Предпазител тип f бърз. Избор на проводник на предпазител за ремонт

12.09.2023

Предпазителят е електрическо превключващо устройство, предназначено да изключи защитената верига чрез унищожаване на живи части, специално проектирани за тази цел, под въздействието на ток, надвишаващ определена стойност.

При предпазителите веригата е изключена поради топенето на предпазителя, който се нагрява от тока на защитената верига, протичащ през него. След изключване на веригата е необходимо да смените предпазителя с работещ.

Предпазителят е свързан последователно към защитаваната верига и за създаване на видимо прекъсване на електрическата верига и безопасна поддръжка заедно с предпазителите се използват неавтоматични превключватели или прекъсвачи.

Предпазителите се произвеждат за променливо напрежение 42, 220, 380, 660 V и постоянно напрежение 24, 110, 220, 440 V.

Основните елементи на предпазителя са тялото, предпазителната връзка (предпазителният елемент), контактната част, дъгогасителното устройство и дъгогасителната среда.

Предпазителите се характеризират с номиналния ток на предпазителя, т.е. тока, за който предпазителят е проектиран за продължителна работа. Сменяеми стопяеми елементи за различни номинални токове могат да бъдат вмъкнати в едно и също тяло на предпазителя, така че самият предпазител се характеризира с номинален ток

предпазител (основа), който е равен на най-високия номинален ток на предпазителите, предназначени за тази конструкция на предпазителя. Например предпазителите от серията PN2 и PR2 имат сменяеми предпазители. По този начин предпазителят от серията PN2-100 има корпус, проектиран за ток до 100 A и сменяеми предпазители за токове от 30, 40, 50, 60, 80, 100 A.

Предпазители до 1 kV се произвеждат за номинални токове до 1000 A.

В нормален режим топлината, генерирана от тока на натоварване в предпазителя, се прехвърля в околната среда и температурата на всички части на предпазителя не надвишава допустимата граница. При претоварване или късо съединение температурата на вложката се повишава и тя се топи. Колкото по-голям е токът, толкова по-кратко е времето за топене. Зависимостта на времето на топене на предпазителя от текущата стойност (кратност на работния ток по отношение на номиналния ток на предпазителя) се нарича защитна (време - ток) характеристика на предпазителя (фиг. 3.1 .). При същия ток времето на топене на предпазимата вложка зависи от много причини (материал на вложката, състояние на нейната повърхност, условия на охлаждане и др.). За да се намали времето за реакция на предпазителя, се използват предпазители, изработени от различни материали, специални форми, както и металургичният ефект.

Най-често срещаните материали за предпазители са мед, цинк, алуминий, олово и сребро.

Медните вложки са подложени на окисление, тяхното напречно сечение намалява с времето и защитните характеристики на предпазителя се променят. За да се намали окисляването, обикновено се използват калайдисани медни вложки. Точката на топене на медта е 1080 ° C, следователно при токове, близки до минималния ток на топене, температурата на всички елементи на предпазителя се повишава значително.

Цинкът и оловото имат ниски точки на топене (419 °C и 327 °C), което осигурява леко нагряване на предпазителите при продължителна работа.

Цинкът е устойчив на корозия, така че напречното сечение на предпазителя не се променя по време на работа, защитната характеристика остава постоянна. Цинкът и оловото имат високо съпротивление, така че предпазителите имат голямо напречно сечение. Такива предпазители обикновено се използват в предпазители без пълнители. Предпазителите с цинкови и оловни вложки имат дълго забавяне по време на претоварване.

Ориз. 3.1.Времетокови характеристики на предпазителя

Сребърните вложки не се окисляват и техните характеристики са най-стабилни.

В предпазителите се използват алуминиеви вложки поради недостига на цветни метали. Високата устойчивост на оксидните филми върху алуминия затруднява създаването на надеждни разглобяеми контакти. Алуминиевите вложки се използват в нови конструкции на предпазители от серията PP31.

При големи токове стопяемите връзки са направени от успоредни проводници или тънки медни ленти.

Основната характеристика на предпазителя е характеристиката време-ток, която е зависимостта на времето на топене на вложката от протичащия ток. За перфектна защита е желателно време-токовата характеристика на предпазителя (кривата 1 на фиг. 1.1) във всички точки беше малко под характеристиките на защитената верига или обект (крива 2 на фиг. 3.1). Въпреки това, действителните характеристики на предпазителя (крива 3) пресича кривата 2. Нека обясним това. Ако характеристиката на предпазителя отговаря на кривата 1, след това ще изгори поради стареене или при стартиране на двигателя. Веригата ще се изключи при липса на неприемливи претоварвания. Следователно токът на топене на вложката е избран по-голям от номиналния ток на натоварване. В същото време кривите 2 И 3 пресичат се. В зоната на високи претоварвания (зона Б)Предпазителят предпазва обекта. В района АПредпазителят не предпазва обекта.

При малки претоварвания (l.5–2) азНагряването на предпазителя H 0 M е бавно. По-голямата част от топлината се губи в околната среда. Сложните условия на топлообмен затрудняват изчисляването на предпазителя.

Токът, при който предпазителната вложка изгаря, когато достигне постоянна температура, се нарича граничен ток аз POGR.

За ускоряване на топенето на вложки от мед и сребро се използва металургичният ефект - явлението на разтваряне на огнеупорни метали в разтопени, по-малко огнеупорни метали. Ако, например, топка от калаено-оловна сплав с точка на топене 182 °C се запои върху медна жица с диаметър 0,25 mm, тогава при температура на телта 650 °C тя ще се стопи за 4 минути и при 350 °C - в рамките на 40 минути. Същият проводник без разтворител се топи при температура най-малко 1000 ° C. За да се създаде металургичен ефект върху медни и сребърни вложки, се използва чист калай, който има по-стабилни свойства. При нормална работа топката практически не оказва влияние върху температурата на вложката.

Фигура 3.2.Предпазител от серия PR2: А -патрон; б -форми на предпазителите

Ускоряването на топенето на вложката се постига и чрез използване на вложка със специално оформен предпазител (фиг. 3.2, б).При токове на късо съединение тесните зони се нагряват толкова бързо, че почти не се получава отделяне на топлина. Вложката изгаря едновременно на няколко стеснени места (секция A - A и B - B, фиг. 3.2, б)преди токът на късо съединение да достигне стационарната си стойност във верига с постоянен ток или ударен ток във верига с променлив ток (фиг. 3.3).

Ориз. 3.3.Токоограничаващ ефект на стопяемите връзки

предпазители: А -при постоянен ток;

б -при променлив ток

Токът на късо съединение е ограничен до стойността i limit (2-5 пъти). Това явление се нарича токоограничаващо действие и подобрява условията за гасене на дъгата в предпазителите.

Гасенето на електрическата дъга, която възниква след изгаряне на предпазителя, трябва да се извърши възможно най-бързо. Времето за изгасване на дъгата зависи от конструкцията на предпазителя.

Най-високият ток, който предпазителят може да прекъсне, без да причини повреда или деформация, се нарича граница на тока на прекъсване.

Предпазителите се използват широко за защита на електродвигатели, електрическо оборудване, електрически мрежи в промишлени и битови електрически инсталации и имат различни конструкции.

Предпазителите, заедно с простотата на дизайна и ниската цена, имат редица значителни недостатъци:

Те не могат да защитят линията от претоварване, защото позволяват
дългосрочно претоварване до стопяване;

Те не винаги осигуряват селективна защита в следната мрежа
разпространението на техните характеристики;

В случай на късо съединение в трифазна мрежа, на
изгоря един от трите предпазителя и линията остава да работи
на две фази.

В този случай трифазните електродвигатели, свързани към мрежата, включват две фази и това води до прегряване на намотките на електродвигателя и тяхната повреда.

Предпазители със затворени сгъваеми корпуси (патрони) без пълнител от серия PR2 (фиг. 3.2) се произвеждат за напрежение 220 и 500 V и номинални токове 100-1000 A. Държач на предпазител PR2 (фиг. 3.2, а)за токове от 100 A и повече се състои от дебелостенна влакнеста тръба 1, върху която са плътно монтирани месингови втулки 3, с фини нишки. Месинговите капачки се завинтват върху тръбите 4, които закрепват предпазителя 2, завинтен към ножовете 6, преди да го инсталирате в патрона. Предпазителите от тази серия са оборудвани с шайба 5, която има жлеб за ножа и предотвратява въртенето на ножовете.

Патронът се вкарва във фиксирани контактни стълбове, монтирани върху изолационна плоча. Необходимото контактно налягане се осигурява от пружини.

Предпазителите са направени от цинк под формата на плоча с изрези. Тесните зони генерират повече топлина от широките зони. При номинален ток излишната топлина поради топлопроводимостта на цинка се прехвърля към широките части, така че цялата вложка има приблизително еднаква температура. По време на претоварване нагряването на тесни секции става по-бързо и вложката се топи в най-горещото място (секция A - A, фиг. 3.2, b).

По време на късо съединение вложката се топи в тесни секции A - A и B - B. Получената дъга причинява образуването на газове (50% CO 2, 40% H 2, 10% H 2 O пари), тъй като стените на патронът е изработен от газообразуващ материал - влакна. Налягането, в зависимост от изключвания ток, може да достигне 10 MPa или повече, което осигурява бързо гасене на дъгата и токоограничаващия ефект на предпазителя. За да се намали пренапрежението, което възниква при изключване на тока на късо съединение, предпазителят има няколко стеснени места. Когато се стопят един по един, цялата дължина на дъговата междина се въвежда във веригата не веднага, а на стъпки.

