Jak dobrać i wymienić bezpiecznik?

Bezpiecznik to urządzenie, którego zadaniem jest zadziałać tylko raz. Wyjątkami są bezpieczniki automatyczne (które można ponownie włączyć przed podniesienie hebelka) oraz wielokrotnego użytku, na przykład polimerowe. Jednak zdecydowana większość bezpieczników w urządzeniach zawiera drucik topikowy, który się bezpowrotnie przepala. Po usunięciu awarii, trzeba wymienić go na nowy.

Kiedy producent ułatwia sprawę

Jaki bezpiecznik zastosować? To pytanie zadaje sobie wielu elektroników naprawiających rozmaite układy. Czasem nie trzeba sobie łamać głowy nad tym zagadnieniem, ponieważ informacja o napięciu, prądzie i szybkości działania bezpiecznika jest podana wprost. Pod tym względem przyjemne były polskie urządzenia RTV, produkowane przez zjednoczenie UNITRA i nie tylko. Najczęściej było to podane na tylnej ściance:

Takie rozwiązanie było stosowane zwłaszcza wtedy, kiedy gniazdo bezpiecznika było dostępne na tylnym panelu. Ale nie zawsze tak się zdarza. Czasem bezpiecznik znajduje się wraz z innymi elementami na płytce drukowanej. Jego znalezienie nie nastręcza zazwyczaj problemów: bezpiecznik ma charakterystyczny, walcowy kształt. Należy go szukać w pobliżu transformatora zasilającego lub złącza do przewodu sieciowego, na przykład:

Odczytanie parametrów z elementu

Jednak taka informacja, podana bez żadnych kamuflaży, to swego rodzaju luksus. Najczęściej na płycie nie ma nic, a parametry bezpiecznika trzeba odczytać z jego obudowy, o ile jest to możliwe. Większość rurkowych bezpieczników topikowych ma informacje wytłoczone na metalowych oprawkach, np. T2A 250V – oznacza to bezpiecznik typu T (zwłoczny), o prądzie znamionowym 2A i dostosowany do napięcia pracy 250V. Bezpiecznik innego typu (o innej charakterystyce zadziałania) będzie miał inną literkę. Wyjątkiem są bezpieczniki szybkie, które mogą mieć literę F, albo nie mieć jej wcale.

Bezpieczniki kubkowe

Oprócz rurkowych bezpieczników topikowych, można spotkać również tak zwane bezpieczniki kubkowe. Swoim wyglądem przypominają kondensatory: elektrolityczne (jeżeli są w kształcie walca) lub foliowe, jeżeli mają bryłę zbliżoną do prostopadłościanu. Parametry powinny znajdować się na górze obudowy.

Bezpieczniki montowane powierzchniowo

Bezpieczniki topikowe SMD nie mają nadrukowanych pełnych informacji, ponieważ są po prostu małe. Jedyne, co producenci umieszczają na ich obudowach, to jedna litera. Na podstawie jej koloru i otoczenia można wywnioskować, co to za element – pod warunkiem, że trafi się na właściwą notę katalogową, co może nie być prostym zadaniem:

Bezpieczniki polimerowe THT również mają kluczowe parametry naniesione na obudowę. Natomiast bezpieczniki polimerowe do montażu powierzchniowego (SMD) mają oznaczenie kodowane, podobnie jak ich topikowe odpowiedniki.

Jak samemu dobrać bezpiecznik?

Jednak nie zawsze odczytanie parametrów z bezpiecznika jest możliwe. Może się zdarzyć, że bezpiecznik zardzewiał od wilgoci, eksplodował po bardzo dużym przeciążeniu (tak, to się czasem zdarza!) albo producent celowo zatarł jego oznaczenia lub starły się one samodzielnie. Jeżeli nie dysponujemy schematem tego urządzenia, trzeba spróbować na własną rękę dobrać odpowiedni element. Być może nie uda się trafić w dokładnie ten sam typ, który był zamontowany oryginalnie, ale powinien pełnić swoją funkcję równie dobrze.

W tym celu warto odpowiedzieć na kilka pytań. Ułatwią dobór najlepiej pasującego zamiennika.

• Jaka powinna być charakterystyka bezpiecznika? Zwłoczna, szybka?
• Bezpiecznik pracuje w obwodzie prądu stałego czy przemiennego?
• Jakim napięciem zasilany jest zabezpieczany obwód?
• Jakie ma być wykonanie i kształt bezpiecznika?
• Jaki powinien być szacunkowy prąd znamionowy?

Charakterystyka zadziałania

Wymaganą szybkość działania bezpiecznika można ocenić po jego lokalizacji w układzie. Jeżeli zabezpieczany przez niego obwód zawiera kondensatory elektrolityczne o dużej pojemności lub elementy indukcyjne (zwłaszcza transformatory sieciowe), to częściej jest stosowany typ zwłoczny. Krótkotrwałe przeciążenie bezpiecznika po uruchomieniu zasilania nie spowoduje jego zadziałania. Bezpieczniki szybkie są stosowane w głębi układu, na przykład na wyjściu stabilizatora, na zasilaniu modułów lub przy złączach dostępnych dla użytkownika.

