Устройство защиты сильноточной аппаратуры

Устройство защиты сильноточной аппаратуры

Лабораторный источник питания с микроконтроллерным управлением.

Доработка зарядного устройства.

Тринисторный выпрямитель с регулируемым выходным напряжением.

Доработка блока питания — зарядного устройства.

Лабораторный источник питания с микроконтроллерным управлением.

Импульсный стабилизированный блок питания мощностью 1 кВт.

Зачем нужна коррекция коэффициента мощности?.

Корректор коэффициента мощности.

Стабилизатор напряжения 0. 15 В с регулируемой защитой по току.

Налаживание инверторного источника сварочного тока.

Корректор коэффициента мощности.

Проектирование обратноходовых ИИП на TОРSwitch-II с помощью программы VDS.

Доработка стабилизатора напряжения 0. 15 В с шагом регулирования 1 В.

Автоматизированное проектирование обратноходового преобразователя на микросхемах ТОРSwitch.

Усовершенствование электронного предохранителя.

Доработка стабилизатора переменного напряжения.

Устройство защиты аппаратуры от аномального напряжения в сети.

Доработка автоматического зарядного устройства для свинцово-кислотной аккумуляторной батареи.

Подбор отечественных аналогов импортных трансформаторов в обратноходовом преобразователе.

Малогабаритный импульсный источник питания на микросхеме LNK501.

Продлим «жизнь» Ni-Cd аккумуляторов!.

Автотрансформатор на основе ТС-180.

Малогабаритный сетевой источник питания на микросхеме TNY264.

Остерегайтесь поддельных аккумуляторных батарей.

В. Назаров, С. Шейкин.

Методика и программа расчета импульсного трансформатора двухтактного преобразователя.

Стабилизированный ИИП на микросхеме ТОР249Y для УМЗЧ.

Усовершенствованный блок управления стабилизатора переменного напряжения.

Малогабаритный импульсный стабилизатор на микросхеме TOP222.

Усовершенствованное устройство защиты от аномального напряжения сети.

Стабилизированный полумостовой импульсный блок питания.

Импульсное автоматическое зарядное устройство для ИБП.

Малогабаритный преобразователь напряжения на МС34063.

Простой лабораторный блок питания 1. 20 В с регулируемой токовой защитой.

Стабилизатор напряжения на микросхеме КР142ЕН19 с защитой.

Регулируемый стабилизатор напряжения/тока.

Заряжаем аккумулятор сотового телефона от гальванических элементов.

Устройство защиты сильноточной аппаратуры.

Экономичный ограничитель напряжения батареи.

Регулируемый стабилизатор напряжения.

Стабилизированный преобразователь 12/220 В.

Простое зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов Д-0,1.

Повышающий стабилизатор переменного напряжения.

Узел защиты микросхемного стабилизатора напряжения.

Регулируемый электронный предохранитель.

Регулирование выходной мощности автогенераторных полумостовых инверторов.

Транзисторная сборка в устройстве защиты от превышения напряжения.

Проверка выпрямительных столбов.

Устройство защиты блока питания от замыкания выхода.

Вариант блока управления стабилизатора переменного напряжения.

Сетевой выпрямитель — стабилизатор напряжения и тока.

Регулируемый стабилизатор напряжения с защитой.

Эквивалент нагрузки.

Стабилизированный блок питания повышенной мощности.

Расширение интервала напряжения сети трансформаторных блоков питания.

Малогабаритный импульсный источник питания.

Измеритель емкости аккумуляторных батарей.

ИИП мощностью 100 Вт на ШИ контроллере К1156ЕУ2Р.

Стабилизатор повышенного напряжения с оптической изоляцией и токовой защитой.

Устройство для тестирования Li-ion аккумуляторов.

Ю. Гумеров, А. Зуев.

Автоматическое зарядное устройство.

Устройство защиты аппаратуры от аномального напряжения сети.

Зарядное устройство для щелочных аккумуляторов.

Устройство защиты сильноточной аппаратуры

Предлагаемое устройство предназначено для защиты аппаратуры, потребляющей от источника постоянного напряжения значительный импульсный ток (УМЗЧ, трансиверы и т. п.). Устройство отключает нагрузку в случаях чрезмерного повышения или понижения напряжения питания. Пороги срабатывания защиты можно регулировать в широких пределах. Малые габариты устройства позволяют встроить его в питаемую нагрузку. Когда мощная низковольтная радиоаппаратура получает питание от случайных нештатных источников, в том числе автомобильных аккумуляторов, весьма актуальна ее защита от переполюсовки и недопустимого напряжения питания (слишком высокого или низкого). В первом случае можно применить классический прием — предохранитель и мощный диод, подключенный катодом к плюсовой, а анодом к минусовой шине питания. Для второго случая, разработано предлагаемое устройство, которое включается в линию питания нагрузки и может быть встроено в нагрузку. Схема устройства показана на рис. 1.

