Как подобрать предохранитель: Как правильно подобрать быстродействующий предохранитель? на bussfuse.ru

Выбор предохранителя для трансформаторной подстанции

 

При выборе предохранителей нужно соблюдать следующие условия:

• Предохранитель должен выдержать номинальный ток трансформатора Iнt и возможные перегрузки трансформатора 1,3-1,4 Iнt;
• Ток включения обычно 8-12 IНt не должен расплавить плавкий элемент быстрее 0,1с;
• Ток короткого замыкания должен быть меньше максимального тока отключения и ток короткого замыкания должен быть больше минимального тока отключения предохранителя.

Исходя из этих условий и номинальной мощности трансформатора в таблице приведены рекомендуемые значения номинального тока предохранителя.

Номинальная мощность транс-ра (кВА)	6/7,2 кВ				10/12 кВ				20/24 кВ				35/40,5 кВ
	Ном. первичный ток транс-ра (A)		Номинальный ток пред-ля		Ном. первичный ток транс-ра (A)		Номинальный ток пред-ля		Ном. первичный ток транс-ра (A)		Номинальный ток пред-ля		Ном. первичный ток транс-ра (A)		Номинальный ток пред-ля
	6 кВ	7,2 кВ	IFmin (А)	IFmax (А)	10 кВ	12 кВ	IFmin (А)	IFmax (А)	20 кВ	24 кВ	IFmin (А)	IFmax (А)	35 кВ	40,5 кВ	IFmin (А)	IFmax (А)
50	4,8	4,1	10	16	2,9	2,4	6	10	1,5	1,2	4	6	0,83	0,77	4	6
75	7,2	6,2	16	20	4,3	3,6	10	16	2,2	1,8	4	6	1,2	1,1	4	6
100	9,6	8,2	25	32	5,8	4,8	10	16	2,9	2,4	6	10	1,7	1,5	6	10
125	12,1	10,3	32	40	7,2	6	16	20	3,6	3,0	6	10	2,1	1,8	6	10
160	15,4	13,2	40	50	9,2	7,7	20	25	4,6	3,8	10	16	2,7	2,4	6	10
200	19,2	16,4	40	50	11,5	9,6	25	32	5,8	4,8	10	16	3,2	2,4	10	16
250	24,1	20,6	50	63	14,4	12	32	40	7,2	6,0	16	20	4,1	3,6	10	16
315	30,3	26	50	63	18,2	15,2	40	50	9,1	7,6	20	25	5,2	4,6	16	20
400	38,5	33	63	80	23	19,2	50	63	11,5	9,6	25	32	6,6	5,8	20	25
500	48,1	41,2	80	100	28,8	24	50	63	14,4	12	32	40	8,2	7,2	20	25
630	60,6	51,9	100	125	36,4	30,3	63	80	18,1	15,2	40	50	10,4	9	25	32
800	76,9	66	100	125	46,2	38,5	80	100	23,1	19,2	50	63	13,2	11,5	40	50
1000	96,2	82,5	125	160	57,7	48,1	100	125	28,8	24,1	50	63	16,5	14,4	50	63

 

Примеры выбора плавких предохранителей и автоматических выключателей

Содержание

Что представляет собой устройство

Каждый пользователь сталкивается в течение жизни с разнообразными выключателями, при помощи которых вручную включается электроэнергия в доме. Автоматическая современная пробка функционирует по схожему принципу, только отключает подачу электроэнергии она самостоятельно, без стороннего вмешательства, защищая тем самым сеть от перегрузок или короткого замыкания. Одним словом, данное устройство – предохранитель.

Если через предохранитель автоматический резьбовой пройдет ток, вдвое больший номинального показателя, выключатель сработает почти моментально. Мгновенное выключение происходит при резком (в 7 раз) возрастании силы тока.

С помощью выключателей защищаются однофазные осветительные электрические сети, трехфазные с различными показателями силы тока и так далее. Современные компании производят автоматические выключатели разных видов и марок, что делает их широко распространенными. Кроме того, их используют не только как выключатели, но и как предохранители. Теперь рассмотрим принцип действия устройства.

Как функционирует выключатель понятно: контакты электроцепи соединяются и разъединяются. У предохранителя несколько иной принцип. В автомате предохранителем выступает тепловое и электромагнитное реле. Также применяется реле комбинированного типа – расцепитель. Если через выключатель проходит ток выше номинального показателя тока расцепителя, реле активируется и разрывает цепь. Защита от перегрузок достигается за счет теплового расцепителя. Если данный элемент сработал, следует выждать немного времени, чтобы биметаллическая пластинка остыла, после чего перевести рычажок в положение «отключено» и заново включить предохранитель.

Что касается электромагнитного расцепителя, он функционирует как реле максимального тока. При достижении током заданного показателя, автоматический выключатель срабатывает мгновенно. Каждый автомат имеет те или иные значения. Как правило, указывается сила номинального тока и сила, при которой срабатывает расцепитель.

