Pojistka je jednorázová součástka výkonové elektroniky , která plní ochrannou funkci.
Podle GOST : „Zařízení, které v důsledku roztavení jedné nebo více jeho částí, které mají určitý design a rozměry, otevře obvod, ve kterém je zahrnuto, a přeruší proud, pokud po určitou dobu překročí předem stanovenou hodnotu. Pojistka zahrnuje všechny části, tvořící hotové výrobky“ [1] . Pojistka je nejslabším článkem chráněného elektrického obvodu , pracuje v nouzovém režimu, čímž přeruší obvod a zabrání následnému zničení hodnotnějších prvků elektrického obvodu vysokou teplotou [2] způsobenou nadměrnými hodnotami proudu . První pojistky se začaly používat na konci 19. století. Od té doby se jejich podstata nezměnila, změnila se pouze technologie výroby a kvalita jejich práce, a to jak výběrem materiálů, ze kterých jsou vyrobeny, tak změnou designu. Je třeba poznamenat, že pojmy pojistka a tavná vložka mají v moderních elektrotechnických normách výrazně odlišný význam.
Jako ochranný prvek v pojistce, tzv. tavná vložka, která je umístěna uvnitř patrony, naplněná obloukem zhášecím médiem, které intenzivně absorbuje teplo (křemenný písek), nebo bez náplně, někdy se v zápalkách používá princip autoplynu, při tepelném působení oblouku dochází k uvolňováním plynů zhášecích oblouk z konstrukčních prvků patrony (např. při působení vláknového pouzdra obloukové zápalnice se uvolňují plyny). Tavná vložka je vyrobena pro výkonné pojistky v deskách s výřezy, které zmenšují plochu průřezu vložky, přičemž v nominálním režimu má přebytečné teplo ze zúžených míst v důsledku tepelné vodivosti čas rozšířit se na široké části a celá vložka má téměř stejnou teplotu. Při přetížení se teplo nestihne úplně přerozdělit do celého objemu vložky a roztaví se v nejteplejším místě. V případě zkratu je proces tak intenzivní, že prakticky nedochází k redistribuci tepla a vložka na několika zúžených místech vyhoří.
Pro rychlejší činnost pojistky (u rychlopojistek) se používají speciální konstrukce (tavná vložka má speciální tvar), u kterých se obvod v pojistce vypíná při vysokých proudech nikoli roztavením vložky, ale jeho rozbití elektrodynamickými silami (někdy je pro urychlení operace tavná vložka navíc zatížena silou pružiny). Pro urychlení tavení vložky se využívá i fenoménu metalurgického efektu , toto řešení se obvykle používá u pojistek s vložkami z řady paralelních drátů.
V některých provedeních pojistek se používají vložky s proměnným průřezem vodičů: různé doby vyhoření pro jednotlivé sekce vedou ke snížení přepětí při činnosti pojistky.
Důležitou charakteristikou každé proudové ochrany včetně pojistky je časově-proudová charakteristika , obvykle popisovaná ve formě grafu, proud se vykresluje podél osy úsečky, nejčastěji v relativních jednotkách (jmenovitý proud pojistky- odkaz se bere jako jednotka) a podél ordináty - doba odezvy. Zároveň je třeba mít na paměti, že charakteristika každého exempláře pojistky (i ze stejné šarže) má svou časovou proudovou charakteristiku, která je v katalogu u každého typu pojistky uvedena jako „charakteristika spread zone“, kterou garantuje výrobce.
V tomto případě je nutné mít na paměti rozdíl mezi jmenovitým proudem pojistky a jmenovitým proudem pojistkové vložky :
V držáku pojistek dané velikosti lze instalovat několik vložek pro různé jmenovité proudy, přičemž největší v nominální řadě se obvykle rovná jmenovitému proudu držáku.
Některé typy pojistek mají indikátor činnosti v podobě odpruženého kolíku, při vyhoření pojistkové vložky je indikační kolík vysunut pružinou z pojistkového pouzdra, což indikuje činnost pojistky. Někdy tento kolík tlačí na speciální signální kontakt, což signalizuje spálenou pojistku přes obvody telemechaniky.
Všechny tavné spoje, bez ohledu na konstrukční prvky, obsahují dva hlavní prvky:
Tavná tělesa jsou obvykle vyrobena z vysoce pevných druhů speciální keramiky (porcelán, steatit nebo korund-mullitová keramika). Pro pojistkové vložky s nízkými jmenovitými proudy se používají speciální skla. Těleso tavné tavné vložky obvykle plní roli základního dílu, na kterém je namontován tavný prvek s kontakty tavné vložky, indikátorem provozu, volnými kontakty, zařízeními pro ovládání tavné vložky a typovým štítkem. Pouzdro zároveň plní funkce zhášecí komory elektrického oblouku.
Bohužel v současné době neexistuje jednotný systém pro klasifikaci pojistek, ale lze je klasifikovat podle různých kritérií.
