3KIsprrelpernapr14_08_07

По конструктивным особенностям различают пластинчатые, патронные, трубочные и пробочные предохранители. Номинальный ток, на который рассчитана плавкая вставка, указывается на корпусе предохранителя. Оговаривается также максимально допустимое напряжение, при котором может использоваться предохранитель.

Предохранители классифицируются по назначению. Исходя из условий эксплуатации и требований к защитным свойствам, предохранители условно подразделяются на предохранители общего применения, сопутствующие, для защиты полупроводниковых приборов, приборные, столбовые, бытовые и для транспортных средств.

Предохранители общего применения, например серий ПР-2, ПН-2 предназначены для защиты электродвигателей, трансформаторов, внутрицеховых электросетей и отключают практически все токи короткого замыкания. Предохранители сопутствующие применяются в эксплуатации только в комплексе с автоматическими выключателями или тепловыми реле и предназначены для отключения токов короткого замыкания; при этом предохранитель должен отключить электрическую сеть раньше, чем разомкнутся контакты выключателя, либо существенно ограничить ток короткого замыкания до допустимого значения для выключателя.

Для защиты полупроводниковых приборов применяются предохранители типа ПП-57, ПП71, обладающие высоким быстродействием и токоограничением.

Приборные предохранители типа СК или СМ обладают небольшой отключающей способностью и применяются для защиты измерительных приборов.

В сельской местности на столбах ответвлений линий электропередач применяются столбовые предохранители типа Ц-27 или ПП-22, имеющие защитную оболочку от атмосферных воздействий.

Для транспортных средств применяются предохранители с повышенной виброустойчивостью.

Предохранители можно классифицировать по времени срабатывания. Условно их можно разделить на быстродействующие, нормального

быстродействия и инерционные.

Ориентировочно быстродействие можно оценить по формуле t5 K I ном

I ном - номинальный ток предохранителя, А;

t5 - время от момента включения тока 5 I ном в холодном состоянии до появления дуги, с.

41

При K 1 предохранитель инерционный, К=0,01 0,1 – нормального быстродействия; К= 0,01 – быстродействующий.

Основным элементом предохранителя является плавкая вставка, может выполняться из проволоки или плоских пластин в зависимости от тока.

В зависимости от типа и требований к предохранителю плавкая вставка может быть изготовлена из различных материалов и иметь разное сечение и форму.

Наиболее распространенные материалы плавких вставок предохра

нителей общего применения – медь, цинк, свинец и другие материалы. В быстродействующих предохранителях защиты тиристоров, электронных схем – серебро.

В предохранителях на токи 10 А наиболее широко распространение получили фигурные плавкие вставки прямоугольного сечения, имеющие от одного до четырех сужений, рис.1.

Рис.1 Фигурные плавкие вставки прямоугольного сечения

Наличие узких перешейков в фигурных вставках значительно снижает энерговыделение в дуге, увеличивает токоограничивающую способность предохранителя, уменьшает перенапряжение при гашении дуги и позволяет снизить нагорев всего предохранителя в номинальном режиме. Можно осуществить дифференциальность защиты. При токах короткого замыкания быстрее нагревается перешеек, тепло не успевает отводиться в окружающую среду и широкие части.

Основной характеристикой плавкой вставки является зависимость времени ее перегорания от тока (рис.2).

42

На этой характеристике особо можно выделить следующие токи, которые используются для выбора плавких вставок.

I min - наименьший из токов расплавляющих вставку в течении 1-2 ч ;

при меньших токах вставка уже не плавится;

I10 - ток, при котором плавление вставки и отключение сети происхо-

дит через 10 с после установления тока;

I ном - номинальный ток вставки, т.е. ток при котором вставка длитель-

но работает, не нагреваясь выше допустимой температуры. Токи связаны простым соотношением

I ном = I2,510

t,с

10

Iн Imin 10

Рис.2. Времятоковая характеристика предохранителя

2 Программа работы и порядок ее выполнения

1. Снять времятоковую характеристику для штатных предохранителей.

43

2.Снять времятоковую характеристику для препарированных предохранителей с известным материалом и диаметром плавкой вставки.

3.Построить времятоковые характеристики плавких вставок.

4.Определить номинальный ток I н , минимальный ток I min по графикам и по расчетам.

5.При проведении эксперимента при выборе тока нужно ориентироваться на данные, приведенные в табл.1.

По материалу плавкой вставки и ее диаметру определяется номинальный ток. Минимальный ток определяется из приближенного соотношения

I min =(1,3 1,5) I н .

Меньше I min при проведении эксперимента устанавливать не следует, т.к. предохранитель не срабатывает.

Особое внимание при проведении эксперимента уделить области сгорания вставки при t 10 с.

44

A

P1.1V

45

2.4 Указания по проведению эксперимента

Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

Соедините гнезда защитного заземления « " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» автотрансформатора А1.

Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений.

Отключите выключатель А11.

Поверните регулировочную рукоятку автотрансформатора А1 в крайнее против часовой стрелки положение.

Включите автоматический выключатель и устройство защитного отключения в однофазном источнике питания G1.

Включите выключатели «СЕТЬ» автотрансформатора А1, блока мультиметров Р1, измерителя тока и времени Р2.

Активизируйте используемый мультиметр Р1.1.

Вращая регулировочную рукоятку трансформатора А1, установите по вольтметру Р1.1 напряжение, на выходе автотрансформатора А1 равное, например, 200 В.

Включите выключатель А11.

После перегорания предохранителя в блоке А18 считайте показания тока I и времени t, высвечивающиеся на индикаторах измерителя тока и времени Р2, и занесите их в таблицу 2.4.1.

