Виды предохранителей в электроустановках – » . Виды предохранителей в электроустановках: назначение, устройство и принцип действия

Какие бывают виды предохранителей в электроустановках. Как устроены плавкие, газогенерирующие и кварцевые предохранители. Для чего используются разные типы предохранителей. Как выбрать подходящий предохранитель для защиты электрической цепи.

Назначение и принцип действия предохранителей

Предохранители являются важнейшими элементами защиты электрических цепей от перегрузок и коротких замыканий. Их основное назначение — прерывать электрическую цепь при превышении допустимого тока, тем самым защищая оборудование от повреждений.

Принцип действия предохранителя основан на расплавлении плавкой вставки при протекании через нее тока, превышающего номинальное значение. При этом электрическая цепь размыкается и ток прекращается. Основными элементами любого предохранителя являются:

• Корпус
• Контактные части для подключения к цепи
• Плавкая вставка
• Дугогасительное устройство (в некоторых типах)

Рассмотрим подробнее основные виды предохранителей, применяемых в современных электроустановках.

Плавкие предохранители низкого напряжения

Плавкие предохранители низкого напряжения (до 1000 В) являются наиболее распространенным типом. Они делятся на две основные группы:

Предохранители без наполнителя

К этому типу относятся разборные предохранители серии ПР-2. Они выпускаются на номинальные токи от 6 до 1000 А и напряжение до 500 В. Основные элементы конструкции:

• Фибровый цилиндрический корпус
• Цинковая плавкая вставка с сужениями
• Контактные части

При срабатывании предохранителя фибровый корпус выделяет газы, которые способствуют гашению дуги. Предохранители ПР-2 обладают токоограничивающим эффектом и позволяют быстро заменять перегоревшую вставку.

Предохранители с мелкозернистым наполнителем

Наиболее совершенными являются предохранители с наполнителем, например серии ПН-2. Их особенности:

• Керамический корпус квадратного сечения
• Медные ленточные плавкие вставки
• Наполнитель из кварцевого песка
• Параллельные ветви плавких вставок
• Металлургический эффект (оловянные шарики на вставках)

Кварцевый песок обеспечивает эффективное охлаждение дуги и ее быстрое гашение. Предохранители ПН-2 имеют высокую отключающую способность (до 50 кА) и компактные размеры.

Газогенерирующие предохранители высокого напряжения

Для защиты высоковольтных установок (35-110 кВ) применяются газогенерирующие или стреляющие предохранители. Их особенности:

• Патрон из газогенерирующего материала (винипласт)
• Плавкая вставка из медной проволоки
• Выброс газов при срабатывании через специальные отверстия
• Звуковой эффект при срабатывании

Газогенерирующие предохранители обеспечивают надежное гашение дуги в потоке газов при коротких замыканиях в сетях высокого напряжения. Они устанавливаются на открытом воздухе.

Кварцевые предохранители

Кварцевые предохранители относятся к токоограничивающему типу и применяются на напряжениях 6-35 кВ. Их конструктивные особенности:

• Керамический или стеклянный корпус
• Плавкая вставка из медной проволоки
• Заполнение мелким кварцевым песком
• Указатель срабатывания

Кварцевый песок обеспечивает эффективное охлаждение дуги и ее гашение. За счет этого достигается высокое быстродействие и токоограничивающий эффект.

Специальные типы предохранителей

Кроме основных типов, существуют специальные предохранители для особых применений:

• Быстродействующие предохранители для защиты полупроводниковых приборов
• Предохранители-разъединители
• Предохранители для защиты измерительных трансформаторов
• Самовосстанавливающиеся предохранители на основе полимеров

Они имеют специфические конструктивные особенности для решения конкретных задач защиты.

Выбор предохранителей

При выборе предохранителей необходимо учитывать следующие основные параметры:

• Номинальное напряжение сети
• Номинальный ток защищаемой цепи
• Ток короткого замыкания в месте установки
• Условия эксплуатации (температура, влажность и т.д.)
• Требования по селективности защиты

Правильный выбор типа и параметров предохранителей обеспечивает надежную защиту электрооборудования и безопасность электроустановки в целом.

Преимущества и недостатки предохранителей

Основными преимуществами предохранителей как аппаратов защиты являются:

• Простота конструкции и низкая стоимость
• Высокое быстродействие при коротких замыканиях
• Токоограничивающий эффект
• Высокая отключающая способность
• Малые габариты

К недостаткам можно отнести:

• Однократность действия (необходимость замены после срабатывания)
• Разброс характеристик срабатывания
• Возможность неселективного отключения
• Сложность защиты от перегрузок

Несмотря на недостатки, предохранители остаются важным элементом систем защиты благодаря простоте, надежности и экономичности.

Современные тенденции в развитии предохранителей

Основные направления совершенствования конструкции предохранителей:

• Повышение быстродействия и токоограничивающей способности
• Улучшение характеристик срабатывания
• Увеличение отключающей способности
• Разработка необслуживаемых конструкций
• Создание «умных» предохранителей с электронным управлением
• Применение новых материалов (керамика, композиты)

Развитие технологий позволяет создавать все более совершенные предохранители, отвечающие современным требованиям защиты электроустановок.

Виды предохранителей: назначение, описание, маркировка

Предохранители используются везде и всюду – они есть в технике, в самых разных электрических устройствах, автомобилях, промышленном оборудовании. Существует множество видов этих элементов. Для чего они нужны и в чем их особенности? Рассмотрим основные виды предохранителей.