Масовите предпазители от серията PN2 (фиг. 3.4) се използват широко за защита на силови вериги до 500 V AC и 440 V DC и се предлагат за номинални токове от 100-1000 A.

1 2

Ориз. 3.4.Предпазител серия PN2

Порцелан, квадратна отвън и кръгла отвътре, тръба 1 има четири отвора с резба за винтове за фиксиране на капака 4 с уплътнение 5. Предпазител 2 заварени чрез електроконтактна точкова заварка към контактните ножови шайби 3. Капачки с азбестови уплътнения херметически затварят тръбата. Тръбата е пълна със сух кварцов пясък 6. Предпазителят се изработва от една или повече медни ленти с дебелина 0,15-0,35 mm и ширина до 4 mm. Слотовете 7 са направени на вложката, намалявайки напречното сечение на вложката 2 пъти. За да се намали температурата на топене на вложката, се използва металургичен ефект - калаени топки се запояват върху медни ленти 8, температурата на топене в този случай не надвишава 475 ° C, дъгата възниква в няколко паралелни канала (в съответствие с броя на вложките); това осигурява най-малкото количество метални пари в канала между кварцовите зърна и най-добрите условия за гасене на дъгата в тясна междина. Насипно състояние

предпазителите, също като предпазителите от серията PR2, имат свойство за ограничаване на тока.

За да се намалят произтичащите пренапрежения, предпазителната вложка има процепи по дължината си, като техният брой зависи от номиналното напрежение на предпазителя (на базата на 100-150 V на площ между процепите). Тъй като вложката изгаря в тесни места, дългата дъга се оказва разделена на няколко къси дъги, чието общо напрежение не надвишава сумата от падовете на напрежението на катода и анода.

Пълнителят на предпазителите от серията PN е чист кварцов пясък (99% SiO2). Вместо кварц може да се използва креда (CaCO3), понякога се смесва с азбестови влакна. Когато възникне дъга, тебеширът се разлага с отделяне на въглероден диоксид CO 2 и CaO, огнеупорен материал. Реакцията протича с поглъщане на енергия, което спомага за гасенето на дъгата.

Максималният превключваем ток на предпазителите от серията PN2 достига 50 kA.

Масовите предпазители от серията NPN имат несменяем стъклен патрон без контактни ножове и са предназначени за токове до 60 A.

Вместо предпазители PN2 са разработени предпазители от серията PP-31 с алуминиеви вложки за номинален ток от 63-1000 A и с максимален ток на изключване до 100 kA при напрежение 660 V.

Предпазителите от серията PP-17 се произвеждат за токове от 500-1000 A, AC напрежение 380 V и DC 220 V. Максималната мощност на прекъсване на предпазителите PP-17 е 100-120 kA. Предпазителят се състои от предпазител, поставен в керамичен корпус, пълен с кварцов пясък, индикатор за изключване и свободен контакт. Когато предпазителят се стопи, стопяемият елемент на индикатора за работа изгаря, освобождавайки ударника, въведен по време на монтажа на индикатора, който превключва свободния контакт и веригата за сигнализиране на работата на предпазителя се затваря.

За защита на полупроводникови устройства са разработени високоскоростни предпазители от серията PP-41, PP-57, PP-59, PP-71. Тези предпазители са направени с предпазители, изработени от сребърно фолио в затворени патрони, пълни с кварцов пясък. Предназначени са за монтаж във вериги с променлив ток с напрежение

380-1250 V и DC 230-1050 V. Електрическата индустрия произвежда предпазители за номинален ток от 100-2000 A, максимален ток на изключване до 200 kA. Тези предпазители имат ефективен токоограничаващ ефект.

Щепселните предпазители от серията PRS намират широко приложение в управляващите вериги на металорежещи машини, механизми, машини, както и в електрозахранващи системи на жилищни и обществени сгради. Номинален ток на корпуса 6; 25; 63; 100 А.

Предпазителите са направени от мед, цинк, олово или сребро.

Днешните най-модерни предпазители дават предпочитание на медни вложки с калаен разтворител. Широко разпространени са и цинковите вложки.

Медните вложки за предпазители са най-удобни, прости и евтини. Подобряването на техните характеристики се постига чрез сливане на калаена топка

определено място, приблизително в средата на вложката. Такива вложки се използват например в споменатата серия масови предпазители PN2. Калайът се топи при температура 232°, значително по-ниска от точката на топене на медта, и разтваря медта на вложката в точката на контакт с нея. Дъгата, която се появява в този случай, вече стопява цялата вложка и изгасва. Текущата верига се изключва.

Така сливането на калаена топка води до следното.

Първо, медните вложки започват да реагират със закъснение във времето на такива малки претоварвания, на които те изобщо не биха реагирали в отсъствието на разтворител. Например, медна жица с диаметър 0,25 mm с разтворител се разтопи при температура 280 ° за 120 минути.

Училище за електротехник: статии, съвети, полезна информация

Второ, при същата достатъчно висока температура (т.е. при същото натоварване), вложките с разтворител реагират много по-бързо от вложките без разтворител.

Например медна жица с диаметър 0,25 mm без разтворител при средна температура 1000° се разтопи за 120 минути, а същата жица, но с разтворител при средна температура само 650°, се разтопи само за 4 минути .

Използването на калаен разтворител позволява да има надеждни и евтини медни вложки, които работят при относително ниска работна температура, имат относително малък обем и тегло на метала (което благоприятства превключвателната способност на предпазителя) и в същото време имат по-голяма скорост при високи претоварвания и реагират със закъснение при относително малки претоварвания.

Цинкът често се използва за направата на предпазители. По-специално, такива вложки се използват в споменатата серия предпазители PR-2.

Цинковите вложки са по-устойчиви на корозия. Следователно, въпреки относително ниската точка на топене, за тях, най-общо казано, би било възможно да се позволи същата максимална работна температура като за медта (250 ° C) и да се проектират вложки с по-малко напречно сечение. Въпреки това, електрическото съпротивление на цинка е приблизително 3,4 пъти по-голямо от това на медта.

За да се поддържа същата температура, е необходимо да се намалят загубите на енергия в него, като съответно се увеличи напречното му сечение. Вложката се оказва много по-масивна. Това, при равни други условия, води до намаляване на комутационната способност на предпазителя. Освен това, с масивна вложка с температура 250°, не би било възможно да се поддържа температурата на патрона и контактите на приемливо ниво в рамките на същите размери.

Всичко това налага да се намали максималната температура на цинковите вложки до 200°, като за целта напречното сечение на вложката се увеличи още повече. В резултат на това предпазителите с цинкови вложки със същите размери имат значително по-малка устойчивост на токове на късо съединение от предпазителите с медни вложки и калаени разтворители.

Училище за електротехник: статии, съвети, полезна информация

Предпазителите са превключващи електрически продукти, използвани за защита на електрическата мрежа от свръхток и токове на късо съединение. Принципът на действие на предпазителите се основава на разрушаването на специално проектирани тоководещи части (предпазители) вътре в самото устройство, когато през тях протича ток, чиято стойност надвишава определена стойност.

Предпазителите са основният елемент на всеки предпазител. След изгаряне (прекъсване на тока) те трябва да бъдат заменени. Вътре в предпазителя има стопяем елемент (именно той изгаря), както и устройство за гасене на дъгата. Предпазителят най-често се изработва от порцеланово или влакнесто тяло и се закрепва към специални проводящи части на предпазителя. Ако предпазителят е предназначен за ниски токове, тогава предпазителят за него може да няма корпус, т.е. да е без рамка.

Основните характеристики на номиналните стойности на предпазителите включват: номинален ток, номинално напрежение, капацитет на прекъсване.

Предпазителите също включват:

Държачът на предпазителя е подвижен елемент, чиято основна цел е да държи предпазителя;

Контактите на предпазителя са частта от предпазителя, която осигурява електрическа комуникация между проводниците и контактите на предпазителя;

Ударникът на предпазителя е специален елемент, чиято задача, когато предпазителят се задейства, е да повлияе на други устройства и контакти на самия предпазител.

