Устройство, виды и принцип действия
Предохранитель — это коммутационный электрический аппарат, который предназначается для отключения защищенной электрической цепи путем ее размыканием или разрушения (сгорание, оплавливание), специально для этого предусмотренных токоведущих элементов во время прохождения по ним тока высокого напряжения. Основные его элементы — корпус, вставка из плавкого металла и контактная часть.
Принцип работы довольно простой: если в сеть подается высокое напряжение, плавится вставка, которая обычно изготавливается из фарфоровых или фибровых материалов. Вставка является обязательным элементом всех предохранителей, внутри нее находится дугогасительное устройство. Все приспособления, которые используются при защите электроустановок, можно подразделить на четыре класса:
- С плавкой вставкой, то есть с токопроводящим элементом. Когда происходит какой-то сбой в сети и напряжение достигает своего максимума, этот элемент начинает плавиться от перегрева. Именно так и устраняется напряжение со схемы электрического прибора. Токопроводящие части делаются в основном из металла, чаще всего из меди, свинца и железа. Принцип работы здесь состоит в том, что создается такой рабочий баланс, когда избыточное тепло выводится.
- Механические устройства. Они вставлены в кабель, на котором случается короткое замыкание. Но благодаря этому устройству кабель размыкается, и опасное напряжение к электроустановке уже не поступает. В защитных устройствах данного вида имеется датчик, который следит за силой тока.
- Электронные предохранители. У них имеются встроенные транзисторы, которые отвечают за токовую коммутацию. Если увеличивается сила тока и она превышает допустимое значение, контакт замыкается, и высокая нагрузка на проводники перестает поступать.
- Самовосстанавливающиеся. Эти элементы при возникновении аварийной ситуации отключаются, но остаются работоспособными. Пока вставка холодная, она проводит электричество. Как только она разогревается до определенной температуры, сопротивление увеличивается, и она теряет свои токопроводящие свойства. После того как вставка остынет, ток снова может по ней проходить.
Плавкие защитные элементы считаются самыми надежными и стоят сравнительно недорого. Их очень легко продиагностировать на исправность. Для этого нужно просто посмотреть деталь на просвет — будет видно, цела плавка или нет. Выпускаются они в стеклянном корпусе. При их использовании даже не нужно устанавливать трансформаторы. Плавкие предохранители по своему размеру делятся на микро, мини (14−15 мм), норма (18 мм) и макси (34 мм).
Характеристики плавких предохранителей
Основная характеристика заключается в прямой зависимости времени плавления от силы тока. Поэтому, то время, за которое плавкая вставка предохранителя перегорает, соответствует определенному току. Данный параметр больше известен, как времятоковая характеристика.
Кроме временного показателя существуют и другие характеристики, с помощью которых производится определение типов плавких предохранителей. Среди них, в первую очередь, следует отметить номинальный ток. Это наиболее допустимый ток нагрузки по условиям нагрева корпуса предохранителя в течение продолжительного времени. Выбирая устройство по этому показателю, должна учитываться нагрузка электрической цепи, а также условия работы предохранителя.
В некоторых случаях, номинальный ток может быть выше, чем ток в самой электрической цепи. Например, в пусковых устройствах электродвигателей, чтобы избежать перегорания предохранителя во время пуска. Следует учитывать, номинальный ток предохранителя должен соответствовать номинальному току заменяемого элемента.
В свою очередь, номинальный ток заменяемого элемента представляет собой максимально допустимый ток нагрузки в течение длительного времени, когда этот элемент установлен в держателе или в контактах. Кроме того, существуют номинальные токи основания и патрона предохранителя, которые нужно учитывать при выборе защитного устройства. Кроме того, используется такой показатель, как номинальное напряжение. Данный параметр представляет собой межполюсное напряжение, совпадающее с номинальным междуфазным напряжением защищаемых электрических сетей.
Для того, чтобы плавкие предохранители обеспечивали надежную защиту, значение данной величины должно быть больше или равно напряжению защищаемого объекта. Например, предохранитель с номинальным напряжением 400 вольт может использоваться для защиты цепей на 220 вольт, но ни в коем случае, не наоборот. Таким образом, эта величина характеризует возможность предохранителя своевременно разрывать электрическую цепь и гасить дугу.
