных портов (USB, HDMI и других). Состоят из иэлектрического материала (смола) и токопроводящих частиц углерода.
   При увеличении силы тока углерод нагревается и теряет свою токопроводящую структуру. В процессе остывания он кристаллизуется и вновь приобретает способность проводить электричество.
3. Электромеханические. Содержат встроенный блок внутри силовой установки или могут быть представлены в виде отдельного внешнего блока, устанавливаемого в распределительном щите. Тепловой расцепитель активируется при перегрузках. Биметаллическая пластина сгибается при нагреве, что приводит к расцеплению рычага. Чем больше перегрузка, тем быстрее срабатывает механизм.
   Электромагнитный расцепитель срабатывает при коротком замыкании (КЗ). В этом случае образуется сильное магнитное поле, которое действует на сердечник, вызывая расцепление рычага. Примерами электромеханических предохранителей могут служить автоматические выключатели или пробки-предохранители резьбового типа.
4. Электронные (eFuse) - устройства, в которых несъемный блок, обычно представленный в виде микросхемы, встроен непосредственно внутрь электроприбора. Имеют в составе резистор и коммутирующие транзисторы, размещённые на микросхеме. При увеличении силы тока транзисторы отключаются, что приводит к прекращению подачи питания далее по цепи. Они снова включаются, когда значение тока возвращается к номинальному уровню.

Перегорание предохранителей может возникать при использовании одномоментно большого количества электрических устройств, либо же в случае короткого замыкания. Следует помнить о том, что при замене вышедшего из строя предохранителя следует обязательно устранить причину его поломки.

Предохранители играют очень важную роль в обеспечении безопасности электрических сетей, предотвращая возможные аварии и несчастные случаи. Однако, для эффективной работы системы необходимо уметь правильно выбирать и устанавливать предохранители.

При выборе предохранителя необходимо учитывать не только номинальный ток, но и максимальный ток короткого замыкания. Это позволяет выбрать предохранитель, который способен выдерживать не только нормальную нагрузку, но и кратковременные перегрузки. Если установленный предохранитель слишком слабый, то он будет часто перегорать, а если слишком мощный, то может не сработать в случае короткого замыкания и привести к серьезным последствиям.

Кроме того, необходимо учитывать условия эксплуатации, такие как температура окружающей среды, влажность и т.д. В некоторых случаях требуется использование специальных типов предохранителей, например, для защиты от перенапряжений, высокочастотных помех и т.д.

Важно также правильно устанавливать предохранители. Они должны быть установлены в надежных и доступных местах, чтобы можно было быстро заменить их в случае необходимости. Не следует использовать предохранители, которые не соответствуют требованиям системы, а также устанавливать предохранители вне специальных распределительных щитов.

Наконец, следует отметить, что перегорание предохранителя является признаком неполадок в системе, которые необходимо устранить. При замене предохранителя необходимо обязательно выяснить причину его перегорания и принять меры для ее устранения.

В целом, предохранители являются незаменимым элементом безопасности в электросетях. Их правильный выбор и установка способны предотвратить многие аварии и обеспечить надежную работу системы в целом.