10. Общие сведения о плавких предохранителях.

Одним из основных требований правил эксплуатации электроустановок является обеспечение надежности защиты электрооборудования от ненормальных режимов. В аварийных режимах токи могут достигать больших значений, что может нарушить устойчивость эл/дин., а также к потере термической устойчивости. Для защиты электрооборудования в аварийных режимах применяются плавкие предохранители.

Плавкий предохранитель – коммутационный ЭА, предназначенный для отключения защищаемой цепи посредством расплавления и испарения токоведущего элемента.

Конструктивно плавкий предохранитель ПР2 состоит из изоляционного корпуса, на торцах которого укреплены латунные втулки, на втулке навинчиваются латунные колпачки. Внутри корпуса крепится одна или несколько плавких вставок. У плавких предохранителей на ном. ток до 100 А контактные элементы являются латунные колпачки, а свыше 100 А контактные элементы выполнены виде плоских ножей.

Для плавких предохранителей предназначенных для отключения токов к.з. в диапазоне от 1.2 до 20 кА корпус предохранителя выполняется из фибры.

Фибра под воздействием эл. дуги, возникающей при перегорании плавкой вставки выделяет газ резко повышающее давление внутри корпуса до 10 МПа что ускоряет успешное гашение электрической дуги.

Предохранители предназначены для отключения тока к.з. до 100 МА. Напряжение предохранителя ПН2 имеет фарфоровый корпус. Внутренняя полость корпуса плотно заполняется наполнителем (например чистым и сухим кварцевым песком с диаметром зерен 0.2-0.3 мм). Заполнение внутренней полости наполнителем способствует интенсивному охлаждению дуги и как следствие ускорению гашения электрической дуги. Это так же способствует ограничению току к.з. Повышается отключающая способность при больших значениях токов к.з.

Плавкие вставки изготавливаются из сплавов свинца с оловом, цинка, меди, серебра и алюминия. Плавкие вставки из свинца, цинка и их сплавов имеют низкую температуру плавления, но из-за низкой электропроводности приходится их выполнять с большим поперечным сечением с тем, чтобы снизить темп нагрева.

На рисунке плавкие вставки выполнены с двумя и более перешейками. При ном.токе длительно протекающий через плавкую вставку, плотность тока не приводит к чрезмерному нагреву материала плавкой вставки, поскольку тепло передается всей массе плавкой вставки. В режимах протекания токов к.з. высокая плотность тока в узких перешейках создает значительную концентрацию выделяемого тепла, что приводит к повышеию тепла в узких сечениях и испарению.

Т.к. перегорание плавкой вставки происходит путем последовательного перегорания узких перешейков и сопротивление дугового столба вводится ступенями. Ток изменяется достаточно плавно, а это приводит к снижению перенапряжений. Узкие перешейки приводят к снижению нагрева корпуса предохранителя заполненного наполнителем. Для снижения времени расплавления плавких вставок, выполненных из материалов с высокой температурой плавления используется металлургический эффект – явление растворения более тугоплавких материалов.

Недостатком предохранителя является необходимость замены плавкой вставки при срабатывании предохранителя. Для этого необходимо иметь запас полностью взаимозаменяемых по параметрам плавких вставок. Для снятия предохранителя необходимо отключить электрооборудование от источника питания.

11)Определяющими работоспособность плавкого предохранителя являются: 1)Номинальный ток предохранителя I_{пр ном} [А] – наибольший допустимый по условиям нагрева составных частей ток нагрузки. 2)Ожидаемый ток КЗI_ож [кА]-это ток, который протекал бы в цепи, где установлен предохранитель, если бы он был заменен закороктой с бесконечно малым сопротивлением , по сравнению с остальным сопротивлением цепи. 3)Номинальный ток предохранителя I_ном [кА]-наибольшее значение периодической составляющей в момент соответствующий моменту возникновения дуги и которую предохранитель способен отключить. 4)t₀ [c] время от момента протекания тока достаточного для расплавления плавкого элемента погасания дуги. 5)Номинальное напряжение предохранителя U_{пред ном}–это межполюсное напряжение, равному номинальному межфазному напряжению эл. цепей в работе которых предназначен предохранитель. Основной характеристикой определяющие защитные свойства плавкого предохранителя является время- токовая характеристика. Производственные погрешности конструктивных размеров составных частей плавких предохранителей, разброс физико-технологических свойств материалов, состояний поверхностей, влияние дестабилизирующих факторов окружающей среды обуславливает время отключения токовых характеристик. Ожидаемая характеристика будет между кривыми 2 и 3, изображенными пунктирными линиями. Отклонение по времени может достигать +-50%. Для инженерных расчетов принимается время-токовая характеристика, соответствующая среднему значению времени срабатывания t₀ (кривая1)Контрольными точками времятоковой характеристики является нижний I_н и верхний I_в пределы одночасового тока плавления предохранителя. При этих значениях токов, протекающих через предохранитель. Температура плавкой вставки достигает температуры плавления. Для I_н предел одночасового тока расплавления происходит >=1 час. Для I_в время <=1 час. Полу сумма этих токов будет называться пограничным током в предохранителе и он зависит от материала плавкой вставки. Для медных (1,6-2)I_пном для серебряных (1,1-1,6) I_{пном для} для цинка (1,25-1,45) I_пномДля медь+Sn (1.4-1.5) I_пном

12)Отечественной промышленностью выпускается плавкие предохранители для защиты оборудования.

