Какое действие электрического тока используется в плавких предохранителях электрических цепей

Электрический предохранитель: предназначение, принцип работы, виды, маркировка Статья

Электрический предохранитель – защитное устройство, которое размыкает электрическую цепь при превышении номинального тока в цепи, благодаря чему предупреждает электротравмы и выход оборудования из строя. Из этой статьи вы узнаете, какими бывают предохранители, как они работают и какие предохранители лучше использовать.

Как работает электрический предохранитель

При коротком замыкании в сети падает сопротивление и за доли секунды увеличивается сила тока. Увеличение силы тока выводит из строя электроприборы, приводит к расплавлению или возгоранию проводки. А человек или животное в такой ситуации может получить опасный для жизни удар током.

При падении сопротивления (R) сила тока (I) увеличивается

Предохранители в цепях уменьшают опасность. Эти устройства размыкают цепь при увеличении силы тока выше предусмотренного значения.

Автоматический предохранитель размыкает цепь при увеличении силы тока выше проектного значения

Какие бывают электрические предохранители

Предохранители классифицируются по принципу действия. В продаже есть четыре вида предохранителей: плавкие, самовосстанавливающиеся, электромеханические и цифровые.

Плавкие предохранители

Принцип работы плавкого предохранителя отражается в его названии: проводящий элемент этого устройства расплавляется при увеличении силы тока выше нормы. Благодаря этому разрывается электрическая цепь.

Под нормой здесь и далее подразумевается номинальный ток. Это максимально допустимая сила тока, при которой электрический прибор работает без риска для проводки и нагревающихся частей. Величину номинального тока для конкретного прибора можно найти в паспорте или инструкции.

Плавкие предохранители знакомы многим по старым бытовым приборам

Преимуществом плавкого предохранителя считается его надежность. При увеличении силы тока проводник обязательно нагревается и расплавляется.

Недостаток плавких предохранителей – недостаточная скорость срабатывания. Чтобы металл расплавился, требуется время. Поэтому защитный механизм срабатывает не сразу, а человек или оборудование в течение нескольких секунд остаются под угрозой.

Этот недостаток компенсируют с помощью изменения формы проводника. В нескольких местах его делают максимально тонким, чтобы он быстрее плавился. Также в проводник могут добавлять олово, которое быстро плавится и нарушает электрическую проводимость.

Самовосстанавливающиеся предохранители

Эти устройства применяют в бытовых и электрических приборах. При увеличении силы тока выше нормы увеличивается сопротивление в проводнике предохранителя. Благодаря этому электрическая цепь разрывается.

Самовосстанавливающиеся предохранители выполнены из полимеров со свойствами диэлектрика и токопроводящего углерода. Когда сила тока растет, углерод нагревается и лишается структуры, поэтому предохранитель становится диэлектриком. Когда сила тока падает, углерод остывает и кристаллизируется. Токопроводящие свойства предохранителя восстанавливаются.

Недостаток самовосстанавливающихся предохранителей – ограниченная сфера применения. Они работают только в низковольтных цепях, например в бытовых приборах с микросхемами, в компьютерной технике.

Электромеханические предохранители

Предохранители этого типа называют автоматами или автоматическими выключателями. Механизм работы: при повышении тока выше номинальной величины датчик выключателя приводит в действие механический рычаг, который разрывает цепь.

Автомат или электромеханический предохранитель

Есть автоматы с двумя типами датчиков:

• Тепловой. Представляет собой металлическую пластину, которая при увеличении силы тока нагревается и приводит в действие пружину.
• Электромагнитный. Это катушка индуктивности с подвижным сердечником. При увеличении силы тока сердечник втягивается и приводит в действие пружину.

К преимуществам автоматов относится мгновенное срабатывание в аварийных ситуациях. Это относится только к предохранителям с электромагнитным датчиком.

К недостаткам автоматических выключателей относится их недостаточная надежность. Если повреждена пружина, в аварийной ситуации цепь не размыкается.

Электронные предохранители

Предохранители этого типа используются в низковольтных цепях, например в бытовой или компьютерной технике. Представляют собой микросхему, которая при увеличении силы тока выше номинального значения разрывает цепь с помощью полупроводникового затвора.

Преимуществом электронного предохранителя является быстродействие. Недостаток – ограниченная сфера применения.

Как читать маркировку предохранителей

Производители указывают на предохранителях буквенный код, который передает характеристики защитного устройства.

Первая буква в коде обозначает диапазон защиты. Латинская буква a обозначает частичный диапазон защиты: устройство срабатывает при коротких замыканиях. Латинская буква g обозначает полный диапазон защиты: предохранитель срабатывает при коротких замыканиях и увеличении силы тока.

Вторая буква кода обозначает сферу использования предохранителя:

• L – для защиты кабеля;
• M – для электродвигателей;
• Tr – для трансформаторов;
• G – для цепей общего назначения;
• R – для полупроводников;
• B – для электрических приборов в шахтах.

Также производители указывают на предохранителях силу тока и величину напряжения, на которые рассчитаны устройства. Например, автомат с маркировкой 16A срабатывает, если сила тока превышает 16 ампер. Автомат с маркировкой 220В или 220V рассчитан на номинальное напряжение 220 вольт.

50.Устройство и назначение предохранителей.

Плавкие предохранители применяют для защиты электрических цепей и элементов электроустановок от токов короткого замыкания или токов перегрузок.

Плавким предохранителем называют электрический аппарат, предназначенный для размыкания электрической цепи путем расплавления металлической вставки.

Хотя размещение максимальной токовой защиты в цепи может определять относительную опасность удара этой цепи в различных условиях, следует понимать, что такие устройства никогда не предназначались для защиты от поражения электрическим током. Ни предохранители, ни выключатели не были предназначены для открытия в случае шокирования человека; скорее, они предназначены для открытия только в условиях перегрева потенциального проводника. Устройства перегрузки по току в первую очередь защищают проводники цепи от перегрева и частично защищают определенные части оборудования, такие как нагрузки и генераторы.