Нагрузку коммутирует мощный ключевой р-канальный полевой транзистор IRF 4905 ( VT 1), которым управляют две микросхемы — параллельные стабилизаторы напряжения — КР142ЕН19 ( DA 1 и DA 2), работающие в режиме компаратора. Если напряжение на входе микросхемы КР142ЕН19 меньше порога ее переключения (2,5 В), то микросхема закрыта и потребляет ток около 1 мкА. В противном случае ток через микросхему резко возрастает (с крутизной примерно 2 А/В), поэтому его ограничивают внешними элементами так, чтобы он не превышал 100 мА. На микросхеме DA 1 собран узел, реагирующий на повышение напряжения питания, а на DA 2 — на понижение. Характеристика уст­ройства показана на рис. 2.

Рассмотрим плавное увеличение напряжения питания. Пока оно меньше 10 В, обе микросхемы закрыты и ток через резистор R 7 невелик. Напряжение на этом резисторе недостаточно для открывания транзистора VT 1, нагрузка отключена, светодиод HL 1 не горит. Когда напряжение питания возрастет до 10 В, напряжение на управляющем входе микросхемы DA 2 достигнет 2,5 В и микросхема откроется. Ток через нее возрастет, напряжение на резисторе R 7 увеличится, и транзистор откроется и подключит нагрузку. Благодаря малому сопротивлению канала открытого транзистора VT 1 (0,02 Ом) падение напряжения на нем будет невелико и почти все входное напряжение поступает на нагрузку. Светодиод HL 1 индицирует включенное состояние нагрузки. Когда напряжение питания достигнет 16 В, откроется микросхема DA 1, напряжение на ней не превысит 2 В, вследствие чего микросхема DA 2 закроется, транзистор VT 1 также закроется и отключит нагрузку. Светодиод HL 1 погаснет. При плавном уменьшении напряжения питания нагрузка будет включена при напряжении 15 В и отключена при 9 В. Таким образом, каждый порог переключения имеет гистерезис, что повышает надежность переключения и исключает многократную коммутацию нагрузки, когда нестабильное напряжение питания колеблется на пороговом уровне. Гистерезис верхнего порога осуществлен с помощью положительной обратной связи через резистор R 6, нижнего порога — через резистор R 8. Указанные вы­ше пороги срабатывания могут быть изменены в широких пределах: верхний — подстроечным резистором R 1, нижний — R 4. Увеличение сопротивления резисторов R 6 уменьшает гистерезис верхнего порога, R 8 — нижнего. Для уменьшения влияния помех в цепь отрицательной обратной связи микросхем включены конденсаторы С1 и СЗ, но следует учесть, что они уменьшают быстродействие устройства. При токе нагрузки 10 А падение напряжения на открытом транзисторе VT 1 не превысит 0,2 В, а рассеиваемая мощность будет не более 2 Вт, поэтому транзистор можно использовать без теплоотвода. При токе 20 А рассеиваемая мощность может достичь 8 Вт, поэтому необходим небольшой теплоотвод или включение двух транзисторов параллельно. Напряжение питания с учетом пульсаций должно быть меньше предельно допустимого напряжения микросхем — 30 В.

Конструкция и детали. Транзистор IRF 4905 ( VT 1) — полевой с р-каналом в корпусе ТО-220 или IRF 4905 L в корпусе ТО-262, также можно использовать IRFU 5305 в корпусе ТО-251АА. Микросхему КР142ЕН19 ( DA 1 и DA 2) можно заменить зарубежным аналогом TL 431 CLR . Все конденсаторы — К10-17 или аналогичные импортные, постоянные резисторы — Р1-4, МЛТ, С2-33, подстроечные — СПЗ-19. Для этих деталей рассчитана плата, чертеж которой показан на рис. 3. Она изготовлена из односторонне фольгированного стеклотекстолита.

Если необходимо уменьшить габаритные размеры устройства, то надо применить детали для поверхностного монтажа: транзистор VT 1 IRF 4905 S — в корпусе D 2- Pak или IRFR 5305 — в корпусе D — Pak , микросхемы DA 1 и DA 2 TL 431 CD — в корпусе SOP -8, подстроечные резисторы PVZ , постоянные резисторы и конденсаторы — типоразмера 1206. Чертеж печатной платы для таких деталей показан на рис. 4, фотография смонтированной платы — на рис. 5.

Светодиод HL1 можно применить любой маломощный видимого спектра излучения. Сопротивление резистора R9 выбирают так, чтобы при максимальном напряжении питания нагрузки ток через светодиод не превысил максимально допустимого значения. Светодиод HL1 и резистор R9 установлены вне платы навесным монтажом. Эти элементы нужны только в том случае, если у нагрузки нет собственной индикации включенного состояния.

Налаживание сводится к установке порогов переключения подстроечными резисторами R1 и R4, требуемые значения гистерезисов устанавливают подбором резисторов R6 и R8.

И . Нечаев, г . Курск. Радио №11, 2006г.

