Плавкие предохранители это аппараты предназначенные для защиты цепей от

Плавкие предохранители это аппараты предназначенные для защиты цепей от

Предохранители — это коммутационные электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от аварийных режимов, защиты электрических сетей, электрооборудования общепромышленных установок, вагонов метрополитена и др. от токов перегрузки и коротких замыканий. Они отключают защищаемую цепь посредством разрушения специально предусмотренных для этого токоведущих частей под воздействием тока, превышающего определенное значение.

Низковольтные плавкие

Предохранители низковольтные плавкие – коммутационные электрические аппараты, предназначенные для отключения защищаемой цепи посредством разрушения специально предусмотренных для этого токоведущих частей (плавких вставок) под воздействием тока, превышающего определенное значение.

Типа НПН2-60
Типа ПН2
Серии ПР-2
Серии ПП17
Серии ПП24
Серии ПП28
Серии ПП32-31
Серии ПП32-35
Серии ПП32-37
Серии ПП53
Серии ППН
Серии ППТ-10
Типа ПТ23
Типа ПТ26

Быстродействующие

Быстродействующие предохранители в основном применяются для защиты полупроводниковых приборов. Малая тепловая инерция, быстрый прогрев полупроводникового перехода крайне затрудняют защиту мощных диодов, тиристоров и транзисторов при токовых перегрузках. Обычные типы предохранителей и автоматических выключателей из-за относительно большого времени срабатывания не обеспечивают защиту полупроводниковых приборов при коротком замыкании. Для выполнения этой задачи разработаны специальные быстродействующие предохранители: типа ППА; типа ПП.

Плавкие вставки

Плавкая вставка является составной съемной частью предохранителя. При срабатывании предохранителя (при отключении тока короткого замыкания) плавкая вставка перегорает и подлежит замене.

Плавкая вставка в корпусном исполнении имеет фибровый или фарфоровый корпус, крепится на токоподводящие части основания предохранителя (как правило, из латуни).

На малые номинальные токи и в закрытых распредустройствах плавкая вставка может выполняться безкорпусной.

Основными параметрами плавких вставок являются номинальное напряжение, номи­нальный ток плавкой вставки и отключающая способность.

Серии ВТФМ
Серии ВТФ
Серии ПП32-31
Серии ПП32-35
Серии ПП32-37

Специальные

Примером специального предохранителя является пробивной предохранитель. Принцип действия основан на возникновении пробоя межэлектродного промежутка со слюдяной прокладкой, которая служит для создания точного искрового промежутка, обеспечивающего заданную разрядную характеристику. В отверстиях прокладки происходит пробой по воздушному промежутку.

Предохранитель выбирается по номинальному напряжению и пробивному напряжению.

Пробивные предохранители защищают цепь от появления в них высокого потенциала.

Для транспортных установок

Предохранители, используемые на транспортных установках, обладают высокой способностью к выдерживанию вибрационных нагрузок, трясок и ударов. С этой целью патроны (плавкие вставки) крепятся в специальных замках, обеспечивающих необходимое контактное давление и предотвращающих выпадание патрона при действии толчков и вибраций.

Как правило, подобные предохранители выполняются с наполнителем в виде кварцевого песка, в керамическом корпусе.

Крепятся на опорных изоляторах.

Серии ПКЖ106-3
Серии ПП29
Серии ПП36
Блоки предохранителей

Подробная информация о предохранителях

Назначение

Предохранители — это коммутационные электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от аварийных режимов, защиты электрических сетей, электрооборудования общепромышленных установок, вагонов метрополитена и др. от токов перегрузки и коротких замыканий. Они отключают защищаемую цепь посредством разрушения специально предусмотренных для этого токоведущих частей под воздействием тока, превышающего определенное значение.

Предохранители находят самое широкое применение при эксплуатации электрооборудования как бытового, так и промышленного применения. Предохранители могут встраиваться в комплектные устройства. Выпускаемые промышленностью предохранители рассчитаны на применение в различных климатических поясах, размещение в местах с разными условиями эксплуатации, на работу в условиях, различных по механическим воздействиям, и обладают разной степенью защиты от прикосновения и от внешних воздействий.

Предохранители изготовляются для разных рабочих напряжений, с плавкой вставкой, вставки могут быть неразборными, с различными наполнителями.

Общие требования

Предохранители выпускаются в исполнениях с разной степенью защиты от прикосновений и внешних воздействий, как правило, — IP00, IP30 (ГОСТ 14254-96 и ГОСТ 14255-69).

Группы условий эксплуатации электротехнических изделий в части воздействия механических факторов внешней среды определены ГОСТ 17516.1-90. В соответствии с данными каталогов предохранители предназначены для эксплуатации в группах М2, М4, М6, М7, М25, М27, М39.

По технике безопасности предохранители соответствуют ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12.2.007.3-75, ГОСТ 12.2.007.6-75, ГОСТ 12.2.009-80 и требованиям “Правил устройств электроустановок”. Они обеспечивают условия эксплуатации, установленные “Правилами технической эксплуатации установок потребителем” и “Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителем”, утвержденными Госэнергонадзором 21.12.94 г., по защите от напряжения прикосновения – ГОСТ 12.1.038-82.

По пожаробезопасности предохранитель должен соответствовать ГОСТ 12.1.004-85 (91) и отключать ток без выброса пламени и раскаленных частиц, разрушения, загорания его составных частей и других явлений, которые могут представлять опасность прямого воздействия на людей или явиться причиной возникновения пожара.

Конструкция приспособления для замены плавких вставок должна обеспечивать безопасность обслуживающего персонала при их замене в обесточенном состоянии.

Эксплуатация в нерабочем состоянии (хранение и транспортирование при перерывах в работе) соответствует ГОСТ 15543-70 и ГОСТ 15150-69.

Основными частями предохранителя являются плавкая вставка и основание для ее установки.

Плавкая вставка – часть предохранителя, в которой происходит отключение электрического тока, подлежащая замене после срабатывания предохранителя. Она представляет собой корпус, в котором расположен плавкий элемент, расплавляющийся при срабатывании предохранителя, и дугогасительное устройство, представляющее собой наполнитель, для гашения возникающей при перегорании плавкого элемента электрической дуги.

Держатель плавкой вставки – съемная часть предохранителя, предназначенная для удержания его плавкой вставки.

Контакты плавкой вставки – токоведущая часть, обеспечивающая электрическую связь контактов плавкой вставки с подводящими проводниками.

Держатель предохранителя – сочетание основания предохранителя с держателем плавкой вставки.

Боек предохранителя – механическое устройство в конструкции плавкой вставки предохранителя, которое при срабатывании предохранителя освобождает энергию, необходимую для срабатывания других аппаратов (или указателей) или для воздействия на свободные контакты предохранителя.

Общая терминология

Предохранитель с калиброванным основанием – предохранитель, конструкция которого не допускает установку в его основание плавкой вставки на номинальный ток, более предусмотренного для данного предохранителя.

Предохранитель с некалиброванным основанием – предохранитель, конструкция которого допускает установку в его основание плавкой вставки на номинальный ток, более предусмотренного для данного предохранителя.

Плавкая вставка небыстродействующая – плавкая вставка, характеристики которой обеспечивают защиту устройств с относительно большой постоянной времени нагрева (например, трансформаторы, электрические машины, кабели).

Плавкая вставка быстродействующая – плавкая вставка, характеристики которых обеспечивают защиту устройств с относительно малой постоянной времени нагрева (например, силовые полупроводниковые приборы).

Параметры и характеристики предохранителей

Номинальный ток Iном предохранителя – ток, определяемый его теплофизическими и геометрическими параметрами. Устанавливается из учета превышения температуры на выводах и потерь мощности. Величина его определяется номинальным током установленной в нем плавкой вставки Iв.ном; выражается при переменном токе – действующим значением периодической составляющей тока синусоидальной формы номинальной частоты, при постоянном токе (при наличии пульсации) – среднем значением и соответствует ГОСТ 6827-76.

Номинальный ток держателя (или основания) предохранителя представляет собой наибольший номинальный ток плавкой вставки, которая может быть использована в предохранителе.

Ток неплавления – заданное значение тока, которое плавкая вставка предохранителя способна пропускать в течение условного времени, не расплавляясь.

Условный ток неплавления Iнпл – характеризуется отношением тока неплавления к номинальному току плавкой вставки.

Ток плавления – наибольший ток, при котором плавкая вставка не перегорает в течение длительного времени (при токах, превышающих ток плавления, плавкая вставка должна перегореть в кратчайшее время).

Условный ток плавления Iпл – заданной значение тока, при котором срабатывает плавкая вставка предохранителя в течение условного времени; характеризуется коэффициентом кратности Кпл=Iпл/Iв.ном.

Ожидаемый ток в цепи Iож – ток, который будет протекать в цепи, если установленный в ней плавкий предохранитель заменен перемычкой с незначительным полным сопротивлением. Выражается его действующим значением.

Пропускаемый ток Iп – максимальное мгновенное значение тока, достигнутое при срабатывании предохранителя.

Пограничный ток Iпогр – ток, при котором установившейся температурой наиболее нагретого участка плавкой вставки является температура плавления материала плавкой вставки.