Характеристика

Предохранитель – это общий термин, который достаточно устойчиво используется в области электрики. Эта деталь предполагает защиту для проводов, оборудования и электрических сетей.

Предохранитель представляет собой коммутационное изделие. В чем его назначение? Предохранитель призван защитить электрическую сеть от высоких токов и коротких замыканий. Принцип действия детали очень простой – в случае образования сверхтоков разрушается специально предназначенный для этого элемент. Зачастую это плавкая вставка. Так устроены все виды стеклянных предохранителей.

Эти вставки – обязательный элемент, без которого невозможен ни один вид предохранительных элементов. Внутри нее также имеется и специальное дугогасительное устройство. Вставки в предохранителях изготавливаются из фарфоровых или фибровых корпусов и закрепляются в специальные части, что проводят электрический ток. Элементы, предназначенные под малые токи, могут и вовсе не иметь корпуса.

Плавкий

Это наиболее распространенные виды предохранителей для использования в быту. Наверное, это единственный элемент, который проще всего диагностировать на предмет исправности. Для этого нужно просто посмотреть деталь на просвет – будет видно, цела плавка вставки или нет.

Изготавливают данные детали в стеклянном корпусе.

Плавкий трубчатый керамический

Этот элемент практически ничем не отличается от стеклянного изделия. Единственное различие в материале, из которого изготовлен корпус. Но в эксплуатации эти детали не так комфортны – диагностировать «на свет» уже не выйдет. Для проверки необходимо использовать тестеры или мультиметры.

Плавкая вставка ПВД

Эти типы предохранителей функционируют на базе такого же принципа.

Но здесь конструкция модифицирована таким образом, чтобы видеть состояние детали. Так, если элемент перегорел, то в задней части изделия появится специальный флажок.

Элементы с кварцевым песком

Эти предохранители отличаются высокими дугогасящими характеристиками. Производят их в двух исполнениях: в корпусе из керамических материалов или в стеклянных корпусах. Зачастую изделие рассчитано на работу с большими токами. Существуют и еще усовершенствованные модели. Устройство предохранителя предусматривает еще одну деталь, по конструкции подобную ПВД. Он необходим, чтобы можно было узнать, какой из предохранителей перегорел.

Быстродействующие предохранители

Эти изделия ничем особенным от остальных не отличаются. Различие только в том, что при возникновении короткого замыкания плавкая часть сгорает очень быстро.

SMD

Данные изделия можно встретить в электронных устройствах. Они очень миниатюрны. Принцип действия и назначения предохранителей – защитить технику от высоких токов, с чем они отлично справляются.

Самовосстанавливающиеся

Это достаточно интересные решения. Самовосстанавливающийся предохранитель представляет собой деталь, внутри которой находится специальный пластик. Пока пластиковая вставка холодная, она может проводить электричество. Как только вставка разогреется до определенной температуры, ее токопроводящие свойства теряются за счет увеличения сопротивления.

После остывания ток снова сможет проходить через изделие. Плюс данных деталей в том, что после перегорания нет никакой нужды в замене элемента. Промышленность выпускает эти изделия в различных видах. Они подходят для пайки по технологии навесного или поверхностного монтажа. В основном эти виды предохранителей используют в маломощных схемах.

Взрывные

Если все вышеперечисленные изделия знает каждый, то взрывной предохранитель – это редкая группа. Процесс перегорания детали обеспечивается достаточно эффектным звуком. Специальное взрывное устройство, которое закрепляется на токопроводящей детали, взрывается. За это отвечают специальные датчики. Последние следят за током в электрической цепи. Это очень точные предохранители, так как они практически не зависят от характеристик металла на токопроводящей детали. Данный элемент зависит от точности датчика тока.

Другие типы предохранителей

Для работы в цепях высокого напряжения используют специальные автогазовые, газовые изделия, а также элементы жидкостного типа. Существуют даже стреляющие предохранители. В обыденной жизни их увидеть нельзя – это профессиональное мощное оборудование.

Маркировка и обозначения

Каждый производитель изготавливает предохранители под определенным кодом или артикулом. Номер предохранителя позволяет в каталогах найти и уточнить технические характеристики. Зачастую эти коды можно найти на корпусах изделий. Также код может наноситься на металлическую часть. Кроме кодов, на корпусе также могут указываться основные данные – это номинальный ток в А, номинальные напряжения в В, отключающие характеристики либо особенности конструкции. По этим данным можно определить назначение предохранителей.

Итак, величина номинального тока – это максимально допустимое значение, при котором деталь может нормально функционировать в течение длительного срока.

Номинальные напряжения – это максимально допустимое напряжение, при котором деталь безопасно разрывает цепь в случае короткого замыкания или при перегрузке в сети.

Отключающей способностью называют максимальные токи. При них предохранитель сработает, но корпус его не будет разрушен.

Характеристиками называют зависимость времени, при котором рушится плавкий элемент от тока, что протекает через деталь. Разные виды предохранителей по характеристикам объединены в группы по особенностям применения и скорости срабатывания.

Обычно эти характеристики указывают на силовых деталях. Для обозначения используются буквы латинского алфавита. Первой обозначается отключающая способность. Так, G – это полный диапазон, деталь способна защитить цепь и от перегрузки, и от короткого замыкания. А – диапазон частичный, а такие виды предохранителей защищают только от коротких замыканий.

Второй буквой обозначаются типы цепи:

• G – цепь общего назначения.
• L – защита кабелей, а также распределительных систем.
• M – защита цепей в электродвигателях.
• Tr – предохранитель, способный защитить трансформаторную сеть.

