3 Апарати захисту

3.1 Запобіжники. Будова і принцип дії запобіжників

Запобіжник – апарат захисту, що автоматично вимикає електричне коло при короткому замиканні або перевантаженні в ньому. Вимикання кола здійснюється шляхом розплавлення плавкої вставки, що безпосередньо нагрівається струмом кола. Відновлення роботоздатності запобіжника здійснюється заміною плавкої вставки.

Переваги плавких запобіжників: простота будови, обслуговування, висока вимикаюча здатність, невелика вартість.

Запобіжники випускаються на струми від міліампер до тисяч ампер, на напругу 250, 500В.

Запобіжники складаються з корпусу, плавкої вставки, контактів, приєднуючого пристрою, дугогасійного пристрою (або дугогасійного середовища).

Найважливішою характеристикою запобіжника є залежність часу перегорання плавкої вставки від струму.

Рисунок 3.1 – Часострумова характеристика запобіжника

Запобіжник працює в двох режимах: в нормальних умовах та в умовах перевантаження або короткого замикання.

В першому випадку вся теплота віддається в навколишнє середовище. Температура досягає усталеного значення і не перевищує допустимих значень. Струм тривалого режиму називається номінальним струмом плавкої вставки. Номінальний струм запобіжника дорівнює максимальному із значень номінального струму плавкої вставки, яка може бути в нього встановлена.

Найбільший струм, при якому вставка не перегорає протягом тривалого часу, називається плавлячим струмом (його величина залежить від перетину, форми, матеріалу, довжини, конструкції запобіжника, температури навколишнього середовища).

Мінімальне значення плавлячого струму (1,3-1,4) І_ном, при якому вставка не перегорає протягом 1-2 год. Максимальне значення плавлячого струму 1,6 І_ном – вставка повністю розплавиться за час до 2 год.

Щоб досягти різкого скорочення часу плавлення з ростом струму:

• плавку вставку виготовляють за спеціальною формою («фігурна вставка») – із зменшеним перетином на окремих ділянках (регулювання тепловіддачі при нормальних умовах);

• використовують металургійний ефект – деякі легкоплавкі метали (олово, свинець) розчиняють в розплавленому стані тугоплавкі метали (мідь, срібло). Отриманий розчин металів має більший електричний опір і понижену температуру плавлення.

Завдяки цим заходам досягається струмообмежуюча дія – вставка перегорає раніше, ніж струм короткого замикання досягає усталеного значення. (Струмообмежуюча дія фігурної вставки значно більша, ніж при металургійному ефекті).

Гасіння дуги, що виникає в момент перегорання, здійснюється за рахунок конструктивного виконання (трубки).

Запобіжники із закритим патроном та наповнювачем – ПН-2. Використовують в мережах змінного струму до 380В (50Гц) та постійного 220В.

Рисунок 3.2 – Загальний вигляд запобіжників серії ПН-2

Структура умовного позначення

1 – серія;

2 – номінальна сила струму основи (100, 250, 400, 600А);

3 – позначення способу приєднання: (1 – переднє приєднання проводів і врубне плавких вставок);

4 – позначення наявності покажчика спрацювання (ПС) і контакту допоміжного кола (КДК):

0 – без ПС і КДК;

1 – з ПС, без КДК;

2 – з ПС і КДК замикаючим;

3 – з ПС і розмикаючим КДК;

5 – кліматичне виконання та категорія розміщення.

Номінальний струм плавких вставок, А:

ПН2-100 – 31,5; 40; 50; 63; 80; 100;

ПН2-250 – 80; 100; 125; 160; 200; 250;

ПН2-400 – 200; 250; 315; 350; 400;

ПН2-600 – 315; 400; 500; 600.

Запобіжник різьбової серії ПРС. Використовується в мережах змінного струму 380В і постійного – 220В.

Плавка вставка знаходиться в кварцовому піску і має покажчик спрацювання. Плавкі вставки типу ПВД нерозбірні.

Рисунок 3.3 – Загальний вигляд запобіжника серії ПРС

Структура умовного позначення

1 – серія;

2 – номінальна сила струму основи – 6; 25; 63; 100А;

3 – кліматичне виконання та категорія розміщення;

4 – спосіб приєднання проводів: П – переднє, З – заднє.

Номінальний струм плавкої вставки:

ПРС-10 – 1,2; 4; 10А (різьба гільзи Е21)

ПРС-25 – 4; 6; 10; 16; 20; 25 (різьба гільзи Е27)

ПРС-63 – 20; 25; 40; 63 (різьба гільзи Е33)

ПРС-100 – 40; 63; 80; 100 (різьба гільзи М521,5).

Запобіжники типу НПН2-60. Мають закритий патрон з наповнювачем та нерозбірні плавкі вставки.

Рисунок 3.4 – Загальний вигляд запобіжника серії НПН

Структура умовного позначення

1 – серія;

2 – 60 – номінальний струм контактів основи (63А);

3 – спосіб приєднання: (0 – переднє врубне врубної вставки);

4 – кліматичне виконання та категорія розміщення.

Номінальний струм плавкої вставки: 6; 10; 16; 20; 25; 31,5; 40; 63А.

Ступінь захисту: ІР00.

Рисунок 3.5 – Часострумові характеристики автоматів

Контрольні питання:

1 На який діапазон номінальних струмів за основою виконують запобіжники типу ПН2?

2 Які заходи використовують для прискорення перегорання плавких вставок в запобіжниках?

3 На який діапазон номінальних струмів виконують запобіжники типу ПРС?

4 На який діапазон номінальних струмів виконують запобіжники типу ПНП?

5 Якою є найважливіша характеристика запобіжника?