Всички предпазители са разделени на няколко десетки типа:

Според конструкцията на предпазителите предпазителите са или сгъваеми, или несменяеми. При сгъваеми предпазители можете да смените предпазителя, след като изгори; при несменяеми предпазители това не може да стане;

Наличие на пълнител. Има предпазители с и без пълнител;

Конструкции за производство на стопяеми вложки. Има предпазители с ножови, болтови и фланцови контакти;

Предпазителите за тялото на предпазителя са разделени на тръбни и призматични. При първия тип предпазители предпазителят има цилиндрична форма, при втория тип има формата на правоъгълен паралелепипед;

Вид предпазими връзки в зависимост от обхвата на изключващите токове. Има предпазители с изключваща способност в пълния диапазон на токовете на изключване - g и с изключваща възможност в част от диапазона на токовете на изключване - a;

Скорост. Има бавно действащи предпазители (използвани в повечето случаи в трансформатори, кабели, електрически машини) и бързодействащи предпазители (използвани в полупроводникови устройства);

Конструкциите на основата на предпазителя могат да бъдат с калибрирана основа (в такива предпазители няма да е възможно да се монтира предпазител, проектиран да работи с номинален ток, по-голям от самия предпазител) и с некалибрирана основа (в такива предпазители е възможно да се инсталира предпазител, чийто номинален ток е по-голям от номиналния ток на самия предпазител);

Предпазителите за напрежение се разделят на ниско напрежение и високо напрежение;

Брой полюси. Има едно-, дву-, триполюсни предпазители;

Наличието и липсата на свободни контакти. Има предпазители със и без свободни контакти;

В зависимост от наличието на ударник и индикатор биват предпазители - без ударник и без индикатор, с индикатор без ударник, с ударник без индикатор, с индикатор и ударник;

По метода на закрепване на проводниците предпазителите се разделят на предпазители с предна връзка, задна връзка, универсални (задни и предни);

Метод на инсталиране. Има предпазители на собствена база и без нея.

В исторически план механичният дизайн на кутиите с предпазители и техните общи и свързващи размери са варирали в различните страни. Има четири основни национални стандарта за монтажни размери на предпазители: северноамерикански, немски, британски и френски. Има и редица корпуси на предпазители, които са еднакви в различните държави и не са национални стандарти. Най-често такива случаи се отнасят до стандартите на производителя, разработил конкретен тип устройство, което се оказа успешно и се наложи на пазара. През последните десетилетия, като част от глобализацията на икономиката, производителите постепенно се присъединиха към международната система от стандарти за корпуси на предпазители, за да опростят условията за взаимозаменяемост на устройствата. Когато избирате, трябва да се опитате да използвате предпазители по международни стандарти: IEC 60127, IEC 60269, IEC 60282, IEC 60470, IEC60549, IEC 60644.

Трябва да се отбележи, че според вида на стопяемите вложки, в зависимост от диапазона на изключващите токове и скоростта на работа, предпазителите се разделят на класове на употреба. В този случай първата буква показва функционалния клас, а втората показва обекта, който трябва да бъде защитен:

1-ва буква:

a - защита с прекъсваща способност в част от обхвата (придружени предпазители): предпазители, способни да поне дълготрайно преминават токове, които не надвишават номиналния ток, определен за тях, и изключващи токове с определено кратно спрямо номиналния ток до номиналната мощност на прекъсване;

g - защита с прекъсваща способност в целия диапазон (предпазители с общо предназначение): стопяеми предпазители, способни поне непрекъснато да пропускат токове, които не надвишават номиналния ток, определен за тях, и изключващи токове от минималния ток на топене до номиналната прекъсваща способност.

2-ро писмо:

G - защита на кабели и проводници;

M - защита на комутационни устройства/двигатели;

R - защита на полупроводници/тиристори;

L - защита на кабели и проводници (съгласно стария, вече невалиден стандарт DIN VDE);

Tr - защита на трансформатора.

Общ изглед на време-токовите характеристики на предпазителите от основните категории употреба е показан на фигура 2.1.

Предпазителите със следните класове на употреба осигуряват:

gG (DIN VDE/IEC) - защита на кабели и проводници в целия диапазон;

aM (DIN VDE/IEC) - защита на комутационни устройства в част от обхвата;

aR (DIN VDE/IEC) - защита на полупроводници в част от диапазона;

gR (DIN VDE/IEC) - защита на полупроводници в целия диапазон;

gS (DIN VDE/IEC) - защита на полупроводници, както и кабели и линии в целия диапазон.

Предпазителите с изключваща способност в целия диапазон (gG, gR, gS) надеждно изключват както токовете на късо съединение, така и претоварванията.

Ориз. 2.1.

Предпазителите с частична изключваща способност (aM, aR) служат изключително за защита от късо съединение.

За защита на инсталации за напрежение до 1000 V се използват електрически, тръбни и отворени (пластинчати) предпазители.

Електрическият предпазител се състои от порцеланово тяло и щепсел с предпазителна вложка. Захранващата линия е свързана към контакта на предпазителя, изходящата линия към резбата на винта. В случай на късо съединение или претоварване предпазителят изгаря и токът във веригата спира. Използват се следните видове електрически предпазители: Ц-14 за ток до 10 А и напрежение 250 V с правоъгълна основа; Ts-27 за ток до 20 A и напрежение 500 V с правоъгълна или квадратна основа и Ts-33 за ток до 60 A и напрежение 500 V с правоъгълна или квадратна основа.

Например електрически резбовани предпазители от серия PRS са предназначени да предпазват от претоварване и късо съединение на електрическо оборудване и мрежи. Номинално напрежение преди

Пазачи - 380 V AC при 50 или 60 Hz. Структурно PRS предпазителите (фиг. 2.2) се състоят от тяло, PVD предпазител, глава, основа, капак и централен контакт.

Предпазителите PRS се произвеждат за номинални токове на предпазителната вложка от 6 до 100 A. Означението на предпазителя показва за какво присъединяване става въпрос: PRS-6-P - предпазител 6 A, предно свързване на проводника; PRS-6-Z - 6A предпазител, свързване на заден проводник.

Цилиндрични предпазители PTSU-6 и PTSU-20 с резбова основа Ts-27 и стопяеми вложки за токове от 1, 2, 4, 6, 10, 15, 20 ампера се произвеждат в пластмасов корпус. PD предпазителите имат порцеланова основа, докато PDS предпазителите имат основен материал от стеатит. В домашни условия се използват автоматични щепселни предпазители, при които защитената верига се възстановява с бутон.

Тръбните предпазители се произвеждат в следните видове: PR-2, NPN и PN-2. Предпазителят PR-2 (демонтируем предпазител) е предназначен за монтаж в мрежи с напрежение до 500 V и за токове 15, 60, 100, 200, 400, 600 и 1000 A.

В държача на предпазителя PR-2 (фиг. 2.3) предпазителят 5, закрепен с винтове 6 към контактните ножове 1, е поставен във влакнеста тръба 4, върху която са монтирани резбови втулки 3. Върху тях се завинтват месингови капачки 2, закрепващи контактните ножове, които влизат в неподвижни пружинни контакти, монтирани върху изолационната плоча.

Ориз. 2.2.

Ориз. 2.3.

Под въздействието на електрическа дъга, която възниква при изгоряне на предпазител, вътрешната повърхност на влакнеста тръба се разлага и се образуват газове, които спомагат за бързото гасене на дъгата.

Затворените предпазители с финозърнест пълнител включват предпазители от типа NPN, NPR, PN2, PN-R и KP. Предпазителите от типа NPN (напълнени, несменяеми предпазители) имат стъклена тръба. Останалите са с порцеланови тръби. Предпазителите тип NPN са с цилиндрична форма, тип PN са правоъгълни.

Комплектът предпазители NPN се състои от: предпазител - 1 бр.; контактни основи - 2 бр.

Предпазителите NPN се произвеждат за напрежения до 500 V и токове от 15 до 60 A, предпазители PN2 (насипни предпазители, сгъваеми) - за напрежения до 500 V и токове от 10 до 600 A. Масовите предпазители имат предпазители, направени от няколко успоредни медни или посребрени проводници се поставят в затворен порцеланов патрон, пълен с кварцов пясък. Кварцовият пясък насърчава интензивно охлаждане и дейонизация на газовете, образувани по време на горене на дъгата. Тъй като тръбите са затворени, пръски от разтопен метал от стопяемите връзки и йонизирани газове не се отделят навън. Това намалява опасностите от пожар и повишава безопасността при обслужване на предпазители. Предпазителите с пълнител, като предпазителите тип PR, са токоограничаващи.

Предпазителите с отворена плоча се състоят от медни или месингови пластини - накрайници, в които са запоени калибрирани медни проводници. Накрайниците са свързани към контактите на изолаторите с помощта на болтове.

Предпазителите тип NPR са затворен, сгъваем (порцеланов) патрон, пълен с кварцов пясък за номинални токове до 400 A.

Предпазители PD (PDS) - 1, 2, 3, 4, 5 - с пълнител за монтаж директно на шини за токове от 10 до 600 A.

За защита на силовите вентили на полупроводникови преобразуватели със средна и висока мощност по време на външно и вътрешно късо съединение широко се използват високоскоростни предпазители, които са най-евтиното средство за защита. Те се състоят от контактни остриета и стопима връзка от сребърно фолио, поставени в затворено порцеланово гнездо.

Предпазителят на такива предпазители има тесни калибрирани провлаци, които са оборудвани с радиатори, изработени от керамичен материал, който провежда топлина добре, през който топлината се прехвърля към тялото на предпазителя. Тези радиатори също служат като дъгогасителни камери с тесен процеп, което значително подобрява изгасването на дъгата, която се появява в областта на провлака. Успоредно на предпазителя е монтиран сигнален патрон, чийто мигач сигнализира за топенето на предпазителя и, действайки върху микропревключвателя, затваря сигналните контакти.

Дълго време индустрията произвежда два вида високоскоростни предпазители, предназначени да предпазват преобразуватели с мощностни полупроводникови вентили от токове на късо съединение:

1) предпазители тип PNB-5 (фиг. 2.4, а) за работа във вериги с номинално напрежение до 660 V DC и AC за номинални токове 40, 63, 100, 160, 250, 315, 400, 500 и 630 A;

2) Предпазители тип PBV за работа във вериги с променлив ток с честота 50 Hz с номинално напрежение 380 V за номинални токове от 63 до 630 A.