Плавкая вставка включается последовательно в контролируемую цепь и при достижении током определенного значения плавкая вставка плавится и разрывает цепь. Наиболее распространенные материалы для плавких вставок — цинк и (реже) серебро.

Устройство и принцип действия предохранителей. Трубчатые предохранители типа ПР-2 (рис. 5.46) выпускаются на номинальные токи от 15 до 1000А двух габаритов: с коротким патроном для напряжений до 220В постоянного тока и с длинным патроном для напряжений до 500В.

Технические характеристики предохранителей

Поскольку уровни тока, необходимые для поражения электрическим током или поражения электрическим током, намного ниже, чем нормальные уровни тока общих силовых нагрузок, условие перегрузки по току не указывает на возникновение шока. Существуют другие устройства, предназначенные для обнаружения определенных условий шока, но эти устройства строго служат одной цели и не связаны с защитой проводников от перегрева.

Их можно «опрокинуть» термически, магнитными полями или внешними устройствами, называемыми «защитными реле», в зависимости от конструкции выключателя, его размера и применения. Предохранители в основном рассчитаны с точки зрения максимального тока, но также рассчитаны с точки зрения того, сколько падений напряжения они будут безопасно выдерживать после прерывания цепи. Предохранители могут быть спроектированы так, чтобы быстро, медленно или в любом месте находились между ними для одного и того же максимального уровня тока. Лучшее место для установки плавкого предохранителя в заземленной энергосистеме находится на незаземленном пути проводника к нагрузке. Таким образом, когда плавкий предохранитель ударит, будет только заземленный проводник, все еще подключенный к нагрузке, что делает его более безопасным для людей вокруг. Как уже упоминалось, предохранитель предусмотрен в электрической цепи для защиты подключенного к нему устройства от повреждения из-за чрезмерного тока.

51.Устройство и назначение реле обратного тока .

Автоматические выключатели генераторов и приемников электроэнергии обеспечивают максимальную (от токов к.з.), тепловую (от токов перегрузки) и минимальную (по снижению напряжения) защиты при помощи отдельных узлов, являющихся частью АВ.

Реле обратного тока типа ДТ-110 . Реле обратного тока применяются в судовых электростанциях постоянного тока для отключения генератора при его переходе в двигательный режим.

Если в цепи не предусмотрен предохранитель или другое подобное устройство, тогда возникнет опасная ситуация при разработке таких неисправностей, как перегрузка, короткое замыкание или замыкания на землю. В случае перегрузки, короткого замыкания и тяжелых замыканий на землю большой ток будет протекать через кабели или провода, устройство и т.д. Они нагреваются и так повреждаются. В каждом случае любой человек, контактирующий с металлическим корпусом устройства, может получить электрический шок, даже если он заземлен.

Основная мера предосторожности при обеспечении предохранителей в электрических цепях заключается в том, что она должна быть предусмотрена только в фазном или живом полюсе, а не на нейтральном проводе. Если плавкий предохранитель установлен на натуральной проволоке вместо живого провода, то в ненормальных условиях через предохранитель выдувается, но лампа или другое устройство все еще остается подключенным к живому проводу, а в случае или утечки могут возникнуть некоторые проблемы, вызывающие значительный наносить ущерб.

Реле обратного тока не является токовым реле в прямом понимании, потому что оно имеет две катушки: токовую и катушку напряжения

52.Устройство и назначение реле обратной мощности.

Реле обратной мощности типа ИМ-149. Принцип действия реле обратной мощности такой же, как у бытового счетчика электроэнергии.

Основной частью реле является индукционный механизм, состоящий алюминиевого диска и катушки напряжения и катушки тока. Катушка включается на линейное напряжение и выполнена из тонкого провода с большим числом витков, а катушка включена последовательно в цепь с током нагрузки и состоит из нескольких витков толстого провода, способного выдержать ток нагрузки.

В случае, если замыкание на землю происходит на нейтральном проводе между лампой и предохранителем, предусмотренным в нем, предохранитель будет ниже, потому что нейтральный провод находится под более высоким потенциалом относительно земли, так что ток повреждения протекает через нейтральный провод и предохранитель тает сама. Ток будет протекать через живую проводную лампу, естественный провод и замыкание на землю, даже после выключения плавкого предохранителя, что может привести к серьезному повреждению проводки, подключенному к устройству или самому зданию.

53.Устройство и назначение реле перегрузки.

Реле перегрузки типа ИМ-145. Конструктивно оно не отличается от реле ИМ-149. Движение диска у этих реле начинается тогда, когда ток генератора увеличится до значения тока уставки срабатывания.

В отличие от реле обратной мощности контакты этих реле замыкают цепи АВ менее ответственных приемников.

Если на фазовом проводе и нейтральном проводе предусмотрены предохранители одинаковой мощности, то в случае короткого замыкания один из них сначала выдувается. Сначала предохранитель на натуральной проволоке сильней, предохранитель в фазовом проводе остается неповрежденным, а аппарат неисправности все еще остается подключенным к живому. Если какой-либо человек вступает в контакт с неисправным устройством. он может получить электрический шок. В случае, если установка подключена к 3-х фазной 4-проводной системе питания, а предохранители предусмотрены как на живом, так и на естественном проводе, срабатывает плавкий предохранитель на нейтральном проводе, тогда напряжение каждой фазы будет значительно отличаться, что нежелательно.

54.Техническое обслуживание распределительных устройств.