Поэтому, при выборе предохранителя в качестве защитного средства, необходимо в обязательном порядке учитывать параметры, которые позволяют обеспечить надежную защиту объекта.
Роль в электрической цепи
Многочисленные случаи перегорания электронной составляющей целых систем, возгорания автомобилей подтверждают тот факт, что к электричеству необходимо относиться если не с опаской, то с большой осторожностью
Предохранитель предназначен для размыкания защищаемой цепи методом разрушения специально предусмотренной для этого токопроводящей части. Разрушение происходит при превышении номинального тока, на который рассчитан предохранитель. Номинальная сила тока плавкой вставки подбирается в соответствии с допустимой нагрузкой на защищаемую цепь, а также с учетом расчетного потребления тока электроприборами, включенными в цепь.
В случае нештатной ситуации первой обязана сгореть плавкая вставка, разомкнув при этом цепь и сохранив автомобиль от возгорания. К чрезмерному нагреву элементов цепи, что является потенциально опасной ситуацией, приводит:
Порог срабатывания
Как вы уже могли догадаться из описания предназначения автомобильных предохранителей, суть правильного выбора предохранителя заключается в подборе уровня сопротивления плавкой части. Разрушение происходит вследствие теплового действия тока. Превышение номинального значения ведет к чрезмерному нагреву плавкой части, что провоцирует ее расплавление (перегорание) и разрыв цепи.
Номинальный ток предохранителя рассчитывается по формуле: Inom=Pmax/U, где
Гораздо удобней использовать готовые таблицы, в которых указаны допуски по мощности для каждого типа предохранителя.
Согласно классификации по типу срабатывания, в авто применяются плавкие предохранители. Существует 3 типоразмера:
Но главное разделение, разумеется, идет по величине номинальной силы тока. Для удобства пользователей за определенной величиной номинального тока закреплен цвет корпуса. Но ориентироваться только на цвет не стоит, так как производителю никто не запрещает изменить цветовую гамму своих изделий.
| 1А – черные | 10А – красные | 40А – оранжевые |
| 2А – серые | 15А – голубые | 60А – голубые |
| 3А – фиолетовые | 20А – желтые | 70А – коричневые |
| 4А – розовые | 25А – белые | 80А – светло-желтые |
| 5А – желто-оранжевые | 30А – зеленые | 100А – сиреневые |
| 7,5А — коричневые | 35А – светло-фиолетовые |
Замена, защита цепей при установке доп. оборудования
Менять штатные предохранители необходимо на изделия точно такого же номинала. Вся необходимая информация представлена в руководстве по ремонту и эксплуатации вашего авто. Если предохранитель перегорел 2-3 раза подряд, ищите неисправность в цепи. Ни в коем случае не устанавливайте плавкую вставку большего номинала. Также не следует менять электропредохранитель на «жука». Починить плавкую вставку в дороге с помощью проволоки можно, но длину и сечение проводника следует подобрать таким образом, чтобы проволока имела такой же номинальный ток, как и штатный предохранитель. Для этого в сети имеются все необходимые формулы и таблицы с готовыми переменными.
При установке дополнительных потребителей сначала рассчитайте, выдержит ли штатная проводка автомобиля возросшую нагрузку, и только потом рассчитывайте ток для установки предохранителя большего номинала. Для мощных потребителей следует прокладывать проводку отдельно, номинальный ток предохранителя должен быть в 1.5 раза больше, чем номинальный ток в цепи. Для расчета нагрузки на автомобильные провода используйте закон Ома, можете воспользоваться специальными таблицами, в которых для основных видов проводников указаны площадь поперечного сечения и допустимый ток.
Типы и расшифровка маркировки плавких предохранителей
Плавкий предохранитель — компонент силовой электроники одноразового действия, выполняющий защитную функцию. Плавкий предохранитель является самым слабым участком защищаемой электрической цепи, срабатывающим в аварийном режиме, тем самым разрывая цепь и предотвращая последующее разрушение более ценных элементов электрической цепи высокой температурой, вызванной чрезмерными значениями силы тока.
В электрической цепи плавкий предохранитель является слабым участком электрической цепи, сгорающий в аварийном режиме, тем самым разрывая цепь и предотвращая последующее разрушение высокой температурой.
