2.Исследование плавких предохранителей

[ 1, 2 ]

Цель работы – ознакомление с конструкцией и техническими данными низковольтных предохранителей.

Программа работы

1.Ознакомиться с конструкцией и техническими данными низковольтных предохранителей типов ПР-2, ПН-2, ПНД-2, ПРС.

2.Снять времятоковую характеристику плавкой вставки и сравнить ее с расчетной.

Основные теоретические сведения

Предохранителем называется аппарат, который при токе, большем заданного значения, размыкает электрическую цепь в результате расплавления плавкой вставки, нагреваемой током. Отсюда возникло название плавкий предохранитель. Плавкие предохранители служат для защиты электроустановок от токов перегрузки и от токов короткого замыкания.

Неотъемлемой составной частью конструкции предохранителя является плавкий металлический элемент — вставка в виде тонкой проволоки или пластины специальной формы. Вставка выбирается с высокой проводимостью (для предупреждения чрезмерной потери напряжения в ней) и низкой температурой плавления. Она включается последовательно в цепь защищаемого объекта и представляет собой в термическом отношении намеренно ослабленный участок цепи. При токах короткого замыкания вставка нагревается до температуры плавления металла и, расплавляясь, разрывает цепь. Расплавление вставки должно происходить за малый промежуток времени, чтобы не подвергать электроустановку опасным воздействиям больших токов.

Ток и время плавления вставки зависят от многих причин: от материала, площади поперечного сечения и длины вставки, от состояния поверхности и условий охлаждения ее, от состояния контактов предохранителя, от температуры окружающей среды и т. п.

Графическое изображение зависимости времени плавлении плавкой вставки предохранителя от протекающего через нее тока называется токовременной (защитной) характеристикой. Принято временные характеристики изображать в виде кривых, как это показано сплошной линией на рис.3. Предохранитель будет защищать объект лишь в том случае, если его защитная характеристика располагается несколько ниже защитной характеристики защищаемого объекта при любом значении тока в цепи.

Материал и конструкции плавких вставок

Плавкие вставки изготовляются из меди, цинка, свинца или серебра. Для уменьшения объема расплавленного металла и увеличения быстродействия при коротких замыканиях плавкие вставки обычно выполняют с несколькими параллельными ветвями. При этом улучшаются условия охлаждения вставки, лучше используется весь объем патрона для рассеяния энергии дуги, уменьшается объем металла, как в отдельных ветвях, так и во всей вставке в целом, улучшаются условия гашения дуги и т.д.

Предохранители можно классифицировать по степени закрытия плавкой вставки на:

• предохранители с открытой плавкой вставкой,

• предохранители с полузакрытым патроном,

• предохранители с закрытым патроном.

В плавких вставках обычно выполняют два или более узких коротких перешейка (рис.4). При коротких замыканиях они представляют значительное сопротивление и ограничивают ток, уменьшают время отключения и увеличивают разрывную способность. Так как дуги возникают, прежде всего, поочередно на перешейках, представляющих большие сопротивления, а не сразу по всему сечению на всей длине вставки, то это уменьшает перенапряжения, обычно возникающие при быстром плавлении вставки, и нагрев патрона предохранителя. Наоборот, при малых токах перегрузки, т. е. при относительно больших периодах плавления, температура коротких перешейков благодаря интенсивному отводу тепла уравнивается с температурой остальной вставки, и перешейки практически не уменьшают весьма желательную выдержку времени действия предохранителя.

П атрон предохранителя состоит из толстостенной фибровой трубки, на которую плотно насажены латунные втулки, предотвращающие разрыв трубки. На втулки навинчиваются латунные колпачки, которые закрепляют плавкую вставку, привинченную к ножам до установки ее в патрон. Патрон вставляется в неподвижные контактные стойки, закрепленные на изоляционной плите. Необходимое контактное нажатие обеспечивается кольцевой или пластинчатой пружиной.

Процесс гашения дуги происходит следующим образом. При отключении сгорают суженные сечения плавкой вставки и возникает дуга. Под действием высокой температуры дуги стенки патрона, выполненные из фибры, выделяют газ, в результате чего давление в патроне за доли полупериода поднимается до 8-10 МПа. Увеличение давления способствует быстрому гашению дуги.

Для снижения температуры плавления вставки используется металлургический эффект, если на полоски меди напаяны шарики олова. Температура плавления в этом случае не превышает 475С. Дуга возникает в нескольких параллельных каналах (в соответствии с числом вставок); это обеспечивает наименьшее количество паров металла в канале между зернами кварца и наилучшие условия гашения дуги в узкой щели.

Наполнителем в предохранителях этого типа является чистый кварцевый песок. Вместо кварца может быть применен мел, смешанный с асбестовым волокном, гипс или борная кислота. Вместо фарфоровых трубок могут применяться трубки из стеклоткани, пропитанной теплостойкими лаками, из стеатита или литые из пластмасс или изоляционных смол.