Устройство защиты сильноточной аппаратуры

Резисторы R1— R3 образуют делитель выпрямленного напряжения сети, пульсации которого сглажены конденсатором С1. Напряжение с движка подстроечного резистора R2 подается на инвертирующий вход первого компаратора, а напряжение с резистора R3 — на инвертирующий вход другого компаратора. На неинвертирующие входы обоих компараторов поступает образцовое напряжение со светодиода HL1, ток через который стабилизирован полевым транзистором VT1. Логические элементы микросхемы DD1 обрабатывают сигналы компараторов и формируют напряжение затвор-исток транзисторов VT2 и VT3, управляющее их состоянием. Микросхемы DA1 и DD1 получают питание от конденсатора С2, который заряжается импульсами напряжения сети через диод VD1, резистор R4 и встроенный защитный диод транзистора VT2. Напряжение на конденсаторе С2 ограничено с помощью стабилитрона VD2.

Когда напряжение сети упадет ниже 180 В, напряжение на движке подстроечного резистора R2 станет меньше образцового, в результате чего на выходе компаратора DA1.1 установится высокий уровень, на выходе элемента DD1.1 — низкий уровень, на выходе элемента DD1.4 — высокий уровень, светодиод HL2 погаснет, диод VD3 откроется, конденсатор СЗ быстро зарядится через токоограничительный резистор R6 и диод VD5. Напряжение с конденсатора СЗ подается на верхний по схеме вход (вывод 1) элемента DD1.2, а с анода диода VD3 — на верхний по схеме вход (вывод 12) элемента DD1.3. RS-триггер, собранный на этих элементах, переключится в состояние низкого уровня на выводе 3 микросхемы DD1. Именно это напряжение подано на затворы транзисторов VT2 и VT3. Эти транзисторы закроются и отключат нагрузку от сети. Когда напряжение сети превысит 240 В, напряжение на резисторе R3 станет больше образцового, в результате чего на выходе компаратора DA1.2 установится низкий уровень, на выходе элемента DD1.4 — высокий уровень, светодиод HL2 погаснет. Конденсатор СЗ зарядится, как описано выше. Высокий уровень на выводе 1 микросхемы DD1 и низкий уровень на ее выводе 13 аналогично переключат триггер на элементах DD1.2 и DD1.3, транзисторы VT2 и VT3 закроются и отключат нагрузку от сети.

Читайте также  Высокоточный измеритель индуктивности и емкости

Когда напряжение сети вернется в допустимые пределы, на выходе компаратора DA1.1 установится низкий уровень, а на выходе компаратора DA1.2 — высокий. На выходе элемента DD1.4 установится низкий уровень, включится светодиод HL2 — индикатор допустимого напряжения сети. Но нагрузка включена не будет, пока конденсатор СЗ не разрядится через резисторы R9, R6 и выход элемента DD1.4. Пауза продолжается около 10 с из-за большого сопротивления резистора R9. Лишь когда напряжение на конденсаторе СЗ, а значит, и на верхнем по схеме входе элемента DD1.2 будет соответствовать низкому логическому уровню, произойдет переключение триггера в состояние высокого уровня на выводе 3 микросхемы DD1, в результате чего транзисторы VT2 и VT3 откроются и подключат нагрузку к сети. Если во время паузы напряжение сети выйдет за допустимые пределы, на выходе элемента DD1.4 установится высокий уровень, светодиод HL2 погаснет, конденсатор снова быстро зарядится через резистор R6 и диод VD5. Поэтому, когда напряжение сети войдет в допустимые пределы, пауза будет отработана снова. Благодаря этой паузе нагрузка защищена от резких колебаний напряжения сети. Если необходимо скорее включить нагрузку, сократив время паузы, нажимают на кнопку SB1, быстро разряжая конденсатор СЗ через токоограничительный резистор R8. Использование этой кнопки в устройстве необязательно.

Конструкция и детали. Устройство собрано на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 2. Коммутирующие транзисторы VT2 и VT3 должны быть рассчитаны на максимальный ток нагрузки и напряжение не менее 600 В, чтобы устройство выдерживало аварийное повышение напряжения сети до 380 В. Например, если мощность нагрузки не превышает 700 Вт, можно применить транзисторы КП707Б— КП707Г. Необязательно устанавливать их на теплоотводы при мощности нагрузки до 400 Вт. Если напряжение сети не превышает 350 В, можно применить транзисторы VT2 и VT3 из серии IRF840. В этом случае мощность нагрузки может достигать 1 кВт. Транзистор VT1 — из серии КПЗОЗ с начальным током стока 1,6. 2 мА. Светодиод HL1 — с падением напряжения 1,7. 1,9 В при указанном выше прямом токе. Светодиод HL2 — любой, свечение которого заметно под прямым током около 1 мА. Диод VD1 должен быть рассчитан на прямой ток не менее 100 мА и обратное напряжение не менее 600 В. Стабилитрон VD2 — с напряжением стабилизации 11. 15В при токе 5 мА. Диоды VD3— VD5 — из серий КД521, КД522. Импортную микросхему LM358N (DA1) можно заменить одним из отечественных аналогов: КР1040УД1, КР1464УД1Р. Подстроечные резисторы R2 и R3 — СПЗ-38а или аналогичные.