Важно, чтобы аппарат был изготовлен из качественных материалов. Так, для корпуса используются высококачественные термопласты, которым не страшны механические воздействия

Важно, чтобы в составе материала не присутствовали вредные вещества – галогены. Сам пластиковый корпус должен быть с добавками антипиренов – веществ, предупреждающих распространение горения.

iEK BA88-32

Для изготовления проводящих элементов выключателей применяются материалы, имеющие низкое сопротивление электротоку, к примеру, медь. Контактные площадки производятся из сплавов серебра, что делает их долговечными, обеспечивает хорошую сопротивляемость свариванию.

Автоматы пользуются большим спросом, по сравнению с плавкими предохранителями, что обуславливается следующими их преимуществами:

• Более надежное срабатывание;
• Защищая трехфазное устройство, оно не станет работать в однофазном режиме. Если случается перегрузка или короткое замыкание, отключатся все три фазы;
• Снижение простоев электрического оборудования. Включить сработавший автомат быстрее, нежели заменить перегоревший предохранитель.

Как работает устройство?

Плавкий предохранитель работает в двух режимах, которые значительно отличаются друг от друга.

1. Нормальный режим сети. В этом режиме нагрев устройства происходит, как установившейся процесс. При этом он полностью нагревается до определенной температуры и отдает выделяемую теплоту в окружающую среду. На каждом элементе указывается так называемая номинальная сила тока (как правило, указывается наибольшее значение тока элемента конструкции). В предохранитель можно вставить плавкий элемент разной номинальной силы тока.
2. Режим коротких замыканий и . Прибор сконструирован так, что при возрастании силы тока в сети, он мог сгореть за кратчайшее время. Для этого плавкий элемент на отдельных участках делают с меньшим сечением, где выделяется больше теплоты, чем на широких участках. При перегорают практически все или полностью все зауженные участки. Когда плавится элемент, вокруг него создается электрическая дуга, гашение которой происходит в патроне механизма.

Сила тока должна указываться на корпусе прибора, а также должно учитываться максимально разрешенное напряжение, при котором прибор не выйдет из строя.

На графике ниже указывается зависимость времени перегорания плавкого элемента от тока:

Где l10 – это ток, при котором происходит плавление элемента и отключение его от сети за 10 с.

Разновидности предохранителей

Различные предохранители

Одноразовый предохранитель

Файл:Elecchrical Fushe (aka).jpg

Плавкий предохранитель для маломощных приборов

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:

• слаботочные вставки (для защиты небольших электроприборов до 6 ампер)
• вилочные (для защиты электрических цепей автомобилей)
  • миниатюрные
  • обычные вилочные
• пробковые (встречаются в жилом секторе, до 63 ампер)
  • DIAZED (самые распространённые в СССР)
  • NEOZED
• ножевые (до 1250 ампер)
  • 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)
• кварцевые
• 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 , 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). Существенной 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

• плавкую вставку — 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

Плавкие вставки (в керамическом корпусе) 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 перегревается и расплавляется, защищая цепь со всеми её элементами от перегрева и возгорания .

Плавкие вставки используемых в домашнем хозяйстве пробковых предохранителей имеют следующую маркировку (DIN 18015-1):

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.

Как сделать индикатор перегорания предохранителя своими руками

В продаже есть автомобильные предохранители с индикатором их неисправности. В корпусе предохранителя вмонтирована миниатюрная лампочка накаливания или светодиод, начинающие светиться при перегорании предохранителя. Такой индикатор перегорания авто предохранителя можно собрать своими руками по ниже предложенной на фотографии электрической схеме.

Для этого достаточно подсоединить параллельно контактам предохранителя, любой светодиод VD1 через токоограничивающий резистор R1 или миниатюрную лампочку, рассчитанную на напряжение 12 В. Индикатор перегорания предохранителя можно смонтировать как в корпусе предохранителя, так и установить на колодке его держателя. Второй вариант предпочтительнее, так как при замене предохранителя индикатор останется на месте. Индикатор не будет светить при перегоревшем предохранителе, если не подключена нагрузка.

Приведенная на фотографии схема индикатора перегорания предохранителя или срабатывании автоматического выключателя с успехом может работать и в бытовой электросети при питающем напряжении 220 В.

Достаточно увеличить номинал резистора R1 до 300-500 кОм и для защиты светодиода VD1 от пробоя обратным напряжение дополнить схему диодом VD2 любого типа, рассчитанного на обратное напряжение не менее 300 В. Подойдет, например, широко применяемый отечественный диод КД109Б или импортный 1N4004.

Для сети переменного тока 220 В можно индикатор перегорания предохранителя или автоматического выключателя сделать на неоновой лампочке.

О принципе работы схем индикаторов и о расчете номиналов резистора с помощью онлайн калькулятора в зависимости от типа используемого светодиода или неоновой лампочки с примерами монтажа вопрос подробно рассмотрен в статье сайта «Схема подключения выключателя с подсветкой».

