Предохранители пробочного типа

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)

• миниатюрные
• обычные вилочные

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)

5. кварцевые

6. газогенерирующие

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 [там же], 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).

щественной 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

fixup.ru

С начала массовой электрификации страны остро стоял вопрос обеспечения защиты электрооборудования и людей от поражения электрическим током.

этой целью промышленностью был налажен массовый выпуск предохранителей с плавкими вставками, снабженных тонкой проволочной нитью. Она перегорала при повышенной нагрузке или возникновении короткого замыкания в контролируемой схеме.

В их конструкцию входила стационарно устанавливаемая диэлектрическая колодка с двумя контактами, в которую вкручивался фарфоровый корпус со сменяемой плавкой вставкой. Такие предохранители устанавливали парами в фазный и нулевой провод питающей сети.

После непродолжительной эксплуатации были выявлены недостатки этой конструкции:

• частые перегорания калиброванных нитей вставки, вызванные плохой стабильностью электрических характеристик системы электроснабжения и низкой технической грамотностью населения;

• необходимость иметь в домашнем пользовании большой запас сменных предохранителей;

• массовое применение самодельных «жучков» вместо плавких вставок со значительно превышенными номиналами токовых нагрузок, объясняемое не только дефицитом предохранителей в продаже, но и нежеланием людей их приобретать.

После этого промышленность освоила выпуск автоматического устройства защиты домашней электропроводки 220 вольт на основе уже используемых колодок.

По существующей традиции их тоже стали называть предохранителями. Только попутно добавили термины:

• автоматический, который определяет возможность автономного отключения неисправностей и последующего ручного включения человеком без замены каких-либо деталей;

• резьбовой, указывающий на принцип крепления к диэлектрической колодке.

В итоге эта защита получила краткое название ПАР, состоящее из сокращения этих трех слов.

Принцип формирования защитной характеристики

В основу работы ПАР заложено одновременное отслеживание протекающих через него токов нагрузок двумя устройствами на основе:

1. тепловых расцепителей, работающих с задержкой времени на отключение;

2. токовой отсечки, быстросрабатывающей при возникновении критических нагрузок сети.

Сводная временна́я характеристика этих защит ПАР показана действующим графиком.

За основу шкалы взято превышение нагрузок номинальных величин по оси абсцисс и продолжительность ее действия в секундах на оси ординат.

На графике явно видны две линии этой характеристики:

1. ниспадающий участок по гиперболической зависимости, образованный работой теплового расцепителя;

2. строго прямая вертикальная линия, показывающая работу токовой отсечки.

Рабочая характеристика предохранителя автоматического резьбового наглядно демонстрирует два принципа, заложенных в основу конструкции этого устройства:

1. надежное пропускание тока номинальной нагрузки без ложных срабатываний (кривая немного сдвинута вправо от соотношения I/Iн=1);

2. отключение при превышениях номинальных величин.

Участок работы теплового расцепителя обеспечивает ускорение отключений сильно завышенных нагрузок и в то же время сохранение подачи напряжения на домашнюю сеть при незначительных кратковременных бросках тока.

Например, при трехкратном превышении номинального значения, вызванного запуском электродвигателя и выходом его на режим, ПАР контролирует ситуацию и не отключит напряжение в течение 8 секунд, которых вполне достаточно для включения и разгона ротора вместе с подключенной кинематической схемой.

Если же превышение достигнет шести крат, то защита сработает за время чуть большее одной секунды.

При девяти кратах завышения номинального тока включается в работу токовая отсечка, снимающая напряжение с оборудования за время 0,1 секунды или даже быстрее.

Как выбрать оптимальную конструкцию ПАР для домашнего использования

Автоматические предохранители разрабатываются специально для применения в бытовых условиях с напряжением 220 и чуть реже — 380 вольт. С этой целью на их корпусе и в документации указываются технические характеристики, реализованные производителем.

Устройства, предназначенные для двухпроводных сетей 220, выпускаются на номинальные токи 6,3 и 10 ампер, а для цепей 380 — 10, 16 или 20. Этими показателями и надо ориентироваться при выборе защиты.

Для этого рассчитывают мощность всех электрических потребителей квартиры, которые могут быть одновременно включены, и делят ее выражение в ваттах на действующее напряжение сети в вольтах. Получается ток нагрузки в амперах. Остается сопоставить его с номинальным током ПАР и выбрать наиболее подходящую модель из линейки, выпускаемой производителем.