Налаживание. При исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже устройство начинает работать сразу после включения, его налаживание заключается в установке необходимых пределов входного напряжения, соответствующих срабатыванию защиты. Движок подстроечного резистора R2 устанавливают в верхнее по схеме положение, R3 — в нижнее. Вход устройства подключают к сети через ЛАТР, выход — к нагрузке, например, лампе накаливания мощностью 40 Вт. Параллельно выходу ЛАТР включают вольтметр переменного тока. На выходе ЛАТР устанавливают напряжение 240 В, при этом светодиод HL2 должен быть погашен. Перемещают движок подстроечного резистора R3 до включения светодиода HL2. Затем на выходе ЛАТР устанавливают напряжение 180 В и перемещают движок подстроечного резистора R2 до гашения светодиода HL2. После этого изменяют напряжение ЛАТР, отслеживая включение и отключение нагрузки, а также длительность паузы, которую можно изменить подбором резистора R9.

Для увеличения надежности устройства рекомендую измерить цифровым омметром сопротивление введенной части подстроечного резистора R3 и обоих участков подстроечного резистора R2, после чего впаять вместо них постоянные резисторы того же сопротивления с допуском не хуже 1 %. В устройство может быть введена защита нагрузки по току (рис. 3). Ее датчик тока (диоды VD1—VD6 и резистор R1) включают в разрыв цепи стока транзистора VT3. Если падение напряжения на датчике тока — резисторе R1 — достаточно для включения излучающего диода оптрона U1, напряжение на его фотодиоде и, соответственно, на выводе 12 DD1 упадет до низкого логического уровня, в результате чего RS-триггер переключится в состояние, соответствующее отключению нагрузки.

ЛИТЕРАТУРА
1. Нечаев И. Устройство защиты аппара-
туры от колебаний напряжения сети. — Радио, 2001, № 1,с. 33.
2. Шрайбер А. Устройство защиты от пе-
репадов напряжения в электросети. — Радио, 2001, № 2, с. 46, 47.
3. Короткое И. Устройство защиты быто-
вых приборов от аномальных напряжений в сети. — Радио, 2001, № 8, с. 39, 42.
4. Нечаев И. Защита аппаратуры от пре-
вышения напряжения сети. — Радио, 2004, № 10, с. 30,31.
М. ОЗОЛИН, с. Красный Яр Томской обл.
Радио 04-2006

Защита от сверхтока: что это такое, требования, особенности

Защита от сверхтока («overcurrent protection») — это защита, отключающая электрическую цепь при появлении в ней сверхтока [1].

Требования.

Обратимся к книге [1] автора Харечко Ю.В., который, проведя анализ нормативной документации, заключил следующее:

« Требования к защите электрических цепей от токов перегрузки и короткого замыкания приведены в стандарте МЭК 60364‑4‑43 и в разработанном на его основе ГОСТ Р 50571.4.43-2012. Обоими стандартами предусмотрено обязательное выполнение в электроустановках зданий защиты от сверхтока проводников ее электрических цепей, как правило, посредством их отключения устройствами защиты от сверхтока, к которым, прежде всего, относятся автоматические выключатели и плавкие предохранители.

В обоих стандартах изложены общие требования к осуществлению защиты от сверхтока проводников в электроустановках зданий, установлены требования к характеристикам устройств защиты от сверхтока, приведены требования по согласованию характеристик проводников и устройств защиты от перегрузки и короткого замыкания, а также конкретизированы требования по защите проводников от токов перегрузки и токов короткого замыкания.

В качестве устройств защиты от сверхтока в электроустановках зданий можно использовать автоматические выключатели, плавкие предохранители и их сочетания, которые удовлетворяют требованиям соответствующих стандартов, входящих в составы комплексов МЭК 60898 «Электрические аксессуары. Автоматические выключатели для защиты от сверхтока для бытовых и подобных установок», МЭК 60947 «Низковольтная коммутационная аппаратура и аппаратура управления», МЭК 61009 «Автоматические выключатели, управляемые дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока для бытового и подобного использований (АВДТ)» и МЭК 60269 «Низковольтные плавкие предохранители». »

В Российской Федерации и других странах ЕАЭС действуют:

  • ГОСТ IEC 60898-1-2020;
  • ГОСТ IEC 60898-2-2011;
  • ГОСТ Р 50030.2-2010;
  • ГОСТ IEC 61009-1-2020;
  • стандарты комплекса ГОСТ IEC 60269 «Предохранители плавкие низковольтные», а также другие стандарты.

В стандарте МЭК 60364‑4‑43 и ГОСТ Р 50571.4.43-2012 [2] указано, что устройства защиты от токов перегрузки должны иметь время-токовую характеристику с обратно-зависимой выдержкой времени, а также обеспечивать отключение токов перегрузки раньше, чем произойдет опасное повышение температуры проводников и контактов в местах их соединений.

Устройства защиты от токов короткого замыкания должны отключать любые токи короткого замыкания вплоть до их номинальной коммутационной способности при коротком замыкании раньше, чем эти токи вызовут опасные повышения температуры проводников и контактов в местах их соединений или опасные механические воздействия на проводники. Эти устройства могут быть установлены в тех местах электроустановок зданий, где защита от токов перегрузки не требуется или ее выполняют другими защитными устройствами.

