2.1. Основні параметри запобіжників
Номінальною напругою ПЗ, Uном, називається найбільше значення робочої напруги, на яку розрахований запобіжник (ізоляція запобіжника) для довготривалої роботи.
Номінальним струмом плавкої вставки, ІПВ. НОМ, називається найбільше значення робочого струму, який витримує ПВ нескінченно довгий час без пошкодження (рис. 1. 1, а, пунктирна лінія 3). Температура ПВ при проходженні номінального струму не перевищує допустимого значення.
Номінальним струмом запобіжника ІЗП. НОМ,, називається найбільше значення номінального струму ПВ, яка може бути встановлена в корпус даного запобіжника (в корпус запобіжника можуть бути встановлені ПВ з різними номінальними струмами).
Пограничним струмом ПЗ, Іп, називається найменше значення робочого струму, за якого ПВ розплавляється при досягненні усталеної температури (рис. 1. 1, а, пунктирна лінія 4).
Мінімальним струмом випробування, Івип. мін., називається значення робочого струму, за якого ПВ розплавляється не пізніше ніж через 1 годину.
Максимальним струмом випробування, Івип. мах., називається значення робочого струму, за якого ПВ розплавляється менш ніж за 1 годину роботи.
Кратність
мінімального струму випробування
.
Кратність
максимального струму випробування
.
Максимальним струмом відключення запобіжника називається найбільше значення струму, яке запобіжник може відключити без пошкодження.
Треба зазначити, що в енергетиці часо-струмову характеристику називають характеристикою захисту плавкої вставки. Характеристикою захисту плавкої вставки називається залежність часу з моменту виникнення струму в ній до моменту розриву електричного кола від значення струму, який протікає через плавку вставку, або від кратності цього струму по відношенню до номінального:
або
Значення пограничного струму (рис. 1. 1, а) залежить від матеріалу ПВ, її форми, довжини та перерізу, конструкції запобіжника, температури довкілля.
При струмах, більших за пограничний, ПВ повинна перегорати за мінімальний час. Для зменшення часу плавлення ПВ при зростанні струму, ПВ надається спеціальна форма, або використовується металургійний ефект.
У першому випадку ПВ виготовляється з ділянками, які мають менший переріз (рис. 1. 2).
Рис. 1. 2 Форми плавких вставок
На ділянках з меншим перерізом виділяється більше теплоти при проходженні струму. При струмах в межах номінального, надлишкова теплота, що виділяється на ділянках з меншим перерізом, в наслідок теплопровідності матеріалу ПВ встигає розповсюдитись на ділянки з більшим перерізом, і вся ПВ має практично однакову температуру. При проходженні через ПВ струмів перенавантаження чи струмів короткого замикання (струм більший за номінальний), нагрів ділянок з меншим перерізом відбувається інтенсивно, надлишкова теплота не встигає розповсюджуватись на ділянки з більшим перерізом. На ділянках з меншим перерізом температура досягає температури плавлення і ПВ на цих ділянках плавиться. ПВ має 2 або більше ділянок з зменшеним перерізом, отже, якщо ПВ має 4 таких ділянки, вона перегорає в чотирьох місцях, кожний розрив має електричну міцність 200 В, сумарна електрична міцність розриву електричного кола складає 800 В. Це сприяє швидкому гасінню електричної дуги, яка виникає при плавленні ПВ і покращує струмообмежувальну здатність запобіжника.
У другому випадку (металургійний ефект) використовується здатність деяких легкоплавких металів (олово, свинец) в розплавленому стані розчиняти більш тугоплавкі метали (мідь, срібло).
На ділянки з меншим перерізом мідної плавкої вставки наносяться олов’яні кульки. При струмах перенавантаження, коли температура ПВ досягає температурі плавління олова, кульки розплавляються, розчиняючи мідь на яку вони були напаяні. Переріз ПВ в місцях розчину міді ще більше зменшується, а температура, за якої ПВ розриває електричне коло, значно зменшується порівняно з температурою плавління міді.
Таким чином, застосовуючи ПВ із змінним перерізом та металургійний ефект, запобіжникам надається дуже важлива перевага, порівняно з іншими захисними апаратами - покращується струмообмежувальна властивість запобіжника, тобто ПВ перегорає набагато раніше, ніж струм короткого замикання в електричному колі досягне усталеного значення. При цьому струм короткого замикання обмежується в 2-5 разів, тим самим зменшується руйнівна дія електродинамічних зусиль та теплового імпульсу струму короткого замикання.
Час, протягом якого ПЗ розриває електричне коло визначається за формулою: t=tпл+ tп+ tд,
де tпл – час нагріву ПВ до температури плавлення; tп – час переходу ПВ з твердого стану в стан рідини; tд – час горіння електричної дуги.
Електрична дуга виникає раніше ніж розплавлена ділянка ПВ перейде в рідинний стан. Час гасіння електричної дуги повинен бути якомога меншим; він залежить від конструкції запобіжника та засобу гасіння електричної дуги.
ПВ виготовляються з міді, цинку, алюмінію, срібла, свинцю, олова. Найбільше розповсюдження мають мідні та цинкові ПВ.