Prąd stały czy przemienny?

Rodzaj prądu, jaki płynie przez bezpiecznik (stały/przemienny) ma duży wpływ ma jego budowę. Prąd stały po przepaleniu drucika topikowego ma tendencję do podtrzymywania łuku elektrycznego, więc jego wygaszenie jest trudniejsze. Prąd przemienny sam wygasi łuk w momencie przejścia przez zero. Stosowanie bezpieczników przystosowanych wyłącznie do prądu przemiennego (np. typowych rurkowych 5x20mm) w obwodach prądu stałego to błąd! Można się spodziewać, że na wejściu zasilacza (od strony sieci 230V) będzie bezpiecznik przeznaczony dla prądu przemiennego, a za zasilaczem – na prąd stały.

Napięcie nie jest bez znaczenia

Wartość napięcia, które zasila obwód zabezpieczony bezpiecznikiem, również jest istotna. Jeżeli mamy na myśli pierwotną stronę transformatora sieciowego, można założyć, że jest tam 230V, czyli typowy bezpiecznik na napięcie 250V nada się jak najbardziej. W układzie zasilania mikrokontrolerów i innych układów cyfrowych można spotkać napięcie rzędu kilku woltów. Jeżeli nie możemy tego zmierzyć, warto spojrzeć chociażby na napięcie pracy kondensatorów znajdujących się za tym bezpiecznikiem albo na układy scalone – być może ich noty katalogowe podpowiedzą, jakim napięciem powinny być zasilane.

Jaki rozmiar?

Kształt i gabaryty bezpiecznika można określić po pozostałościach, które znajdują się w układzie po jego przepaleniu. Jeżeli nie zostało zupełnie nic, wielkość pól lutowniczych i odstęp między nimi da się zmierzyć suwmiarką. Jeżeli nie ma do tego wyraźnych wskazań, raczej był to bezpiecznik topikowy – zwłaszcza na wejściu zasilacza sieciowego. Bezpieczniki wielorazowe, jak polimerowe, częściej znajdują się w miejscach, które są narażone na przypadkowe zwarcie, na przykład na złączu dostępnym dla instalatora modułu.

Prąd znamionowy

Ostatnia, najważniejsza rzecz: jak ustalić prąd znamionowy bezpiecznika? Można to określić, na przykład, z mocy transformatora sieciowego. Wtedy płynący przez niego prąd określimy z przekształconego wzoru na moc:

I = P / U

Oczywiście, jako napięcie należy przyjąć to, którym faktycznie (lub chociaż szacunkowo) jest zasilany jest dany obwód.

Inny przykład: bezpiecznik zabezpieczał wyjście, z którego może być zasilane nie więcej niż 5 czujników tego samego typu. Jeden taki czujnik pobiera prąd nie większy niż 100mA – zatem bezpiecznik powinien być przystosowany do prądu o natężeniu co najmniej 0,5A.

Do uzyskanego wyniku warto dodać pewien naddatek, aby bezpiecznik nie był dobrany „na styk”. Wtedy nawet mało istotne przeciążenie, które może się zdarzyć podczas prawidłowej eksploatacji, spowoduje jego zadziałanie. Jak duży powinien być to zapas? To wszystko zależy: za minimum przyjmuje się 10%, ale zdarza się 30% lub więcej. Precyzyjne dobranie bezpiecznika wymaga szczegółowej wiedzy o danym układzie, której (z reguły) nie ma osoba jedynie naprawiająca ten sprzęt.

Jak wymienić bezpiecznik?

Sama wymiana bezpiecznika nie jest skomplikowana. Bezpieczniki rurkowe są zazwyczaj montowane w oprawkach, które ułatwiają tę czynność. Jeżeli jest to gniazdo przystosowane do montażu na tylnej ściance urządzenia, trzeba jedynie wykręcić „korek”, zamienić bezpieczniki i wkręcić go z powrotem. Czasem potrzeba do tego płaskiego wkrętaka, a niekiedy da się to zrobić samymi palcami.

Bezpieczniki rurkowe na płytkach drukowanych zazwyczaj są w oprawkach z metalowymi „łapkami”. Wykonano je ze sprężystej blaszki, więc mocno trzymają bezpiecznik, jednocześnie zapewniając dobry przepływ prądu elektrycznego. Uszkodzony element wystarczy podważyć od spodu np. cienkim śrubokrętem i wyjąć, a nowy wcisnąć od góry.

Bezpieczniki lutowane bezpośrednio na płycie (SMD, przewlekane lub niekiedy rurkowe) należy po prostu wylutować, po czym wlutować nowy. Zalecam zwrócenie uwagi na czas i temperaturę lutowania, zwłaszcza w przypadku bezpieczników polimerowych, ponieważ przegrzane tracą swoje właściwości.