Obecně řečeno, všechny pojistky mají určitou časovou charakteristiku proudu, která ukazuje čas, který uplynul, než se pojistka přepálí od doby, kdy začala fungovat. A můžeme si všimnout některých důležitých režimů jeho fungování.
Můžete tedy zvolit minimální vybavovací proud, pokud je protékající proud pod touto hodnotou nebo se jí rovná, pak tavná pojistka vydrží libovolně dlouho bez vypnutí. V tomto režimu, říkejme mu jmenovitý nebo pracovní, se všechny pojistky chovají úplně stejně.
Ale jakmile jím protékající proud začne překračovat hodnotu minimálního provozního proudu, pojistka se začne tavit. A v závislosti na konstrukčních vlastnostech různých typů pojistkových vložek může proces probíhat různými způsoby. Některé se rychle roztaví i při mírně vyšší hodnotě proudu (vysokorychlostní), jiné (například ty, které se používají v obvodech ochrany motoru) jsou schopny odolat proudu, který je výrazně vyšší než jmenovitý proud po poměrně dlouhou dobu, dostačující pro elektrický obvod k dosažení svého pracovního režimu, ve kterém proud klesne na jmenovitou hodnotu pro pojistku (např. u elektromotorů je to okamžik, kdy se spustí, kdy proud procházející do vinutí je mnohonásobně vyšší než proud při které motor již běží, nabírá provozní otáčky). Právě tento druhý způsob provozu v podstatě určuje účel pojistky a rozděluje je na různé typy. A právě charakteristika časoproud v této sekci, její tvar a hodnoty jsou určeny konstrukcí pojistkové vložky a zhášecího systému oblouku.
A třetím režimem činnosti pojistky je práce v režimu zkratu. Zde se stejně jako v prvním případě chovají téměř všechny pojistky podobně. Při zkratovém proudu se jeho hodnota v obvodu extrémně rychle zvyšuje a nabývá hodnot mnohonásobně (nebo dokonce řádů) vyšších, než jsou nominální hodnoty pro tento obvod. Od pojistky při provozu v tomto režimu je vyžadována pouze jedna věc - co nejrychleji přerušit obvod a zabránit tepelnému nebo mechanickému poškození prvků tohoto obvodu vysokými hodnotami proudu.
Tato charakteristika je uvedena (ale ne vždy a ne na všech modelech) v písmenném kódu před hodnotou jmenovitého proudu v označení [3] :
Používá se k ochraně obvodů s nízkým výkonem, obvykle do 20 ampérů. Jedná se o skleněný (keramický) válec s kovovými podstavci propojenými uvnitř tenkým drátkem . Při přetížení nebo zkratu drát shoří, čímž se obvod rozpojí a zabrání se následné destrukci nadměrnou teplotou. Liší se velikostí:
Vidlicové pojistky se nejvíce používají ve stejnosměrných elektrických obvodech vozidel , vyrábějí se pro provozní napětí do 30 voltů. Konstrukce takových pojistek je posunuta na jednu stranu: elektrické kontakty na jedné straně a tavná (ochranná) část na opačné straně.
Nejběžnější typ pojistek ve starých elektroinstalacích bytového fondu zemí bývalého SSSR. Design je porcelánové pouzdro, uvnitř kterého je tenký drát (hořící v nouzovém režimu); pro zaručené oddělení dvou konců drátu od sebe při spalování visí na jednom konci drátu zátěž natřená určitou barvou (každá barva odpovídá určité síle proudu). Stav pojistky je zpravidla určen polohou zátěže: pokud visí na kusu drátu, pak pojistka vyhořela a je třeba ji vyměnit.
| Síla proudu | barevné kontroly | Maximální výkon (síť 220 V) |
|---|---|---|
| 2 A | Růžový | 460 wattů |
| 4 A | Hnědý | 900 wattů |
| 6 A | Zelená | 1 200 wattů |
| 10 A | Červené | 2000 wattů |
| 16 A | Šedá | 3 200 wattů |
| 20 A | Modrý | 4 000 wattů |
| 25 A | Žlutá | 5 200 wattů |
| 32-50 A | Černá | 7 300 - 11 500 wattů |
| 60–63 A | Tmavě červená | 13 800 - 14 500 wattů |
Nejběžnější typ pojistek v průmyslových elektroinstalacích, vyrábí se pro vysoké proudy až do 1250 ampér. Jsou zdrojem zvýšeného nebezpečí, protože jejich použití zahrnovalo instalaci do držáku s neizolovanými čelistmi; z tohoto důvodu se nožové pojistky snaží používat pouze v místech, kde údržbu elektroinstalace zajišťuje výhradně kvalifikovaný personál s potřebným vybavením a odpovídajícími bezpečnostními dovednostmi . V moderním sortimentu naleznete nožové pojistkové odpojovače s dielektrickým pouzdrem, které snižují riziko úrazu při údržbě a/nebo výměně.
Hlavním konkurentem pojistky je jistič , jehož charakteristickým znakem je snadné použití [4] .