В международном и национальном стандартах также приведены требования по выполнению защиты от сверхтока в электрических цепях электроустановки здания. В соответствии с этими требованиями устройства защиты от перегрузок и коротких замыканий, как правило, следует устанавливать в тех точках электрических цепей, где из-за изменения сечения, конструкции или материала проводников, а также способа их прокладки уменьшаются значения допустимых длительных токов проводников (см. статью «Допустимый длительный ток проводника»).

Рекомендуется не устанавливать устройства защиты от сверхтока в электрических цепях, питающих электрооборудование, отключение которого может привести к возникновению угрозы безопасности. К таким электрическим цепям относят, например, цепи возбуждения электрических машин, электрические цепи, питающие грузоподъемные электромагниты, вторичные цепи трансформаторов тока. В этих случаях необходимо устанавливать устройства аварийной сигнализации.

Читайте также  Измеритель кбв с автокалибровкой

Особенности.

Харечко Ю.В. в своей книге [1] акцентирует внимание на некоторых особенностях защиты от сверхтока:

« Обнаружение сверхтоков необходимо выполнять во всех фазных проводниках. Отключать следует те фазные проводники, в которых обнаружен сверхток. Однако, если отключение одного фазного проводника может вызвать опасные последствия, например, когда к трехфазной электрической цепи подключен трехфазный электродвигатель, должны быть предусмотрены специальные меры. Иными словами, при появлении сверхтока в одном фазном проводнике трехфазной электрической цепи отключают все фазные проводники. Таким образом, исключают неполнофазное функционирование трехфазного электрооборудования.

В электроустановках зданий, соответствующих типам заземления системы TN‑S, TN‑C‑S, TN‑С и TT, не требуется обнаружение сверхтоков в нейтральных проводниках в тех случаях, когда их сечения эквивалентны сечениям фазных проводников и ожидаемые токи, которые могут протекать по нейтральным проводникам, не превышают значения токов в фазных проводниках. Однако если в какой-то электрической цепи сечение нейтрального проводника меньше сечения фазных проводников, следует предусмотреть обнаружение в нем сверхтока с последующим отключением фазных проводников. Нейтральный проводник при этом можно не отключать. Во всех случаях нейтральный проводник должен быть защищен от тока короткого замыкания.

В электроустановках зданий, соответствующих типу заземления системы IT и имеющих нейтральные проводники, требуется обнаружение сверхтока в нейтральном проводнике каждой электрической цепи. При его выявлении следует отключить все проводники, находящиеся под напряжением, включая нейтральный проводник. Однако в некоторых случаях стандарты допускают не выполнять указанные меры. »

Если электрические токи, протекающие по фазным проводникам трехфазной электрической цепи, имеют большую долю высших гармоник, электрический ток, протекающий в нейтральном проводнике может превысить его допустимый длительный ток даже при равномерной нагрузке по фазам. В этих условиях необходимо выполнять обнаружение перегрузки нейтрального проводника и отключать электрическую цепь. Требования по осуществлению защиты нейтральных проводников приведены в стандарте МЭК 60364‑5‑52 и в разработанном на его основе ГОСТ Р 50571.5.52-2011 [3].

Если необходимо осуществлять защиту от сверхтока в нейтральных проводниках, в однофазных электрических цепях можно использовать двухполюсные автоматические выключатели со всеми защищенными полюсами, в трехфазных электрических цепях − четырехполюсные автоматические выключатели со всеми защищенными полюсами. Примеры применения таких автоматических выключателей приведены в статьях «Как собрать трехфазное ВРУ для частного дома» и «Как собрать трёхфазный квартирный щиток?». Отключить нейтральный проводник следует после отключения фазных проводников. Включение нейтрального проводника можно выполнять раньше или одновременно с фазными проводниками.

Автомат-прерыватель: надежная защита сильноточного оборудования

На автомобилях может устанавливаться оборудование с высоким энергопотреблением — аудиосистемы, обогревательные устройства и т.д. Защита таких устройств ложится на плечи автоматов-прерывателей — все об этих приборах, их типах, конструкции и работе, а также об их подборе и применении читайте в статье.

Что такое автомат-прерыватель?

Автомат-прерыватель (предохранитель-автомат, автоматический предохранитель, автомат питания) — устройство коммутации и защиты, предназначенное для подключения и ручного и/или автоматического (аварийного) обесточивания цепей питания сильноточного дополнительного оборудования с напряжением питания до 48 вольт.

На автомат-прерыватель возложено несколько функций:

  • Коммутация цепей питания — ручное включение и выключение сильноточного оборудования;
  • Автоматические обесточивание оборудования при чрезмерном потреблении тока;
  • Аварийное автоматические обесточивание оборудования в случае короткого замыкания в цепях питания — выполнение функции многоразового предохранителя;
  • В некоторых типах автоматов — индикация подключения оборудования к источнику питания.

