Несмотря на то, что в последнее время предохранители применяют очень редко, нужно понимать физический смысл работы предохранителя. Настоящий электрик-проектировщик должен знать все, в том числе, почему перегорают плавкие вставки предохранителя.
Практически все предохранители состоят из двух основных частей: держателя и непосредственно самой плавкой вставки.
При протекании тока через плавкую вставку происходит ее нагревание. Кстати, все провода, по которым течет ток также греются. Количество теплоты, выделяемой на отдельных участках цепи зависит от силы тока и сопротивления участка. Плавкая вставка предохранителя имеет большее сопротивление, по сравнению с остальным участком цепи, поэтому предохранитель греется больше, чем провода. Но в нормальном режиме количество выделяемой теплоты практически равно количеству теплоты, отдаваемой в окружающую среду и предохранитель в таком случае не перегорает. В аварийном режиме, при перегрузке или коротком замыкании, нагрев предохранителя происходит так интенсивно, что через некоторое время просто плавится. Чтобы расплавленный металл не повредил другие аппараты, плавкую вставку размещают в специальном патроне. Время перегорания предохранителя зависит от величины тока.
А теперь рассмотрим пример.
Возьмем алюминиевый проводник сечением 2,5мм2. Мысленно выделим в нем два участка по 30мм, один из которых будет из медной проволоки диаметром 0,2мм.
Принцип действия плавкого предохранителя
Площадь поперечного участка медной проволоки будет S=3,14*0,2*0,2/4=0,0031мм2. Сопротивление этого участка составит R1=0,029Ом. Сопротивление алюминиевого участка составит R2=0,00063Ом. При прочих равных условиях, количество теплоты выделяемой на каждом участке пропорционально сопротивлению участка, поэтому на участке предохранителя (медный проводник) выделится в 0,029/0,00063=46 раз больше теплоты.
Одной из самых важных характеристик предохранителя является зависимость времени перегорания плавкой вставки от силы тока. На рисунке представлен пример время-токовой характеристики предохранителя ПН-2.
Время-токовая характеристика предохранителя серии ПН-2
