28.06.2020

Чтобы защитить электрические цепи от избыточных токов, применяют два разных вида защиты – автоматические схемы и плавкие предохранители. Несмотря на то, что плавкие вставки известны уже более 150 лет, они широко применяются в быту и промышленности, так как обладают низкой ценой и высокой надежностью. Плавкий предохранитель – очень простой, но важный элемент, защищающий электрические цепи электроприборов от избыточных токов. Чтобы предохранитель качественно выполнял свою основную функцию, он должен отвечать требованиям ГОСТ. Как выполняется проверка предохранителей на соответствие стандарту, в чем преимущества получения сертификата соответствия на предохранители по регламентам Таможенного союза?

Для чего нужен предохранитель

Электричество – движущая сила прогресса, несет в себе огромную энергию, которую человек научился использовать себе на пользу. Однако если эта мощь выйдет из-под контроля, последствия будут очень неприятные – задымления, пожары или взрывы. В любой электрической цепи прибора или машины может возникнуть короткое замыкание. Так называют нештатный режим работы системы, когда случайно или в результате неисправности соединяются контакты с разными потенциалами. В том случае электрический ток идет по самому короткому пути, и вся его мощность выделяется в точке контакта. Провода нагреваются до высоких температур, изоляция плавится, машина аппарат выходит из строя. Хорошо, если не случится пожар. Чтобы токи в цепях не превышали рабочих значений, в цепь включается предохранитель. В качестве предохранителей могут быть использованы:

• Электронные схемы;
• Автоматы отключения (пакетники);
• Плавкие предохранители.

В этом материале мы рассмотрим самые простые и самые надежные предохранители с плавкими вставками.

Преимущества плавкого предохранителя

Несмотря на развитие электроники, в XXI веке плавкий предохранитель, по-прежнему, самый простой способ защиты электрического оборудования. Такой предохранитель обладает рядом преимуществ:

• Безопасность. Если предохранитель срабатывает при включении оборудования, нет риска травмы или ожогов, дуга возникает внутри корпуса, там же остаются продукты сгорания.
• Экологичность. При работе предохранитель не выделяет в окружающую среду вредных веществ, не подвержен коррозии, при срабатывании также не наносит вред природе и людям.
• Надежность. В основе действия предохранителя лежит базовый закон физики. В нем нет сложной электроники и автоматических управляющих схем. Благодаря примитивной конструкции, предохранитель срабатывает всегда. В нем нет подвижных частей, он не может заклинить. Электрическая цепь гарантировано отключается, при этом самостоятельное восстановление питания невозможно.
• Экономичность. Предохранитель стоит недорого, не требует затрат на обслуживание. Замена предохранителя не требует последующей наладки и настройки оборудования. Потери мощности на самом предохранителе также минимальны, энергия не расходуется на нагрев корпуса и воздуха.
• Высокое быстродействие и отключающая способность. Предохранитель срабатывает примерно за 10 мс и легко отключает цепи с токами до 200 тысяч ампер.
• Легкость замены. Замену предохранителя могут осуществлять специалисты низкой квалификации с базовым доступом к обслуживанию электроустановок. В домашних условиях заменить предохранитель может сам владелец прибора.

Пожалуй, единственным недостатком предохранителя является необходимость его замены. С другой стороны, если защита сработала, это означает, что с прибором не все в порядке и его надо проверить.

История создания предохранителя

История предохранителя восходит к 1847 году, когда французский физик Луи Бреге заметил, что тонкие проводки сгорают при ударе молнии, спасая тем самым телеграфный аппарат от повреждений. Эта идея легла в основу всех предохранителей – одноразовая разрушаемая деталь, сохраняющая изделие, которое она защищает. Официальный патент на предохранитель, как часть системы распределения электричества, получил Томас Эдисон в 1890 году.

Как устроен предохранитель

За прошедшие полтора века конструкция предохранителя почти не изменилась, немного улучшились характеристики, удобство использования, установки и замены. Любой предохранитель состоит из следующих частей:

• Плавкая вставка – отрезок проводника, проводящий электрический ток заданного номинала, разрушающийся при превышении силы тока.
• Держатель плавкой вставки – часть предохранителя, удерживающая плавкую вставку, не разрушается при срабатывании.
• Контакты предохранителя – проводники, электрически связанные с держателем плавкой вставки, предназначенные для подключения предохранителя к защищаемой цепи.
• Корпус предохранителя – внешняя оболочка, закрывающая плавкую вставку, может быть прозрачной или непрозрачной, защищает окружающую среду от воздействия электрической дуги, возникающей при срабатывании предохранителя.

В мощных предохранителях корпус заполняют инертным газом или песком, это необходимо для тушения электрической дуги, возникающей при срабатывании вставки. Если корпус вставки прозрачный, через него хорошо видно, сработал предохранитель или нет.

Как работает предохранитель

Принцип работы предохранителя основан на тепловом действии электрического тока. Соответствующий закон носит имя Джоуля-Ленца и был независимо сформулирован учеными в начале 1840 годов. Общий смысл закона в том, что количество теплоты, выделяемое в единицу времени на участке цепи, прямо пропорционально квадрату силы тока и сопротивлению участка.  С одной стороны, эта квадратичная зависимость является причиной неприятностей, описанных выше, с другой – позволяет подобрать плавкую вставку так, чтобы она сработала раньше, чем начнет гореть защищаемый ей прибор. Итак, предохранитель включается последовательно в защищаемую цепь, через него проходит нормальный (номинальный) ток. Если в устройстве происходит замыкание:

• Сила тока в цепи резко возрастает;
• Проводник внутри предохранителя нагревается;
• Когда достигнута температура плавления, вставка расплавляется.
• Цепь разомкнута, прибор не пострадал.