Элементы с буквой R используются вместе с силовым полупроводниковым оборудованием. А PV сможет обеспечивать защиту солнечных батарей.

Итак, мы рассмотрели, какие бывают виды предохранителей и какую они имеют маркировку.

fb.ru

Плавкие предохранители



Плавкий предохранитель представляет собой однополюсный коммутационный аппарат, предназначенный для защиты электрических цепей от сверхтоков; действие его основано на плавлении током металлической вставки небольшого сечения и гашении образовавшейся дуги.

Ценными свойствами плавких предохранителей являются:

• простота устройства и, следовательно, низкая стоимость;
• исключительно быстрое отключение цепи при КЗ;
• способность предохранителей некоторых типов ограничивать ток КЗ.

Следует, однако, указать, что:

• характеристики предохранителей таковы, что они не могут быть использованы для защиты цепей при перегрузках;
• избирательность отключения участков цепи при защите ее предохранителями может быть обеспечена только в радиальных сетях;
• автоматическое повторное включение цепи после ее отключения предохранителем возможно только при применении предохранителей многократного действия более сложной конструкции;
• отключение цепей плавкими предохранителями связано обычно с перенапряжениями;
• возможны однополюсные отключения и последующая ненормальная работа участков системы.

Поэтому в электроустановках свыше 1 кВ предохранители имеют ограниченное применение; их используют в основном для защиты силовых трансформаторов, измерительных трансформаторов напряжения и статических конденсаторов.

Плавкий предохранитель состоит из следующих основных частей: изолирующего основания или металлического основания с изоляторами, контактной системы с зажимами для присоединения проводников, патрона с плавкой вставкой. Большинство предохранителей имеет указатели срабатывания той или иной конструкции.

Предохранители характеризуют номинальным напряжением, номинальным током и номинальным током отключения. Следует различать номинальный ток плавкой вставки и номинальный ток предохранителя (контактной системы и патрона). Последний равен номинальному току наибольшей из предназначенных к нему вставок. Для предохранителей переменного тока с номинальным напряжением от 3 до 220 кВ включительно установлены следующие значения номинальных токов:

Номинальные токи предохранителей, А……8; 10; 20; 32; 40; 50; 80; 160; 200; 320; 400

Номинальные токи плавких вставок, А……2; 3,2; 5; 8; 10; 16; 20; 32; 40; 50; 80; 160; 200; 320; 400

Номинальные токи отключения, кА……2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40

Под номинальным током отключения следует понимать наибольшее допускаемое действующее значение периодической составляющей тока КЗ, отключаемого предохранителем при определенных условиях. Отечественные аппаратные заводы выпускают плавкие предохранители для напряжений до 110 кВ включительно.

Наибольшая температура частей предохранителя, заряженного любой из предназначенных для него плавких вставок, не должна превышать значений, указанных в табл.1 при температуре воздуха +40°С.

Таблица 1

Наибольшие допустимые температуры частей предохранителей

Защитные характеристики плавких предохранителей

Защитные характеристики представляют собой зависимости времени плавления t_пл или времени отключения цени t_от от соответствующих значений тока, неизменного во времени (рис.1).

Рис.1. Примерный вид защитных характеристик плавких предохранителей

Интервалы времени установлены в пределах от 0,01 с до 1 ч. Защитные характеристики предохранителей необходимы для координации их действия с действием других предохранителей и выключателей. Они могут быть получены только при испытании и сообщаются заводами-изготовителями по запросам. Как видно из рисунка, по мере увеличения номинального тока плавкой вставки характеристики смещаются вправо. Значение тока, при котором плавкая вставка предохранителя плавится в течение 1 ч, должно быть более 130% и менее 200% номинального тока вставки.

Коммутационная способность предохранителей

Предохранитель должен отключать при наибольшем рабочем напряжении любой ток в пределах от тока, плавящею вставку в течение 1 ч, до номинального тока отключения независимо от момента начала КЗ, т.е. при любой асимметрии тока. При этом не должны иметь место разрушения патрона или повреждения частей предохранителя.

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.

Кварцевые предохранители

Кварцевые предохранители изготовляют для напряжений 6, 10 и 35 кВ для внутренней и наружной установки. Они относятся к группе токоограничивающих предохранителей.

Рис.4. Патрон кварцевого предохранителя типа ПКТ-10

Патрон предохранителя типа ПКТ для напряжений 3-35 кВ (рис.4) представляет собой фарфоровую или стеклянную трубку 1, плотно закрытую металлическими колпачками 2. Внутри трубки помещена плавкая вставка 3 в виде одной или нескольких параллельно включенных тонких медных проволок. В нижнем колпачке предусмотрен указатель срабатывания предохранителя 4. Патрон заполнен мелким кварцевым песком.

Длина проволок и, следовательно, длина патрона определяются номинальным напряжением. Поскольку градиент восстанавливающейся электрической прочности промежутка в кварцевом песке относительно невелик, длина проволоки должна быть велика. Чтобы поместить ее в патроне, приходится навивать проволоку винтообразно.

Характеристики тугоплавких вставок из меди (температура плавления 1080°С) могут быть улучшены напайкой капель олова или свинца, температура плавления которых значительно ниже (соответственно 200 и 327°С). При расплавлении металла напайки он растворяет в себе медь, вследствие чего вставка быстро разрушается при температуре значительно более низкой, чем температура плавления основного материала вставки.

Свойства материала, наполняющего патрон токоограничивающего предохранителя, существенно влияет на работу последнего.