Номинальное напряжение предохранителя – максимальное напряжение электрической цепи (действующее значение), при котором обеспечивается надежное отключение предохранителей этой цепи.

Номинальное напряжение предохранителя Uном.пр представляет собой наименьшее значение из номинальных напряжений его частей: держателя предохранителя и плавкой вставки.

На переменном токе номинальное напряжение предохранителя выражается действующим значением периодической составляющей тока синусоидальной формы номинальной частоты, при постоянном токе при наличии пульсации – среднее значение.

Напряжение отключения (возвращающееся напряжение) – мгновенное значение напряжения, которое появляется на выводах плавкой вставки (или предохранителя) в процессе его срабатывания. Обычно учитывается наибольшее значение этого напряжения. Измеряется: в цепи переменного тока – между пиком второй полуволны напряжения после отключения и прямой линией, проведенной между пиками предыдущей и последующей полуволн; в цепи постоянного тока – как среднее значение в течение 100 мс после отключения тока.

Время плавления плавкого элемента предохранителя tпл – интервал времени от момента начала протекания сверхтока через предохранитель до момента достижения наиболее нагретого участка плавкого элемента температуры плавления материала. При этом имеется в виду, что сверхток имеет такое значение, которого достаточно для расплавления плавкого элемента.

Преддуговое время предохранителя – время между началом протекания тока, достаточного для расплавления плавкого элемента, и моментом возникновения электрической дуги.

Время дуги – интервал времени между моментом появления дуги и моментом ее окончательного погасания.

Время отключения предохранителя (полное время) – сумма преддугового времени и времени дуги.

Потери мощности при номинальном токе – произведение номинального тока на падение напряжения в предохранителе. Снижение этого параметра увеличивает срок службы предохранителей, экономит энергию и предотвращает тепловое воздействие предохранителей на находящиеся вблизи элементы управления. Кроме того, этот параметр является важным показателем состояния предохранителя в процессе эксплуатации: повышение потерь мощности даже на несколько процентов свидетельствует о начале разрушения плавких элементов предохранителя.

Характеристики энергетического воздействия тока, протекающего через предохранитель

Времятоковая преддуговая характеристика – зависимость преддугового времени (или полного времени срабатывания) предохранителя от ожидаемого тока отключения при установленных условиях.

Времятоковая характеристика плавления плавкой вставки – зависимость времени плавления плавкой вставки от ожидаемого тока отключения при установленных условиях.

Времятоковая характеристика отключения предохранителя – зависимость времени отключения предохранителя от тока отключения при установленных условиях.

Интегральная характеристика предохранителя – зависимость интегралов преддугового (или полного) тока от ожидаемого тока К3.

Характеристика токоограничения предохранителя – зависимость пропускаемого тока от тока отключения предохранителя при установленных условиях.

Времятоковые характеристики, характеристики токоограничения и интегральная характеристика представляются в виде графиков с логарифмическим масштабом.

Классификация предохранителей низкого напряжения

Предохранители классифицируются по конструктивным, функциональным и параметрическим признакам.

По конструкции плавких вставок предохранители подразделяются на:

разборные – предохранители, допускающие замену плавких элементов после срабатывания на месте эксплуатации;

неразборные – предохранители, у которых замене подлежит вся плавкая вставка.

По конструкции контактов плавкие вставки подразделяются на плавкие вставки с:

ножевыми (врубными) контактами – плавкая вставка вставляется в губки контактного основания;

болтовыми контактами – плавкая вставка присоединяется непосредственно к проводникам комплектного устройства;

фланцевыми контактами – плавкая вставка устанавливается на токоподводящей монтажной плоскости.

По наличию наполнителя различаются плавкие вставки:

По форме корпуса плавкие вставки подразделяются на:

цилиндрические (или трубчатые) – с плавкой вставкой цилиндрической формы;

призматические – с плавкой вставкой в виде прямоугольного параллелепипеда.

По виду плавких вставок в зависимости:

от диапазона токов отключения:

g – с отключающей способностью в полном диапазоне токов отключения;

а – с отключающей способностью в части диапазона токов отключения;

небыстродействующие (плавкие вставки типа g и а) – характеристики их обеспечивают защиту устройств с относительно большой постоянной времени нагрузки (трансформаторы, электрические машины, кабели);

быстродействующие (плавкие вставки типа aR и gR) характеристики их обеспечивают защиту устройств с относительно малой постоянной времени нагрузки (силовые полупроводниковые приборы).

По наличию и конструкции основания:

с калиброванным основанием – предохранитель, конструкция которого не допускает установку в его основании плавкой вставки на номинальный ток более предусмотренного для данного предохранителя;

с некалиброванным основанием – предохранитель, конструкция которого допускает установку в его основании плавкой вставки на номинальный ток более предусмотренного для данного предохранителя.

По способу монтажа:

на собственном основании – допускается установка предохранителя как на изоляционной, так и на металлической монтажной плоскости;

без собственного основания (с установкой на основании комплектных устройств), с контактами, предназначенными для установки на изоляционной панели комплектного устройства;

без собственного основания (с установкой на проводниках комплектных устройств) – предназначены для крепления на подводящих проводниках комплектного устройства.

По способу охлаждения плавкой вставки:

с естественным охлаждением – предназначены для эксплуатации при естественной конвекции окружающего воздуха;

с принудительным охлаждением всей или части наружной поверхности плавкой вставки.

По способу присоединения внешних проводников:

с задним присоединением;

с передним присоединением;

с универсальным (передним и задним) присоединением.

По наличию указателя срабатывания и бойка:

с указателем срабатывания и бойком;

с указателем срабатывания;

без указателя срабатывания и без бойка.

По наличию свободных контактов:

со свободными контактами;

без свободных контактов.

По количеству полюсов:

Функциональные признаки (по применению и назначению)

Предохранители можно разделить на группы: общего применения, сопутствующие, для защиты силовых полупроводниковых приборов (быстродействующие), для трансформаторных установок.

Предохранители общего применения – используются для защиты силовых потребителей электроэнергии с высокой электротермической и электродинамической устойчивостью (например, электродвигателей, трансформаторов, внутрицеховых электросетей и т.п.) и отключают все токи КЗ: от пограничного тока до тока наибольшей отключающей способности, имеют плавкие в ставки типа g – с отключающей способностью в полном диапазоне токов отключения.

Предохранители сопутствующие – применяются совместно с автоматическими выключателями или тепловыми реле; должны отключать цепь только при больших токах К3, при этом либо ограничить ток К3 до допустимого значения для выключателей, либо отключить цепь раньше, чем разойдутся контакты выключателя (или реле); применяются плавкие вставки типа а – с отключающей способностью в части диапазона токов отключения (малые токовые перегрузки отключают автоматические выключатели или тепловое реле).

Предохранители для защиты СПП отличаются высокими быстродействующими и токоограничительными способностями, т.к. полупроводниковые приборы термически малостойки.

Предохранители для транспортных установок – отличаются от обычных повышенной вибро- и ударостойкостью.

Параметрические признаки (по характеристикам)

Предохранители условно делятся на: инерционные; нормального быстродействия; быстродействующие.

Инерционные предохранители – предназначены для защиты ответвлений к электродвигателям. К ним относятся специальные, а также сопутствующие предохранители.

Конструкция предохранителей низкого напряжения

Основными частями предохранителя являются плавкая вставка и основание для ее установки.

Плавкая вставка – часть предохранителя, в которой происходит отключение электрического тока, подлежащая замене после срабатывания предохранителя. Она представляет собой корпус, в котором расположен плавкий элемент, расплавляющийся при срабатывании предохранителя, и дугогасительное устройство представляющее собой наполнитель, для гашения возникающей при перегорании плавкого элемента электрической дуги.

Держатель плавкой вставки – съемная часть предохранителя, предназначенная для удержания его плавкой вставки.

Контакты плавкой вставки – токоведущая часть обеспечивающая электрическую связь контактов плавкой вставки с подводящими проводниками.

Держатель предохранителя – сочетание основания предохранителя с держателем плавкой вставки.

Боек предохранителя – механическое устройство в конструкции плавкой вставки предохранителя, которое при срабатывании предохранителя освобождает энергию, необходимую для срабатывания других аппаратов (или указателей) или для воздействия на свободные контакты предохранителя.

Плавкие элементы

Все разновидности плавких элементов можно разделить на две группы: с постоянным по длине плавкого элемента поперечным сечением и с переменным.

Плавкие элементы постоянного сечения обычно изготовляются из проволоки, а переменного – из металлической фольги или тонкой металлической пленки. Обычно конструкции плавкого элемента переменного сечения включают в себя сужения (узкие перешейки) с повышенной плотностью тока и широкие части, обеспечивающие определенные тепловые режимы плавкого элемента.

Отношение поперечного сечения широкой части плавкого элемента к поперечному сечению узкого перешейка определяет вид защитной характеристики (для быстродействующих предохранителей это отношение более 5, для инерционных и нормального быстродействие – менее 5).

С повышением номинального напряжения увеличивается число последовательно соединенных узких перешеек. Создание параллельных каналов горения дуги улучшает условия ее гашения. Поэтому при конструировании плавкие элементы делятся на ряд параллельных ветвей, число которых ограничивается технологическими трудностями изготовления узких перешеек малых размеров.

