Разгадка тайны предохранителей (05.08.2017). Печать
2017 - Август
05.08.2017 11:08
Save & Share
Ранее писал о том, что превышать номинал напряжения, написанный на предохранителе, нельзя. Однако напряжение меньше минимального рассматривать не стал. А зря. Во вчерашнем опыте выявилась проблема: при малых напряжениях (0.5-4В) предохранители 220-250В не перегорали при номинальном токе, и даже при превышающем (на 3А не сгорал при 3.43А). Дошло до того, что просто впаял сопротивление и начал увеличивать ток - предохранитель 2А/250В сгорел только на отметке 3.7А при 3В!

Дискуссии на форумах результата не дали. Закончилось все лютым срачем, и пришлось обтекать. Плюнул на это дело - полез в ГОСТы и прочие документы:
- нитка предохранителя есть сопротивление, как и любой элемент цепи. Сопротивление выше сопротивления проводов, при одинаковой длине;
- если бы напряжение на предохранителях было написано предельным - здесь получился бы казус. Предохранитель 5x20мм: длина стекла 9.8мм, согласно ГОСТ IEC 60127-2-2013. Была практика: текстолит, токопроводящий слой разрезан на полосочки. Эта прорезь менее 1мм выдерживает 260В AC - то есть, и пик синусоиды 368В. Какой смысл писать число "250В", если стекло предохранителя рассчитано на киловольты, если не десятки, - пробоя по корпусу не будет;
- на предохранителях всегда пишут номинальное напряжение. И называют его не предельными, а именно номинальным;
- по ГОСТ 17242-86: нужно использовать предохранители четко по номиналу напряжения на нем, не выходя за предел +10%. Очень интересно, о каком пробое идет речь. Возможно, речь идет о толщине стекла;
- по инструкции к предохранителям серии ПН-2. Максимальные потери мощности предохранителя - "энергия, которая выделяется в плавкой вставке, проводящей номинальный ток в установленных условиях" по ГОСТ Р 50339.0-2003. То есть, сколько Вт на нем выделится при сгорании. Из таблицы следует: чем больше ток - тем меньшее падающее на предохранителе напряжение требуется, чтобы предохранитель запустить в режим постоянного повышения собственного сопротивления. То есть, для предохранителя данной серии на 6.3А требуется 0.222В при собственном сопротивлении 0.035Ом, а для предохранителя на 630А требуется 0.076В при собственном сопротивлении 0.0001206Ом. Смысл абзаца: напряжение, падающее на предохранителе, исходя из закона Ома, участвует в начале его сжигания - а дальше лавинообразное повышение собственного сопротивления сделает свое дело. Об этом говорят и картинки ВАХ предохранителей;
- закон Джоуля-Ленца о выделяемой теплоте, зависимой от времени: dQ = I∙U∙dt, Q=I∙U∙t. Напряжение в формуле явно присутствует. Если "избавиться" от напряжения посредством I2∙R∙t - то получается интересная вещь: выделяемая на предохранителе теплота зависит не от силы тока, а от квадрата тока.

После переваривания всего, что выше:
- закон Ома не переборешь: что I2∙R, что I∙U - результат один. Если через предохранитель потек номинальный ток - он породит по закону Ома напряжение, необходимое для начала процесса сгорания;
- предохранители высоковольтные создаются в более длинном, толстом корпусе. Для предотвращения возникновения дуги изменяется не только длина нити, но и материал ее изготовления с увеличенной теплоемкостью. Следствие - нагреваться будет медленнее, следствие - сопротивление будет расти медленнее, следствие - медленнее сгорит. Попытка использовать предохранитель 10кВ чревата увеличением времени его срабатывания. Я спалил специально предохранитель 5кВ/0.6А при его стоимости в 120руб (халява из сломанной микроволновки) - он горел секунды 2;
- если предохранитель охладить до -273 градусов - он не сгорит и при 1000А, т.к. является идеальным проводником. На морозе предохранители не будут срабатывать на своих номиналах из-за уменьшения внутреннего сопротивления - потребуется больший ток для порождения процесса сгорания;
- однако мои предохранители не сгорали очень, очень долго - при комнатной температуре. Ниточка так неспешно меняла свой цвет на красный при превышении тока на 40% - а потом надоело ждать и выключил источник. Это так же наблюдалось, когда сгорал длинный предохранитель на 10А - процесс вообще не запустился при 1-2В.

Что же не так?!

Нет больше СССР, вот что не так. Теперь номинал тока, написанный на предохранителе, трактуется не "сгорю при 2А", а "начну сгорать при 2А" - и никто не обязан обеспечивать мгновенное сгорание. Вот даташит, в нем четко сказано: при превышении номинала на 50% предохранитель будет сгорать один час. Предохранитель 2А будет сгорать при 3А 3600 секунд!!!

То есть теперь, при выборе предохранителя, подогнать номинал можно будет только экспериментально при практической сборке: имеется сложность поиска даташитов на предохранители. Производителю это очень выгодно, т.к. в процессе макетирования может быть сожжен не 1 десяток предохранителей.

(добавлено 02.10.2017) Недавние события позволили предположить, что предохранители в офисной технике установлены неправильно. Например, в БП ПК стоит предохранитель на жилу переменного тока - однако неизвестно, общая эта жила или фаза: вилку втыкает пользователь. В итоге, при нештатной ситуации (например, пробитие фазы на корпус и КЗ через жилу заземления) предохранитель окажется не задействован. Это произошло при сборке диодного моста из 32 диодов, когда была допущена преднамеренная ошибка нарушения изоляции корпуса. В итоге выбило автомат и оплавило контакт выключателя прибора - а предохранитель полностью целый.

Из этого следует 2 вывода:
- при разработке приборов необходимо ставить не 1, а 2 предохранителя на каждую жилу 220В. Неясно, одинаковые ли должны быть номиналы или отличаться на 10-20% (чтобы не перегорало 2 предохранителя сразу);
- автоматы в квартире должны быть качественными, чтобы быстро отсекать КЗ и иметь большой запас прочности. Потому что именно они сработают как предохранитель, как последнее звено обороны от пожара в квартире, - в случае неудачной конструкции прибора. А таких конструкций, получается, пруд пруди.
Обновлено ( 02.10.2017 20:03 )