Запобіжники для мультиметра, 1 і 10 ампер

Сьогодні в мене невеликий огляд на дуже популярну тему — запобіжники. Так, поговоримо саме про компонент, який, як усі знають, перегорає останнім.
Насправді, звісно, тут є чимало нюансів, і деякі з них я спробую пояснити.

Нагадую: щоб постійно бути в курсі нових тем у блозі, рекомендую підписатися на мій інстаграм, де я публікуватиму сповіщення про всі нові теми й, можливо, писатиму просто про щось цікаве — посилання на акаунт

Також підписатися на оновлення та нові статті можна в телеграм-каналі — https://t.me/KirichBlog

Запобіжники призначалися для мого мультиметра Uni-t UT-181A

Почну, мабуть, з історії. Майже відразу, щойно почали використовувати електричний струм, постало питання захисту електричних кіл від перевантаження та коротких замикань. І нічого кращого за звичайний дротик тоді й упродовж багатьох наступних років не вигадали. Щоправда, виконання було набагато простішим, ніж зараз (де там експерти ПУЕ).


Причому цей дротик, хоч і в дещо іншому виконанні, використовували й пізніше, щоправда, вже в безпечнішому варіанті. Скажу більше: наскільки мені відомо, в СРСР випускали комплекти, до яких входили автомобільні запобіжники та дріт із нормованими параметрами. Тобто для заміни не треба було бігти до магазину — достатньо було просто замінити дріт. На жаль, фото не знайшов, але є фото мережевих запобіжників подібної конструкції.


Перш ніж перейти до сучасніших засобів захисту, варто пояснити, навіщо взагалі потрібен запобіжник.

Він потрібен у двох основних випадках:
1. Захист проводки. У цьому разі він справді перегорає вже після виходу вашого пристрою з ладу. Наприклад, запобіжник на вході блока живлення найчастіше потрібен, щоб захистити електропроводку й пристрій від займання.
2. Для захисту самого пристрою. Наприклад, у тому ж мультиметрі запобіжник перегорає через помилку користувача або перевищення струму. Ще один варіант — запобіжник перед варистором у блоці живлення: у разі перевищення напруги спочатку перегорає варистор, замикаючи коло, потім перегорає запобіжник і від'єднує пристрій від мережі, а сам пристрій найчастіше залишається справним.

Як бачимо, у словах «запобіжник перегорає останнім» є частка правди: у деяких ситуаціях це справді так.


А тепер про сучасність.
Зараз випускають просто величезний асортимент різноманітних запобіжників: плоскі, круглі, трубчасті, безвивідні, самовідновні, високовольтні, швидкі, повільні та ще дуже-дуже багато яких.


Але класикою залишаються й звичайні трубчасті «скляшки», хоча й тут є чимало особливостей.
По-перше, вони відрізняються робочою напругою — найчастіше це 250 вольт, а також розмірами: найпоширеніші — 5х20мм або 6.3х32мм.


Також запобіжники класифікують за швидкістю спрацьовування
FF: Надшвидкі (very quick acting, Ultra rapid) — для захисту напівпровідникових приладів
F: Швидкодійні, або стандартні (Quick-acting, Fast, Standard).
M: Із невеликою часовою затримкою (Medium time lag).
T: Із часовою затримкою (Time-lag).
TT: Із великою часовою затримкою (Super time-lag).

Швидкі запобіжники зазвичай містять крапельку припою на нитці: під час нагрівання вона плавиться, розтікається по нитці, частково розчиняючи її, і в такий спосіб прискорює перегорання.


Запобіжники із затримкою працюють навпаки: тут потрібно збільшити теплову інерцію, щоб дротик спрацював лише після тривалого нагрівання.
Для цього нитку можуть намотати на негорючу основу або, наприклад, використати пружинку з крапелькою припою та нагрівачем: коли струм перевищує норму, нагрівач розігрівається й плавить припій, а вже після його розплавлення пружинка розриває коло.


Найбільше проблем створює дуга під час перегорання запобіжника. До речі, саме тому для запобіжників нормують ще два параметри:
1. Робоча напруга
2. Струм вимкнення.

