Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Процесс срабатывания предохранителя делится на несколько стадий: нагревание вставки до температуры плавления плавление и испарение вставки возникновение и гашение электрической дуги с восстановлением изоляционных свойств образующегося изоляционного промежутка. ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРЕДОХРАНИТЕЛЯМ Времятоковая характеристика предохранителя зависимость времени перегорания плавкой вставки от тока должна проходить ниже но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта это важнейшая характеристика. Конструкция...

16. Предохранители. Назначение предохранителей. Конструкция. Условия выбора предохранителей.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ - это коммутационный электрический аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи посредством разрушения специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенное значение.

Простота устройства и обслуживания, малые размеры, высокая отключающая способность, небольшая стоимость обеспечили очень широкое их применение.

Предохранители низкого напряжения изготавливаются на токи от миллиампер до тысячи ампер и на напряжение до 660 В, а предохранители высокого напряжения – до 35 кВ и выше.

Широкое применение предохранителей в самых различных областях народного хозяйства и в быту привело к многообразию их конструкций. Однако, несмотря на это, все они имеют следующие основные элементы: корпус; плавкую вставку; контактное присоединительное устройство; дугогасительное устройство или дугогасящую среду.

Процесс срабатывания предохранителя делится на несколько стадий: нагревание вставки до температуры плавления, плавление и испарение вставки, возникновение и гашение электрической дуги с восстановлением изоляционных свойств образующегося изоляционного промежутка.

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРЕДОХРАНИТЕЛЯМ

Времятоковая характеристика предохранителя (зависимость времени перегорания плавкой вставки от тока) должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта (это важнейшая характеристика).

1. Время срабатывания предохранителя при К.З. должно быть минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов.
2. При К.З. в защищаемой цепи предохранители должны обеспечивать селективность (избирательность) защиты.
3. Характеристики предохранителя должны быть стабильными, а технологический разброс их параметров не должен нарушать надежность защиты.
4. В связи с возросшей мощностью уставок предохранители должны иметь высокую отключающую способность.
5. Конструкция предохранителя должна обеспечивать возможность быстрой и удобной замены плавкой вставки при ее перегорании.

Работа предохранителя протекает в двух резко отличных режимах: в нормальных условиях и в условиях перегрузок и коротких замыканий. В первом случае нагрев вставки имеет характер установившегося процесса, при котором вся выделяемая в ней теплота отдается в окружающую среду. При этом, кроме вставки нагреваются до установившейся температуры и все другие детали предохранителя. Эта температура не должна превышать допустимых значений. Ток, на который рассчитана плавкая вставка для длительной работы, называют номинальным током плавкой вставки . Он может быть отличным от номинального тока самого предохранителя. Обычно в один и тот же предохранитель можно вставлять плавкие вставки на различные номинальные токи. Номинальный ток предохранителя равен наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных для данной конструкции предохранителя.

Ток, при котором плавкая вставка сгорает при достижении установившейся температуры , называется пороговым (пограничным) током . Для того, чтобы предохранитель не срабатывал при номинальном токе, необходимо, чтобы > . С другой стороны, для лучшей защиты значение должно быть возможно ближе к номинальному. При токах, близких к пограничному, температура плавкой вставки должна приближаться к температуре плавления (происходит тепловое «старение» плавкой вставки, т.к. все детали предохранителя нагреваются до высоких температур).

Чтобы достигнуть резкого сокращения времени плавления вставки с ростом тока, идут по следующим направлениям:

• в качестве материала плавкой вставки используют легкоплавкие металлы (цинк, олово, их сплавы);
• используют металлургический эффект.

Он состоит в следующем: многие легкоплавкие металлы (олово, свинец и другие) в расплавленном состоянии способны растворять некоторые тугоплавкие металлы (медь, серебро и другие). Полученный таким образом раствор обладает иными характеристиками, чем исходные материалы (например, большим электрическим сопротивлением и пониженной температурой плавления).

Например: на плавкую медную вставку t пл =1100  С наносится шарик олова с t пл =232  С.

При прохождении тока по вставке оловянный шарик расплавляется и расплавляет медь.

Этот способ применим только при тонких вставках, при возрастании диаметра влияние его резко снижается и практически не сказывается.

• придают плавкой вставке специальную форму.