Ссылки

Пассивные твердотельные

Резистор · Переменный резистор · Подстроечный резистор · Варистор · Конденсатор · Переменный конденсатор · Подстроечный конденсатор · Катушка индуктивности · Кварцевый резонатор · Предохранитель · Самовосстанавливающийся предохранитель · Трансформатор

Активные твердотельные

Диод · Светодиод · Фотодиод · Полупроводниковый лазер · Диод Шоттки · Стабилитрон · Стабистор · Варикап · Вариконд · Диодный мост · Лавинно-пролётный диод · Туннельный диод · Диод Ганна Транзистор · Биполярный транзистор · Полевой транзистор · КМОП-транзистор · Однопереходный транзистор · Фототранзистор · Составной транзистор · Баллистический транзистор Интегральная схема · Цифровая интегральная схема ·

Предохранители в режиме постоянного тока

Использование предохранителей в цепях постоянного тока имеет свои особенности, т. к. из-за большой скорости процессов и отсутствия нулевых переходов тока цепи на работу предохранителя значительно влияют реактивные параметры цепи. Индуктивность в цепи постоянного напряжения ограничивает скорость нарастания тока. Время, затрачиваемое на достижение током 63% от конечного значения, называется постоянной времени, обозначаемой соотношением L/R. Скорость же нарастания тока влияет на начальную энергию плавления элемента предохранителя. Это определяет как время-токовую характеристику плавления, так и максимальный пропускаемый ток (Рис.1).

Для длительного периода времени (более 1 секунды) тепловой эффект переменного тока такой же, как и постоянного, характеристики сливаются (см. рис. 2).

Рис.1. Время-токовая характеристика цепи постоянного тока

Рис.2. Зависимость времени плавления от L/R

Большинство схем имеют постоянную времени между 10 и 20 миллисекундами, исходя из чего спецификации МЭК (международной электротехнической комиссии) требуют тестирования в этих пределах. Константы времени больше чем 20 мс встречаются не часто, за исключением тяговых решений электротранспорта, где большая длина контактной сети даёт чрезвычайно высокое соотношение индуктивности к сопротивлению. При коротких замыканиях, в условиях срабатывания предохранителя, значение постоянной времени цепи может отличаться от постоянной времени в «нормальных» рабочих условиях.

Во многих выпрямительных схемах, даже в условиях срабатывания, плавкая вставка будет под воздействием переменного напряжения (когда напряжение стремится к нулю или близко к нулю с регулярностью, соответствующей частоте питания).

В этих условиях, гашение дуги внутри плавкой вставки в случае срабатывания упрощается снижением напряжения до нуля. Когда предохранитель установлен в цепи постоянного тока, процесс гашения дуги при срабатывании не будет упрощаться периодическим снижением напряжения до 0, как в ситуации с переменным напряжением. При постоянном токе погасить дугу гораздо сложнее, вот почему и предохранитель в этом случае, как правило, должен быть гораздо больше по размерам (Рис. 3).

Рис.3. Предохранители одного номинала для переменного (слева) и постоянного (справа) тока

Напряжение, при котором плавкая вставка может безопасно работать, таким образом, зависит от постоянной времени цепи. Следует отметить, что при малых значениях постоянной времени номинал тока предохранителя при постоянном напряжении иногда может оказаться больше, чем при переменном (согласно стандартам IEC или UL). Однако для большинства случаев номинал предохранителей при постоянном токе не превышает 75% от номинала при переменном токе, и по мере увеличения постоянной времени он снижается.

Напряжение дуги, возникшей внутри плавкой вставки во время срабатывания, будет меняться по отношению к напряжению системы. Изменение напряжения дуги в результате самоиндукции относительно приложенного напряжения будет также различным для цепей переменного и постоянного тока. Если это специально не предусмотрено конструкцией, предохранители не рекомендуется применять для защиты от незначительных перегрузок в цепях постоянного тока. Производительность в этой области может быть ограничивающим фактором при выборе предохранителя.

Компания Bussmann производит большой диапазон предохранителей, специально разработанных для работы при постоянном токе в самых разнообразных приложениях: в тяговых транспортных решениях, системах бесперебойного питания, выпрямителях, частотных преобразователях, солнечной энергетике и др. Предохранители для цепей постоянного тока выпускаются на типовые напряжения 750, 1000, 1200, 1500, 2000 и 4000 В в диапазоне токов до 1600А, различного конструктивного исполнения.

Что было первое

Приведем пример простого бытового использования. Вспомните старые счетчики с пробками. В пробку внутри вставлялась цилиндрическая плавкая вставка, которая срабатывала при возникновении проблем в электросетях. Помните фразу «пробки перегорели»? На самом деле перегорали не пробки, а всего лишь расходник.

Цилиндр полагалось заменить и поставить пробки на место. Но запасная вставка не всегда оказывалась под рукой, да и в целях экономии (наперед скажем, мнимой), умельцы придумали «жучки» — тонкая медная проволока, которая наматывалась на контактные площадки.

Суть такого ноу-хау заключался в том, что при перегрузке или КЗ, должен был сгореть сам «жучок», а предохранитель остаться целым. Ведь вставку нужно покупать новую, а проволоки дома сколько угодно.

В чем заключалась опасность

Теперь вспомним, зачем вообще нужен предохранитель — чтобы защитить дом от пожара и электрооборудование от разрушительных токов. Защитит он только в том случае, если сам перегорит, и тем самым разомкнет цепь. Но если мы умышленно сделали так, чтобы он не перегорел, что будет? Правильно, оказывается, что проводка абсолютно без защиты. Пожар или выход из строя аппаратуры обеспечен.