Следует учесть, что создание небольшого запаса по току срабатывания защиты обеспечит резерв мощности потребления для подключения дополнительных приборов, а отсутствие его вызовет избыточные, заведомо ложные отключения.

Режимы работы ПАР

Исходя из закономерностей, показанных с помощью временно́го графика, можно выделить четыре основных этапа состояния защиты:

1. номинальный режим;

2. срабатывание теплового расцепителя;

3. токовая отсечка;

4. ручное отключение и включение.

Рассмотрим их более подробно.

Режим оптимальной нагрузки ПАР

Конструкция основных элементов защиты показана на нижерасположенной картинке.

Ток нагрузки подается на центральный контакт защиты и снимается с бокового, расположенного на резьбовом металлическом вкладыше. Внутри корпуса перемещается подвижный якорь, который обладает двумя фиксированными положениями:

1. нижним рабочим, когда силовые контакты замкнуты;

2. верхним защитным, обеспечивающим разрыв электрической схемы.

При расположении внизу на якорь действует усилие сжатой пружины, направление которого вверх заблокировано фиксацией верхних контактных площадок поворачивающегося рычага. Его положение ограничивается с левой стороны штифтом биметаллической пластины (отдельные производители устанавливают скрученную проволоку), а с другой — продолжением корпуса электромагнита отключения.

В этом состоянии через ПАР проходит номинальный ток нагрузки по пути:

• центральный контакт корпуса;

• провод соединения с неподвижным контактом;

• левый контакт подвижного мостика, подключенный за счет усилия ужима пружины;

• биметаллическая пластина с упорным штифтом;

• гибкий провод, подключенный к обмотке электромагнита;

• проводник, соединяющий катушку отключения со вторым подвижным контактом;

• контактную площадку между правой стороной мостика и стационарной частью;

• провод, обеспечивающий связь с резьбовым наконечником.

Проходящий по биметаллу и обмотке катушки ток номинальной величины вызывает в них рабочий нагрев и электромагнитное поле, которые только подготавливают отключающие элементы к работе, но не способны снять напряжение с рабочей схемы.

Отключение аварийных режимов происходит при превышении значений уставки.

Режим перегрузки сети

Когда ток нагрузки становится больше номинальной величины, то его тепловое воздействие на биметалл постепенно приводит к изгибу пластинки и выводу закрепленного на ней штифта из зацепления с подвижным рычагом якоря.

Левый конец рычага выходит из зацепления и проворачивается вокруг своей оси вращения. Освобожденная энергия сжатой пружины выталкивает якорь вверх совместно с прикрепленным к нему подвижным мостиком. Левый и правый силовые контакты надежно обеспечивают двухсторонний разрыв токовой цепи, оказавшейся под действием аварийного режима.

После прерывания тока биметаллическая пластина начинает остывать и возвращаться в свое первоначальное положение. Но, для этого необходимо выдержать некоторое время.

После того как биметалл вернется в охлажденное состояние, можно нажимать большую белую кнопку ручного включения на торце ПАР. Это действие опустит весь якорь и введет левую часть коромысла в зацепление с вернувшимся в исходное положение штифтом.

Предохранитель оказывается переведенным в рабочее положение и начинает контролировать процессы протекания тока через него. Если причина отключения ПАР осталась не устраненной, то последует его очередное срабатывание.

Режим короткого замыкания в сети

Когда между фазным и нулевым проводами возникает маленькое электрическое сопротивление или они замыкаются накоротко, то образуется ток КЗ, проходящий по обеим отключающим систем. Только катушка электромагнита работает быстрее, чем выгибается биметалл.

Сердечник катушки под воздействием образовавшегося магнитного поля резко втягивается вниз и наносит удар по рычагу, а защелка электромагнита одновременно поворачивается относительно своей оси, снимая удержание якоря.

Нижняя пружина своим усилием, как и в предыдущем случае, выбрасывает вверх подвижную систему вместе с закрепленными силовыми контактами. В результате происходит снятие ими напряжения с защищаемой зоны.

Поскольку для такого отключения необходимо протекание тока большой величины, то он успевает разогреть биметаллический элемент, который деформируется и запрещает быстрое ручное включение до остывания и возвращения своего ограничительного штифта в исходное положение.

