Listy od Piotra
Bezpieczniki
B
e
z
p
i
e
c
z
n
i
k
i
Bezpieczniki
B
e
z
p
i
e
c
z
n
i
k
i
- niedoceniane elementy elektroniczne
-- niedoceniane elementy elektroniczne
niedoceniane elementy elektroniczne
Pytania nadsyłane do Skrzynki
Porad świadczą, że wielu entuzja-
stów elektroniki nie ma niezbęd-
nych wiadomości o bezpieczni-
kach. Część elektroników, zapa-
część 1 - Niezbędnik
c
z
Ä™
Å›
ć
1
N
i
e
z
b
Ä™
d
n
i
k
część 1 - Niezbędnik
c
z
Ä™
Å›
ć
1
N
i
e
z
b
Ä™
d
n
i
k
trzonych w najnowsze osiÄ…gniÄ™-
cia techniki, całkowicie lekcewa-
ży "prymitywne" elementy, za ja- grafii tytułowej stanowią takie typowe Te ogólne określenia niewiele mówią. Na-
kie uchodzą bezpieczniki. Tym- wkładki. W katalogach i ofertach handlo- leżałoby bliżej zapoznać się z ich parametrami.
czasem każdy praktyk powinien wych oznaczane są WTA  Wkładka Topiko- Zacznijmy od prądu znamionowego. Czy
mieć przynajmniej podstawowe wa Aparatowa. Na fotografii tytułowej znaj- uważasz, że przy prądzie znamionowym bez-
informacje o bezpiecznikach. dziesz też kilka większych wkładek, o wy- piecznik od razu się przepali? Nie! Znamiono-
Niniejszy trzyczęściowy artykuł miarach 6,3x30mm, stosowanych często wy prąd bezpiecznika to maksymalny prąd, nie
rozpoczyna się od podania takich w sprzęcie amerykańskim. We wszystkich powodujący jeszcze zadziałania bezpiecznika.
niezbędnych informacji, które trze- elementem czynnym jest topik  kawałek Przy jakim prądzie bezpiecznik zadziała,
ba zrozumieć, a niektóre zapamię- drucika, który przy zbyt dużym prądzie ulega czyli się przepali? Czy wystarczy zwiększyć
tać raz na zawsze. Druga część za- stopieniu i przerywa obwód. prąd do 105% wartości znamionowej? A mo-
wiera wiadomości przeznaczone Wydawałoby się, że ten kawałek drucika że do 110%?
dla dociekliwych i zaawansowa- to wyjątkowo prymitywny element, któremu Trzeba pamiętać, że zadziałanie bezpiecz-
nych, dotyczące zabezpieczenia nie warto poświęcać uwagi. nika oznacza rozgrzanie drucika topikowego
elementów półprzewodnikowych. Czy jednak do znacznej temperatury. Zapewne więc pe-
Trzecia część przybliża nowocze- potrafiłbyś, Czy- wien wpływ na parametry będzie mieć tem-
sne bezpieczniki wielokrotnego telniku, wyjaśnić, peratura otoczenia. Tak, ale nie tylko. Z kilku
użytku, stosowane coraz po- czym tak napraw- innych względów trudno precyzyjnie przewi-
wszechniej w sprzęcie elektronicz- dę różnią się trzy dzieć zachowanie poszczególnego bezpiecz-
nym oraz bezpieczniki termiczne. wkładki topiko- nika. W katalogach i normach podane są je-
we z fotografii dynie wartości graniczne.
