Плавкие предохранители - это аппараты, защищающие установки от перегрузок и токов недлинного замыкания.
Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка, включаемая в рассечку защищаемой цепи, и дугогасительное устройство, гасящее дугу, возникающую после плавления вставки.
Главные требования. предъявляемые к плавким предохранителям
К предохранителям предъявляются последующие требования:
1. Времятоковая черта предохранителя должна проходить ниже, но может быть поближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта.
2. При маленьком замыкании предохранители должны работать селективно.
3.Время срабатывания предохранителя при маленьком замыкании должно быть мало вероятным, в особенности при защите полупроводниковых устройств. Предохранители должны работать с токоограничением.
4. Свойства предохранителя должны быть размеренными. Разброс характеристик из-за производственных отклонений не должен нарушать защитные характеристики предохранителя.
5. В связи с возросшей мощностью установок предохранители обязаны иметь высшую отключающую способность.
6. Подмена спаленного предохранителя либо плавкой вставки не должна добиваться много времени.
В индустрии наибольшее распространение получили предохранители типов ПР-2 и ПН-2.
Устройство предохранителей ПР-2
Предохранители ПР-2 на токи от 15 до 60 А имеют облегченную конструкцию. Плавкая вставка 1 прижимается к латунной обойме 4 колпачком 5, который является выходным контактом. Плавкая вставка 1 штампуется из цинка, являющегося легкоплавким и стойким к коррозии материалом. Обозначенная форма вставки позволяет получить подходящую времятоковую (защитную) характеристику. В предохранителях на токи более 60 А плавкая вставка 1 присоединяется к контактным ножикам 2 при помощи болтов.
Вставка предохранителя ПР-2 размещается в герметичном трубчатом патроне, который состоит из фибрового цилиндра 3, латунной обоймы 4 и латунного колпачка 5.
Принцип деяния предохранителей ПР-2
Процесс гашения дуги в плавком предохранителе ПР-2 происходит последующим образом. При выключении сгорают суженные перешейки плавкой вставки, после этого появляется дуга. Под действием высочайшей температуры дуги фибровые стены патрона выделяют газ, в итоге чего давление в патроне за толики полупериода подымается до 4-8 МПа. За счет роста давления подымается вольт-амперная черта дуги, что содействует ее резвому гашению.
Плавкая вставка предохранителя ПР-2 может иметь от 1-го до 4 сужений зависимо от номинального напряжения. Суженные участки вставки содействуют резвому ее плавлению при маленьком замыкании и делают эффект токоограничения.
Так как гашение дуги в плавком предохранителе ПР-2 происходит очень стремительно (0,002 с), можно считать, что уширенные части вставки в процессе гашения остаются недвижными.
Давление снутри патрона плавкого предохранителя пропорционально квадрату тока в момент плавления вставки и может достигать огромных значений. Потому фибровый цилиндр должен владеть высочайшей механической прочностью, зачем на его концах установлены латунные обоймы 4. Диски 6, агрессивно связанные с контактными ножиками 2, крепятся к обойме патрона 4 при помощи колпачков 5.
Предохранители ПР-2 работают бесшумно, фактически без выброса пламени и газов, что позволяет устанавливать их на близком расстояния друг от друга. Плавкие предохранители ПР-2 выпускаются 2-ух осевых размеров - недлинные и длинноватые. Недлинные предохранители ПР-2 созданы для работы на переменном напряжении не выше 380 В. Они имеют наименьшую отключающую способность, чем длинноватые, рассчитанные на работу в сети с на-пряжением до 500 В.
Зависимо от номинального тока выпускается 6 габаритов патронов разных поперечников. В патроне каждого габарита могут устанавливаться вставки на разные номинальные токи. Так, в патроне на номинальный ток 15 А могут быть установлены вставки на ток 6, 10 и 15 А.
Различают нижнее и верхнее значения испытательного тока. Нижнее значение испытательного тока - это наибольший ток, который, протекая в течение 1 ч, не приводит к перегоранию предохранителя. Верхнее значение испытательного тока - это малый ток, который, проходя в течение 1 ч, плавит вставку предохранителя. С достаточной точностью можно принять пограничный ток равным среднеарифметическому испытательных токов.
