Как сделать предохранитель своими руками?

Предохранитель из медной проволоки: разновидности, принцип действия и ремонт

Содержание:

Ни одна электрическая сеть не может гарантировать своим потребителям постоянное напряжение. Причем скачок напряжения может случиться в любой момент, и предугадать его заранее, выключив из сети всю аппаратуру, просто невозможно. Именно поэтому одним из важных элементов электропроводки и бытовых приборов является предохранитель из медной проволоки или плавкая вставка, защищающая оборудование от короткого замыкания.

С принципом действия таких предохранителей раньше сталкивались практически все жители нашей страны, так как именно они служили защитным элементом бытовой электропроводки в квартирах и домах. Ими оснащались те самые пробки, которые при непосильной нагрузке на сеть отключали электропитание. В большинстве случаев это происходило именно из-за того, что в предохранителе перегорала медная проволока. Сегодня такое оборудование встречается крайне редко – разве что в старых деревенских домах. Вместо них используются более современные приборы – автоматические выключатели многоразового использования. Они срабатывают на недопустимое превышение напряжения в сети. После того, как опасность короткого замыкания исчезнет, выключатель можно снова включить.

Что касается бытовых приборов, то в большинстве из них и сегодня имеются предохранители из медной проволоки, и надо сказать, что более надежного способа защитить прибор от непосильного для него напряжения пока не существует. Кроме того, плавкие вставки используются в автомобилях и являются на сегодняшний день самым надежным (и самым, кстати, дешевым) средством защиты электрической части авто от выхода из строя вследствие короткого замыкания.

Как выглядят и действуют предохранители из медной проволоки.

По своему внешнему виду предохранитель – это стеклянная или керамическая колба, внутри которой натянута медная калиброванная проволока. Она присоединяется к контактам элемента, расположенным в металлических колпачках, с помощью пайки или точечной сварки. Диаметр проволоки зависит от того тока, на который рассчитан предохранитель. Колба (трубка) изделия с большим номинальным током иногда заполняется кварцевым песком. Из-за своего внешнего вида такие предохранители получили название трубчатых.

Еще одним распространенным видом данного устройства являются автомобильные плавкие вставки ножевого типа. В зависимости от номинала тока они окрашиваются в разные цвета:

5 А – оранжевый;
7,5 А – коричневый;
10 А – красный;
15 А – голубой;
20 А – желтый;
25 А – бесцветный (прозрачный);
30 А – зеленый;
40 А – фиолетовый;
60 А – синий;
70 А – черный.

Принцип действия вставки предельно прост. Предохранитель включается в сеть, и по проволоке начинает течь электрический ток. Проволока при этом нагревается. До тех пор, пока ток не превышает номинал, заложенный в предохранителе, температура проволоки сохраняется на уровне примерно 70 градусов Цельсия. Как только значения тока превышают допустимые границы, нагрев проволоки увеличивается до температуры плавления меди, она теряет свою целостность, разрывая таким образом электрическую цепь. Происходит все это очень быстро, практически за доли секунды. Именно из-за такого принципа действия предохранители с медной проволокой и получили название плавких вставок.

Существуют разные типы и виды подобных вставок. Но независимо от этого все они действуют одинаково: входящая в их состав медная проволока расплавляется, и течение тока прерывается.

Очень важно понять, что предохранитель «срабатывает» именно при превышении допустимого значения тока, а вот напряжение в сети не имеет для него никакого значения. Другими словами, один и тот же элемент может быть установлен и в 12-вольтовом зарядном устройстве, и в однофазной, и в трехфазной сети.

Естественно, может возникнуть вопрос: мы говорим о том, что устройство защищает от скачков напряжения в сети, и тут же утверждаем, что напряжение для него не важно, как такое возможно? На самом деле здесь достаточно вспомнить школьный курс физики, а именно закон Ома, который гласит, что сила тока на участке цепи прямо пропорциональная напряжению и обратно пропорциональная сопротивлению. Другими словами, чем выше напряжение, тем выше и сила тока, учитывая, что сопротивление проводника (медной проволоки определенного диаметра) в любом случае остается неизменным.

Читать еще: Сколько надо краски чтобы покрасить машину?