Плавкие предохранители делятся на следующие типы:
1. слаботочные вставки (для защиты небольших электроприборов до 6 ампер)
- 3х15 (первая цифра означает внешний диаметр, вторая — длину вставки)
- 4х15
- 5×20
- 6×32
- 7х15
- 10х30
2. вилочные (для защиты электрических цепей автомобилей)
3. пробковые (встречаются в жилом секторе, до 63 ампер)
- DIAZED (самые распространённые в СССР)
- NEOZED
4. ножевые (до 1250 ампер)
- типоразмер 000 (до 100 ампер)
- типоразмер 00 (до 160 ампер)
- типоразмер 0 (до 250 ампер)
- типоразмер 1 (до 355 ампер)
- типоразмер 2 (до 500 ампер)
- типоразмер 3 (до 800 ампер)
- типоразмер 4а (до 1250 ампер)
Так же плавкие предохранители различаются по характеристике срабатывания относительно номинального тока. Из-за инертности срабатывания плавких предохранителей, в профессиональной среде электриков они довольно часто используются в качестве селективной защиты в паре с автоматическими выключателями. Селективности между самими плавкими вставками добиваются соотношением 1:1,6 , время-токовая характеристика плавких предохранителей устанавливается зависимостью соответственно I²t ; ПУЭ регулирует защиту воздушных проводящих линий таким образом, чтобы предохранитель срабатывал за 15 секунд (ток короткого замыкания в конце линии должен быть равен трём номинальным токам предохранителя). Существенной величиной является время, за которое происходит разрушение проводника при превышении установленного тока. С целью уменьшения этого времени некоторые плавкие предохранители содержат пружину предварительного натяжения. Эта пружина также разводит концы разрушенного проводника, предотвращая возникновение дуги.
Конструкция плавкого предохранителя
40-амперные предохранители с характеристикой срабатывания “gG”, равносильные советской характеристике “ППН”
- плавкая вставка — элемент содержащий разрывную часть электрической цепи (например проволоку, перегорающую при превышении определённого уровня тока)
- механизм крепления плавкой вставки к контактам, обеспечивающим включение предохранителя в электрическую цепь и монтаж предохранителя в целом.
Корпуса плавких предохранителей обычно изготавливаются из высокопрочных сортов специальной керамики (фарфор, стеатит или корундо-муллитовая керамика). Для корпусов предохранителей с малыми номинальными токами используются специальные стекла. Корпус плавкой вставки обычно выполняет роль базовой детали, на которой укреплен плавкий элемент с контактами плавкой вставки, указатель срабатывания, свободные контакты, устройства для оперирования плавкой вставкой и табличка с номинальными данными. Одновременно корпус выполняет функции камеры гашения электрической дуги.
Маркировка плавких предохранителей
Первая буква означает диапазон защиты:
- a — частичный диапазон (только защита от токов короткого замыкания)
- g — полный диапазон (защита и от токов короткого замыкания, и от перегрузки)
- h — высокая разбивная способность (трубки сделаны из белой или серой керамики)
Вторая буква означает тип защищаемого оборудования:
- G — универсальный предохранитель для защиты различных типов оборудования: кабелей, электродвигателей, трансформаторов
- L — защита кабелей и распределительных устройств
- B — защита горного оборудования
- F — защита маломощных цепей
- M — защита цепей электродвигателей и отключающих устройств
- R — защита полупроводников
- S — быстрое сгорание при коротком замыкании и среднее время сгорания при перегрузке
- Tr — защита трансформаторов
Устройство и классификация предохранителей
Для защиты электропроводки легковых или грузовых автомобилей используют предохранители:
- цилиндрического типа, оснащенные корпусом из пластмассы или керамики;
- ножевые с пластиковым кожухом и прямоугольными контактами;
- биметаллические, относящиеся к категории многоразовых.
Ряд производителей автомобильной техники использует для защиты цепей, находящихся под высокой нагрузкой, ленточные элементы. Пластины крепят к контактам винтами или гайками, номинал предохранителя нанесен на лицевой части детали. Ленточные планки применяют в цепях генераторов или в линиях питания мощных потребителей (сила тока до 110 А-140 А). Для защиты коробки от расплавленного металла, образующегося при срабатывании, на пластину надевают пластиковый чехол.