Вставки выполняют в виде пластинки с вырезами, уменьшающими ее сечение на отдельных участках. На этих суженых участках выделяется больше теплоты, чем на широких. При номинальном токе избыточная теплота вследствие теплопроводности материала вставки успевает распространиться к более широким частям и вся вставка имеет практически одну температуру. При перегрузках нагрев суженых участков идет быстрее, так как только часть теплоты успевает отводиться к широким участкам. Плавкая вставка плавится в одном самом горячем месте. При коротком замыкании нагрев суженых участков идет настолько интенсивно, что отводом теплоты практически можно пренебречь. Плавкая вставка перегорает одновременно во всех или нескольких суженых местах.

НАГРЕВ ПЛАВКОЙ ВСТАВКИ ПРИ КЗ

Если ток, проходящий через вставку, в 3-4 раза больше номинального, то практически процесс нагрева идет адиабатически, т.е. все тепло, выделяемое плавкой вставкой, идет на ее нагрев.

Время нагрева вставки до температуры плавления определяется,где - постоянная, определяемая только свойствами материала и от размеров вставки не зависящая - плотность тока во вставке (отношение поперечного сечения вставки к току во вставке при К.З.)

После того как часть плавкой вставки из твердого состояния перейдет в жидкое, ее удельное сопротивление резко увеличится (в десятки раз).

Время перехода из твердого состояния в жидкое:

где - постоянная, зависящая от свойств материала (температуры плавления)

Значения и можно найти в справочных таблицах.

Основным параметром предохранителя при К.З. является предельный ток отключения – ток, который он может отключить при наибольшем рабочем напряжении.

Полное время отключения цепи предохранителем (разрыв жидкометаллического мостика под действием электродинамических сил и образования дуги) равно:

Время существования дуги зависит от конструкции предохранителя.

Для предохранителей со вставкой, находящейся в воздухе:

Коэффициент, учитывающий время горения дуги.

В предохранителях с наполнителем

Коэффициент, учитывающий время горения дуги предохранителя с наполнителем.

За счет того, что в предохранителях используется металлургический эффект, вставки с перешейками, легкоплавкие материалы, добиваются того, что предохранитель отключает ток короткого замыкания еще до достижения установившегося значения (средства дугогашения гасят дугу за миллисекунды), т.е. имеется эффект токоограничения.

Дуга образуется через время после начала КЗ, когда ток в цепи значительно меньше установившегося значения.

ПО ПРИНЦИПУ УСТРОЙСТВА ПРЕДОХРАНИТЕЛИ МОЖНО РАЗДЕЛИТЬ НА

СЛЕДУЮЩИЕ ВИДЫ:

• с открытой плавкой вставкой в воздухе;
• закрытые предохранители;
• предохранители с наполнителем (засыпные);
• инерционные;
• быстродействующие предохранители для защиты полупроводниковых приборов;
• жидкометаллические;
• блоки предохранитель - выключатель.