При эксплуатации распределительных устройств (РУ) и пультов управления (ПУ) вы­полняются:

Включение и выключение генераторов и потребителей электроэнергии;

Поддержание номинальных значений напряжения и частоты тока работающих ге­нераторов (при отсутствии автоматических регуляторов напряжения и частоты);

Следовательно, предохранитель предусмотрен только в фазном или живом полюсе, а не на нейтральном проводе. Все панели электрооборудования оснащены предохранителями или автоматическими выключателями, которые защищают провода в каждом контуре от перегрева и вызывают пожар. В общем, старые боксы или панели используют плавкие предохранители, в то время как более современные системы полагаются на автоматические выключатели.

Предохранители и автоматические выключатели являются предохранительными устройствами, которые помогают предотвратить перегрузку ваших домашних электрических и осветительных систем и могут помочь предотвратить электрические пожары. Эти электрические автоматические выключатели и электрические предохранители могут остановить непрерывный поток электрического тока, если они превышают безопасный уровень тока в различных частях электрической системы вашего дома.

Перевод нагрузки с одного из параллельно работающих генераторов на другие и обеспечение экономичной работы электроэнергетической системы;

Перевод нагрузки с судовых генераторов на электроснабжение от береговой сети и обратно в соответствии с РД 31.21.81-79 «Инструкция по электроснабжению судов от береговых сетей» (с перерывом или без перерыва электроснабжения в зависимости от принятой на судне схемы);

Защита в лампах накаливания

Ранние предохранители обычно использовались на разных уровнях тока в этих сервисных панелях. Сегодня для новых домов требуются до 200 или более панелей обслуживания в зависимости от размера здания, чтобы обеспечить надлежащую защиту. Очень часто возникают перегоревшие предохранители в электрической цепи перегрузки или электрическое короткое замыкание в системе электрооборудования.

Все новые дома защищены автоматическими выключателями. В отличие от плавкого предохранителя, который необходимо заменить при раздутии или выгорании, автоматический выключатель, который отключился или закорочен, может быть механически перенастроен или заменен для возобновления операций после устранения проблемы. Неисправный автоматический выключатель, скорее всего, является результатом слишком большого количества нагрузок на цепи или устройств, перегружающих цепь, и должен быть немедленно отремонтирован.

55.Техническое обслуживание автоматических выключателей .

При эксплуатации автоматических выключателей необходимо:

Проверить и затянуть при необходимости контактные и крепежные соединения;

Проверить исправность пружин и заменить изношенные пружины;

Проверить наличие смазки в редукторе электродвигательного привода, подшипни­ках и шарнирных соединениях, при необходимости смазать трущиеся части рекомендован­ной смазкой;

Прерывания цепи отключения дуги

Неисправность дуги является опасной электрической проблемой, вызванной поврежденными, перегретыми, плохими электрическими соединениями, подключенными электропроводками или электрическими устройствами. Из-за этого чрезвычайно важно иметь различные предохранительные устройства для защиты от огня и поражения электрическим током. Аналогичные проблемы имеют использование промышленной электроэнергии. На этой странице рассматриваются эти устройства электробезопасности. А именно, предохранители, выключатели и прерыватели цепи замыкания на землю.

Удалить с поверхностей контактов копоть и наплавления;

Проверить одновременность замыкания и отсутствие перекоса контактов; величи­ны контактного нажатия главных и дугогасительных контактов, зазоров и провалов контак­тов в соответствии с указаниями инструкций по эксплуатации;

Осмотреть и очистить дугогасительные камеры;

Для более подробной информации, пожалуйста, перейдите к основным статьям. Оба предохранителя и автоматические выключатели являются точкой подключения между электрической сетью и отдельным домом. В разделе Подключение домов к электрической сети. Предохранитель представляет собой электрическое предохранительное устройство, которое имеет возможность защитить цепь от чрезмерного тока. Он предназначен для пропускания тока через цепь, но в случае, если ток превышает некоторое максимальное значение, которое он откроет, отделив цепь.

Автоматические выключатели — это устройства, которые защищают цепи от перегрузок. Они выполняют ту же работу, что и предохранители, но при активации они не разрушаются. Они дороже, чем плавкие предохранители, но поскольку компоненты, которые редко нужно заменять, могут быть дешевле в долгосрочной перспективе. Автоматические выключатели часто считаются более безопасными, так как пользователь не может легко отключить их.

Убедиться в исправной работе и свободном движении подвижных частей АВ при ручном включении и отключении;

Проверить срабатывание АВ при воздействии на механизм расцепления отклю­чающих разделителей;

Проверить работу механических указателей АВ (коммутационного положения, со­стояния пружинного механизма, срабатывания расцепителей и др.);

Автоматические выключатели функционально открывают выключатель, который отключает весь электрический ток до того, как избыточный электрический ток может начать огонь. Перед сбросом выключателя всегда выключайте или отсоединяйте электронные устройства, которые были использованы с выключателем.

Предохранители и автоматические выключатели защищают электрические цепи и приборы. Выключатель выполняет ту же работу, что и предохранитель, но работает по-другому. Подпружиненный кнопочный выключатель удерживается в закрытом положении подпружиненным мягким железным болтом. Электромагнит устроен так, что он может вытащить болт от переключателя. Если ток превышает установленный предел, электромагнит тянет болт к себе, который отпускает выключатель в открытое положение.

Проверить состояние контактов, исправность работы устройств безопасности и механических фиксаторов положений АВ втычного исполнения.

Наплавления, образующиеся на рабочих поверхностях контактов, следует зачищать бархатным напильником, не нарушая формы контактов. Применение наждачного полотна (бумаги) и полировка контактов не допускаются.

Используйте эту симуляцию, чтобы увидеть, как работают выключатели. Предохранитель прерывает цепь, если неисправность в приборе вызывает слишком большой ток. Это защищает проводку и прибор, если что-то пойдет не так. Предохранитель содержит провод, который легко плавится. Если ток, проходящий через предохранитель, слишком велик, провод нагревается до тех пор, пока он не расплавится и не сломает цепь.