Предохранитель можно вернуть во включенное состояние после охлаждения теплового расцепителя. Но, для этого причина срабатывания ПАР должна быть ликвидирована. Иначе произойдет повторное снятие напряжения со схемы чуткой защитой.

Режим ручного отключения ПАР

Иногда для выполнения ремонтных работ, например, периодического снятия электросчетчика на поверку, необходимо отключить напряжение с электропроводки квартиры. Для этих целей на корпусе предохранителя смонтирована маленькая кнопка красного цвета ручного отключения.

При нажатии на нее корпус защелки электромагнита поворачивается вокруг своей оси, освобождая зацепление правой части поворотного рычага, как и при срабатывании от электромагнита. Якорь освобождается от удержания и под усилием пружины размыкает свои контакты.

Напоминаем, что для безопасного проведения работ в электроустановках необходимо визуально убедиться в создании разрыва цепи. Его можно увидеть только при вывернутом корпусе защиты из диэлектрической колодки.

Во время эксплуатации ПАР особое внимание обращают на:

• состояние контактных площадок и силу их ужима;

• степень сжатия пружины, влияющую на скорость аварийных отключений.

Заключение

Предохранители автоматические резьбовые по своим характеристикам отвечают требованиям безопасности и надежности работы. Однако, благодаря быстрому возрастанию нагрузок в домашней сети и массовому выпуску под них различных автоматических выключателей, обладающих меньшими габаритами и возможностью крепления на Din-рейку, защиты ПАР все меньше устанавливаются в новостройках и продолжают работать в старых зданиях, расположенных в основном среди сельской местности.

Читайте также: Какие защитные устройства лучше: плавкие предохранители или автоматические выключатели?

electrik.info

Плавкие предохранители предназначены для защиты от короткого замыкания или от перегрузок генераторов, различных токоприемников и приборов. Действие этих предохранителей заключается в том, что в цепь включается последовательно проводник такой длины и такого поперечного сечения, чтобы при прохождении через него определенного тока он расплавлялся и защищаемая им цепь размыкалась. Расплавляемый проводник, изготовляемый обычно в виде нити или пластинки, носит название плавкой вставки.

Время перегорания плавкой вставки зависит от величины тока: чем больше ток, тем скорее происходит перегорание плавкой вставки.Так, при токе, равном 130—140% от номинального, плавкая вставка не перегорает, при двукратном токе вставка перегорает в течение 20—40 сек, а при пятикратном — в течение 0,5—0,6 сек.

Испытание перегорания плавких вставок показывает, что плавкий предохранитель может удовлетворительно обеспечить защиту от коротких замыканий, а защиту от перегрузок он обеспечивает недостаточно. Установить токи плавления вставки сложно, так как одинаковые вставки расплавляются не при одной и той же величине тока. На ток плавления оказывают влияние длина плавких вставок при одинаковом сечении, крепление и запайка концов вставок, внешняя температура, окисление, степень влажности и ряд других причин. Следует подчеркнуть, что плавкие предохранители небезопасны, если не будут выполнены правила их установки и конструкция их не будет отвечать установленным нормам. Опасность заключается в том, что брызги расплавленного металла, а также металлические пары могут вызвать длительную электрическую дугу и пожар, а также ожоги обслуживающего персонала.

На судах установка плавких предохранителей в арматуре электрических ламп, штепселях, розетках и других подобных приборах не допускается из-за сложности ухода и наблюдения. Плавкие предохранители разрешается устанавливать только на распределительных щитах.
В судовых установках применяют предохранители двух типов: трубчатые — типа ПР и пробковые — типа ПД.

Трубчатый предохранитель (рис. 1) состоит из двух контактных стоек, устанавливаемых на изоляционной панели щита, и фибровой трубки—патрона, врубаемого (аналогично ножу рубильника) в контактные стойки. Внутри патрона закреплена плавкая вставка, представляющая собой цинковую пластинку с несколькими местными сужениями. Плавкая вставка соединяется с наружными контактами на концах трубки.

У предохранителей на номинальный ток 15 и 60 а трубки имеют цилиндрические контактные поверхности, а трубки на ток от 100 а и выше — ножевые контакты (рис. 1).

Для безопасности трубки вынимают из контактных стоек малых предохранителей специальными клещами. У предохранителей на больший ток трубки имеют ручку из изолирующего материала (рис. 1, справа).

