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.
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.
Петлёй «ФАЗА-НУЛЬ
» принято называть цепь, состоящую из фазы трансформатора и проводников - нулевого и фазного.
По измеренному полному сопротивлению петли «ФАЗА-НУЛЬ
» производится расчет тока однофазного короткого замыкания. Основной целью является проверка временных параметров срабатывания аппаратов защиты от cверхтоков при замыкании фазы на корпус. Данная проверка так же подверждает непрерывность PE цепи. Время срабатывания аппаратов защиты должно удовлетворять требованиям п.1.7.79 ПУЭ.
Надёжность срабатывания защиты от сверхтоков является одним из основных требований как при проектировании, так и при монтаже и требует расчетной и натурной проверки.
Поскольку речь идёт о замыкании на корпус, то под нулевым проводником мы понимаем совокупность защитных (PE ) и защитно-рабочих (PEN ) проводников от "корпуса" до трансформатора. Таким образом, проверка петли "ФАЗА-НУЛЬ " позволяет оценить и качество защитной цепи.
ИЗМЕРЕНИЯ
Существует несколько методик измерения сопротивления петли «ФАЗА-НУЛ
Ь» и токов короткого замыкания, как с отключением напряжения линии, так и без.
В настоящее время в основном применяются современные микропроцессорные измерительные приборы, реализующие методику измерения полного сопротивления петли «ФАЗА-НУЛЬ
» без отключения напряжения, и автоматического расчета тока короткого замыкания на основании значения сопротивления петли. Применение данных приборов упрощает процесс испытаний. Кроме того, испытания оказываются более щадящими по отношению к испытываемым линиям и аппаратам защиты. Некоторые из этих приборов позволяют проводить измерения без искючения из испытываемой линии УЗО
и не вызывают их срабатывания, что представляется достаточно важным и удобным, поскольку измерения проводятся между фазным проводником и нулевым защитным проводником. Измерения проводятся на концах проводников, защищаемых аппаратами защиты от сверхтока.
Результаты измерений оформляются протоколом установленного образца.
Перед проведением измерений петли «ФАЗА-НУЛЬ » рекомендуется провести измерение сопротивлений защитных проводников, проверку их непрерывности (проверка металлосвязи, проверка заземления).
УСТРАНЕНИЕ ДЕФЕКТОВ
Если при проведении измерений петли «ФАЗА-НУЛЬ » в действующей электроустановке получены неудовлетворительные результаты, то требуется срочное устранение дефекта. Как правило, бывает достаточно заменить аппарат защиты от сверхтоков на другой, с более подходящими характеристиками. Но иногда требуется замена существующего кабеля на кабель с другим сечением жил. Подобные случаи, как правило, сложнее с точки зрения монтажа.
РАСЧЁТ ПЕТЛИ «ФАЗА-НУЛЬ»
С целью своевременного согласования параметров кабельных линий и аппаратов защиты от сверхтоков необходимо производить расчёты петли «ФАЗА-НУЛЬ » на стадии проектных работ. Подобные расчеты удобно проводить в комплексе: мощность нагрузки; cos φ; длина кабельной линии; сечение жилы; вид монтажа; падение напряжения на линии; расчетное полное сопротивление петли; прогнозируемый ток короткого замыкания; номинальный ток аппарата защиты; характеристика аппарата защиты. Расчет петли «ФАЗА-НУЛЬ » является одним из наиболее сложных, поскольку требует принятия во внимание ряда трудно учитываемых параметров.
ВРЕМЯ-ТОКОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Согласно ГОСТа Р 50345-99, п.3.5.17 - это наименьшая величина тока, при котором автоматический выключатель сработает (отключится) без выдержки времени, т.е. его электромагнитная защита.
В этом же ГОСТе Р 50345-99, п.5.3.5., говорится, что всего существует три стандартные характеристики (типы мгновенного расцепления):
B
— от 3·In до 5·In
C
— от 5·In до 10·In
D
— от 10·In до 20·In (встречаются от 10·In до 50·In)
In
- номинальный ток автоматического выключателя.
Рассмотрим каждый вид характеристики на примере модульного автоматического выключателя ВА47-29.
Время-токовая характеристика типа В
На графике (кривой) показана зависимость времени отключения автоматического выключателя от протекающего через него тока. Ось Х — это кратность тока в цепи к номинальному току автомата (I/In). Ось У — время срабатывания, в секундах.
График разделен двумя линиями, которые и определяют разброс времени срабатывания тепловой и электромагнитной защит автомата. Нижняя линия — это горячее состояние автомата (после срабатывания), а верхняя линия — это холодное состояние.
Характеристики практически всех автоматов изображаются при температуре +30°С.
На представленных время-токовых характеристиках (сокращенно, ВТХ) пунктирная линия — это верхняя граница (предел) для автоматов с номинальным током меньше 32 (А).
По графику видно:
1. Если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 3·In, то он должен отключиться за время 0,02 секунды в горячем состоянии, до 35 секунд в холодном состоянии (для автоматов менее 32А) и до 80 секунд в холодном состоянии
2. Если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 5·In, то он должен отключиться за 0,01 секунду в горячем состоянии или за 0,04 секунды в холодном.(для автоматов более 32А).
Автоматы с характеристикой В применяются в основном для защиты потребителей с преимущественно активной нагрузкой, например, электрические печи, электрические обогреватели, цепи освещения.
Правда, в магазинах их количество почему то всегда ограничено, т.к. распространенным видом является характеристика С. И кто так решил? Вполне целесообразно на автоматы групповых линий для освещения и розеток ставить именно тип В, а на вводной автомат — тип С. Так будет соблюдена селективность, и при коротком замыкании где нибудь в линии не будет отключаться вводной автомат и «гасить» всю квартиру.