Наполнитель должен удовлетворять следующим требованиям:

• отводить тепло от плавкой вставки в нормальном рабочем режиме;
• не выделять газа под действием высокой температуры дуги;
• обладать достаточной электрической прочностью после разрыва цепи.

Как показал опыт, этим требованиям в наибольшей мере отвечает кварцевый песок.

Процесс отключения цепи токоограничивающим предохранителем при КЗ протекает следующим образом. При большом токе тонкая проволока плавится и испаряется в течение долей полупериода почти одновременно по всей длине. Зажигается дуга. Вследствие высокой температуры газа в канале дуги образуется местное давление (давление в патроне практически не повышается).

Ионизованные частички металла выбрасываются в радиальном направлении в зазоры между песчинками кварца. Здесь они быстро охлаждаются и деионизуются. Сопротивление дуги увеличивается настолько быстро, что ток резко снижается, не достигнув своего максимального значения, а напряжение на дуговом промежутке повышается (рис.5).

Рис.5. Осциллограммы тока и напряжения
при отключении предохранителем типа ПКТ
тока 20 кА при напряжении 6 кВ

Как видно из осциллограммы, напряжение у зажимов предохранителя превышает напряжение сети вследствие появления ЭДС самоиндукции, направленной согласно с напряжением сети. Коммутационные перенапряжения, возникающие при отключении цепи плавкими предохранителями, не должны превышать следующих значений:

Номинальное напряжение, кВ……3..6..10..20..35

Наибольшее допустимое перенапряжение по отношению к земле, кВ……16..26..40..82..126

Для ограничения перенапряжений принимают различные меры: применяют вставки ступенчатого сечения по длине, что затягивает процесс их плавления и удлинения дуги; параллельно основным рабочим вставкам включают вспомогательные вставки с искровым промежутком. В последнем случае при расплавлении рабочих вставок и резком повышении напряжения пробивается искровой промежуток вспомогательной вставки, которая также сгорает. Максимальное напряжение при этом уменьшается.

Токоограничивающая способность кварцевых предохранителей

Токоограничивающая способность кварцевых предохранителей характеризуется зависимостью наибольшего мгновенного значения пропускаемого предохранителем тока от периодической составляющей тока КЗ. Характер этой зависимости показал на рис.6.

Рис.6. Характеристики токоограничения кварцевых предохранителей

Наклонная прямая i_уд дает значение ударного тока, соответствующего току I_п0 при отношении X/R=15,7 (Т_a=0,05с). Наклонные прямые, обозначенные i_max, определяют наибольшие мгновенные значения тока, пропускаемого предохранителями с номинальными токами плавких вставок I_ном1, I_ном2, I_ном3 и т.д. Как видно из рисунка, ограничение тока имеет место при отключаемом токе I_п0, превышающем некоторое минимальное значение, зависящее от номинального тока вставки. Чем меньше последний, тем заметнее токоограничивающее действие предохранителя.

Кварцевые предохранители для защиты измерительных трансформаторов напряжения типа ПКН имеют неограниченную отключающую способность и могут быть установлены в РУ 6, 10, 35 кВ станций, подстанций большой мощности. Они отличаются от обычных кварцевых предохранителей типа ПК материалом плавкой вставки, изготовляемой из константановой проволоки с четырехступенчатым сечением. При КЗ плавление проволоки происходит ступенями. При этом сопротивление четвертой ступени (относительно большого сечения) служит в основном для ограничения тока КЗ до значений, соответствующих номинальному току отключения предохранителей типа ПК.

Выбор плавких предохранителей

При выборе плавких предохранителей руководствуются следующими условиями.

1) Номинальное напряжение предохранителя должно соответствовать поминальному напряжению установки.

2) Номинальный ток вставки должен быть выбран так, чтобы она не расплавлялась в утяжеленном режиме, когда рабочий ток имеет наибольшее значение. Вставка не должна также плавиться в переходных режимах, например при включении силового трансформатора, когда броски намагничивающего тока достигают 8-10-кратного значения номинального тока трансформатора. У измерительных трансформаторов напряжения бросок намагничивающею тока достигает 150I_ном. Наконец, номинальный ток вставки должен быть выбран так, чтобы обеспечить избирательности отключения при КЗ.

3) Номинальный ток отключена предохранителя не должен быть меньше периодической составляющей тока КЗ (действующего значения за первый период), т.е. I_{откл.ном}≥I_п0

Значение наибольшего мгновенного тока, пропускаемого токоограничивающими предохранителями, не должно превышать допустимых токов аппаратов в защищаемой части сети.



www.gigavat.com

2.1.2 Конструкции предохранителей низкого напряжения

По способу гашения дуги предохранители низкого напряжения делятся

на две группы: на предохранители без наполнителя и предохранители с

наполнителем.

Предохранители без наполнителя.

ПР-2 — предохранитель разборный. Эти предохранители выпускаются на

номинальные токи от 6 до 1000 А и номинальное напряжение до 500 В.

Находят применение как в установках постоянного, так и переменного тока.

Корпус предохранителя представляет собой герметичный круглый

патрон, выполненный из газогенерирующего материала (фибры), рис. 1.4.а). Он

состоит из цилиндра 3, латунной обоймы 4 и латунного колпачка 5.

Плавкая вставка 1 штампуется из цинка, имеет одно или несколько

сужений (в зависимости от номинального напряжения), рис. 1.4.в). При

соответствующем токе плавкая вставка плавится в месте сужения и возникает

электрическая дуга.

