Co je to pojistka? Jaké jsou typy pojistek? Proč často hoří jako poslední? | Pikabu

Dnes budeme hovořit o elektrických pojistkách. Obvykle se jedná o malé části, které lze nalézt v mnoha elektronických zařízeních.

Možná se někomu zdá, že zde není co vyprávět – pojistka a pojistka, nic zajímavého. Ale přátelé, v elektronice není nic nezajímavého a dokonce i jednoduché pojistky existují v mnoha typech, například tavné, samoobnovitelné, tepelné pojistky, automatické, a každý typ má své vlastní provozní principy a zajímavé nuance.

Proč jsou potřeba pojistky?

Opravdu by mě zajímalo, proč jsou potřeba elektrické pojistky? Jaký je jejich raison d’être? Jejich úkol je celkem jednoduchý.

Když dojde ke zkratu nebo jinému přetížení v obvodu nebo v jakémkoli elektrickém obvodu, ve kterém začne protékat proud nad proudem pojistky, pojistka přeruší obvod a tím zabrání například poruše zařízení.

Ale to vše je teoreticky. Každý elektronik ví, že v případě zkratu nejprve shoří celé zařízení a teprve potom se pojistka rozhodne přerušit obvod.

Proč se to děje?

No, například proto, že všechna moderní zařízení používají mikroobvody, ve kterých stačí malý impuls zvýšeného napětí, aby selhal.

Pokud například dojde k přerušení nuly v síti a dojde k němu v zásuvce 380 V, pojistka zpočátku vůbec nereaguje a mikroobvod okamžitě selže.

Ale pokud pojistka nechrání zařízení, tak proč ji vůbec mít? – No, řeknu vám, je to velmi nutné pro požární ochranu.

Zvažme situaci. Řekněme, že došlo k nulovému přerušení patice, objevilo se 380 V a zvýšené napětí rozbilo hradlo tranzistoru, který je umístěn v napájecím zdroji v obvodu primárního vinutí transformátoru.

Tranzistor je zaseknutý otevřený, dále v obvodu již vyhořel mikroobvod a některé části údržby.

Zdroj už selhal, ale prasklým tranzistorem a primárním vinutím protéká velmi velký proud a vše se definitivně zapálí a dojde k požáru.

A tak nás právě z této situace zachraňuje pojistka. Než dojde k požáru, pojistka určitě stihne přerušit obvod.

tak co se stane? Pojistka nás může zachránit před požárem. Ale zařízení bude zničeno, ale to také není tak úplně pravda.

Jednak může dojít ke zkratu tak, že zvýšené napětí a vysoké proudy obejdou citlivé prvky a obecně po odstranění zkratu a výměně pojistky bude vše dále fungovat.

Nyní se také pojistky používají ve spojení s jinými zařízeními, například s varistory nebo supresory, které zvyšují šance na přežití zařízení v případě nějaké poruchy sítě.

Ale abychom to všechno vyřešili, pojďme si projít odrůdy.

Pojistka

Pojistka je nejběžnějším typem elektrické pojistky a pravděpodobně ji všichni znáte. Přicházejí v různých tvarech, velikostech a možnostech provedení.

Ale spojuje je jeden princip fungování. Pojistka je tenký vodivý drát, obvykle vyrobený z čistého kovu nebo slitiny, v elektricky izolačním pouzdře se dvěma elektrodami, mezi kterými je tento drát natažen uvnitř pouzdra.

Pojistka je instalována v sérii s elektrickým obvodem, který chrání, a její provozní proud je zvolen tak, aby byla nejslabším článkem řetězu.

To znamená, že jmenovitý proud pojistky musí odpovídat maximálnímu možnému odběru proudu tekoucího v tomto obvodu, pokud proud v obvodu nepřekročí jmenovitý proud pojistky.

Tenký tavný drát se mírně zahřívá a teplo z něj má čas se rozptýlit.

Když dojde k poruše v obvodu a proud v něm vzroste nad jmenovitý proud pojistky, drát se začne více zahřívat, protože kov, ze kterého je drát pojistky vyroben, má kladný teplotní koeficient elektrického odporu.

To znamená, že se stoupající teplotou se zvyšuje odpor a díky rostoucímu odporu se drát ještě více zahřívá. Teplo již nemá čas se rozptýlit a taje, čímž se přeruší elektrický obvod. Tento proces probíhá jako lavina a zajišťuje rychlost pojistky.

Jmenovitý proud pojistky závisí na materiálu drátěné vložky a jejím průřezu. Pojistky se používají všude, najdeme je na deskách různých zařízení, určených pro povrchovou montáž, ve formě výstupních součástek.

Auta používají speciální konstrukce zástrčkových pojistek, dokonce i staré dobré zástrčky mají také běžné pojistky.

Mimochodem, v napájecích sítích, kde se používají vysoké napětí a proudy, se používají speciální křemenné a plynové pojistky.

Pojistky obvykle udávají jmenovitý proud, při kterém bude fungovat, a někdy také indikují napětí, do kterého lze pojistku použít.

Je třeba si uvědomit, že pojistka chrání pouze před zvýšeným proudem a pokud je překročeno napětí uvedené na ní, nebude fungovat. Napětí indikuje, že když pojistka vypadne, pokud byla v provozu bez překročení napětí, které je na ní uvedeno, nevznikne elektrický oblouk.

Aby pojistka chránila před zvýšením napětí, musíte sestavit obvod pomocí varistorů nebo supresorů, právě takové obvody se nyní nacházejí všude.