Ориз. 2.4.

В момента индустрията произвежда предпазители от типа PNB-7 (фиг. 2.4, b) за номинален ток от 1000 A и за номинално напрежение на електрическата верига от 690 V AC. Топимите елементи на предпазителя PNB-7 са изработени от чисто сребро (скорост и издръжливост). Контактите (клемите) на предпазителя са изработени от електротехническа мед с галванично покритие (висока проводимост и издръжливост).

Корпусът на предпазителя е изработен от ултра-порцелан с висока якост. Конструкцията на предпазителя позволява използването на допълнителни устройства - индикатор за изключване, свободен контакт.

Структура на символа за предпазители PNB7-400/100-X1-X2:

PNB-7 - обозначение на серията;

400 - номинално напрежение, V;

100 - номинален ток;

X1 - символ на вида на инсталацията и вида на свързване на проводници към клемите: 2 - на собствена изолационна основа с базови контакти; 5 - на основите на комплектни устройства с базови контакти; 8 - без основа, без контакти (предпазител);

X2 - символ за наличие на индикатор за работа: 0 - без аларма; 1 - с нападател и свободен контакт; 2 - с индикатор за работа; 3 - с нападател.

Индустриалните предпазители от серията PP са предназначени за защита на електрическо оборудване на промишлени инсталации и електрически вериги от претоварване и късо съединение.

Предпазителите от тази серия се произвеждат в следните основни типове: PP17, PP32, PP57, PP60S. Предпазителите се произвеждат с индикатор за изключване, с индикатор за изключване и свободен контакт или без сигнализация. В зависимост от типа предпазителите са предназначени за напрежение до 690 V и номинални токове от 20 A до 1000 A. Конструктивните характеристики позволяват инсталирането на свободни контакти, нормално отворени или затворени, както и методът на инсталиране - на собствена основа, на базата на комплектни устройства, на проводници на комплектни устройства.

Структура на обозначението на предпазители от типове PP17 и PP32 - Х1Х2 - Х3 - Х4 - ХХХХ:

1) X1X2 - обозначение на размера (номинален ток, A): 31 -100A; 35 - 250А; 37 - 400А; 39 - 630А.

2) X3 - символ на вида на инсталацията и вида на връзката: 2 - на собствена основа, 5 - на основата на комплектни устройства, 7 - на проводници на комплектни устройства (болтова връзка), 8 - без основа (предпазител връзка), 9 - без основа ( Предпазителната връзка е унифицирана по размер с предпазители PN2-100 и PN2-250).

3) X4 - символ за наличие на индикатор за работа, ударник, свободен контакт: 0 - без сигнализация, 1 - с ударник и свободен контакт, 2 - с индикатор за работа, 3 - с ударник.

4) ХХХХ - климатична версия: UHL, T и категория на разположение 2, 3.

Понастоящем полупроводниковите преобразуватели са оборудвани с предпазители от серията PP57 (фиг. 2.5, a) и PP60S (фиг. 2.5, b).

Ориз. 2.5.

Първите са предназначени за защита на преобразувателни блокове при вътрешни къси съединения на променлив и постоянен ток при напрежение 220 - 2000 V за токове 100, 250, 400, 630 и 800 A. Вторият - за вътрешни къси съединения на променлив ток при напрежения 690 V за токове 400, 630, 800 и 1000 A.

Структура на обозначението за предпазители тип PP57 - ABCD - EF:

Букви PP - предпазител;

Двуцифреното число 57 е условният сериен номер;

А - двуцифрено число - символ на номиналния ток на предпазителя;

B - число - символ на номиналното напрежение на предпазителя;

C - номер - символ според метода на монтаж и вида на свързване на проводниците към клемите на предпазителите (например 7 - върху проводниците на преобразувателното устройство - болтови с ъглови клеми);

D - номер - символ за наличие на индикатор за работа и контакт на спомагателна верига:

0 - без индикатор за работа, без допълнителен контакт

1 - с индикатор за работа, с допълнителен контакт

2 - с индикатор за работа, без контакт на спомагателна верига;

E - буква - символ на климатична версия;

Пример за символ на предпазител: PP57-37971-UZ.

Предпазителите PPN са предназначени за защита на кабелни линии и промишлени електрически инсталации от претоварване и токове на късо съединение. Предпазителите се използват в променливотокови електрически мрежи с честота 50 Hz и напрежение до 660 V и се монтират в комплектни устройства с ниско напрежение, например в разпределителни табла ShchO-70, входно-разпределителни устройства VRU1, мощност ShRS1 разпределителни шкафове и др.

Предимства на предпазителите PPN:

1) тялото на предпазителя и основата на държача са изработени от керамика;

2) предпазителят и контактите на държача са направени от електрическа мед;

3) корпусът на предпазителя е запълнен с фин кварцов пясък;

4) габаритните размери на предпазителите са ~15% по-малки от предпазителите PN-2;

5) загубите на мощност са ~40% по-малко от тези на предпазителите PN-2;

6) наличие на индикатор за работа;

7) предпазителите се монтират и отстраняват с помощта на универсален теглич.

Конструктивните характеристики на предпазителите от серията PPN са показани на фиг. 2.6.

Предпазителите от серията PPNI (фиг. 2.7) за обща употреба са предназначени за защита на промишлени електрически инсталации и кабелни линии от претоварване и късо съединение и се предлагат за номинални токове от 2 до 630 A.

Използва се в еднофазни и трифазни мрежи с напрежение до 660 V, честота 50 Hz. Области на приложение на предпазители PPNI: входни разпределителни устройства (IDU); шкафове и разпределителни точки (ШРС, ШР, ПР); оборудване на трансформаторни подстанции (KSO, ShchO); шкафове ниско напрежение (ШР-НН); контролни шкафове и кутии.

Ориз. 2.6.

Благодарение на използването на висококачествени съвременни материали и нов дизайн, предпазителите PPNI имат намалени загуби на мощност в сравнение с предпазителите PN-2. Данните, представени в таблица 2.1, показват ефективността на предпазителите PPNI в сравнение с PN-2.

Ориз. 2.7.

Контактите на предпазителя и държача са изработени от електрическа мед с галванично покритие с калаено-бисмутова сплав, което предотвратява окисляването им по време на работа.

Основата на държача (изолатор) е изработена от подсилена термореактивна пластмаса, устойчива на корозия, механични натоварвания, температурни промени и динамични удари, възникващи при късо съединение до 120 kA.

Контактите на стопяемите вложки са ножовидни (заточени), което позволява монтирането им в държачи с по-малко усилия.

Всички размери на PPNI предпазители могат да бъдат удобно монтирани или демонтирани с помощта на универсалната ръкохватка за демонтиране RS-1, чиято изолация може да издържи напрежения до 1000 V.

За бързо и ефективно гасене на дъгата тялото на предпазителя е запълнено с високо химически пречистен кварцов пясък.

Топимият елемент е изработен от фосфорен бронз (сплав от мед и цинк с добавка на фосфор) и е надеждно свързан чрез точкова заварка към клемите на предпазителя.

Дизайнът на предпазителя има специален индикатор, направен под формата на прибиращ се прът, който ви позволява визуално да определите задействаните предпазители.

Предпазителите PPNI с изключваща способност в целия диапазон "gG" работят надеждно както при токове на късо съединение, така и при претоварване.

Дизайнът, техническите параметри, общите и монтажните размери на предпазителите и държачите на PPNI отговарят на съвременните стандарти IEC и GOST и следователно тези предпазители могат да заменят други местни и вносни предпазители.

Избор на предпазители

Предпазителите се монтират на всички клонове, ако напречното сечение на проводника на клона е по-малко от напречното сечение на проводника в главната линия, на входовете и в главните секции на мрежата във входните разпределителни устройства, разпределението на мощността шкафове и захранващи кутии в комплект с ключове или на отделни табла. За селективност на действие е необходимо всеки следващ предпазител по посока на източника на ток да има

номиналният ток на предпазителя е поне една стъпка по-висок от предишния.

За да се изчисли защитата на мрежи и оборудване, използващи предпазители, са необходими следните данни:

Номинално напрежение на предпазителя;

Максимален ток на късо съединение, изключен от предпазител;

Номинален ток на предпазител;

Номинален ток на предпазителя;

Защитна характеристика на предпазителя.

Извиква се номиналното напрежение на предпазителя (Unom, pr).

напрежението, посочено върху него за продължителна работа, за която е предназначен. Действителното мрежово напрежение (Uc) не трябва да надвишава номиналното напрежение на предпазителя с повече от 10%:

Uс ≤ 1.1 Unom,pr (2.1)

Номиналният ток на предпазител (Inom, pr) е токът, посочен върху него, равен на най-големия от номиналните токове на предпазителите (Imax nom, PV), предназначени за този предпазител. Това е максималният дългосрочен ток, преминаващ от предпазителя при условие на нагряване на неговите части, с изключение на вложките.