Под действием высокой температуры дуги стенки патрона выделяют газы

(водород, углекислый газ). Давление в патроне за доли полупериода

поднимается до 4-8 МПа. Под действием газовой среды повышенного давления

дуга быстро гаснет.

Плавкая вставка 1 прижимается к латунной обойме 4 колпачком 5,

который является выходным контактом, рис. 1.4.а).

В предохранителях на токи более 60 А плавкая вставка 1 присоединяется

к контактным ножам 2, рис. 1.4.6).

Рис. 1.4. Предохранитель типа ПР-2

Предохранители ПР-2 выполняют однополюсными, переднего и заднего

присоединения. Они работают бесшумно, практически без выброса пламени и

газов. Это позволяет монтировать соседние полюсы на близком расстоянии.

Перед некоторыми другими типами предохранителей они имеют одно

существенное преимущество — позволяют быстро заменить перегоревшую

плавкую вставку.

Предохранитель ПР -2 обладает токоограничивающим эффектом. В цепи

с током КЗ 50000 А плавкая вставка на номинальный ток 6 А перегорает при

токе всего 400 А, но при номинальном токе 600 А токоограничение уже

отсутствует и дуга горит весь полупериод.

Предохранитель типа ПР-2 представлен в лаборатории.

Предохранители с мелкозернистым наполнителем.

Эти предохранители более совершенны, чем предохранители без

наполнителя.

ПН-2 — предохранитель с наполнителем. Корпус квадратного сечения 1 ,

рис. 1.5, изготавливается из прочного фарфора или стеатита. Внутри корпуса

расположены ленточные плавкие вставки 2 и наполнитель — кварцевый песок 3.

Плавкие вставки привариваются к диску 4, который крепится к пластинам 5,

связанным с ножевыми контактами 9.

Рис. 1.5. Предохранитель типа ПН-2

В качестве наполнителя используется кварцевый песок с содержанием

SiO₂ не менее 98%, с зернами размером (0,2-0,4) *10″⁴ м и влажностью не выше

3%. Поэтому перед засыпкой песок тщательно просеивают, просушивают при

температуре 120-180 С. Зерна кварцевого песка имеют высокую

теплопроводность, тем самым интенсивно отводят тепло от дуги, способствуя

её скорейшему гашению.

Плавкая вставка выполняется из медной ленты толщиной 0,1-0,2 мм. Для

получения токоограничивающего эффекта вставка имеет сужения 8. Плавкая

вставка разделена на несколько калиброванных параллельных ветвей (до 9) для

более полного использования наполнителя в целях отдачи тепла в окружающую

среду и для уменьшения скорости спадания тока с целью снижения

перенапряжения в момент гашения дуги. Для снижения температуры плавления

на вставки наносятся оловянные шарики 7 (металлургический эффект).

Гашение дуги обеспечивается за несколько миллисекунд.

После срабатывания предохранителя плавкие вставки вместе с диском 4

заменяются, после чего патрон засыпается чистым и сухим песком. Для

обеспечения герметичности используется асбестовая прокладка 6.

Предохранители ПН-2 выполняются на номинальные токи до 630 А.

Предельный отключаемый ток достигает 50 кА.

Достоинства предохранителя -малые габариты, незначительная затрата

дефицитных материалов, высокая токоограничивающая способность.

Предохранитель имеется в лаборатории.

НПН-2 — предохранитель неразборный, с наполнителем. Имеет круглый

стеклянный корпус.

Плавкая вставка — тонкая медная пластина с сужениями и

металлургическим эффектом.

В качестве наполнителя используется чистый и сухой песок.

После перегорания плавкой вставки предохранитель подлежит полной

замене.

Выпускаются на переменные номинальные токи до 60 А при

номинальном напряжении до 500 В.

Предохранитель имеется в лаборатории.

ПРС — предохранитель резьбовой, используется в малогабаритных

распределительных устройствах.

Плавкая вставка выполнена в виде нескольких параллельных проволок

из меди, покрытых тонким слоем серебра. Помещается в фарфоровый патрон,

заполненный кварцевым песком. Предохранитель имеет указатель

срабатывания. При сгорании плавкой вставки освобождается специальная

пружина, которая выбрасывает глазок в застекленное отверстие корпуса

предохранителя. После срабатывания предохранителя заменяется патрон со

сгоревшей плавкой вставкой и глазком.

Предохранители выпускаются на токи до 100 А напряжением до 440 В

постоянного тока и до 500 В переменного тока частотой 50 Гц. Предельно

отключаемый ток 60 кА.

Предохранитель имеется в лаборатории.

ПП — 57 — предохранитель плавкий, серии 57, быстродействующий.

Плавкая вставка выполнена в виде двух медных посеребрённых пластин с

большим отношение между узкой и широкой частями, рис. 1.6.а).

Корпус 1 выполнен из фарфора, рис. 1.6.6), 1.6.в), внешняя поверхность

которого имеет звездчатую форму, что увеличило площадь отдачи тепла в

окружающую среду и уменьшило габариты предохранителя. Предохранитель

герметично закрыт пластинами 2, которые связаны с контактами 3.

Предохранитель имеет указатель срабатывания 4, глазок которого

удерживается специальной пружиной. При перегорании плавкой вставки

пружина отпускает глазок и он выбрасывается наружу.