Техническое обслуживание распределительных устройств

Предохранители в разъемах выполнены в стандартном исполнении. Предохранитель должен быть рассчитан на несколько более высокий ток, чем требуется устройству. Электрическая неисправность в автомобиле может привести к пожару, поэтому все цепи должны быть защищены предохранителями.

Нагар и копоть, образующиеся на контактах с серебряными накладками, удаляются ветошью, смоченной рекомендованным моющим средствомобслуживание автоматических выключателей.

Разновидности предохранителей

Одноразовый предохранитель

Файл:Elecchrical Fushe (aka).jpg

Режимы работы предохранителя

Вы должны знать, как работают предохранители или автоматические выключатели, которые используются для защиты электрических цепей и приборов. Электромагнит электромагнита: магнит, выполненный путем обмотки катушки проволоки вокруг железного стержня и пропускания электрического тока через катушку. устроен так, что он может вытащить болт от переключателя. Проверьте свое понимание выключателя, используя эту симуляцию.

Исполнительный механизм плавкого предохранителя

Большие перегрузки мощности могут потенциально разрушить электрооборудование или в более серьезных случаях вызвать пожар. Предохранитель и автоматический выключатель служат для защиты перегруженной электрической цепи путем прерывания непрерывности или потока электроэнергии. Однако, как они прерывают поток электроэнергии, очень разные. Предохранитель состоит из куска металла, который плавится при перегреве; автоматический выключатель имеет механизм внутреннего переключения, который срабатывает из-за небезопасного всплеска электричества.

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)
  • 10х30
  • миниатюрные
  • обычные вилочные
  • DIAZED (самые распространённые в СССР)
  • NEOZED
  • 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)

  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 [там же], 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.

  Защита в лампах накаливания

  Расчёт необходимого предела срабатывания

  Расчёт предохранителя ведётся с учётом тока короткого замыкания в конце линии, нагреванием проводников, проседанием напряжения (не более 4-5%), а также с учётом потребностей самого потребителя. Выделенная в ходе протекания электрического тока через проводники теплота должна рассеиваться в окружающую среду, не повреждая при этом каких-либо частей и/или составляющих проводящих частей электрооборудования.

  Расчёт нужд потребителя рассчитывается по формуле: , где

  I nom — номинальный ток срабатывания предохранителя, А; P max — максимальная мощность нагрузки, Вт (с запасом примерно 20 %); U — напряжение сети, В.

  Предохранитель выбирается из стандартного ряда, с ближайшим номинальным током срабатывания, превышающим полученное значение. Так же должны учитываться пусковые токи нагрузки потребителя при выборе характеристики.

  Условия выбора предохранителя в трёхфазных цепях (нагрузки):

  • Для трёхфазного эл. приёмника без пусковых токов (нагреватель и др.)
  • Для трёхфазного эл. приёмника c пусковым током (Электрический двигатель)

  Iвст. =Кп∙Iном/α.
  где: Кп =5…8 (обычно 7) – коэффициент пуска ЭД (Iпуска =Кп∙Iном),
  α – коэффициент тяжести пуска: 1,6 – тяжёлый, 2 – средний, 2,5 – лёгкий пуск.

  Приэтом должно выполняться неравенство: IК.З. ≥ 3∙Iвст. Где: IК.З. — ток короткого замыкания (в защищаемом участке цепи)

  Техника безопасности

  

  Ножевые предохранители, представляющие потенциальную опасность электротравм при замене.

  Каждый тип предохранителей требует свой подход к обслуживанию и замене.

  • Некоторые типы предохранителей (особенно для больших токов) могут представлять опасность для простого потребителя и требуют обслуживания со стороны квалифицированного персонала.
  • Самовольное увеличение номиналов может повлечь за собой повреждение электропроводки высокой температурой вплоть до пожара.

  Замена предохранителей

  • Замена предохранителей бытовым пользователем может производиться только при снятом напряжении и нагрузке. Замена предохранителя под нагрузкой может привести к возникновению электрической дуги и, как следствие, — повреждению глаз, ожогам рук, порче держателя предохранителя. Однако конструкция многих советских потребительских щитов не предусматривает предварительного отключения перед заменой предохранителя; это объясняется тем, что при откручивании пробки в момент отсоединения корпус находится всё ещё в патроне и, следовательно, потребитель не имеет доступа к дуге. Однако, после снятия предохранителя потребитель имеет доступ к находящимся под опасным напряжением токоведущим частям. В странах Европы для устранения этого недостатка используется более безопасный разъединитель предохранителей с номиналами пробковых предохранителей.
  • В электроустановках до 1000 вольт замена предохранителей с открытыми токоведущими частями должна производиться квалифицированным персоналом с использованием средств защиты лица и глаз, специальными клещами, рука меняющего работника должна быть защищена диэлектрической перчаткой. Так же можно встретить диэлектрическую перчатку со вшитыми клещами для замены предохранителей.
  • Замена высоковольтных предохранителей может производиться только при закороченном на землю питании.

  Использование предохранителя в качестве коммутационного аппарата

  

  Принципиальная схема защиты от случайного возвращения напряжения

  Почти всегда при работах в электроустановке существует необходимость снять напряжение для безопасного проведения тех или иных работ в электроустановке. Если в щитах производственных электроустановок коммутационные аппараты имеют короткозамыкатель на землю; то аппараты в щитах простых бытовых потребителей ограничиваются более простыми конструкциями, всего лишь разрывающими цепь в случае аварийной ситуации. Зачастую, при проведении электроработ в жилом секторе ограничиваются только отключением предохранителя, причём отключенный на время проведения электроработ предохранитель никак не помечается — при случайном включении кем-то посторонним, производящие в отключённом сегменте электроработы люди окажутся под опасным напряжением. На время проведения электроработ необходимо вынимать фазный(-е) провод(а) из предохранителя на стороне потребителя, чтобы случайное включение посторонними лицами не поставило под угрозу жизни производящих в данном сегменте электроработы людей и не вызвало их электротравмы.

