Защитная характеристика предохранителя

Предохранители обладают защитной, или времятоковой характеристикой (рис. 3.1). Она представляет собой зависимость времени полного отклонения τ_откл от отношения ожидаемого тока в цепи (тока КЗ или перегрузки I) к номинальному току плавкой вставки.

В полное время отключения входит время нагревания вставки повышенным током I, ее расплавление, появление дуги и гашение. Откладывая кратности тока по горизонтальной оси и время τ_откл по вертикальной, имеем кривую

τ_откл = f (I/I_н.вст). (3.1)

Рис. 3.1. Типовая защитная характеристика предохранителя ПН-2

Характеристика (см.рис. 3.1) является типовой, т.е. она относится не к одному предохранителю, а к серии подобных предохранителей на разные номинальные токи I_н.вст. Если требуется характеризовать каждую вставку отдельно, на горизонтальной оси откладывают не кратность тока нагрузки, а ток.

Характеристики отдельных предохранителей отклоняются от средних значений из-за производственных допусков в размере и составе плавких вставок, различного качества и количества контактов, а также старения материала вставок в процессе эксплуатации. Поэтому защитную характеристику изображают не линией, а в виде полосы (см. рис. 3.1), в пределах которой лежит возможное время отключения.

Обычно все характеристики предохранителей в связи с широким диапазоном изменения их параметров принято изображать в виде семейства графиков с логарифмическим масштабом для различных номинальных токов плавкой вставки.

Защитная характеристика позволяет определять надежность защиты элементов электроустановок плавкими предохранителями от токов перегрузки и КЗ. Для этого на совмещенном графике необходимо сопоставить защитную характеристику предохранителя и тепловую характеристику защищаемого элемента (провода, кабеля, электродвигателя и т.п.).

Тепловая характеристика элемента электрической установки изображается кривой и выражает зависимость промежутка времени, в течение которого температура этого элемента станет предельно допустимой, от отношения фактического тока в нем I_к номинальному току I_н, т.е.

τ_нагр = f (I/I_н). (3.2)

Рис. 3.2. Сопоставление защитных характеристик плавких вставок с тепловой характеристикой защищаемого элемента электроустановки:

а, с– защитные характеристики;b– тепловая характеристика

На рис. 3.2 сопоставлены защитные характеристики плавких вставок предохранителей и тепловая характеристика элемента электрической установки. Вставка с характеристикой a обеспечивает защиту элемента электроустановки с тепловой характеристикой b при любой кратности тока. Вставка с характеристикой с может обеспечивать защиту того же элемента только при значительных кратностях, в данном случае при кратности более четырех. При меньших кратностях температура защищаемого элемента может превысить предельно допустимую раньше, чем перегорит вставка, а элемент повредится. Поэтому для улучшения защитных характеристик плавких вставок, зависящих в основном от отношения I_ /I_н.вст, необходимо, чтобы это отношение было как можно меньше при малом времени отключения τ_откл, т.е. характеристика должна быть пологой. Вместе с тем слишком малое отношение I_ /I_н.вст явилось бы причиной ложных отключений при небольших перегрузках, часто возникающих при эксплуатации и не представляющих опасности для элемента. Такие отключения недопустимы, так как нарушают нормальную работу технологических установок. Поэтому для плавких вставок принято отношение I_ /I_н.вст от 1,25 до 2,0.

Таким образом, условием безопасности и надежности защиты элемента электроустановки предохранителем является соотношение

. (3.3)