Рис. 1.6. Предохранитель типа ПП-57

Промышленность выпускает предохранители серии ПП-17 для защиты от

перегрузок и КЗ электрооборудования промышленных установок в

электрических сетях на номинальное напряжение 380 В переменного тока,

отключающей способностью 120 кА и 220 В постоянного тока, отключающей

способностью 100 кА. Предохранители серии ПП-24 предназначены для

защиты электрооборудования промышленных установок и электросетей с

номинальным напряжением 660 В переменного тока, с током отключения 100

кА. Предохранители ПП-71 предназначены для защиты полупроводниковых

приборов систем возбуждения мощных синхронных машин на номинальное

напряжение 1300 В переменного тока и т.д.

Предохранитель имеется в лаборатории.

Серьёзным недостатком предохранителей является невозможность их

использования для ответственных трёхфазных электроприводов. При

ненормальных режимах работы, как правило, перегорает только один

предохранитель, создавая неполнофазный режим работы, приводящий к выходу

из строя трёхфазный токоприёмник.

studfiles.net

Предохранитель электрический: виды предохранителей

Существуют ситуации, когда нельзя допускать, чтобы тепло выделялось с превышением установленных норм. Если перегреется электрический провод, то может испортиться его изоляция, приводящая к аварийной ситуации. Такие ситуации, чаще всего, возникают при коротком  замыкании, когда два провода, находящиеся под напряжением, соединяются друг с другом. При небольшом сопротивлении проводов, проходящий по ним ток имеет очень большое значение. При этом, происходит перегрев проводов и выход из строя источников тока. Для предотвращения таких ситуаций, применяется предохранитель электрический, разновидности которого позволяют избежать аварии. Устройство простейшего предохранителя Простейший предохранитель является тонкой проволокой или пластинкой, которая последовательно включена в цепь. Расчет производится таким образом, что в случае превышения током допустимой величины, проволока расплавляется, то есть предохранитель перегорает. Применяются они, практически, во всех электрических цепях. Виды предохранителей Предохранители общего назначения Рассчитаны для напряжения до 500 вольт и силу тока до 1000 ампер. При возникновении электрической дуги возникает высокая температура, в результате чего происходит газогенерация стенок трубки, вызывающая высокое давление, которое и гасит эту дугу. Существуют конструкции резьбовые или имеющие сменные плавкие вставки. Предохранители быстрого действия Защищают полупроводниковые преобразователи. В них время расплавления защитного элемента до начала отсечения тока составляет 2-3 миллисекунды. Они используются при напряжении до 2-х тысяч вольт и силе тока от 2-х до 5-ти тысяч ампер. Современные конструкции представляют собой закрытые неразборные плавкие вставки, которые устанавливаются напрямую, на проводники какого-либо устройства. Плавкие вставки помещаются в герметичный керамический корпус. Предохранители взрывные Действуют по принципу разрушения в аварийной ситуации токоведущей вставки в результате воздействия взрывного заряда. Представляют собой своего рода коммутаторы, своевременно реагирующие на короткие замыкания. Сигнал от датчика передается на трансформатор, который преобразует его до значения, вызывающего срабатывание взрывного предохранителя. Предохранители-выключатели Представляет собой рубильник, в котором предохранители используются как подвижные контакты. Таким образом, получается применять его как выключатель и как защитное устройство.

electric-220.ru

Принцип действия предохранителей

Определение и назначение

Плавкий предохранитель — это коммутационный электрический элемент, предназначенный для отключения защищаемой цепи путем расплавления защитного элемента. Изготовляют плавкие элементы из свинца, сплавов свинца с оловом, цинка, меди. Предназначены для защиты электрооборудо­вания и сетей от токов короткого замыкания и недопустимых длительных перегрузок.

Режимы работы предохранителя

Работа предохранителя протекает в двух резко различающихся режимах: в нормальных условиях; в условиях перегрузок и коротких замыканий.

Первый этап — работа в штатном режиме сети. В нормальных условиях нагрев плавкого элемента имеет характер установившегося процесса, при котором все выделяемое в нем количество теплоты отдается в окружающую среду. При этом, кроме элемента, нагреваются до установившейся темпера­ туры и все другие детали предохранителя. Эта температура не должна превышать допустимых значений.

Силу тока, на которую рассчитан плавкий элемент для длительной рабо­ ты, называют номинальной силой тока плавкого элемента (1_Ном)- Она может быть отлична от номинальной силы тока самого предохранителя. Обычно в один и тот же предохранитель можно вставлять плавкие элементы на раз­ личные номинальные значения силы тока.

Номинальная сила тока предохранителя, указанная на нем, равна наи­ большему значению тока плавкого элемента, предназначенного для данной конструкции предохранителя. При номинальной силе тока избыточное ко­ личество теплоты вследствие теплопроводности материала элемента успева­ ет распространиться к более широким частям, и весь элемент практически нагревается до одной температуры.

Второй этап — возрастание силы тока в сети. Чтобы значительно сокра­ тить время плавления вставки при возрастании силы тока, элемент выпол­няют в виде пластинки с вырезами, уменьшающими ее сечение на отдель­ ных участках. На этих суженных участках выделяется большее количество теплоты, чем на широких.

При коротком замыкании нагревание суженных участков происходит на­столько интенсивно, что отводом количества теплоты практически можно пренебречь Плавкий элемент расплавляется («перегорает») одновременно во всех или в нескольких суженных местах, причем сила тока в цепи при коротком замыкании не успевает достичь установившегося значения.

В момент расплавления элемента в месте разрыва цепи возникает электри­ ческая дуга. Гашение дуги в современных предохранителях происходит в ограни­ ченном объеме патрона предохранителя. При этом плавкие предохранители делают такими, чтобы жидкий металл не мог повредить окружающие предметы.