ПН-2 Обладают отключающей возможностью от5 до 100аК.Выполнены в фарфоровом корпусе с песчаным наполнителем. Номинальные токи предохранителя 40,100,250,400,600,1000А.

Серия ПР-2 – Это предохранители с плавкими вставками переменного сечения изготовленного на номинальные тики от 6 до 10А с номинальным напряжением 80В.Отключающая способность в зависимости от габаритов и номинального тока от 0,2 до 10кА.Они имеют цинковую плавкую вставку с 2 либо 4 узкими перешейками.Допускают разборку с целью замены плавкой вставки непосредственно на месте эксплуатации без применения спец инструментов.

Серия ПДС это резьбовой предохранитель,плавкая вставка которой помещенная в керамический цилиндр с кварц. наполнителем и вставки керамическое основание и удерживается керамической головкойввинчиваемой в резьбу основания.Этот предохранитель снабжен указателем о расплавлением плавкой вставки. Ном токи от 1 до 630А для работы в сетях 380В переменного 360В постоянного. Корпус выполняется из прочного материал(стеатит). Стеатит -это материал, являющейся продуктом талька с каолином и барием. Стеатит в 1.5-3 раза прочнее фарфора, обладает большей теоретической стойкостью и также более высокими электрическими свойствами. Отличающаяся способность достигает до 15кА. Предохранитель допускает замену плавкой вставке без снятия защитного эл. оборудования. Серия ПП41,ПП51,ПП61.Эта серия является быстродействующими предохранителями изготовленные на номинальные токи от 40 до 630А и предназначены для защиты электрооборудования силовыми полупроводниковыми приборами .Имеют фарфоровый корпус заполняется кварцевым песком, плавкая вставка изготавливается из серебряной ленты без оловянной напайки.Эта серия может использоваться до 440В пост тока и 330-370В переменного тока.

13)Плавкий предохранитель может защищать ЭА лишь от токов КЗ.

Для выполнения фцнкции защиты от кз двигателя плавкого предохранителя ПР включается между источником U и защищаемым двигателем Д. Электрическая цепь электропривода состоит из силовой и цепи управления. Силовая цепь предназначена для подключения U сети АBC к обмотке статора АД через контактор рубильника SP предохранителя ПР1.Контактор линейного контакта ЛК и через нагревательные элементы теплового реле РТ. Цепи управления состоят из кнопок управления ПУСК СТОП и контактов теплового реле ТР.Для защиты цепи от кз предусмотрены плавкий предохранитель ПР2.Вспомогательные контактылинейного контактора ЛК 13,14включаются параллельно кнопке ПУСКА и обеспечивает нулевую защиту

14-15)Расчет параметров плавких вставок предохранителя проводится в нескольких случаях,в частности в случае замены после срабатывания предохранителя. Электрические параметры по которым выбирается конструктивные размеры плавких вставок: -U_{пред ном} номинальн напряжение предохранителя(равное ном напряжению сети); I_{ном пред} -номинальный ток предохранителя(10,15,20,30,40,63,100А); I_{о ном} -номинальный ток отключения; -защитные характеристики предохранителя. Расчет параметров плавкой вставки предохранителя для защиты электропроводки. Повышенная температура нагрева проводников снижают качество изоляции, ускоряют процессы её старения,может вызвать преждевременный выход из строя.С целью увеличения увеличиваются дополнительная температура нагрева прововдников,при том температура окруж среды равна 25˚С.При длительном протекании тока ѵ_дл =65˚С.ѵ_{перегрузки}=110˚С.ѵ_кз=175˚С.Используется зависимость плотности тока от сечения проводника медного провода.Кривая1(верхняя) соответствует случаю,когда провода проложены открыто.Кривая 2,2провода проложены в трубе.Кривая 3,3-||-.Кривая 4,4-||-.В зависимости от значения тока,протекающего по проводникам,можно выделить следующие режимы работы электропроводки: -номинальный режим- ток не превышает I_доп; –режим перегрузок I_пер = 1,5-3,5 I_ном; -режим кз ток 4-8 I_ном.Для защиты электропроводки от токов перегрузки,параметры плавкой вставки определяется с учетом нагрева проводника ≤110˚C. ; Режим кз.Ток кз не должен превышать определенного времени протекания. ; Решив уравнение,получим;Во избежание нагрева проводника выше допустимой температуры,предохранитель должен отключить электропроводку за время,меньше,чем выдерживает изоляция проводника.t_0пер ≤ t_{пер ,} t_0кз ≤ t_кз При известных токах через предохранитель и времени допустимого протекания тока,можно рассчитать сечение узкого перешейка плавкой вставки.Для открытой плавкой вставки:;;K₁=1.2-1.3; K₂=1.7-2.0; Можно расчитать защитную характеристику предохранителя.Ном ток предохранителя беретсяI_{пред ном} ≥ 1,25*I_ном