Найчастіше робоча напруга й розмір запобіжника тісно пов'язані. Саме тому мені особисто не подобається, коли в блоках живлення використовують компактні запобіжники, а не звичні 5х20мм.
Те саме стосується й струму вимкнення, особливо коли йдеться про силову проводку, зокрема в промислових умовах. Що більший струм вимкнення, то сильнішою буде дуга під час розривання кола. Для захисту від подібного використовують керамічний корпус замість скляного: він просто міцніший і краще витримує високу температуру. Крім того, запобіжник іноді засипають кварцовим піском, а на нитці роблять кілька звужень — тоді в разі виникнення дуги вона перегорає одразу в кількох місцях.

Але є також високовольтні запобіжники, наприклад у вашій мікрохвильовці. Тут для якнайшвидшого збільшення зазору використовують пружину.


Зараз дуже поширені компактні плавкі запобіжники. До речі, вони мають вагому перевагу: оскільки загальна маса запобіжника невелика, для його перегорання потрібно не так багато енергії, а отже, він може мати дуже низький паразитний опір. Нещодавно я опублікував кілька статей про низьковольтний ДБЖ і писав там, що використовую саме такі запобіжники: втрати на них менші, ніж на звичайних трубчастих.

До речі, у такому корпусі випускають і мережеві запобіжники, щоправда, ціна зовсім не тішить.

Крім того, дрібні запобіжники не можна використовувати на постійному струмі, якщо напруга кола перевищує 27-30 вольт і немає жодних додаткових обмежувачів.



На запобіжниках також можна побачити додаткові позначення з двох літер. Спробуймо розібратися і з ними.
Перша літера
g — перегорає за будь-якого перевищення,
a — перегорає за значного перевищення (тобто лише під час короткого замикання, але не за перевантаження).

Друга літера позначає категорію застосування, яка враховує потрібну швидкість спрацьовування:
G— (General purpose) загального призначення, звичайна швидкість.
R— (Rectifiers), іноді S (Semiconductor) — для використання з напівпровідниковими ключами, дуже швидкі.
M— (Motor) для використання з двигунами, повільні.
PV— (Photovoltaic) — для сонячних батарей.
N— сумісний за контактами із запобіжниками стандарту UL 248, які використовують у Північній Америці.
D - сумісний за контактами із запобіжниками із затримкою спрацьовування для двигунів UL248, які використовують у Північній Америці.

На одному із сайтів я знайшов дуже просте й доступне пояснення основних типів — машинний переклад.
• Запобіжники класу aR
Запобіжники класу aR забезпечують лише часткову здатність вимкнення (захист тільки від короткого замикання) для захисту силових напівпровідників (категорія застосування IEC). Примітка. Запобіжники aR часто спрацьовують швидше (мають нижче значення I²t), ніж відповідні запобіжники gS або gR. Запобіжник класу aR не можна використовувати замість запобіжника класу gR.

• Запобіжники класу gR
Запобіжники класу gR забезпечують повну здатність вимкнення (захист від перевантаження та короткого замикання) для захисту напівпровідників, кабелів і всіх розподільних пристроїв установки. Конструктори часто можуть замінити запобіжник класу aR на запобіжник класу gR.

• Запобіжники класу gS
Запобіжники класу gS дуже схожі на запобіжники класу gR. Обидва типи забезпечують вимкнення в усьому діапазоні (захист від перевантаження та короткого замикання), але запобіжники класу gS мають меншу розсіювану потужність, ніж запобіжники класу gR, завдяки вужчому діапазону плавлення вставки. Через це температура корпусу запобіжника класу gS також нижча.

Відмінності між запобіжниками класу aR і класів gR/gS
Запобіжники класу aR мають високий мінімальний струм вимкнення порівняно з номінальним струмом. Основною часово-струмовою характеристикою запобіжників класу aR є крива CC, вище якої потрібно встановити інший захисний пристрій.

Запобіжники класу gR мають значно поліпшені характеристики захисту напівпровідників. Запобіжники класу gR слід використовувати в конструкції низьковольтного обладнання та для захисту обладнання силової електроніки.

Пізніше я ще повернуся до цих позначень, а поки що на графіку відмінності зрозуміліші: запобіжник типу aR може досить довго витримувати великий струм, але в разі КЗ має перегоріти якомога швидше. Запобіжник типу gR, навпаки, має перегоріти за відносно невеликого перевищення струму.

