Врсте осигурача

Сваки електрични систем ради на равнотежи испоручене и утрошене енергије. Када се напон примени на електрично коло, он се примењује на одређени отпор у колу. Као резултат тога, на основу Охмовог закона, ствара се струја услед чијег деловања се врши рад.

У случају недостатака изолације, грешака у монтажи, хитног режима, отпор електричног кола се постепено смањује или нагло пада. То доводи до одговарајућег повећања струје, која, када премаши номиналну вредност, узрокује штету на опреми и људима.

Безбедносна питања су увек била и увек ће бити релевантна када се користи електрична енергија. Због тога се посебна пажња стално поклања заштитним уређајима. Први такви дизајни, названи осигурачи, и данас се широко користе.

Електрични осигурач је део радног кола, исечен је на делу жице за напајање, мора поуздано издржати радно оптерећење и заштитити коло од појаве вишка струја.Ова функција је основа класификације називне струје.

Према примењеном принципу рада и начину прекида кола, сви осигурачи су подељени у 4 групе:

1. са топљивом везом;

2. електромеханички дизајн;

3. На основу електронских компоненти;

4. самоизлечујући модели са нелинеарним реверзибилним својствима након дејства прекомерне струје.

Хот линк

Осигурачи овог дизајна укључују проводни елемент који се под дејством струје која прелази номиналну вредност, топи од прегревања и испарава. Ово уклања напон из кола и штити га.

Топљиве везе могу бити направљене од метала као што су бакар, олово, гвожђе, цинк или неке легуре које имају коефицијент топлотног ширења који обезбеђује заштитна својства електричне опреме.

Карактеристике грејања и хлађења жица за електричну опрему у стационарним условима рада приказане су на слици.

Рад осигурача при пројектованом оптерећењу обезбеђује се стварањем поуздане температурне равнотеже између топлоте која се ослобађа на металу проласком радне електричне струје кроз њега и одвођења топлоте у околину услед дисипације.

У случају хитних режима, ова равнотежа се брзо поремети.

Метални део осигурача повећава вредност свог активног отпора када се загрева. Ово доводи до већег загревања јер је произведена топлота директно пропорционална вредности И2Р. Истовремено, отпор и стварање топлоте се поново повећавају. Процес се наставља као лавина све док не дође до топљења, кључања и механичког уништења фитиља.

Када се струјно коло прекине, унутар осигурача постоји електрични лук. До тренутка потпуног нестанка кроз њега пролази струја опасна по инсталацију, која се мења према карактеристици приказаној на доњој слици.

Главни радни параметар осигурача је његова карактеристична струја током времена, која одређује зависност вишеструке струје у случају нужде (у односу на номиналну вредност) од времена одзива.

Да би се убрзао рад осигурача при ниским брзинама хитних струја, користе се посебне технике:

• стварање променљивих облика попречног пресека са површинама смањене површине;

• користећи металуршки ефекат.

Промени картицу

Како се плоче сужавају, отпор се повећава и ствара се више топлоте. У нормалном раду ова енергија има времена да се равномерно распореди по целој површини, а у случају преоптерећења стварају се критичне зоне на уским местима. Њихова температура брзо достиже стање у којем се метал топи и прекида електрично коло.

Да би се повећала брзина, плоче су направљене од танке фолије и користе се у неколико слојева повезаних паралелно. Спаљивање сваке области једног од слојева убрзава заштитну операцију.

Принцип металуршког ефекта

Заснован је на својству одређених метала ниског топљења, на пример олова или калаја, да растворе више ватросталног бакра, сребра и одређених легура у својој структури.

Да би се то урадило, капљице калаја се наносе на уплетене жице од којих је направљена топљива веза.На дозвољеној температури метала жица, ови адитиви не стварају никакав ефекат, али у хитном режиму брзо се топе, растварају део основног метала и обезбеђују убрзање рада осигурача.

Ефикасност ове методе се манифестује само на танким жицама и значајно се смањује са повећањем њиховог попречног пресека.

Главни недостатак осигурача је да када се активира, мора се ручно заменити новим. Ово захтева одржавање њихових залиха.

Електромеханички осигурачи

Принцип урезивања заштитног уређаја у напојну жицу и обезбеђивање његовог прекида ради смањења напона омогућава да се електромеханички производи створени за то класификују као осигурачи. Међутим, већина електричара их сврстава у посебну класу и назива их прекидачи кола или скраћено аутоматске машине.

Током њиховог рада, посебан сензор стално прати вредност струје која пролази. Након достизања критичне вредности, управљачки сигнал се шаље на погон — наелектрисана опруга из термичког или магнетног ослобађања.

Осигурачи за електронске компоненте

У овим изведбама функцију заштите електричног кола преузимају бесконтактни електронски прекидачи на бази енергетских полупроводничких уређаја диода, транзистора или тиристора.

