Pojistka: co to je, typy, vlastnosti, princip fungování.

Tento článek vysvětluje, co jsou pojistky a k čemu se používají. Dozvíte se také o základních vlastnostech pojistek a jaké typy pojistek existují.

Co je to pojistka?

Pojistka — je ochranné zařízení v elektrickém obvodu, které se spálí, když proud překročí určitou mez. Jinými slovy, pojistka je zařízení používané k ochraně prvků elektrického obvodu před přetížením nebo zkratem.

Funkcí pojistky je tedy zabránit poškození ostatních součástí obvodu v případě elektrického přetížení. V případě přetížení nebo zkratu se tedy pojistka přepálí a tím se přeruší tok elektřiny. Tímto způsobem jsou chráněny zbývající prvky obvodu.

Pojistky se obvykle vyrábějí z kovového drátu nebo slitiny s nízkým bodem tání, což je část pojistky, která se v případě elektrického přetížení roztaví a přeruší tok proudu.

Elektronický symbol běžně používaný k znázornění pojistky je obdélník se dvěma svislými pruhy velmi blízko jeho konců, ale existují i dvě další běžně používané varianty. Níže vidíte různé symboly pojistek:

Charakteristiky pojistek

Nyní, když známe definici pojistky, podívejme se, jaké parametry pojistky potřebujeme znát, aby správně fungovala.

• Jmenovitý proud : velikost proudu, na který je pojistka dimenzována. Jedná se o maximální proud, který může pojistkou protékat, aniž by se rozpojil obvod.
• Jmenovité napětí Také se nazývá pracovní napětí, jedná se o napětí, pro které je pojistka dimenzována.
• Vypínací schopnost : Maximální proud, který pojistka snese, aniž by se zničila. Jedná se tedy o maximální hodnotu elektrického proudu, při které lze pojistku bezpečně odpojit.
• Křivka tání : ukazuje vztah mezi proudem a časem potřebným k ohřátí pojistky na bod tání.

Typy pojistek

Existuje mnoho kritérií pro klasifikaci různých typů pojistek: podle tvaru, materiálu, maximálního podporovaného napětí atd. Měli byste však vědět, že existují určité pojistky, které lze znovu použít.

• Jednorázová pojistka Tento typ pojistky je jednorázový, protože se vnitřní závit při použití taví. Pokud tedy dojde k elektrickému přetížení, je nutné pojistku vyměnit.
• Resetovatelná pojistka také nazývaný samoresetovací pojistka Jedná se o typ pojistky, kterou lze použít vícekrát. Při nadměrném proudu se pojistka zahřeje a zvýší svůj odpor, čímž zabrání průchodu proudu. Poté, jak proud klesá, pojistka ochlazuje a vrací se do původního stavu s nízkým odporem.
• Chytrá pojistka – Tento typ pojistky je kombinací dvou předchozích pojistek. Je to pojistka, která umožňuje opětovné použití nepoužité části pojistky.

Jak funguje pojistka?

Funkce pojistky je založen na Jouleově jevu. Pokud intenzita elektrického proudu dosáhne velmi vysoké hodnoty, uvolní se velké množství tepla, a proto se pojistka spálí a přeruší dodávku proudu.

Jouleův zákon (nebo Jouleův jev) nám říká, že vodič uvolňuje tepelnou energii, když jím prochází elektrický proud. Je to proto, že teplo generované proudem je přímo úměrné druhé mocnině proudu, takže malé zvýšení intenzity má za následek velké zvýšení generovaného tepla.

Protože tedy vlákno uvnitř pojistky má obvykle nižší bod tání než ostatní prvky elektrického obvodu, bude to první prvek, který se roztaví, když dojde k nadproudu.

Pro zajištění správné funkce pojistky je důležité umístit zařízení do nejslabšího místa obvodu, tj. tam, kde je proud obvykle nejvyšší. Pokud totiž dojde k přetížení v místě, kde pojistka není, bude zařízení nepoužitelné.

termální syntéza

V této části se podíváme, z čeho se skládá tepelná pojistka, protože se jedná o typ běžné pojistky.

