7.2 Биметаллические предохранители

Биметаллический предохранитель представляет собой тонкую пластину, состоящую из металлов с сильно различающимися коэффициентами теплового расширения, и нагревателя, включенного в цепь последовательно с нагрузкой (рис.7.3). В качестве нагревателя может служить либо сама пластина при пропускании по ней электрического тока, либо отдельная спираль, намотанная на пластину.

Превышение допустимого рабочего тока через защищаемое устройство приводит к повышению температуры нагревателя и к изгибу биметаллической пластины в результате различия в коэффициентах теплового расширения металлов, входящих в ее состав. В результате изгиба пластины, разрываются расположенные на ней электрические контакты, включенные в цепь последовательно с нагрузкой и самим предохранителем. Ток в цепи прекращается и начинается остывание контактной пластины. Через некоторое время она возвращается в исходное состояние и снова замыкает цепь нагрузки. Если аварийное состояние не было устранено, то в цепи снова протекает ток, значительно превышающий нормальное значение, и весь цикл начинается с начала.

В случае сохранения аварийного состояния в течение продолжительного промежутка времени биметаллический предохранитель продолжает циклическую работу при высокой рабочей температуре, что может привести к нарушению работы самого предохранителя. Кроме того, периодическое размыкание электрических контактов приводит к быстрому их разрушению в результате возникновения искрового разряда. Эти же искровые разряды приводят к возникновению значительных электромагнитных помех.

Биметаллические предохранители можно использовать и как термопредохранители. В этом случае они срабатывают не от тока, протекающего через нагреватель, а от температуры корпуса, защищаемого устройства. В частности, таким образом защищают литиевые аккумуляторы от перегрева при их зарядке.

7.3 Предохранители на основе позисторов

Другая возможность защиты от превышения тока состоит в использовании керамических резисторов с положительным температурным коэффициентом сопротивления позисторов (см.раздел 1). Протекание по такому резистору избыточного тока приводит к его нагреву и связанному с этим значительному увеличению активного сопротивления резистора. Возрастание суммарного сопротивления цепи приводит к снижению тока в ней до безопасного уровня.

После отключения питания резистор остывает и его сопротивление снижается до величины, не нарушающей нормальную работу защищаемой цепи. Керамические резисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления являются твердотельными приборами и позволяют избежать проблем, связанных с наличием механических контактов. Они не подвержены разрушению в результате искрения и не создают электромагнитных помех. Однако, имея линейную зависимость сопротивления от температуры, такие резисторы сами по себе обладают значительным активным сопротивлением, потребляя значительную мощность от источника питания. Кроме того, керамические резисторы достаточно хрупкие и могут быть разрушены в результате механического удара или постоянной вибрации. Из-за этих недостатков применение позисторов в качестве элементов защиты по току в настоящее время ограничено.