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать
34923.		ВВП и другие показатели дохода	32 KB
	ВВП и другие показатели дохода Основным макроэкономическим показателем рыночной экономики безусловно является ВВП. Следует заметить что в ВВП не включается стоимость промежуточных товаров и услуг которые необходимы для осуществления самого процесса производства поскольку они уже входят в стоимость товарной продукции. ВВП это внутренний продукт поскольку в его создании участвуют только резиденты данной страны т. Соответственно в первом случае мы имеем ВВП и ВНД а вычитая из них потребление основного капитала мы получаем чистый...
34924.		Виды и причины возникновения инфляции. Кривая Филипса	34 KB
	Виды инфляции: Инфляция спроса порождается избытком совокупного спроса по сравнению с реальным объемом производства. Дефицит товара Инфляция предложения издержек рост цен вызван увеличением издержек производства в условиях недоиспользованных производственных ресурсов. Сбалансированная инфляция цены различных товаров остаются неизменными друг относительно друга. Несбалансированная инфляция цены различных товаров изменяются по отношению друг к другу в различных пропорциях.
34926.		Возникновение, сущность, виды и функции денег	57 KB
	О наличии денег на хранении выдавался сертификат квитанция который удостоверял что деньги находятся у банкира на хранении и предъявитель сей бумаги получит определённую сумму. Со временем эти сертификаты стали иметь такую же силу как и реальные деньги. Так появились первые бумажные деньги возникшие из практики использования банковских сертификатов квитанций. Деньги специфический товар который является универсальным эквивалентом стоимости других товаров или услуг.
34927.		Государственный бюджет	26 KB
	Деятельность государства по формированию рассмотрению утверждению исполнению бюджета а также составлению и утверждению отчёта об его исполнении формулировка касается бюджетов всех уровней входящих в бюджетную систему РФ называется бюджетный проце́сс. Если запланированные расходы бюджета превышают доходы бюджета то это называется бюджетный дефицит или дефицит бюджета. Когда при исполнении бюджета уровень дефицита бюджета превышает установленный при утверждении бюджета показатель или происходит значительное снижение ожидавшихся...
34928.		Государственный долг. Экономический анализ государственного долга	28 KB
	Государственный долг возникает вследствие существования дефицита бюджета в определенные периоды времени. Когда расходы государства превышают его доходы, правительство вынужденно искать источники финансирования возникшего разрыва.
34929.		Группы издержек производства	36.5 KB
	Внешние(явные, бухгалтерские) – денежные платежи, которые производит фирма за приобретенные ресурсы поставщику, обеспечивающие его таким доходом, чтобы он не направлял ресурсы в альтернативное производство, образует себестоимость
34930.		Денежные теории	40 KB
	Фридмен реформировал количественную теорию денег основываясь на существующих разработках трансакционном варианте и. По мнению Фридмена деньги имеют значение для динамики цен и что важно именно количество денег а не процентные ставки влияют на состояние денежного рынка или условия выдачи кредитов. В монетаристском варианте количественной теории денег важное место отводится ожидаемым изменениям уровня цен как фактора действующего на размеры кассовых денежных резервов и других финансовых активов находящихся в распоряжении...
34931.		Закон Оукена. Экономический смысл. Социально-экономические последствия безработицы	33 KB
	Социальноэкономические последствия безработицы. Закон Оукена эмпирическая зависимость между темпом роста безработицы и темпом роста ВНП в США начала 60х годов предполагающая что превышение уровня безработицы на 1 над уровнем естественной безработицы снижает реальный ВНП по сравнению с потенциальным на 25 . Y − Y Y = − Buc Y фактический ВНП Y потенциальный ВНП uc уровень циклической безработицы B эмпирический коэффициент чувствительности обычно принимается 2. Следствие из закона Оукена: Y1 − Y0 Y0 =...

Основные сведения

Предохранители

Плавкие предохранители применяют для защиты электрических цепей и элементов электроустановок от токов короткого замыкания или токов перегрузок.

Плавким предохранителем называют электрический апарат, предназначенный для

размыкания электрической цепи путем расплавления металлической вставки.

Плавкая вставка включается последовательно в контролируемую цепь и при дости-

жении током определенного значения плавкая вставка плавится и разрывает цепь.

Наиболее распостраненные материалы для плавких вставок - цинка и (реже) сереб

В большинстве случаев предохранители применяют для защиты от токов короткого

замыкания неответственных цепей. К таким цепям относятся сети освещения, нагреватель

ные и осветительные приборы, а также, в соответствии с Правилами Регистра, электродви

гатели мощностью менее 0,5 кВт.

Предохранители крайне нежелательно применять для защиты от токов короткого

замыкания 3-фазных асинхронных двигателей. Это объясняется тем, что при коротком замыкании в обмотке статора может сгореть только один предохранитель, а двигатель продолжит работу на двух фазах.

При этом скорость двигателя уменьшится, а ток обмотки статора увеличится, двига

тель может сгореть.

Любой предохранитель состоит из корпуса и патрона. Внутри патрона находится плавкая вставка.

При этом в один и тот же корпус можно поместить от 3 до 6 патронов на разные то-

На судах применяются предохранители типов ПР, ПДС (ПД), ПН и ПК.

Трубчатые предохранители типа ПР-2 (рис. 4.27) выпускаются на номинальные

токи от 15 до 1000 А двух габаритов: с коротким патроном для напряжений до 220 В по

стоянного тока и с длинным патроном для напряжений до 500 В. При переменном токе 380 В могут применяться предохранители обоих габаритов.

В этом случае первые будут обеспечивать пониженню, а вторые – повышенную раз

рывную способность.

