Термопредохранитель принцип работы

  КАТАЛОГ          КАРТА          ПРАЙС-ЛИСТ          ДОСТАВКА          ССЫЛКИ          СПРАВОЧНИКИ          ГОСТЕВАЯ          ФОРУМ            ENGLISH  
  главная > каталог > термопредохранители (thermal cutoffs)  
     
  Термопредохранители (Thermal cutoffs)  
 
   
   
Смотрите также таблицу аналагов термопредохранителей  >>

Термопредохранители
— компактные и надежные элементы, созданные специально для защиты от воспламенения бытовой техники и промышленного электрического оборудования. Когда темперетура увеличивается до недопустимого значения, происходит разрыв электрической цепи.

Область применения
 — Блоки питания, трансформаторы, зарядные устройства, адаптеры, балласт`
 — Телефонные станции и системы, факсы, модемы
 — Телевизоры, видеокамеры, видеомагнитофоны, CD-плееры
 — Сетевые фильтры, копировальные устройства, принтеры, компьютеры, периферийные устройства
 — Стиральные машины, вентиляторы, сушилки, увлажнители, кондиционеры
 — Холодильники, кофеварки, утюги, фены
 — Нагреватели, преобразователи

Принцип действия термопредохранителей AUPO и NEC/SCHOTI

Термопредохранители на основе нитевидного легкосплавного проводника (Alloy type Thermal Cutoff) — при превышение окружающей температуры, легкоплавкий проводник перегревается и плавится, в результате чего и происходит разрыв электрической цепи.

Термопредохранители на основе термотаблетки (Pellet type Thermal Cutoff) — при превышение окружающей температуры, термотаблетка плавится, переставая сдерживать пружину сжатия (Spring B). Расплавление пружины сжатия (Spring B) вызывает расправление размыкающей пружины (Spring A), что и приводит к размыканию контакта цепи «звездочка» (Star contact).

 

Содержание

Самовосстанавливающийся предохранитель

Устройство, назначение и основные параметры

Да, есть такой хитроумный электронный компонент с очень длинным названием – самовосстанавливающийся предохранитель. Что это за «зверь» такой и как работает? Об этом и пойдёт речь.

Все знают обычный плавкий предохранитель. Устроен он просто и работает незаурядно. Принцип его работы основан на тепловом действии электрического тока.

Берётся тонкий медный провод, который выдерживает определённую силу тока, помещается в стеклянную или керамическую колбу, чтобы при срабатывании расплавленный металл не разбрызгивался в разные стороны. Иногда этот защитный элемент спасает при коротком замыкании в схеме, но вот беда, сам он «умирает» навсегда.

Для замены неисправного плавкого предохранителя требуется вскрывать корпус устройства, и заменять сгоревший предохранитель. Но производить такую операцию не всегда удобно, да и требуется она не всегда. Поэтому в таких случаях самовосстанавливающийся предохранитель является весьма логичной заменой плавкому предохранителю.

Самовосстанавливающиеся предохранители активно используются в компьютерах и игровых приставках для защиты портов (например, USB, HDMI), а также аккумуляторных батарей в портативной технике.

Итак, давайте разберёмся в том, как устроен самовосстанавливающийся предохранитель (сокращённо будем называть его СП), а также каковы его основные параметры.

Самовосстанавливающийся предохранитель изготавливается из специального проводящего пластика. Этот пластик вещество особое. Он состоит из непроводящего кристаллического полимера и введёнными в него мельчайшими частицами технического углерода. Частицы технического углерода распределены в объёме полимера и свободно проводят электрический ток.

Сам пластик формуют в тонкий лист и на плоскости напыляют токоведущие электроды. За счёт электродов удаётся распределить энергию по всей площади поверхности. К электродам крепят лепестковые или проволочные выводы, за счёт которых СП подключают в электрическую цепь.

Основная особенность проводящего пластика – это высокий нелинейный положительный температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Проще говоря, проводящий пластик проводит ток до тех пор, пока его температура не превысит определённый порог.