16)Наиболее массовое применение находят асинхронные ЭД трехфазного тока с U до 500В и мощностью до 100кВ.Для сетей U_ном=220B – соединяется звездой. В процессе эксплуатации возможен режим режим КЗ при межфазном замыкании обмоток, а также режим перегрузки из-за появления нагрузочных моментов.Для защиты аварийных режимов, предохранители включаются во все 3 фазы.Условие: I_дв.п.=K_пI_дв.ном.К_п=6-8 Время пуска на холостом ходу составляет 0,1-0,5с.При заданной ном. мощности двигателя,ном ток в каждой фазе линии может быть расчитан по формуле:(треугольник) (звезда)В зависимости от конкретных условий пуска ЭД ном ток выбирается: -при небольшой частоте включения и легких условий пуска ЭД.I_пр.ном≥0,4I_дв.п. –при тяжелых условиях пуска ПВ% ≤ 40% I_пр.ном≥(0,5-0,6)I_{дв.пуск}В соответствии с тех.условиями на эксплуатацию асинхронного ЭД, его ток перегрузки не должен превышать 1,6*;≤I_пр=0,4I_дв.п===Плавкий предохранитель не может защитить асинхронный ЭД от перегрузки,эта функция возлагается на тепловое реле.Плавкие предохранители могут защитить асинхронныйЭД при токах больше пускового тока ЭД.На срок службы асинхронного ЭД влияет качество изоляции статорных обмоток.У асинхронного двигателя, мощностью не больше 15кВт, обмотка статора имеет класс изоляции В с темпреатурой 120˚С,для двигателя>15кВт,класс точностиF,145˚C.

17) Автоматический выключатель (автомат) - аппарат,предназначенный для нечастых замыканий и размыканий жл цепи и длительного прохождения по нему тока, а так же для автоматического размыкания цепей при появлении в них короткого замыкания, перегрузок по току, падения напряжения ниже допустимого, изменении направления тока или мощности. Применение выключателей вместо плавких предохранителей дает:

- при перегрузке или КЗ выключатель откл все фазы защищаемой им цепи, благодаря чему исключается возможностьоднофазной работы трёхфазных двигателей;

- уменьшаются простои, т.к. включить сработавший выключатель быстрее, чем сменить сгоревший предохранитель;

- выключатели имеют защитные характеристики срабатывания, обеспечивающие более совершенную защиту, чем плавкие предохранители.автоматические включатели имеют более высокую стоимость, чем предохранители.В зависимости от назначения и требуемых параметров АВ различают по мощности (току), числу полюсов (одно-, двух- и трёхполюсные), исполнению защитных расцепителей, быстродействию и конструктивному исполнению(установочные-имеют защитный пластмассовый корпус и универсальные – без защитного корпуса). К автоматам предъявляют следующие требования: - токоведущая цепь автомата должна пропускать ном ток втечение сколь угодно длительного времени, а также выдерживать воздействие больших токов КЗ;

- автомат должен обеспечивать без повреждений многократное откл предельных токов КЗ;

- для обеспечения электродинамической и термической стойкостиэнергоустановок, уменьшения разрушений, вызываемых токами КЗ,автоматы должны иметь малое время отключения; - элементы защиты должны обеспечивать необходимое времясрабатывания и селективность.

Автоматические выключатели разделяют по следующим параметрам: - по виду тока (постоянный, переменный или оба). Величина тока может колебаться в широких пределах: от 6,3А до 6,3 кА; - по количеству полюсов: от одно- до четырёх полюсных; - по токоограничению (в наличии или нет); - по типам расцепителей (максимальный, независимый или нулевой); - по временному интервалу: без выдержки, с задержкой не зависимой от величины тока, с обратно зависимой от тока или сочетание этих характеристик; - по наличию коммутации вторичных цепей (есть или нет);

- по виду подключения цепей (с задним присоединением, с передним, с универсальным); - по типу привода (ручной, пружинный, с электромагнитным двигателем или пневматическим); - по степени герметизации корпуса для защиты от воздействия внешней среды.Кроме этого, автоматы делятся по времени срабатывания (от подачи команды на расцепление до фактического разъединения цепи): - нормальные. Время варьируется от 0,02 до 0,1 секунды; - селективные. Временной промежуток можно регулировать в рамках 1 секунды; - быстродействующие. Кроме короткого периода отключения (0,005 секунды), данные автоматы имеют токоограничивающий эффект.

