Pk-vtk.ru

Электро освещение
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Плавкие предохранители; их назначение, типы и виды, устройство и принцип действия

Внутри вставки предохранителя находится проводник из чистого металла (меди, цинка и пр.) или сплава (стали). Защита цепей основана на физическом свойстве металлов нагреваться при прохождении тока. Многие сплавы обладают и положительным коэффициентом термического сопротивления. Его эффект заключается в следующем:

  • когда ток ниже номинального значения, предусмотренного для проводника, металл равномерно нагревается, успевая рассеивать тепло, и не перегревается;
  • большая сила тока приведёт к нагреву проводника, при этом, рассчитанный на определённое значение силы тока предохранитель, разрушится.

Плавкие предохранители - их назначение, типы и виды, устройство и принцип действия

На этом свойстве основана расплавление тонкой проволочины, помещенной в электрический предохранитель. В зависимости от сферы применения форма и сечение проводника могут быть разными: от тонкой проволоки в бытовых и автомобильных приборах до толстых пластин, рассчитанных на силу тока в несколько тысяч ампер (А).

Компактная деталь защищает электрическую цепь от перегрузки и короткого замыкания. При превышении допустимого для сети (т. е. номинального) тока происходит разрушение вставки и разрыв цепи. Восстановить её работу можно только после замены элемента. Когда есть дефект в подключенном оборудовании, предохранители сгорают сразу после включения неисправного прибора, позволяя сохранить целостность прибора и указать на наличие проблемы. Если в сети произошло короткое замыкание, защитное устройство срабатывает так же.

Общие характеристики

Плавкий предохранитель — это одноразовый компонент, который защищает источник тока от излишней нагрузки, являясь самым слабым звеном в сети. Элементы такого типа используются почти во всех электросетях.

Чтобы понять, как работает плавкий предохранитель, следует изучить его строение и функции.

Этот небольшой прибор состоит из отрезка проволоки, который рассчитан на прохождение тока не выше определенного значения. Если сила тока увеличивается, то специальная плавкая вставка начинает расплавляться или даже испаряется. Таким образом, происходит разрыв в электрической цепи.

Характеристики плавких предохранителей

Плавкие компоненты — это надежный и дешевый способ защитить свою технику. Конструкция такого защитного элемента включает в себя корпус — базовую деталь, которая обеспечивает подключение предохранителя к электрической цепи. Изготавливается обычно из специальных сортов керамики или стекла. Основа предохранителя — особая плавкая вставка, токопроводящий элемент, который состоит из сплава таких металлов, как цинк, медь, свинец и железо.

Помимо плавкого участка, на корпусе также расположено устройство для управления расплавляющимся элементом, датчик срабатывания, небольшая табличка с указанием модели и типа. Кроме всего прочего, корпус имеет функцию камеры гашения электрической дуги.

Любой предохранительный элемент обладает специальной маркировкой, которая указывает:

  1. Степень или интервал защиты. Например, а — защита от короткого замыкания, g — защита от перегрузки.
  2. Вид и устройства и основные сферы его применения. Например, G — универсальное устройство, B — для защиты горного оборудования, Tr — для трансформаторов и так далее.
Читайте так же:
Розетка маршрутизатор вай фай

Определения

Проводник – любое физическое тело, по которому может передаваться ток, далеко не всегда обычный провод или кабель. В цепях постоянного тока передача происходит по швеллерам, уголковым профилям и стальным рельсам. Как результат аварий, под током оказываются любые металлические части оборудования, экраны кабелей и даже почва (см. шаговое напряжение).

Нагрев проводника повышает температуру изделия. Процесс идет по закону Джоуля-Ленца. Причем величина теплоты целиком определяется квадратом тока и сопротивлением участка. Хотя встречаются иные записи, не рекомендуется их применять для расчета предохранителей.

Превышением нагрева проводника называется разница температур между проводником и окружающей средой. Величина показывает, как быстро начнёт отдаваться тепло в окружающую среду через изоляцию.

Установившимся нагревом (превышением нагрева) называют режим, когда дальнейшее возрастании температуры происходит столь медленно, что временным коэффициентом допустимо пренебречь.

Виды плавких предохранителей

Для всех устройств этого типа существуют общая классификация в соответствии с их основными свойствами.