Таблица 2.4.1

I,A

t, с

Отключите выключатель А11.

Замените перегоревший предохранитель в блоке А18.

Уменьшите напряжение на выходе автотрансформатора А1, например, на 40 В.

Повторите операции начиная с включения выключателя А11 и заканчивая заменой предохранителя.

Операции повторяйте до тех пор, пока после включения выключателя А11 испытуемый предохранитель не перестанет перегорать.

Убедитесь, что есть точка с током, при котором предохранитель сгорает при 1 10 с

46

Отключите автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.

Отключите выключатели «СЕТЬ» автотрансформатора А1, блока мультиметров Р1, измерителя тока и времени Р2.

Используя данные табл. 2.4.1, постройте искомую времятоковую характеристику t f (I ) предохранителя. Определите Imin, Iн , I10 .

3 Вопросы для самоконтроля

1.Принцип действия предохранителя.

2.Какая основная характеристика плавкой вставки, ее вид.

3.Какие материалы применяются в плавких вставках и требования к ним.

4.Как выбрать номинальный ток плавкой вставки и от чего он зависит.

5.Из чего состоит предохранитель.

6.Для чего плавкие вставки выполняются фигурными.

7.Для чего предназначены предохранители.

8.Какие конструктивные особенности предохранителей вы знаете.

9.Как делятся предохранители по скорости срабатывания.

10.Какая связь между номинальным, минимальным и десятисекундным током.

11.Что такое минимальный ток срабатывания.

12.Какую роль выполняет наполнитель.

13.Какие факторы влияют на гашение электрической дуги в предохранителе.

14.Какие основные составляющие времени срабатывания предохранителя.

47

Лабораторная работа № 6

АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВОЗДУШНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Цель работы: ознакомиться с конструкцией автоматических выключателей, техническими требованиями, предъявляемыми к выключателям. Снять защитную характеристику.

1 Предмет исследования

Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для защиты

и отключения электрических сетей, а также защищаемых электрических объектов в аварийных режимах.

В номинальном режиме автомат должен находиться во включенном состоянии неограниченное время, допускается включение и отключение сети при номинальном токе.

К аварийным режимам относятся короткое замыкание в сети, снижение напряжения сверх допустимого, потеря фазы и токи значительно превышающие номинальные (токи перегрузки).

При коротком замыкании в сети протекают токи в сотни и тысячи раз превышающие номинальные, они оказывают очень большие термические и электродинамические воздействия. Элементы токопровода должны обладать термической стойкостью за время короткого замыкания и нагреваться до температуры 250-3000С , оставаясь работоспособными и динамической стойкостью – выдерживать ударные усилия в сотни килограмм.

При снижении напряжения нарушаются технологические процессы, останавливаются электрические двигатели, а это для них режим короткого замыкания. При потере фазы возникают токи перегрузки.

Автомат должен реагировать на возникшие в сети аварийные режимы и автоматически отключать поврежденный участок.

Поврежденный участок или объект надо отключить так, чтобы не были повреждены и обесточены объекты, связанные с аварийными. Защита, осуществляемая системой автоматов, должна быть селективной (избирательной).

Для обеспечения селективности защиты автоматы должны иметь реагирующие на аварийные режимы устройства с достаточным пределом регулирования их параметров.

48

По быстродействию срабатывания автоматы можно разделить на две группы: быстродействующие и с нормальным временем срабатывания.

К автоматам, не требующим быстродействия, относятся универсальные и установочные.

Универсальные автоматы не имеют защитного корпуса, устанавливаются в распределительные щиты. На лицевую панель выводится только рукоятка управления. Универсальные автоматы могут быть токоограничивающими (отключают ток в момент его нарастания до начала движения механизма свободного расцепления и за счет сопротивления дуги ограничивают до допустимой величины) и селективными в которых имеется электродинамический компенсатор контактного нажатия. Контакты размыкаются с замедлением, обеспечивая селективность. В отличии от универсальных установочные автоматы имеют пластмассовый защитный корпус и могут устанавливаться в общественных зданиях и жилых помещениях. Время отключения в этих автоматах находится в пределах 10-15 мс.Быстродействующие автоматы имеют собственное время отключения 0,1 5 мс. Такие автоматы устанавливают для защиты полупроводниковых преобразователей, мощных подстанций.

Существует большое разнообразие конструкций автоматов, но все они не имеют принципиальных функциональных отличий.

Устройства, реагирующие на аварийные режимы могут отличаться, иметь различную элементную базу.

О взаимодействии отдельных элементов автомата при включении и отключении можно понять из рис. 1.

В указанном положении автомат отключен и силовая цепь разомкнута.

Для включения и отключения автомата служит четырехзвенный рычажношарнирный механизм (механизм свободного расцепления) – звенья 14, 16,17, 20. Функцию кривошипа выполняет рукоятка управления, звено 14. Упор 13 удерживает механизм в «мертвом положении», когда все звенья находятся на одной линии, при замкнутых контактах. В этом положении обеспечивается необходимое контактное нажатие. Автомат включается (и отключается) с помощью рукоятки 14. В некоторых автоматах для включения имеется электромагнитный привод 15.

Отключение автомата осуществляется возвратной пружиной 18, для этого достаточно вывести механизм свободного расцепления из мертвой точки, поднять шарнир 04 вверх с помощью рамки 12.

Рамка 12 связана с элементами защиты от аварийных режимов.

При перегрузках срабатывает биметаллическое тепловое реле 5 с косвенным нагревом (элементы 6,7) от тока сети.

49