Температура плавких элементов в различных режимах работы предохранителя изменяется в значительных пределах, что приводит к большому или меньшему удлинению плавкого элемента.

Качество предохранителей в значительной степени зависит от значений переходного электрического сопротивления – при плохом контакте соединения плавкого элемента с контактами плавкой вставки переходное сопротивление может достигать 50% электрического сопротивления плавкого элемента, что приводит к перегреву предохранителя в номинальном режиме работы и сокращению срока его службы.

Все плавкие элементы предохранителей с большими номинальными токами присоединяются к контактным выводам сваркой, обеспечивающей хорошее качество контактных соединений.

Для предохранителей с малыми номинальными токами используется иногда пайка мягкими припоями, но чаще – механическое обжатие.

В разборных предохранителях плавкий элемент соединен с выводами плавкой вставки болтовым зажимом.

Материалы плавких элементов

Наиболее подходящим материалом для плавкого элемента является серебро, т.к. оно имеет высокую и стабильную электрическую проводимость. Серебряные плавкие элементы хорошо работают в непрерывном режиме, при циклических нагрузках и перегрузках, на воздухе и в песчаном наполнителе. После окончания этих воздействий электрическое сопротивление серебряного плавкого элемента возвращается к исходному значению. Плавкие элементы из серебра имеют максимальный по сравнению со всеми другими используемыми металлами срок службы. Серебро обладает физическими свойствами, положительно влияющими на защитные характеристики предохранителей, низкие значения удельной теплоемкости, удельной теплоты плавления испарения, высокий потенциал ионизации.

Серебро обладает хорошими технологическими свойствами: легко поддается точной штамповке, сварке и пайке, не требуя при этом предварительной обработки.

При воздействии высоких температур серебро может окисляться, но оксиды серебра неустойчивы, и при температуре выше 180 оС они восстанавливаются до чистого серебра.

Наиболее близкими к серебру электрофизическими свойствами обладает медь, благодаря чему она также широко используется в производстве предохранителей. Однако медь интенсивно окисляется, а ее окись стабильна вплоть до температуры плавления меди. Благодаря своей стабильности пленка могла бы быть защитной, если бы не механические напряжения, возникающие при изменении температуры и препятствующие адгезии пленки к чистому металлу. Вследствие воздействия этих сил оксидная пленка меди растрескивается и отслаивается, облегчая тем самым дальнейшее развитие коррозионных процессов. Срок службы плавких элементов из меди намного короче, чем элементов из серебра. Особенно чувствительны плавкие элементы из меди к циклическим нагрузкам: суммарная длительность протекания тока до расплавления плавкого элемента из меди при циклической нагрузке намного меньше протекания тока через тот же плавкий элемент в непрерывном режиме.

Большое распространение в качестве материала плавких элементов получает алюминий. Электрическое сопротивление алюминиевых плавких элементов стабильно при длительном протекании номинального тока, что обусловлено наличием тонкой оксидной пленки, защищающей металл от дальнейшего окисления и не разрушающейся при нагреве вплоть до температуры плавления. Однако именно наличие этой пленки затрудняет процессы пайки и сварки алюминиевых плавких элементов.

Из других металлов, применяющихся для изготовления плавких элементов, следует отметить цинк. Он имеет низкую температуру плавления, что предпочтительно для плавкого элемента, т.к. при этом значительно снижаются требования к термоустойчивости других элементов конструкции. Теплофизические характеристики цинка обеспечивают довольно низкое значение интеграла плавления. Существенным недостатком является относительно быстрое старение плавких элементов при эксплуатации и при хранении, обусловленное высокой упругостью пара уже при довольно низких температурах.

Для цинка, как и для меди, для увеличения срока службы необходимо защитное покрытие, которое препятствовало бы интенсивному старению при длительном протекании тока в непрерывном и циклическом режимах.

Дугогасящие устройства и среды

Гашение дуги при срабатывании предохранителя различных конструктивных исполнений происходит в различных дугогасящих средах.

В качестве дугогасящей среды может использоваться: вакуум. Однако при этом в цепях постоянного и выпрямленного токов после расплавления плавкого элемента в вакууме горит устойчивая дуга, и предохранитель не способен отключать ток К3; изоляционная жидкость. При токах К3 вокруг плавкого элемента образуется область, заполненная паром изоляционной жидкости, которая теплоизолирует плавкий элемент или его узкий перешеек, вызывая тем самым ускорение процесса расплавления. Но при малых токовых перегрузках, когда существенен отвод тепла от поверхности плавких элементов, такой предохранитель не отключает ток, т.к. температура кипения жидкости обычно ниже температуры плавления плавкого элемента. Поэтому до тех пор, пока вся жидкость не испарится, температура плавкого элемента не будет превышать температуру кипения жидкости, следовательно, плавкий элемент не расплавится, а после испарения жидкости предохранитель не сможет отключить ток; керамические пластины-радиаторы. Пространство между керамическими пластинами и корпусом плавких вставок заполняется кварцевым песком. После возникновения дуги при расплавлении металлического перешейка на очень малой длине (0,5-1 мм) ионизированная плазма и расплавленный металл перешейка будут удаляться из дугового промежутка через щель в наполнителе. Наличие близко расположенных к дуге относительно холодных (при больших токах КЗ) изоляционных стенок радиаторов способствует деионизации дугового промежутка. Явление вжигания металла в материал изоляционных стенок радиаторов несколько снижает эффект дугогашения. Поверхность всех радиаторов на месте горения дуги остеклована, однако значительный температурный удар, возникающий при горении дуги, вызывает появление многочисленных микротрещин и даже растрескивание радиаторов.

Предохранители с плавкими элементами, достаточно прочно зажатыми между керамическими накладками и размещенными в кварцевом песке, надежно отключают большие токи КЗ, но при малых токовых перегрузках, вследствие значительного нагрева керамических накладок, возможно затяжное горение дуги, иногда приводящее к разрушению предохранителя; сыпучий наполнитель – кварцевый песок – наиболее широко применяемый материал. Гашение дуги в таких предохранителях основано на интенсивной деионизации дуги в узких щелях между песчинками наполнителя. Слой сыпучего наполнителя обеспечивает защиту деталей предохранителя от термического воздействия дуги, при гашении которой напряжение довольно быстро нарастает, а перенапряжения относительно невелики. При этом длина выгораемой части плавкого элемента существенно уменьшается, а следовательно, существенно уменьшаются и габариты.

Надежность срабатывания предохранителей с наполнителем в значительной степени определяется качеством песка.

Требования к наполнителю

Защитные характеристики предохранителей существенно зависят от уплотнения наполнителя, т.к. даже в плавких вставках, до предела заполненных песком, но без дополнительного уплотняющего воздействия, при транспортировке и эксплуатации возникают воздушные полости значительных размеров, что при отключении предохранителем цепей в аварийном режиме приводит к значительному увеличению длительности горения дуги, т.е. ухудшению защитных характеристик или даже к авариям.

При уплотнении происходит пластическая деформация смеси за счет перемещения зерен относительно друг друга и заполнения пор между зернами. После хорошего уплотнения песок приобретает однородную по плотности структуру, при которой большинство пор имеет одинаково малые размеры.

Корпуса плавких вставок

Корпуса плавких вставок предохранителей изготовляются из высокопрочных сортов специальной керамики (фарфор, стеатит или корундо-муллитовая керамика). Для корпусов предохранителей с малыми номинальными токами используются специальные стекла.

Корпус плавкой вставки обычно выполняет роль базовой детали, на которой укреплен плавкий элемент с контактами плавкой вставки, указатель срабатывания, свободные контакты, устройства для оперирования плавкой вставкой и табличка с номинальными данными.

Одновременно корпус выполняет функции камеры гашения электрической дуги.

Для исключения выхода из плавкой вставки ионизированных газов в процессе гашения дуги зазоры между корпусом и выходящими наружу деталями плавкой вставки перекрываются уплотнительными деталями из асбеста. На корпус вначале напрессовываются внутренние колпачки плавкого элемента, наружные колпачки, напрессованные на внутренние, и являются контактами плавкой вставки.

Контакты предохранителей

Требования к конструкции контактов. Конструкция контактов предохранителя должна обеспечивать прочное удержание плавкой вставки от перемещения ее под действием собственного веса и электродинамических сил, возникающих при токах перегрузки и КЗ, а также механических воздействиях. При этом не должен нарушаться электрический контакт между основанием и держателем плавкой вставки, держателем плавкой в ставки и плавкой в ставкой, плавкой вставкой и основанием.

Основные размеры выводов предохранителей должны соответствовать ГОСТ 21242-75. Они должны допускать присоединение внешних проводов и кабелей с диапазоном сечений, установленных ГОСТ 12434-83.

Способы и устройства безопасной замены плавких вставок

Устройства должны обезопасить оператора от соприкосновения с токоведущими и нагретыми частями плавкой вставки. На корпусах плавких вставок имеются специальные выступы, которые входят в захваты рукоятки. Плавкие вставки удерживаются в рукоятке пружинными защелками.

В резьбовых предохранителях зазор между корпусом и головкой плавкой вставки выбирается таким, чтобы пальцы оператора не могли коснуться токоведущей резьбы основания.

