Просто сгорел предохранитель. Так ли это просто?

Стеклянная трубка с двумя металлическими контактами по бокам и отрезком проволоки внутри – так выглядит большинство плавких предохранителей. Эту конструктивно несложную и легко узнаваемую деталь можно встретить в каждом бытовом приборе, подключаемом к электрической сети. «Просто сгорел предохранитель» - эту фразу каждый хоть раз, да слышал. А так ли это просто на самом деле? На этот вопрос мы и попытаемся ответить в данной статье.

Наиболее распространённый предохранитель представляет собой стеклянную трубку, закрытую с обоих концов металлическими крышками. Крышки надеваются на края трубки, которая является корпусом предохранителя. На края трубки перед установкой крышек наносится клей, таким образом, крышки – они же контакты предохранителя - закрепляются на корпусе довольно прочно. Внутри трубки-корпуса находится калиброванная металлическая проволока. Сечение проволоки может быть различным и зависит от необходимого тока «срабатывания» предохранителя. Проволока припаивается к выводам предохранителя внутри корпуса. Могут быть несколько вариантов подобной конструкции. Например, вместо стеклянной используется керамическая трубка, в некоторых случаях трубка заполняется песком, для увеличения быстродействия предохранителя проволочная перемычка натягивается с помощью пружины. Крышки-контакты могут иметь гибкие выводы для впаивания в плату. Однако различия в конструкции не меняют принципа работы плавкого предохранителя: при протекании через калиброванную перемычку электрического тока определённой силы, эта перемычка расплавляется (поэтому плавкий предохранитель) и, обрываясь, разрывает электрическую цепь, в которую включен данный предохранитель.

Таким образом, предохранитель, отключает от электросети устройство, которое по каким-либо причинам начинает потреблять электрический ток, сила которого больше номинальной для данного устройства. В результате электроприбор защищается:

1. от возгорания,
2. от дальнейшего развития возникшего в электроприборе дефекта,
3. от возникновения дефекта в приборе.

Также предохранитель защищает от перегрузки электрическую сеть, отключая устройство с ненормальным режимом работы.

Теперь поясню сказанное на примерах. Начать следует с третьего пункта, а именно: предохранитель защищает от возникновения дефекта в приборе. Данная функция предохранителя как раз и сформировала у многих владельцев электронной техники мнение, что перегорание предохранителя – это не признак наличия дефекта в аппарате. Достаточно просто заменить вышедший из строя предохранитель, и электроприбор будет совершенно нормально продолжать свою работу. И это мнение основано не на пустом месте. Ещё сравнительно недавно большинство электронных устройств было собрано на электронных лампах. Думаю, многие ещё помнят так называемые феррорезонансные стабилизаторы, которые использовались вместе с ламповыми телевизорами. А ещё до повсеместного появления в обиходе стабилизаторов для обеспечения нормального напряжения питания телевизоров применялись автотрансформаторы бытовые – электромеханические устройства, которые позволяли вручную – с помощью ручки-регулятора – изменять напряжение питания телевизора. Процесс настройки данного «агрегата» выглядел так. Владелец включал телевизор и смотрел на вольтметр, находящийся на корпусе автотрансформатора. Этот вольтметр показывал, какой величины напряжение подаётся на телевизор с выхода автотрансформатора. Если вольтметр показывал 220 Вольт – никаких действий не предпринималось, можно было спокойно смотреть телевизор, изредка сверяясь с показаниями вольтметра. Если вольтметр показывал, что напряжение питания телевизора равно, например, 180-190 Вольт, ручка регулирования напряжения поворачивалась по часовой стрелке, если напряжение превышало 220 Вольт – против часовой стрелки до того момента, когда напряжение на выходе автотрансформатора становилось равным 220 Вольт. Такой вот несложный процесс, имеющий, однако, одну коварную особенность. Если вчера напряжение электросети было, скажем, 190 Вольт, то сегодня сеть может быть нагружена меньшим количеством потребителей и напряжение в ней равно уже 220 вольт. Но автотрансформатор, как я писал выше, устройство неавтоматическое и изменений входного напряжения не отслеживал. Такая почётная обязанность вменялась самому владельцу телевизора. Иногда владелец забывал посмотреть на вольтметр, в результате на телевизор подавалось повышенное напряжение питания. Что же происходило в таком случае? Повышение напряжения питания устройства в целом приводило к повышению напряжения питания всех ламповых узлов. В итоге электронные лампы начинали потреблять электрический ток, величина которого могла достаточно сильно превышать норму. Вот тогда-то и включались в работу плавкие предохранители, которых в ламповом телевизоре, кстати, было немалое количество. Предохранитель перегорал, телевизор отключался, владелец вспоминал, что не обратил внимания на показания вольтметра автотрансформатора.