Początkujący elektronik uważa, że bezpiecz- 1? Wszystkie trzy Pożegnaj się jednak raz na zawsze z wyobra-
nik to element, który ma chronić jakiś obwód mają ten sam żeniem, że bezpiecznik działa szybko po jakim-
czy urządzenie przed uszkodzeniem, nie do- prąd znamiono- Fot. 1 kolwiek zwiększeniu prądu powyżej prądu zna-
puszczając do nadmiernego wzrostu prądu wy, w tym wy- mionowego. Przy prądzie równym 110% zna-
w przypadku przeciążenia czy zwarcia. Takie padku 800mA, różnią się nieco budową. Jed- mionowego zdecydowana większość bezpieczni-
wyobrażenie nie jest do końca prawdziwe. na wkładka zawiera w oznaczeniu literkę T, ków w ogóle nie zadziała! Jedynie dla bezpiecz-
Owszem, w niektórych obwodach bezpiecz- druga literkę G, trzecia ma w oznaczeniu tyl- ników T podaje się wymaganie, by przy prądzie
nik rzeczywiście ma pełnić taką rolę. W za- ko prąd znamionowy; na wszystkich umie- 110% nominalnego i w temperaturze +70oC
skakująco wielu przypadkach bezpiecznik szczono też napis 250V. Oto przykłady: dla dwóch z trzech oma-
ma zupełnie inne zadanie. Przykładowo bez- wianych wkładek (szybkich - F oraz G) poda-
Parametry
piecznik sieciowy obecny w wielu urządze- je się, że przy prądzie równym 210% znamio-
niach nie jest w stanie skutecznie ochronić i charakterystyki nowego zadziałają one w czasie nie dłuższym
przed uszkodzeniem, a jedynie ma nie dopu- Fotografia przedstawia topikowe wkładki niż 1800 sekund. Oznacza to, że po dwukrot-
ścić do dalszych uszkodzeń, przede wszyst- bezpiecznikowe WTA, WTA-T oraz WTA-G. nym przekroczeniu prądu nominalnego bez-
kim do powstania pożaru czy wybuchu. Najpopularniejsze są wkładki oznaczone piecznik może funkcjonować jeszcze przez
W powszechnym użyciu jest kilka rodza- WTA oraz WTA-T. Znacznie rzadziej używa pół godziny! Dla trzeciej wkładki (zwłocznej
jów bezpieczników, w tym dwa rodzaje bez- się wkładek WTA-G. - T) maksymalny czas do zadziałania nie
pieczników samochodowych. Bezpieczniki Wkładki oznaczone literką T (WTA-T) to przekroczy 120s, czyli dwóch minut.
przeznaczone do samochodów interesują nas tak zwane wkładki zwłoczne. Wkładki bez li- Normy i katalogi podają też, że na przy-
najmniej, między innymi ze względu na bar- terki (WTA) to tak zwane wkładki szybkie  kład przy prądzie równym 275% znamiono-
dzo duże prądy znamionowe (powyżej 4A). w katalogach i normach oznaczane są literą wego wkładka szybka F o nominale 2,5A po-
W sprzęcie elektronicznym najczęściej stoso- F. Literę F zwykle się pomija i traktuje winna zadziałać w czasie 50ms...2s, wkładka
wane są bezpieczniki rurkowe, a ściślej rur- wkładki szybkie jako  standardowe . Wkład- szybka 2,5A FG w czasie 10ms...2 s, a wkład-
kowe wkładki topikowe, o długości 20mm ki z literką G (WTA-G) to wkładki szybkie ka zwłoczna 2,5A T w czasie 0,6...10s.
i średnicy 5,2mm o prądach znamionowych o dużej zdolności wyłączania  oznaczenie Dla prądu 400% znamionowego wartości te
w zakresie 32mA...10A - większość na foto- katalogowe zawiera litery F i G. wynoszą odpowiednio: F - 10ms...0,3s,
Elektronika dla Wszystkich
99
Listy od Piotra
FG - 3ms...0,3s, T - 0,15...3s. Dla prądu 1000% dach 275% i większych, zgodnie ze swą na-
(dziesięciokrotne przeciążenie) czasy zadziałania zwą, rzeczywiście są powolniejsze. W sprzęcie powszechnego użytku
dla wkładek F i FG nie powinny być dłuższe niż To nie przypadek! Wkładki zwłoczne sto- w obwodach sieciowych zwykle stosuje
20ms, a dla wkładek zwłocznych T  20ms...0,3s. sowane są przede wszystkim w obwodach, się wkładki zwłoczne (T).