После этого сопротивление проводящего пластика резко увеличивается, что и приводит к разрыву электрической цепи. Это происходит потому, что при превышении температурного порога кристаллическая структура полимера трансформируется в аморфную, а цепочки технического углерода, по которым и проходил ток, разрушаются. Это приводит к резкому увеличению сопротивления.

Откуда же появляется нагрев, который приводит к изменению фазового состояния полимера? Повышение температуры полимера происходит потому, что при аварийном режиме через самовосстанавливающийся предохранитель начинает течь ток, который превышает номинальный (т. е. рабочий). При этом за счёт теплового действия тока температура материала предохранителя увеличивается. Это в свою очередь приводит к «срабатыванию» предохранителя.

Параметры самовосстанавливающихся предохранителей.

Для того чтобы грамотно подобрать самовосстанавливающийся предохранитель для конкретного устройства нужно знать его основные параметры. Рассмотрим их.

  • Максимальное рабочее напряжение (Vmax или Umax, V). Напряжение, которое способен выдержать без разрушения самовосстанавливающийся предохранитель при протекании через него номинального тока. Например, для защиты USB порта подойдёт СП с максимальным рабочим напряжением 6 вольт.

  • Номинальный рабочий ток или ток удержания (IHOLD или Ih, A). Ток, который может проводить через себя самовосстанавливающийся предохранитель без «срабатывания».

  • Минимальный ток срабатывания (Itrip или IT, A). Минимальный ток через СП, при котором происходит переход от проводящего состояния к непроводящему. Иными словами это ток, при котором самовосстанавливающийся предохранитель «срабатывает» — размыкает цепь.

  • Минимальное и максимальное сопротивление (Rmin и R1max, Ohms).

    Это сопротивление самовосстанавливающегося предохранителя. По-другому можно сказать, что это сопротивление СП в рабочем, проводящем состоянии. Параметр Rmin — это минимальное сопротивление СП, а R1max — это сопротивление предохранителя спустя 1 час после последнего срабатывания. Оба параметра указываются для конкретной температуры, например для 230 C. Rmin и R1max обычно указывается более просто, например, так: R = 0,5…1,17 (Ом).

    На самом деле это очень важный параметр. Чем он меньше, тем лучше, так как предохранитель всегда включается последовательно с потребителем тока (перед нагрузкой). А, как известно, на сопротивлении теряется мощность. Для приборов, питающихся от автономных источников питания (аккумуляторов, батареек) лучше подбирать СП с малым сопротивлением в рабочем состоянии.

  • Рабочая температура самовосстанавливающегося предохранителя обычно лежит в интервале от -400 С до +850 С. При такой температуре сопротивление СП практически не меняется и лежит в пределах Rmin – Rmax. Температура «защёлкивания», или по-другому, срабатывания обычно составляет от +1250 С и выше.

  • Ещё один параметр. Максимальный допустимый ток (Imax, A). Это максимальный ток короткого замыкания, который выдерживает самовосстанавливающийся предохранитель без разрушения при номинальном напряжении (Vmax). Если ток через СП превысит величину Imax, то он выйдет из строя навсегда (на деле – «сгорит»). Обычно величина этого параметра лежит в интервале нескольких десятков ампер (40 – 100 A).

  • Также очень важный параметр – это скорость срабатывания СП (Max.

    Time to Trip). Так как на нагрев требуется некоторое время, то предохранитель срабатывает не мгновенно, а спустя какое-то время. Оно достаточно мало и составляет долю секунды. Время срабатывания зависит от тока перегрузки и температуры окружающей среды.

    Что такое термопредохранители и зачем они нужны

    Такие параметры, как время срабатывания указываются в документации на конкретную модель самовосстанавливающегося предохранителя.

Самовосстанавливающиеся предохранители выпускаются как в обычных корпусах для монтажа в отверстия (технология THT), так и для поверхностного (технология SMT). СП для монтажа в отверстия внешне выглядят как варисторы и имеют либо дисковый корпус, либо прямоугольный.

