6.8 Комутаційні апарати на напругу до 1000 в.Запобіжники з плавкими вставками.

ЕА розділяють на 2 класи високої та низької напруги.

До ЕА ВН відносять ЕА номінальною напругою більше 3000В.

ЕА низької напруги призначені для роботи в ЕУ з такими номінальними параметрами:

110, 220, 400В постійного струму, та 36, 220,, 380, 660, 1140 В змінного струму.

Переважні значення номінальних струмів апаратів до 1000В6 10, 16, 25, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 2400, 6300 А

Серед апаратів низької напруги розрізняють такі групи:

1. автоматичні регулятори (призначені для підтримки певного заданого параметра)

2. реле та електромагнітні перетворювачі (призначені для контролю, знаття, збереження і передачі)

3. статичні перетворювачі струму, частоти, форми сигналів вторинних дерел різних видів)

4. апарати керування режимом роботи ел. обл..

5. апарати розподільчих пристроїв низьковольтних електричних ланок.

апарати останніх двох підгруп можна розділити на два класи:

1. автоматичні

2. неавтоматичні.

Запобіжник – це комутаційний електричний апарат, призначений для відключення електричного кола, яке захищається, руйнуванням спеціально передба­чених для цього струмоведучих частин під дією струму, який перевищує певні значення.

В більшості запобіжників відключення кола викону­ється за рахунок розплавлення плавкої вставки, яка нагрівається протікаючим по ній струмом кола, яке захищається. Після відключення кола необхідно замінити вставку, яка перегоріла, на нову. Ця операція виконується вручну або автоматично заміною всього запобіжника.

Запобіжник вмикається послідовно в коло, яке захищає­ться, для створення видимого розриву використо­вується неавтоматичний вимикач (рубильник).

Основними елементами запобіжника є корпус, плав­ка вставка (плавкий елемент), контактна частина, дуго­гасильний пристрій та дугогасильне середовище. Запобіжники виготовляються на напругу змінного стру­му 220,380,600 В і постійного струму 24,110,220, 440 В.

Запобіжники характеризуються номінальним струмом плавкої вставки, тобто струмом, на який розрахована плавка вставка для тривалої роботи. В один і той же корпус запобіжника можуть бути вставлені плавкі елементи на різні номінальні струми, тому сам запобіжник характеризується номінальним струмом запобіжника (основи), який дорівнює найбільшому з номінальних струмів плавких вставок, призначених для даної конструкції запобіжника.

Запобіжники до 1 кВ виготовляються на номінальні струми до 1000 А.

В нормальному режимі тепло, яке виділяється струмом навантаження в плавкій вставці, передається в навколишнє середовище, і температура всіх частин запобіжника не перевищує допустиму. При перевантаженнях або КЗ температура вставки збільшується, і вона розплавляється. Чим більший струм, що протікає, тим менший час плавлення. Ця залежність називається захисною характеристикою запобіжника (рис. б).

Запобіжники не повинні відключати електричне коло при проходженні умовного струму неплавлення і мають відключати коло при проходженні умовного струму плавлення протягом певного часу, який залежить від номінального струму. Для того, щоб зменшити час спрацьовування запобіжника, використовуються плавкі вставки з різного матеріалу, спеціальної форми, а також використовується металургійний ефект. Найбільш широко розповсюдженими матеріалами плавких вставок є мідь, цинк, алюміній, свинець та срібло.

Вибір запобіжників виконується:

за напругою U_уст  U_ном;

за струмом запобіжника (основи) І_норм  І_ном; І_max  І_ном;

за номінальним струмом плавкої вставки.

Д ля прискорення плавл. вставок з міді і срібла використ. металургійний ефект – явище розчинення тугоплавких металів в розплавлених, менш тугоплавких. наприклад, на мідний дротик діаметром 0,25 мм напаяти кульку з олов'яно-свин­цевого сплаву з tплавл 182C, то при температурі дроту 650C вона розплави­ть­ся протягом 4 хв., а при 350C – протягом 40 хв. Той же дріт без розчинника плавиться при температурі не менше 1000C. Звичайно для створення металургійного ефекту на мідних і срібних вставках застосовують чисте олово, яке має більш стабільні властивості. В норм. режимі роботи кулька практично не впливає на температуру вставки. Прискор. плавл. вставки досяг-ся також застосув. плавкої вставки спец. форми(рис.1.4,б). При Ікз вузькі ділянки нагрів. настіл­ь­ки швид­ко, що відведення тепла прак­тично не відбув. Вставка перегоряє одночасно в декількох звужених місцях (перетин В–В, рис 1.4, б), перш ніж струм КЗ досягне свого усталеного значення в колі постійного струму або ударного струму в колі змінного струму (рис.1.5). таке явище називається струмообмежуючою дією запобіжника. Електродинамічні сили в колі, захищеному таким запобіжником, настільки зменшуються, що в деяких випадках струмоведучі частини і апарати не потребують перевірки за електродинам. стійкістю.

Р ис 1.5 Струмообмежуючий ефект плавких запобіжників: а – при пост.стр.; б – при змін.стр.

Гасіння ел. дуги, яка виник. після пере­горяння плав­кої вставки, має здійснюв. якнай­швидше. Час гасіння дуги залеж. від конструкції запобіжника. Найб. струм, який плавкий запобіжник може відключ. без будь-яких пошкоджень або деформацій, наз. граничним стр. відкл.

Запобіжники отрим. широке застосув. в промисл. ел. установках, на ЕС, ПС, в побуті та мають різну конструкцію. Розгл. конструк­цію запо­біж­ників, які отримали найбільш широке застосув. в ел. уста­новках. Запоб. закр. Розбір­ними патронами без наповнювача типу ПР-2 (рис.1.4,а) виготовл. на 220 і 500 В, ном. стру­ми 100–1000 А; граничні струми, що вимик., при напрузі 380 В і cos0,4 складають 6–20 кА. Патрон запобіжника ПР-2 (рис.1.4,а) на струми 100 А і вище склад. з товсто­сті­н­ної фіб­рової трубки 1, на яку щільно насаджені латунні втулки 3, які запобі­г. розриву трубки. На втулки нагвинчуються ковпачки 4, які закріплюють плавку вставку 2. Патрон вставл. в нерухомі контактні стійки, закріплені на ізоляційній плиті. Необ­хідне контактне натискання забезпечується кільцевою або пластинчатою пружиною. Плавкі вставки виготовл. з цинку у вигл. пластини з вирізами. На звужених ділян­ках виділ. більше тепла, ніж на широких. При ном. стр. надлишкове тепло завдяки теплопро­відності цинку передається широким частинам, тому вся вставка має приб­лизно однакову температуру. При перевантаженнях нагрів вузьких ділянок відбув. скоріше, і вставка плавиться в найбільш нагрітому місті (переріз А–А, рис. 1.4, б). При КЗ вставка плавиться у вузьких перерізах А–А та В–В. Дуга, що виникла, виклик. утворюв. газів (50% СО₂, 40% Н₂, 10% парів Н₂О). Тиск в залежності від струму, що відключ., може досягати 10 МПа та більше, що забезпечує швидке гасіння дуги та стру­мо­обмежуючу дію запобіжника. Для зменш. виникаючого при відключ. Ікз перенапруги плавка вставка має декілька звужених місць.