Tepelná pojistka — je typ pojistky, která chrání prvky obvodu v případě přehřátí. Tepelná pojistka se proto spálí a nepropustí elektrický proud, když teplota obvodu překročí povolený limit.

Tepelná pojistka je tedy podobná klasické pojistce, ale chrání elektrický obvod před silným zvýšením teploty, na druhou stranu klasická pojistka chrání obvod před zvýšením elektrického proudu.

Tyto typy pojistek jsou velmi užitečné pro instalaci elektrických obvodů, které se mohou zahřát nejen v důsledku průchodu elektrického proudu (Jouleův jev), ale také v důsledku dalších faktorů, jako je vystavení slunci nebo blízkost motoru.

Jak vyměnit pojistku

Nakonec vám necháme video, které ukazuje, jak v případě potřeby vyměnit pojistku.

Pojistky jsou ochranná zařízení, která se používají k ochraně domácích spotřebičů, jako jsou televizory, ledničky, počítače atd., před poškozením vysokým napětím. Pojistka se skládá z tenkého proužku nebo kovového jádra. Kdykoli elektrickým obvodem protéká velký nebo nadměrný proud, pojistka se roztaví, čímž se obvod přeruší a odpojí od zdroje napájení. Funguje také jako jistič nebo stabilizátor, který chrání zařízení před poškozením.

Na dnešním trhu je k dispozici mnoho typů a provedení pojistek. Jejich pásky jsou vyrobeny z hliníku, mědi, zinku a jsou vždy zapojeny sériově s obvodem, aby byly chráněny před nadproudem v provozovaných obvodech. Následující obrázek znázorňuje princip zapojení pojistky v elektrickém obvodu.

Na schématech zapojení je pojistka označena následovně:

Proč jsou potřeba pojistky?

Pojistky se používají k prevenci zkratů domácích spotřebičů, poškození v důsledku přetížení, vysokého proudu atd. Pokud se pojistky nepoužívají, může dojít k elektrickým závadám v elektroinstalaci, které mohou způsobit vznícení vodičů a spotřebičů a také požár domu. Ohrožena může být i „životnost“ televizorů, počítačů, rádií a dalších domácích spotřebičů. Když se pojistka přepálí, dojde k náhlé jiskrě, která může způsobit náhlé ztlumení vašeho domu v důsledku přerušení napájení, čímž se zabrání dalším nehodám. Proto potřebujeme pojistky, abychom chránili naše domácí spotřebiče před poškozením.

Jak funguje pojistka?

Pojistka funguje na principu ohřevu proudem. Skládá se z tenkého proužku nebo pramene kovového drátu vyrobeného z nehořlavého materiálu. Je zapojen mezi konce svorek. Pojistka je vždy zapojena sériově s elektrickým obvodem.

Pokud se v obvodu v důsledku vysokého proudu generuje nadměrný proud nebo teplo, pojistka se v důsledku nízkého bodu tání prvku roztaví a rozpojí obvod. Nadměrný proud může způsobit přerušení vodiče a zastavení toku proudu. Pojistku lze vyměnit za novou s odpovídající jmenovitou hodnotou. Pojistka může být vyrobena z prvků, jako je zinek, měď, stříbro a hliník. Funguje také jako jistič, který se používá k přerušení obvodu, když v obvodu dojde k náhlé poruše. Následující obrázek znázorňuje vnitřní strukturu pojistky.

Jak vybrat pojistku?

Jmenovitý proud pojistky = (Watty/V) x 1,25

1. Vyberte typ pojistky, například existují pomalé pojistky pro indukční zátěže a rychlé pojistky pro odporové zátěže.
2. Zapište si výkon spotřebiče (watty) – obvykle z návodu k obsluze spotřebiče.
3. Zaznamenejte si jmenovité napětí. Napětí musí být vyšší než napětí obvodu, aby byla zajištěna dostatečná ochrana zařízení.
4. Po výpočtu použijte další vyšší jmenovitý proud pojistky. Pokud je například vypočítaný proud pojistky 8,659 ampéru, použijeme pro tento účel pojistku 9 ampérů.

