Prawda o roli bezpieczników w sprzęcie audio

Kupić bezpiecznik za prawie $100, czy też nie kupować? Takie pytanie zadałem sobie na wstępie artykułu „Przegląd bezpieczników- od Create Audio po X-Fuse (w czterech aktach)”, a odpowiedzią były wnioski: „bezpiecznik to najsłabsze ogniwo w łańcuchu audio. Bez wątpienia będzie on ograniczać przepływ energii elektrycznej, więc lepiej dać w miejsce przemysłowego produktu coś bardziej przemyślanego technicznie. Wybór jest duży, a każdy z bezpieczników wpłynie na efekt dźwiękowy systemu w inny sposób, więc warto próbować zanim zdecydujemy o kupnie.” Zainteresowanie zakupem bezpieczników dla celów audiofilskich jest coraz większe, ale i mnożą się fałszywe wyobrażenia o roli bezpiecznika w układzie elektronicznym sprzętu audio.

Audiofil powinien mieć podstawową wiedzę [1] na temat elementów, które sprawiają, że sprzęt audio dźwiękowo lepiej się prezentuje. To ułatwia wybór tych elementów i ewentualne zakupy. W przypadku wymiany bezpieczników warto wiedzieć, że są nie dość, że różnego rozmiaru to i różnego przeznaczenia. Ograniczę się tylko  do tych typowych, najczęściej stosowanych przez producentów sprzętu audio. Zanim je rozróżnię chcę podkreślić, że utrwalane wyobrażenie, że bezpiecznik ochroni obwód elektryczny przed nadmiernym wzrostem prądem w przypadku przeciążenia bądź zwarcia to mit. Nie do tego celu jest stworzony, choć w niektórych obwodach może pełnić taką rolę, ale w przypadku sprzętu audio taka sytuacja nie jest mi znana. Bezpiecznik obecny w urządzeniach, które są w sferze audiofilskiego zainteresowania, nie może skutecznie ochronić urządzenia przed jego uszkodzeniem, ma jedynie nie dopuścić do dalszych uszkodzeń, a przede wszystkim do powstania pożaru lub wybuchu.