Przedstawione zależności dla wkładek gdzie mogą wystąpić chwilowe przeciążenia,
T i F o nominałach 125mA...10A można zo- na przykład przy rozruchu silników, transfor-
baczyć na rysunku 1. Na osi poziomej zazna- matorów, itd. Krótki impuls przeciążeniowy Napięcie
czony jest czas zadziałania na pionowej prąd, nie powoduje spalenia bezpiecznika, nato- Celowo w przypadku bezpieczników podaje
a właściwie stosunek prądu rzeczywistego do miast przy trwałym przeciążeniu bezpiecznik się napięcie maksymalne. Nie byłoby to po-
prądu znamionowego. Kolorami zaznaczyłem zwłoczny T powinien zareagować wcześniej trzebne, gdyby bezpieczniki przepalały się
charakterystyki bezpieczników F oraz T. Tu od szybkiego F. Nawet jeśli nie chcesz zagłę- podczas powolnego wzrostu prądu czy też
jasno widać, że przy dużych prądach wkładki biać się w szczegóły, zapamiętaj, że w obwo- przy prądach co najwyżej dziesięciokrotnie
T rzeczywiście są powolniejsze. dach sieciowych sprzętu elektronicznego większych od znamionowego. A rysunek 1
z reguły stosuje się bezpieczniki zwłoczne, pokazuje charakterystyki dla takich właśnie
zawierające w oznaczeniu literkę T. Wsta- warunków. Cały problem w tym, że zdecy-
wienie tam wkładki szybkiej (z literą F lub dowana większość bezpieczników  traci ży-
bez litery) jest błędem. Na przykład w chwi- cie w warunkach zwarcia, czyli wtedy, gdy
li dołączania do sieci wzmacniacza z siecio- w obwodzie chce płynąć i rzeczywiście
wym transformatorem toroidalnym, zależnie przez krótki czas płynie bardzo duży prąd
od momentu włączenia, może pojawić się zwarciowy. Ten duży prąd powoduje, że
potężny, krótki impuls prądu. Wkładka drucik topikowy ogromnie się rozgrzewa
zwłoczna, na przykład 2,5A T może wytrzy- i co gorsza w jego miejscu powstaje łuk
mać taki impuls, wkładka  zwykła elektryczny, czyli mieszanina rozgrzanych,
2,5A niechybnie szybko się spali  dopiero zjonizowanych cząstek. Być może zaobser-
 zwykła wkładka 5A lub 6,3A wytrzyma ta- wowałeś kiedyś błysk, powstający w chwili
kie impulsy. Jednak ta  zwykła , czyli szyb- spalenia bezpiecznika  jego z
ródłem jest
ka wkładka w przypadku jakiegoś trwałego właśnie łuk elektryczny. Jak wiadomo, łuk
przeciążenia, na przykład uszkodzenia elektryczny, występujący także podczas
i zwarcia w obwodzie wzmacniacza, nie uderzenia pioruna czy podczas spawania,
przepali się jeszcze przy prądach rzędu 10A, przewodzi prąd elektryczny. Choć więc dru-
co zwiększa ryzyko przegrzania i powstania cik topikowy się stopi, prąd będzie płynąć
pożaru. Natomiast jak gwarantuje katalog, przez łuk utrzymujący się jeszcze przez ja-
dla wkładki zwłocznej 2,5A, przy przeciąże- kiś czas. Problem powstawania łuku elek-
niu prądem 5,25A czas zadziałania nie prze- trycznego występuje z całą ostrością w tech-
kroczy 120 sekund. nice wysokich napięć. Ale nie tylko  łuk
A gdzie stosować  zwykłe , czyli szybkie powstaje także przy spawaniu, gdy napięcie
bezpieczniki? Jeśli już jesteśmy przy wzmac- wynosi co najwyżej kilkadziesiąt woltów.
Rys. 1 niaczach, typowym miejscem pracy dla bez- Najprościej biorąc, czym wyższe napięcie
piecznika szybkiego jest wyjście zasilacza w rozłączanym obwodzie, tym lepsze wa-
sieciowego. Dobrze dobrany szybki bez- runki do powstania i utrzymania siÄ™ Å‚uku.
Czy nie umknęło Twojej uwadze, że piecznik może uchronić przed zniszczeniem Jak się okazuje, problem łuku dotyczy rów-
wkładki zwłoczne (T) przy stosunkowo ma- elementy półprzewodnikowe w razie przecią- nież bezpieczników. Jeśliby drucik bez-
łych prądach przeciążeniowych, np. przy żenia, zwarcia, itp. Jeśliby nawet nie uchronił piecznika przepalił się na małym odcinku,
prądzie 210% nominalnego, mają gwaranto- delikatnych półprzewodników, zapobiegnie łuk w pewnych warunkach mógłby powstać
wany czas zadziałania krótszy (!) od wkła- dalszym uszkodzeniom, na przykład trans- i utrzymywać się także przy stosunkowo ni-
dek szybkich (F i FG)? Natomiast przy prą- formatora czy diod zasilacza. skich napięciach, zwłaszcza przy prądzie
Jak rozpoznać stałym. Ponadto zapalony łuk mógłby na
R E K L A M A · R E K L A M A · R E K L A M A
wkładki zwłocz- trwałe powstać między np. zaciskami obu-
ne? Zawsze na dowy lub elementami gniazda bezpiecznika.
bezpieczniku obok Pożytek z takiego bezpiecznika byłby żaden
prądu nominalne-  wprawdzie przy mniejszych przeciąże-
go umieszczona niach bezpiecznik będzie działał według
jest literka T. Poza charakterystyk z rysunku 1, jednak przy
tym wiele wkładek zwarciu i dużych prądach zwarciowych cza-
zwłocznych ma sy rozłączenia obwodu okazałyby się zastra-
wewnątrz szklanej szająco długie. Aby do tego nie dopuścić,
rurki sprężynkę wkładki przeznaczone do wyższych napięć
 niestety, nie mają taką budowę, która pomaga gasić po-
wszystkie. wstający łuk. Może tego nie widać na
Jeśli na wkładce pierwszy rzut oka, ale tak jest.