Перегореть вставка может не только из-за скачков напряжения в сети, то есть из-за превышения номинальных показателей тока, но и из-за неисправности внутри самого прибора, в котором он установлен. Определить причину выхода вставки из строя вы можете самостоятельно – если после двукратной замены элемент вновь перегорает, значит, неисправен сам прибор. Иногда случается и ситуация, когда причиной выхода из строя вставки является ее низкое качество, но такое встречается редко.

Что же делать в случае поломки предохранителя?

Бытует мнение о том, что плавкая вставка – это элемент, не подлежащий ремонту. И единственный выход в том случае, если она перегорела – замена. Причем очень важно правильно подобрать новый предохранитель с сохранением его номинала, то есть предельно допустимого тока – иначе перегорит уже не он, а весь прибор. Если определить номинал по сгоревшему изделию не удается, тогда выбирать его надо на основании мощности прибора, которая, как правило, указывается на его корпусе или на этикетке. Для того чтобы рассчитать ток, можно воспользоваться формулой:

I_nom – номинал предохранителя, измеряемый в амперах (А);

P_max – максимальная мощность прибора, измеряемая в ваттах (Вт);

U – напряжение в электрической сети, откуда происходит питание, в вольтах (В).

Другой способ определить требуемый номинал вставки – посмотреть его в специальной таблице, где указывается, какой стандартный предохранитель используется для той или иной максимальной мощности прибора:

10 Вт – 0,1 А
50 Вт – 0,25 А
100 Вт – 0,5 А
150 Вт – 1 А
250 Вт – 2 А
500 Вт – 3 А
800 Вт – 4 А
1000 Вт – 5 А
1200 Вт – 6 А
1600 Вт – 8 А
2000 Вт – 10 А
2500 Вт – 12 А
3000 Вт – 15 А
4000 Вт – 20 А
6000 Вт – 30 А
8000 Вт – 40 А
10000 Вт – 50 А

Но во многих ситуациях заменить предохранитель на новый не получается. Например, когда перегорел плавкий элемент в автомобильной электрике, а вы находитесь далеко от магазинов, где можно купить замену. В этом случае стоит знать, что практически любой вышедший из строя предохранитель можно «реанимировать». Ведь в большинстве случаев единственное, что отличает рабочий элемент от нерабочего – это перегоревшая медная проволока. А ее всегда можно заменить, причем не меняя технических характеристик самого изделия. Главное условие – сохранение диаметра проволоки, тогда прибор будет работать, как прежде.

Как отремонтировать предохранитель.

При промышленном изготовлении предохранителей используются проволоки из различных материалов (медь, алюминий, олово, свинец, никель, серебро и т.д.) – все зависит от величины тока и требований к скорости реакции устройства при превышении номинала.

При ремонте вставки возможен только один вариант – использование проволочки из красной меди. Найти такую проволочку совсем не сложно – наверняка, у любого мастера имеются небольшие отрезки проводов, оставшиеся после прокладки или ремонта электропроводки.

Главная задача – правильно определить диаметр проволоки, исходя их номинала предохранителя. Если этот параметр определить по самому элементу не удается (например, цифра стала нечитаемой), за основу берется мощность прибора. При этом необходимо соблюдать одно важное правило – предельно допустимый ток вставки должен быть больше тока, требующегося прибору при работе в максимальном режиме. Например, если изделие рассчитано на максимальный ток в 1 ампер, то выбирается защитный элемент на 2 ампера. После того как вы определитесь с номиналом предохранителя, следует выбрать диаметр проволоки с помощью следующих данных:

для предохранителя на ток 0,25 А требуется проволока диаметром 0,02 мм;
предохранитель 0,5 А – диаметр проволоки 0,03 мм;
1 А – 0,05 мм;
2 А – 0,09 мм;
3 А – 0,11 мм;
5 А – 0,16 мм;
7 А – 0,20 мм;
10 А – 0,25 мм;
15 А – 0,33 мм;
20 А – 0,40 мм;
25 А – 0,46 мм;
30 А – 0,52 мм;
35 А – 0,58 мм;
40 А – 0,63 мм;
45 А – 0,68 мм;
50 А – 0,73 мм;
60 А – 0,83 мм;
70 А – 0,91 мм.

Читать еще: Ароматизатор для авто какой лучше?