Плавкая вставка, укрепленная непосредственно на проводниках защищаемой цепи, сменяется только после отключения установки от источника напряжения и охлаждения.

Контакты, соединяющие плавкую вставку с контактами основания предохранителя:

Во врубном исполнении контактных соединений необходимое контактное давление осуществляется за счет упругости губок контактов основания и с помощью контактных пружин, в резьбовых предохранителях – пружинным колпачком головки, в плавких вставках без основания – болтовым соединением вывода плавкой вставки с подводящим проводником. В ножевых контактах применяется клиновое контактное соединение, при котором ножевой контакт плавкой вставки прижимается к плоскости контактов основания с помощью перемещаемого винтом клапана. Такое соединение сочетает в себе достоинства болтового (большие усилия к поверхности прикосновения) и врубного (достаточно простая и быстрая смена сработавших плавких вставок).

Указатели срабатывания предохранителей

Плавкие элементы современных предохранителей находятся внутри непрозрачного корпуса, и состояние плавкого элемента визуально определить невозможно. В связи с этим применяются различного типа указатели, показывающие состояние плавкого элемента.

Наиболее широко применяются указатели срабатывания, использующие тот же принцип, что и основной плавкий элемент, — расплавление под действием сверхтока. Для создания такого указателя тонкая металлическая проволока с достаточной механической прочностью на растяжение электрически присоединяется параллельно основному плавкому элементу, закрепляется с одной стороны наглухо, с другой – подтягивается с помощью пружины в специальном отверстии и помещается в кварцевый песок. Ее длина обычно равна длине плавкого элемента (для надежного гашения дуги при номинальном напряжении). При протекании через предохранитель сверхтока перегорают основные плавкие элементы и проволочка указателя. После ее перегорания освобождается пружина, которая выталкивает штифт яркого цвета, являющийся указателем того, что предохранитель сгорел. Иногда штифт служит бойком, воздействующим на вспомогательные контакты предохранителя, в результате чего сигнал о срабатывании предохранителя передается на соответствующие органы управления.

Вместо цилиндрической пружины иногда примеряют плоскую пружину, укрепленную на крышке вставки, — разомкнутое положение пружины свидетельствует о срабатывании плавкой вставки.

Указатели срабатывания такого рода могут быть двух типов: автономные – в виде небольших плавких вставок с высокоомным плавким элементом и наполнителем, в собственном корпусе, устанавливаемом вне основной плавкой вставки (имеет с ней только электрическую связь); встроенные в корпус плавкой вставки.

К сожалению, указатели рассматриваемого типа обладают нестабильностью срабатывания.

В качестве визуальных указателей используются также газоразрядные лампы и светодиоды.

Состав электрических параметров и характеристик

Состав электрических параметров и характеристик предохранителей, плавких вставок и держателей устанавливается в стандартах ли ТУ на конкретные серии и типы предохранителей и должен соответствовать следующему перечню (ГОСТ 17242-86):

для держателя (или основания) предохранителя: номинальное напряжение; номинальный ток; род тока и номинальная частота для переменного тока; допустимые потери мощности; число полюсов, если их более одного;

для плавкой вставки: номинальное напряжение; номинальный ток; род тока и номинальная частота для переменного тока; потери мощности; времятоковые характеристики для плавких вставок типа а; перегрузочная способность; диапазон токов отключения; наибольшая отключающая способность; наименьший ток отключения для плавких вставок типа а; характеристика пропускаемого тока; характеристики интегралов Джоуля; условия селективности (при необходимости); электрическое сопротивление плавкой вставки в холодном состоянии (допускается указать в рабочих чертежах, утвержденных в установленном порядке);

для предохранителя: степень защиты по ГОСТ 14255-69; номинальное напряжение, номинальный ток и коммутационная способность свободных контактов (при их наличии).

Типовые номинальные электрические параметры

Номинальное напряжение предохранителей с плавкими вставками a и g следует выбирать из ряда:

110; 220; 440 В – для постоянного тока;

220; 380; 660 В – для переменного тока.

Номинальное напряжение свободных контактов выбирают из ряда:

110, 220 В – для постоянного тока;

220; 380 В – для переменного тока.

Номинальная частота тока предохранителей должна соответствовать ГОСТ 6697-83.

Номинальный ток

Номинальный ток предохранителя при верхнем рабочем значении температуры воздуха должен соответствовать ГОСТ 6827-76.

Номинальные токи выбираются из ряда:

для держателей (или основания) предохранителя – 10; 25; 31,5; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500 А;

для плавких вставок – 2; 4; 6,3; 10; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500 А.

Подробная информация о быстродействующих предохранителях

Быстродействующие предохранители в основном применяются для защиты полупроводниковых приборов. Малая тепловая инерция, быстрый прогрев полупроводникового перехода крайне затрудняют защиту мощных диодов, тиристоров и транзисторов при токовых перегрузках. Обычные типы предохранителей и автоматических выключателей из-за относительно большого времени срабатывания не обеспечивают защиту полупроводниковых приборов при коротком замыкании. Для выполнения этой задачи разработаны специальные быстродействующие предохранители

Для эффективной защиты необходимо, чтобы полный джоулев интеграл предохранителя был меньше джоулева интеграла защищаемого прибора. Для достижения этой цели плавкая вставка выполняется из серебра, имеет перешеек с минимальным сечением и охлаждается кварцевым наполнителем.

С целью улучшения охлаждения при больших номинальных токах плавкая вставка выполняется из ленты толщиной 0,05—0,2 мм. При больших токах вставка имеет несколько параллельных ветвей. Также помогает заполнение кварцевым песком под большим давлением. В некоторых случаях для дальнейшего уменьшения сечения плавкой вставки предохранитель имеет искусственное водяное охлаждение.

Для уменьшения времени горения дуги плавкая вставка выполняется фигурной.

Конструктивно быстродействующий предохранитель представляет собой корпус из прочного фарфора, внутри которого расположены плавкие вставки и кварцевый песок. Контакты укрепляются к корпусу винтами и могут иметь различное исполнение.

В современных преобразовательных установках каждый полупроводниковый прибор имеет предохранитель. Токи, протекающие через предохранитель, могут достигать 100—200 кА. При разрушении предохранителя может произойти авария преобразовательной установки. В связи с этим быстродействующие предохранители должны иметь большую механическую прочность и обладать высокой надежностью.

Плавкие вставки

ПВД и Е27В2 — плавкие вставки, которые являются сменным элементом в предохранителях ПРС-10х2, ПРС-25х2, Е27В2.

Для предохранителей ПРС-10х2 — — ПВД1-1А; ПВД1-2А; ПВД1-4А; ПВД1-6,3А; ПВД1-10А

Для предохранителей ПРС-25х2 — — ПВДП-6,3A; ПВДП-16А; ПВДП-20А

Для предохранителей Е27В2 — — — — Е27В2-6,3А; Е27В2-10А; Е27В2-16А; Е27В2-20А

Предохранители серии ПН2

ПН2-100, ПН2-250, ПН2-400 — предохранители плавкие предназначены для защиты электрооборудования промышленных установок и электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий.
Номинальное напряжение 380В переменного тока частоты 50, 60Гц и 220В постоянного тока.
Условия эксплуатации.
Высота установки над уровнем моря не более 2000 м.
Предохранители должны надежно работать в условиях воздействия на них механических факторов по группе М7 ГОСТ 17516;
Рабочее положение в пространстве: вертикальное или горизонтальное;
Режим работы — продолжительный.

Системы плавких предохранителей

Плавкие предохранители (плавкие вставки) — это электрические устройства, обеспечивающие защиту линий, установок и оборудования от коротких замыканий и перегрузок. Основными компонентами плавких предохранителей являются плавкая вставка, подключаемая в защищаемую линию, и дугогасительная камера, которая гасит электрическую дугу, возникающую при перегорании плавкой вставки.

Предохранители предполагают эффективную защиту линий, оборудования и систем при возникновении короткого замыкания или перегрузки. Они быстро и безопасно производят разъединение линии, к примеру, для сведения к минимуму эффекта от коротких замыканий. Компания Siemens предлагает плавкие предохранители для любых условий и применений. Предохранители характеризуются высокой и надежной расчетной отключающей способностью (стойкостью к коротким замыканиям) при самых компактных размерах. Ее обеспечивает быстрое появление электрической дуги и ее надежное и эффективное гашение. Принципиальные условия и испытательные характеристики линии, такие как напряжение, коэффициент мощности, угол коммутации и др. оговариваются национальными стандартами DIN VDE 0636 и международными стандартами МЭК 269. Чтобы обеспечить надежную отключающую способность в любом диапазоне, от самых маленьких не критичных токов перегрузки до самых больших токов коротких замыканий при проектировании и производстве плавких вставок нужно учитывать большое количество показателей качества. Вместе с расчетом данных плавких компонентов, таких как габарит, положение в корпусе предохранителя и форма просечки, определяющим становятся прочность корпуса и его устойчивость к перемене температур, плотность и гранулометрический состав кварцевого песка, химическая чистота. Помимо надежной отключающей способности большое значение для экономности установок имеет и токоограничивающая функция плавких вставок. При срабатывании плавкой вставки от короткого замыкания ток короткого замыкания продолжает течь в цепи до полного перегорания вставки. Когда единовременно перегорают все перемычки плавкого компонента, появляется определенное количество последовательных электрических дуг, приводящих к быстрому отключению с сильным токоограничением. Времятоковые характеристики плавких вставок компании Siemens соответствуют требованиям стандарта DIN VDE 0636. В одном устройстве обычно подключены последовательно несколько предохранителей. Селективность при отключении обеспечивает отключение в устройстве не всей установки, а только той линии, в которой произошла неполадка. Предохранители Siemens класса применения gG при рабочем напряжении до АС400В имеют взаимную селективность в соотношении 1 к 1,25, т.е. в отношении одной ступени расчетного тока к другой. Это сильно перевыполняет требование стандарта по соотношению 1 к 1,6. Вместе с уменьшением расчетных токов уменьшаются также и сечения проводов.