СП для поверхностного монтажа похожи на SMD резисторы, но могут иметь и другой корпус (как правило, в виде пластинки с ленточными выводами).

Самовосстанавливающиеся предохранители выпускают такие фирмы, как Bourns и Fuzetec.

Пример применения.

Примером применения самовосстанавливающегося предохранителя может быть использование его в блоке питания, о котором рассказывалось на страницах сайта.

В нем самовосстанавливающийся предохранитель используется совместно с другими элементами защиты. Срабатывание защиты не влечёт за собой необратимое перегорание предохранителя, и устройство начинает работать сразу же после устранения неисправности или короткого замыкания в питаемой схеме.

 

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Как восстановить предохранитель?

Форум / Электрика / Как восстановить предохранитель?

Задайте интересующий Вас вопрос на нашем форуме без регистрации
и Вы быстро получите ответ и консультацию у наших специалистов и посетителей форума!
Почему мы в этом так уверены? Потому что мы платим им за это!

Узнать подробности


Alexander_avu

Рейтинг: 43

21 февраля 2017
в 19:08

В блоке питания телевизора сгорел предохранитель. Стоит-ли пытаться его восстановить методом припаивания проволочки к его контактам? Может всё-таки лучше найти заводской калиброванный вместо перегоревшего7

PetrovichRV

Рейтинг: 138

21 февраля 2017
в 19:20

Конечно ищите новый предохранитель предусмотренного телевизором номинала, то что он перегорел уже говорит о том что возможно проблемы с параметрами в электросети. Самодельные предохранители конечно могут работать, но для этого нужно точно быть уверенным в материале и сечении проволочки, иначе это будет обычный «жучок» который не сработав во время приведет к большим проблемам в электроприборе. Проблем сейчас с покупкой предохранителей нет, предложения разнообразны в магазинах радиотехники

VLAD

Рейтинг: 67

23 февраля 2017
в 0:48

Если есть возможность приобрести новый предохранитель, то ею стоит воспользоваться. Можно и «жучок» сделать, но не факт, что он сможет обеспечить защиту. Поэтому «жучок» стоит использовать только как временную меру.

Alexander_avu

Рейтинг: 43

03 марта 2017
в 8:40

Следуя Вашим советам, я всё-же решил временно поставить «жучок», использовав при этом совсем тонкую проволочку. Включил телевизор и услышал специфический хлопок, указывающий на перегорание предохранителя. Может мне поставить проволочку потолще? Или с телевизором что-то не так?

PetrovichRV

Рейтинг: 138

03 марта 2017
в 9:52

Узнать исправен ли Ваш телевизор или нет Вы сможете только когда поставите предохранитель заводского исполнения с требуемым номиналом параметров, использование проволочек ничего не скажет, так как либо они будут перегорать из-за несоответствия своего сечения силе тока проходящего через них, либо они не перегорят если будут толще необходимого сечения но тогда сгорит телевизор, так как уже сам перегоревший первый предохранитель выполнил свою функцию и возможно говорит о наличии какой то проблемы в телевизоре, возможно и маленькой и устранимой, но которая из-за толстого «жучка» вполне способна перерасти в большую

Ell

Рейтинг: 30

21 февраля 2017
в 20:45

Дорогой гость, оставайся!

Уже многие зарабатывают просто общаясь на нашем форуме!
Например, вот так. Или вот так.

Устройство и проверка термопредохранителя

Ты можешь начать общаться на форуме уже сейчас. Просто войди через Вконтакте или зарегистрируйся, это займет одну минуту.

Но если ты у нас проездом, ты все еще можешь:

Автор Сообщение

Уважаемые форумчане помогите решить вот такую проблему. На некотором промышленном аппарате сгорел SMD предохранитель с обозначением FH не могу найти такое обозначение а паять на авось нельзя боюсь что нибудь спалить дальше. Предохранитель сгорел из-за передёргивания платы без снятия питания.
Предупреждений: 1
 
Сообщения: 78


Вообще-то FH это fuse holder, т.е. держатель предохранителя с цифирьной добавкой типоразмерности. Чаще всего эта маркировка ставится на плате, а не на элементе. Но существует с такой маркировкой и электрорадиоэлемент. FH — светодиод/фотоэлемент в одном корпусе с малым радиусом действия.

