Открывая корпус аккумуляторной батареи, большинство из нас ожидает увидеть лишь сами аккумуляторы и, возможно, плату защиты. Однако иногда внутри скрывается довольно необычный компонент, выполняющий ту же функцию защиты, но действующий совершенно иначе. Речь идет о самовосстанавливающемся предохранителе.
Несмотря на схожее название, этот элемент не имеет ничего общего с привычным плавким предохранителем. Давайте же разберемся в его устройстве, принципе работы и областях применения.
Внешне самовосстанавливающийся предохранитель представляет собой пластинку, часто обклеенную диэлектрической пленкой с маркировкой. Под этой пленкой скрывается основная рабочая часть – тонкая пластина, к которой припаяны никелевые ленты, служащие отводами. В разрезе хорошо виден черный слой, находящийся внутри.
Если прозвонить предохранитель мультиметром, то окажется, что его сопротивление около нуля Ом.
Измерения показывают одинаковое сопротивление в обоих направлениях, что говорит об отсутствии анода и катода. Если аккуратно поковырять пластинку иглой, становится видно, что она состоит из двух тонких металлизированных половинок, между которыми расположен толстый слой темного материала.
Секрет работы кроется в составе этого темного материала. Он представляет собой полимер, в котором равномерно распределены частицы углерода. Сам полимер не проводит электрический ток, в отличие от углерода, который является отличным проводником. В обычном (холодном) состоянии углеродные частицы образуют проводящие цепочки внутри полимера, обеспечивая прохождение тока через предохранитель. Предохранитель ведёт себя как обычный проводник.
Однако при протекании через предохранитель большого тока полимер начинает нагреваться и расширяться. В результате этого углеродные цепочки разрушаются, и сопротивление предохранителя резко возрастает, ограничивая или полностью прекращая ток в цепи. После остывания полимер возвращается к своему первоначальному объему, углеродные частицы вновь образуют проводящие пути, и предохранитель восстанавливает свою работоспособность.
Для более глубокого понимания характеристик самовосстанавливающихся предохранителей обратимся к их технической документации (даташиту).
Ключевыми параметрами являются:
- HOLD - Максимальный ток, который предохранитель может пропускать длительное время без срабатывания при определенной температуре (проще говоря "его рабочий ток")
- TRIP- Минимальный ток, при котором предохранитель гарантированно переходит в не проводящее состояние при определенной температуре (у всех предохранителей разный ток срабатывания поэтому указан такой ток при котором любой предохранитель обязательно "крякнет".
- Рабочее напряжение - Максимальное напряжение, которое может быть приложено к предохранителю (у моего образца это 15 Вольт)
Важно отметить, что характеристики самовосстанавливающихся предохранителей сильно зависят от температуры окружающей среды. С увеличением температуры значения токов HOLD и TRIP уменьшаются.
Например, для рассмотренного предохранителя при комнатной температуре (20°C) ток HOLD составляет 1.75 Ампера, а ток TRIP – 3.8 Ампера. При повышении температуры до 60°C эти значения снижаются до 1.2 и 2.7 Ампер соответственно.
Кстати, после ознакомления с таблицей из даташита стало ясно, что значит маркировка на корпусе предохранителя - это его рабочий ток! 1,75 Ампер.
Также стоит учитывать, что самовосстанавливающиеся предохранители не являются вечными. Они имеют ограниченное количество циклов срабатывания (обычно от 100 до 200). Частые срабатывания или сильный перегрев могут привести к их выходу из строя. Но даже с таким казалось бы маленьким ресурсом срабатываний - это всё равно неплохой результат. Ведь даже если "КЗ" в приборе будет происходить два раза в месяц, то предохранителя хватит на несколько лет.
Несмотря на некоторые ограничения, самовосстанавливающиеся предохранители являются отличным решением для защиты электронных устройств от перегрузки и коротких замыканий. Благодаря своей способности к восстановлению, они обеспечивают многократную защиту без необходимости замены, что особенно ценно в труднодоступных местах или в устройствах, где важна непрерывность работы.
Области применения самовосстанавливающихся предохранителей весьма широки. Они используются в аккумуляторных батареях, USB-портах компьютеров, автомобильной электронике, телекоммуникационном оборудовании и многих других устройствах.
В заключение можно сказать, что самовосстанавливающийся предохранитель – это незаметный, но очень важный элемент, обеспечивающий безопасность и надежность работы многих электронных устройств. Его принцип действия, основанный на изменении проводимости полимера с углеродным наполнителем под воздействием температуры, делает его эффективным и удобным средством защиты. При выборе такого предохранителя необходимо тщательно учитывать его характеристики и условия эксплуатации, чтобы обеспечить надежную защиту вашего оборудования.
В этом ролике вы можете ознакомиться с самовосстанавливающимся предохранителем более подробно и увидеть как он работает!
P.S. Напишите о своём опыте в комментариях! В каких областях самовосстанавливающийся предохранители можно применить и где в быту или на производстве вы их видели.