Charakteristiky pojistek

Rozlišují se následující hlavní charakteristiky pojistek:

• Jmenovitý proud: Maximální trvalý proud, který pojistka unese, aniž by se roztavila, se nazývá její jmenovitý proud. Jedná se o její proudovou zatížitelnost, která se měří v ampérech. Jedná se o tepelné charakteristiky.

• Номинальное напряжение: toto napětí, zapojené sériově s pojistkou, nezvyšuje jmenovité napětí, tj.

V (pojistka) > V (přerušený obvod)

• Jmenovitý I²t: je množství energie, které pojistka snese při elektrické poruše nebo zkratu. Měří tepelnou energii (energii v důsledku toku proudu) pojistky a generuje se při jejím přepálení.

• Vypínací nebo přerušovací schopnost: Toto je maximální jmenovitý proud bez škodlivého přerušení pojistkou, známý jako vypínací schopnost pojistky.

Vypínací schopnost > maximální jmenovité napětí

• Pokles napětí: Při protékání nadměrného proudu se pojistkový prvek roztaví a rozpojí obvod. V důsledku toho se změní odpor a úbytek napětí se zmenší.

• teplota: teplota, při které se pojistka taví.

Graf na obrázku níže znázorňuje vztah mezi teplotou a proudovou zatížitelností pojistky. V tomto procesu, v bodě, kde se tři čáry setkávají při teplotě 25 stupňů Celsia, bude proudová zatížitelnost pojistky 100 % a po chvíli se proudová zatížitelnost pomalu přetavující pojistky sníží na 82 % při 65 stupních Celsia. V důsledku toho zvýšení teploty způsobí snížení proudové zatížitelnosti pojistky.

Klasifikace pojistek

Všechny pojistky se dělí na dvě hlavní části: pojistky pro střídavý proud a pojistky pro stejnosměrný proud. Kromě toho se dělí do mnoha kategorií, jak je znázorněno na následujícím obrázku.

Různé typy pojistek

Pojistky vynalezl Thomas Alva Edison a dnes je na trhu k dispozici mnoho typů pojistek.. Obecně existují dva typy pojistek:

• Pojistky stejnosměrného proudu: Pojistky stejnosměrného proudu jsou větší. Stejnosměrné napětí má konstantní hodnotu nad 0 V, takže je obtížné jej ignorovat a odpojit obvod a existuje možnost vzniku oblouku mezi roztavenými vodiči. Aby se tomu zabránilo, elektrody se umisťují ve větších vzdálenostech, a proto se velikost pojistek stejnosměrného proudu zvětšuje.

• AC pojistkyPojistky střídavého proudu mají menší rozměry. Kmitají 50–60krát za sekundu od minima k maximu. Tím se eliminuje možnost vzniku oblouku mezi roztavenými dráty. Proto je možné je balit v malých rozměrech.

Pojistky střídavého proudu se dělí na dvě části: pojistky nízkého napětí a pojistky vysokého napětí.

1. Pojistky nízkého napětí (LV)

• Pojistky kazetového typu: Jedná se o typ pojistek, které mají zcela uzavřené nádoby a navíc mají kovový kontakt.

Existují dva typy kazetových pojistek:

1. Patronové pojistky typu D: Skládají se z pojistkové vložky, pojistkové patice, krytky a přechodového kroužku. Pojistková patice má pojistkovou krytku, do které je přes přechodový kroužek instalován tavný prvek s vložkou. Obvod se sepne, když se hrot vložky dotkne vodiče.
2. Pojistky HRC (vysoce jmenovité kapacity): V tomto typu pojistky protéká proud tavnou vložkou za normálních podmínek. Pro řízení oblouku, který vzniká při přepálení pojistky, v tomto případě používáme pojistku vyrobenou z porcelánu, stříbra a keramiky. Nádoba tavné vložky je naplněna křemenným pískem. Existují dva typy pojistek HRC:

• Typ čepele/typ vidliceTělo této pojistky je vyrobeno z plastu a lze jej v obvodu snadno vyměnit bez zátěže.
• Typ šroubuU tohoto typu pojistky jsou vodivé destičky připevněny k základně pojistky.

• Odnímatelný/typ Kit-Kat: oHlavní výhodou tohoto typu pojistky je, že držák pojistky se snáze vyjímá, aniž by došlo k úrazu elektrickým proudem nebo zranění. Spodní část pojistky slouží jako vstupní a výstupní svorka vyrobená z porcelánu a držák pojistky slouží k uchycení pojistkového prvku vyrobeného z cínu, mědi, hliníku, olova atd. Používá se v domácích elektroinstalacích, malém průmyslu atd.

• Pojistky typu Striker: Pojistky tohoto typu se používají k zapínání a vypínání obvodu. Mají dostatečný výkon.

• Pojistky s přepínačem: Tento typ pojistek se skládá hlavně z přepínače a pojistky v kovovém pouzdře a je široce používán pro nízké a střední napětí.

• Pojistky s výpadkem: U pojistek tohoto typu způsobí roztavení pojistky pád prvku vlivem gravitace. Jsou určeny k ochraně venkovních transformátorů.

2. Pojistky vysokého napětí (VN)

Všechny typy vysokonapěťových pojistek se používají pro jmenovitá napětí od 1,5 do 138 kV. Vysokonapěťové pojistky se používají k ochraně přístrojových transformátorů a malých transformátorů. Jsou vyrobeny ze stříbra, mědi a cínu. Při uvolnění tepla vzniká oblouk, který způsobuje uvolnění velkého množství plynů kyselinou boritou. Proto se používají venku.

Přicházejí ve třech typech:

• Patronové pojistky HRC: podobné nízkonapěťovým pojistkám, liší se pouze některými konstrukčními vlastnostmi.

• Tekuté pojistky HRC: Používají se pro obvody se jmenovitým proudem do 100 A a systémy do 132 kV. Tyto pojistky mají skleněnou trubici naplněnou tetrachlormethanem. Jeden konec trubice je naplněn a druhý je zajištěn drátem z fosforového bronzu. Když se pojistka začne aktivovat, kapalina použitá v pojistce zhasne oblouk. Tím se zvýší zkratový výkon.

• Výsuvné pojistky HRC: Jedná se o jednorázovou pojistku, u které je efekt vytlačování plynu vytvářen vnitřním obloukem. Komora pojistky je naplněna kyselinou boritou, aby se odstranily plyny.

• Vratné pojistkyJedná se o typ pojistky, běžně známé jako samoresetovací pojistka, která používá vodivý termoplastický termistor známý jako polymer s kladným teplotním koeficientem (PPTC). Když dojde k poruše, proud se zvýší a zároveň se zvýší i teplota. Zvýšení odporu je způsobeno zvýšením teploty. Používá se ve vojenském a leteckém průmyslu, kde výměna pojistky není možná.

Aplikace

Pojistky jsou důležitou součástí elektrických a elektronických systémů a obvodů. Mezi aplikace, kde se pojistky používají, patří:

• Používají se v domovních rozvaděčích, elektrických spotřebičích a zařízeních pro všeobecné použití.
• Používají se v herních konzolích a ve všech typech vozidel, jako jsou auta, nákladní automobily a další vozidla.
• Používají se také v laptopech, mobilních telefonech, tiskárnách, skenerech, přenosné elektronice a pevných discích.
• V elektrickém rozvodném systému najdete pojistky v kondenzátorech, transformátorech, výkonových měničích, spouštěčích motorů a výkonových transformátorech.
• Používají se v LCD monitorech, bateriových zdrojích atd.