topikowej nie ma li- I tu wyjaśnia się sprawa napięcia  na-
terki T (ani G), jest pięcie podane na wkładce to maksymalne
to wkładka szybka  napięcie, przy którym nastąpi niezawodne
literę F z reguły się przerwanie łuku (na rurkowych wkładkach
pomija. jest to zwykle 250V). Nieco podobne
Elektronika dla Wszystkich
100
Listy od Piotra
wkładki samochodowe mają zupełnie inną tycznej bezpieczniki te nie są w stanie sku- 18&!, przy przepływie przez nią prądu
budowę i nie powinny być stosowane w ob- tecznie i szybko przerwać prądu płynącego 100mA, spadek napięcia wyniesie aż 1,8V.
wodach, gdzie występują napięcia wyższe przez powstały łuk. Co z tego? Oznacza to Pomyśl  do jej szybkiego spalenia potrzeb-
niż 35V. Przy napięciach wyższych niż na przykład, że popularne bezpieczniki ty- ny jest prąd nie mniejszy niż 300mA, a w ta-
250V powinny pracować inne wkładki, pów T i F absolutnie nie są w stanie ochro- kich warunkach na bezpieczniku musi wy-
o większych wymiarach (8,5x31,5mm oraz nić przed zwarciem elementów półprzewo- stąpić napięcie... 5,4V. Już to pokazuje, dla-
10x38,1mm). dnikowych  konkretnie triaków, tyrysto- czego nie stosujemy bezpiecznika topiko-
rów, diod, pracujących w obwodach sieci. wego na wyjściu stabilizatora  rezystancja
Prąd zwarciowy I tu dochodzimy do bezpieczników ozna- bezpiecznika ogromnie pogorszyłaby para-
Wiemy już z grubsza, dlaczego na bezpiecz- czanych literą G, a właściwie FG. Są to spe- metry stabilizatora, którego rezystancja we-
nikach podaje się napięcie maksymalne. Ale cjalne szybkie bezpieczniki o dużej zdolno- wnętrzna jest rzędu ułamków oma.
to jeszcze nie wszystko. Przed chwilą w tek- ści wyłączania. Od  zwykłych bezpieczni- Rezystancja wiąże się ze spadkiem napię-
ście pojawiło się zupełnie nieprecyzyjne ków F różnią się nie tyle charakterystykami cia. Normy przewidują maksymalny spadek
określenie  bardzo duży prąd zwarciowy . według rysunku 1, co zdolnością gaszenia napięcia na bezpieczniku. Tabela 2 pokazu-
To kolejna istotna, nie wszystkim znana łuku i skracania całkowitego czasu przepły- je kilka przykładów wybranych z normy.
sprawa. Jeszcze raz podkreślam, że więk- wu prądu zwarcia. Bezpieczniki G o typo-
Tabela 2
szość bezpieczników kończy żywot w wa- wych wymiarach 5x20mm mają zdolność
runkach zwarcia. Jaki prąd wtedy płynie? wyłączania równą 1500A. Teoretycznie, od- Wkładka Maksymalny
To oczywiście zależy od tego, gdzie dany powiednio dobrane bezpieczniki typu G są spadek napięcia
bezpiecznik pracuje. W wiejskim gospodar- w stanie ochronić przed uszkodzeniem pół- T32mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5V
stwie, znacznie oddalonym od transformato- przewodniki (np. triaki). Teoretycznie, po- F32mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10V
ra, napięcie w sieci energetycznej zawsze nieważ w sieciach o jeszcze większych prą- G32mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15V
jest niższe od nominalnego, a w przypadku dach zwarciowych również one nie są sku- T50mA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,5V
zwarcia popłynie prąd rzędu, powiedzmy, tecznym zabezpieczeniem. Poza tym oprócz F50mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7V
kilkuset amperów. Z kolei w zakładowej czasu trwania i prądu zwarcia, w grę wcho- G50mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10V
sieci, gdzie duży transformator jest na miej- dzą jeszcze inne czynniki. Precyzyjne do- T100mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,5V
scu, spodziewane prądy zwarciowe będą branie bezpiecznika, a właściwie obwodu F100mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,5V
wynosić tysiące amperów. zabezpieczającego elementy półprzewodni- G100mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7V
Czy z rysunku 1 wynika, że przy tak du- kowe jest bardzo trudne i wymaga wiedzy T315mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,1V
żych prądach czas zadziałania bezpiecznika znacznie szerszej, niż podana w artykule. F315mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,3V