Верхняя часть закрыта прозрачной крышкой с указанием номинала. Существуют предохранители форматов микро-10, микро-14 и мини-14, выдерживающие силу тока от 15 А до 80 А. На некоторых автомобилях встречаются кассетные вставки-клипсы, имеющие номинал 25 А либо 30 А.
Цилиндрические модификации
Цилиндрический защитный элемент состоит из пластикового корпуса, металлических колпачков на торцах и соединительной планки, которая разрушается при повышении силы тока свыше номинала. Предохранители устанавливают в блоки с пружинными контактами, промышленность выпускает несколько разновидностей элементов, отличающихся допустимой нагрузкой.
Цилиндрические вставки используются на отечественных машинах и в 2021 г. (например Lada 4×4 FL), зарубежные производители начали переходить на ножевые планки во второй половине 80-х гг.
На иномарках и машинах отечественного изготовления встречаются вставки с керамическим корпусом, выдерживающим повышенные температуры.
Изделия имеют размер 6×25 мм (по стандарту DIN 75581/1) и маркируются как Bosch Torpedo Fuse либо Bussman GBC Fuse. В радиоприемниках могут устанавливаться вставки со стеклянным корпусом, позволяющим видеть состояние соединительной нити. Номинал редко превышает 5 А, на концах прозрачной трубки расположены металлические стаканы, к которым припаяна перемычка.
Ножевые защитные планки
Классическая ножевая вставка состоит из корпуса, выполненного из термостойкого прозрачного пластика с пигментом, и металлических контактов. Внутри кожуха расположена перемычка, которая сгорает при прохождении тока, имеющего силу выше номинального значения. Элемент устанавливается в блок вручную, на ножках выполнены скосы, облегчающие монтаж. Для снятия используют пластиковые щипцы, хранящиеся в отдельном гнезде в предохранительной коробке (место укладки зависит от модели и производителя автомобиля).
Международные стандарты регламентируют цветовую маркировку вставок, позволяющую определить номинал. Например, желто-оранжевый пластик используют для планок, рассчитанных на силу тока 5 А, а зеленые элементы выдерживают до 30 А.
Термические разновидности
Биметаллические защитные вставки состоят из корпуса, пружинного контакта и металлических ножек. При прохождении тока, имеющего силу выше допустимого (номинального) порога предохранитель срабатывает, отсекая подачу питания. Размыкание происходит из-за перегрева контактной пластины либо активации электромагнитной защиты. Владельцу автомобиля необходимо устранить причину замыкания, а затем вернуть предохранитель в рабочее состояние путем нажатия на кнопку или рычаг, расположенный на корпусе.
Выбор предохранителей для защиты силовых трансформаторов
Основные условия выбора плавких предохранителей силовых трансформаторов является следующие параметры.
Номинальное напряжение предохранителей и их плавких вставок должно быть равно номинальному напряжению сети:
Плавкие предохранители в СССР выпускались на номинальные напряжения, соответствующие ГОСТ 721—77, в том числе на 6; 10; 20; 35; 110 кВ. Номинальное напряжение указывается в наименовании предохранителя, например ПК-6, ПК-10, ПСН-10, ПСН-35 и т. п.
Установка предохранителя, предназначенного для сети более низкого напряжения, т. е. создание условия Uном пр < Uном. с не допускается во избежание к.з. из-за перекрытия изоляции предохранителя. Наряду с этим не допускается без специального указания завода-изготовителя применение предохранителя в сетях с меньшим номинальным напряжением из-за опасности возникновения перенапряжений при отключении к. з.
Номинальный ток отключения выбранного предохранителя должен быть равен или больше максимального значения тока к. з. в месте установки предохранителя:
Применительно к силовым трансформаторам ток /к. макс рассчитывается для трехфазного к. з. на выводах высшего напряжения трансформатора, т. е. там, где установлены плавкие предохранители. При этом режим питающей системы принимается максимальным, что соответствует наименьшему сопротивлению питающей системы до места подключения рассматриваемого трансформатора. Следует учитывать также подпитку места к. з. электродвигателями, включенными на той же секции, что и рассматриваемый трансформатор.
