3. Требования к предохранителям

3.1. Отключающая способность

Отключающая способность предохранителей с ростом мощностей энергопотребителей должна расти, т.к. растут токи короткого эамыкання. Например, в судовых электроустановках с очень короткими линия­ми токи короткого замыкания могут достигнуть 200 кА при напряжении 400 В переменного тока. Лучшие отечественные и зарубежные образцы предохранителей имеют отключающую способность на уровне 100 кА.

3.2. Селективность

Селективность - это избирательная способность срабатывания предохранителей. Она имеет важное значение в электрических цепях с последовательно включенными предохранителями. Селективность защи­ты здесь состоит в том, что первый предохранитель отключит цепь раньше, чем будет поврежден второй. Селективность срабатывания обеспечивает отключение только одного аппарата, что позволяет нормально функционировать другим потребителям, включенным в эту цепь.

3.3. Быстродействие

Требования кo времени срабатывания предохранителей определяют­ся, в основном, термической стойкостью полупроводниковых приборов, которая задается обычно в виде защитного показатели. Защитный пока­затель представляет собой допустимое значение интеграла квадрата тока синусоидальной формы, проходящего через прибор в течение одно­го полупериода во времени. Это положение выражается формулой

(2)

- время плавления;

t_д - время дури;

_приб - защитный показатель полупроводникового прибора.

Напряжение отключения. Перенапряжения, возникающие при отклю­чении цепи тока плавким предохранителем не должно превосходить до­пустимых по условиям электрической прочности изоляции потребителя и линий. Обычно допускают, чтобы пиковое значение напряжения не превосходило 1,5...1,7 амплитуды номинального.

3.4. Токоограничивающая способность

Требования к наибольшему допустимому току, пропускаемому пре­дохранителем при срабатывании, предъявляются обычно к сопутствующим и быстродействующим предохранителям. Для первых этот ток не должен превосходить тока термической и электродинамической стойкости авто­матического выключателя или теплового реле; для вторых - по усло­вию:

I_n ≤ nI_доп (3)

где I_n - предельный пропускаемый предохранителем ток;

I_доп - наибольшее мгновенное значение тока, допустимое для

полупроводникового прибора по условиям алектродинами-

ческой стойкости;

n - число параллельных ветвей.

Например, для тиристоров типа Т320 I_доп = 35 кА.

4. Характеристики предохранителей в установившемся режиме

Установившаяся температура

(4)

где Т₀ - температура окружающей среды;

β -температурный коэффициент сопротивления.

В свою очередь коэффициент

;

где I - ток, протекающий через плавкий элемент,

Ко - электрическое сопротивление плавкого элемента при 0°С?

α - коэффициент теплоотдачи ;

S_охл - поверхность охлаждения.

Номинальный ток предохранителя при T_уст= T_ном определится из выражения:

. (5)

Важное значение для предохранителя имеет пограничный ток. По­граничным током называется такой ток, при котором установившейся температурой узкого перешейка (или наиболее нагретого участка) плав­кого элемента является температура плавления материала плавкого эле­мента. Пограничный ток определяем по формуле

(6)

Отношение токов T_погр и T_ном в соответствии с (4) и (5)

равно:

(7)

Зависимость установившейся температуры узкого перешейка плав­кого элемента из серебра (при Т₀= 20 °С, Т_пл = 961 °С, β = 4-10" °С ) от отношения I_погр /I_ном приведенана рис. 1. Как вид­но из графика при наиболее употребительных отношениях токов I_погр /I_ном= 1,3..1,5 для серебряных

плавких элементов температура узкого пере­шейка будет соответственно равна 250 и 170 °С.

В неустановившемся режиме для время-токовой характеристики предохранителя мз любого материала можно воспользоваться формулой

Рис. 1. Зависимость установившейся температуры узкого

перешейка плавкого элемента из серебра от

отношения токов

(8)

где - время, необходимое для нагрева плавкого элемента

постоянного сечения до температуры плавления;

- ток , протекающий через плавкий элемент;

-постоянная времени, равная

(9)

где C₁ и С₂ - соответственно удельная теплоемкость плавкого

элемента и среда;

m₁ и m₂ - соответственно масса плавкого элемента и

среда