По характеристике срабатывания предохранители подразделяются на соответствующие классы применения. Классы применений обозначаются двумя буквами. Первая буква обозначает функциональный тип, вторая буква указывает тип защищаемого объекта:

• — а – обеспечение защиты с отключающей способностью в части диапазона, предохранители могут как минимум долго пропускать токи до их конкретного расчетного тока, и срабатывать от токов определенной кратности по отношению к расчетному току вплоть до расчетной отключающей способности.
• — g – обеспечение защиты с отключающей способностью во всем диапазоне, предохранители могут как минимум долго пропускать токи до их конкретного расчетного тока, и срабатывать от минимального тока перегорания предохранителя до токов расчетной отключающей способности. Обеспечение защиты от короткого замыкания и перегрузки.

• — G – обеспечение защиты проводов и кабелей
• — M – обеспечение защиты коммутационных устройств и электродвигателей
• — R – обеспечение защиты полупроводниковых и тиристорных устройств
• — S – обеспечение комбинированной защиты полупроводниковых и тиристорных устройств, а также кабелей и линий
• — PV – обеспечение защиты фотогальванических устройств и их соединительных кабелей
• — L – обеспечение защиты проводов и кабелей по устаревшей, сейчас не действующей норме DIN VDE
• — B – обеспечение защиты установок для горных работ
• — Tr – обеспечение защиты трансформаторов

Помимо этого, у предохранителей системы DIAZED есть типы trag (инерционные) и flink (быстродействующие). Предохранители с отключающей способностью во всем диапазоне (gG, gR, gS, flink, trag) надежно срабатывают и при перегрузках, и при коротких замыканиях. Предохранители с отключающей способностью в части диапазона (aM, aR) предназначены только для защиты от коротких замыканий.

В программе предохранителей Siemens существуют следующие типы плавких предохранителей:

Система предохранителей NEOZED – система цилиндрических предохранителей на токи от 2А до 100А типоразмеров D01 (2A – 16A), D02 (20A – 63A) и D03 (80A – 100A), классы использования gG и gR, расчетное напряжение 400В АС / 250В DC. Для них используются резьбовые основания (цоколи) NEOZED в литом корпусе и керамические, а также выключатели-разъединители нагрузки MINIZED с выдвижным лотком. Применяются в основном в распредустройствах и шкафах управления.

Система предохранителей SILIZED – система цилиндрических предохранителей с классом использования gR в конструктиве предохранителей NEOZED, на токи от 10А до 63А типоразмеров D01 (10A – 16A) и D02 (20A – 63A), расчетное напряжение 400В АС / 250В DC.

Система предохранителей DIAZED – система цилиндрических предохранителей на токи от 2А до 100А типоразмеров DII (2A – 25A), DIII (32A – 63A) и DIV (80A – 100A), классы использования gG, trag, flink (сняты с производства с заменой на trag), расчетное напряжение 500В АС / 500В DC (500В АС / 400В DC для предохранителей на 80А и 100А), 690В АС / 600В DC и 750В АС / 750В DC в зависимости от класса использования. Для них используются резьбовые основания (цоколи) DIAZED в литом корпусе и керамические, а также шинные основания. Повсеместно применяемая система предохранителей, которая является одной из старейших в мире. Эта система была разработана компанией Siemens в 1906 году и по сей день остается стандартной системой предохранителей во многих странах мира.

Система предохранителей SILIZED – система цилиндрических предохранителей с классом использования gR в конструктиве предохранителей DIAZED, на токи от 16А до 100А типоразмеров DII (16A – 30A), DIII (35A – 63A) и DIV (80A – 100A), расчетное напряжение 500В АС / 500В DC.

Система цилиндрических предохранителей 3NW/3NC – система цилиндрических предохранителей на токи от 0,5А до 100А типоразмеров 8х32мм (2A – 20A), 10х38мм (0,5A – 32A), 14х51мм (2A – 50A) и 22х58мм (8А – 100А), классы использования gG, aM, aR и gPV, расчетное напряжение от 400В АС до 690В АС / 700В DC в зависимости от класса использования (фотогальванические предохранители до 1000В DC). Для них используются основания (цоколи) с выдвижным лотком, а также компактные цилиндрические основания для стартерных комбинаций. Эти предохранители широко используются в Евросоюзе.

Система ножевых предохранителей LV HRC (NH тип) – система ножевых предохранителей на токи от 2А до 1250А типоразмеров NH000 (2A – 160A), NH00 (35A – 160A), NH0 (6A – 160A), NH1 (16A – 250A), NH2 (35A – 400A), NH3 (200A – 630A), NH4 (630A – 1250A) и NH4a (500А – 1250А), классы использования gG и aM и, расчетное напряжение от 400В АС до 690В АС и от 250В DC до 440В DC в зависимости от типа предохранителей. Для них используются ножевые LV HRC основания (цоколи) открытые и с рычажным механизмом, а также рубильники под предохранители. Возможно применение сигнальных детекторов для дистанционной сигнализации срабатывания предохранителя. Ножевые предохранители LV HRC используются для применения в устройствах энергоснабжения и энергораспределения в нежилом, административном и коммерческом секторе, на промышленных объектах и в комплексных распределительных устройствах. Они предназначены для защиты важных участков зданий, оборудования и установок. Предохранители LV HRC поставляются как с неизолированными накладками, так и с изолированными накладками и имеют либо торцевой указатель срабатывания, либо комбинированный, состоящий из центрального и торцевого указателя срабатывания. Контактные ножи предохранителей NH выполнены посеребренными. Благодаря этому они не подвергаются воздействию ржавчины и отличаются очень маленькой мощностью потерь.

Система сверхбыстродействующих предохранителей SITOR для защиты полупроводников служит для защиты выпрямителей переменного тока от перегрузки и коротких замыканий из-за того что они срабатывают более быстро чем предохранители LV HRC. Предохранители SITOR используются для защиты таких дорогостоящих приборов и устройств, как преобразователи частоты, устройства плавного пуска двигателей, полупроводниковые контакторы, линии постоянного тока, системы бесперебойного питания. Установка этих предохранителей в распредшкафы подразумевает разные виды конструктивных особенностей и подключения. Ножевые предохранители удовлетворяют требованиям IEC 60269-2 и предназначены для установки в стандартные основания и разъединители-предохранители для стандартных предохранителей LV HRC. Помимо обычных ножей, в системе предохранителей SITOR есть также предохранители с разрезными ножами для винтового крепления с габаритом 110мм по требованиям стандарта IEC 60269-4. Для оптимального теплового рассеяния предохранители с разрезными ножами для винтового крепления с габаритом 80мм или 110мм зачастую устанавливаются непосредственно на шины. Улучшенной передачей тепла обладают компактные плавкие вставки с отверстием под резьбу М10 и М12. Они также могут иметь шинное крепление. Плавкие вставки с креплением на болтах с габаритом 80мм также могут крепиться прямо на шины. Существуют также специальные предохранители для тиристорных комплектов выпрямителей для применения на железных дорогах или для систем электролиза. Предохранители новый габарита 3 характеризуются круглым керамическим корпусом взамен старого прямоугольного, что дало возможным уменьшить размер. Предохранители SITOR выпускаются в следующих вариантах: ножевые предохранители, шинные предохранители, цилиндрические предохранители с типоразмерами 10х38мм, 14х51мм, 22х58мм, D01, D02, DII, DIII и DIV, предохранители для специальных применений и имеют классы использования aR, gR и gS

Система фотогальванических предохранителей используются в фотоэлектрических системах. Фотогальванические предохранители рассчитаны на высокое номинальное напряжение постоянного тока до 1000В и имеют отключающую способность, специально для защиты фотоэлектрических модулей и соединительных кабелей с классом применения gPV. Для гарантированной высокой работоспособности систем необходимо чтобы фотоэлектрические предохранители не старели от высоких переменных нагрузочных токов, высокая стойкость к температурным колебаниям. Цилиндрические фотогальванические предохранители габарита 10х38мм (на токи от 4А до 16А) отличаются особенной компактностью. Ножевые фотогальванические предохранители в исполнении LV HRC рассчитаны на токи от 63А до 400А и доступны в типоразмерах 1, 1L, 1XL, 2L и 2XL. Обычно они используются в качестве кумулятивных аппаратов, которые ставятся перед преобразователем. Помимо этого, их можно использовать для групповой защиты (фотоэлектрические подсекции).