Трубчатые предохранители различают по номинальному напряжению (250 и 500 в), номинальному току (от 15 до 1000 а), номинальному току плавкой вставки (от 6 до 1000 а) и по присоединению проводов (переднее или заднее).

Пробковый предохранитель типа ПД состоит из латунного корпуса с винтовой резьбой и двумя контактными выводами — нижним и боковым; фарфоровой головки с латунной винтовой гильзой и пробки — фарфоровой трубки с верхней и нижней контактными фасонными латунными шайбами.

Внутри трубки, заполненной кварцевым песком, помещена серебряная проволока — плавкая вставка. Пробка предварительно вставляется в головку предохранителя, после чего головка ввинчивается в корпус предохранителя.

На рис. 2 показан предохранитель типа ПД в собранном виде; стрелками помечен путь тока. Токоведущие части обозначены черным цветом.

Для распознавания перегоревшей плавкой вставки в центре верхней контактной шайбы пробки имеется контрольный цветной пистон. При перегорании вставки помещенная под пистоном пружина отбрасывает пистон в сторону. Положение пистона видно через контрольный застекленный глазок в головке предохранителя.

Предохранители типа ПД выполняются для работы в сетях постоянного (до 350 в) и переменного (до 380 в) тока с номинальным током плавкой вставки от 6 до 600 а.

www.electroengineer.ru

Классификация

По принципу действия предохранители бывают плавкие и автоматические. Первые – это обычные пробки. Они широко применяются в бытовых сетях, поскольку являются последним и самым надежным рубежом защиты. Их вкручивают около счетчика, а цоколь такой же, как у лампы накаливания. После каждого срабатывания перегоревшие пробки следует поменять.

Автоматы подразделяются на следующие типы:

• электромеханические (автоматические выключатели);
• электронные;
• самовосстанавливающиеся.

Наиболее распространены автоматические выключатели (фото выше).

После счетчика электрический ток расходится по линиям в квартире. Главный ввод и каждый контур в отдельности нужно защитить от перегрузок и короткого замыкания (КЗ). В домах старой постройки применяются пробки с тонкими токопроводящими вставками (рис. а). При номинальных параметрах плавкая вставка выдерживает токовую нагрузку. Когда ее значение превышает норму, вставка пробки перегорает и разрывает цепь. Для восстановления схемы перегоревший элемент следует поменять на исправный. Это может сделать своими руками даже не специалист.

С аналогичной формой были сделаны автоматические устройства, способные заменить пробки. На рис. б изображен предохранитель автоматический резьбовой ПАР-10, где число обозначает номинальный ток. Для него не требуется при каждом срабатывании заменить плавкие вставки, а восстановление работоспособности обеспечивается нажатием кнопки.

Принцип действия предохранителя-пробки

Автоматический предохранитель ПАР изготовлен наподобие пробки и вворачивается вместо нее в патрон. ПАР во включенном состоянии замыкает цепь между резьбовой гильзой (1) и центральным контактом (2) с помощью провода (4) (рис. б). Провод навит на катушку электромагнита (5) и связан с биметаллической пластиной (6). При температурной перегрузке от большого тока пластина изгибается и освобождает рычаг, удерживающий пружину (7). Она разъединяет контакты и поднимает вверх кнопку (9), по которой видно, что автомат сработал. Если возникает ток КЗ, сердечник (8) электромагнита резко втягивается, освобождая рычаг, и пружина размыкает контакты.

Ручное отключение автоматического предохранителя производится путем нажатия на маленькую кнопку (10), которая воздействует на рычаг.

Автоматические выключатели

Для защиты от токов КЗ и перегрузок применяются автоматы (автоматические выключатели). По сравнению с плавкими предохранителями, для которых требуется частая замена, их функциональность существенно расширена в следующих направлениях:

• быстрые повторные включения;
• защита от перегрузок для разных токов;
• отключение цепи при снижении напряжения ниже нормы;
• коммутационные операции;
• дистанционное управление.

Устройство автомата

Бытовой автоматический предохранитель содержит две защиты – тепловую и электромагнитную. Тепловой расцепитель для защиты от перегрузок – это пластина из биметалла, через которую проходит электрический ток и нагревает ее. При достижении током пороговой величины пластина деформируется так, что воздействует на отключение электрического контакта. В зависимости от перегрузки, время срабатывания может быть длительным. Минимальный ток отключения зависит от типа автомата и составляет не менее 1,3 от номинальной величины. После остывания пластины устройство снова готово к использованию.

