Электрические предахранители

      Электрический предохранитель – Электрический аппарат, защищающие установки от перегрузок и токов короткого замыкания.

      В цепи  чаще всего обозначаются буквами  «F», «FU» (от англ.- FUSE) или в схемах СССР «ПР».

На схеме обозначаются прямоугольником со сплошной линей  в центре:

    Предохранители делятся – плавкие (одноразовый) , автоматические (автоматический выключатель).

Плавкие предохранители – являются слабым участком электрической цепи, сгорающий в аварийном режиме тем самым разрывая цепь и тем самым предотвращает дальнейшее разрушение высокой температурой.

Делятся на следующие типы:

 Слаботочные вставки (защита слаботочных приборов до 6А.)

Например-10х30 первая цифра  обозначает диаметр предохранителя, а вторая его длину в миллиметрах.

Вилочные (для защиты цепей автомобилей)

-миниатюрные

-обычные вилочные

Пробковые (чаще встречаются в жилом секторе до 63А)

Ножевые (до1250А)

-тип размер 000 (до 100А)                                                

-тип размер 00 (до 160А)

-тип размер 0 (до 250А)

-тип размер 1 (до 355А)

-тип размер 2 (до 500А)

-тип размер 3 (до 800А)

-тип размер 4а (до 1250А)

 

 

Кварцевые

 

Газогенерирующие 

    Конструкция плавкого предохранителя:

- 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.

     Исполнительный механизм плавкого предохранителя:

Плавкая вставка предохранителя обычно представляет собой стеклянную или фарфоровую оболочку, на основаниях которой располагаются контакты, а внутри находится тонкий проводник из относительно легкоплавкого металла. Определённой силе тока срабатывания соответствует определённое поперечное сечение проводника. Если сила тока в цепи превысит максимально допустимое значение, то легкоплавкий проводник перегреется и расплавляется, защищая цепь со всеми её элементами от перегрева и возгорания.

Наибольшее распространение  получили кварцевые и газогенерирующие предохранители.

В кварцевых предохранителях (ПК) патрон заполнен кварцевым песком, и дуга гасится путем удлинения, дробления и соприкосновения  с твердым диэлектриком.

В газогенерирующих предохранителях  для гашения дуги используются твердые  газогенерирующие материалы (фибра, винипласт  и др.). Газогенерирующие предохранители выполняются с выхлопом и без  выхлопа газа из патрона при срабатывании. Предохранители с выхлопом газа из патрона называют также стреляющими (ПСН—10 и ПС—35), поскольку срабатывание их сопровождается звуком, похожим  на оружейный выстрел. Предохранители напряжением выше 1 кВ выполняются  как для внутренней, так и для  наружной установки.

Недостатки

-Возможность использования только один раз.

-Большим недостатком плавких предохранителей является конструкция, дающая возможность шунтирования, то есть использования «жучков», приводящих к пожарам.

-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).

-Возможность необоснованной замены на предохранитель номиналом выше.

-Возможный перекос фаз в трёхфазных электрических цепях при больших токах.

Преимущества

 

-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)

-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.

 

  Автоматический выключатель («автомат») – это механический коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать токи при нормальном состоянии цепи, а так же включать, проводить в течении заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном состоянии цепи, таких, как тока КЗ.

Устройство:

Автоматический выключатель  конструктивно выполнен в диэлектрическом  корпусе. Выключатель, рассчитанный на небольшие токи, часто имеет крепления  для монтажа на DIN-рейку(название металлического профиля, применяемого в электротехнической промышленности. В зависимости от требований (вес, прочность, сила тока проводимая через клемы заземления) выпускается либо стальная гальванизированная либо алюминиевая. Бывает сплошная или с регулярным шагом перфорации, также есть с предварительной насечкой для облегчения разделки на определенную длину.)

Включение-отключение производится рычажком (1 на рисунке), провода подсоединяются к винтовым клеммам (2). Защелка (9) фиксирует  корпус выключателя на DIN-рейке и  позволяет при необходимости  легко его снять (для этого  нужно оттянуть защелку, вставив отвертку в петлю защелки). Коммутацию цепи осуществляют подвижный (3) и неподвижный (4) контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или магнитным.

• Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину (5), нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Время срабатывания зависит от тока (времятокавая характеричтика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать тепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального тока автомата. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом (6). В отличие от плавкого предохранителя, автоматический выключатель готов к следующему использованию после остывания пластины.
• Электромагнитный расцепитель (отсечка) - расцепитель мгновенного действия, представляет собой соленоид (7), подвижный сердечник которого также может приводить в действие механизм расцепления. Ток, проходящий через выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога тока. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в 2÷10 раз от номинала, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы (классы) B, C и D в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя).

Во время расцепления  контактов может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты имеют особую форму и находятся рядом с дугогасительной решёткой (8).

 

Классификация:

ГОСТ 9098-78 — устанавливает следующую классификацию автоматических выключателей

1. По роду тока главной цепи: постоянного тока; переменного тока; постоянного и переменного тока.

Номинальные токи главных  цепей выключателей, предназначенных  для работы при температуре окружающего  воздуха 40 °C, должны соответствовать ГОСТ 6827. Номинальные токи для главных цепей выключателя выбирают из ряда: 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1 000; 1 600; 2 500; 4 000; 6 300 А. Дополнительно могут выпускаться выключатели на номинальные токи главных цепей выключателей: 1 500; 3 000; 3 200 А.

Номинальные токи максимальных расцепителей тока выключателей, предназначенных для работы при температуре окружающего воздуха 40 °C, должны соответствовать ГОСТ 6827. Допускаются номинальные токи максимальных расцепителей тока: 15; 45; 120; 150; 300; 320; 600; 1 200; 1 500; 3 000; 3 200 А

2. По конструкции: Воздушный автоматический выключатель (англ. Air Circuit Breaker, сокращенно АСВ) от 800 А до 6 300 А, выключатель в литом корпусе (англ.  МССВ) от 10 А до 2500 А , модульные автоматические выключатели (англ. МСВ) от 0,5 А до 125 А.

3. По числу полюсов главной цепи: однополюсные; двухполюсные; трехполюсные; четырехполюсные.

4. По наличию токоограничения: токоограничивающие; нетокоограничивающие.

5. По видам расцепителей: с максимальным расцепителем тока; с независимым расцепителем; с минимальным или нулевым расцепителем напряжения.

6. По характеристике выдержки времени максимальных расцепителей тока: без выдержки времени; с выдержкой времени, независимой от тока; с выдержкой времени, обратно зависимой от тока; с сочетанием указанных характеристик.

7. По наличию свободных контактов («блок-контактов» для вторичных цепей): с контактами; без контактов.

8. По способу присоединения внешних проводников: с задним присоединением; с передним присоединением; с комбинированным присоединением (верхние зажимы с задним присоединением, а нижние — с передним присоединением или наоборот); с универсальным присоединением (передним и задним).

9. По виду привода: с ручным; с двигательным; с пружинным.

10. По наличию и степени защиты выключателя от воздействия окружающей среды и от соприкосновения с находящимися под напряжением частями выключателя и его движущимися частями, расположенными внутри оболочки в соответствии с требованиями ГОСТ 14255.

 

Список использованной литературы.

1. Чунихин А.А. Электрические аппараты. Общий курс (1975)
2. Алиев И.И., Абрамов М.Б. - Электрические аппараты. Справочник (2004)
3. Родштейн Л. А. Электрические аппараты: Учебник для техникумов
4. Картинки из всемирной паутины.