Як бачите, ми вже досить далеко відійшли від звичної «дротинки» на певний струм, і все набагато складніше, ніж просто перегоріти в разі перевищення струму.



Ну а тепер можна перейти безпосередньо до огляду.
Як це часто буває в радіоаматорській практиці, я спалив запобіжник мультиметра. Насправді спочатку я спалив той, що відповідає за меншу межу, але про це розповім нижче. А зовсім недавно спалив і запобіжник верхньої межі, коли забув перемкнути прилад із вимірювання струму на вимірювання напруги й торкнувся щупами вихідних клем ДБЖ, про який нещодавно розповідав.
Так, мабуть, це найчастіша причина перегорання запобіжника мультиметра — коли потрібно поперемінно вимірювати то струм, то напругу.

Нічого не вдієш, треба купувати новий, і тут є кілька варіантів:
1. Купити такий самий, як стояв спочатку
2. Шукати аналог
3. Шукати аналог аналога, а простіше кажучи — купити підробку.

Спочатку я хотів діяти за другим варіантом, але виявилося, що він часто плавно переходить у третій, тому вирішив не заощаджувати й скористатися першим варіантом, тобто купити оригінальний запобіжник.
Для цього я зайшов у магазин Uni-t на сайті AliExpress і став дивитися, скільки ж там коштують запобіжники. Ну, як це часто буває, мій варіант виявився не лише найдорожчим, а й єдиним із платною доставкою. У підсумку ціна становила 7.51 долара за запобіжники (2 штуки) + 0.99 за доставку, разом 8.5 долара.

Так, звичайний китайський запобіжник обійшовся мені в перерахунку на одну штуку в 4.25 долара, а це приблизно ціна дешевого мультиметра. Але водночас це не така вже й висока ціна, якщо порівнювати з продукцією дорожчих брендів.


Загалом асортимент запобіжників досить великий і, як я розумію, охоплює весь діапазон приладів, які вони виробляють. Запобіжники продаються парами, але не маленький + великий, а саме дві штуки одного типу.

До речі, якось я навіть здивувався, побачивши знайоме слово Porcelain у назві лота. Ні, все правильно: слово «порцеляна» є і в українській мові та означає фарфор, тобто, по суті, кераміку — у цьому випадку матеріал корпусу запобіжника.


Мушу зазначити, що доставка була швидкою, і це, звісно, дуже тішить, адже прилад постійно потрібен у роботі. Замовлення зробив 14 квітня, а вже 28-го, тобто рівно через 2 тижні, забрав конверт у поштоматі Нової пошти.


У комплекті був невеликий аркуш із моїми даними, а також моделлю запобіжників і мультиметра, для якого вони призначені.


Упаковка гранично проста: надіслали, як і зазначено, два запобіжники одного типу.
Вони справді великі — для мультиметра вже точно; завдовжки лише трохи менші за стандартну батарейку розміру AAA. На четвертому фото він для порівняння з другим типом запобіжника з мультиметра та запобіжником на 10А для вітчизняних «пробок» (хто-небудь іще пам’ятає такі?).


Спеціально даташит не шукав, але знайшов ці запобіжники на сайті виробника, причому вони належать до промислового класу.


Там же є даташит, де, серед іншого, наведено графік залежності часу спрацьовування від струму. До речі, на ньому я не бачу характерної для серії aR полички.


Там же є таблиця, де вказано час спрацьовування. Для моїх 10А виходить, що за чотириразового перевантаження він має спрацювати в діапазоні від 10мс до... 1с. Розкид, однак, неабиякий.


1, 2. Зовнішній вигляд і маркування. Чітко видно, що запобіжник розрахований на напругу до 1000 вольт, причому не лише для змінного, а й для постійного струму, що вкрай важливо. Тут же вказано й максимальний струм вимкнення: 50КА AC і 30КА DC.
3, 4. А це новий запобіжник у порівнянні зі старим: виглядають майже однаково, у старого друк трохи жирніший.