Inom,pr = Imax nom,PV (2.2)

Максималният превключваем ток (капацитет на прекъсване) на предпазител (Imax,pr) е най-голямата стойност (ефективна) на периодичния компонент на тока, който се изключва от предпазителя без разрушаване и опасно излъчване на пламък или продукти от горене на електрически дъга. Този размер на предпазителя за всеки тип може да варира в зависимост от напрежението, номиналния ток на предпазителя, стойността на cosph в изключената верига и други условия.

Номиналният ток на предпазител (Inom, PV) е токът, посочен върху него за продължителна работа, за която е предназначен. На практика това е максималният дълготраен ток, пропускан от вложката (Imax, PB), според условието за допустимото нагряване на самата вложка.

Inom,PV = Imax,PV (2.3)

Обикновено в допълнение към номиналния ток на вложката се посочват още две стойности на така наречените тестови токове, чрез които вложките се калибрират. По-ниската стойност на изпитвателния ток, предпазителят трябва да издържи определено време, обикновено 1 час, без да се стопи; при горна стойност на тестовия ток вложката трябва да изгори за не повече от определено време, обикновено също 1 час.

Основните данни за определяне на времето за изгаряне на вложката и следователно селективността на предпазителите, свързани последователно, са техните защитни характеристики.

Защитната характеристика на предпазителя е зависимостта на общото време на изключване (сумата от времето на топене на вложката и времето на изгаряне на дъгата) от стойността на изключения ток.

Защитните характеристики обикновено се дават под формата на графика в правоъгълни координати. Времето се нанася по вертикалната координатна ос, а кратността на тока, изключен от предпазителя спрямо номиналния ток на вложката, или комутирания ток, се нанася по хоризонталната ос.

Селективността на защитата с предпазители се осигурява чрез избор на предпазители по такъв начин, че когато възникне късо съединение, например на клон към електрически приемник, най-близкият предпазител, защитаващ този електрически приемник, ще се задейства, но предпазителят, защитаващ главата част от мрежата няма да се изключи.

Изборът на предпазители според условието за селективност трябва да се извършва, като се използват стандартните защитни характеристики на предпазителите, като се вземе предвид възможното разпространение на действителните характеристики според производителя.

Типична характеристика време-ток на модерен предпазител с двойно действие е показана на фигура 2.8.

При номинален ток от 200 A, предпазителят трябва да работи неограничено време. Характеристиката показва, че когато токът намалява, времето за реакция в областта на ниските токове се увеличава бързо и кривата на зависимост трябва в идеалния случай асимптотично да клони към правата I = 200 A, за време t = + ∞. В зоната на работни претоварвания, тоест в случай, че токът през предпазителя е в диапазона (1-5)⋅In, времето за реакция на предпазителя е доста дълго - надхвърля няколко секунди ( при ток от 1000A, времето за реакция е 10 s).

Този тип зависимост позволява на защитеното оборудване да работи свободно в целия диапазон от работни характеристики на претоварване. С по-нататъшно увеличаване на тока, наклонът на характеристиката време-ток (фиг. 2.8) бързо се увеличава и вече при единадесеткратно претоварване времето за реакция е само 10 ms. По-нататъшното увеличаване на тока на претоварване намалява времето за реакция в още по-голяма степен, макар и не толкова бързо, колкото в зоната между пет и десет пъти претоварването. Това се обяснява с ограничената скорост на изгасване на дъгата, дължаща се на ограничената топлинна мощност на пълнежния материал, крайната топлина на топене на разтопимия мостов материал и определената маса на топящия се и изпаряващ се мостов метал. При по-нататъшно увеличаване на тока (повече от 15-20 пъти номиналната стойност), времето за реакция на предпазителя може да бъде 0,02-0,5 ms, в зависимост от вида и дизайна на предпазителя.

Ориз. 2.8.

При номинален ток от 200 A, предпазителят трябва да работи неограничено време. Характеристиката показва, че когато токът намалява, времето за реакция в областта на ниските токове бързо се увеличава и кривата на зависимост трябва в идеалния случай асимптотично да клони към правата I = 200 A, за време t = + ∞. В зоната на експлоатационни претоварвания, т.е. когато токът през предпазителя е в диапазона (1-5)⋅In, времето за реакция на предпазителя е доста голямо – надхвърля няколко секунди (при ток от 1000 A, времето за реакция е 10 s).

Siemens произвежда широка гама предпазители (комбинации gG, gM, aM, gR, aR, gTr, gF, gFF), шест типоразмера - 000(00С), 00, 1, 2, 3, 4а (означения по IEC) за номинални токове от 2 до 1600 A и напрежения (~ 400V, 500V и 690V; - 250V, 440V) с най-често използваните в практиката ножови (NH) контакти, предимно във вертикално монтажно положение.

Предпазителите тип NH имат висока изключвателна способност и стабилни характеристики. Използването на предпазители тип NH позволява селективност на защитата при късо съединение.

Ножеви предпазители NH (аналог на PPN) са предназначени за монтаж в контактни държачи PBS, PBD, в PVR серии APC и RBK, както и в товарни превключватели от тип RAB. Възможно е тези предпазители да се използват в защитни устройства, предназначени за използване на домашни вложки тип PPN.

Предпазителите тип NH са предпазители за гасене на дъгата в затворен обем. Топимата връзка е щампована от цинк, който е нискотопим и устойчив на корозия метал. Формата на предпазимата вложка позволява да се получи благоприятна време-токова (защитна) характеристика. Вложката е разположена в запечатан изолационен керамичен корпус. Пълнител - кварцов пясък със съдържание на SiO минимум 98%, със зърна (0,2-0,4)⋅10 -3 m и влажност не по-висока от 3%.

При изключване стеснените провлаци на предпазителя изгарят, след което получената дъга изгасва поради ефекта на ограничаване на тока, който се получава при изгаряне на стеснените участъци на предпазителя. Средното време за изгасване на дъгата е 0,004 s.

Характеристиките време-ток на предпазители от тип NH за използване от клас gG са показани на фигура 2.9.

2 10 100 1 000 10 000 100 000

Очакван ток на късо съединение IP, A

Ориз. 2.9.

Предпазителите тип NH работят безшумно, практически без излъчване на пламък или газове, което позволява да се монтират на близки разстояния един от друг.

Друга важна характеристика на предпазителя като защитно устройство е така нареченият защитен индикатор, наречен I 2 ⋅t в чужди източници. За защитена електрическа верига защитният индикатор е количеството топлина, генерирано във веригата от момента, в който възникне аварийна ситуация, докато веригата бъде напълно изключена от защитното устройство. Стойността на защитния индикатор на конкретно устройство всъщност определя границата на неговата устойчивост на термично разрушаване в аварийни режими. При изчисляване на стойността на защитния индекс се използва ефективната стойност на тока във веригата.

Например, ефективната стойност на тока, протичащ през предпазителя, може да се изчисли за често използвани AC токоизправителни вериги от (изгладен) постоянен ток Id или от фазов ток IL, стойностите на които са дадени в таблица 2.2.

По време на късо съединение токът на предпазителя (фиг. 2.10) се увеличава по време на времето на топене tS до тока на късо съединение IC (пик на тока на топене).

Таблица 2.2 Ефективна стойност на тока, протичащ през предпазителя

AC токоизправителна верига	Ефективна стойност на фазов ток (фазов предпазител)	Средноквадратична стойност на тока на клона (предпазител в клона)
Едноимпулсен със средна точка
Двуимпулсен със средна точка
Триимпулсен със средна точка
Шест импулсен със средна точка
Двойна трифазна полувълна
със средна точка (успоредно)
Двуимпулсна мостова схема
Шест импулсна мостова схема
Еднофазна двупосочна верига

По време на времето за гасене на дъгата tL се образува електрическа дъга и токът на късо съединение се угасва (фиг. 2.10).

Интегралът от квадратичната стойност на тока (∫l 2 dt) за цялото време на работа (tS + tL), накратко наречен общ интеграл на джаул, определя топлината, която се подава към полупроводниковия елемент, който трябва да бъде защитен по време на процеса на отваряне .

За да се постигне достатъчен защитен ефект, общият джаулов интеграл на предпазителя трябва да бъде по-малък от стойността на I 2 ⋅t (интеграл на крайно натоварване) на полупроводниковия елемент. Тъй като общият интеграл на джаула на предпазната вложка с повишаване на температурата и, следователно, с увеличаване на предварителното натоварване, практически намалява по същия начин като стойността на I 2 ⋅t на полупроводниковия елемент, достатъчно е да се сравнят стойностите на I 2 ⋅t в ненатоварено (студено) състояние.

Ориз. 2.10.

Общият интеграл на Джаул (I 2 ⋅tA) е сумата от интеграла на топене (I 2 ⋅tS) и интеграла на дъгата (I 2 ⋅tL). Като цяло стойността на общия интеграл на джаул на полупроводниково устройство трябва да бъде по-голяма или равна на стойността на защитния индикатор на предпазителя:

((∫I 2 t) (полупроводник, t = 25 °C, tP = 10 ms) ≥ ((∫I 2 ⋅tA) (предпазител).

Интегралът на топене I 2 ⋅tS може да се изчисли за всякакви времеви стойности въз основа на двойки стойности на характеристиката време-ток на вложката на предпазителя.