Электромагнитный расцепитель является защитой от КЗ. Механизм расцепления в устройстве всего один, но приводится в действие по-разному. При КЗ величина тока значительно выше номинального и биметаллическая пластина может разрушиться. Поэтому требуется мгновенное размыкание контактов, которое производит электромагнит. Импульс тока проходит через катушку и за счет электромагнитной индукции приводит в действие подвижный сердечник, освобождающий пружину расцепителя.

При коротком замыкании отключение автомата вызывает появление электрической дуги, которая принудительно гасится в дугогасительной камере.

Автомат можно использовать как обычный выключатель нагрузки. Обычно для этого стараются применять реле напряжения, имеющее более мощные контакты.

Выбор автоматического предохранителя

В зависимости от назначения автоматы подразделяются на типы, приведенные в таблице.

Типы бытовых автоматических выключателей

Тип автоматического выключателя	Ток срабатывания	Назначение
A	2-3∙In	При наличии электронных схем в нагрузке.
B	3-5∙In	Смешанная нагрузка
C	5-10∙In	Умеренные пусковые токи
D	10-20∙In	Большие пусковые токи

Из таблицы видно, что самым важным критерием выбора автомата является номинальный ток. Он должен быть на 10-15% меньше допустимой токовой нагрузки проводки, поскольку главной функцией устройства является ее защита. Затем выбирают автомат, ближайший из стандартного ряда.

Следующий критерий выбора – ток срабатывания. Его можно выбрать, исходя из назначения аппарата, как указано в вышеприведенной таблице.

В системе электроснабжения квартиры или дома может быть установлено несколько автоматов. Номиналы каждого выбираются, исходя из нагрузки каждой линии. При этом должна соблюдаться селективность, чтобы аппараты на верхнем уровне не срабатывали раньше устройств, установленных на низших уровнях.

Схема ввода предусматривает установку впереди счетчика главного двухполюсного автомата, а затем подключение однополюсников на каждую линию. На схеме перед ними установлен дифференциальный автомат, одновременно являющийся автоматом и УЗО.

Для данной схемы вместо дифференциального выключателя можно установить УЗО, поскольку главный автомат уже есть.

При трехфазном главном вводе устанавливается четырехполюсный автомат, а нагрузка на фазы равномерно распределяется по линиям. Если нагрузка трехфазная (электрический котел, электродвигатель станка), то к ней подключается четырехполюсный автомат с меньшим номиналом, чем у главного на входе. На рисунке изображена схема трехфазного ввода в дом.

Основные однофазные потребители располагаются после счетчика и разделяются на три группы, для каждой из которых требуется свой предохранитель:

• тип D – силовая (электроплита, стиральная и посудомоечная машины);
• тип В – освещение;
• тип С – хозяйственные помещения (гараж, подвал).

На схеме также изображена трехфазная линия, которая обычно применяется для хозяйственных нужд. Для нее выбирается автомат типа С. Если в линии установлены станки с трехфазными двигателями, лучше применить аппарат типа D.

Электронные предохранители и ограничители тока

Электронные защитные устройства разделяются на три вида:

• самовосстанавливающие электрическую цепь после устранения аварии;
• устройства сигнализации об аварии;
• восстанавливающие питание за счет внешнего вмешательства.

В электронике применяются датчики тока, подключенные к нагрузке. При увеличении падения напряжения на датчике выше заданного, с него подается сигнал на защитное устройство, которое отключает цепь или ограничивает ток.

Простейшей защитой радиоэлектронных устройств от токовых перегрузок является стабилизатор напряжения 220в, изображенный на рис. а. Ток нагрузки здесь не может быть выше максимального тока транзистора КП302В. Для изменения величины выходного тока можно выбрать другой транзистор или включить их параллельно.

На рис. б электрический ток также ограничивается транзисторами. VT1 работает в режиме насыщения, и напряжение входа практически полностью передается на выход. В рабочем режиме VT2 закрыт и светодиод HL1 не горит. Датчиком тока служит резистор R3. При превышении на нем порогового значения падения напряжения начинает открываться транзистор VT2, а VT1 – закрываться, ограничивая нагрузочный ток. При этом загорается светодиод HL1, сигнализируя о достижении током порогового значения.