Те, кто устанавливал жучки, пытались подобрать проволоку соответствующего сечения, чтобы она выдерживала только определенную нагрузку. Но даже когда такой «жучок » сработает, ток уже может достичь разрушительной величины.

Изначально были созданы так называемые автоматические пробки. Когда пробки «выбило», не нужно менять вставку, или использовать жучки — нужно устранить причину срабатывания и нажать кнопку на корпусе. На каждом приборе указывается максимально допустимый ток — тот, при котором пробка выбьет.

Первый автоматический выключатель был изобретен в 1836 году американским ученым Чарльзом Графтоном Пэйджем. Привычная нам конструкция была запатентована швейцарской компанией Brown, Boveri & Cie в 1924 году.

Если разобраться, то и пробковые, и уже привычные нам модульные автоматы, имеют одинаковый принцип работы — в основе лежит биметаллическая пластина, которая нагревается при определенной нагрузке и, выгибаясь, размыкает контакты.

Сегодня используются как плавкие предохранители, так и АВ.

Ремонт плавкого предохранителя своими руками

Ремонт трубочного плавкого предохранителя

Первый самый простой. Проволока зачищается до блеска и наматывается на каждую чашку по несколько витков, затем предохранитель вставляется в держатель. Этот способ ненадежен, и воспользоваться им можно, как временной мерой. Благодаря своей простоте он позволяет оперативно проверить исправность электроприбора. Если при включении проволока расплавилась, значит дело не в предохранителе, и требуется более квалифицированный ремонт.

Второй способ несколько сложней. Но тоже не требует применения пайки. Нужно прогреть по очереди чашки зажигалкой или на газовой плите и удерживая через ткань руками снять их со стеклянной трубки. Нагревать можно и паяльником. Внутри чашки для хорошего контакта нужно тщательно очистить от остатков клея.

Продеть зачищенную от изоляции проволоку через трубку по диагонали, загнуть ее концы вдоль трубки и надеть на место чашки. Плавкий предохранитель отремонтирован.

Третий способ по сути такой же, как и первых два. Но отремонтированный предохранитель практически не отличается от нового. Ремонт выполняется следующим образом.

Заводская калиброванная проволока при изготовлении предохранителя продевается в отверстия в торцах чашек и фиксируется припоем. Для того, чтобы вставить новую проволоку необходимо паяльником разогреть торцы чашек и зубочисткой или заточенной деревянной палочкой освободить отверстия в торцах чашек от припоя. Далее выполнить описанную выше заводскую операцию.

Бывает отверстия в чашках очень маленького диаметра и сложно их очистить от припоя. Тогда при наличии технической возможности проще просверлить отверстия сверлом диаметром 1-2 мм или расширить граненым шилом

Предложенная технология ремонта предохранителей и плавких вставок с успехом может быть применена для восстановления практически любых типов плавких предохранителей.

Ремонт автомобильного предохранителя ножевого типа

Технология ремонта автомобильного предохранителя ничем не отличается от технологии ремонта трубчатого, даже проще, так как нет необходимости заниматься его разборкой.

Сначала нужно наждачной бумагой или надфилем зачистить ножи предохранителя у его основания полоской в несколько миллиметров и залудить эти места припоем.

При залуживании столкнулся с тем, что при использовании спирто-канифольного флюса припой не хотел растекаться по поверхности ножей. Пришлось применить флюс «ФИМ», предназначенный для пайки меди, серебра, константана, платины и черных металлов. Основой флюса является ортофосфорная кислота. Я его всегда использую для пайки, если канифоль не подходит. Остатки флюса ФИМ удаляются промывкой водой.

Предохранитель был рассчитан на ток защиты 10 А, поэтому в соответствии с приведенной выше таблицей для ремонта был взят провод ⌀0,25 мм. Проводу была придана форма петли, как показано на фотографии, и концы его залужены припоем.

После всех подготовительных работ осталось только завести петлю провода внутрь корпуса предохранителя и припаять концы к ножкам.

Растекшийся припой можно срезать ножом, удалить с помощью наждачной бумаги или сточить надфилем.

Автомобильный предохранитель отремонтирован, и теперь его можно повторно использовать для защиты цепей в электропроводке автомобиля. Если после установки отремонтированного предохранителя он опять перегорел, то нужно искать неисправность в электрооборудовании автомобиля.

Принцип работы предохранителя на видеоролике

При прохождении электрического тока меньше предельно допустимого, калиброванная проволока, соединяющая контакты предохранителя, нагревается до температуры около 70˚С. В случае превышения тока номинала предохранителя, проволока начинает нагреваться сильнее и при достижении температуры плавления металла, из которого она сделана – расплавляется, электрическая цепь разрывается, и течение тока прекращается.

Поэтому предохранитель и назвали плавким или плавкой вставкой. Видеоролик представлен в замедленном виде, для того, чтобы было хорошо видно, как происходит перегорание провода в предохранителе. В реальных условиях провод в предохранителе перегорает практически мгновенно.

Предохранитель защищает от превышения тока в цепи и, не имеет значения напряжение питающей сети, в которой он установлен, это может быть батарейка на 1,5 В, и автомобильный аккумулятор на 12 В или 24 В, сеть переменного напряжения 220 В, трехфазная сеть на 380 В. То есть Вы можете установить один и тот же предохранитель, например номиналом 1 А и в колодке предохранителей автомобиля, и в фонарике и в распределительном щите 380 В. Все типы плавких предохранителей отличаются только внешним видом и конструкцией, а работают по одному принципу – при превышении заданного тока в цепи, в предохранителе из-за нагрева расплавляется проволока.

Основных причин выхода из строя предохранителя две, из-за бросков питающего напряжения или поломки внутри самой радиоаппаратуры. Редко, но встречаются отказы предохранителя и по причине плохого его качества.

Многие думают, что предохранитель ремонту не подлежит. Но это не совсем так. В экстренной ситуации, когда под рукой нет запасного и, например, из-за отказавшегося работать авто в пути или усилителя, и срывается музыкальное сопровождение школьного бала или свадьбы, а все магазины уже закрыты, выбирать не приходится.

При грамотном подходе можно с успехом восстановить для временного использования до замены новым перегоревший предохранитель, сохранив его защитные функции. Зачастую такие проблемы решают банальным замыканием контактов держателя предохранителя любой попавшейся проволокой, а еще хуже, просто вставляют вместо предохранителя гвоздь или кусок толстой проволоки. Такое решение может окончательно все испортить и способствует возникновению пожара.

Ссылки по теме

• Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей
  / Нормативный документ от 9 февраля 2007 г. в 02:14
• Библия электрика
  / Нормативный документ от 14 января 2014 г. в 12:32
• Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ. Том 10 
  / Нормативный документ от 2 марта 2009 г. в 18:12
• Кабышев А.В., Тарасов Е.В. Низковольтные автоматические выключатели
  / Нормативный документ от 1 октября 2019 г. в 09:22
• Правила устройства воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами
  / Нормативный документ от 30 апреля 2008 г. в 15:00
• Князевский Б.А. Трунковский Л.Е. Монтаж и эксплуатация промышленных электроустановок
  / Нормативный документ от 17 октября 2019 г. в 12:36
• Маньков В.Д. Заграничный С.Ф. Защитное заземление и зануление электроустановок
  / Нормативный документ от 27 марта 2020 г. в 09:05

Что необходимо предусмотреть, делая выбор между автоматическим выключателем и предохранителем для защиты вводной сети?

А.Н.: Каждую конкретную ситуацию необходимо рассматривать отдельно. Выключатели нагрузки с предохранителями – менее дорогой вариант, поэтому сегодня их часто используют на промышленных предприятиях, где бюджет на организацию электрической сети часто ограничен. Но в то же время, если на заводе большое количество трёхфазных двигателей (например, литейно-прокатные предприятия, фабрики с конвейерами), требующих защиты при помощи автоматических выключателей, предпочтительнее не экономить. Случается, что перегрузка в сети происходит по одной фазе, а в этом случае в устройстве с предохранителями расплавится одна вставка. Сеть продолжит работать, и в итоге оборудование, защищаемое этим выключателем нагрузки, сгорит. Автомат же отключит сразу все фазы, тем самым сохраняя двигатели.

А.К.: Александр, позвольте с Вами не согласиться. При неполнофазном коротком замыкании в асинхронном двигателе, в фазе где произошло короткое замыкание перегорит предохранитель и защитит цепь. Действительно, двигатель продолжит работу, но токи в оставшихся двух фазах возрастут и вызовут срабатывание теплового реле, входящего в состав большинства схем управления двигателя. Также в последнее время на предприятиях все чаще стали использовать реле контроля фаз, которые защищают от подобных режимов. Но даже не имея всего вышесказанного, можно реализовать защиту на предохранителях, используя специальный аксессуар — монитор состояния. Он отслеживает работу каждого предохранителя, и при перегорании любого из них подаёт сигнал на отключение контактора. Более быстродействующую защиту сложно себе представить.

Газогенерирующие плавкие предохранители

Газогенерирующие плавкие предохранители (их называют также стреляющими предохранителями) предназначены для наружной установки в устройствах 35 и 110 кВ.

Рис.2. Патрон газогенерирующего плавкого предохранителя типа ПВТ-35

На рис.2 показан патрон предохранителя типа ПВТ-35 (предохранитель выхлопной для защиты силовых трансформаторов и линий напряжением 35 кВ). В корпус патрона 1 помещены трубки 2 и 3 из винипласта, соединенные между собой стальным патрубком 4, а также плавкая вставка 5, прикрепленная одним концом к токоведущему стержню 6, а вторым — к гибкому проводнику 7 с наконечником 8.