Плавкие вставки могут закрываться по-разному, в связи с этим отличаются и внешние эффекты, возникающие при отключении тока. Такие предохранители разделяются на следующие виды:

  • Открытая плавкая вставка, в которой отсутствуют устройства для ограничения объема дуги, выброса расплавленных металлических частиц и пламени.
  • Полузакрытый патрон с оболочкой, открытой с одной или двух сторон. Он создает определенную опасность для людей, находящихся поблизости.
  • Закрытый патрон. Является наиболее надежным, поскольку у него отсутствуют все вышеперечисленные недостатки. Практически все современные предохранители выпускаются именно с закрытым патроном.

Гашение дуги может выполняться разными способами. В зависимости от этого предохранители бывают с наполнителем или без наполнителя. В первом случае применяются порошкообразные, волокнистые или зернистые компоненты, а во втором – за счет движения газов или высокого давления в патроне. Конструкции самих патронов разделяются на разборные и неразборные. Первый вариант предполагает замену расплавленной вставки, а во втором случае придется менять весь элемент. В некоторых случая неразборные патроны могут быть перезаряжены в специальных мастерских.

Читайте так же:
Инверторные сварочные аппараты розетка

Предохранители могут быть заменены или не заменены будучи под напряжением. В первом случае замена может быть произведена прямо руками, не касаясь частей, находящихся под напряжением. Во втором случае устройство в обязательном порядке отключается от напряжения.

Почему происходят скачки

Стандартное напряжение в розетке – 220 Вольт. Если подключить к сети сразу несколько мощных приборов, то параметры тока в сети понижаются. При выключении прибора, напряжение резко повысится. Происходит скачок.

В чем преимущество розеток с предохранителем

Модему, принтеру или холодильнику достаточно скачка до 240-250 вольт, чтобы сломаться. Скачки выше 300 вольт опасны для жизни. Из-за них возникает короткое замыкание, или сильно ударяет током. Может начаться пожар, причем часто такие случаи могут быть в период, когда в помещении никого нет и пожар может быстро все уничтожить.

Конструкция

Основным элементом, входящим в состав предохранителя является – плавкая вставка. Данные вставки имеют множество конфигураций, но тем не менее имеют два базовых элемента:

  • Плавкий элемент – выполнен из сплава различных металлов либо выполняется со специально подобранными сплавами металла.

Плавкие вставки выполняются из различных материалов:

  1. цинк;
  2. свинец;
  3. медь;
  4. олово;
  5. серебро.
  • Корпус – блок, содержащий комплекс крепежных элементов, позволяющих подключение коммутационного элемента к электрической цепи.

Корпуса выполняются из разновидностей прочной керамики такие как:

  1. фарфор;
  2. корундо-муллитовая керамика;
  3. стеатит.

При использовании электропредохранителей с малым током номинального режима корпус выполняется из специальных стекол.

К основным параметрам, характеризующие плавкие предохранители относятся:

  1. номинальное напряжение;
  2. номинальный ток;
  3. максимальная мощность;
  4. скорость срабатывания.

Все эти факторы необходимо учитывать при расчете плавкой вставки.

Расчет плавких значений номинального тока производится согласно формулы 1:

Формула 1.

Из формулы, для расчета, необходимо знать U – напряжение, Pmax – максимальная нагрузочная мощность.

Читайте так же:
Как правильно установить телефонную розетку

Терминология

В электротехнике предохранителем называют устройство защиты от перегрузок по току, имеющее одноразовый компонент, называемый плавкой вставкой, размыкающей электрическую цепь при достижении обусловленных параметров, за счёт расплавления проводника.

Другими словами, электрический предохранитель являет собой многоразовый держатель, в который вставляется одноразовая вставка, плавящаяся при превышении Iвс. В быту эти два термина принято считать идентичными, но в технических описаниях Iп равняется максимально возможному Iвс, так как определённые типы предохранителей предусматривает использование вставных элементов с различнымIвс.

Например, в предохранитель НПН2-60 можно вставлять плавкие вставки с Iвс от 6 до 60А, соответственно его Iп равняется 60А.

предохранители серии НПН разных токов

Принцип работы

Конструктивно одноразовый элемент исполняется в виде проводника малого сечения, заключённого в защитную стеклянную, фарфоровую или пластмассовую оболочку. При значениях, близких к Iвс, происходит тепловыделение, недостаточное для того, чтобы разогреть проводник до температуры плавления из-за рассеивания тепла. При превышении Iвс, происходит расплавление токопроводящего материала и электрическая цепь обрывается.

Существует большая разновидность данных компонентов – от тонких проволок, используемых для защиты электронных приборов, до массивных пластин, предназначенных для работы в цепях с током, превышающим тысячи ампер.