W sprzęcie audio najczęściej stosowane są bezpieczniki nazywane rurkowymi wkładkami topikowymi, o długości 20mm i średnicy 5,2mm o prądach znamionowych w zakresie 32mA do 10A. W sprzęcie audio produkcji amerykańskiej i japońskiej spotyka się bezpieczniki o większych rozmiarach, a mianowicie długości 30 mm i średnicy 6,3 mm. We wszystkich tego typu bezpiecznikach elementem czynnym jest topik – krótki odcinek drucika, który przy zbyt dużym prądzie ulega stopieniu, a tym przerywa obwód elektryczny. Ten mały kawałek drucika wcale nie jest tak mało znaczący jakby się wydawało, bo to on wpływa na to z jakiego rodzajem wkładki topikowej użytkownik ma do czynienia: oznaczenie literą T (WTA−T) mówi, że bezpiecznik jest typu zwłocznego, brak litery podpowiada, że wkładka jest tzw. szybka, a litera G określa wkładki szybkie o dużej zdolności wyłączania (oznaczenie katalogowe zawiera litery F i G). Przybliżę czym charakteryzuje się typ „zwłoczny” i „szybki”, ale zanim to zrobię dopowiem, że przy prądzie znamionowym (określonym dla danego bezpiecznika) drucik we wkładce od razu się nie stopi, a więc nie spowoduje zadziałania bezpiecznika, bowiem to maksymalny prąd, który bez przeszkód powinien przebiec przez układ. Przy prądzie rzędu 110% znamionowego większość bezpieczników w ogóle nie zadziała Dla dwóch wkładek tzw. szybkich (F oraz G) podaje się, że przy prądzie równym 210% znamionowego zadziałają one w czasie nie dłuższym niż 1800 sekund (pół godziny). Dla wkładki zwłocznej (T), maksymalny czas do zadziałania nie przekroczy 120s. Normy i katalogi podają też, że na przykład przy prądzie równym 275% znamionowego wkładka szybka F o nominale 2,5A powinna zadziałać w czasie 50ms do 2s, wkładka szybka 2,5A G w czasie 10ms do.2 s, a wkładka zwłoczna 2,5A (T) w czasie 0,6 do 10s. Dla prądu o wartości dziesięciokrotnego przeciążenia czasy zadziałania dla wkładek F i FG nie powinny być dłuższe niż 20ms, a dla wkładek zwłocznych T – 20ms do 0,3s. Z tego widać, że dopiero przy dużych prądach wkładki typu T rzeczywiście są powolniejsze. Zapewne zdziwienie budzi fakt, że wkładki zwłoczne (T) przy stosunkowo małych prądach przeciążeniowych mają gwarantowany czas zadziałania krótszy od wkładek szybkich (F i FG)? Dopiero od wartości 275% prądu znamionowego, zgodnie ze swą nazwą, są powolniejsze (ze zwłoką), a więc sensowne jest stosowanie tego typu bezpieczników przede wszystkim w obwodach, gdzie mogą wystąpić chwilowe przeciążenia, na przykład przy rozruchu silników, transformatorów, itd. Krótki impuls przeciążeniowy nie spowoduje spalenia bezpiecznika, natomiast przy trwałym przeciążeniu bezpiecznik zwłoczny T powinien zareagować wcześniej od szybkiego. Z tego powodu  w obwodach sieciowych sprzętu elektronicznego z reguły stosuje się bezpieczniki zwłoczne. Wstawienie w to miejsce wkładki szybkiej jest błędem. Dla zobrazowania audiofilom wyżej opisanej sytuacji  warto posłużyć się przykładem im bliższym: gdy do sieci włączy się wzmacniacz z sieciowym transformatorem toroidalnym, może pojawić się potężny, krótki impuls prądu. Wkładka zwłoczna, na przykład z opisem- 2,5A T, może wytrzymać taki impuls, wkładka „zwykła” o wartości 2,5A szybko się spali– dopiero „zwykła” wkładka 5A lub 6,3A wytrzyma takie impulsy. Jednak ta „zwykła”, czyli szybka wkładka, w przypadku jakiegoś trwałego przeciążenia, na przykład uszkodzenia i zwarcia w obwodzie wzmacniacza, nie przepali się jeszcze przy prądach rzędu 10A, co zwiększa ryzyko przegrzania i powstania pożaru. Natomiast jak gwarantuje katalog, dla wkładki zwłocznej 2,5A, przy przeciążeniu prądem 5,25A czas zadziałania nie przekroczy 120 sekund. Typowym miejscem pracy  bezpiecznika szybkiego jest wyjście zasilacza sieciowego. Dobrze dobrany szybki bezpiecznik może uchronić przed zniszczeniem elementy półprzewodnikowe w razie przeciążenia, zwarcia, itp.

Rozpoznanie wkładki zwłocznej nie jest trudne, bowiem zawsze na bezpieczniku obok podanego prądu nominalnego umieszczona jest litera „T”. Poza tym wiele wkładek zwłocznych ma wewnątrz szklanej rurki sprężynkę, ale nie wszystkie, poza tym wkładki o budowie ceramicznej (jak bezpieczniki tzw. audiofilskie) uniemożliwiają ich rozpoznanie po budowie drucika. Jeśli na wkładce topikowej nie ma litery „ T” (ani „G”), to ma się do czynienia z wkładką szybką (literę „F” z reguły się pomija”.

 


[1]  Znaczna część powyższej publikacji została oparta o niezmiernie wartościowy (i obszerny) artykuł „Bezpieczniki- niedoceniane elementy elektroniczne” autorstwa pana Piotr Górecki, redaktora naczelnego wydawnictwa  .

Zaciekawionych tematem i chcącym zgłębić temat roli bezpieczników w systemach audio i znaczenia dla audiofilskiego parcia po „lepszy dźwięk” odsyłam do artykułu, który ukazał się w trzech częściach (zrzuty ekranowe są jednocześnie linkami do plików w formacie PDF, które są do pobrania w sieci Internet, ale i prościej- bezpośrednio „klikając” na poniższe obrazy)


Tematy zbieżne:

Przegląd bezpieczników- od Create Audio po X-Fuse >>

Porównanie bezpieczników z różnych serii firmy Verictum >>

Porównanie bezpieczników montowanych w rozdzielnicach bezpiecznikowych >>