Тъй като времето на топене намалява, интегралът на топене се стреми към долна гранична стойност, при която по време на процеса на топене практически не се отделя топлина от мостовете на топилния проводник в околното пространство. Интегралите на топене, посочени в данните за избор и поръчка и в характеристиките, съответстват на време на топене tS = 1 ms.

Докато интегралът на топене I 2 ⋅tS е свойство на предпазителя, интегралът на дъгата I 2 ⋅tL зависи от характеристиките на електрическата верига, а именно:

От възстановяване на напрежението UW;

От фактора на мощността cosф на късо съединение;

От очаквания ток IP// (ток на мястото на инсталиране на предпазителя, ако има късо съединение).

Максималният интеграл на дъгата се постига за всеки тип предпазител при ток от 10⋅IP до 30⋅IP.

При защита на мрежи с предпазители от типове PN, NPN и NPR с дадени защитни характеристики, селективността на защитното действие ще се осъществява, ако между номиналния ток на предпазимата вложка, защитаваща главата на мрежата (Inom G, PV) и номиналния ток на предпазимата вложка в разклонението към потребителя (Inom O , PV) се поддържат определени съотношения.

Например, при ниски токове на претоварване на предпазимите връзки (около 180-250%), селективността ще се поддържа, ако Inom G, PV > Inom O, PV с поне една стъпка от стандартната скала на номиналните токове на предпазимите връзки.

В случай на късо съединение селективността на защитата с предпазители тип NPN ще бъде осигурена, ако се поддържат следните съотношения:

I(3)SC / Inom O, PV ≤ …50; 100; 200;

Inom G, PV / Inom O, PV…2,0; 2,5; 3.3,

където I(3)SC е трифазният ток на късо съединение на клона, A.

Съотношенията между номиналните токове на предпазителите Inom G, PV и Inom O, PV за предпазители от типа PN2, осигуряващи надеждна селективност, са дадени в таблица 2.3.

Ако защитните характеристики на предпазимите връзки са неизвестни, се препоръчва метод за проверка на селективността по отношение на напречните сечения на вложките, коригиран за материала на вложката и конструкцията на предпазителя. В този случай се определят напречните сечения на предпазимите връзки на последователно свързани предпазители (SK и SH); отношението SP/SK се изчислява и сравнява със стойността SP/SK = a, което осигурява селективност.

SK - напречно сечение на вложката на предпазителя, монтирана по-близо до късото съединение; SP - напречно сечение на вложката на предпазителя, монтирана по-близо до източника на захранване.

Стойността на a се определя от таблица 2.4; ако изчислената стойност Sn/SK ≥ a, тогава селективността е осигурена.

Основното условие, определящо избора на предпазители за защита на асинхронни двигатели с катерица, е отклонението от стартовия ток.

Таблица 2.3 Номинални токове на последователно свързани предпазители PN2, осигуряващи надеждна селективност

Номинален ток на по-малката стопяема вложка Inom O, PV A	Номинален ток на по-голямата стопяема вложка Inom G, PV, A, със съотношение I(3)SC / Inom O, PV
Номинален ток на по-малката стопяема вложка Inom O, PV A		100 или повече

Забележка. 1(3) Късо съединение - ток на късо съединение в началото на защитавания участък от мрежата.

Разстройването на предпазителите от стартовите токове се извършва според времето: стартирането на електродвигателя трябва да бъде напълно завършено, преди вложката да се стопи под въздействието на стартовия ток.

Експлоатационният опит установи правило: за надеждна работа на вложките стартовият ток не трябва да надвишава половината от тока, който може да разтопи вложката по време на стартиране.

Всички електродвигатели са разделени на две групи според времето на стартиране и честотата. Двигатели с лесно стартиране се считат за двигатели на вентилатори, помпи, металорежещи машини и др., Чието стартиране завършва след 3-5 s; тези двигатели се стартират рядко, по-малко от 15 пъти за 1 час.

Към двигателите с интензивен пуск спадат двигатели на кранове, центрофуги, топкови мелници, чийто пуск продължава повече от 10 s, както и двигатели, които се пускат много често - повече от 15 пъти за 1 час.В тази категория се включват и двигатели с по-лесно пускане условия, но особено отговорни, за които фалшивото изгаряне на вложката по време на стартиране е напълно неприемливо.

Таблица 2.4 Съотношението на напречното сечение на вложката Sn/SK осигурява селективност

Метален предпазител	Метален предпазител,
разположен предпазител	разположен по-близо до късото съединение.
по-близо до източника на захранване
Предпазител с пълнител




Предпазител без пълнител

Изборът на номиналния ток на предпазителя за отклоняване от началния ток се извършва съгласно израза:

Inom,PV ≥ I start,DV / K, (2.4)

където Ipus, DV е пусковият ток на двигателя, определен от паспорта, каталозите или директно измерване; K е коефициент, определен от условията на стартиране и е равен на 2,5 за двигатели с лесен старт и 1,6-2 за двигатели с тежък старт.

Тъй като вложката се нагрява и окислява при стартиране на двигателя, напречното сечение на вложката намалява, състоянието на контактите се влошава и може фалшиво да изгори при нормална работа на двигателя. Вложка, избрана в съответствие с (2.4), също може да изгори, когато

Стартирането или самостартирането на двигателя се забавя в сравнение с очакваното време.

Следователно във всички случаи е препоръчително да се измери напрежението на входовете на двигателя по време на стартиране и да се определи времето за стартиране.

За да се предотврати изгарянето на вложките по време на стартиране, което може да доведе до работа на двигателя в две фази и да причини повреда, препоръчително е във всички случаи, когато това е допустимо поради чувствителност към токове на късо съединение, да изберете вложки, които са по-груби от съгласно условие (2.1).

Всеки двигател трябва да бъде защитен със собствено отделно защитно устройство. Допуска се общо устройство за защита на няколко двигателя с ниска мощност само ако е осигурена термична стабилност на пусковите устройства и устройствата за защита от претоварване, инсталирани във веригата на всеки двигател.

Избор на предпазители за защита на линии, захранващи няколко асинхронни електродвигателя

Защитата на линиите, захранващи няколко двигателя, трябва да осигурява както стартиране на двигателя с най-висок пусков ток, така и самозапускане на двигателите, ако това е допустимо при условия на безопасност, технологичен процес и др.

При изчисляване на защитата е необходимо точно да се определи кои двигатели се изключват при спад или пълно изчезване на напрежението, кои остават включени и кои се включват отново при поява на напрежение.

За да се намалят прекъсванията на технологичния процес, се използват специални схеми за включване на задържащия електромагнит на стартера, което осигурява незабавно включване на двигателя в мрежата при възстановяване на напрежението. Следователно в общия случай номиналният ток на предпазителя, през който се захранват няколко самостартиращи двигателя, се избира съгласно израза:

Inom, PV ≥ ∑Ipus, DV / K, (2,5)

където ∑Ipus, DV е сумата от пусковите токове на самостартиращите се електродвигатели.

Избор на предпазители за защита на линиите при липса на самостартиращи електродвигатели

В този случай предпазителите се избират в съответствие със следното съотношение:

Inom, PV ≥ Imax, TL / K, (2.6)

където Imax, TL = Ipus, DV + Idolt, TL - максимален краткотраен мрежов ток; Ipus, DV - пусков ток на електродвигател или група от едновременно включени електродвигатели, при стартиране на които кратковременният мрежов ток достига най-високата си стойност; Idlit, TL - дългосрочно изчислен мрежов ток до пускане на електродвигателя (или групата електродвигатели) - това е общият ток, консумиран от всички елементи, свързани чрез предпазител, определен без да се взема предвид работният ток на стартирания електрически двигател (или група двигатели).

Избор на предпазители за защита на асинхронни електродвигатели от претоварване

Тъй като стартовият ток е 5-7 пъти по-голям от номиналния ток на двигателя, предпазителната вложка, избрана съгласно израза (2.4), ще има номинален ток 2-3 пъти по-голям от номиналния ток на двигателя и докато издържа на този ток за неограничено време, не може да защити двигателя от претоварване. За защита на двигателите от претоварване обикновено се използват термични релета, вградени в магнитни стартери или прекъсвачи.

Ако се използва магнитен стартер за защита на двигателя от претоварване и управлението му, тогава при избора на предпазители също е необходимо да се вземе предвид условието за предотвратяване на повреда на контакторите на стартера.

Факт е, че по време на късо съединение в двигателя напрежението на задържащия електромагнит на стартера намалява, той пада и прекъсва тока на късо съединение с контактите си, които като правило са унищожени. За да се предотврати това късо съединение, двигателите трябва да бъдат изключени с предпазител, преди контактите на стартера да се отворят.

Това условие се осигурява, ако времето за изключване на тока на късо съединение от предпазителя не надвишава 0,15-0,2 s; за това токът на късо съединение трябва да бъде 10-15 пъти по-голям от номиналния ток на предпазителя, защитаващ електродвигателя, т.е.

I(3) Късо съединение / Inom, PV ≥ 10–15. (2,7)

Защита с предпазители на мрежи до 1000 V от претоварване

PUE 3.1.10 определя мрежи с напрежение до 1000 V, които изискват освен защита от късо съединение и защита от претоварване. Те включват:

1. Всички мрежи, положени открито с незащитени изолирани проводници със запалима обвивка, във всякакви помещения.