Рис. 4.27. Трубчатые предохранители типа ПР-2:

а – патрон на номинальные токи 15...60 А: 1 – фибровая трубка; 2 – плавкая вставка; 3 – латунная втулка; 4 – латунный колпачок

б – патрон на номинальные токи 100...160 А: 1 – фибровая трубка; 2 – плавкая вставка; 3 – латунная втулка; 4 – латунный колпачок; 5 – подкладная шайба; 6 – медные ножи

в – формы плавких вставок

Патроны предохранителей изготовляются из фибровой трубки 1, к концам которой крепятся латунные втулки – наконечники 3. На наконечники на резьбе навинчиваются латунные колпачки 4.

В предохранителях до 60 А (рис. 4.27, а) колпачки служат цилиндрическими кон-

тактами и одновременно обеспечивают зажатие отогнутых концов плавкой вставки 2.

Предохранители на токи более 60 А (рис. 4.27, б) имеют медные контактные ножи 6. К ним с помощью болта и гайки крепятся концы плавкой вставки. Чтобы исключить проворачивание ножей, предусмотрена подкладная шайба 5 с пазами.

Плавкая вставка вставка представляет собой цинковую пластинку, суженную в од-

ном или нескольких местах (рис. 4.27, в). Такая конструкція обеспечивает перегорание вставки при коротких замыканиях в суженных местах, т.е. деление дуги на части, что спо-

собствует гашению дуги. Кроме того, электрическая дуга нагревает фибру, вызывая ин-

тенсивное выделение газов из ее поверхности. Давление внутри патрона повышается, и дуга быстро гаснет.

Пробочные предохранители типа ПДС на токи от 6 до 350 А и ПД на ток 600 А при

меняют в цепах постоянного тока напряженим до 350 В и переменного тока частотой 50 Гц до 380 В.

Предохранители типа ПДС имеют корпуса из стеатита (стеатит – спрессованный тальк), типа ПД – из фарфора.

Рис. 4.28. Предохранители типа ПД и ПДС:

1- застекленное отверстие; 2 – головка; 3 – контрольный глазок; 4, 10 – контакт-

ные колпачки; 5 – патрон; 6 – пружинное кольцо; 7 – плавкая вставка; 8 – засыпка;

9 – контактная гильза, 11 – контактная шайба; 12 – гетинаксовая шайба; 13 – основание;

14 – внешний контакт

Предохранитель состоит из контактной гильзы 9 с фарфоровым или стеатитовым основаним 13 и патрона 5 с плавкой вставкой. Патрон закрепляется головкой 2, навинива-

емой на контактную гильзу 9. Контактная гильза изолируется от токоведущей шины гетинаксовой шайбой 12. Наружное кольцо 6 предотвращает самоотвинчивание головки.

Патрон с плавкой вставкой представляет собой полый фарфоровый цилиндр, на торцах котрого укреплены контактные колпачки 4, 10. Между колпачками расположена плавкая вставка из одной или нескольких проволочек и контрольная константановая проволочка, связанная с контрольным алюминиевым глазком 3.

Полость цилиндра заполнена кварцевым песком с добавленим мраморной крошки, мела и талька. При коротких замыканиях в цепи контрольная проволочка перегорает с плавкой встакой и контрлльный глазок выбрасывается расположенной под ним пружиной.

Исправность плавкой встаки контролируется по положению глазка через застеклен-

ное отверстие 1.

Электрическая дуга, содержащая пары метала, под действием повышенного давле-

ния перемещается в засыпку 8, дробится, охлаждается и гаснет. Давление повышается за

сет выделения из засыпки при высокой температуре водяных паров и углекислого газа.

Рис. 4.29. Предохранитель типа ПК

Трубчатые предохранители типа ПК рассчитаны на переменный и постоянный ток

напряженим до 250 В (длина предохранителей L = 30 мм) и до 600 В (L = 45 мм).

Устройство предохранителя приведено на рис. 3.

Аппараты защиты предназначены для обеспечения безопасности работы электрических сетей, машин, электроустановок при возникновении них аварийных режимов (коротких замыканий, перегрузок). Однако, при неправильном монтаже и эксплуатации они сами могут быть причиной аварии, пожара и взрыва, т.к. во время их работы возникают электрические искры, дуги.