Срабатывание плавкого предохранителя происходит в несколько этапов: разогрев, расплавление и испарение металла, электрическая дуга, гашение дуги. Последний этап означает полное отключение, и чтобы дуга погасла, номинальное напряжение предохранителя не должно быть меньше напряжения сети.

Условия эксплуатации

Температура нагрева плавкой вставки не должна превышать допустимых значений во время длительной эксплуатации предохранителя. Поэтому, Iвс и Iп должны выбираться величиной равной или на одно значение большей номинального тока нагрузки защищаемой сети. Но также следует учитывать, что цепь не должна разрываться при пусковых стартовых перегрузках подключаемых электроприборов.

Читайте так же:
Как соединить варочную панель без розетки

Например, для старта асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором требуется ток, превышающий семикратное значение номинального, который падает по мере разгона ротора до рабочих оборотов. Время запуска зависит от характеристик каждого конкретного электроприбора.

Время токовая характеристика

Применение предохранителей в цепях с кратковременными перегрузками возможно благодаря тому, что при превышении IBC отключение происходит не сразу, а спустя некоторое время, необходимое на нагрев расплавляемого провода. Период срабатывания зависит от температуры окружающей среды и предназначения предохранителя, который можно узнать по графикам время токовой зависимости. За короткое время перегрузки материал плавящегося элемента не успевает перегреться до момента возврата нагрузки в нормальное значение.

Время токовая характеристика для предохранителей серии ППН, где в зависимости от величины тока указано время их перегорания

Время токовые характеристики предохранителей

Различное время отключения

Разветвление графиков означает работу в горячих (влево) и холодных (вправо) средах. Для ППН с Iвс=25А, при I=100А отключение произойдёт за одну секунду (красные линии). При I=50А понадобится приблизительно 40с. на срабатывание (зелёный цвет на графике).

При I=30А (синие отрезки) предохранитель будет держать нагрузку около получаса (2000с/60м) при высоких температурах. Из графика видно, что в холодных условиях при I=30А он фактически не перегорит никогда. Поэтому, выбор плавких предохранителей стоит осуществлять, сверяясь с его времятоковой характеристикой, узнавая время отключения при определённых условиях.

Расчёт Iвс согласно ПУЭ 5.3.56.

Отношение пускового тока Iп.эд. к Iвс не должно превышать 2,5, иначе предохранитель не выдержит стартовых перегрузок. Этот коэффициент принимается для двигателей с лёгким запуском, а для тяжёлых условий (частые запуски, большое время разгона) применяется отношение 2,0-1,6.
То есть,

Ток запуска электродвигателя указывается в его паспорте, а также на самом корпусе. Допустим, Iп.эд = 60А. Для того чтобы предохранитель выдержал этот ток и исправно защищал от короткого замыкания и длительных перегрузок, по вышеприведённой формуле нужно рассчитать Iвс=60/2,5=24А. Выбираем ближайшее значение из серии ППН – 25А.

Читайте так же:
Розетка с наружной электропроводкой

Таблица выбора некоторых типов предохранителей

Смотрим на время токовую характеристику, где видно, что время отключения при 60А находится в пределах 10-20с., чего вполне хватает для набора оборотов двигателем.

Допустим у Вас несколько электродвигателей и вам необходимо защитить линию , для этого необходимо :

где — — сумма всех токов одновременно работающих электродвигателей, равна расчетному току в линии;

— пусковой ток эл. двигателя самой большой мощности ;

— ток расчетный самой большой мощности из числа работающих эл. двигателей.

После расчета необходимо соблюдать это условие :

Временный предохранитель («жучок»)

Ещё одно замечательное средство плавких предохранителей – возможность его ремонта с помощью подручных средств, но только для временной замены, произведя расчет по сложным формулам, или выбрав диаметр проводника из таблицы:

Таблица для выбора временных плавких вставок

Измерять толщину проволоки нужно микрометром или штангенциркулем. При отсутствии таковых, можно намотать проволоку на карандаш, измерить длину намотки, поделив её на количество витков получить приблизительный её диаметр.

Вывод

Диаметр провода для предохранителей зависит от номинального тока изделия и от материала используемого провода. Подобрать или рассчитать этот диаметр не так уж сложно. Но такая починка является лишь временной мерой.

ПУЭ не зря требует использования лишь калиброванных вставок, а что касается неразборных предохранителей с небольшим номинальным током, то их цена не столь высока, чтобы рисковать дорогостоящим оборудованием. Поэтому при первой возможности обязательно замените «жучок» на нормальный предохранитель или калиброванную вставку.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector