Типы и конструкция предохранителей

Электротехнической промышленностью выпускается очень много типов предохранителей как общепромышленного, так и специального назначения. Например, специальные быстродействующие предохранители для защиты тиристоров, с указателем срабатывания, с выключателем плавкой вставки, для защиты электрооборудования метрополитена на напряжение 750 В постоянного тока, для применения в быту «пробки», для автомобилей, тепловозов, радиоэлектроники и т. д.

К общепромышленным предохранителям низкого напряжения относятся в основном два типа: ПР–2 и ПН–2 на напряжение 500 В и модификация ПН–2 предохранители типа ППН–2 на напряжение

660 В, которые более экономичны.

ПР–2 – предохранитель (разборный) трубчатый (рис. 71) имеет изолирующий корпус круглого сечения из фибры 1, контактные ножи 2, которые вставляются в контактные губки 3, бронзовое кольцо с наружной резьбой 4, которое крепится к корпусу, круглую гайку 5, которая может отворачиваться для замены плавкой вставки 6, (показана в увеличенном масштабе), которая имеет несколько сужений. Гашение дуги в закрытом объёме и за счёт газов, выделяемых фиброй.

Предохранители на малые токи до 60 А типа НПР–2 имеют трубчатый корпус из фарфора, контакты для подключения цилиндрической формы.

ПН–2 – предохранитель с мелкозернистым наполнителем (кварцевый песок) имеет корпус 1 квадратного сечения из фарфора

(рис. 72), внутри которого плавкая вставка 2 и мелкозернистый наполнитель 3, контактные ножи 4 и контактные губки 5. Плавкая вставка 2 может быть одно, двух, или трехленточная (тонкая лента). Трехленточная вставка показана в увеличенном масштабе, где обозначено: 6 – тонкая медная лента, 7 – перфорированный участок,

8 – наплавленное олово в виде шарика, которое способствует в расплавленном состоянии растворению меди и уменьшает время перегорания вставки при малом объёме олова. При большом объёме олова время перегорания наоборот увеличивается, будет инерционная плавкая вставка.

Предохранители с жидкометаллическим контактом

Это высоковольтные предохранители способные отключать токи до 250 кА при напряжении 450 кВ. Конструктивная схема на рис. 73, где обозначено: 1 – электроды (контакты) для подключения, 2 – корпус изолирующий, 3 – изоляционная температуростойкая втулка, 4 – демпфер, 5 – капилляр с жидким металлом.

При протекании большого тока КЗ металл в капилляре нагревается и испаряется, разрывая тем самым цепь.

В это время необходимо автоматически отключить обесточенную цепь разъединителем, иначе при охлаждении металла предохранитель восстановит свои свойства и произойдёт повторное включение на КЗ.

Высоковольтные предохранители бывают различных типов: с мелкозернистым наполнителем, с жидкометаллическим контактом, стреляющие (с пружиной), взрывные и др.

Выбор предохранителей

Выбор предохранителей производится по расчётному току плавкой вставки I_ПВ, величина которого определяется в зависимости от типа защищаемого электроприёмника, при этом также необходимо заранее назначить тип предохранителей, знать расчётное значение тока КЗ в защищаемой цепи для проверки предельной отключающей способности предохранителя и проверки по условию селективности последовательно включенных предохранителей.

Защита одного асинхронного электродвигателя

с короткозамкнутым ротором

Расчётный ток плавкой вставки при нормальном пуске

                                 (77)

где I_П – пусковой ток, I_Н – номинальный ток, k_П=(5–8) – кратность пускового тока двигателя находится по справочнику для данного двигателя.

Расчётный ток плавкой вставки при тяжёлом пуске (затяжной разгон с маховиком и под нагрузкой)

           (78)

Защита группы асинхронных электродвигателей

с короткозамкнутым ротором

Расчётный ток плавкой вставки определяется по выражениям 77 и 78, при этом определяется пиковый ток I_П из условия, что включены все маломощные двигатели и работают с номинальной нагрузкой, а затем включается двигатель с наибольшей мощностью в группе

                               (79)

где I_Р – расчётный ток всей группы двигателей или сумма номинальных токов I_Р=ΣI_Н, если количество двигателей не превышает четырёх, k_Пmax, I_Нmax – кратность пускового тока и номинальный ток наибольшего двигателя.

Защита одного асинхронного электродвигателя

с фазным ротором

Расчётный ток плавкой вставки при ступенчатом пуске с автоматическим выключением сопротивлений в цепи ротора

                                             (80)

Защита печи косвенного нагрева сопротивлением

Расчётный ток плавкой вставки

                                             (81)

Защита трансформаторов

При выборе высоковольтных предохранителей для защиты силовых трансформаторов учитывают «пики» намагничивающего тока равные 10I_Н, которые действуют в течение 0,1с. По времятоковой характеристике проверяется выбранный предохранитель.

В низковольтных трансформаторах также учитываются токи

намагничивания, поэтому ток плавкой вставки должен быть

                                   (82)

Проверка предохранителей по условию селективности

Короткое замыкание в точке K1 (рис. 74) должно приводить к перегоранию плавкой вставки предохранителя FU2, если при этом вставка FU1 не перегорает, то условие селективности выполняется. Осреднённое условие с учётом разброса характеристик вставок

где t_СР.Б – время перегорания большей вставки FU1, t_СР.М – время перегорания меньшей вставки FU2.

Проверка по этому условию производится по времятоковым характеристикам при известной величине тока короткого замыкания I_КЗ.

Если нет этих характеристик, то условие селективности проверяется по таблицам селективности [3]. Вначале определяется отношение I_КЗ/I_М, где I_М – стандартное значение тока меньшей плавкой вставки предохранителя FU2. Затем для I_М находится в таблице требуемое стандартное значение тока большей плавкой I_Б предохранителя FU1 в зависимости (в столбце таблицы) от найденного отношения I_КЗ/I_М. Если табличное значение I_Б больше значения принятого при первоначальном расчёте, то условие селективности не выполняется, в этом случае необходимо выбрать другой предохранитель с табличным значением плавкой вставки I_Б.