Следующим этапом надо определить диаметр имеющейся у вас проволоки. Для этого существует специальный инструмент – микрометр. Но назвать его очень распространенным сложно. Как правило, имеется он только у мастеров, занимающихся такой работой профессионально. Определить диаметр проволоки можно и с помощью обычной линейки. Для этого на линейку надо плотно намотать несколько витков проволоки (она должна занимать не меньше 1 см), а потом разделить количество закрытых миллиметров на количество витков. В результате получится диаметр проволоки. Если длина имеющегося отрезка не позволяет сделать намотку прямо на линейку, воспользуйтесь любым другим предметом – например, карандашом или спичкой.

После этого можно приступать непосредственно к ремонту предохранителя. Самым простым способом является зачистка проволоки и намотка ее на металлические колпачки трубчатой вставки. Требуется сделать несколько витков, чтобы проволока держалась прочно. Правда, этот способ сложно назвать очень надежным, и чаще всего им пользуются, когда хотят проверить, исправен ли сам прибор. Если после установки такого элемента в цепь проволока перегорит, значит, прибор требует ремонта.

Более сложный, но и более надежный способ ремонта вставки заключается в следующем:

прогреваем металлические колпачки с помощью газовой конфорки или обычной зажигалки и снимаем их со стеклянной колбы, придерживая ее аккуратно через ткань;
если внутри колпачков остался клей, его надо удалить – это поможет сделать контакт более плотным;
проволоку зачищаем и по диагонали пропускаем через колбу;
надеваем колпачки.

Для того чтобы более надежно зафиксировать проволоку в колпачках, ее можно припаять, попустив через отверстия в торцах колпачков. В этом случае отремонтированный предохранитель не будет абсолютно ничем отличаться от заводского.

Автоматический автомобильный предохранитель своими руками

В одной из моих статей я рассказал о недостатках обычных автомобильных предохранителей, обычно используемых в большинстве автомобилей, и о том, насколько они неэффективны в случае короткого замыкания.

Здесь мы узнаем о конструкции «умного» электронного автомобильного автоматического выключателя, который устранит все возможные электрические автомобильные опасности и обеспечит постоянное решение для этого.

Список деталей

Вам понадобятся следующие детали для изготовления электронного автомобильного предохранителя:

Транзисторы BC547, BD140 — по 1 шт.,
Резисторы 100Ом, 1К — 1 шт. (1/4 Вт),
Резистор 0,1 Ом — 1 шт.,
Диод 1n4007 — 2 шт.
Конденсаторы 220 мкФ / 25 В, 100 мкФ / 25 В, 47 мкФ / 25 В — по 1 шт. каждый.

Сборка

Построение электронного предохранителя цепи автомобиля осуществляется в следующие простые шаги:

Сначала создайте чувствительный резистор с сопротивлением 0,1 Ом.
5-дюймовый железный провод SWG длиной 18 дюймов отлично справится с этой задачей. Поскольку этот резистор может не подходить к плате, держите его в стороне.
Завершите сборку платы с использованием транзисторов, резисторов, диодов, конденсаторов и т.д. согласно схеме.
Теперь подключите токовый резистор и реле к соответствующим частям на плате с помощью гибких проводов.
Кроме того, подключите входной и выходной провода (убедитесь, что они могут выдерживать ток не менее 50 А) к собранной монтажной плате.
Наконец, выберите подходящий, прочный корпус ABS, установите плату, зажмите реле и токоизмерительный резистор.
Просверлите правильные отверстия на корпусе, чтобы выпустить провода из коробки.

Тестирование

Проверка цепи электронного предохранителя автомобиля может быть выполнена следующим способом:

Подсоедините провода входного питания к автомобильной батарее 12 Вольт, а выходные провода — к галогенной лампе 100 Вт.
Поскольку это не короткое замыкание или перегрузка, лампа должна светиться, реле не должно срабатывать.
Попробуйте подключить другую галогенную лампу мощностью 100 Вт параллельно существующей лампе,
Теперь реле должно немедленно отключиться и защелкнуться, отключив питание от ламп.
Короткое замыкание на выходах также должно давать тот же результат.
Точка отключения (максимальный ток) может быть изменена путем уменьшения длины токоизмерительного резистора и вице-резистора, но она должна быть в пределах максимального предела текущей пропускной способности контактов реле.
После того, как реле заблокировано, его можно восстановить, нажав соответствующий переключатель «нажми и выключи (push to off)» (сначала убедитесь, что короткое замыкание или перегрузка были исправлены).