2. Всички осветителни мрежи, независимо от дизайна и начина на полагане на проводници или кабели в жилищни и обществени сгради, в търговски обекти, в сервизни и битови помещения на промишлени предприятия, в пожароопасни промишлени помещения, всички мрежи за захранване на битови и преносими електрически уреди уреди.

3. Всички електрически мрежи в промишлени предприятия, жилищни и обществени помещения, ако поради условията на технологичния процес може да възникне дългосрочно претоварване на проводници и кабели.

4. Всички мрежи от всякакъв вид във взривоопасни помещения и взривоопасни външни (извън сгради) инсталации, независимо от режима на работа и предназначението на мрежата.

Номиналният ток на предпазимата вложка трябва да бъде избран възможно най-нисък, при условие за надеждно предаване на максималния ток на натоварване. Почти при постоянно, без удари, натоварване, номиналният ток на вложката 1nom, PV се приема приблизително равен на максималния непрекъснат ток на натоварване Imax, TN, а именно:

Inom, работен цикъл ≥ Imax, TN. (2,8)

Въз основа на номиналния ток на вложката се определя допустимият продължителен ток на натоварване 1dlit,TN за проводника (положен при нормални условия), защитен от избраната вложка:

kк⋅Iном, PV ≤ kп⋅Iдлит, TN, (2.9)

където kk е коефициент, който отчита дизайна на проводниците, защитени от вложката, равен на 1,25 съгласно PUE 3.1.10 за проводници с гумена и подобна запалима изолация, положени във всички помещения, с изключение на неексплозивни промишлени. За всички проводници, положени в невзривоопасни промишлени помещения, и кабели с хартиена изолация във всякакви помещения, kк = 1:

kп = kп1⋅kп2⋅kп3, (2-10)

където kп е общ коригиращ коефициент, съответстващ на случая, когато действителните условия на полагане се различават от нормалните.

Ако товарът има характер на удари, например кранов електродвигател и продължителността на натоварването е по-малка от 10 минути, тогава се въвежда корекционен коефициент kp1. Този коефициент се въвежда за медни проводници със сечение най-малко 6 mm2 и алуминиеви проводници със сечение най-малко 10 mm2. Стойността kп1 се взема съгласно израза

kп1 = 0,875/ √PV,

където PV е продължителността на включено време, изразено в относителни единици, равно на съотношението на включеното време на приемника, например електрически двигател, към общото време на цикъла на прекъсващия режим. Коефициентът kP1 се въвежда, ако продължителността на включването е не повече от 4 минути, а прекъсването между включването е най-малко 6 минути. В противен случай стойността на тока на натоварване се приема като за непрекъснат режим.

Ако температурата на околната среда се различава от нормалната, се въвежда корекционен коефициент kP2, определен от таблиците PUE.

При полагане на повече от един кабел в един изкоп се въвежда корекционен коефициент kP3, който също се определя от таблиците PUE.

Във вторичните превключващи вериги (работен ток, измервателни уреди, трансформатори за измерване на напрежение и др.) предпазителите се избират според токовете на късо съединение въз основа на условието:

I(3)SC / Inom,PV ≥ 10 (2,11)

Предпазителите са монтирани на разпределителни табла и захранващи точки. Предпазителят е монтиран вертикално. След като затегнете всички крепежни елементи, проверете контакта между контактите на ножа или капачката на патрона и челюстите на стелажите. „Пружинирането“ на контактните челюсти на стелажите, когато в тях влезе нож или капачка на патрон, трябва да се забелязва с окото. Държачите на предпазители не трябва да изпадат от контактните стълбове при прилагане на сила, равна на за предпазители с номинален ток: 40A - сила 30N; 100A - 40N; 250A - 45N; 400A - 50N; 600A - 60N.

При повторно включване предпазителите се проверяват в следната степен:

1. Външен преглед, почистване, проверка на контактните връзки.

2. Проверка на правилния избор на номиналния ток на предпазителя.

В производствените условия възникват причини, когато е необходимо, при липса на стандартна предпазителна връзка, да се замени с проводник, чиито свойства ще бъдат еквивалентни на предпазимата връзка.

Таблица 2.5 показва площта на напречното сечение на различни проводникови материали, подходящи за използване като предпазител.

Избор на предпазители за защита на полупроводникови елементи

Предпазителите за защита на полупроводниковите елементи на вложката се избират според номиналното напрежение, номиналния ток, общия интеграл на Джаул I2⋅tA и фактора на цикъла на натоварване, като се вземат предвид други определени условия.

Проектното напрежение Uр на предпазимата вложка е напрежението, дадено като ефективна стойност на променливото напрежение при генериране на данни за поръчка и проектиране, както и посочено върху самата предпазима вложка.

Проектното напрежение на предпазителя е избрано по такъв начин, че надеждно да изключва напрежението, което инициира късото съединение. Това напрежение не трябва да надвишава стойността на Uр +10%. В този случай е необходимо също така да се вземе предвид факта, че захранващото напрежение Upc на AC токоизправителя може да се увеличи с 10%. Ако във верига с късо съединение два клона на веригата на токоизправителя за променлив ток са разположени последователно, тогава, ако токът на късо съединение е достатъчно голям, може да се разчита на равномерно разпределение на напрежението.

Таблица 2.5 Стойността на напречното сечение на проводника за предпазителя в зависимост от тока на натоварване

Текуща стойност, A	Олово, mm2	Сплав, mm2: 75% - олово, 25% - калай	Желязо, mm2

Режим на изправяне. За AC токоизправители, които работят само в режим на изправяне, захранващото напрежение Uпc действа като възбуждащо напрежение.

Обърнат режим. За AC токоизправители, които също работят в инвертиращ режим, повредата може да бъде причинена от блокиране на инвертора. В този случай напрежението на възбуждане Uin в късо съединение е сумата от захранващото постоянно напрежение (например електродвижещата сила на машина за постоянен ток) и напрежението на трифазния ток на захранващата мрежа. При избора на предпазител, това количество може да бъде заменено с променливо напрежение, чиято ефективна стойност съответства на 1,8 пъти стойността на трифазното напрежение на захранващата мрежа (Uin = 1,8 Upc). Предпазителите трябва да бъдат проектирани по такъв начин, че да прекъсват надеждно напрежението Uin.

Номиналният ток, товароносимостта Ip на предпазителната вложка е токът, даден в данните и характеристиките за избор и поръчка, и също така посочен на предпазителната вложка като ефективна стойност на променливия ток за честотния диапазон 45-62 Hz.

За работа на предпазител с номинален ток нормалните работни условия са:

Естествено въздушно охлаждане при температура на околната среда +45°C;

Сеченията на връзките са равни на контролните сечения при работа в NH предпазители и разединители;

Ъгълът на прекъсване на полупериодния ток е 120°;

Постоянното натоварване е максимално при номинален ток.

За условия на работа, различни от изброените по-горе, допустимият работен ток Ip на предпазимата връзка се определя по следната формула:

Ip = ku ⋅ kq ⋅ kl ⋅ ki ⋅ kwl ⋅ Ip, (2.12)

където Ip е изчисленият ток на предпазимата връзка;

ku - корекционен коефициент за температурата на околната среда;

kq - коефициент на корекция на напречното сечение на връзката;

kl - корекционен коефициент за текущия ъгъл на прекъсване;

ki е корекционният коефициент за интензивно въздушно охлаждане;

kwl - коефициент на цикъл на натоварване.

Коефициентът на цикъла на натоварване kwl е коефициент на намаляване, който може да се използва за определяне на непроменливия във времето капацитет на натоварване на предпазимите връзки при всеки цикъл на натоварване. Предпазните вложки имат различни коефициенти на цикъл на натоварване поради техния дизайн. Характеристиките на предпазимите връзки показват съответния коефициент на цикъл на натоварване kwl за > 10 000 промени на натоварването (1 час „Включено“, 1 час „Изключено“) през очаквания експлоатационен живот на предпазимите връзки.

При равномерно натоварване (няма цикли на натоварване и спирания), можете да вземете фактора на цикъла на натоварване kwl = 1. За цикли на натоварване и спирания, които продължават повече от 5 минути и се случват повече от веднъж седмично, трябва да изберете цикъла на натоварване фактор kwl, посочен в характеристиките на отделните предпазни връзки от производителите.

Остатъчен коефициент - krw.

Предварителното зареждане на предпазната вложка намалява допустимото претоварване и времето за топене. Използвайки остатъчния коефициент krw, е възможно да се определи времето, през което предпазителната връзка, с периодичен или непериодичен цикъл на натоварване, надвишаващ предварително изчисления допустим ток на натоварване Ip, може да работи с всеки ток на претоварване Ila, без да губи своя оригинални свойства във времето.

Остатъчният коефициент kRW зависи от предварителното натоварване V= Ieff/Ip - (отношението на ефективната стойност на тока Ieff, протичащ през предпазителя по време на цикъла на натоварване, към допустимия ток на натоварване Ip), както и от честотата на претоварване F. Графично тази зависимост е представена с две криви (фиг. 2.11): kRW1 = f (V), с F = чести ударни токове / циклични токове на натоварване > 1/седмица; kRW2 = f (V), с F = редки ударни токове / циклични токове на натоварване

След графично определяне на коефициента kRW1 (kRW2) намалената допустима продължителност на натоварване tsc може да се определи с помощта на израза:

tsc = kRW1 (kRW2) ⋅ ts

Намаляването на времето за топене на предпазната вложка tsy по време на предварително натоварване се определя от изчислената стойност на V, като се използва дадената крива kR3 = f (V) (фиг. 2.11) съгласно израза:

tsy = kR3 ⋅ ts

Ориз. 2.11.

