Материал: Исследование автоматического воздушного выключателя. Исследование плавких предохранителей (90

Если необходимо получить большую выдержку времени предохранителя при нагрузках, следует применять плавкие вставки из цинка и свинца. Вставки из серебра и меди дают меньшие выдержки времени.

Алюминиевые плавкие вставки применяются в предохранителях в связи с острым дефицитом традиционных цветных металлов. Высокое сопротивление оксидных пленок на алюминии затрудняет осуществление надежного разъемного контакта. Толстая оксидная пленка образует тугоплавкую оболочку на поверхности вставки и затрудняет ее разрушение при плавлении токами короткого замыкания (жидкий металл удерживается в «трубке» из пленки). Но эти недостатки устранены и алюминиевые вставки нашли применение в предохранителях разработки последних лет.

По принципу устройства предохранители можно разделить на следующие виды: с открытой плавкой вставкой в воздухе; закрытые предохранители с наполнителем (засыпные); жидкометаллические и инерционные.

В закрытых предохранителях, выполненных в виде фибровой трубки, закрытой с концов латунными колпаками, гашение дуги осуществляется в результате повышения давления внутри трубки из-за разложения фибры. В засыпных предохранителях возникшая при плавлении вставок электрическая дуга тесно соприкасается с мелкими зернами наполнителя (кварцевый песок), интенсивно охлаждается, деионизируется и поэтому быстро гаснет.

Независимо от конструкции, работа предохранителя характеризуется так называемой защитной или токовременной характеристикой, которая представляет собой зависимость времени плавления плавкой вставки от величины протекающего через нее тока. Общий вид такой характеристики представлен на рисунке 9.

t

3

2 1

АБ

Iном Iпог I

Рисунок 9 – Согласование защитных характеристик предохранителя и защищаемого объекта

16

Предохранитель будет защищать лишь в том случае, если его защитная характеристика (кривая 1) располагается несколько ниже характеристики защищаемого объекта (кривая 2) при любом значении тока в цепи (рисунок 9). Однако реальная характеристика предохранителя (кривая 3) пересекает кривую 2. В области больших перегрузок (область Б) предохранитель защищает объект. В области А предохранитель объект не защищает.

Ток, при котором плавкая вставка сгорает при достижении ею установившейся температуры, называется плавящим или пограничным током Iпогр.

Номинальный ток плавкой вставки должен быть меньше плавящего тока. Обычно при калибровке предохранителя задается два значения токов:

1) величина минимального плавящего тока, при котором плавкая вставка не должна перегорать в течение 1 – 2 часов

I пл.мин = (1,3 −1,4) I ном ;

2) величина максимального тока, при котором плавкая вставка должна расплавиться за время до 2 часов

I пл.макс =1,6 I ном .

Следует различать номинальные токи патрона предохранителя и его плавких вставок:

–номинальный ток патрона – ток, при котором токоведущие и контактные части предохранителя нагреваются до допустимой температуры;

–номинальный ток вставки – ток, на который рассчитана плавкая

вставка (при его протекании вставка не должна перегорать). Величина пограничного тока зависит от многих факторов, главнейшие из

которых: конфигурация плавкой вставки, конструкция предохранителя. Длительность перегорания плавкой вставки существенным образом зависит от степени перегрузки. Так, при небольших перегрузках большое влияние на длительность перегорания оказывают массивность и степень поджатия контактов, температура и быстрота движения окружающего вставку воздуха, состояние поверхности, химический состав материала вставок.

Роль перечисленных факторов при токах короткого замыкания практически не сказывается на времени перегорания плавкой вставки.

Таким образом, защитная характеристика предохранителя представляет собой сложное явление, зависящее от целого ряда факторов, которые в большинстве случаев не поддаются точному учету. Поэтому единственный путь для получения действительной картины происходящих явлений – это путь эксперимента.

Предохранители серии ПР-2 (рисунок 10 а, б) имеют закрытые разборные патроны без наполнителя, изготовляются на напряжение 220 В (габарит I) и на-

17

пряжение 500 В (габарит II). Номинальные токи патронов 15 – 1000 А. Номинальные токи вставок 6 – 1000 А.

Трубчатый патрон предохранителя состоит из фибрового цилиндра 3 (рисунок 10, а и б), латунных втулок 4, имеющих прорезь для плавкой вставки 1, и латунных колпачков 5.

3 1 4 5

а)

3 1 4 5 6

б)

Рисунок 10 – Предохранитель серии ПР – 2

Плавкая вставка 1 изготовляется из цинка, стойкого против коррозии. Вставка выполняется в виде пластинки с вырезами, уменьшающими ее сечение на отдельных участках (рисунок 10, в). Такая конструкция вставки позволяет снизить время ее перегорания при протекании больших токов и, кроме того, повысить отключающую способность предохранителя в результате снижения количества паров металла в дуге при перегорании вставки (вставка перегорает лишь в суженных местах). В предохранителях с Iном патрона 15 – 60 А латунные колпачки 5 являются контактными частями предохранителя, а у предохранителей с Iном от 100 А и выше контактными частями являются медные ножи 2 (см. рисунок 10, б). Шайба 6, имеющая паз для ножа, предотвращает его поворот.

В малогабаритных распределительных устройствах применяются резьбовые предохранители типа ПРС (рисунок 11). Один конец цепи подводится к контакту 1, который связан с контактной гильзой 2, соединенной резьбой с контактом съемной головки 3. Плавкая вставка 4 располагается в фарфоровом цилиндре 5, заполненным кварцевым песком. На торцах цилиндра 5 укреплены контактные колпачки, с которыми соединена плавкая вставка 4. Второй конец цепи через контакт 7 соединяется с контактным винтом 8.

18

7 8

Рисунок 12 – Предохранитель серии ПН – 2

Фарфоровая трубка 1, квадратная наружи и круглая внутри, имеет по углам четыре резьбовых отверстия в которые ввинчиваются винты, крепящие пластинки 5. К этим пластинкам винтами привинчены диски 4 с приваренными с одной стороны медными плавкими вставками 2 с оловянным растворителем 7, а с другой стороны – ножами 9. Для герметизации патрона под пластины 5 кла-

19

дется асбестовая прокладка 6, что предохраняет песок от увлажнения. Плавкие вставки 2 имеют прямоугольное сечение с суженными участками 8 (от 1 до 5 ).

Перегоревшая плавкая вставка заменяется вместе с ножами. Патрон заполняется кварцевым песком 3 с размерами зерен от 0,2 до 0,4 мм. Влажность песка должна быть не более 3 %.

Предохранитель ПНБ-2 (Б - быстродействующий) имеет такую же конструкцию как ПН-2, но вставки у них серебряные и предназначены для защиты германиевых и кремниевых выпрямителей.

2.3 Описание установки

Предохранители помещаются в специальном кожухе. В кожухе имеются 4 гнезда, в двух из которых устанавливаются плавкие вставки длиной 46 и 70 мм, в остальных – трубчатые предохранители длиной 46 и 70 мм. Все гнезда соединены параллельно. При исследовании в одно из гнезд может устанавливаться только один предохранитель. Когда производится опыт и в главную цепь подается напряжение, предохранительная установка должна быть заперта поворотом смонтированной на крышке рукоятки (требование техники безопасности).

Электрическая схема лабораторной установки приведена на рисунке 13.

~220 В

SA 1

TA2

SASA3

FU

Рисунок 13 – Электрическая схема лабораторной установки

20