  Выбор предохранителей

  

  Измерительный прибор для измерения тока короткого замыкания

  Выбор должен происходить исходя из технических возможностей проводки/защищаемого электрооборудования.

  При нарушении этих условий чрезмерный ток может повредить розетки и другие элементы электроустановки, а также привести к пожару . Форма патрона для плавких предохранителей может быть такой, что установить в него предохранитель большего номинала невозможно.

  • При необходимости подключения очень мощного электроприбора сто́ит позаботится о предварительном отключении всех не нужных в данный момент электроприборов , это часто предотвращает срабатывание предохранителя.
  • Следует также обратить внимание на приборы, способные выйти из строя при неожиданных включениях/выключениях и при больших колебаниях напряжения в сети: электромоторы (в том числе моторы компрессоров в холодильниках), компьютеры , цветные телевизоры (с катушкой размагничивания на кинескопе) и видеомагнитофоны.

  Жучок

  Иногда при отсутствии в наличии необходимого предохранителя, или с целью сознательного обхода защиты, используют металлическую перемычку между контактами — «жучок». Однако следует иметь в виду, что, выгорание предохранителя свидетельствует о наличии более серьёзных проблем в электрической цепи, в частности, о коротком замыкании. Замена штатного предохранителя «жучком» может привести к выходу из строя более дорогих комплектующих и/или к возгоранию. Последнее часто является причиной пожаров .

  Предохранители

  Любая электрическая сеть, а так же электрическое оборудование нуждаются в защите от так называемых сверхтоков, т.е. токов короткого замыкания и перегрузки. Наиболее простым и дешевым вариантом решения данной проблемы являются плавкие предохранители (далее — предохранители).

  Предохранитель — это коммутационный электрический аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи посредством разрушения специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенную величину. (ГОСТ 17703-72, п.25)

  Таким образом, как следует из определения, предохранитель — это аппарат имеющий в в своем составе специально предусмотренную токоведущую часть — плавкий элемент, через который проходит электрический ток от источника питания к потребителю и в случае превышения величины данного тока сверх заданного значения, под его воздействием, плавкий элемент разрушается тем самым разрывая электрическую цепь, чем предотвращает повреждения защищаемой электрической цепи и электрооборудования.

  То есть предохранитель является одноразовым аппаратом, в отличие от автоматического выключателя, после срабатывания, его невозможно включить. Повторно использовать его можно лишь после замены так называемой плавкой вставки в состав которой и входит вышеназванный плавкий элемент.

  В зависимости от назначения предохранители могут иметь различные виды исполнений:

  

  1. слаботочные вставки (для защиты небольших электроприборов до 6 ампер)
  2. вилочные (для защиты электрических цепей автомобилей)
  3. пробковые (встречаются в жилом секторе, до 63 ампер)
  4. ножевые (до 1250 ампер)
  5. кварцевые
  6. газогенерирующие

  Устройство и принцип работы

  Устройство и принцип работы всех плавких предохранителей аналогичны и имеют лишь небольшие различия в зависимости от условий эксплуатации и параметров сети для защиты которой они предназначены. Здесь же мы рассмотрим устройство предохранителя ножевого типа.

  

  Контактные ножи механически и электрически соединяют плавкую вставку с держателем-основанием предохранителя. Они изготавливаются из меди или медного сплава с покрытием из олова или серебра и необходимы для включения предохранителя в электрическую цепь путем их установки в специальные держатели.

  Индикатор (указатель) срабатывания позволяет быстро выявлять сгоревшие предохранители. При повышенной жесткости пружины индикатора он также может служить ударным сигнализатором для приведения в действие микропереключателей — для включения цепей сигнализации и управления, или разъединителей — для отключения питания всей сети с целью предотвращения ее работы в неполнофазном режиме (на двух фазах), что необходимо для защиты некоторых типов электрооборудования, например электродвигателей.

  Защитные крышки имеют планки для захвата унифицированными рукоятками — специальным приспособлением для снятия и установки предохранителей. Вместе с керамическим корпусом они создают взрывонепроницаемую оболочку для коммутационной электрической дуги.

  Плавкий элемент выполняется в виде перфорированной ленты из меди или серебра. Конфигурация плавкого элемента может быть различной и определяется номинальным током и напряжением. Число мест перфорации (сужений) определяется рабочим напряжением предохранителя исходя из правила – одно сужение

  100 В рабочего напряжения.

  Керамический изолятор препятствует выходу горячих газов и жидкого металла в окружающую среду. Он изготавливается из высокосортной технической керамики и должен выдерживать при отключении очень высокие температуры и внутреннее давление.

  Оловянный припой наносится в виде шарика на плавкую вставку и является своего рода металлическим растворителем меди. Вставка плавится в олове при меньшем значении тока и при температуре в 2 — 3 раза меньшей, чем температура плавления самой меди. Наличие такого оловянного шарика улучшает защиту, обеспечиваемую предохранителем, от перегрузок.

  Кварцевый песок — выполняет роль дугогосящей среды. В момент срабатывания предохранителя (перегорания плавкой вставки) может возникнуть дуговой разряд, так называемая электрическая дуга, этот разряд ионизирует воздух (газ) внутри предохранителя, что в свою очередь поддерживает горение дуги. Пока горит дуга через предохранитель течет ток. Именно кварцевый песок препятствует образованию дуги и делает невозможным ее горение, сплавляясь с материалом плавкого элемента, песок образует стеклоподобный материал — фульгурит, который обеспечивает надежный разрыв электрической сети в силу своих высоких изоляционных свойств.

  Кварцевый песок не используется в слаботочных (вилочных, пробковых) предохранителях так как образование дуги в них невозможно.