Или просто отправьте письмо с запросом на адрес: sales@energostandart.ru

Плавкие предохранители

Плавкий предохранитель представляет собой однополюсный коммутационный аппарат, предназначенный для защиты электрических цепей от сверхтоков; действие его основано на плавлении током металлической вставки небольшого сечения и гашении образовавшейся дуги.

Ценными свойствами плавких предохранителей являются:

• простота устройства и, следовательно, низкая стоимость;
• исключительно быстрое отключение цепи при КЗ;
• способность предохранителей некоторых типов ограничивать ток КЗ.

Следует, однако, указать, что:

• характеристики предохранителей таковы, что они не могут быть использованы для защиты цепей при перегрузках;
• избирательность отключения участков цепи при защите ее предохранителями может быть обеспечена только в радиальных сетях;
• автоматическое повторное включение цепи после ее отключения предохранителем возможно только при применении предохранителей многократного действия более сложной конструкции;
• отключение цепей плавкими предохранителями связано обычно с перенапряжениями;
• возможны однополюсные отключения и последующая ненормальная работа участков системы.

Поэтому в электроустановках свыше 1 кВ предохранители имеют ограниченное применение; их используют в основном для защиты силовых трансформаторов, измерительных трансформаторов напряжения и статических конденсаторов.

Плавкий предохранитель состоит из следующих основных частей: изолирующего основания или металлического основания с изоляторами, контактной системы с зажимами для присоединения проводников, патрона с плавкой вставкой. Большинство предохранителей имеет указатели срабатывания той или иной конструкции.

Предохранители характеризуют номинальным напряжением, номинальным током и номинальным током отключения. Следует различать номинальный ток плавкой вставки и номинальный ток предохранителя (контактной системы и патрона). Последний равен номинальному току наибольшей из предназначенных к нему вставок. Для предохранителей переменного тока с номинальным напряжением от 3 до 220 кВ включительно установлены следующие значения номинальных токов:

Номинальные токи предохранителей, А. 8; 10; 20; 32; 40; 50; 80; 160; 200; 320; 400

Номинальные токи плавких вставок, А. 2; 3,2; 5; 8; 10; 16; 20; 32; 40; 50; 80; 160; 200; 320; 400

Номинальные токи отключения, кА. 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40

Под номинальным током отключения следует понимать наибольшее допускаемое действующее значение периодической составляющей тока КЗ, отключаемого предохранителем при определенных условиях. Отечественные аппаратные заводы выпускают плавкие предохранители для напряжений до 110 кВ включительно.

Наибольшая температура частей предохранителя, заряженного любой из предназначенных для него плавких вставок, не должна превышать значений, указанных в табл.1 при температуре воздуха +40°С.

Таблица 1

Наибольшие допустимые температуры частей предохранителей

Защитные характеристики плавких предохранителей

Защитные характеристики представляют собой зависимости времени плавления t_пл или времени отключения цени t_от от соответствующих значений тока, неизменного во времени (рис.1).

Рис.1. Примерный вид защитных характеристик плавких предохранителей

Интервалы времени установлены в пределах от 0,01 с до 1 ч. Защитные характеристики предохранителей необходимы для координации их действия с действием других предохранителей и выключателей. Они могут быть получены только при испытании и сообщаются заводами-изготовителями по запросам. Как видно из рисунка, по мере увеличения номинального тока плавкой вставки характеристики смещаются вправо. Значение тока, при котором плавкая вставка предохранителя плавится в течение 1 ч, должно быть более 130% и менее 200% номинального тока вставки.

Коммутационная способность предохранителей

Предохранитель должен отключать при наибольшем рабочем напряжении любой ток в пределах от тока, плавящею вставку в течение 1 ч, до номинального тока отключения независимо от момента начала КЗ, т.е. при любой асимметрии тока. При этом не должны иметь место разрушения патрона или повреждения частей предохранителя.

Газогенерирующие плавкие предохранители

Газогенерирующие плавкие предохранители (их называют также стреляющими предохранителями) предназначены для наружной установки в устройствах 35 и 110 кВ.

Рис.2. Патрон газогенерирующего плавкого предохранителя типа ПВТ-35

На рис.2 показан патрон предохранителя типа ПВТ-35 (предохранитель выхлопной для защиты силовых трансформаторов и линий напряжением 35 кВ). В корпус патрона 1 помещены трубки 2 и 3 из винипласта, соединенные между собой стальным патрубком 4, а также плавкая вставка 5, прикрепленная одним концом к токоведущему стержню 6, а вторым — к гибкому проводнику 7 с наконечником 8.

Рис.3. Газогенерирующий плавкий предохранитель типа ПВТ-35

Патрон устанавливается на основании предохранителя (рис.3), состоящем из цоколя 1, двух опорных изоляторов 2 с головками — верхней 3 и нижней 4 с зажимами для крепления проводников. На нижней головке укреплен контактный нож 5, снабженный пружиной и сцепленный с наконечником патрона. При перегорании плавкой вставки контактный нож освобождается и, откидываясь под действием пружины, тянет за собой гибкий проводник. Под действием дуги стенки винипластовых трубок выделяют газ, давление в патроне повышается и дуга гасится в потоке газа, вытекающего из патрона через нижнее отверстие, а также через клапан бокового отверстия патрубка. Срабатывание предохранителя сопровождается звуковым эффектом, похожим на ружейный выстрел. Гибкий проводник выбрасывается из патрона. Между контактным ножом и концом трубки образуется воздушный промежуток, обеспечивающий изоляцию в месте разрыва. Номинальный ток отключения предохранителя типа ПВТ-35 составляет 3,2 кА.

Кварцевые предохранители

Кварцевые предохранители изготовляют для напряжений 6, 10 и 35 кВ для внутренней и наружной установки. Они относятся к группе токоограничивающих предохранителей.

Рис.4. Патрон кварцевого предохранителя типа ПКТ-10

Патрон предохранителя типа ПКТ для напряжений 3-35 кВ (рис.4) представляет собой фарфоровую или стеклянную трубку 1, плотно закрытую металлическими колпачками 2. Внутри трубки помещена плавкая вставка 3 в виде одной или нескольких параллельно включенных тонких медных проволок. В нижнем колпачке предусмотрен указатель срабатывания предохранителя 4. Патрон заполнен мелким кварцевым песком.

Длина проволок и, следовательно, длина патрона определяются номинальным напряжением. Поскольку градиент восстанавливающейся электрической прочности промежутка в кварцевом песке относительно невелик, длина проволоки должна быть велика. Чтобы поместить ее в патроне, приходится навивать проволоку винтообразно.

Характеристики тугоплавких вставок из меди (температура плавления 1080°С) могут быть улучшены напайкой капель олова или свинца, температура плавления которых значительно ниже (соответственно 200 и 327°С). При расплавлении металла напайки он растворяет в себе медь, вследствие чего вставка быстро разрушается при температуре значительно более низкой, чем температура плавления основного материала вставки.

Свойства материала, наполняющего патрон токоограничивающего предохранителя, существенно влияет на работу последнего.

Наполнитель должен удовлетворять следующим требованиям:

• отводить тепло от плавкой вставки в нормальном рабочем режиме;
• не выделять газа под действием высокой температуры дуги;
• обладать достаточной электрической прочностью после разрыва цепи.

Как показал опыт, этим требованиям в наибольшей мере отвечает кварцевый песок.

Процесс отключения цепи токоограничивающим предохранителем при КЗ протекает следующим образом. При большом токе тонкая проволока плавится и испаряется в течение долей полупериода почти одновременно по всей длине. Зажигается дуга. Вследствие высокой температуры газа в канале дуги образуется местное давление (давление в патроне практически не повышается).

Ионизованные частички металла выбрасываются в радиальном направлении в зазоры между песчинками кварца. Здесь они быстро охлаждаются и деионизуются. Сопротивление дуги увеличивается настолько быстро, что ток резко снижается, не достигнув своего максимального значения, а напряжение на дуговом промежутке повышается (рис.5).

Рис.5. Осциллограммы тока и напряжения
при отключении предохранителем типа ПКТ
тока 20 кА при напряжении 6 кВ

Как видно из осциллограммы, напряжение у зажимов предохранителя превышает напряжение сети вследствие появления ЭДС самоиндукции, направленной согласно с напряжением сети. Коммутационные перенапряжения, возникающие при отключении цепи плавкими предохранителями, не должны превышать следующих значений:

Номинальное напряжение, кВ. 3..6..10..20..35

Наибольшее допустимое перенапряжение по отношению к земле, кВ. 16..26..40..82..126

Для ограничения перенапряжений принимают различные меры: применяют вставки ступенчатого сечения по длине, что затягивает процесс их плавления и удлинения дуги; параллельно основным рабочим вставкам включают вспомогательные вставки с искровым промежутком. В последнем случае при расплавлении рабочих вставок и резком повышении напряжения пробивается искровой промежуток вспомогательной вставки, которая также сгорает. Максимальное напряжение при этом уменьшается.

Токоограничивающая способность кварцевых предохранителей

Токоограничивающая способность кварцевых предохранителей характеризуется зависимостью наибольшего мгновенного значения пропускаемого предохранителем тока от периодической составляющей тока КЗ. Характер этой зависимости показал на рис.6.