Остается выяснить причины неисправности, а после заменить предохранитель на новый. Предохранители в аппаратуре являются запасными частями, расходными материалам, поставляются в комплекте ЗИП или приобретаются отдельно.

ГОСТ IEC 60269-1-2016 Предохранители плавкие низковольтные

Несмотря на то, что предохранители времен Эдисона выглядели похоже, технические характеристики у каждого изделия были свои. Это означало, что случайно выбранный предохранитель не гарантировал защиту цепей при критических токах. Среди радиотехников даже ходила такая шутка "Прибор сгорел, защитив собой предохранитель". Чтобы все предохранители были одинаковы по конструкции и параметрам, чтобы их можно было заменять один на другой с предсказуемым поведением, был разработан межгосударственный стандарт, используемый в России и в странах Таможенного союза. Актуальная версия ГОСТ IEC 60269-1-2016 "Предохранители плавкие низковольтные" определяет требования к плавким вставкам, работающим под напряжением до 1000 В переменного и 1500 В постоянного тока, в частности:

• Сетку значений по току защиты;
• Требования к изоляции;
• Допустимые температуры перегрева;
• Рассеиваемую мощность и разрешенные потери;
• Времятоковые характеристики – скорость отключения при заданном токе;
• Отключающую способность;
• Характеристики пропускаемого тока;
• Маркировку.

Также ГОСТ описывает порядок проведения испытаний, которые необходимо провести для подтверждения характеристик предохранителей, заявленных производителем.

Методика испытаний предохранителей

"Доверяй, но проверяй", – гласит известная поговорка. Особенно она актуальна при работе с китайскими фабриками, которые все время стремятся сэкономить на материалах и труде в ущерб качеству. Чтобы не столкнуться с рекламациями клиентов, качество изготовленных предохранителей необходимо проверить на соответствие параметрам. При проверке используется методика, описанная в ГОСТ. Наши лаборатории оборудованы всем необходимым, для проведения испытаний. В работе используются следующие приборы и инструменты: 

• Термогигрометр – измерять параметры окружающей среды;
• Секундомер электронный – отмечать интервалы времени;
• Комплект нагрузочный измерительный с регулятором – подавать на предохранитель заданную токовую нагрузку;
• Мультиметр цифровой – измерять значения токов, напряжений и сопротивлений;
• Климатическая камера тепла-холода-влаги – для проверки работы предохранителей в сложных условиях;
• Установка для проверки параметров электрической безопасности;
• Штангенциркуль с глубиномером и цифровым отсчетным устройством – проверять соответствия размеров изделий;
• Испытательный генератор высоковольтных импульсов – тестировать устойчивость предохранителя к импульсной нагрузке.  

Для испытаний заказчик передает в лабораторию несколько экземпляров изделий, подлежащих проверке, из одной партии.

 Первый блок испытаний – физико-механические. В этой серии проверяются:

• Надежность маркировки – не должна легко стираться;
• Физическое качество контактов – не должны отломаться при установке;
• Стабильность контактов – не должны нарушаться при эксплуатации;
• Отсутствие внутренних напряжений в корпусе;
• Работа предохранителя в нормальном режиме – должен проводить рабочий ток без нагрева;
• Проверка срабатывания – главная функция предохранителя, при токе ниже нормального не срабатывает, при токе выше – перегорает;
• Также проверяются стойкость к теплу и механическая прочность.

Блок электрических испытаний включает:

• Контроль прочность изоляции – не должна пробиваться при подаче тестового напряжения;
• Сопротивление изоляции – не должно быть ниже заданного после воздействия тепла и влаги (для этого и нужна климатическая камера);
• Пригодность к разъединению – при подаче импульсов напряжения не должно возникать пробоев;
• Токи утечки – не должны превышать заданный порог.

Также при тестах могут проверяться дополнительные данные, предоставленные заказчиком или производителем:

• Содержание маркировки;
• Надежность фиксации контактов;
• Устойчивость к коррозии.

По результатам испытаний составляется детальный протокол сертификационных испытаний, описывающий предмет проверки, совершаемые над ним действия и сделанные выводы. Этот документ служит основанием для оформления сертификата соответствия.

Сертификат или декларация соответствия

Для того чтобы законно осуществлять торговлю на территории Таможенного союза, необходимо оформить сертификат соответствия предохранителей техническому регламенту ТР ТС 004/2011 "О безопасности низковольтного оборудования". После проведения испытаний в лаборатории будет оформлен протокол сертификационных испытаний. На основании протокола будет выдан сертификат соответствия. Этот документ подтверждает, что товар соответствует требованиям ГОСТ и безопасен для потребителей. Сертификат соответствия оформляется по единой форме для всех стран Таможенного союза. Это означает, что предохранители можно продавать во всех странах ТС без повторных проверок и получения дополнительных разрешений. Как было показано выше, проверки, которым подвергаются предохранители – весьма строгие, поэтому наличие сертификата и знака ЕАС на товаре повысит доверие потребителей и клиентов. Наша компания длительное время занимается сертификацией аппаратов для распределения электрической энергии, включая предохранители. Мы готовы оказать все необходимые услуги, провести тесты и оформить документы для скорейшего вывода ваших товаров на рынки России и стран Таможенного союза. Обращаем внимание, что на партию товара получать сертификат соответствия намного выгоднее, так как при серийном выпуске есть обязательный ежегодный инспекционный контроль, который требует выезда эксперта по сертификации на фабрику для проверки производства и испытания продукции, а это влечет за собой дополнительные ежегодные расходы, в частности на командировки в Китай.

СЕРТИФИКАЦИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