Номинальные токи отключения указаны в ГОСТ и заводских информация.
Предохранители напряжением свыше 1000 В выпускаются с номинальным током отключения от 2,5 до 40 кА (ГОСТ 2213—70). (Прежнее наименование номинального тока отключения — предельно отключаемый ток.)
Выбор плавких предохранителей 10 кВ для защиты трансформаторов
- По номинальному напряжению: т. е. номинальное напряжение предохранителя Уном.пр должно соответствовать номинальному напряжению сети: Uном = Uном.с
- По номинальному току отключения: Iо.ном >= Iк.макс т. е. номинальный ток отключения предохранителя по его паспортным данным должен быть больше или равен максимальному значению тока к. з. в месте установки предохранителя. При расчетах токов к. з. следует учитывать подпитку места к. з. электродвигателями.
- По номинальному току. Номинальный ток предохранителя равен номинальному току заменяемого элемента. Заменяемым, элементом предохранителя с мелкозернистым наполнителем, например типа ПК, считается патрон (один или несколько) с кварцевым песком, плавким.1 элементом, указателем срабатывания или ударным устройством, собранный в заводских условиях.
Номинальный ток предохранителей, защищающих силовые трансформаторы на сторонах 10 и 0,4 кВ, выбирается по таблице
Рекомендуемые значения номинальных токов плавких вставок 1ном вс предохранителей для трехфазных силовых трансформаторов
6/0,4 и 10/0,4 кВ
| Номинальный ток, А | ||||||
| Мощность трансформатора, кВ* А | трансформатора на стороне | плавкой вставки на стороне | ||||
| 0,4 кВ | 6 кВ | 10 кВ | 0,4 кВ | 6 кВ | 10 кВ | |
| 25 | 36 | 2,40 | 1,44 | 40 | 8 | 5 |
| 40 | 58 | 3,83 | 2,30 | 60 | 10 | 8 |
| 63 | 91 | 6,05 | 3,64 | 100 | 16 | 10 |
| 100 | 145 | 9,60 | 5,80 | 150 | 20 | 16 |
| 160 | 231 | 15,4 | 9,25 | 250 | 32 | 20 |
| 250 | 360 | 24,0 | 14,40 | 400 | 50 | 40 |
| 400 | 580 | 38,3 | 23,10 | 600 | 80 | 50 |
| 630 | 910 | 60,5 | 36,4 | 1000 | 160 | 80 |
Примечание Предполагается, что на стороне 0,4 кВ применены предохранители типа ПН-2, на стороне 6 кВ—типа ПК-6, на стороне 10 кВ—типа ПК-10.
Предохранители для защиты трансформатора напряжения по стороне ВН
Трансформаторы напряжения 110 кВ и выше защищают только по стороне низкого напряжения автоматами или предохранителями. Для трансформаторов напряжения 6, 10 и 35 кВ расчет тока для плавкой вставки не производится.
Предохранитель для защиты трансформатора напряжения по стороне ВН выбирается только по классу напряжения. Для каждого класса напряжения выпускают специальные предохранители типа ПКН (ПН) – 6, 10, 35 (в зависимости от класса напряжения), они применяются исключительно для защиты трансформаторов напряжения.
Недостатки защиты трансформаторов на предохранителях
Защита предохранителями конструктивно осуществляется наиболее просто, но имеет недостатки — нестабильность параметров защиты, что может привести к недопустимому увеличению времени срабатывания защиты при некоторых видах внутренних повреждений силовых трансформаторов. При защите предохранителями возникают сложности согласования защит смежных участков сети.
Читать так же:
- Основные виды релейных защит трансформаторов
- Газовая зашита силового трансформатора
- Принцип действия дифференциальной защиты трансформатора
Назначение и принцип действия
Основная задача плавких предохранителей – защита электрической сети и электрооборудования от сверхтоков, возникающих при коротком замыкании или в результате критических перегрузок. При этом они обеспечивают бесперебойную работу защищаемых цепей в номинальном режиме.
