Сам себе электрик

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ-«ФЕНИКС»

06.10.2012

 Предохранитель «Феникс»

Токовые перегрузки, короткое замыкание в цепях электропитания... Для защиты от этой напасти в аппаратуре используется старое как мир средство — плавкие предохранители. Одни крепятся в специальных патронах-держателях, другие впаиваются в печатную плату, что хотя и упрощает саму конструкцию, но затрудняет замену перегоревших «вставок» на исправные.
Токовые перегрузки, короткое замыкание в цепях электропитания... Для защиты от этой напасти в аппаратуре используется старое как мир средство — плавкие предохранители. Одни крепятся в специальных патронах-держателях, другие впаиваются в печатную плату, что хотя и упрощает саму конструкцию, но затрудняет замену перегоревших «вставок» на исправные.
 
В последнее время в широкой продаже появился и третий тип предохранителей — самовосстанавливающийся. Подобно сказочной птице Феникс, эти средства за щиты электро- и радиоаппаратуры способны к «самовозрождению». Но не по волшебству, а благодаря особым свойствам антиперегрузочной пластины из пластика, выполненного на основе кристаллического полимера, в толще которого рассеяна масса частиц электропроводного технического углерода. Обе плоскости такой пластины покрыты металлом (напылением) и снабжены проволочными либо ленточными выводами.
 
В обычных условиях работы, принятых за норму, частицы углерода, рассеянные в пластике, соприкасаются друг с другом и с напыленными электродами, создавая множество параллельно-последовательных электропроводящих путей для lpa6 (рис. 1а). Однако при появлении токовой перегрузки пластина предохранителя-«феникс» нагревается. Происходит переход полимера в аморфное состояние и резкое увеличение объема пластика, раздвигающее зерна углерода так, что сохраняется лишь весьма незначительное количество токопроводящих цепочек (рис. 16). Соответственно, скачком возрастает омическое сопротивление антиперегрузочной пластины, зависящее еще и от температуры (рис.2). В результате электрическая цепь оказывается практически отключенной. Такое состояние, защищающее аппаратуру, может длиться неопределенно долго, поддерживается оно мизерным током утечки lyr-
 
Из всего многообразия самовосстанавливающихся предохранителей наибольшей популярностью у радиолюбителей пользуются «фениксы», в обозначении которых — аббревиатура MF-R (или MF-S) и число, выражающее максимальный рабочий ток в десятых долях А (см. таблицу). Выпускаются они в трех характерных вариантах исполнения (рис.3). Модификации, предназначенные для защиты аккумуляторных батарей от короткого замыкания и перегрева в процессе зарядки, снабжены ленточными выводами.
 
Схема антиперегрузочной пластины до срабатывания самовосста-навлнвающегося предохранителя (а) и после него (б)
Схема антиперегрузочной пластины до срабатывания самовосста-навлнвающегося предохранителя (а) и после него (б):
 
1 — электрод (металлическое напыление); 2 — пластик на основе кристаллического полимера; 3 — частица электропроводного технического углерода: 4 — токопроводящая цепочка; 5 — вывод
 
Как и у предохранителей с проволочной плавкой вставкой, быстродействие «фениксов» сильно зависит от кратности тока перегрузки относительно Іном. Типовые MF-R040, например, при 6 А срабатывают за 0,1сек и в десять раз быстрее — при 10,5 А.
 
Когда устраняются причины, вызвавшие токоперегрузку, предохранитель-«феникс» в течение некоторого времени остывает, возвращаясь в исходное рабочее состояние. Конечно же, на процесс этого самовосстановления оказывает влияние и температура окружающей среды.
 
Типовой график влияния температуры на сопротивление предохранителя-«феникс»
Типовой график влияния температуры на сопротивление предохранителя-«феникс»
 
Самовосстанавлнвающнеся предохранители с проволочными (а,б) и ленточными (в) выводами
Самовосстанавлнвающнеся предохранители с проволочными (а,б) и ленточными (в) выводами
 
Светодиод в качестве индикатора состояния предохранителя-«феннкс»
Светодиод в качестве индикатора состояния предохранителя-«феннкс»
 
Принципиальная электрическая схема и псевдопечатная монтажная плата автомата для периодического включение электролампового табло или иной нагрузки
Принципиальная электрическая схема и псевдопечатная монтажная плата автомата для периодического включение электролампового табло или иной нагрузки
 
Защищая цепь нагрузки столь специфичным предохранителем, целесообразно вводить хотя бы простейшую сигнализацию его состояния, например, посредством светодиода (рис.4). Об исправности цепи нагрузки можно судить по свечению HL1. При защитном ее отключении напряжение, поступающее на светодиодный индикатор, резко падает, и HL1 гаснет. С устранением повреждения в цепи и остыванием «феникса» электропроводность последнего вновь становится высокой. Индикатором восстановления функций, готовности предохранителя к работе и является возобновление свечения светодиода.
 
Свойства предохранителя-«феникс» можно использовать в конструкции довольно простого автомата для периодического включения нагрузки (рис.5а). При подаче питания выключателем SA1 отпирается составной транзистор VT1-VT2, в коллекторной цепи которого — обмотка электромагнитного реле К1, замыкающего контакты 4 и 5. Через предохранитель FU1 и лампу EL1 начинает протекать ток, величина которого критична для «феникса». После выдержки времени, идущего на разогрев антиперегрузочной пластины, предохранитель срабатывает, вызывая запирание составного транзистора и, соответственно, обесточивание обмотки реле К1. Контакты 4 и 5 размыкаются, отсоединяя нагрузку — лампу EL1. После остывания пластины (а значит, и самовосстановления «феникса») вновь открывается составной транзистор VT1-VT2, и весь процесс повторяется.
 
Основные характеристики самовосстанавливающихся предохранителей наиболее распространенных серий MF-R и MF-S
Основные характеристики самовосстанавливающихся предохранителей наиболее распространенных серий MF-R и MF-S
 
Работу принципиальной электрической схемы такого автомата желательно отладить на макетной плате. В качестве источника питания предпочтительнее взять малогабаритный 4-вольтный аккумулятор. Лампа (или группа ламп) должна быть рассчитана на напряжение 3,5—4 В и ток около 1 А.
 
Для коммутации такой нагрузки как нельзя лучше подойдет реле РЭС-9 с сопротивлением обмотки 30 Ом. Причем если вместо лампы EL1 впаять резистор, составленный из двух параллельно включенных резисторов МЛТ-2 по 10 Ом, можно будет использовать и второй нормально разомкнутый контакт реле (на принципиальной схеме не показан) для включения более мощной лампы или бытового электроприбора с питанием от осветительной электросети.
 
Плату для монтажа уже отлаженного автомата легко сделать из односторонне фольгированного текстолита или гетинакса. Требуемые очертания псевдопечатных проводников платы можно получить, прорезая фольгу до изолирующего основания.
П.ЮРЬЕВ

 





Рекомендуем почитать
  • ЗАПУСК... ОТ РОЗЕТКИ

    ЗАПУСК... ОТ РОЗЕТКИКаждый автоводитель знает, как порой бывает трудно запустить двигатель автомашины зимним утром после длительной стоянки. Однако сравнительно простое устройство с питанием от сети переменного тока напряжением 220 В существенно облегчит эту задачу. Устройство состоит из двух частей (рис. 1): одна — сетевой источник питания (напряжение 12—14 В); вторая часть смонтирована в моторном отсеке автомобиля. Соединены они между собой с помощью специального разъема.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.