Для больших рабочих токов применяется схема защиты на тиристоре (рис. в). В нормальном режиме тиристор заперт, а составной транзистор работает в режиме насыщения. Когда в нагрузке R_н появляется короткое замыкание, через управляющий переход тиристора протекает ток, открывающий его. При этом управляющая цепь транзисторов шунтируется открытым тиристором и ток в нагрузке снижается до минимума.

elquanta.ru

Принцип работы[править | править код]

В качестве защитного элемента в плавком предохранителе применяется, т. н. плавкая вставка, которая находится внутри патрона, заполненного дугогасящей средой, интенсивно поглощающей тепло (кварцевым песком), либо без заполнения, иногда в предохранителях используется автогазовый принцип, при термическом действие дуги приводит к выделению дугогасящих газов из конструкционных элементов патрона (например, при действии дуги фибровый корпус предохранителя выделяет газы). Плавкую вставку выполняют у мощных предохранителей в пластины с вырезами, уменьшающими площадь сечения вставки, при этом в номинальном режиме избыточная теплота из зауженных мест благодаря теплопроводности успевает распространиться на широкие части и вся вставка имеют практически одинаковую температуру. При перегрузках теплота не успевает полностью перераспределиться по всему объёму вставки и происходит её плавление в самом горячем месте. При коротком замыкании процесс идёт настолько интенсивно, что перераспределения теплоты практически не происходит и вставка перегорает в нескольких суженных местах.

Для более быстрого срабатывания предохранителя (в быстродействующих предохранителях) используют специальные конструкции (придают плавкой вставке специальную форму), в которых отключение цепи в предохранителе при больших токах происходит не посредством плавления вставки, а её разрывом электродинамическими силами (иногда для ускорения срабатывания плавкая вставка дополнительно нагружается усилием натянутой пружины). Для ускорения плавления вставки также применяют явление металлургического эффекта, данное решение применяют обычно в предохранителях со вставками из ряда параллельных проволок.

В некоторых конструкциях предохранителей используются вставки с переменным сечением проволок: разное время перегорания отдельных участков приводит к снижению перенапряжений при срабатывании предохранителя.

Важной характеристикой всякой защиты по току, в т. ч. и предохранителя является время-токовая характеристика, описываемая обычно в виде графика, по оси абсцисс откладывается ток, чаще всего в относительных единицах (за единицу принимается номинальный ток плавкой вставки), а по ординате — время срабатывания. При этом надо иметь в виду, что характеристика каждого экземпляра предохранителя (даже из одной партии) имеет свою время-токовую характеристику, что указывается в каталоге на каждый тип предохранителя как «зона разброса характеристик», которая гарантируется производителем.

При этом надо иметь в виду разницу между номинальным током предохранителя и номинальным током плавкой вставки:

• номинальный ток предохранителя — это ток, на который рассчитан патрон предохранителя
• номинальный ток плавкой вставки — это ток, на который рассчитана плавкая вставка.

В данный размер патрон предохранителя может быть установлено несколько вставок на разные номинальные токи, при этом самая наибольшая в номинальном ряду равна обычно номинальному току патрона.

Некоторые типы предохранителей имеют индикатор срабатывания в виде подпружиненного штифта, при перегорании плавкой вставки указательный штифт выбрасывается пружиной из корпуса предохранителя, показывая срабатывание предохранителя. Иногда данный штифт нажимает на специальный сигнальный контакт, подавая сигнал о перегорании предохранителя по цепям телемеханики.

Конструкция плавкого предохранителя (включает в себя плавкие вставки)[править | править код]

Все плавкие вставки, вне зависимости от конструктивных особенностей, включают в себя два основных элемента:

• плавкий элемент – токопроводящий элемент из металла, сплава нескольких металлов или специально подобранных слоёв нескольких металлов;
• корпус – механизм или систему крепления плавкого элемента к контактам, обеспечивающим включение плавкого предохранителя в целом, как устройства, в электрическую цепь.

Корпуса плавких вставок обычно изготавливаются из высокопрочных сортов специальной керамики (фарфор, стеатит или корундо-муллитовая керамика). Для корпусов плавких вставок 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.

Разновидности[править | править код]

К сожалению, на данный момент не существует единой системы классификации предохранителей, однако их можно классифицировать по разным признакам.