Общее устройство и конструкция

В общем случае современный предохрани­ тель состоит из двух основных частей: фарфо­ рового основания с металлической резьбой; сменной плавкой вставки (рис. 21.1).

Плавкая вставка такого предохранителя рас­считана на номинальные токи 10, 16, 20 А. По своей конструкции предохранители могут быть резьбового типа (пробочные) или трубчатые. На рис. 21.2 представлен предохранитель ППТ-10 с плавкой вставкой ВТФ (вставка трубчатая фар­форовая) на 6 или 10 А для установок до 250 В. Основание пластмассовое, крепится к несущей конструкции винтом. Внутри трубки (ВТФ) на­ ходится сухой кварцевый песок. Трубка уста­ навливается в отверстие крышки предохраните­ ля. К основным параметрам предохранителей относятся: номинальный ток; номинальное на­ пряжение;        предельно отключаемый ток.

Принцип действия

Плавкая вставка при протекании по ней тока нагревается. Во время протекания через нее боль­ шого тока за счет перегрузки или короткого за­ мыкания она перегорает. Время перегораний пре­ дохранителей зависит от силы тока, проходящего через нить. Так, при коротком замыкании, пре дохранители перегорают достаточно быстро, и в этом наиболее опасном случае служат простой, дешевой и надежной защитой. Чтобы при перегора­нии плавкой вставки в предохранителе не проявилось опасное явление элек­ трической дуги, вставка помещается в фарфоровую трубку.

   Пример. Введем в цепь на рис. 21.3 предохраняющий участок длиной 30 мм из медной проволочки диаметром 0,2 мм. Площадь ее поперечного сечения; S = π • r ² = π /4 • d ² = 3,14 • 0,2²: 4 = 0,0031 мм².

Сопротивление предохраняющего участка составляет 0,029 Ом. Затем мысленно выделим участок такой же длины, сопротивление рабочего алюминиевого провода сече­ нием 2,5 мм² такой же длины равно 0,00063 Ом. Так как при равных условиях количество теплоты пропорционально сопротивлению, в проволочке предохранителя вы­ делится в 0,029 : 0,00063 = 46 раз больше теплоты.

Выводы. При длительно допустимом для данного провода токе, он нагревается умерен­ но, а температура проволочки значительно выше, но она при этом не перегорает. При коротком замыкании проволочка настолько быстро нагревается, что перегорает. За это время рабочий провод не успевает нагреться до температуры, опасной для его изоляции.

Важнейшая характеристика предохраните­ ля — зависимость времени перегорания плав­кого элемента от силы тока — времятоковая характеристика представлена на рис. 21.4.

Достоинства плавких предохранителей

1. Время перегорания предохранителей зави­ сит от силы тока, проходящего через нить. Так, при коротком замыкании, когда ток очень велик, предохранители перегорают достаточно быстро, и в этом наиболее опасном случае служат простой, дешевой и надежной зашитой.

2. В большинстве плавках предохранителей предусмотрена возможность безопасной заме­ ны плавкой вставки под напряжением.

1. Если ток в цепи незначительно превышает допустимый, плавкие предохранители плохо выполняют защитную роль.

  Примеры. При перегрузках до 30% срок службы проводки заметно сокращается, а предохранители не перегорают. При больших величинах перегрузок (до 50…70%) время перегорания предохранителей составляет от минуты до десятков минут. За это время изоляция перегруженных проводов успевает сильно перегреться.

2. Другим недостатком предохранителей является их повреждаемость.
После перегорания пробку нужно заменять новой (перезаряжать). Для про­ стоты восстановления в конструкции плавких предохранителей применяют­ ся сменные калиброванные плавкие вставки.

www.megadomoz.ru

Предохранители высоковольтные, назначение, устройство, виды

Назначение высоковольтных предохранителей.

Предохранители высоковольтные, необходимы для защиты электрооборудования трансформаторных подстанций, от воздействия большой силы тока и перегрузки.

Предохранители, очень распространены, и используются для защиты от короткого замыкания, высоковольтных воздушных и кабельных линий.

 

 

Из названия ясно, что основная задача предохранителя, защита оборудования и потребителя. Отдельных участков электрической цепи и аппаратов. Используются в электроустановках до 10 кВ.

Ток большой величины, губителен для электроники, чем лучше вы защитите, тем меньше в итоге, будут ваши финансовые потери.

Устройство высоковольтного предохранителя

Предохранители высоковольтные, или просто ПК, состоять по простой схеме, и практически не различаются.

За основу берётся, так называемый патрон, который изготавливают из стекла или фарфора. Его полностью забивают кварцем, а точнее кварцевым песком.

Внутри предохранителя высоковольтного, проходит плавка вставка, обычно из меди, которая рассчитана на ток определённой величины. Он проходит сквозь него, не причиняя побочных действий самому предохранителю.

Как известно, при коротком замыкании или перегрузке, когда потребляемая нагрузка становится больше номинальной. При большом значении тока, происходит нагрев вставка и предохранитель высоковольтный, просто перегорает, тем самым, защищает ваше оборудование от выхода из строя.

Кстати, предохранители и называю чаще всего, просто вставками.

Где применяются и устанавливают ПК

ПК устанавливают в трансформаторных подстанциях, в ячейках трансформатора. Их обязательно устанавливают в ячейках трансформаторов напряжения.