  Как уже было сказано выше принцип работы всех предохранителей аналогичен. Предохранитель, а если быть точнее его плавкая вставка, специально рассчитываются таким образом, что является самым слабым участком в защищаемой им электрической цепи. В случае возникновения аварийного режима (короткого замыкания или перегрузки) плавкая вставка перегорает, тем самым разрывая цепь и предотвращая последующее разрушение более ценных элементов электрической цепи высоким током аварийного режима (сверхтоком).

  Основные электрические характеристики

  

  1. Номинальное напряжение U_n – напряжение, при котором гарантируются параметры отключения.
  2. Номинальный ток I_n– значение тока, который плавкий предохранитель может длительное время проводить в установленных условиях без повреждений.
  3. Предельная отключающая способность – максимальный ожидаемый ток короткого замыкания, который способен отключить плавкий предохранитель без разрушения.
  4. Интеграл Джоуля I 2 t – характеристика плавкого предохранителя, определяющая количество энергии, которую способен пропустить через себя плавкий предохранитель до момента отключения тока короткого замыкания.

  Применительно к плавкому предохранителю стандарт определяет характеристику I 2 t (см. рис. 2) как кривую, дающую максимальное значение I 2 t как функцию ожидаемого тока в указанных условиях эксплуатации.

  

  Рис. 2 – Характеристика интеграла Джоуля

  I 2 t определяет количество энергии, прошедшей через плавкую вставку при испытаниях на условный ток короткого замыкания. Характеристика позволяет комплексно оценить коммутационную стойкость устройства при прохождении через него определенного количества энергии.

  1. Потери мощности – произведение падения напряжения на номинальный ток при установившемся тепловом состоянии.
  2. Температурная зависимость тока срабатывания (см. рис. 3).

  Если плавкие вставки предназначаются для длительной работы с полной нагрузкой при средней температуре окружающего воздуха, может потребоваться снижение их номинального тока. Коэффициент такого снижения оговаривается производителем в эксплуатационной документации с учетом всех условий эксплуатации.

  

  Рис. 3 – Температурная зависимость номинального тока плавкого предохранителя

  Повышение средней температуры окружающего воздуха приводит к сравнительно небольшому увеличению температуры перегрева.

  Повышение средней температуры окружающего воздуха приводит к некоторому, обычно незначительному, уменьшению условных токов плавления и неплавления.

  Если повышение средней температуры воздуха, окружающего плавкую вставку, вызывается пуском двигателя, то не следует уменьшать номинальный ток этой вставки.

  1. Характеристика диапазона отключения.

  Наиболее важной и информативной характеристикой плавкого предохранителя является характеристика диапазона отключения плавкой вставки (время-токовая характеристика) (см. рис. 4), которая представляет собой кривую зависимости фактического времени срабатывания от ожидаемого постоянного/переменного тока в установленных условиях срабатывания

  

  Рис. 4 – Время-токовая характеристика плавких предохранителей

  Из рисунка видно, что плавкая вставка с номинальным током 0,25 А при токе 0,6 А сработает через 10 секунд, а при токе 1 А скорость срабатывания составит около 0,004 с.

  Время-токовые характеристики плавких вставок бывают нескольких видов. Вид время-токовой характеристики указывается в маркировке (см. главу 3. Маркировка).

  Время-токовая характеристика имеет неприятную особенность, заключающуюся в том, что она приводится для «установленных условий срабатывания», под которыми в первую очередь понимается температура окружающей среды. Поэтому, чтобы узнать время срабатывания при других температурах, необходимо учитывать поправочные коэффициенты, предоставляемые производителем в эксплуатационной документации.

  Маркировка предохранителей

  В соответствии с ГОСТ 17242-86 маркировка плавких предохранителей (см. рис. 5), содержит следующие данные:

  • а) товарный знак предприятия-изготовителя;
  • б) обозначение серии (типа, типоисполнения) плавкого предохранителя или его каталожный номер;
  • в) номинальный ток;
  • г) номинальное напряжение постоянного и переменного тока с указанием рода тока;
  • д) характеристика диапазона отключения (время-токовая характеристика)*;
  • е) отключающая способность;
  • ж) габарит;
  • и) обозначение стандарта или технических условий на предохранитель конкретной серии или типа.

  *Для идентификации по данному параметру плавкие вставки маркируются двумя латинскими буквами.

  Первая буква обозначает диапазон отключения:

  • a – отключающая способность в части диапазона токов отключения, гарантируют надежную защиту оборудования от токов короткого замыкания;
  • b – отключающая способность в полном диапазоне токов отключения, гарантируют надежную защиту оборудования от токов перегрузки и короткого замыкания.

  Вторая буква описывает тип защищаемого оборудования (характеристику или категорию):

  • G – общего применения;
  • L – защита кабелей и распределителей;
  • М – защита электродвигателей;
  • R – защита полупроводниковых устройств.

  Пример структуры условного обозначения плавкого предохранителя и плавкой вставки:

  

  Выбор плавкого предохранителя

  В соответствии с ГОСТ IEC 60269-1-2016 номинальный ток плавкого предохранителя следует выбирать из следующего ряда: 2; 4; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 35; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 314; 400; 500; 630; 800; 1000, 1250 А.

  Максимальное напряжение в системе не должно превышать 110% номинального напряжения плавкого предохранителя. При постоянном напряжении, полученном выпрямлением переменного напряжения, пульсация не должна вызывать колебаний более чем на 5% выше или на 9% ниже среднего значения 110% номинального напряжения.

  Для плавких предохранителей на номинальное напряжение 690 В максимальное напряжение для сети не должно быть выше 105% номинального напряжения плавкого предохранителя.