Автомат-прерыватель INCAR

Автомат-прерыватель INCAR

Автомат-прерыватель INCAR

Автомат питания используется на транспортных средствах в качестве коммутационного устройства и предохранителя для защиты оборудования, в цепях питания которого действуют высокие токи — до 50-200 и более ампер. К такому оборудованию относятся, в первую очередь, аудиосистемы, усилители которых развивают мощность вплоть до 3500-3600 Вт. Также автоматические предохранители применяются для подключения нагревательных/отопительных приборов и специальной аппаратуры.

Автоматические предохранители играют ключевую роль в защите и нормальной работе сильноточного оборудования (которое, как правило, имеет высокую стоимость), поэтому к их выбору следует подходить ответственно. А чтобы сделать правильную покупку, необходимо разобраться в типах, конструкции и особенностях данных устройств.

Конструкция и принцип работы автоматов-прерывателей

Все автомобильные автоматические предохранители имеют принципиально одинаковое устройство. Основу автомата составляет расцепитель, связанный с контактной системой и приводным устройством. Расцепитель соединен с клеммами, которые включаются в цепь питания защищаемого оборудования, обеспечивая их соединение и разъединение в зависимости от режима работы.

В большинстве автоматов используются тепловые расцепители. Его главная деталь — плоская биметаллическая пластина, жестко связанная с одной из клемм автомата (как правило — с выводной). На свободной стороне пластины расположен рычаг отключения автомата, связанный с кнопкой на корпусе устройства. Здесь же, но под пластиной, установлен контакт, связанный со второй клеммой автомата, над этим контактом на пластине расположена контактная площадка. Между контактами может проходить диэлектрическая пластинка, установленная на поворотной оси с рычажком. Вся эта конструкция заключена в пластиковый корпус, на переднюю панель которого выведена кнопка отключения и рычажок включения устройства.

Работает расцепитель следующим образом. В выключенном состоянии диэлектрическая пластинка на поворотной оси расположена между контактом и контактной площадкой биметаллической пластины — цепь разомкнута, оборудование обесточено. Для включения рычажок поворачивается в положение «On» (выполняется «взведение» автомата) и диэлектрическая пластинка выходит из зазора между контактами. За счет своей упругости биметаллическая пластина отгибается и контактной площадкой опирается на контакт входной клеммы — цепь замыкается, на оборудование подается напряжение питания. Для ручного выключения нужно нажать на кнопку — связанный с ней рычаг поднимет биметаллическую пластину, разъединив контакты, цепь разорвется и оборудование будет обесточено. Одновременно с этим связанная с рычагом или самой биметаллической пластиной пружина повернет ось рычажка — диэлектрическая пластинка войдет в зазор между контактами, предотвратив их замыкание. После снятия усилия с кнопки автомат-прерыватель останется разомкнутым.

Автоматическое отключение теплового расцепителя выполняется за счет нагревания биметаллической пластины. В случае повышения силы тока в цепи питания (вследствие превышения безопасной мощности или при коротком замыкании) биметаллическая пластина нагревается и изгибается вверх — контакты размыкаются и цепь разрывается. При этом происходят все описанные выше процессы — рычажок отводится в сторону и в зазор между контактами вводится диэлектрическая пластина. После устранения причины срабатывания автомата его можно вновь включить.

Дополнительно автомат-прерыватель может оснащаться электромагнитным расцепителем мгновенного действия. Такой расцепитель представляет собой соленоид, якорь которого соединен с контактной группой. При коротком замыкании ток в обмотке возрастает, якорь втягивается в катушку, отводит контакт и обесточивает цепь. Однако такой расцепитель применяется нечасто, так как он приводит к некоторой потере тока, что для автомобильного электрооборудования неприемлемо.

Для контроля работы автомата может использоваться индикаторный светодиод — он включается и выключается в соответствии с положением контактов устройства.

Типы, характеристики и особенности автоматов питания

Автоматы-прерыватели классифицируются по типу корпуса, типу и размеру клемм, и электрическим характеристикам.

Автоматы могут помещаться в различные корпусы:

  • Обычные корпусы без защиты от негативных факторов окружающей среды;
  • Влагозащищенные корпусы, иногда — с дополнительными крышками для защиты клемм;
  • Корпусы в морском исполнении — герметичные корпусы, полностью защищенные от воды, солей, агрессивных газов и т.д., применяются на судах.

При этом автоматические предохранители могут иметь различный форм-фактор:

  • Обычный прямоугольный корпус;
  • Цилиндрический корпус в форм-факторе корпуса под мощные плавкие предохранители;
  • Корпусы специальной формы для монтажа в штатные установочные места (обычно это судовые автоматы).

На всех корпусах выполнены монтажные проушины (кронштейны) и установлены клеммы различных типов:

  • Резьбовые клеммы — болты с гайками и шайбами под витые петли, отформированные на проводниках, а также под клеммы в виде колец и лопаток;
  • Винтовые зажимы — разъемные клеммы, половины которых сжимаются винтами;
  • Зажимные цанговые клеммы — клеммы в виде разрезных втулок с резьбой, на которую наворачивается гайка для обжима проводника.

Автоматы-прерыватели имеют следующие характеристики:

  • Номинальный ток отключения;
  • Номинальное напряжение;
  • Типа и размеры клемм.