Читать еще: Как очистить фары на авто своими руками?

Краткое описание схемы

Функционирование цепи электронного автомобильного автоматического выключателя может быть лучше понято с помощью следующих простых пунктов:

Когда происходит перегрузка или короткое замыкание, через чувствительный резистор протекает огромный ток.
Из-за этого разность потенциалов развивается на токовом резисторе.
Это напряжение запускает транзистор BC547.
Этот транзистор в свою очередь усиливает достаточный ток к базе транзистора BD140, чтобы он мог запитать реле.
Контакты реле меняют положение и самозапираются через свои контакты N / O и размыкают цепь.
В тот момент, когда реле меняет состояние, происходит кратковременный сбой питания в цепи. Конденсатор на базе BD140 и диод 1n4007 обеспечивают бесперебойную работу схемы даже в этот момент.

Переключатель сброса может быть зафиксирован где-то в пределах досягаемости водителя.

Электронный предохранитель для блока питания

Я нашел ее в интернете. Немного о работе этого предохранителя. Устройство предназначено для бесконтактного аварийного отключения питания от электронного прибора при токах, превышающих определенное значение. Для этих целей ставятся обычно плавкие предохранители, но быстродействие их таково, что сначала выгорает вся электроника и лишь потом сгорает предохранитель. Электронный же предохранитель отключает нагрузку гораздо быстрее и вероятность повреждения от перенапряжения, или непредвиденного повышения тока потребления резко сокращается.

Главным элементом схемы является транзистор VT2, который в нормальном состоянии открыт и падение напряжения на нем минимально. Светодиод VD1 погашен. При увеличении потребляемого тока падение напряжения на транзисторе увеличивается, и начинает открывать транзистор VT1. В результате этого процесса транзистор VT1 быстро открывается, а VT2 – закрывается, и отключает нагрузку от источника питания. При этом загорается индикатор перегрузки светодиод VD1. При устранении короткого замыкания, или же отключении нагрузки от электронного предохранителя, работоспособность устройства восстанавливается.

Подключается предохранитель между выходом блока питания и нагрузкой. Все это показано на схеме. Для сборки этого устройства нам понадобятся следующие детали и инструменты

1 – монтажная или печатная плата небольшого размера, например , 5 на 5 см; транзистор КТ817; транзистор КТ315; светодиод АЛ 307в, желательно красный; резисторы МЛТ 0,25 вт 360 ом; 0,125 вт 1,5 ком; 0,5 вт 91 ом; 0,25 вт 450 ом; монтажные провода. 2 – паяльник; припой; пинцет; кусачки; пассатижи; мультиметр; автомобильная лампа 12 в на 21 вт– для подключения ее вместо нагрузки. Собираем следующим образом.

Шаг 1. Проверяем все детали при помощи мультиметра, так как среди них есть и Б/У

Шаг 3. Подключаем собранное устройство к выходу блока питания согласно схеме, а к выходу предохранителя подключаем нагрузку, например, автомобильную лампу 12 в 21 вт. При указанных номиналах устройство срабатывает при токе 1А и напряжении питания 9В.

Для изменения характеристик предохранителя номиналы резисторов R3 и R4 придется пересчитать по приведенным ниже формулам.

R3= Uвх *Вст/Iн. maх,

где Uвх –входное напряжение в вольтах; В ст. –статический коэффициент передачи тока транзистора VT2 ; I н.maх – ток нагрузки максимальный в амперах.

R4 при токах до 1,5 А рассчитывается из условия: R4 = 0,05* Uвх( ком). При токах 1,5А— 10А , R4= 0,02* Uвх .(ком).

Шаг 4 . Проверяем работу электронного предохранителя. Для этого на выход предохранителя подключаем автомобильную лампу 12 в 21 вт с током потребления более 1- 1,5 А. Так как предохранитель рассчитан на срабатывание при токе 1А, то лампа тут же погаснет, и загорится индикатор перегрузки светодиод VD1. В таком состоянии предохранитель будет находиться сколько угодно времени, пока не будет отключена нагрузка (лампа) от его выхода. После отключения нагрузки, работа устройства восстанавливается автоматически. Это говорит о том, что схема работает. При минимуме деталей предохранитель работает довольно – таки не плохо, и лампа цела, и блок питания не сгорел.

Вот вроде бы и все.
Желаю всем вам удачи в создании своих самоделок.