В отличие от автоматического выключателя, часто применяемого в электротехнике, плавкая вставка срабатывает только один раз, после чего он подлежит замене. Однако срабатывает такое устройство со стопроцентной вероятностью, в то время как автоматика после многократного отключения может подвести. Именно поэтому для защиты дорогостоящего оборудования используют плавкие вставки. Не отказываются от применения этих защитных устройств и в силовых цепях.
Устройство и принцип защиты
В конструкции плавкого предохранителя есть два основных элемента: корпус (держатель) с контактами и плавкую вставку (рисунок 1). Строго говоря, только сочетание этих элементов можно называть предохранителем. Очень часто деталь плавкой вставки (особенно если она заменяемая) называют плавким предохранителем. В данной статье мы тоже иногда будем придерживаться этой традиции.
Рис. 1. Конструкция плавкого предохранителя
Рабочим элементом вставки является проводник из меди или сплава металлов. Благодаря этому плавкому элементу происходят отключения цепи в критических ситуациях.
В качестве плавкого элемента может быть одна или несколько медных проволок, пластина либо фигурная деталь. Эти проводники помещаются в жаропрочный корпус: стеклянный, керамический (рис. 2) или пластиковый. В зависимости от назначения, пространство вокруг плавкого элемента может быть заполнено кварцевым песком или окружено легкоиспаряющимся веществом, предназначенным для гашения электрической дуги.
Рис. 2. Керамические плавкие вставки
При прохождении номинальных токов через проволоку вставки, она незначительно нагревается, не достигая температуры плавления. Но в режиме короткого замыкания резко возрастает величина тока, что приводит к плавлению вставок. Это приводит к разрыву цепи.
Нагревание предохранителя происходит также при перегрузках, то есть в результате превышения номинального напряжения на защищаемом участке цепи. При достижении рабочих напряжений величины, называемой током отключения, температура плавкого элемента возрастает до точки плавления и цепь разрывается. После восстановления параметров цепи плавкую вставку необходимо заменить.
Плавкие вставки имеют некую инерционность срабатывания. При КЗ задержка незаметна, так как в этом случае плавкий элемент нагревается молниеносно.
Иначе обстоит дело в случаях с перегрузками. Для достижения температуры плавления требуется больше времени. Поэтому, чтобы повысить скорость срабатывания, элементам вставок придают специальную форму и нагружают их силами упругости (один конец пластины соединяют с растянутой пружиной).
В некоторых моделях под действием пружины наружу выходит штифт, называемый индикатором срабатывания (рисунок 3). Он выступает в роли указателя срабатывания и свидетельствует о том, что вставку надо менять.
Рис. 3. Строение плавкой вставки
Цифрами на рисунке обозначено:
- I – патрон;
- 2 – плавкая пластина;
- 3 – шарики из олова;
- 4 – плавкая вставка;
- 5 – кварцевый песок;
- 6 – пружина;
- 7 – текстолитовая шайба;
- 8 – спусковой механизм указателя срабатывания;
- 9 – колпачок;
- 10 – ободок колпачка;
- 11 – указатель срабатывания;
- 12 – асбоцементная прокладка;
- 13 – цементная заливка.
В ряде случаев для увеличения скорости срабатывания используют вставки с параллельно натянутыми проволоками разных диаметров. Перегорание самой тонкой проволоки увеличивает нагрузку на остальные элементы, ускоряя их плавление.
С целью снижения перенапряжений в некоторых конструкциях вставок применяют проволоки с разными сечениями отдельных участков. При срабатывании такого предохранителя, первым перегорает участок с наименьшим сечением вставки. Если пары расплавленного металла спровоцируют в точке разрыва электрическую дугу, то перегорит участок с большим сечением.
Конструктивные особенности предохранителей можно узнать по их маркировке. К сожалению, время-токовые характеристики наносятся не на все типы изделий. Но модели, на которые нанесены буквенно-цифровые коды, можно легко классифицировать по их назначению.
Характеристики плавких предохранителей
Основная характеристика заключается в прямой зависимости времени плавления от силы тока. Поэтому, то время, за которое плавкая вставка предохранителя перегорает, соответствует определенному току. Данный параметр больше известен, как времятоковая характеристика.