  ГОСТ Р 50571.4.43-2012 предписывает координацию между проводниками и устройствами защиты от перегрузки, заключающуюся в обеспечении соответствия следующим условиям:

  

  I_b – ток нагрузки; I_z – длительная нагрузочная способность кабеля; I_n – номинальный ток защитного устройства; – ток, обеспечивающий эффективную работу защитного устройства за определенное время.

  Если в качестве защитного устройства применяется плавкий предохранитель, формула (2) приобретет вид:

  так как согласно ГОСТ IEC 60269-1-2016, ток 1,6I_n является условным током срабатывания предохранителя.

  Таким образом, для выполнения защиты от перегрузки с помощью плавкого предохранителя, необходимо обеспечить следующее:

  Реализация селективности

  В соответствии с ГОСТ 31196.2.1-2012 для плавких предохранителей типа gG для обеспечения селективности должно выполняться соотношение не менее 1,6:1 к номиналу следующего плавкого предохранителя.

  

  Селективность для плавких предохранителей типа aM обеспечивается с предвключённым предохранителем gG.

  Для низковольтных плавких предохранителей других типов, а также высоковольтных плавких предохранителей селективность защиты определяется на основании характеристик аппаратов, содержащихся в документации производителя.

  Условие селективности для плавких предохранителей с t<0.01 (преддуговое время): нижний порог срабатывания I 2 t (время до начала плавления плавкой вставки или время пред-срабатывания) для следующего плавкого предохранителя должно быть больше чем верхний порог срабатывания I 2 t для предыдущего плавкого предохранителя (время плавления и срабатывания).

  Пример выбора предохранителей для защиты кабельных линии

  Произведем расчет предохранителей для следующей схемы

  

  Определяем расчетные токовые нагрузки по каждому кабелю по формулам:

  • Для однофазной сети:
  • Для трехфазной сети:
  • P — Расчетная мощность сети, в Ваттах (как определить расчетную мощность бытовой сети читайте здесь.);
  • U_ф — Фазное напряжение, в Вольтах (напряжение между фазой и нулем);
  • U_л — Линейное напряжение, в Вольтах (напряжение между двумя фазами);
  • cosφ— Коэффициент мощности — отношение активной мощности к полной (при отсутствии данных принимается равным: от 0,95 до 1 — для бытовых электросетей (как правило 1); от 0,75 до 0,85 — для промышленных электросетей);

  Примечание: Ток электросети можно рассчитать с помощью нашего онлайн-калькулятора расчет тока сети.

  Так как в нашем случае сеть однофазная (220 Вольт) токовая нагрузка кабеля №4 (I_b4) составит:

  По выше приведенному ряду номинальных токов плавких предохранителей выбираем плавкий предохранитель FU4 с номинальным током (I_n4) 20 А.

  В соответствии с таблицей длительных допустимых токов (см. таблицу 1.3.6 ПУЭ), сечение жил кабеля №4 принимаем мм 2 и выбираем кабель типа ВВГ 3×2,5 (длительная нагрузочная способность (длительный допустимый ток) 25 А).

  Проверяем согласованность выбранного кабеля №4 и плавкого предохранителя

  I_b4≤ I_n4 ≤ 0,9I_z4 → 18,2 ≤ 20 ≤ 0,9*25 → 18,2 ≤ 20 ≤ 22,5 – условие соблюдается

  Аналогично проводим расчеты по кабелям №2 и №3

  Кабель №3:

  • ток (I_b3) — 27,3А
  • кабель типа ВВГ 3×6 (длительный допустимый ток 42 А)
  • предохранитель (FU3) с номинальным током (I_n3) 32 А
  • _b3≤ I_n3 ≤ 0,9I_z3 → 27,3 ≤ 32 ≤ 0,9*42 → 27,3 ≤ 32 ≤ 37,8 – условие соблюдается

  Кабель №2:

  • ток (I_b2) — 22,7А
  • кабель типа ВВГ 3×4 (длительный допустимый ток 35 А)
  • предохранитель (FU2) с номинальным током (I_n2) 25 А
  • _b2≤ I_n2 ≤ 0,9I_z2 → 22,7 ≤ 25 ≤ 0,9*35 → 22,7 ≤ 25 ≤ 31,5 – условие соблюдается

  Кабель №1:

  • ток (I_b2) — 68,2А
  • кабель типа ВВГ 3×25 (длительный допустимый ток 95 А)
  • предохранитель (FU2) с номинальным током (I_n1) 80 А
  • _b1≤ I_n1 ≤ 0,9I_z1 → 68,2 ≤ 80 ≤ 0,9*95 → 68,2 ≤ 80 ≤ 85,5 – условие соблюдается

  Проверяем условие обеспечения селективности между вводным плавким предохранителем и плавкими предохранителями отходящих линий:

  • I_n1/I_n4 ≥ 1,6 → 80/20 ≥ 1,6 → 4 ≥ 1,6 – условие соблюдается
  • I_n1/I_n3 ≥ 1,6 → 80/32 ≥ 1,6 → 2,5 ≥ 1,6 – условие соблюдается
  • I_n1/I_n2 ≥ 1,6 → 80/25 ≥ 1,6 → 3,2 ≥ 1,6 – условие соблюдается

  Защита электродвигателя

  При выборе плавкого предохранителя необходимо обеспечить согласованность защит между плавким предохранителем и электродвигателем. Это достигается соблюдением следующих основных условий:

  

  1. Точка пересечения время-токовой характеристики плавкого предохранителя и аппаратов защиты должна быть до области разрушения контактора;
  2. Плавкий предохранитель не должен срабатывать во время пуска электродвигателя;
  3. Пиковый ток, пропускаемый в цепь, не должен превышать предельную включающую и отключающую способность автомата защиты двигателя или контактора;
  4. Параметр I 2 t не должен превышать предельную включающую и отключающую способность теплового реле и контактора.