Například téměř všechny spínané zdroje obsahují varistor, který při překročení napětí prudce sníží svůj odpor a uzavře obvod k pojistce a spálí ji, čímž se snaží zachránit zdroj před zvýšeným napětím.

Samoresetovací pojistka

V napájecích zdrojích, zejména těch, které nemají příliš vysoký výkon, jsou pojistky stále vzácnější.

V podstatě se v moderní technice můžete setkat s pojistkami se samočinným resetem, neboli PPTC. Stejně jako pojistka je navržena tak, aby chránila obvod, do kterého je zapojena, před zvýšeným proudem, který jím protéká. Na rozdíl od pojistky ale není na jedno použití.

Samoresetovací pojistka se skládá ze speciálního nevodivého polymeru smíchaného se sazemi.

Při pokojové teplotě polymer krystalizuje a uhlík tvoří vodivé řetězce. V tomto stavu je odpor samočinné pojistky poměrně nízký a dobře vede proud.

Pokud pojistkou začne protékat proud větší, než je na ní uvedený jmenovitý proud, začne se zahřívat a v určitém okamžiku polymer přejde do amorfního stavu a zvětší se.

Kvůli tomu se uhlíkové řetězce začnou lámat a zvyšuje se odpor. Vlivem zvýšení odporu se pojistka ještě více zahřívá, a proto se ještě více zvětšuje a ještě hůře vede proud.

V určitém okamžiku přestane vést úplně a přeruší obvod. Po spuštění polymer znovu krystalizuje a uhlíkové řetězce jsou obnoveny. Samoresetovací pojistka je opět připravena k použití.

Ne vše je však tak dokonalé, jak by se na první pohled mohlo zdát. První nevýhodou je, že není tak rychlý jako pojistka.

Druhou nevýhodou je závislost rychlosti odezvy a reakčního proudu na okolní teplotě. Koneckonců, pokud je pojistka zpočátku zahřátá, je třeba vynaložit méně energie na vypnutí.

Z tohoto důvodu bude pojistka pracovat s nižším proudem a za kratší dobu a naopak – s klesající okolní teplotou se zvyšuje provozní rychlost a provozní proud.

Další nevýhodou je, že resetovatelné pojistky nejsou vysokonapěťové. Není to tak dávno, co bylo napětí, při kterém bylo možné použít samoresetovací pojistku, omezeno na desítky voltů. Nyní samozřejmě již existují pojistky, které lze použít se síťovým napětím, ale neexistují žádné přímé možnosti vysokého napětí.

No, také samočinné pojistky nevydrží věčně. Po prvním vypnutí se odpor studené pojistky nezmění. Mírně se zvyšuje a dále se zvyšuje s každou operací až do úplného selhání.

Přes všechny tyto nevýhody se samočinné pojistky v elektronice značně rozšířily.

Tepelné pojistky

Dalším typem pojistek, které prostě musíme zvážit, jsou tepelné pojistky.

Takové pojistky fungují a přerušují elektrický obvod ne zvýšením určitého proudu, ale zvýšením určité teploty. Používají se zpravidla v různých ohřívačích, žehličkách, troubách – obecně v místech, kde elektřina působí jako topení a nekontrolované zvýšení teploty může vést k požáru.

Taková zařízení už samozřejmě mají všemožná tepelná relé, která hlídají teplotu zařízení a regulují ji. Pokud ale tepelné relé selže, je to tepelná pojistka, která přebírá roli nouzového vypínače.

Také takové pojistky se používají v síťových transformátorech, vinutích elektromotorů a na dalších místech v elektrických spotřebičích, kde by za normálních podmínek nemělo docházet k zahřívání, ale v případě havárie může dojít k silnému zahřátí.

Pro výběr takové pojistky je důležitá především hodnota jmenovité přenosové teploty a na ní uvedený proud pouze udává, jak velký proud touto pojistkou zaručeně projde bez zničení. Tepelné pojistky se dodávají ve dvou provedeních.

První provedení, obvykle slaboproudé, se používá v obvodech primárního vinutí transformátorů.

Konstrukce takové pojistky je velmi podobná pojistce, jen místo mědi nebo oceli je použit tavitelnější kov, který se při přehřátí chráněného zařízení roztaví z vnější teploty.

Také v případě tohoto nízkotavitelného kovu, který působí jako pájecí tavidlo, způsobuje, že se roztavené zbytky propojky stočí do kuliček na kontaktech, takže nezůstane žádný prostor pro proudění elektrického proudu.

Další typ tepelných pojistek má o něco složitější zařízení, ale také vyšší průtok proudu.

V takových pojistkách fungují dvě pružiny a při překročení reakční teploty se polymerová vložka roztaví, což způsobí pohyb kontaktní desky s pružinami a přerušení obvodu.

Takové pojistky, jak jsem řekl, se používají v zařízeních, kde je topení součástí provozního stavu, ale přehřátí může vést k nehodě.

Kromě výše uvedených typů pojistek často obsahují automatické spínače.

Takové stroje se neinstalují na konkrétní zařízení, ale například na skupinu zásuvek. Někdy je ale v samotných zařízeních instalováno něco jako automatické spínače.

Jedná se o elektronická proudová ochranná zařízení, jsou složitější než jednoduchá pojistka a jsou opakovaně použitelná, ale jejich složitost znamená, že také mohou selhat.

Napište do komentářů, zda vám vypadly pojistky a zachránily pojistky vaše zařízení před spálením? Nebo jako obvykle nejdřív shořelo všechno a pak i pojistka?