W układach elektrycznych niskiego napięcia i w obwodach pomocniczych wysokiego napięcia do zabezpieczania urządzeń przed skutkami przeciążeń i zwarć stosuje się bezpieczniki.
Bezpieczniki składają się z wkładek topikowych oraz gniazd, w które wkłada się wkładki. Wkładki te przerywają obwód w momencie, gdy zaczyna płynąć przez niego prąd zwarcia lub w czasie trwania przeciążenia przez określony czas. Czas zadziałania wkładki zależy od jej charakterystyki czasowo-prądowej oraz od przeznaczenia bezpiecznika. W instalacjach, które normalnie nie pracują w warunkach przeciążenia stosuje się wkładki szybkie, natomiast w instalacjach pracujących okresowo w stanach przeciążenia stosuje się wkładki zwłoczne. Do tego rodzaju instalacji należą obwody zasilające silniki, które podczas rozruchu pobierają większy prąd. Różnica polega na szybkości działania - wkładka typu zwłocznego wyłączy prąd przeciążenia o danej wartości później niż wkładka typu szybkiego, dzięki tej zwłoce możliwe jest przeprowadzenie rozruchu silnika, który w tym czasie pobiera dużo większy prąd niż w czasie normalnej pracy.
Normy przewidują, że wkładka typu szybkiego powinna przerwać obwód w czasie około 1 minuty jeśli przeciążenie wynosi 1,3 In oraz w czasie 1 sekundy jeśli przeciążenie wynosi 1,6 In. Z powyższej charakterystyki widać, że im przeciążenie jest większe tym czas zadziałania wkładki jest krótszy.
Bezpieczniki niskiego napięcia można podzielić ze względu na miejsce pracy na:
- aparatowe - stosowane w aparatach i urządzeniach do zabezpieczania ich obwodów wewnętrznych. Składają się ze szklanej rurki, która na obu końcach ma styki, a wewnątrz drucik przewodzący prąd. Bezpieczniki te budowane są zwykle na napięcia do 250 V i na prądy znamionowe do 6,3 A;
- instalacyjne - stosowane zwykle we wszystkich instalacjach. Wkładki bezpieczników instalacyjnych buduje się jako szybkie (Wts) i zwłoczne (Wto). Bezpieczniki instalacyjne składają się z wkładki topikowej, która składa się z obudowy porcelanowej, wewnątrz której znajduje się drucik przewodzący umieszczony w piasku kwarcowym. Piasek ten ułatwia zgaszenie łuku, który powstaje w chwili zapalenia się łuku po przerwaniu drucika. Końcówki drucika przymocowane są do styków znajdujących się po przeciwnych stronach. Wkładki te posiadają także wskaźniki zadziałania. Wykonane one są z cienkiego drucika, który jednym końcem zamocowany jest do jednego ze styków, a na drugim końcu posiada sprężynę z oczkiem. Drucik ten przepala się wówczas, gdy zostanie stopiony drucik, który zasadniczo przewodzi prąd. Sprężynka wówczas wyrzuca oczko co oznacza, że wkładka jest przepalona. Kolory oczek zależą od prądu znamionowego bezpiecznika. Wkładkę tą wkłada się w nagwintowaną główkę, którą wkręca się w gniazdo zamocowane do konstrukcji wsporczej. Główka posiada z jednej strony szybkę, dzięki której widać oczko wkładki. Bezpieczniki instalacyjne buduje się na napięcia do 500 V i prądy znamionowe do 200 A.
- stacyjne - stosowane w przemyśle, gdzie płyną duże prądy robocze. Tego typu bezpieczniki składają się z wkładki, która wykonana jest z rury porcelanowej lub szklanej o przekroju kwadratowym. Elementem przewodzącym jest szereg pasków lub taśma dziurkowana umieszczone w piasku kwarcowym. Styki wkładki wykonane są w postaci noży, które wkłada się w szczęki. Bezpieczniki te buduje się na napięcia do 500 V i na prądy do 600 A.
W obwodach pomocniczych wysokiego napięcia stosuje się bezpieczniki wysokiego napięcia jak główne zabezpieczenie obwodów. Budowa i działanie tych bezpieczników są podobne jak bezpieczników niskiego napięcia, jednak z uwagi na wartość napięcia zjawiska jakie zachodzą w czasie przerywania obwodu są nieco inne.
Bezpieczniki wysokiego napięcia składa się ze szczęk zamocowanych na płycie izolacyjnej lub izolatorach, oraz wymiennej wkładki topikowej. Wkładka ta jest dużo większa od wkładki bezpiecznika niskiego napięcia. Składa się ona z rury porcelanowej lub fibrowej, która z obu stron posiada styki. Wewnątrz rury znajdują się srebrne druciki o stopniowanej średnicy umieszczone spieralnie na wsporniku ceramicznym. Całość wypełniona jest piaskiem kwarcowym. W czasie trwania przeciążenia drucik ten nagrzewa się i w pewnym momencie przepala. Wówczas następuje zapłon łuku elektrycznego, a przepalanie się topika postępuje dalej. Łuk wydłuża się i wzrasta na nim napięcie, a płynący prąd maleje. Jeśli napięcie na łuku będzie wyższe od napięcia obwodu to nastąpi całkowite przerwanie obwodu i łuk zgaśnie. Piasek kwarcowy zapewnia ochłodzenie łuku i jego zgaszenie.
W innym rozwiązaniu wkładka topikowa wykonana jest z kilku równoległych kanałów, wewnątrz których w piasku umieszczone są druciki.
Ze względu na ograniczone wymiary buduje się je na prądy do 30 A. Wkładki niekiedy posiadają wskaźnik zadziałania.
Zarówno wkładki niskiego napięcia jak i wkładki wysokiego napięcia są jednorazowego użytku. Po przepaleniu się należy je wymienić na nowe.
W obwodach niskiego napięcia, bardzo często zamiast bezpieczników topikowych stosuje się bezpieczniki automatyczne wielokrotnego użytku (wyłączniki instalacyjne). Zbudowane one są z elektromagnesów ze zworami, które reagują na zwiększony przepływ prądu i powodują uruchomienie dźwigni ze stykami. Często wyłączniki te mają dwa wyzwalacze - przeciążeniowy i zwarciowy.
Bezpieczniki te stosuje się w mniej ważnych obwodach. Bezpieczniki takie włącza się za pomocą przycisku.
Zastosowanie bezpieczników
Bezpieczniki wysokiego napięcia stosuje się jako ochrona obwodów woltomierza napięcia sieci trakcyjnej, przekaźnika zanikowo-napięciowego, silnika sprężarki, przetwornicy, w obwodach ogrzewania. Bezpieczniki automatyczne niskiego napięcia stosowane są do zabezpieczania obwodów pomocniczych oraz sterowniczych niskiego napięcia.
![[Rozmiar: 16834 bajtów]](tla i obrazki/ch-ka czas-zalezna.jpg)
![[Rozmiar: 9268 bajtów]](tla i obrazki/bezpieczniki.jpg)