По рабочим характеристикам защищаемых цепей[править | править код]

• Быстродействующие (полупроводниковые)
  • Отдельно можно выделить потому, что полупроводниковые приборы имеют очень низкое время срабатывания, исчисляемое порой микросекундами. Особенно актуально это стало в последнее время, потому что энергетики всё чаще используют в качестве коммутационных силовых элементов мощные полупроводниковые ключи. В случае выхода из строя такого ключа никакой плавкий предохранитель не в состоянии сработать с подобной скоростью, однако сам выход из строя сопровождается порой настолько мощным выбросом энергии, что процесс, если его не остановить, носит фактически взрывной характер и в состоянии повредить дорогостоящее оборудование, находящееся поблизости от такого полупроводникового ключа. И именно этот процесс быстродействующая плавкая вставка уже предотвратить может и должна.
• Низковольтные
  • Предназначены для защиты цепей переменного тока с напряжением до 1 кВ при перегрузках и коротких замыканиях.
• На среднее напряжение
  • Используются в цепях защиты линий электропередач, трансформаторов, двигателей и конденсаторных батарей от перегрузок и коротких замыканий до напряжений порядка 30 кВ.
• На высокое напряжение
  • Используются в основном в промышленных целях для работы с напряжениями от нескольких десятков до сотен кВ.

По характеристике[править | править код]

Вообще говоря, все предохранители имеют определённую время-токовую характеристику, показывающую время, прошедшее до момента срабатывания плавкого предохранителя со времени начала его работы. И можно отметить некоторые важные режимы его работы.

Так, можно выделить минимальный ток срабатывания, если протекающий ток ниже этого значения или равен ему, то плавкая вставка продержится сколько угодно долгое время без срабатывания. В этом режиме, назовём его номинальным или рабочим, все плавкие предохранители ведут себя абсолютно одинаково.

Но как только протекающий через него ток начинает превышать значение минимального тока срабатывания, предохранитель начнёт плавиться. И в зависимости от конструктивных особенностей разных видов плавких вставок, процесс может протекать по разному. Одни быстро расплавляются даже при слабо превышающем значении тока (быстродействующие), другие (как, например, используемые в цепях защиты электродвигателей) в состоянии выдерживать ток, значительно превышающий номинальный в течение довольно-таки продолжительного времени, достаточного, чтобы электрическая цепь вышла на свой рабочий режим, при котором ток упадёт до номинального для предохранителя значения (в электродвигателях, например, это момент его запуска, когда проходящий в обмотки ток многократно превышает ток, при котором двигатель уже работает, набрав рабочие обороты). Именно этот, второй режим работы в основном и определяет предназначение плавкого предохранителя и делит их на разные типы. И именно время-токовая характеристика на этом участке, её форма и значения определяются конструкцией изготовления плавкой вставки и дугогасительной системы.

И третий режим работы предохранителя – это работа в режиме короткого замыкания. Здесь, как и в первом случае, почти все предохранители ведут себя похоже. При токе короткого замыкания его значение в цепи нарастает чрезвычайно быстро и принимает значения, многократно (а то и на порядки) превышающие номинальные для данной цепи. От предохранителя при работе в этом режиме требуется только одно – максимально быстро разорвать цепь, не допустив теплового или механического повреждения элементов этой цепи большими значениями тока.

Эта характеристика указывается (но не всегда и не на всех моделях) в буквенном коде перед значением номинального тока в маркировке^[3]:

• 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)
• 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

Варианты исполнения[править | править код]

Слаботочные вставки[править | править код]

Используются для защиты маломощных цепей, как правило до 20 ампер. Представляет собой стеклянный (керамический) цилиндр c металлическими основаниями, соединёнными между собой внутри тонкой проволокой. При перегрузке или коротком замыкании проволока сгорает, размыкая цепь и предотвращая последующее разрушение чрезмерной температурой. Различаются по размерам:

• 3х15
• 4х15
• 5×20
• 6×32
• 7х15
• 10х38

Вилочные предохранители[править | править код]

Самое широкое применение вилочные предохранители получили в электрических цепях постоянного тока транспортных средств, производятся на рабочее напряжение до 30 вольт. Конструкция таких предохранителей смещена в одну сторону: электрические контакты с одной стороны и плавкая (защитная) часть с противоположной.