Рис.3. Газогенерирующий плавкий предохранитель типа ПВТ-35

Патрон устанавливается на основании предохранителя (рис.3), состоящем из цоколя 1, двух опорных изоляторов 2 с головками — верхней 3 и нижней 4 с зажимами для крепления проводников. На нижней головке укреплен контактный нож 5, снабженный пружиной и сцепленный с наконечником патрона. При перегорании плавкой вставки контактный нож освобождается и, откидываясь под действием пружины, тянет за собой гибкий проводник. Под действием дуги стенки винипластовых трубок выделяют газ, давление в патроне повышается и дуга гасится в потоке газа, вытекающего из патрона через нижнее отверстие, а также через клапан бокового отверстия патрубка. Срабатывание предохранителя сопровождается звуковым эффектом, похожим на ружейный выстрел. Гибкий проводник выбрасывается из патрона. Между контактным ножом и концом трубки образуется воздушный промежуток, обеспечивающий изоляцию в месте разрыва. Номинальный ток отключения предохранителя типа ПВТ-35 составляет 3,2 кА.

 

 

Помогла ли вам статья?

Задать вопрос

Пишите ваши рекомендации и задавайте вопросы в комментариях

Как выбрать предохранитель

Потребность в предохранителе и способ его выбора легко упрощаются. Мы все были раздражены или раздражены перегоревшим предохранителем. Иногда нам хочется, чтобы в наших схемах не было такого компонента. С появлением электрораспределения в 1800-х годах предохранители стали важным устройством для предотвращения пожаров. Электрические системы нуждаются в них по той же причине. Электронные системы имеют такие же противопожарные характеристики и для них также необходимы предохранители (рис. 1) . Предохранители также предотвратят поражение пользователей током смертельного напряжения.

Какой-то анонимный шутник придумал афоризм: «Двадцатидолларовый транзистор всегда перегорит, чтобы защитить десятицентовый предохранитель». Предохранитель не предназначен для защиты транзистора. Еще меньше он подходит для защиты лазерного диода, так как он выходит из строя при перегрузке по току в течение нескольких наносекунд.

Предохранители идеально подходят для защиты проводов и дорожек на печатных платах от плавления и возгорания. Это может произойти, когда короткие замыкания возникают из-за истертых проводов или короткого замыкания магнитного провода из-за вибрации и сжатия из-за переменного магнитного поля. Еще одна распространенная неисправность связана с электролитическими и танталовыми конденсаторами, которые могут выйти из строя при коротком замыкании.

Вместо того, чтобы полагаться на предохранитель для защиты ваших транзисторов, вы можете запитать разрабатываемую схему лабораторным блоком питания и установить ограничение тока на ампер или около того. Вы хотите установить ток меньше, чем то, что может расплавить соединительный провод внутри транзистора или ИС. Тогда ваша плохо работающая схема просто нагреется, а не взорвется. После того, как все заработает, вы можете спроектировать предохранитель.

Необходимость в предохранителе

Все, что питается от источника с низким импедансом, нуждается в предохранителе. Это может быть продукт, который подключается к стене, питается от аккумулятора или работает от генератора переменного тока в вашем автомобиле. Источник с низким импедансом обеспечит большой ток, который расплавит медь и вызовет пожар (рис. 2) . Underwriters Laboratories была основана, чтобы помочь страховым компаниям снизить риск страхования от пожара. Предохранитель может защитить людей от короткого замыкания напряжения на корпус, а также уберечь изделие от возгорания.

Выберите пакет предохранителей

Как и в большинстве случаев, ваше приложение будет определять тип предохранителя, который вы будете использовать. Вам может понадобиться высоковольтный предохранитель. Если ваш продукт в основном продается в США, то обычный 1/4-дюймовый. предохранитель может подойти. В Европе распространен стеклянный предохранитель размером 5×20 мм. Для автомобильных работ ножевые предохранители используются во всем мире. Электрический дистрибьютор может направить вас к правильному типу промышленного предохранителя. Если вы защищаете дорожки на печатной плате, предохранители для поверхностного монтажа идеально подходят (рис. 3) .

Часто вам просто нужно посмотреть на продукты, похожие на ваши, и посмотреть, какой предохранитель они использовали. Как говорил мой наставник: «Это не копирование; это использование предшествующего уровня техники».

Оцените скорость взрывателя

После того, как вы установили пакет предохранителя, возможно, в сочетании с этим усилием вам следует определиться со скоростью взрывателя (рис. 4) . Быстродействующий предохранитель сработает быстро, прежде чем провода, дорожки или устройства станут слишком горячими. Тем не менее, быстрый удар может привести к неприятным последствиям из-за кратковременной перегрузки.

Лампы накаливания, емкостные нагрузки, а также линейные и импульсные источники питания имеют большой бросок тока при их включении. Что может быть сложно в нагрузках, питаемых от сети переменного тока, так это то, что когда вы их включаете, пусковой ток может быть менее серьезным, если вы переключаете их, когда входное напряжение просто равно нулю. Вы должны учитывать условие, когда вы подключаете питание прямо при максимальном напряжении. Это создаст больший и более короткий импульс тока, который может открыть быстродействующий предохранитель.

Размер предохранителя

Однажды я разработал ультрафиолетовый ластик для пластин UVPROM в полупроводниковой машине. Я знал, что если сработает предохранитель, значит, что-то серьезно сломано; случайных поездок не будет, по крайней мере, я так думал. Моя ошибка заключалась в том, что размер предохранителя был слишком близок к ожидаемой нагрузке от высоковольтного линейного трансформатора.