Загалом комутація, а особливо захист ліній постійного струму, — велика проблема, наприклад, у колах сонячних електростанцій. Як я вже писав, на постійному струмі дуга сама собою не гасне, адже, на відміну від змінного, струм тече постійно й немає переходів через нуль.
Для таких застосувань використовують спеціальні запобіжники й автоматичні вимикачі саме для постійного струму, причому в автоматичних вимикачів навіть є полярність.


Відмінність від звичайного АВ невелика й полягає у встановленні магніту, який відтягує дугу в бік дугогасильної камери.
1 — рухомий контакт
2 — нерухомий контакт
3 — контактна накладка зі срібловмісного матеріалу
4 — магніт
5 — дугогасильна камера
6 — скоба


Магніт має два полюси, відповідно, на роботу впливає полярність. Саме тому два однополюсні автоматичні вимикачі не еквівалентні одному двополюсному, у якого в різних половинах магніти встановлені в різній орієнтації.

До речі, у мене є стаття, де я побіжно розповідав про те, що буває, коли ви комутуєте постійний струм понад 30 вольт за допомогою комутаційних механізмів, не призначених для цього.


На мій погляд, важать абсолютно однаково: різницею в 0.07 грама можна знехтувати. Ліворуч знову новий, праворуч старий. Може, у старого вийшов чарівний дим, от він і важить менше :)


З об’єктивних причин я не можу виміряти опір старого запобіжника (до речі, може, хтось виміряє опір запобіжників у свого 181А?), тому виміряю опір двох надісланих.
Як на мене, з повторюваністю теж усе гаразд.

Звісно, було б добре якось виміряти характеристики отриманих запобіжників, але такі експерименти обходяться дорогувато, та й запобіжників усього два.


Другий тип запобіжників я купував значно раніше й спочатку також хотів придбати оригінальні, але, чесно кажучи, стало шкода витрачати стільки, скільки просили в магазині Uni-t ($3.75 за 2шт), тому замовив аналог, у цьому випадку це Siba.
Їх також є відносно великий асортимент, але, як ви вже, мабуть, здогадалися, ті, що були потрібні мені, виявилися найдорожчими, і десяток (упаковка) обійшовся майже в 11 доларів, а точніше — 10.7 долара з доставкою. Насправді 11.7 долара коштують усі, крім 500мА.



Цей запобіжник у мене перегорав щонайменше двічі, а то й тричі. Уперше — коли я спробував виміряти струм ХХ звичайного трансформатора, причому не дуже великої потужності: стався кидок струму на перемагнічування.
Удруге я випадково почав перемикати режими роботи під час заряджання акумулятора мультиметра.
Утретє вже не пам’ятаю, але вдруге й утретє перегорала вже перемичка з дротинки, бо треба було працювати, а запасних запобіжників не було.

Причому запобіжників на 800мА у продажу не було, довелося купити на 1 ампер.


З огляду на зовнішній вигляд і ціну, це все-таки більше схоже на оригінал. Звісно, можна було купити їх офлайн (на відміну від попередніх, ці знайти набагато складніше), але там ціна була взагалі близько 3-4 долара за штуку.


Окремого даташита мені не трапилося, зате ці запобіжники є в загальному каталозі мініатюрних і SMD-запобіжників фірми.

Для мене тут головними були два параметри: заявлена робота на постійному струмі — вказано 1000 вольт — і швидкодія: запобіжник має бути дуже швидким.


Також є обмеження щодо часу спрацьовування залежно від перевищення струму.


Суб’єктивно маркування схоже на фірмове, хоча що таке маркування — просто літери й цифри, надруковані на спеціальному верстаті.


1, 2. Рідний запобіжник узагалі не мав жодного маркування на корпусі, лише на торцях було зазначено, що він FF, тобто дуже швидкий, і струм 800мА
3, 4. Новий у порівнянні зі старим.


А от вага суттєво відрізняється: Siba у півтора раза легший, отже, є два варіанти — або кераміка тонша, або «забули» насипати пісок.


Результати вимірювання опору також досить неоднозначні. Річ у тім, що для цих запобіжників вказано падіння напруги 0.75 вольта і, судячи з усього, мається на увазі падіння за номінального струму, а отже, опір має бути близько 0.75 Ома. Насправді маємо втричі менше, що, власне, не дуже добре.
Навмання перевірив чотири екземпляри — опір скрізь плюс-мінус однаковий.