• По конструкции вилочные предохранители делятся на:
  • миниатюрные вилочные
  • обычные вилочные

Пробковые[править | править код]

Самый распространённый тип плавких предохранителей в старых электроустановках жилого фонда стран бывшего СССР. Конструкция представляет собой фарфоровый корпус, внутри которого располагается тонкая проволока (сгорающая в аварийном режиме); для гарантированного разъединения двух концов проволоки друг от друга при сгорании на одном конце проволоки висит груз, окрашенный в определённый цвет (каждому цвету соответствует определённая сила тока). По положению груза, как правило, определяют состояние предохранителя: если он свисает на куске проволоки, значит предохранитель сгорел и требует замены.

• По типу конструкции различаются на:
  • DIAZED
  • NEOZED

Окраска в соответствии с номинальным током[править | править код]

Сила тока	Цвет чеки	Максимальная мощность (сеть 220 В)
2 А	Розовый	460 Ватт
4 А	Коричневый	900 Ватт
6 А	Зелёный	1 200 Ватт
10 А	Красный	2 000 Ватт
16 А	Серый	3 200 Ватт
20 А	Синий	4 000 Ватт
25 А	Жёлтый	5 200 Ватт
32—50 А	Чёрный	7 300 —11 500 Ватт
60 — 63 А	Тёмно-красный	13 800 —14 500 Ватт

Ножевые[править | править код]

Самый распространённый тип предохранителей на промышленных электроустановках, выпускаются на большие токи, до 1250 ампер. Являются источником повышенной опасности, поскольку использование предусматривало установку в держатель с неизолироваными губками; по этой причине ножевые предохранители стараются использовать только в тех местах, где обслуживание электроустановки предусматривается исключительно квалифицированным персоналом, обладающим как необходимым оборудованием, так и соответствующими навыками техники безопасности. В современном ассортименте можно встретить разъединители ножевых предохранителей в диэлектрическом корпусе, снижающие риск получения травм при обслуживании и/или замене.

• Различия ножевых предохранителей по типу конструкции:
  • 000 (до 100 ампер)
  • 00 (до 160 ампер)
  • 0 (до 250 ампер)
  • 1 (до 355 ампер)
  • 2 (до 500 ампер)
  • 3 (до 800 ампер)
  • 4а (до 1250 ампер)

Конструкционные особенности[править | править код]

Главным конкурентом плавкого предохранителя является автомат защиты, отличительной чертой которого является простота в использовании^[4].

Недостатки[править | править код]

• Возможность использования только один раз.
• Большим недостатком плавких предохранителей является конструкция, дающая возможность шунтирования, то есть использования «жучков», приводящих к пожарам.
• Возможность необоснованной замены на предохранитель номиналом выше.
• Возможный перекос фаз в трёхфазных электроцепях при больших токах.
• В цепях трёхфазных электродвигателей при сгорании одного предохранителя инициируется пропадание одной фазы, что может привести к выходу из строя электродвигателя (рекомендуется использовать реле контроля фаз).

Преимущества[править | править код]

• В асимметричных трёхфазных цепях при аварии на одной фазе, питание пропадёт только на одной фазе, а остальные две фазы продолжат дальше снабжать нагрузку (не рекомендуется такое практиковать при больших токах, так как это может привести к перекосу фаз и высоким токам по нулевому рабочему проводнику)
• Из-за медленной скорости срабатывания, плавкие предохранители можно использовать для селективности.
• Так же селективность самих плавких предохранителей относительно друг друга (при последовательном соединении) имеют более простой расчёт селективности, нежели у автоматического предохранителя: номинальные токи последовательно соединённых предохранителей должны отличаться друг от друга в 1,6 раз или больше.
• Из-за более простой конструкции чем у автомата защиты, почти исключена возможность т. н. «поломки механизма» — в случае аварийной ситуации предохранитель полноценно обесточит цепь.
• После замены плавкой вставки предохранителя в цепи получается защита с характеристиками, заявленными производителем в отличие от случая с использования автоматического выключателя с подгорающими контактами.

См. также[править | править код]

• Электрический предохранитель
• Автоматический выключатель
• Самовосстанавливающийся предохранитель

Примечания[править | править код]

1. ↑ ГОСТ Р МЭК 60127-1—2005
2. ↑ Плавкий предохранитель — элемент силовой электроники
3. ↑ отличия предохранителей
4. ↑ Автоматический выключатель или предохранитель?

ru.wikipedia.org