Как проверить термопредохранитель?

Их используют для контроля за разными движущимися механизмами систем управления, как правило там, где невозможно использовать магнитные датчики перемещения. В связи с этим нужно сначала внимательно посмотреть в каком конкретно месте стоит эта платка с SMD’шкой и нет ли поблизости двигающихся "деталек", а уж потом мыслить предохранитель это или нет.


Обозначение на плате рядом с элементами F1 и F2 на самих элементах FH и больше никаких обозначений. Рядом с платой никаких движущихся частей нет так как она установлена в системном блоке машины. Элемент стоит по питанию -15V,плата многослойная, схемы нет никакой при призвонке с корпусом показывае 1.5 кОм

littlefuse-Catalog Ampere Marking Voltage Resistance Melting I2t
Number Rating Code Rating Cold Ohms1 (A2 Sec.)2
429.125 0.125 FB 125 2.30000 0.00020
429.200 0.200 FC 125 0.93800 0.00055
429.250 0.250 FD 125 0.62500 0.00100
429.375 0.375 FE 125 0.37500 0.00280
429.500 0.500 FF 63 0.24050 0.0060
429.750 0.75 FG 63 0.13700 0.0170
429 001 1.00 FH 63 0.09950 0.035 [b]FH 1A, 63V[/b]
429 007 7.0 FU 24 0.00925 3.60
429 007L 7.0 7 24 0.00925 3.60

Большое спасибо за информацию!!!

Валентин Ткачев

Самовосстанавливающиеся предохранители Miltifuse производства фирмы Bourns

Разработчики электронных устройств наверняка знают, к каким фатальным для этих устройств последствиям может привести перегрузка по току. Существует несколько способов защиты от таких ситуаций. Самый распространенный из них — использование плавких предохранителей. Безусловно, они работают хорошо, но рассчитаны только на одно срабатывание. При выходе плавкого предохранителя из строя он требует замены. Это не всегда удобно, а во многих случаях требуется вмешательство квалифицированного специалиста. Преимущества самовосстанавливающихся предохранителей (далее — СП) фирмы Bourns заключаются в том, что они рассчитаны на многократное срабатывание, а их разрушение происходит при токе, во много раз превышающем ток срабатывания. Уже сегодня СП нашли себе широкое применение в различных областях, таких как персональные компьютеры, трансформаторы, электромоторы, звуковоспроизводящая техника, аккумуляторные батареи, медицинское и измерительное оборудование, автомобильная электроника и др.

Устройство

Самовосстанавливающиеся предохранители изготавливаются из проводящего пластика, отформованного в тонкий лист с напылением электродов с обеих плоскостей. Проводящий пластик — это особое вещество, ноу-хау фирмы Bourns, состоящее из непроводящего электрический ток кристаллического полимера и распределенных в нем мельчайших частиц технического углерода, проводящих электрический ток. Электроды гарантируют равномерное распределение энергии по всей площади поверхности, к ним крепятся проволочные или лепестковые выводы. Особенностью, которая позволяет использовать этот материал в качестве СП, является то, что этот проводящий пластик проявляет высокий нелинейный положительный температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Положительным ТКС обладает довольно большое количество материалов. Особенность материала СП — это сильная крутизна графика зависимости сопротивления от температуры самого СП или окружающей среды и практически скачкообразное изменение сопротивления из проводящего в непроводящее (рис. 1). До определенной, так называемой «переходной» температуры, сопротивление СП практически не возрастает. При достижении «переходной» температуры сопротивление возрастает в логарифмической пропорции.

Рис. 1

Принцип работы

При комнатной температуре материал СП имеет кристаллическую структуру. Проводящие частицы технического углерода расположены в нем по границам кристаллов достаточно плотно и близко друг к другу, образуя цепочки, по которым может идти электрический ток (рис . 2).