Устройство предохранителей ПН-2
Эти предохранители более совершенны, чем предохранители ПР-2. Корпус квадратного сечения 1 предохранителя типа ПН-2 делается из крепкого фарфора либо стеатита. Снутри корпуса размещены ленточные плавкие вставки 2 и наполнитель - кварцевый песок 3. Плавкие вставки привариваются к диску 4, который крепится к пластинам 5, связанным с ножевыми контактами 9. Пластинки 5 крепятся к корпусу винтами.
В качестве наполнителя в предохранителях ПН-2 употребляется кварцевый песок с содержанием SiO2 более 98 %, с зернами размером (0,2-0,4)10-3 м и влажностью не выше 3 %. Перед засыпкой песок кропотливо просушивается при температуре 120-180 °С. Зерна кварцевого песка имеют высшую теплопроводимость и отлично развитую охлаждающую поверхность.
Плавкая вставка предохранителей ПН-2 производится из медной ленты шириной 0,1- 0,2 мм. Для получения токоограничения вставка имеет суженные сечения 8. Плавкая вставка разбита на три параллельных ветки для более полного использования наполнителя. Применение узкой ленты, действенный теплоотвод от суженных участков позволяют избрать маленькое малое сечение вставки для данного номинального тока, что обеспечивает высшую токоограничивающую способность. Соединение нескольких суженных участков по-следовательно содействует замедлению роста тока после плавления вставки, потому что растет напряжение на дуге предохранителя. Для понижения температуры плавления на вставки наносятся оловянные полосы 7 (металлургический эффект).
Принцип деяния предохранителя ПН-2
При маленьком замыкании плавкая вставка предохранителя ПН-2 сгорает и дуга пылает в канале, образованном зернами наполнителя. Из-за горения в узенькой щели при токах выше 100 А дуга имеет вырастающую вольт-амперную характеристику. Градиент напряжения на дуге очень высок и добивается (2-6)104 В/м. Этим обеспечивается гашение дуги за несколько миллисекунд.
После срабатывания предохранителя плавкие вставки совместно с диском 4 заменяются, после этого патрон засыпается песком. Для герметизации патрона под пластинки 5 кладется асбестовая прокладка 6 что защищает песок от увлажнения. При номинальном токе 40 А и ниже предохранитель имеет более ординарную конструкцию.
Технические свойства предохранителей ПН-2
Предохранители ПН-2 производятся на номинальный ток до 630 А. Предельный отключаемый ток недлинного замыкания, который может отключаться предохранителем, добивается 50 кА (действующее значение тока железного недлинного замыкания сети, в какой устанавливается предохранитель).
Малые габариты, малозначительная издержка дефицитных материалов, высочайшая токоограничивающая способность являются плюсами плавкого предохранителя ПН-2.
Плавкие предохранители - это аппараты, защищающие установки от перегрузок и токов короткого замыкания.
Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка, включаемая в рассечку защищаемой цепи, и дугогасительное устройство, гасящее дугу, возникающую после плавления вставки.
Основные требования. предъявляемые к плавким предохранителям
К предохранителям предъявляются следующие требования:
1. Времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта.
2. При коротком замыкании предохранители должны работать селективно.
3.Время срабатывания предохранителя при коротком замыкании должно быть минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов. Предохранители должны работать с токоограничением.
4. Характеристики предохранителя должны быть стабильными. Разброс параметров из-за производственных отклонений не должен нарушать защитные свойства предохранителя.
5. В связи с возросшей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отключающую способность.
6. Замена сгоревшего предохранителя или плавкой вставки не должна требовать много времени.
В промышленности наибольшее распространение получили предохранители типов ПР-2 и ПН-2.
Устройство предохранителей ПР-2
Предохранители ПР-2 на токи от 15 до 60 А имеют упрощенную конструкцию. Плавкая вставка 1 прижимается к латунной обойме 4 колпачком 5, который является выходным контактом. Плавкая вставка 1 штампуется из цинка, являющегося легкоплавким и стойким к коррозии материалом. Указанная форма вставки позволяет получить благоприятную времятоковую (защитную) характеристику. В предохранителях на токи более 60 А плавкая вставка 1 присоединяется к контактным ножам 2 с помощью болтов.
Вставка предохранителя ПР-2 располагается в герметичном трубчатом патроне, который состоит из фибрового цилиндра 3, латунной обоймы 4 и латунного колпачка 5.
Принцип действия предохранителей ПР-2
Процесс гашения дуги в плавком предохранителе ПР-2 происходит следующим образом. При отключении сгорают суженные перешейки плавкой вставки, после чего возникает дуга. Под действием высокой температуры дуги фибровые стенки патрона выделяют газ, в результате чего давление в патроне за доли полупериода поднимается до 4-8 МПа. За счет увеличения давления поднимается вольт-амперная характеристика дуги, что способствует ее быстрому гашению.
Плавкая вставка предохранителя ПР-2 может иметь от одного до четырех сужений в зависимости от номинального напряжения. Суженные участки вставки способствуют быстрому ее плавлению при коротком замыкании и создают эффект токоограничения.
Поскольку гашение дуги в плавком предохранителе ПР-2 происходит очень быстро (0,002 с), можно считать, что уширенные части вставки в процессе гашения остаются неподвижными.
Давление внутри патрона плавкого предохранителя пропорционально квадрату тока в момент плавления вставки и может достигать больших значений. Поэтому фибровый цилиндр должен обладать высокой механической прочностью, для чего на его концах установлены латунные обоймы 4. Диски 6, жестко связанные с контактными ножами 2, крепятся к обойме патрона 4 с помощью колпачков 5.
Предохранители ПР-2 работают бесшумно, практически без выброса пламени и газов, что позволяет устанавливать их на близком расстояния друг от друга. Плавкие предохранители ПР-2 выпускаются двух осевых размеров - короткие и длинные. Короткие предохранители ПР-2 предназначены для работы на переменном напряжении не выше 380 В. Они имеют меньшую отключающую способность, чем длинные, рассчитанные на работу в сети с на-пряжением до 500 В.
В зависимости от номинального тока выпускается шесть габаритов патронов различных диаметров. В патроне каждого габарита могут устанавливаться вставки на различные номинальные токи. Так, в патроне на номинальный ток 15 А могут быть установлены вставки на ток 6, 10 и 15 А.
Различают нижнее и верхнее значения испытательного тока. Нижнее значение испытательного тока - это максимальный ток, который, протекая в течение 1 ч, не приводит к перегоранию предохранителя. Верхнее значение испытательного тока - это минимальный ток, который, проходя в течение 1 ч, плавит вставку предохранителя. С достаточной точностью можно принять пограничный ток равным среднеарифметическому испытательных токов.
Устройство предохранителей ПН-2
Эти предохранители более совершенны, чем предохранители ПР-2. Корпус квадратного сечения 1 предохранителя типа ПН-2 изготавливается из прочного фарфора или стеатита. Внутри корпуса расположены ленточные плавкие вставки 2 и наполнитель - кварцевый песок 3. Плавкие вставки привариваются к диску 4, который крепится к пластинам 5, связанным с ножевыми контактами 9. Пластины 5 крепятся к корпусу винтами.
В качестве наполнителя в предохранителях ПН-2 используется кварцевый песок с содержанием SiO2 не менее 98 %, с зернами размером (0,2-0,4)10-3 м и влажностью не выше 3 %. Перед засыпкой песок тщательно просушивается при температуре 120-180 °С. Зерна кварцевого песка имеют высокую теплопроводность и хорошо развитую охлаждающую поверхность.
Плавкая вставка предохранителей ПН-2 выполняется из медной ленты толщиной 0,1- 0,2 мм. Для получения токоограничения вставка имеет суженные сечения 8. Плавкая вставка разделена на три параллельных ветви для более полного использования наполнителя. Применение тонкой ленты, эффективный теплоотвод от суженных участков позволяют выбрать небольшое минимальное сечение вставки для данного номинального тока, что обеспечивает высокую токоограничивающую способность. Соединение нескольких суженных участков по-следовательно способствует замедлению роста тока после плавления вставки, так как возрастает напряжение на дуге предохранителя. Для снижения температуры плавления на вставки наносятся оловянные полоски 7 (металлургический эффект).