Он отлично работал в моей лаборатории, но когда маркетологи принесли его в компанию Electronica в Мюнхене, Германия, машина работала от 50-тактного переменного тока. Эта более низкая частота означала, что трансформатор имел больше потерь и потреблял больше тока. У меня было так мало запаса, что предохранитель перегорел прямо перед выступлением. К счастью, я использовал европейские предохранители 5 × 20 мм, поэтому я сказал персоналу выставки купить на месте предохранители с большим током, снять крышку и вставить предохранители.

К сожалению, несмотря на объяснение моей ошибки, руководство настояло на том, чтобы вместо предохранителей, установленных на печатной плате, я установил съемные держатели предохранителей на внешней стороне коробки, что создало крысиное гнездо для проводки и усложнило сборку. Вот что происходит, когда отдел маркетинга берет ваш прототип со скамейки и берет его на выставку. Тридцать лет спустя я все еще возмущаюсь тем, что мне приходится снимать зажимы предохранителей на печатной плате.

Когда я работал в компании по тестированию полупроводников, меня позвали помочь со стандартами оборудования, необходимого для питания тестера. Предыдущий инженер увеличил размер предохранителей, исходя из максимального потенциального потребления тока сотнями источников питания в устройстве. Мне пришлось вытащить Национальные электротехнические нормы и правила, касающиеся ответвленных цепей, чтобы доказать, что автоматические выключатели (или предохранитель) рассчитаны на провод, питающий машину, а не на непредвиденную максимальную нагрузку, которая никогда не произойдет в реальной жизни. Это сэкономило около 10 000 долларов на установке и очень порадовало клиентов.

Точно так же домашний инспектор дома, который я недавно купил, сказал, что автоматические выключатели на главной панели слишком велики для 4-тонного кондиционера. Та же проблема: если провода достаточно толстые для выключателя на 70 А, то можно использовать выключатель большего размера, чем нужно для кондиционера. Предохранители на соединении с блоком переменного тока рассчитаны на защиту этой нагрузки. Вы можете подключить нагрузку 2 А к настенной розетке, не заменяя выключатель на 20 А в панели для более низкой нагрузки. Выключатель (или предохранитель) защищает электропроводку дома от возгорания. Изделие 2-A должно иметь собственную защиту цепи от возгорания и короткого замыкания.

Все это говорит о том, что размер предохранителя должен быть рассчитан на предотвращение возгорания, а не на 10% выше рабочего тока. Измерьте рабочий ток при всех условиях и при всех температурах и, в отличие от меня, при входной частоте 50 циклов, если это необходимо. Помните, что любая система питания с шиной постоянного тока будет иметь большой пусковой ток при первом включении. Предохранитель должен это выдержать, даже если какой-нибудь ребенок щелкнет выключателем дюжину раз за несколько секунд.

Вполне возможно, что номинальный ток вашего предохранителя в конечном итоге будет вдвое или даже в 10 раз превышать рабочий ток. Ваша задача — исключить ложное срабатывание предохранителя, а также убедиться, что любой сбой или короткое замыкание приведет к перегоранию предохранителя, прежде чем начать возгорание. Как отмечалось выше, вы можете попробовать плавкий предохранитель с задержкой срабатывания, чтобы обойти некоторые проблемы с пусковым током, но при этом защитить вашу цепь от возгорания.

Заключение

Чтобы ваша схема не расплавилась и не загорелась, никогда не помешает поставить предохранитель на входе. Для больших электролитических конденсаторов некоторые недорогие потребительские товары имеют дорожки печатной платы меньшего размера, так что при коротком замыкании конденсатора дорожка печатной платы плавится, выступая в качестве предохранителя. Однако это не лучшее решение, поскольку медь имеет высокий температурный коэффициент, а процесс производства печатной платы не контролирует потребности самодельного медного предохранителя.

Лучше поставить небольшие плавкие предохранители для поверхностного монтажа, которые имеют гораздо более предсказуемую работу. Таким образом, когда техник заменит закороченные электролитические конденсаторы, он сможет впаять новый предохранитель. При доставке в ночное время конденсаторы и предохранители можно заказать во время обеда, и они будут доставлены в 10:00 утра следующего дня. А еще лучше, чтобы не было следов расплавленной печатной платы. Если их отремонтировать шинным проводом, то ток предохранителя будет слишком большим, и изделие может загореться при следующем коротком замыкании электролитических конденсаторов.

Пошаговое руководство по выбору правильного предохранителя для панели

В нашем пошаговом руководстве мы объяснили различные факторы, влияющие на выбор предохранителя для электронного или электрического щита.

Предохранитель

Основным назначением предохранителя служат

1. Защита электрических, электронных компонентов и оборудования от дорогостоящих повреждений, вызванных перегрузками по току.

2. Для изоляции подсистем от основной системы после возникновения неисправности.

3. Предохранитель эквивалентен работе переключателя, но срабатывает автоматически.

4. Предохранитель – это устройство, обеспечивающее безопасность человека и состоящее из небольшого отрезка проволоки, который плавится и разрывает электрическую/электронную цепь, если ток превышает безопасное значение.

