7.3 . Предохранители: устройство, согласование характеристик, выбор.

Предохранители — это электрические аппараты, предна­значенные для защиты электрических цепей от токовых пе­регрузок и токов КЗ. Основными элементами предохрани­теля являются плавкая вставка, включаемая последова­тельно с защищаемой цепью, и дугогасительное устройство. Предохра­нители на токи от 15 до 60 А имеют упрощенную конструкцию. Плав­кая вставка 1 прижимается к латунной обойме 4 колпачком 5, который является выходным контактом (рис. 16.3, а). Плавкая вставка 1 штам­пуется из цинка, являющегося легкоплавким и стойким к коррозии ма­териалом. Указанная форма вставки позволяет получить благоприятную времятоковую (защитную) характеристику.

При отключении сгорают суженные перешейки плавкой вставки, после чего возникает дуга. Под действием температуры дуги фибровы стенки патрона выделяют газ, в результате чего давление в патроне за доли полупериода поднимается до 4—8 МПа. За счет увеличения давления поднимается вольт-амперная характеристика дуги, что способствует ее быстрому гашению.

Основной характеристикой предохранителя является времятоковая характеристика, представляющая собой зави­симость времени плавления вставки от протекающего тока. Для совершенной защиты желательно, чтобы времятоковая характеристика предохранителя (кривая 1 на рис. 16.1) во всех точках шла немного ниже характеристики защищае­мой цепи или объекта (кривая 2 на рис. 16.1).

Однако ре­альная характеристика предохранителя (кривая 3) пересе­кает кривую 2.

Если характеристика предо­хранителя соответствует кривой 1, то он будет перегорать из-за старения или при пуске двигателя. Цепь будет отключаться при отсутствии недопустимых перегрузок. По­этому ток плавления вставки выбирается больше номи­нального тока нагрузки. При этом кривые 2 и 3 пересека­ются. В области больших перегрузок (область Б) предо­хранитель защищает объект. В области А предохранитель объект не защищает.

При небольших перегрузках (l,5-f-2) I_HOM нагрев предо­хранителя протекает медленно. Большая часть тепла отда­ется окружающей среде. Сложные условия теплоотдачи затрудняют расчет плавкой вставки.

Ток, при котором плавкая встав­ка сгорает при достижении ею уста­новившейся температуры, называет­ся пограничным ТОКОМ Iпогр. Для того чтобы предохранитель не срабатывал при номи­нальном токе /ном, необходимо I_Погр>Iном,н. С другой стороны, для лучшей защиты значение I_П0гр должно быть воз­можно ближе к номинальному. При токах, близких к пограничному, температура плавкой вставки должна прибли­жаться к температуре плавления.

Рис. 16.1. Согласование характеристик пре­дохранителя и защищаемого объекта

Выбор по условиям длительной эксплуатации и пус­ка. В процессе длительной эксплуатации температура на­грева предохранителя не должна превосходить допустимых, значений. В этом случае обеспечивается стабильность времятоковых характеристик предохранителя. Для выполнения этого требования необходимо, чтобы патрон и плавкая : вставка выбирались на номинальный ток, равный или несколько больший номинального тока защищаемой установки.

Предохранитель не должен отключать установку при перегрузках, которые являются эксплуатационными. Так, пусковой ток асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором может достигать 7/_НОм. По мере разгона пусковой ток падает до значения, равного номинальному току дви­гателя. Если пуск длится 1 с, то сред­нее значение пускового тока за этот период должно быть не более 0,5 тока плавления вставки за это же время. Та­ким образом, пусковой ток I_п связан с током вставки соот­ношением Iп=0,5/ш1 = 0,5-5I_в,ном и, следовательно, Iв,ном=0,4 I_п т. е. номинальный ток вставки выбирается по пусковому то­ку нагрузки.