18)Трехполюсные автоматические выключатели типа А-3000 — наиболее распространенная серия. Выключатели предназначены для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при перегрузках и коротких замыканиях в цепях с номинальным напряжением до 440 В постоянного тока, до 660 В переменного тока частотой 50 или 60 Гц, нечастых оперативных коммутаций электрических цепей, а также для защиты электрических цепей при снижении напряжения до недопустимой величины. Износостойкость механическая — 16 000 циклов включений-отключений, коммутационная — 10000 для токоограничнвающнх н 5000 циклов для выключателей с выдержкой времени н неавтоматических. В этой серии выпускаются автоматы на повышенные частоты: А-3123, 380 В, 400 Гц, 15 А и А-3124, 380 В, 40 А и 1500 Гц. Выключатели допускают нечастые пуски короткозамкнутых асинхронных электродвигателей. Выключатели в зависимости от исполнения предназначены для эксплуатации в районах с умеренным, тропическим или холодным климатом. Типовое обозначение выключателя расшифровывается следующим образом: А 37 Х Х Ф А - Условное обозначение вида аппаратов - Автоматические выключатели 37 - Порядковый номер разработки (серии) Х - Обозначения типоразмера выключателя по номинальному току: 1- 160А 2- 250А 3- 630А Х - Обозначение числа полюсов выключателя и исполнения токовой защиты: 1- двухполюсное, с электромагнитными расцепителями  2- трехполюсное с электромагнитными расцепителями  5- двухполюсное, с электромагнитными и термобиметалическимирасцепителями 6- трехполюсное, с электромагнитными и термобиметалическимирасцепителями  7- двухполюсное, неавтоматическое  8- трехполюсное, неавтоматическое 

A3160 Номинальный ток, 15-50А Напряжение, 110,220 В Число полюсов 1.2,3 Предельный ток отключения, (постоянный 1,6...3,6; переменный 2,5...4,5)кА Время отключения, 0,025с

A3110 Номинальный ток, 15-100А Напряжение, 220 В Число полюсов 2,3 Предельный ток отключения, (постоянный 5; переменный 2,5...10)кА Время отключения, 0,015с

A3120 Номинальный ток, 15-100А Напряжение, 220 В Число полюсов 2,3 Предельный ток отключения, (постоянный 20; переменный 18)кА Время отключения, 0,015с

A3130 Номинальный ток, 100-200А Напряжение, 1220 В Число полюсов 2,3 Предельный ток отключения, (постоянный 17...28; переменный 14...25)кА Время отключения, 0,015с

A3140 Номинальный ток, 100-200А Напряжение, 220 В Число полюсов 2,3 Предельный ток отключения, (постоянный 17...28; переменный 14...25)кА Время отключения, 0,015с

После срабатывания теплового элемента автоматм можно включить лишь через промежуток времени составляющий для А3160,А3110 1минуту, А2120 2.5 мин,А3130 через 3 мин,А3140 4 мин.

19) А-3700 пришел на смену серии А-3100.Серия А-3700 имеет меньшие габариты,большую износостойкость и меньшую массу. Выключатели серии А3700 П предназначены для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при коротких замыканиях и перегрузках в электрическихцепях передвижных и стационарных установок с номинальным напряжением до 660 V переменного тока частоты 50 Hz, до 400 V переменного тока частоты 400 Hz,и до 440 V постоянного тока, а также для оперативных включений и отключений этих цепей.Предусмотренна возможность реализации селективных и токоограничивающих функций.Токоограничиавющая способность выключателей позволяет в 2-3 уменьшить ток КЗ.Это позволяет уменьшить сечение проводов,снизаить требования к прочности крепления трансформаторов,экономияматериалов.Автомат выпускается в 4-х величинах номинального тока 160,250,400,630А. Автомат позволяет делать нечастые пуски АД при этом частота коммутаций в час от1 до 300.Наличие полупроводникового расцепителя делает возможность повторного включения после отключения аварйноготока.Ток перегрузки не регулируемый.Ток КЗ на перем токе от 3 до 1.Время срабатывания КЗ при верхней уставке от 3 до 16 сек,нижней 0,1-0,4сек.Ном ток автомата 40А(от20 до 40 регулирование)Износостойкость до 200000 опер крммутаций)Механическая(60000)