Кроме временного показателя существуют и другие характеристики, с помощью которых производится определение типов плавких предохранителей. Среди них, в первую очередь, следует отметить номинальный ток. Это наиболее допустимый ток нагрузки по условиям нагрева корпуса предохранителя в течение продолжительного времени. Выбирая устройство по этому показателю, должна учитываться нагрузка электрической цепи, а также условия работы предохранителя.
В некоторых случаях, номинальный ток может быть выше, чем ток в самой электрической цепи. Например, в пусковых устройствах электродвигателей, чтобы избежать перегорания предохранителя во время пуска. Следует учитывать, номинальный ток предохранителя должен соответствовать номинальному току заменяемого элемента.
В свою очередь, номинальный ток заменяемого элемента представляет собой максимально допустимый ток нагрузки в течение длительного времени, когда этот элемент установлен в держателе или в контактах. Кроме того, существуют номинальные токи основания и патрона предохранителя, которые нужно учитывать при выборе защитного устройства. Кроме того, используется такой показатель, как номинальное напряжение. Данный параметр представляет собой межполюсное напряжение, совпадающее с номинальным междуфазным напряжением защищаемых электрических сетей.
Для того, чтобы плавкие предохранители обеспечивали надежную защиту, значение данной величины должно быть больше или равно напряжению защищаемого объекта. Например, предохранитель с номинальным напряжением 400 вольт может использоваться для защиты цепей на 220 вольт, но ни в коем случае, не наоборот. Таким образом, эта величина характеризует возможность предохранителя своевременно разрывать электрическую цепь и гасить дугу.
Поэтому, при выборе предохранителя в качестве защитного средства, необходимо в обязательном порядке учитывать параметры, которые позволяют обеспечить надежную защиту объекта.
Плавкие предохранители
К ним относятся отжившие свой век «пробки», но принцип плавления проводника в намеренно ослабленном участке электрической цепи при превышении в нем тока выше заданного предела так и не утратил актуальность. Наоборот – он остается до сих пор самым дешевым, безотказным, и поэтому – эффективным методом защиты.
Основная классификация плавких предохранителей – наличие в них сменяемой плавкой вставки или необходимость после аварии менять предохранитель целиком. При этом учитывается, что арматура для установки элемента в состав изделия (колодки, разъемы) в комплект этого элемента не входит. К предохранителям с несменяемыми защитными элементами относятся:
- Стеклянные предохранители, использующиеся в бытовой и промышленной аппаратуре. Внешний вид их не меняется десятилетиями: стеклянная трубочка с контактными выводами по краям, а внутри – проволочка, откалиброванная на заданный ток плавления. Промышленные стеклянные предохранители заполняются кварцевым песком.
- Керамические предохранители, в которых вместо хрупкого стекла применен фарфор. Достоинство – он безопасен, так как прочнее стеклянного, а при повреждении корпуса не образует острых осколков, способных поранить пользователя при извлечении. Керамические предохранители также иногда заполняют кварцевым песком для более эффективного гашения дуги в момент перегорания вставки.
К предохранителям со сменяемыми плавкими вставками относятся устройства, состоящие из корпуса с расположенным внутри него сменяемым защитным элементом. Размер корпуса стандартизирован на диапазон токов, а внутрь него устанавливается ряд вставок на разные токи. Вставки стоят недорого, их замена не требует времени и высокой квалификации персонала. К тому же гибкая линейка возможных токов плавления позволяет подобрать предохранитель точнее.
Предохранители со сменными вставками
Возможна замена вставок и в предохранителях, конструкция которых это не предусматривает. Но процесс этот требует правильного подбора материала для новой вставки и высокой квалификации ремонтного персонала, особенно для устройств, предназначенных для работы на высоких напряжениях.
Выбор номиналов предохранителей и защитных автоматов
Номинал предохранителя или защитного автомата выбирается из расчета удвоенного номинального входного тока ПЧ. Лучше, если ток предохранителя будет меньше, например, в 1,5-1,8 раза от тока ПЧ. Это улучшит защиту, но увеличит вероятность ложных срабатываний при резких пусках и допустимых перегрузках ПЧ.
В любом случае следует руководствоваться рекомендациями производителя частотного преобразователя, приведенными в руководстве по эксплуатации.
Другие полезные материалы:
Как правильно подобрать электродвигатель Зачем нужен контактор байпаса в УПП Как выбрать мотор-редуктор Использование тормозных резисторов с ПЧ
Для чего применяются плавкие предохранители
Несмотря на широкое использование автоматических защитных устройств, плавкие вставки сохраняют свою актуальность при защите электронной аппаратуры, автомобильных электросетей, промышленных электроустановок и систем энергоснабжения. Они до сих пор применяются в распределительных щитах многих жилых домов, благодаря надежной работе, небольшим размерам, стабильным характеристикам и возможности быстрой замены.
В случае соединения двух проводов, подключенных к источнику тока, наступит всем известный эффект короткого замыкания. Причиной может стать испорченная изоляция, неправильное подключение потребителей и т.д. При сравнительно небольшом сопротивлении проводов, в этот момент по ним будет протекать очень высокий ток. В результате перегрева проводов загорается изоляция, что может привести к пожару.
Избежать негативных последствий вполне возможно путем включения в электрическую цепь плавких предохранителей, известных также под наименованием пробок. В случае превышения током допустимой величины, проволочка внутри предохранителя сильно нагревается и быстро расплавляется, разрывая в этом месте электрическую цепь.
Конструкция предохранителей может быть трубчатой или пробочной. Трубочные элементы изготавливаются в закрытом фибровом корпусе, обладающим свойствами газогенерации. В случае повышения температуры внутри трубки создается высокое давление, вызывающее разрыв цепи. Пробочные предохранители имеют стандартную конструкцию, оборудованную проволокой, расплавляющейся под действием высокого электрического тока.
Существует еще одна разновидность так называемых самовосстанавливающихся предохранителей, изготовленных из полимерных материалов, изменяющих свою структуру при разных температурах. Существенный нагрев приводит к резкому изменению сопротивления в сторону увеличения, в результате чего цепь разрывается. Дальнейшее остывание вызывает уменьшение сопротивления, поэтому цепь вновь замыкается. В основном такие предохранители используются в сложных цифровых устройствах. В обычных силовых сетях они не применяются из-за высокой стоимости.
Иногда некоторые умельцы пытаются заменить сгоревший предохранитель, используя вместо него так называемые жучки, представляющие собой кусок толстого провода или тонких проволочек, скрученных в общий пучок. Такие самодельные устройства категорически запрещается использовать, поскольку ток при коротком замыкании будет недопустимо высоким. Сильный нагрев проводки вызовет ее повреждение, возгорание и пожар.
Использование предохранителей при высоких напряжениях
С повышением напряжения габаритные размеры предохранителей увеличиваются. Связано это с необходимостью:
- обеспечить расстояние между выводами элементов, требуемое ПУЭ;
- эффективно и быстро погасить дугу внутри корпуса предохранителя.
Даже при длине предохранителя, равной допустимому расстоянию между частями электроустановок, находящимися под разным потенциалом, обеспечить дугогашение не так просто. Не помогает даже наполнение корпуса кварцевым песком.
Высоковольтные предохранители
В этих случаях конструкцию предохранителя усложняют. Один из путей ускорения срабатывания является установка пружины, разрывающей плавкую вставку в момент перегорания. Другой путь решения проблемы – сдувание дуги потоком газа, находящегося до срабатывания предохранителя под большим давлением. Путь газу внутрь устройства открывает клапан, механически соединенный с плавкой вставкой. Срабатывание защиты сопровождается звуком, напоминающем выстрел, поэтому такие предохранители называют стреляющими.
Оцените качество статьи:
Заключение
Компания Littelfuse является лидером в области производства плавких предохранителей. В номенклатуре компании присутствуют SMD-предохранители, предохранители с радиальными и аксиальными выводами. Кроме того, Littelfuse предлагает специализированные серии предохранителей. Например, серии 242, PICO 259, PICO 259-UL913, PICO 304 и PICO 305, предназначены для взрывоопасных сред.
Выбор оптимального предохранителя оказывается не таким простым, как может показаться на первый взгляд. Чтобы упростить жизнь разработчикам, компания создала онлайн-утилиту Littelfuse iDesign Tool, которая максимально упрощает выбор оптимального предохранителя и автоматизирует расчеты запасов по току и I2t.