Основной характеристикой является ток отключения, который обязательно указывается на корпусе устройства. На автомобилях и ином транспорте используются автоматы с током отключения от 50 до 150 А, что для 12-вольтовой бортовой сети соответствует максимальной мощности оборудования 600-1800 Вт, а для 24-вольтовой — соответственно от 1200 до 3600 Вт.

Номинальное напряжение автоматов обычно лежит в двух пределах — до 24 и до 48 В.

Что касается размера клемм, то здесь возможны различные варианты. Обычные резьбовые клеммы могут использоваться для соединения с проводами диаметром до 8 мм. Цанговые и винтовые клеммы бывают разных размеров, но они соответствуют принятой системе измерения сечения проводов в калибрах GA. Сегодня такие клеммы бывают двух основных типов — для проводов калибром 8 – 4 GA (диаметром 3,26 и 5,19 мм) и для проводов калибров 8 – 0 GA (диаметром от 3,26 до 8,25 мм).

Вопросы выбора, монтажа и эксплуатации автоматов-прерывателей

Выбор автоматического предохранителя нужно делать, исходя из действующих в цепях питания защищаемого оборудования токов. Здесь все зависит от мощности данного оборудования, примерные диапазоны токов указаны выше. Использовать автомат с пониженным и повышенным током отключения не рекомендуется — при пониженном токе он будет обесточивать цепь на рабочих режимах, а при повышенном токе отключение не произойти даже при аварии. Тип и размеры клемм такт же должны соответствовать токам в защищаемой цепи: чем выше токи, тем больше сечение провода, и тем большего размера клеммы.

Читайте также  Baycom радиомодем для pc

Тип корпуса автомата должен соответствовать условиям его эксплуатации. Для установки внутри автомобиля подойдет обычный автомат, но если устройство будет подвержен воздействию окружающей среды, то следует выбирать автомат во влагозащищенном корпусе или в морском исполнении.

Включать автомат-прерыватель в цепь нужно в соответствии с его инструкцией. В частности, следует выполнять правильное подключение: клемму «IN», «INPUT» или «BAT» — к клемме аккумулятора, клемму «OUT», «OUTPUT» или «AUX» — к клемме питания оборудования. Монтаж проводов должен быть надежным и плотным, исключающим потерю контакта при эксплуатации транспортного средства.

Эксплуатация автомата-прерывателя очень проста. Для его включения необходимо повернуть рычажок на корпусе в соответствующее положение, для отключения — нажать на кнопку. При автоматическом отключении следует сначала найти и устранить причину резкого роста тока в цепи, а только затем включать автомат. При правильном выборе, монтаже и использовании автомата питания мощное оборудование и сам автомобиль будут под надежной защитой.

Эксплуатация автомобиля летом сопровождается специфическими загрязнениями — битумными и смолистыми пятнами, следами насекомых и другими. Эти загрязнения не удаляются водой при мойке, решить проблему помогают специальные средства — очистители битума и следов насекомых, о которых рассказано в статье.

Длительная езда на автомобиле приводит к утомляемости мышц шеи и наносит вред здоровью позвоночника. Решить эти проблемы помогают подушки на подголовники. О том, что такое подушки на подголовники и зачем они нужны, а также об ассортименте, подборе и применении данных аксессуаров — узнайте из статьи.

Для нарезки наружной резьбы с помощью круглых и прямоугольных плашек необходимо использовать специальное приспособление — плашкодержатель или вороток для плашек. Все о воротках, их существующих типах, конструкции и характеристиках, а также о выборе и применении этих приспособлений — читайте в статье.

Резьбовой крепеж прост и надежен, однако повреждение болта или шпильки может привести к невозможности его извлечения и замены. Эта проблема решается с помощью специального инструмента — набора экстракторов. Об этих приспособлениях, их типах, конструкции, выборе и применении читайте в данной статье.

Почувствовав дыхание зимы, все автомобилисты задумываются о замены сезонной резины. И очень многие из нас при покупке зимних шин встают перед трудным выбором — «шиповки» или «липучки»? Каждый тип шин имеет свои преимущества и недостатки, и отдать предпочтение чему-то одному бывает очень сложно. В этой статье мы попытаемся сделать этот непростой выбор.

Заливка в бак некачественного дизельного топлива может навредить мотору вплоть до полного его выхода из строя. Минимизировать или исключить негативные последствия заправки низкокачественным дизелем помогает специальная автохимия — присадки в дизтопливо, о которых подробно рассказано в данной статье.

Использование правильного типа шин гарантирует автомобилю устойчивость и управляемость в любой дорожной ситуации. Только шины, используемые по сезону, гарантируют оптимальные сцепные характеристики с дорожным покрытием и минимальный тормозной путь.

Устройство защиты от сверхтока

Предохранитель — электрический аппарат, выполняющий защитную функцию. Предохранитель защищает электрическую цепь и её элементы от перегрева и возгорания при протекании тока высокой силы. В цепи обозначается буквами «FU» (международное обозначение, от слова англ. Fuse ) или «Пр» (обозначение в СССР) и прямоугольником со сплошной линией в центре.