skróci się do pojedynczych milisekund lub Obecnie ceny półprzewodników są porów- G315mA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,5V
nawet mikrosekund? Niestety nie! Rysunek nywalne z ceną bezpieczników, dlatego T1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150mV
1 informuje o tak zwanych czasach przedłu- w wielu wypadkach rezygnujemy z próby F1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200mV
kowych, czyli czasach do zapalenia Å‚uku, dobrania bezpiecznika typu G, stosujemy G1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1000mV
a nic nie mówi o zjawiskach podczas zwar- zwykły, licząc się z tym, że w przypadku T3,15A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100mV
cia, gdy płyną ekstremalnie duże prądy. zwarcia obciążenia triak, tyrystor, MO- F3,15A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150mV
A zachodzą wtedy dziwne zjawiska. Będą SFET czy diody pracujące w obwodach sie- G3,15A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350mV
one szerzej omówione za miesiąc. W upro- ci ulegną uszkodzeniu i trzeba je będzie wy- T10A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100mV
szczeniu można powiedzieć, że nie tylko mienić. T10A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120mV
wysokie napięcie sprzyja powstaniu i utrzy- T10A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200mV
maniu łuku. Drugim bardzo ważnym czyn- Rezystancja i moc
nikiem sprzyjającym jest wydajność prądo- Masz teraz ogólne pojęcie o trzech podsta- Przypuszczam, że i to jest zaskoczeniem 
wa obwodu, gdzie umieszczony jest bez- wowych rodzajach bezpieczników. W ra- kilka czy nawet kilkanaście woltów napięcia
piecznik. Czym większy prąd zwarciowy mach niezbędnika omówimy jeszcze jeden na bezpieczniku podczas jego normalnej
może popłynąć (i popłynie), tym trudniej ważny szczegół. pracy? W zasadzie nie ma się czemu dziwić.
zgasić łuk. Informacje z rysunku 1 są bezu- Czy wiesz, jaką rezystancję mają popular- Wszyscy wiemy, że drucik topikowy musi się
żyteczne w warunkach zwarcia. Jeśli prąd ne wkładki topikowe? Małą? A jaki spadek stopić, a do tego trzeba znacznej ilości ciepła.
zwarciowy jest bardzo duży, łuk utrzymuje napięcia występuje na nich podczas normal- W normach i katalogach podaje się, że pod-
się, mówiąc najprościej, stosunkowo długo. nej pracy? czas normalnej pracy przy prądzie bliskim
Aby scharakteryzować bezpieczniki pod Zajrzyj do tabeli 1 przedstawiającej zmie- nominalnemu we wkładce topikowej może
tym względem, mówi się o zdolności wyłą- rzone przeze mnie omomierzem rezystancje się wydzielać moc od 1,6W (mniejsze nomi-
czania. Zdolność wyłączania to po prostu różnych wkładek. nały) do 4W (nominały powyżej 3,5A).
spodziewana wartość prądu zwarciowego, Jeśli wstawiasz bezpiecznik zwłoczny
Tabela 1
przy którym bezpiecznik skutecznie prze- w obwód sieciowy, nie musisz się tym przej-
rwie obwód. Teraz pytanie: jaką zdolność T 63mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10&! mować. Jeśli jednak bezpiecznik miałby pra-
wyłączania mają popularne i najczęściej T 125mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6&! cować w jakimś nietypowym układzie pracy,
stosowane bezpieczniki zwłoczne (T) F 125mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18&! trzeba uwzględnić jego rezystancję, spadek
i szybkie (F)? T 315mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,5&! napięcia i wynikające z tego konsekwencje.
Oto przykra niespodzianka - jedne i dru- F 315mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,5&! Szczególnie dotyczy to bezpieczników
gie mają żałośnie małą zdolność wyłącza- T 800mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,15&! o niższych prądachznamionowych.
nia: 35A przy prÄ…dzie przemiennym F 800mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,15&!
i 20A przy prądzie stałym. Tymczasem Piotr Górecki
w obwodach sieci energetycznej spodziewa- Czy rezystancja wkładek o niższych no-
ne prądy zwarciowe są znacznie większe. minałach nie jest zaskakująco duża? Jeśli
Wynika stąd, że w obwodach sieci energe- przykładowo wkładka szybka 125mA ma Ciąg dalszy za miesiąc
Elektronika dla Wszystkich
101