В некоторых случаях от нас требуется защитить только электропроводку и предотвратить возгорание. В других случаях мы можем защищать очень чувствительное электронное оборудование.

Факторы

Важные факторы, которые необходимо учитывать при выборе предохранителя, включают

• физический размер,
• сила тока,
• напряжение,
• тип,
• температура окружающей среды, а также
• специальные характеристики.

Alo Read: Важные факторы предохранителя

Также включен ряд важных правил для правильного предохранителя.

Формула

Выбор предохранителя зависит от приведенной ниже формулы

 Номинальный ток предохранителя = Мощность (Ватт) / Напряжение (В) X Коэффициент предохранителя 

Коэффициент предохранителя находится в диапазоне от 1,2 до 2.

Значение коэффициента предохранителя должно быть больше 1. Если он равен 1,2, это означает, что рабочий ток на 20 % больше номинального тока.

Характеристики предохранителя

На рынке доступны различные типы предохранителей для промышленного применения. Предохранители часто классифицируют по следующим характеристикам.

• Номинальный ток
• Номинальное напряжение
• Время плавления
• Номинальная отключающая способность или отключающая способность
• Значение I2T предохранителя
• Упаковка
• Температура

Первые два, то есть номинальный ток и время плавления предохранителя, обычно связаны с тепловыми характеристиками предохранителя. С другой стороны, напряжение и номинал отключения классифицируются как характеристики отключения предохранителя.

По мере увеличения силы тока в пусковой цепи время плавления проводящего элемента в пусковом предохранителе уменьшается. Это связано с тем, что рассеиваемая мощность (определяемая I2R) будет увеличиваться, а температура элемента быстро возрастает.

Если в цепях есть какие-либо индуктивные компоненты, то расплавления проводящего элемента в предохранителе недостаточно для прерывания тока. Несмотря на то, что элемент в предохранителе плавится, существует вероятность возникновения дуги в предохранителе до того, как ток полностью отключится.

В течение этого периода предохранитель должен выдерживать мгновенное напряжение, поэтому для любого предохранителя должно быть установлено время срабатывания.

Все предохранители рассчитаны на максимальное напряжение, при котором они будут работать.

Номинальный ток предохранителя

Номинальный ток предохранителя определяет максимальную величину тока, которую предохранитель может выдержать без перегорания или плавления.

Обычно указывается в амперах, например, 100 мА, 250 мА, 500 мА, 2 А, 4 А, 600 А и т. д. В зависимости от номинального напряжения предохранители подразделяются на предохранители низкого напряжения (НН) и предохранители высокого напряжения (ВН) (и даже миниатюрные предохранители).

 I2T (Ампер в квадрате в секунду)

Значение I2T предохранителя указывает тепловую энергию в предохранителе. Эта тепловая энергия вырабатывается за счет протекания тока, а также дуги, возникающей при перегорании плавкого предохранителя.

Отключающая способность предохранителя

Отключающая способность предохранителя также называется номинальной отключающей способностью или номинальной мощностью короткого замыкания.

Отключающая способность указывает максимально доступный ток, который предохранитель может отключить при напряжении (меньшем, чем максимальное номинальное напряжение).

Классификация предохранителей

Основной классификацией является удобство использования.

• Одноразовые предохранители и
• Сбрасываемые предохранители.

Одноразовые предохранители , перегоревшие из-за перегрузки по току в цепи, должны быть заменены вручную. Эти типы предохранителей обычно используются в электрических и электронных системах в промышленности, домах, потребительских товарах и т. д.

В то время как самовосстанавливающиеся предохранители , с другой стороны, автоматически сбрасываются после возникновения неисправности путем изменения его сопротивления.

Существует еще одна классификация, основанная на токоограничивающих и нетокоограничивающих предохранителях.

Токоограничивающие предохранители на короткое время создают высокое сопротивление в цепи.

В плавких предохранителях без ограничения тока , как только протекает избыточный ток, газы в предохранителе образуют дугу, которая прерывает ток

Типы предохранителей на основе схемы:

предохранители доступны для различных применений. Основная категория предохранителей основана на типе цепи, для которой они используются.

Предохранители постоянного тока:

Основное различие между предохранителями переменного и постоянного тока заключается в размере предохранителя. Они работают при постоянном напряжении выше нуля вольт, и из-за этого внутри предохранителей постоянного тока возникает искрение.

Предохранители переменного тока:

Предохранители переменного тока небольшого размера. Они работают от переменного напряжения с переменной частотой 50 циклов или 60 циклов в секунду.

Источник: Wikipedia, центр электроники.

Хотите добавить дополнительные баллы? Поделитесь с нами через раздел комментариев ниже.

Если вам понравилась эта статья, подпишитесь на наш канал YouTube для видеоуроков по ПЛК и SCADA.

Вы также можете подписаться на нас в Facebook и Twitter, чтобы получать ежедневные обновления.

Читать далее:

• Как проверить предохранитель?
• Что такое предохранители HRC?
• Автоматический выключатель или предохранитель
• Автоматический выключатель или предохранитель
• Реле или предохранитель

Будьте первыми, кто получит эксклюзивный контент прямо на вашу электронную почту.