Рис. 2

При возникновении аварийной ситуации (например, при коротком замыкания нагрузки в цепи, где стоит СП) через СП начинает течь ток, превышающий номинальный, вследствие чего температура его материала начинает расти. Поскольку это самонагревание продолжается, температура СП продолжает расти, пока не достигнет так называемой температуры «фазовой трансформации», при которой происходит изменение фазового состояния полимера из кристаллического в аморфное, сопровождаемое небольшим расширением. Проводящие частицы технического углерода более не сжаты кристаллами полимера в плотные цепочки, движутся относительном друг друга и больше не могут проводить электрический ток. В результате сопротивление материала СП резко возрастает, и он выключается (рис. 3).

Рис. 3

СП остается в «горячем» состоянии, обеспечивая постоянную защиту до тех пор, пока находится под напряжением или пока не будут устранены причины его срабатывания. Выключение — это реверсивный процесс. После устранения причин выключения СП охлаждается, полимер снова кристаллизуется, проводящие цепочки восстанавливаются, и сопротивление СП быстро возвращается к первоначальному уровню. СП снова готов к работе.

Схема включения

Схема включения СП такая же, как для обычных плавких предохранителей.

СП включается в цепь питания последовательно с нагрузкой (см. рис. 4).

Рис. 4

Технические характеристики

В таблице 1 даны электрические параметры СП.

Таблица 1. Электрические характеристики самовосстанавливающихся предохранителей Multifuse фирмы Bourns

Максимальное рабочее напряжение (Vmax) — это максимально допустимое напряжение, которое может выдерживать СП без разрушения при номинальном токе.

Максимально допустимый ток (Imax) — это максимальный ток, который СП может выдержать без разрушения.

Номинальный рабочий ток (Ihold)

— это максимальный ток, который СП может проводить без срабатывания, т.е. без размыкания цепи нагрузки.

Минимальный ток срабатывания (Itrip) — это минимальный ток через СП, приводящий к переходу из проводящего состояния в непроводящее, т.е. к срабатыванию.

Первоначальное сопотивление (Rmin–Rmax) — это сопротивление СП до первого срабатывания (при получении от изготовителя).

Так как СП — это устройства с ярко выраженным положительным ТКС, их характеристики зависят от температуры окружающей среды. В таблице 2 приводится зависимость нормального рабочего тока и минимального тока срабатывания от температуры окружающей среды.

Таблица 2. Зависимость нормального рабочего тока и минимального тока срабатывания от температуры окружающей среды

На всякое нагревание, как известно, требуется какое-то время. В связи с тем, что СП нагреваются, они переключаются не мгновенно, а требуют некоторого времени, которое зависит не только от температуры окружающей среды, но и от протекающего через них тока перегрузки.

В таблице 1 указано время срабатывания при токе, в 5 раз превышающем нормальный рабочий ток (Ihold).

Зависимость времени срабатывания от тока перегрузки показана на графиках (рис.

7).

Типы корпусов, габаритные и установочные размеры

Самовосстанавливающиеся предохранители Multifuse выпускаются в нескольких типах корпусов:

  • Дисковые с радиальными проволочными выводами: серии MF-R, MF-RX (рис. 5). Общего применения, для печатного монтажа в отверстия или для навесного монтажа.
  • Для поверхностного монтажа: серии MF-SM, MF-MSM. Общего применения.
  • В плоских прямоугольных корпусах с ленточными выводами: серии MF-S, MF-LS (рис. 6). Применяются для защиты аккумуляторных батарей от короткого замыкания и перегрева в процессе зарядки.
  • В бескорпусном исполнении в виде дисков без выводов.

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7

Габаритные и установочные размеры для серий MF-R и MF-S даны в табл. 3.

Таблица 3. Габаритные и установочные размеры, мм

Маркируются логотипом производителя, идентификатором серии, кодовым обозначением нормального рабочего тока (Ihold) и кодовым обозначением даты производства.

