ПРЕДОХРАНИТЕЛИ
Определение, устройство и принцип действия
Предохранители – это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и токов перегрузки. Следует отметить, что предохранители преимущественно используются для защиты от токов короткого замыкания. А для защиты от токов перегрузки в большинстве случаев предпочтение отдается тепловым реле и автоматическим выключателям.
По конструктивному исполнению различают предохранители:
- открытые, плавкая вставка которых не защищена патроном или размещена в трубке, открытой с торцов,
- закрытые или разборные, плавкая вставка которых расположена в закрытом патроне
- засыпные, плавкая вставка которых находится в патроне, полностью заполненном мелкозернистым наполнителем, например, кварцевым песком.
Основной элементом любого предохранителя является плавкая вставка постоянного или переменного сечения, которая при токах срабатывания сгорает (плавится с последующим возникновением и гашением электрической дуги), отключая электрическую цепь. Наиболее распространенные материалы плавких вставок – медь, цинк, алюминий, свинец и серебро. Медь подвержена сравнительно интенсивному окислению, что может привести к увеличению сопротивления медной вставки и, следовательно, к изменению защитной характеристики предохранителя. Поэтому медные вставки подвергаются лужению (покрываются слоем олова).
Простейший предохранитель, например, разборный типа ПР-2, содержит плавкую вставку 1, цилиндрический корпус 2 из изоляционного материала, контакты 3 и латунный колпачок 4. Контактами 3 предохранитель включается в контролируемую цепь. При протекании аварийных токов (короткого замыкания, перегрузки) плавкая вставка перегорает и разрывает электрическую цепь. В разборных предохранителях корпус изготовляется из фибровой трубки. Возникающая при разрыве цепи дуга горит в закрытом объеме. При этом температура и давление внутри корпуса повышается. Часть материала трубки переходит в газообразное состояние, улучшая условия гашения дуги.
|
|
Основные характеристики и параметры
1. Время-токовая или защитная характеристика – основная характеристика предохранителя. Она представляет собой зависимость времени плавления (перегорания) плавкой вставки от величины протекающего тока.
2. Пограничный ток плавкой вставки 
- ток, при котором плавкая вставка перегорает за время не менее одного часа, т.е. при достижении ею установившейся температуры нагрева. Обычно 
, т.е. несколько больше номинального тока защищаемой установки.
3. Номинальный ток плавкой вставки 
- ток, на который рассчитана плавкая вставка для длительной работы. Указывается на плавкой вставке.
4. Номинальный ток предохранителя 
- равен наибольшему из номинальный токов плавких вставок, предназначенных для данной конструкции предохранителя.
5. Номинальное напряжение предохранителя 
- равно номинальному напряжению сети, для работы в которой предназначен предохранитель данной конструкции.
6. Предельный ток отключения предохранителя 
- ток, который предохранитель может отключить при наибольшем рабочем напряжении в режиме короткого замыкания.
7. Полное время срабатывания предохранителя
|
|
,
где 
- время нагрева плавкой вставки от температуры окружающей среды до температуры плавления,
- время плавления вставки, т.е. перехода материала плавкой вставки из твердого в жидкое состояние после достижения температуры плавления,
- время горения (гашения) дуги.
Значения и :
,
где S – сечение плавкой вставки,
I – ток через предохранитель,
A1, A2 – постоянные интегрирования, определяются электрофизическими характеристиками материала плавкой вставки. Их значения для некоторых материалов:
Время гашения дуги расчету не поддается и учитывается эмпирическими коэффициентами. С учетом этого полное время срабатывания предохранителя имеет вид:
а) для предохранителя открытого типа:
;
б) для предохранителя засыпного типа:
.