Теперь скажу несколько слов об особенностях работы электронных ламп в режиме перегрузки. При подаче на электронную лампу повышенных напряжений питания она может сильно нагреваться, бывают случаи что анод – один из электродов лампы – раскалялся докрасна. Такой режим работы сказывается на лампе пагубно – уменьшается срок её службы, ухудшаются некоторые эксплуатационные характеристики. Но при этом лампа почти никогда не выходит из строя! Вот поэтому замена предохранителя в ламповой технике во многих случаях позволяет восстановить работоспособность устройства. Так что наш невнимательный владелец вполне мог самостоятельно вернуть свой телевизор к жизни.

Лампы в настоящее время, конечно, не утратили полностью своей актуальности, более того, в последнее время находят всё более широкое применение в аудиотехнике высокого класса. Что же касается телевизоров – электронные лампы – это прошлое телевизионной техники. Вот так – лампы ушли в прошлое, а легенда о предохранителе осталась в настоящем.

Какова же роль предохранителя в современной полупроводниковой технике? Рассмотрим тот же пример, который приводился в разговоре о ламповых телевизорах, а именно – повышение напряжения электрической сети. Безусловно, современные сети отличаются в основном хорошей стабильностью напряжения. Тем не менее, по ряду причин повышение напряжения в электросетях случается и сейчас. Что же происходит в данном случае с полупроводниковыми устройствами? То же самое, что и в предыдущем примере с ламповыми – повышаются напряжения питания всех блоков и узлов аппарата, возрастают токи через полупроводниковые приборы (транзисторы и микросхемы). Однако если в ламповом устройстве критическое возрастание тока обычно не приводит к выходу лампы из строя, транзисторы в подобной ситуации не столь выносливы: при достижении определённой величины тока через транзистор наступает так называемый пробой p-n переходов (обычно говорят «пробой транзистора»). Этот процесс необратим. Восстановить работоспособность повреждённого устройства можно только заменой вышедших из строя элементов схемы. А как же предохранитель, почему не перегорел? - вполне закономерно может поинтересоваться читатель. Да, предохранители имеются и в полупроводниковой аппаратуре. И они перегорают, и в приведенном примере предохранитель тоже перегорит, но уже после того, как будет пробит полупроводниковый прибор. Всё дело в том, что скорость нарастания тока через транзистор значительно превышает скорость расплавления нити предохранителя. То есть, при значительной перегрузке по напряжению быстродействия предохранителя недостаточно для защиты полупроводниковых приборов от выхода из строя. В данном случае предохранитель защищает устройство от дальнейшего развития уже имеющегося дефекта (усиления имеющихся повреждений) и от возгорания.

В заключение дадим несколько рекомендаций владельцам бытовой техники. При всей простоте конструкции предохранителя, роль его в электронной технике не так проста, как это может показаться на первый взгляд. Поэтому постарайтесь воздержаться от самостоятельной замены перегоревших предохранителей, особенно в устройствах на полупроводниковых приборах. Если всё же очень хочется это сделать – пробуйте, есть некоторая вероятность, что это оживит устройство. Но в таком случае следует иметь в виду, что зачастую замена предохранителя без оценки состояния аппарата (проведения надлежащей диагностики) приводит к усугублению уже имеющегося дефекта.

Важное замечание: заменять перегоревший предохранитель нужно только на предохранитель того номинала, который рекомендован производителем Вашего электронного устройства.