 

 

Их установка необходима, на рубильниках отходящих линий потребителей, в распределительных устройствах 0,4 кВ. Их устанавливают в электросетях, на стороне высокого напряжения, в схемах, где нейтраль глухо заземлена и изолирована.

Повсеместно их используют в сетях с номиналом напряжения от 0,4 кВ до 35 000 вольт, и с промышленной частотой, 50-60 периодов, они же, Герцы. Установка происходит в специальные зажимы, называются они, пинцеты.

Виды, типы и расшифровка предохранителей

Предохранители высоковольтные, различаются по классу напряжения, до 1000 вольт и выше.

Все предохранители, используемые в электроустановках до 1кВ,  имеют аббревиатуру ПН. Выше 1000 вольт, ПК.

П – предохранитель,  Н – насыпной, К – кварцевый наполнитель.

energytik.net

Предохранители, применяемые в сетях напряжением свыше 1000 В.

 Обратная связь ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса — ваш вокал Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими Целительная привычка Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Тренинг уверенности в себе Вкуснейший «Салат из свеклы с чесноком» Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Как слышать голос Бога Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной Оси и плоскости тела человека — Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д. Отёска стен и прирубка косяков — Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу. Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) — В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Предохранители предназначены для защиты отдельных аппаратов и участков сети от токов короткого замыкания и токов перегрузки. Основными техническими характеристиками предохранителей являются номинальное напряжение, номинальный длительный ток, зависимость времени плавления вставки от тока. Отключающую способность предохранителей характеризуют номинальной отключаемой мощностью. Защитным элементом предохранителя является плавкая вставка, включенная последовательно в электрическую цепь защищаемой сети. Обычно предохранители состоят из патрона и плавкой вставки и различаются по номинальному напряжению и току. При токе более номинального плавкая вставка перегорает и размыкает электрическую цепь. Для защиты силовых трансформаторов напряжением 3… 10 кВ применяют предохранители типа ПК, у которых фарфоровый или стеклянный патрон заполнен кварцевым песком. Внутри патрона находится плавкая вставка, рассчитанная на прохождение номинального тока. Предохранители типа ПК оснащены указательным устройством, которое находится внутри патрона и удерживается плавкой вставкой и проволочкой с пружиной. При перегорании плавкой вставки и проволочки пружина освобождается и выталкивает указатель наружу. Патроны предохранителей типа ПК вставляют в губки держателей так, чтобы указательное устройство находилось в нижней части патрона. На верхней торцовой части патрона указывают номинальное напряжение и ток предохранителя. Предохранители типа ПК имеют достаточную разрывную способность, поэтому при отключении тока короткого замыкания предохранитель не разрушается и перекрытий «на землю» и соседние элементы установки не происходит. Для мачтовых трансформаторных подстанций применяют кварцевые предохранители наружной установки ПК-6Н на напряжение 6 кВ и ПК-10Н на напряжение 10 кВ. имеющие герметизированные патроны и опорные изоляторы, предназначенные для работы на открытом воздухе. Предохранители ПКТ-10 служат для защиты измерительных трансформаторов напряжением 3… 10 кВ и в отличие от предохранителей типа ПК не имеют сигнального устройства. Обозначение.   В обозначении предохранителей указывают: их тип (ПК — с мелкозернистым кварцевым наполнителем), назначение (Т — для защиты силовых трансформаторов, К — конденсаторов, Д — электродвигателей, Н — трансформаторов напряжения), конструктивное исполнение (101 — для предохранителей с номинальным током до 32 А, 102 — для предохранителей напряжением 6 кВ и током от 40 до 80 А, 10 кВ и от 40 до 50 А, 103 — для предохранителей 6 кВ и от 100 до 160 А, 10 кВ и от 80 до 100 А), номинальное напряжение, кВ, номинальный ток, А (он равен току плавкой вставки), номинальный ток отключения, кА, климатическое исполнение и категорию размещения. Например, предохранитель с мелкозернистым кварцевым наполнителем, предназначенный для защиты силового трансформатора, конструктивного исполнения 102, на номинальные напряжение 10 кВ, ток 40 А и ток отключения 20 кА, для размещения в умеренном климате и внутренней установки обозначают ПКТ 102-10-40-20У3. Для мачтовых трансформаторных подстанций применяют предохранители ПКТ соответствующего климатического исполнения (У, ХЛ, Т) и 1-й категории размещения. Их патроны выполняют водонепроницаемыми во избежание «отсыревания» внутренних частей. Маркировка предохранителей: — ПК 1,2,3,4 – предохранитель с кварцевым заполнением, цифры – номера серий; — ПКТ – трансформаторный, — ПКЭ – экскаваторный, — ПКТН – для защиты трансформаторов напряжения, — ПКЭН – для экскаваторных КРУ, — ПК-1-4 – предохранитель с указателем срабатывания, — ПС, ПСН – предохранитель стреляющий наружной установки. Для защиты измерительных трансформаторов напряжения на напряжение 3 -10кВ применяют предохранители ПKH-10, не имеющие указательного устройства об их срабатывании. Рис.5. Предохранитель ПК: 1 — патрон, 2 — контактные губки, 3 — выводы, 4 — основание, 5 — опорные изоляторы При возникновении перенапряжения на защищаемой линии пробиваются внешний и внутренний искровые промежутки, возникает электрическая дуга, через которую волна перенапряжения отводится в землю. Под действием высокой температуры дуги происходит разложение внутренней поверхности трубки 4, сопровождаемое бурным газообразованием, давление в трубке поднимается и газы через отверстие в колпачке 5 выбрасываются наружу.

megapredmet.ru