Они се називају електронски осигурачи (ЕП) или струјни управљачки и склопни модули (МККТ).

Као пример, на слици је приказан блок дијаграм који приказује принцип рада транзисторског осигурача.

Управљачко коло таквог осигурача уклања сигнал измерене вредности струје са отпорног шанта.Модификован је и примењен на улаз изоловане полупроводничке капије МОСФЕТ тип транзистор са ефектом поља. 

Када струја кроз осигурач почне да прелази дозвољену вредност, капија се затвара и оптерећење се искључује. У овом случају, осигурач се пребацује у режим самозакључавања.

Ако се у кругу користи много видео надзора, постаје тешко одредити прегорели осигурач. Ради лакшег проналажења уведена је функција сигнализације „Аларм” која се може детектовати бљеском ЛЕД диоде или активирањем чврстог или електромеханичког релеја.

Такви електронски осигурачи су брзи, њихово време одзива не прелази 30 милисекунди.

Шема о којој смо горе говорили сматра се једноставном, може се значајно проширити новим додатним функцијама:

• континуирано праћење струје у струјном колу са формирањем команди за искључивање када струја пређе 30% номиналне вредности;

• искључивање штићене зоне у случају кратких спојева или преоптерећења са сигналом када се струја у оптерећењу повећа изнад 10% подешене поставке;

• заштита енергетског елемента транзистора у случају температура изнад 100 степени.

За такве шеме, ИЦКТ модули који се користе подељени су у 4 групе времена одзива. Најбржи уређаји су класификовани у класу «0». Они прекидају струје које прелазе поставку за 50% до 5 мс, за 300% за 1,5 мс, за 400% за 10 μс.

Осигурачи који се самоизлечу

Ови заштитни уређаји се разликују од осигурача по томе што након искључивања оптерећења у нужди задржавају своју оперативност за даљу поновну употребу.Зато су и названи самоизлечењем.

Дизајн је заснован на полимерним материјалима са позитивним температурним коефицијентом електричног отпора. Имају структуру кристалне решетке у нормалним, нормалним условима и нагло прелазе у аморфно стање када се загреју.

Карактеристика искључења таквог осигурача се обично даје као логаритам отпора у односу на температуру материјала.

Када полимер има кристалну решетку, добро је, попут метала, да проводи струју. У аморфном стању, проводљивост је значајно деградирана, што осигурава да се оптерећење искључи када дође до абнормалног режима.

Такви осигурачи се користе у заштитним уређајима како би се елиминисала појава поновљених преоптерећења када су замена осигурача или ручне радње оператера отежане. То је област аутоматских електронских уређаја који се широко користе у рачунарској технологији, мобилним уређајима, мерној и медицинској техници и возилима.

На поуздан рад осигурача који се саморесетују утичу температура околине и количина струје која тече кроз њу. Да би се урачунали, уведени су технички услови:

• струја преноса, дефинисана као максимална вредност на температури од +23 степена Целзијуса, која не покреће уређај;

• радна струја, као минимална вредност која на истој температури доводи до преласка полимера у аморфно стање;

• максималну вредност примењеног радног напона;

• време одзива, мерено од тренутка када се појави хитна струја до искључења оптерећења;

• расипање снаге, што одређује способност осигурача на +23 степена да пренесе топлоту у околину;

• почетни отпор пре повезивања на рад;

• отпор достиже 1 сат након завршетка операције.

Заштитници који се самоизлечу имају:

• мале величине;

• брз одговор;

• Стабилан посао;

• комбинована заштита уређаја од преоптерећења и прегревања;

• нема потребе за одржавањем.

Разноликости дизајна осигурача

У зависности од задатака, осигурачи се креирају за рад у круговима:

• индустријске инсталације;

• кућни електрични апарати за општу употребу.

Пошто раде у круговима са различитим напонима, кућишта се производе са карактеристичним диелектричним својствима. Према овом принципу, осигурачи су подељени на структуре које раде:

• са нисконапонским уређајима;

• у круговима до и укључујући 1000 волти;

• у колима индустријске опреме високог напона.

Специјални дизајни укључују осигураче:

• експлозивно;

• перфорирани;

• са гашењем лука када се коло отвори у уским каналима ситнозрнатих пунила или формирањем аутогаса или експлозије течности;

• за возила.

Ограничена струја квара осигурача може варирати од фракција ампера до килоампера.

Понекад електричари, уместо осигурача, уграђују калибрисану жицу у кућиште. Овај метод се не препоручује, јер чак и уз тачан избор попречног пресека, електрични отпор жице може се разликовати од препорученог због својстава самог метала или легуре. Такав осигурач неће сигурно радити.

Још већа грешка је случајна употреба домаћих „бубица“.Они су најчешћи узрок незгода и пожара у електричним инсталацијама.