Принцип действия предохранителя ПН-2
При коротком замыкании плавкая вставка предохранителя ПН-2 сгорает и дуга горит в канале, образованном зернами наполнителя. Из-за горения в узкой щели при токах выше 100 А дуга имеет возрастающую вольт-амперную характеристику. Градиент напряжения на дуге очень высок и достигает (2-6)104 В/м. Этим обеспечивается гашение дуги за несколько миллисекунд.
После срабатывания предохранителя плавкие вставки вместе с диском 4 заменяются, после чего патрон засыпается песком. Для герметизации патрона под пластины 5 кладется асбестовая прокладка 6 что предохраняет песок от увлажнения. При номинальном токе 40 А и ниже предохранитель имеет более простую конструкцию.
Общие сведения
Предохранители плавкие серии ПН2 предназначены для защиты электрооборудования промышленных установок и электрических сетей трехфазного переменного тока с номинальным напряжением до 380 В частотой 50 и 60 Гц от токов перегрузки и КЗ.
Предохранители допускают работу в трехфазных сетях переменного тока напряжением до 500 В частотой 50 и 60 Гц и до 220 В постоянного тока.
Структура условного обозначения
ПН2-Х-ХХХ3:
ПН2 - серия;
Х - номинальный ток предохранителя, А: 100; 250; 400;
Х - способ монтажа:
1 - на основаниях комплектного устройства с передним
присоединением;
3 - на собственном основании с передним присоединением;
7 - на проводниках комплектного устройства;
Х - наличие указателя срабатывания и свободных контактов:
0 - без указателя и свободных контактов;
1 - с указателем срабатывания без свободных контактов;
2 - с указателем срабатывания и замыкающими свободными
контактами;
3 - с указателем срабатывания и размыкающими свободными
контактами;
Х3 - климатическое исполнение (У, УХЛ, Т) и категория
размещения по ГОСТ 15150-69.
Условия эксплуатации
Высота над уровнем моря не более 2000 м.
Температура окружающего воздуха от минус 40 до 40°С (УХЛ), от минус 10 до 45°С (Т).
Относительная влажность окружающего воздуха не более 80% при температуре 20°С (УХЛ), 98% при температуре 35°С (Т).
Окружающая среда, не содержащая значительного количества агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию, содержащая пыль (кроме токопроводящей) и водяные пары в концентрациях, не снижающих параметры предохранителей.
Степень защиты IР00 по ГОСТ 14254-96.
Вибрационные нагрузки с частотой 1-100 Гц при максимальном ускорении 1g.
Многократные ударные нагрузки с ускорением 3g при длительности удара 2-20 мс.
Рабочее положение в пространстве - вертикальное или горизонтальное.
Режим работы - продолжительный.
Требования техники безопасности соответствуют разделу 4 ГОСТ 17242-86.
Предохранители серии ПН2 изготовляются для внутригосударственных и экспортных поставок и соответствуют ТУ 16-522.113-75. ТУ 16-522.113-75
Технические характеристики
Основные параметры предохранителей приведены в табл. 1, номинальные потери мощности в номинальном режиме - в табл. 2.
Таблица 1
| Типоисполнение | Номинальный ток предохранителя, А | Номинальный ток плавкой вставки, А | Предельная отключающая способность, кА | |
| на переменном токе при U ном =380 В | на постоянном токе при U ном =220 В |
|||
| ПН2-100 | 100 | 31,5; 40; 50; 63; 80; 100 | 100 | 100 |
| ПН2-250 | 250 | 80; 100; 125; 160; 200; 250 | ||
| ПН2-400 | 400 | 200; 250; 315; 355; 400 | 40 | 60 |
Таблица 2
| Номинальный ток плавкой вставки, А | Номинальные потери мощности, Вт, не более |
| 31,5 | 7,5 |
| 40 | |
| 50 | 8,5 |
| 63 | 11,5 |
| 80 | 12,5 |
| 100 | 16 |
| 125 | 21 |
| 160 | 28 |
| 200 | 30 |
| 250 | 34 |
| 315 | 49 |
| 355 | 53 |
| 400 | 56 |
Времятоковые характеристики предохранителей показаны на рис. 1.