Время-токовая характеристика типа С
Вот ее график:
1. Если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 5·In, то он должен отключиться за время 0,02 секунды в горячем состоянии, до 11 секунд в холодном состоянии (для автоматов менее 32А) и до 25 секунд в холодном состоянии (для автоматов более 32А) .
2. Если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 10·In, то он должен отключиться за 0,01 секунду в горячем состоянии или за 0,03 секунды в холодном.
Автоматы с характеристикой С применяются в основном для защиты трансформаторов и двигателей с малыми пусковыми токами. Также их можно использовать для питания цепей освещения. Нашли они достаточно широкое распространение в жилом фонде, хотя свое мнение об этом я высказал чуть выше.
Время-токовая характеристика типа D
1. Если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 10·In, то он должен отключиться за время 0,02 секунды в горячем состоянии, до 3 секунд в холодном состоянии (для автоматов менее 32А) и до 7 секунд в холодном состоянии (для автоматов более 32А).
2. Если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 20·In, то он должен отключиться за 0,009 секунд в горячем состоянии или за 0,02 секунды в холодном.
Автоматы с характеристикой D применяются в основном для защиты электрических двигателей с частыми запусками или значительными пусковыми токами (тяжелый пуск).
ПЛАВКИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ
Плавкие предохранители
— это электрические 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.
К предохранителям предъявляются следующие требования:
- Времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта.
- При коротком замыкании предохранители должны работать селективно.
- Время срабатывания предохранителя при коротком замыкании должно быть минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов. Предохранители должны работать с токоограничением.
- Характеристики предохранителя должны быть стабильными. Разброс параметров из-за производственных отклонений не должен нарушать защитные свойства предохранителя.
- В связи с возросшей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отключающую способность.
- Замена сгоревшего предохранителя или плавкой вставки не должна требовать много времени.
В промышленности наибольшее распространение получили предохранители типа и ПН-2.
ВРЕМЯ-ТОКОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ СЕРИИ ПН2
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.
Технические характеристики предохранителей ПН-2
Предохранители ПН-2 выполняются на номинальный ток до 630 А. Предельный отключаемый ток короткого замыкания, который может отключаться предохранителем, достигает 50 кА (действующее значение тока металлического короткого замыкания сети, в которой устанавливается предохранитель).
Малые габариты, незначительная затрата дефицитных материалов, высокая токоограничивающая способность являются достоинствами плавкого предохранителя ПН-2.
Материал плавких вставок предохранителей
Плавкие вставки изготовляются из меди, цинка, свинца или серебра.
В современных наиболее совершенных предохранителях отдают предпочтение медным вставкам с оловянным растворителем. Широко распространены также цинковые вставки.
Медные вставки для предохранителей наиболее удобны, просты и дешевы. Улучшение их характеристик достигается наплавлением оловянного шарика в определенном месте, примерно в середине вставки. Такие вставки применяются, например, в упомянутой серии насыпных предохранителей ПН2. Олово плавится при температуре 232°, значительно меньшей, чем температура плавления меди, и растворяет медь вставки в месте соприкосновения с нею. Появляющаяся при этом дуга уже расплавляет всю вставку и гасится. Цепь тока оказывается отключенной.
Таким образом, наплавление оловянного шарика приводит к следующему.
Во-первых, медные вставки начинают реагировать с выдержкой времени на столь малые перегрузки, на которые они при отсутствии растворителя вовсе не реагировали бы. Например, медная проволока диаметром 0,25 мм с.растворителем расплавилась при температуре 280° за 120 мин.
Во-вторых, при одной и той же достаточно большой температуре (т. е. при одинаковой нагрузке) вставки с растворителем реагируют много быстрее, чем вставки без растворителя.
Например, медная проволока диаметром 0,25 мм без растворителя при средней температуре 1 000° расплавилась за 120 мин, а такая же проволока, но с растворителем при средней температуре только 650°, расплавилась всего за 4 мин.
Применение оловянного растворителя позволяет иметь надежные и дешевые медные вставки, работающие при сравнительно низкой эксплуатационной температуре, имеющие относительно малый объем и вес металла (что благоприятствует коммутационной способности предохранителя) и в то же время обладающие большим быстродействием при больших перегрузках и реагирующие с выдержкой времени на относительно малые перегрузки.
Цинк часто используется для изготовления плавких вставок. В частности, такие вставки применяются в упомянутой серии предохранителей ПР-2.
Вставки из цинка более устойчивы против коррозии. Поэтому, несмотря на относительно малую температуру плавления, для них, вообще говоря, можно было бы допустить такую же предельную эксплуатационную температуру, как для меди (250°), и конструировать вставки с меньшим сечением. Однако электрическое сопротивление цинка примерно в 3,4 раза больше, чем у меди.
Чтобы сохранить ту же температуру, надо уменьшить потери энергии в ней, соответственно увеличив ее сечение. Вставка получается значительно более массивной. Это при прочих равных условиях приводит к понижению коммутационной способности предохранителя. Кроме того, при массивной вставке с температурой 250° не удалось бы в тех же габаритах удержать на допустимом уровне температуру патрона и контактов.
Все это заставляет снизить предельную температуру цинковых вставок до 200°, а для этого — еще больше увеличивать сечение вставки. В итоге предохранители с цинковыми вставками при тех же размерах обладают значительно меньшей устойчивостью к токам короткого замыкания, чем предохранители с медными вставками и оловянными растворителями.