Предохранители бывают плавкими (одноразовыми) и автоматическими (многоразовыми). В низковольтных цепях также применяются самовосстанавливающиеся предохранители.

Содержание

Плавкий предохранитель

Плавкий предохранитель обычно представляет из себя стеклянную или фарфоровую оболочку, на основаниях которой располагаются контакты, а внутри находится тонкий проводник из относительно легкоплавкого металла. Определённой силе тока срабатывания соответствует определённое поперечное сечение проводника. Если сила тока в цепи превысит максимально допустимое значение, то легкоплавкий проводник перегревается и расплавляется, защищая цепь со всеми её элементами от перегрева и возгорания.

Плавкие предохранители имеют следующую маркировку:

Сила тока Цвет чеки Максимальная мощность (сеть 220 В)
Зелёный 1200 Ватт
10А Красный 2000 Ватт
16А Серый 3200 Ватт
20А Синий 4000 Ватт
26А Жёлтый 5200 Ватт

Лампы накаливания снабжают плавкими предохранителями для предотвращения перегрузки питающей цепи в случае возникновения электрической дуги в момент перегорания лампы. Предохранителем в лампе служит участок одного из вводных проводников, расположенных в цоколе лампы. Этот участок имеет меньшее сечение по сравнению с остальной длиной провода; в лампах с прозрачной колбой это можно заметить, рассматривая лампу на просвет. Для 220-вольтовых бытовых ламп предохранитель обычно рассчитан на ток 7 А.

Существенной величиной является время, за которое происходит разрушение проводника при превышении установленного тока. С целью уменьшения этого времени некоторые плавкие предохранители содержат пружину предварительного натяжения. Эта пружина также разводит концы разрушенного проводника, предотвращая возникновение дуги.

Автоматический предохранитель

Автоматический предохранитель (правильное название: Автоматический выключатель, также называется «автомат защиты», «защитный автомат» или же просто «автомат») состоит из диэлектрического корпуса, внутри которого располагаются подвижный и неподвижный контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или электромагнитным.

  • Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие пружину, отводящую подвижный контакт, разрывая тем самым электрическую цепь. Время срабатывания зависит от тока (время-токовая характеристика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать тепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального тока предохранителя. В отличие от плавкого предохранителя, автоматический предохранитель готов к следующему использованию после остывания пластины.
  • Магнитный (мгновенный) расцепитель представляет собой соленоид, подвижный сердечник которого приводит в действие пружину, отводящую подвижный контакт. Ток, проходящий через автоматический выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в от 6 и более раз от номинального тока, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы A, B, C и D в зависимости от характеристики срабатывания расцепителей).

Во время расцепления контактов может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты имеют особую форму и находятся в дугогасительной камере.

Расчёт необходимого предела срабатывания

Рассчитать ток можно по следующей формуле: , где

Inom — номинальный ток срабатывания предохранителя, А; Wmax — максимальная мощность нагрузки, Вт (с запасом примерно 20 %); U — напряжение сети, В.

Предохранитель выбирается из стандартного ряда, с ближайшим номинальным током срабатывания, превышающим полученное значение.

Техника безопасности

Замену предохранителя следует производить только при снятой нагрузке. Замена предохранителя под нагрузкой может привести к возникновению электрической дуги, и, как следствие, повреждению глаз, ожогам рук, порче держателя предохранителя. В электроустановках до 1000 вольт замена производится в срествах защиты лица и глаз специальными клещами либо рукой в диэлектрических перчатках.

Советы по выбору предохранителей

Номинал предохранителя в электроустановках не должен превышать допустимого длительного тока для проводов в сегменте электропроводки ниже предохранителя по ходу распределения энергии. Допустимый ток зависит от характеристик провода и определяется в соответствии с пунктом 1.3.10 ПУЭ. Если в защищаемом сегменте есть элементы с ещё меньшим допустимым током, то номинал предохранителя ограничен их номиналом тока. Например, если провода допускают 25 А, а розетки — только 16, то предохранитель следует брать не более 16 А. При нарушении этих условий чрезмерный ток может повредить розетки и другие элементы электроустановки, а также привести к пожару. Форма патрона для плавких предохранителей может быть такой, что установить в него предохранитель большего номинала невозможно.

При необходимости подключения очень мощного электроприбора сто́ит позаботится о предварительном отключении всех не нужных в данный момент электроприборов, это часто предотвращает срабатывание предохранителя.

Следует также обратить внимание на приборы, способные выйти из строя при неожиданных включениях/выключениях и при больших колебаниях напряжения в сети: электромоторы (в том числе холодильники), компьютеры, цветные телевизоры (с катушкой размагничивания на кинескопе) и видеомагнитофоны.

Жучок

Иногда при отсутствии в наличии необходимого предохранителя, или с целью сознательного обхода защиты, используют металлическую перемычку — «жучок». Это недопустимо и часто является причиной пожаров.

Источники

Корякин-Черняк С. Л. Краткий справочник домашнего электрика. Изд. 2-е — СПб.: Наука и Техника, 2006. С. 272. ISBN 5-94387-176-4