Времятоковые характеристики предохранителей серии ПН2:
I о - ток отключения (действующее значение)
Срок службы предохранителей - 16 000 ч.
Гарантийный срок - 2 года со дня ввода предохранителей в эксплуатацию и не более 6 мес со дня поступления потребителю.
Предохранитель в зависимости от типоисполнения состоит из плавкой вставки, контактов основания, указателя срабатывания и свободного контакта.
Плавкий элемент предохранителя помещен в керамический корпус, заполненный кварцевым песком.
При недопустимой перегрузке или коротком замыкании плавкий элемент расплавляется и размыкает электрическую цепь.
Возникающая при этом электрическая дуга гаснет в наполнителе. При расплавлении плавкого элемента предохранителя перегорает плавкий элемент указателя срабатывания, освобождая взведенный при сборке боек, который переключает свободный контакт. Свободный контакт является самостоятельным узлом, кинематически связанным с указателем срабатывания. Установка и извлечение плавких вставок при замене их и осмотре производятся при отсутствии напряжения в цепи предохранителя. Общие виды, габаритные, установочные, присоединительные размеры и масса предохранителей указаны на рис. 2 и 3.
Таблица к рис. 2
| Типоисполнение | Рис. 2 | Размеры, мм | Масса плавкой вставки, кг, не более | Масса предохранителя, кг, не более | ||||||||||||
| А | А 1 | А 2 | В | b | D 1 | D 2 | L | L 1 | l | f | Н | h | ||||
| ПН2-100-10 | а | 85 | 18 | 14,5 | 40 | 3 | М6 | М5 | 168,5 | 125 | 71,5 | 54,5 | 63,5 | 16 | 0,31 | 0,48 |
| ПН2-100-11 | б | 62,5 | 71 | 0,33 | 0,49 | |||||||||||
| ПН2-100-12 | в | 0,34 | 0,51 | |||||||||||||
| ПН2-100-13 | ||||||||||||||||
| ПН2-250-10 | а | 94,5 | 20 | 50 | 4 | М10 | 201 | 142,5 | 65 | 81,5 | 28 | 0,49 | 0,85 | |||
| ПН2-250-11 | б | 72,5 | 90 | 0,51 | 0,87 | |||||||||||
| ПН2-250-12 | в | 0,52 | 0,89 | |||||||||||||
| ПН2-250-13 | ||||||||||||||||
| ПН2-400-10 | а | 107,5 | 38,5 | 66 | 6 | 251 | 169 | 73,5 | 80 | 88 | 35 | 1 | 1,54 | |||
| ПН2-400-11 | б | 88,5 | 97,5 | 1,01 | 1,55 | |||||||||||
| ПН2-400-12 | в | 1,02 | 1,57 | |||||||||||||
| ПН2-400-13 | ||||||||||||||||
Общий вид, габаритные, установочные, присоединительные размеры и масса предохранителей переднего присоединения:
1 - плавкая вставка;
2 - контакт основания;
3 - указатель срабатывания;
4 - свободный контакт
Таблица к рис. 3
| Типоисполнение | Размеры, мм | Масса, кг, не более |
||||||
| А | В | b | R | H, не более | h | L, не более | ||
| ПН2-100-70 У3 (Т3, УХЛ3) | 108 | 40 | 3 | 3,3 | 54,5 | 16 | 125 | 0,31 |
| ПН2-250-70 У3 (Т3, УХЛ3) | 111 | 50 | 4 | 5,5 | 65 | 28 | 142,5 | 0,49 |
| ПН2-400,70 У3 (Т3, УХЛ3) | 122 | 66 | 6 | 80 | 35 | 149 | 0,95 | |
Общий вид, габаритные, установочные, присоединительные размеры и масса предохранителей для монтажа на проводниках комплектного устройства В комплект поставки предохранителей входят: плавкая вставка;
контакты основания с комплектом крепежных деталей для установки на изоляционном основании комплектного устройства (исполнение предохранителя с контактами основания) - 2 шт.; паспорт на партию предохранителей, отправляемых в один адрес; техническое описание и инструкция по эксплуатации (1 экз. на партию предохранителей).
По требованию заказчика предприятие-изготовитель поставляет плавкие вставки, свободные контакты, контакты основания.