Рис.6. Характеристики токоограничения кварцевых предохранителей

Наклонная прямая i_уд дает значение ударного тока, соответствующего току I_п0 при отношении X/R=15,7 (Т_a=0,05с). Наклонные прямые, обозначенные i_max, определяют наибольшие мгновенные значения тока, пропускаемого предохранителями с номинальными токами плавких вставок I_ном1, I_ном2, I_ном3 и т.д. Как видно из рисунка, ограничение тока имеет место при отключаемом токе I_п0, превышающем некоторое минимальное значение, зависящее от номинального тока вставки. Чем меньше последний, тем заметнее токоограничивающее действие предохранителя.

Кварцевые предохранители для защиты измерительных трансформаторов напряжения типа ПКН имеют неограниченную отключающую способность и могут быть установлены в РУ 6, 10, 35 кВ станций, подстанций большой мощности. Они отличаются от обычных кварцевых предохранителей типа ПК материалом плавкой вставки, изготовляемой из константановой проволоки с четырехступенчатым сечением. При КЗ плавление проволоки происходит ступенями. При этом сопротивление четвертой ступени (относительно большого сечения) служит в основном для ограничения тока КЗ до значений, соответствующих номинальному току отключения предохранителей типа ПК.

Выбор плавких предохранителей

При выборе плавких предохранителей руководствуются следующими условиями.

1) Номинальное напряжение предохранителя должно соответствовать поминальному напряжению установки.

2) Номинальный ток вставки должен быть выбран так, чтобы она не расплавлялась в утяжеленном режиме, когда рабочий ток имеет наибольшее значение. Вставка не должна также плавиться в переходных режимах, например при включении силового трансформатора, когда броски намагничивающего тока достигают 8-10-кратного значения номинального тока трансформатора. У измерительных трансформаторов напряжения бросок намагничивающею тока достигает 150I_ном. Наконец, номинальный ток вставки должен быть выбран так, чтобы обеспечить избирательности отключения при КЗ.

3) Номинальный ток отключена предохранителя не должен быть меньше периодической составляющей тока КЗ (действующего значения за первый период), т.е. I_{откл.ном}≥I_п0

Значение наибольшего мгновенного тока, пропускаемого токоограничивающими предохранителями, не должно превышать допустимых токов аппаратов в защищаемой части сети.

ПОДМЕНЮ РАЗДЕЛА

• Разъединители. Короткозамыкатели. Выключатели нагрузки. Предохранители
• Разъединители
• Отделители и короткозамыкатели
• Выключатели нагрузки
• Плавкие предохранители

Плавкие предохранители

Плавкие предохранители – это электрические аппараты, защищающие установки от перегрузок и токов короткого замыкания. Являются самыми слабыми элементами электрической цепи, в которую включены, и по средствам расплавления одной или нескольких деталей (плавких вставок) защищают от разрушения высокой температурой, вызванной чрезмерными значениями силы тока, более ценные элементы цепи.

Работа плавкого предохранителя осуществляется за счет автоматического размыкания электрической цепи, когда общий ток нагрузки этой цепи значительно повышается и достигает верхней допустимой границы (например, при возникновении перегрузки или короткого замыкания) плавкий элемент, предварительно нагретый в процессе работы цепи, расплавляется непосредственно током и быстро сгорает.

Конструкция плавких предохранителей очень простая и, как правило, включает несколько основных элемента: плавкий элемент, выполненный в виде отрезка проволоки определенного сечения, помещенный в специальную стеклянную, керамическую, фарфоровую или другую колбу, выполненную из диэлектрического материала и снабженную системой специальных креплений плавкого элемента к контактам. Также плавкие предохранители обладают функцией гашения электрической дуги, возникающей после плавления вставки и разрыва цепи.

Плавкие вставки – это элементы конструкции плавких предохранителей.

Обратите внимание, сечение проволоки каждого аппарата рассчитывается на прохождение тока определенной величины. Это значит, что неправильно подобранный плавкий предохранитель с большим сечением проволоки плавкой вставки может стать причиной пожара. Однако предохранитель с меньшим сечением проволоки плавкой вставки также не обеспечит хорошего функционирования устройства, так как слишком быстро разомкнет цепь.
Плавкие предохранители можно условно разделить на две группы в зависимости от назначения:

• предохранители для защиты установок напряжением до 1000 В;
• предохранители для защиты установок напряжением равным 1000 В и более.

Плавкие предохранители можно условно классифицировать в зависимости от времени срабатывания, а также от времени срабатывания при работе с током, превышающим установленное значение. Некоторые предохранители имеют в конструкции предварительно натянутую пружину. Она разводит края разрушенного проводника, что помогает избежать возникновения электрической дуги. Такая технология позволяет снизить время срабатывания предохранителя при работе с током, превышающим установленное значение.

Плавкие предохранители можно разделить на несколько групп в зависимости от вида устройства:

• слаботочные вставки;
• вилочные предохранители;
• пробковые вставки;
• трубчатые вставки;
• ножевые предохранители;
• кварцевые предохранители;
• газогенерирующие предохранители;
• термопредохранители.

Слаботочные вставки служат для защиты маломощных электрических устройств небольшой мощности, электрических цепей до 20 ампер. Представляют собой стеклянную или керамическую колбу, выполненную в виде цилиндра, с металлическими основаниями. Между основаниями через колбу протянута проволока. Во время короткого замыкания эта проволока перегорает, тем самым размыкая цепь. Слаботочные вставки выпускаются следующих размеров: 3х15; 4х15; 5×20; 6×32; 7х15 или 10х38 (где первая цифра – наружный диаметр, вторая – длина предохранителя).

Вилочные предохранители, как правило, используются в электрических цепях постоянного тока, например, в автомобилях для защиты цепей от перегрузок. Выпускаются вилочные вставки на напряжение до 32 вольт. Конструкция вилочных предохранителей представляет собой электрические контакты, укрепленные в защитной плавкой части. Выпускаются вилочные предохранители миниатюрной или обычной конструкции.

Пробковые предохранители – некогда являлись наиболее распространенным видом плавких предохранителей, устанавливаемых в электроустановки жилых домов. Конструкция пробковых предохранителей представляет собой цилиндрический фарфоровый корпус с металлическими основаниями. Между основаниями через корпус протянута проволока. Во время короткого замыкания эта проволока перегорает, тем самым размыкая цепь. Для того, чтобы гарантировать разъединения цепи в случае перегорания предохранителя, к одному из концов проволоки прикреплен груз, по положению которого удобно определять состояние предохранителя – если груз свисает на конце проволоки, значит, предохранитель перегорел, произошел разрыв проволоки и цепи и предохранитель пора заменить. Обратите внимание, что цвет такого груза может быть разным: розовым, коричневым, зеленым, красным, серым, синим, желтым, черным, темно-красным. Каждому цвету соответствует определённая сила тока.

Ножевые предохранители являются наиболее распространенным видом плавких предохранителей, устанавливаемых на промышленных электроустановках. Выпускаются ножевые предохранители на большие токи, до 1250 ампер. Обратите внимание, что работу по обслуживанию и замене ножевых предохранителей следует выполнять только квалифицированным специалистам – лицам, обладающим необходимыми оборудованием, опытом, навыками, в том числе навыками техники безопасности. Сейчас выпускаются разъединители ножевых предохранителей в диэлектрическом корпусе. Использование таких разъединителей снижает риск получения травм при обслуживании и/или замене.

Кварцевые предохранители служат для внутреннего монтажа. Выпускаются кварцевые предохранители на напряжение до 36 киловольт. Конструкция представляет собой плавкие вставки и наполнитель, помещенные в патрон. Патрон герметично запечатывается при помощи колпачков. Также в конструкции имеется указатель. Плавкие вставки, выполненные в виде спиралей, изготавливаются из меди с покрытием серебром. Патрон изготавливается из керамики или стекла. В качестве наполнителя зачастую используется песок из кварца, так как он соответствует целому ряду предъявляемых требований, среди которых, например, электрическая прочность, высокая теплопроводность, а также работа без образования газов, водоотталкивающие свойства, и даже размер частиц наполнителя (от этого зависит способность предохранителя погасить электрическую дуга после разрыва цепи).

Газогенерирующие предохранители служат для монтажа внутри помещений в устройствах до 1000 вольт. Конструкция таких предохранителей состоит из плавкой вставки, выполненной в виде цинковой пластины; патрона, изготовленного из фибры с латунными кольцами по краям; колпачков и контактов. В момент сгорания плавкого элемента образуется электрическая дуга, а под ее воздействием и значительное количество газа. Когда давление газа в патроне возрастает, электрическая дуга гаснет.

Термопредохранители – это одноразовые устройства, предназначенные для защиты более дорогих элементов цепи от перегрева. Допускается установка в цепях с большим током. Используются в бытовых электрических приборах, например, тостерах, утюгах, электрических чайниках, кофемашинах, а также в климатическом обрудовании.