Наиболее распространенными аппаратами защиты являются:

плавкие предохранители;

воздушные автоматические выключатели;

тепловые реле;

устройства защитного отключения.

Плавким предохранителем называется устройство в котором при токе, превышающем допустимое значение, происходит расплавление плавкой вставки и размыкается электрическая цепь. Плавкие предохранители – это аппараты защиты одноразового действия.

Состав:

а) плавкая вставка;

б) контактное устройство;

в) корпус (патрон);

г) а иногда наполнитель (тальк, кварцевый песок и т.п.) для улучшения гашения дуги и визуальный показатель срабатывания.

Принцип действия плавких предохранителей основан на том, что проходящий через плавкую вставку ток выделяет тепло в соответствии с равенством гдеI- ток, проходящий через плавкую вставку, R- сопротивление плавкой вставки, t- время прохождения тока: при определенном значении тока I и времени t тепла выделяется достаточно для расплавления плавкой вставки и размыкания электрической цепи. Так осуществляется защита от тока перегрузки и КЗ.

Параметры плавких предохранителей

а) номинальный ток плавкой вставки I н.вст . – ток, на который она рассчитана при длительной работе и указывается на ней.

б) номинальный ток предохранителя I н.пр . – ток, равный наибольшему из Iн.вст и который указывается на предохранителе. На этот ток рассчитаны все токоведущие контактные части предохранителя;

в) номинальное напряжение U н.пр . – напряжение, соответствующее наибольшему напряжению, при котором его разрешается применять и указывается на предохранителе.

г) предельный ток отключения при данном напряжении I пр.пр . – наибольшее значение тока КЗ, при котором гарантируется надежность срабатывания (без разрушения корпуса).

(3 мин) Полное время отключения электрической цепи плавким предохранителем определяется временем нагревания вставки до температуры плавления, временем расплавления её и горения появляющийся при расплавлении дуги.

Зависимость полного времени отключения предохранителем цепи откл. от относительного тока перегрузки или КЗI/Iн.вст. называется защитной характеристикой, т.е. откл. = f (I / I н.вст.).

Зависимость промежутка времени, в течение которого температура элемента электрической установки достигнет предельно допустимой, от отношения фактического тока в нем I к номинальному току Iн называется тепловой характеристикой этого элемента, т.е. нагр.= f (I / I н).

Сопоставление защитных характеристик плавких предохранителей с тепловыми характеристиками защищаемых элементов позволяет оценить

возможность надежной защиты. (рис.1)

I/I Н.ВСТ и I/I h

(5 мин) Видно, что вставка с защитной характеристикой А защищает элемент э/установки с тепловой характеристикой В при любой кратности тока, а вставка с защитной характеристикой С – только при кратностях более 4-х.

Нам надо стремится чтобы время отключения было как можно меньше при действии токов к.з. и иметь задержку при токах перегрузки. Это можно сделать:

правильно выбрать материал плавкой вставки;

использовать металлургический эффект;

выбрать рациональную конструкцию.

Вставки из легкоплавких металлов (олова, свинца, цинка, алюминия) имеют малую теплопроводность, поэтому нагреваются медленно, они удобны для защиты элементов от токов перегрузки.

Вставки из тугоплавких металлов (медь, серебро ) имеют малую теплоемкость и высокую теплопроводность, поэтому нагреваются быстро, дают меньшую выдержку времени при перегрузках, что ухудшает их защитные характеристики. Но они имеют большой предельный ток отключения, поэтому удобны для защиты элементов от токов К.З.

Для снижения температуры плавления (чтоб они нагревались медленнее) применяют вставки с металлургическим эффектом , для чего в середине вставки из тугоплавкого металла напаивают шарик из легкоплавкого (олово, сплав олова с кадмием и др.).

В месте напаивания шарика происходит растворение более тугоплавкого металла в легкоплавком. Такая вставка имеет лучшую защитную характеристику при токах перегрузки и меньшую температуру плавления (в 2-3 раза меньше температуры плавления основного металла).

С точки зрения конструктивного исполнения на защитную характеристику влияет длина (для предохранителей с U = 120 – 500В оптимальная длина вставки составляет 70мм) и форма вставки (вставки делают с несколькими параллельными ветвями, используют вставки с 2 – 4 короткими перешейками).