AC токоизправителите често работят не с непрекъснати натоварвания, а с променливи натоварвания, които също могат за кратко да превишат номиналния ток на AC токоизправителя.

В случай на променливо натоварване се класифицират четири типични вида натоварване за работния режим на предпазителите, който не се променя с течение на времето:

Неизвестен променлив товар, но с известен максимален ток (фиг. 2.13);

Променливо натоварване с известен цикъл на натоварване (фиг. 2.14);

Случайно ударно натоварване от предварително натоварване с неизвестна последователност от ударни импулси (фиг. 2.15).

Определянето на необходимия номинален ток IP на предпазимата връзка за всеки от четирите вида натоварване се извършва на два етапа:

1. Определяне на проектния ток IP въз основа на ефективната стойност Ieff на тока на натоварване:

IP > Ieff ⋅(1/ ku ⋅ kq ⋅ kl ⋅ ki ⋅ k). (2.13)

2. Проверка на допустимата продължителност на претоварване от токови блокове, които надвишават допустимия работен ток на IP/предпазител, като се използва изразът:

kRW ⋅ ts ≥ tk, (2.14)

където tK е продължителността на претоварването.

Ако получената продължителност на претоварване е по-кратка от съответната необходима продължителност на претоварване, изберете предпазител с по-висок номинален ток Ip (като се вземе предвид номиналното напрежение Up и допустимия общ интеграл на Джаул) и повторете теста.

Пример за избор на предпазител

–Това е елемент от електрическа верига, чиято основна цел е да я предпази от повреда..

Принцип на действие

Предпазителят е проектиран по такъв начин, че да изгори преди да се повредят други елементи. В крайна сметка е по-лесно да поставите нов предпазител, отколкото да смените проводници, микросхеми и други елементи, които могат да изгорят, когато има скок на тока във веригата.

Предпазителят се нарича предпазител, защото се основава на предпазител. Този предпазител се състои от сплав, която има ниска точка на топене и когато възникне опасен за веригата ток, количеството топлина, което се отделя, когато такъв ток протича през тази вложка, е достатъчно, за да го разтопи. Когато вложката се стопи - "изгори", веригата е отворена.

Причините за изгорял предпазител могат да бъдат късо съединение, претоварване и внезапни скокове на тока.

Предпазителят не само предпазва веригата от повреда, но също така служи като защита срещу пожари и пожари, тъй като връзката на предпазителя изгаря в тялото на предпазителя, за разлика от жицата, която може да влезе в контакт със запалими материали по време на горене.

Случва се хората да си направят т.нар буболечка. Обикновено това е обикновено парче тел, което се поставя на мястото на предпазителя. Това се прави, защото няма предпазител с необходимия номинал под ръка или за байпас на защитата. Често такива бъгове водят до пожари, тъй като не е известно при какъв ток ще изгори такъв бъг или дали изобщо ще изгори.

Предпазител устройство

Както бе споменато по-горе, най-простият предпазител се състои от основната му част - предпазител (тел) и корпус, който е предназначен за свързване към електрическата верига и служи като закопчалка за вмъкването.

Предимства и недостатъци

Предимствата на предпазителите включват относително ниската им цена.

Основният недостатък на предпазителя е, че отнема сравнително дълго време за работа в сравнение с автоматичните предпазители. През времето, когато предпазител изгори в мрежи с високо напрежение, оборудването може да се повреди. В допълнение, предпазителят е елемент за еднократна употреба, тоест след като изгори, той не може да се използва за по-нататъшна употреба, докато автоматичните предпазители могат да служат доста дълго време, тъй като принципът на тяхното действие се основава на отваряне на веригата без повреда на структурата на самия предпазител.

Основни настройки

Параметрите, които характеризират предпазителя, са номинален ток, номинално напрежение, мощност, скорост на реакция.

Където U– мрежово напрежение, и Pmax– максимална мощност на натоварване с резерв от около 20%.

Скоростта, с която работят предпазителите, варира. Например, във вериги, където има полупроводникови устройства, е по-добре предпазителят да изгори по-бързо, за да не се повредят устройствата, но ако това е мощен предпазител, който се използва във верига на електрически двигател, тогава ще бъде много повече полезно, ако не прекъсва веригата всеки път в момента на пускови токове.

ЕЛЕКТРОСПЕЦ

Материал на предпазителя

Предпазителите са направени от мед, цинк, олово или сребро. Основните технически данни на тези материали по отношение на тяхната приложимост за предпазими връзки са дадени в табл. 1.

Маса 1.

В съвременните най-модерни предпазители се предпочитат медни вложки с калаен разтворител. Широко разпространени са и цинковите вложки. Медните вложки за предпазители са най-удобни, прости и евтини. Подобряването на техните характеристики се постига чрез сливане на калаена топка на определено място, приблизително в средата на вложката. Такива вложки се използват например в споменатата серия масови предпазители PN2. Калайът се топи при температура 232° C, значително по-ниска от точката на топене на медта, и разтваря медта на вложката в точката на контакт с нея. Дъгата, която се появява в този случай, вече стопява цялата вложка и изгасва. Текущата верига се изключва.
Така сливането на калаена топка води до следното.
Първо, медните вложки започват да реагират със закъснение във времето на такива малки претоварвания, на които те изобщо не биха реагирали в отсъствието на разтворител. Например, медна жица с диаметър 0,25 mm с разтворител се разтопи при температура 280 ° C за 120 минути.
Второ, при същата достатъчно висока температура (т.е. при същото натоварване), вложките с разтворител реагират много по-бързо от вложките без разтворител. Например медна жица с диаметър 0,25 mm без разтворител при средна температура 1000 °C се разтопи за 120 минути, а същата жица, но с разтворител при средна температура само 650 °C, се разтопи само за 4 минути.
Използването на калаен разтворител позволява да има надеждни и евтини медни вложки, които работят при относително ниска работна температура, имат относително малък обем и тегло на метала (което благоприятства превключвателната способност на предпазителя) и в същото време имат по-голяма скорост при високи претоварвания и реагират със закъснение при относително малки претоварвания. Съотношението Ip og:Iv за такива вложки е сравнително малко (не повече от 1,45), което улеснява избора на проводници, защитени от такива стопяеми връзки от претоварване.
Цинкът често се използва за направата на предпазители. По-специално, такива вложки се използват в споменатата серия предпазители PR2. Цинковите вложки са по-устойчиви на корозия. Следователно, въпреки относително ниската точка на топене, за тях, най-общо казано, би било възможно да се позволи същата максимална работна температура като за (мед 250 ° C) и да се проектират вложки с по-малко напречно сечение. Въпреки това, електрическото съпротивление на цинка е приблизително 3,4 пъти по-голямо от това на медта. За да се поддържа същата температура, е необходимо да се намалят загубите на енергия в него, като съответно се увеличи напречното му сечение. Вложката се оказва много по-масивна. Това, при равни други условия, води до намаляване на комутационната способност на предпазителя. Освен това, с масивна вложка с температура 250°C, не би било възможно да се поддържа температурата на патрона и контактите на приемливо ниво при същите размери. Всичко това налага да се намали максималната температура на цинковите вложки до 200°C и следователно допълнително да се увеличи напречното сечение на вложката. В резултат на това предпазителите с цинкови вложки със същите размери имат значително по-малка устойчивост на токове на късо съединение от предпазителите с медни вложки и калаени разтворители.
Когато има голяма нужда, редица предприятия произвеждат предпазители в собствените си електросервизи. В същото време материалите, от които са направени елементите на стопяемите вложки, трябва да бъдат внимателно калибрирани и най-малко 10% от готовите стопяеми вложки трябва да бъдат селективно тествани за минимални и максимални токове.
Взема се минималният ток, при който предпазителната вложка не трябва да изгори за по-малко от 1 час.Обикновено този ток е равен на 1,3-1,5 от номиналния ток, т.е.Imin = (l.3-1.5)In.
Взема се максималният ток, при който предпазителят трябва да изгори за по-малко от 1 час; той обикновено е (l.6-2.l)In.
Произведените вложки за предпазители трябва да отговарят на изискванията на съответните GOST по отношение на техните качества, характеристики и номинални токове.
Недопустимо е да се използват домашно направени вложки, тъй като в най-добрия случай те предпазват инсталацията само от токове на късо съединение. За закрепване на цинковия предпазител трябва да се използва стоманена шайба с увеличен диаметър и пружинна шайба. При липсата на тези шайби, цинкът постепенно се изстисква изпод контактния болт и отслабва контакта. Медна вложка не може да бъде монтирана в държач на предпазител PR без калаен разтворител, тъй като при висока температура на топене на медната вложка патронът с влакна бързо се разрушава.

Изгорелите предпазители трябва да се сменят с резервни фабрично калибрирани. Ако няма такива, те могат временно да бъдат заменени с предварително подготвени проводници, предназначени за определен ток. Диаметрите и материалите на проводниците са дадени в таблица 2.

Таблица 2.