Уже радше з цікавості розламав старі запобіжники.
Конструкція великого запобіжника по-своєму цікава: по-перше, дуже товста кераміка, а на торцях — контакти, на які надіті ковпачки. Сама нитка має складну форму й приварена до торцевих контактів.
Крім того, зсередини на торцевому ковпачку є якийсь темний горбик. Думав, що він магнітний, але ні — просто горбик.


Зважив корпус і пісок усередині: піску вийшло майже 1 грам. Думаю, з урахуванням того, що налипло на нитку, якраз і був би один грам.


Другий запобіжник дещо простіший: тут також був пісок, але нитки я не побачив — мабуть, перегоріла в процесі. Узагалі пісок спочатку був спечений, довелося виколупувати його викруткою.
Торці мають характерну форму. Цікаво, у всіх так чи ні.

Зважив пісок — тут його виявилося помітно менше, тож теорія про те, що в Siba його не насипали, не підходить. Можливо, сам корпус тонший.


Пісок відрізняється: у запобіжника на 10 А він світліший, а в маленького має слабкий, але характерний хімічний запах.

Узагалі дуже хочеться відкрити новий Siba, і я цілком міг би пожертвувати одним, але просто розколупати його нецікаво — хотілося б спочатку перевірити його характеристики, а зробити це коректно трохи складніше, ніж просто розкрити. Коротше, поки думаю, як краще його перевірити. Можливо, хтось підкаже.


Наостанок кілька слів про техпідтримку та сервіс вимірювальних приладів Uni-t.
Під час останнього перегорання запобіжника на 800 мА — точніше, не запобіжника, а перемички, тоненького дротика — я спалив струмовимірювальний шунт на межі 600 мА. На фото це резистори R43 і R44 номіналом 1 Ом.
Так, розумію, сам дурень :( Але щось треба було робити, тож зрештою замінив їх на резистори 1206 номіналом також 1 Ом, точністю 1%.
Щоб зменшити вплив ТКС, поставив не 2, а 8 штук за схемою 2S4P. У сумі отримав ті самі 0,5 Ома, але більшу потужність і, відповідно, менше нагрівання. Фактичний опір виявився трохи більшим за потрібний, тож скоригував його, підібравши високоомний резистор паралельно всій збірці. Перевіряв за допомогою іншого приладу, який раніше перевірив і точно знав, який результат маю отримати.

До речі, про ТКС і точність резисторів. Типова помилка — вважати, що за допомогою точного приладу можна просто підібрати резистори за номіналом зі звичайних 5%. Ні, так це не працює: зі зміною температури всі ваші вимірювання можна помножити на нуль, адже в точних резисторів точний не лише сам номінал, а й значно менший ТКС, тобто залежність опору від температури!

Але я відволікся.
Звісно, такий стан справ мене не дуже влаштовував, тож я написав у чат сервісного центру й запитав про дві речі:
1. Оновлення прошивки, бо в мене найперша версія
2. Купівлю резисторів струмовимірювального шунта.

За обома пунктами — облом: прошивок у них немає, резисторів теж... Причому, коли я продовжив спілкування, з’ясувалося, що вони добре знають мій огляд цього мультиметра. З одного боку, приємно, а з іншого — прикро, бо це було єдине місце, де я сподівався отримати допомогу.

Якщо хтось знає, де купити оригінальні резистори, підкажіть — буду дуже вдячний. Або як гадаєте, може, є сенс просто забити й залишити ті 1206 1%, які я зараз поставив?


З висновками не все однозначно.
Щодо запобіжників на 10 А запитань у мене немає: найімовірніше, це все-таки оригінал. Про це свідчать і місце купівлі, і зовнішній вигляд, і ціна, і результат звичайного зважування.
А от із запобіжниками на 1 ампер усе не так просто. Так, суб’єктивно це оригінал, але об’єктивно є невідповідність: ваги я не знаю, а от опір утричі відрізняється від заявленого в даташиті. Буде нагода й проста методика — спробую перевірити відповідність заявленим характеристикам і розкрию один екземпляр.

На сьогодні все. Нехай у вас запобіжники перегорають рідше. Також буду дуже радий коментарям і рекомендаціям, посиланням та розповідям про ваш досвід.