На самовосстанавливающиеся предохранители в бескорпусном исполнении в виде дисков маркировка не наносится.

Пример маркировки

Система обозначений

MF-R250

Самовосстанавливающиеся предохранители Multifuse.

Тип корпуса:

R — дисковый с радиальными выводами,

S — плоский с ленточными выводами.

Кодовое обозначение нормального рабочего тока (Ihold). 01 –900 = 0,1–9,0 А.

Пример: 250 = 2,5 А.

В заключение хочу обратить особое внимание на максимальное рабочее напряжение (см. табл. 1). Многие не обращают внимания на этот параметр и пытаются включить СП в сеть переменного напряжения 220 В. Это приводит к мгновенному разрушению СП. Хочу также сообщить, что СП на максимальное рабочее напряжение 250 В в настоящий момент готовятся к производству.

valentin_tkachev@platan.ru


Самовосстанавливающийся предохранитель на 12 Вольт

категория

Схемы источников питания

материалы в категории

Устройство, схема которого приводится на этой странице, предохранителем названо немного условно- основной алгоритм работы у него следующий: как известно наибольшая нагрузка источника питания возникает в момент включения. Это относится и к относительно мощным нагрузкам (лампы накаливания, электродвигатели), так и в равной мере к слаботочным цепям.
Так вот- данное устройство обеспечивает плавную подачу тока к нагрузке, а затем производит замеры выходного тока. Если ток нагрузки превышает норму то схема отключит питание.

Схема самовосстанавливающегося электронного предохранителя

КПД устройства превышает 90% в более чем десятикратном интервале изменения тока нагрузки.

Ток, потребляемый в отсутствие нагрузки, — менее 0,5 мА. Для уменьшения падения напряжения на «предохранителе» в качестве VT4 применен германиевый транзистор. При токе нагрузки меньше допустимого этот транзистор находится на грани насыщения. Это состояние поддерживает петля отрицательной ОС, которую при открытом и насыщенном транзисторе VT2 образуют транзисторы VT1 и VT3. Падение напряжения на участке коллектор-эмиттер транзистора VT4 не превышает 0,5 В при токе нагрузки 1 А и 0,6 В — при 5 А.

При токе нагрузки, меньшем тока срабатывания защиты, транзистор VT3 находится в активном режиме и напряжение между его коллектором и эмиттером достаточно для открывания транзистора VT6, что обеспечивает насыщенное состояние транзистора VT2 и в конечном итоге — проводящее состояние ключа VT4. С увеличением тока нагрузки ток базы транзистора VT3 под действием отрицательной ОС увеличивается, а напряжение на его коллекторе уменьшается до закрывания транзистора VT6. В этот момент и срабатывает защита. Самая неблагоприятная для «предохранителя» нагрузка — мощная лампа накаливания, у которой сопротивление холодной нити в несколько раз меньше, чем разогретой. Проверка, проведенная с автомобильной лампой 12 В (32 + 6) Вт, показала, что 0,06 с для разогрева вполне достаточно и «предохранитель» после ее включения надежно входит в рабочий режим. Но для более инерционных ламп длительность и период повторения импульсов возможно придется увеличить, установив конденсатор С2 большего номинала (но не оксидный).

Транзистор ГТ806А можно заменить другим из этой же серии или мощным германиевым, например, П210 с любым буквенным индексом. Если германиевые транзисторы отсутствуют или необходимо работать при повышенной температуре, можно использовать и кремниевые с h2i3 > 40, например, КТ818 или КТ8101 с любыми буквенными индексами, увеличив номинал резистора R5 до 10 кОм. После такой замены напряжение, измеренное между коллектором и эмиттером транзистора VT4, не превышало 0,8 В при токе нагрузки 5 А. При изготовлении «предохранителя» транзистор VT4 необходимо установить на теплоотвод, например, алюминиевую пластину размерами 80x50x5 мм. Теплоотвод площадью 1,5…2 см2 нужен и транзистору VT3.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *