Аппараты управления и защиты до 1000 В. Автоматы, предохранители - назначение, применение.

Предохранители напряжением до 1 кВ.

Предохранитель – это аппарат, предназначенный для автоматического однократного отключения электрической цепи при к.з. или перегрузке.

Благодаря простоте конструкции и малой стоимости плавкие предохранители получили широкое применение в промышленных электроустановках и быту. Все предохранители имеют следующие конструктивные элементы: корпус, плавкую вставку, контактную часть и дугогасительную среду.

Предохранители характеризуются номинальным током плавкой вставки, т.е. током на который рассчитана плавкая вставка для длительной работы и номинальным током предохранителя, который равен наибольшему из номинальных токов плавкой вставки, предназначенных для данной конструкции предохранителя. Минимальный ток, при котором срабатывает предохранитель называется пограничным током. При испытаниях за пограничный принимается ток, при котором время плавления вставки предохранителя превышает 1 час.

Плавкие вставки – основной элемент предохранителя – могут изготовляться из меди, цинка, свинца и в особо ответственных случаях, из серебра (т.к. имеют стабильные характеристики и не окисляются). Цинк и свинец имеют большие удельные сопротивления, поэтому изготовленные из них плавкие вставки имеют большое сечение. Предохранители из цинка и свинца имеют большие выдержки времени при перегрузках. Медь и серебро имеют малое удельное сопротивление, сечение вставки невелико, что обеспечивает их быстрое срабатывание.

Чтобы обеспечить быстрое срабатывание предохранителя, не допуская высоких температур нагрева контактных частей и корпуса, используют так называемый металлургический эффект. Это явление растворения тугоплавких металлов в жидких, менее тугоплавких. Если, например, на медную проволочку диаметром 0,25 мм напаять шарик из оловянно-свинцового сплава с температурой плавления 182°С, то при температуре проволоки 650°С она расплавится в течение 4 мин, а при 350°С – в течение 40 мин. Та же проволока без растворителя плавится при температуре не менее 1000°С (т.к. температура плавления меди - 1080°С).

Наиболее распространенными предохранителями, применяемыми для защиты электроустановок напряжением до 1 кВ, являются:

ПР - предохранитель разборный (рис.9.4);

ПН-2 - предохранитель насыпной (рис.9.5);

НПН-2 - предохранитель насыпной, неразборный.

Шкала номинальных токов предохранителей 15... 1000 А.

Наполнителем является кварцевый мелкозернистый песок.

Патрон предохранителя ПР-2 (рис.9.4,а)на токи 100 А и выше состоит из толстостенной фибровой трубки 1, на которую плотно насажены латунные втулки 3, предотвращающие разрыв трубки. На втулки навинчиваются колпачки 4, которые закрепляют плавкую вставку 2, привинченную к ножам 6, до установки ее в патрон. Для предотвращения поворота ножей предусмотрена шайба 5, имеющая паз для ножа.

Плавкие вставки изготовляются из цинка в виде пластины с вырезами. На суженных участках выделяется больше тепла, чем на широких. При номиналь-ном токе избыточное тепло успевает передаться широким частям, поэтому вся вставка имеет примерно одинаковую температуру. При перегрузках нагрев узких участков происходит быстрее и тепло не успевает отводится, вставка плавится в самом горячем месте (сечение А-А, рис.9.4, б). При токах к.з. узкие участки нагреваются настолько быстро, что отвода тепла почти не происходит и вставка перегорает одновременно во всех или нескольких суженных местах (сечение В-В, рис.9.4,б).

Предохранители насыпные типа ПН-2

изготавливаются на номинальные токи 100-600 А. Фарфоровый, квадратный снаружи и круглый внутри корпус имеет четыре резьбовых отверстия для винтов, с помощью которых крепится крышка 4 с уплотняющей прокладкой 5. Плавкая вставка 2 приварена электроконтактной точечной сваркой к шайбам врубных контактных ножей 3. Корпус заполнен сухим кварцевым песком. Плавкая вставка выполнена из одной или нескольких медных ленточек толщиной 0,15-0,35 мм и шириной до 4 мм. На вставке сделаны прорези 7, уменьшающие сечение вставки в 2 раза. Для снижения температуры плавления вставки используется металлургический эффект – на полоски меди напаяны шарики олова 8. Температура плавления в этом случае не превышает 475°С.

В промышленных установках и быту применяются и другие конструкции предохранителей.