Для того чтобы выбрать подходящий плавкий предохранитель, обращайте внимание на следующие характеристики:

• номинальное напряжение;
• номинальный ток;
• предельно допустимый ток;
• времятоковая характеристика плавкого предохранителя. Данный показатель должен быть ниже или совпадать с времятоковым показателем защищаемого объекта;
• селективная работа предохранителей в случае возникновения короткого замыкания;
• время срабатывания плавкого предохранителя в случае возникновения короткого замыкания. Время срабатывания в таком случае должно быть минимальным. Предохранители должны работать с токоограничением;
• характеристики предохранителя должны быть стабильными. Производственные отклонения не должны существенно влиять на параметры предохранители и тем более нарушать его защитные свойства;
• отключающая способность. В зависимости от мощности установок, плавкий предохранитель должен обладать соответствующей отключающей способностью, зачастую достаточно высокой;
• удобство обслуживания. Замена отслужившего предохранителя должна быть удобной и не требовать много времени.

Среди недостатков использования плавких предохранителей можно перечислить:

• плавкие предохранители являются одноразовыми изделиями;
• слабая скорость срабатывания;
• техническая возможность установки предохранителя на повышенный номинал тока;
• при использовании плавких предохранителей в 3-фазных сетях при значительных токах может произойти перекос фаз;
• в 3-фазных цепях электромоторов использовать предохранители нежелательно, так как при срабатывании одного предохранителя пропадает одна фаза. В большинстве случаев это приводит к неисправностям двигателя. В этом случае целесообразно применять реле контроля фаз.

Среди преимуществ использования плавких предохранителей можно перечислить:

• при небольших токах (!) в асимметричных 3-фазных цепях в аварийных случаях на 1-й фазе, электрический ток исчезнет только на этой фазе, другие фазы будут продолжать питание потребителей;
• простота использования (совершения расчетов) для предохранителей при последовательной схеме соединения, по сравнению с автоматическими предохранителями;
• простота конструкции плавкого предохранителя значительно проще, например, чем у электрического автомата. Это исключает вероятность поломки самого механизма и как следствие дает полную гарантию отключения цепи во время короткого замыкания;
• слабая скорость срабатывания плавких предохранителей позволяет применять их для избирательности;
• после замены плавкого предохранителя, в цепи возобновляется защита со свойствами, удовлетворяющими производителю устройств, другими словами характеристики защиты после замены предохранителя не изменяются.

Кроме того, для установки плавких вставок вам могут понадобиться специальные держатели, контакт-основания.

Часто встречающиеся марки плавких вставок и плавких предохранителей:

Стеклянные цилиндрические плавкие вставки марки ВПТ – это изделия замедленного времени срабатывания, предназначенные для защиты цепей как переменного, так и постоянного тока от перегрузок и коротких замыканий. Рабочее напряжение таких предохранителей может достигать 600В. В зависимости от серии и производителя выпускаются предохранители марки ВПТ номиналами (номинального тока) от 0,15А до 10А. Диапазон рабочих температур составляет от -60°С до +85°С. Время срабатывания таких плавких предохранителей может достигать 1,7 с (в зависимости от производителя и номинального тока). Применяются в качестве элементов защиты линий в шкафах, в бытовой технике (например, телевизоры, микроволновые печи и многое другое), для защиты полупроводниковых устройств (например, датчиков движения, различных сенсоров или фотореле), а также для защиты различных осветительных приборов.

• ВП – вставка плавкая (предохранитель);
• Т – конструктивное исполнение: Т – замедленное время срабатывания;
• 6-1/ 6-2/ 6-3/ 6-4/ 6-5/ 6-6/ 6-7/ 6-8/ 6-9/ 6-11/ 6-12/ 6-13/ 6-34 и другие – типоразмер.

Стеклянные цилиндрические плавкие вставки марки ВПБ — это быстродействующие изделия, предназначенные для защиты цепей как переменного, так и постоянного тока от перегрузок и коротких замыканий. Рабочее напряжение таких предохранителей может достигать 600В. В зависимости от серии и производителя выпускаются предохранители марки ВПБ номиналами (номинального тока) от 0,15А до 10А. Диапазон рабочих температур составляет от -60°С до +85°С. Время срабатывания таких плавких предохранителей может достигать 0,3 с (в зависимости от производителя и номинального тока). Применяются в качестве элементов защиты линий в шкафах, в бытовой технике (например, телевизоры, микроволновые печи и многое другое), для защиты полупроводниковых устройств (например, датчиков движения, различных сенсоров или фотореле), а также для защиты различных осветительных приборов.
Маркировка:

• ВП – вставка плавкая (предохранитель);
• Т – конструктивное исполнение: Б – быстродействующие;
• 6-1/ 6-2/ 6-4/ 6-10/ 6-11/ 6-12/ 6-13/ 6-14/ 6-15/ 6-17/ 6-18/ 6-19/ 6-20/ 6-23/ 6-24/ 6-26/ 6-27/ 6-31/ 6-32/ 6-36/ 6-37/ 6-38/ 6-39/ 6-40/ 6-41/ 6-42 и другие – типоразмер.

Стеклянные цилиндрические плавкие вставки марки Н520Т – это изделия замедленного времени срабатывания, предназначенные для защиты цепей как переменного, так и постоянного тока от перегрузок и коротких замыканий. Являются аналогом плавких вставок марки ВПТ. В зависимости от серии и производителя выпускаются предохранители марки Н520Т номиналами (номинального тока) от 0,16А до 16А. Применяются в качестве элементов защиты линий в шкафах, в бытовой технике (например, телевизоры, микроволновые печи и многое другое), для защиты полупроводниковых устройств (например, датчиков движения, различных сенсоров или фотореле), а также для защиты различных осветительных приборов.

Стеклянные цилиндрические плавкие вставки марки Н520Б — это быстродействующие изделия, предназначенные для защиты цепей как переменного, так и постоянного тока от перегрузок и коротких замыканий. Являются аналогом плавких вставок марки ВПБ. В зависимости от серии и производителя выпускаются предохранители марки Н520Б номиналами (номинального тока) от 0,16А до 16А. Применяются в качестве элементов защиты линий в шкафах, в бытовой технике (например, телевизоры, микроволновые печи и многое другое), для защиты полупроводниковых устройств (например, датчиков движения, различных сенсоров или фотореле), а также для защиты различных осветительных приборов.

Цилиндрические плавкие вставки марки ПВЦ-В – это изделия, предназначенные для защиты кабельных линий, а также бытового и промышленного оборудования, в том числе с большими пусковыми токами (например, двигатели и многое другое) от перегрузок и коротких замыканий. Плавкие вставки марки ПВЦ применяются в вводно-распределительных устройствах (ВРУ), а также шкафах и щитах управления. Наконечники плавких вставок выполняются из электротехнической меди с гальваническим покрытием олово-висмут, что предотвращает их окисление в процессе эксплуатации. Контактная группа держателя плавких вставок выполняется из электротехнической меди. Корпус таких плавких вставок изготавливается из негорючего сверхстойкого пластика.

Ножевые плавкие предохранители с неразборной вставкой марки ПН-2 (ПН 2-100, ПН 2-250, ПН 2-400, ПН 2-600 и другие) – это изделия, применяющиеся для защиты от коротких замыканий промышленных установок и сетей с номинальным напряжением 380В переменного тока 50 и 60Гц, цепей постоянного тока с номинальным напряжением 220 В, а также для защиты проводов и кабелей от перегрузок. Диапазон рабочих температур составляет от -60°С до +40°С. Для установки плавких предохранителей марки ПН-2 вам понадобятся специальные держатели (контакты основания). Корпус имеет прямоугольную форму и изготавливается из прочного фарфора или стеатита. Внутри корпуса расположены ленточные плавкие вставки и наполнитель. В качестве наполнителя применяется кварцевый песок высокой очистки.

Использование наполнителя обеспечивает гашение электрической дуги в момент разрыва цепи. Ножи плавких вставок и контакты оснований выполняются из электротехнической меди с гальваническим покрытием (оловянирование меди), что обеспечивает высокую токопроводимостью, а также долговечность эксплуатации. Все токоведущие элементы изготавливаются из высококачественной электротехнической меди.

Маркировка ПН-2 ХХ-ХХХ-ХХ:

• П — предохранитель;
• Н — неразборный;
• 2 — номер разработки;
• ХХ — величина номинального тока, А;
• ХХХ — рабочее напряжение, В;
• ХХ — климатическое исполнение и категория размещения У4, Т3 по ГОСТ 15150-69.

Плавкие предохранители разборные с закрытой вставкой марки ПР-2 – изделия, применяющиеся для защиты электрооборудования промышленных установок и электрических сетей от перегрузок и токов короткого замыкания, при включении их в цепи переменного тока до 1000А напряжением до 500В, частоты 50 и 60Гц, в цепи постоянного тока напряжением до 440В. Плавкие предохранители ПР-2 выпускаются двух осевых размеров — короткие и длинные. Короткие плавкие предохранители ПР-2 используются для работы на переменном напряжении не выше 380 В. Также они имеют меньшую отключающую способность. Длинные плавкие предохранители ПР-2 рассчитанные на работу в сети с напряжением до 500 В. Они имеют большую отключающую способность.

Маркировка ПР-2 ХХ-ХХХ-ХХ:

• П — предохранитель;
• Р — неразборный;
• 2 — номер разработки;
• ХХ — величина номинального тока, А;
• ХХХ — рабочее напряжение, В;
• ХХ — климатическое исполнение и категория размещения У4, Т3 по ГОСТ 15150-69.