  Возможные последствия неправильно обеспеченной защиты:

  1. Ток короткого замыкания превышает предельную включающую и отключающую способность контактора:
  • сваривание контактов контактора;
  • разрушение дугогасительной камеры.
  1. Ток короткого замыкания превышает предельную включающую и отключающую способность биметаллической пластины реле:
  • невозможна защита электродвигателя;
  • перегорание биметаллического элемента.

  При выборе плавких вставок исходят из следующих требований:

  1. Номинальный ток плавкой вставки I_н.вст должен быть равен расчетному I_расч (номинальному току I_н) току электродвигателя или несколько превышать его:

  I_н.вст ≥ I_расч = I_н

  1. Плавкая вставка не должна расплавляться за время пуска или реверса двигателя, когда по ней проходит ток I_макс:

  I_н.вст ≥ I_макс / α

  где α – коэффициент кратковременной тепловой перегрузки плавкой вставки, равный для электродвигателей, пускаемых вхолостую, 2,5; для электродвигателей, пускаемых под нагрузкой, – 1,6-2,0.

  1. Плавкая вставка для линии, питающей несколько электродвигателей с короткозамкнутым ротором и другую нагрузку, выбирается по двум условиям:

  а) вставка должна соответствовать расчетному току линии:

  I_н.вст ≥ ΣI_расч

  б) вставка не должна расплавляться за время пуска двигателя с наибольшим пусковым током при предварительном включении всех других нагрузок:

  I_н.вст ≥ ΣI_расч+ I_{пуск.нб} / α

  где ΣI_расч – расчетный ток линии без учета пускаемого двигателя;

  I_{пуск.нб} – наибольший пусковой ток одного из электродвигателей.

  Из величин, определенных в пунктах «а» и «б», выбирают наибольшую. Определив значение I_н.вст (пункты 1, 2 или 3), по шкале токов плавких вставок выбирают ее ближайшее номинальное значение.

  

  Пример 1

  Выбрать плавкую вставку к электродвигателю при пуске без нагрузки.

  Решение

  1. Расчетный ток двигателя:

  2. Пусковой ток электродвигателя:

  3. Ток плавкой вставки предохранителя:

  4. Выбираем по шкале плавкую вставку на номинальный ток:

  Пример 2

  Выбрать плавкую вставку к электродвигателю при пуске под нагрузкой.

  1. Расчетный ток двигателя:

  2. Пусковой ток электродвигателя:

  3. Ток плавкой вставки предохранителя:

  4. Выбираем по шкале плавкую вставку на номинальный ток:

  

  Автор статьи: Дмитрий Матаев

  Редактор: Дмитрий Комлев

  Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

  Не нашли на сайте ответа на интересующий Вас вопрос? Задайте его на форуме! Наши специалисты обязательно Вам ответят.

  2 комментария

  Здравствуйте! Спасибо за статью! Подскажите, пожалуйста, в ПУЭ говорится о 4х кратном отношении тока КЗ к номиналу предохранителя для обеспечения защиты потребителя при КЗ. Но если взять ВТХ предохранителя, то кратность должна быть намного больше. К примеру, для предохранителя 16А, время отключения 0,4сек будет при токе 135А, что соответствует кратности 8,5. А по ГОСТ IEC 60269-1-2016 табл.3 вообще кратность 9,5 получается, максимальный преддуговой ток 150А. Или я что-то не так понимаю?

  Вопрос 4. Плавкие предохранители

  Аппараты защиты предназначены для обеспечения безопасности работы электрических сетей, машин, электроустановок при возникновении них аварийных режимов (коротких замыканий, перегрузок). Однако, при неправильном монтаже и эксплуатации они сами могут быть причиной аварии, пожара и взрыва, т.к. во время их работы возникают электрические искры, дуги.

  Наиболее распространенными аппаратами защиты являются:

  плавкие предохранители;

  воздушные автоматические выключатели;

  тепловые реле;

  устройства защитного отключения.

  Плавким предохранителем называется устройство в котором при токе, превышающем допустимое значение, происходит расплавление плавкой вставки и размыкается электрическая цепь. Плавкие предохранители – это аппараты защиты одноразового действия.

  а) плавкая вставка;

  б) контактное устройство;

  в) корпус (патрон);

  г) а иногда наполнитель (тальк, кварцевый песок и т.п.) для улучшения гашения дуги и визуальный показатель срабатывания.

  Принцип действия плавких предохранителей основан на том, что проходящий через плавкую вставку ток выделяет тепло в соответствии с равенством гдеI- ток, проходящий через плавкую вставку, R- сопротивление плавкой вставки, t- время прохождения тока: при определенном значении тока I и времени t тепла выделяется достаточно для расплавления плавкой вставки и размыкания электрической цепи. Так осуществляется защита от тока перегрузки и КЗ.

  Параметры плавких предохранителей

  а) номинальный ток плавкой вставки Iн.вст. – ток, на который она рассчитана при длительной работе и указывается на ней.

  б) номинальный ток предохранителя Iн.пр. – ток, равный наибольшему из Iн.вст и который указывается на предохранителе. На этот ток рассчитаны все токоведущие контактные части предохранителя;

  в) номинальное напряжение Uн.пр. – напряжение, соответствующее наибольшему напряжению, при котором его разрешается применять и указывается на предохранителе.

  г) предельный ток отключения при данном напряжении Iпр.пр. – наибольшее значение тока КЗ, при котором гарантируется надежность срабатывания (без разрушения корпуса).

  (3 мин) Полное время отключения электрической цепи плавким предохранителем определяется временем нагревания вставки до температуры плавления, временем расплавления её и горения появляющийся при расплавлении дуги.

  Зависимость полного времени отключения предохранителем цепи откл. от относительного тока перегрузки или КЗI/Iн.вст. называется защитной характеристикой, т.е. откл. =f(I/Iн.вст.).

  Зависимость промежутка времени, в течение которого температура элемента электрической установки достигнет предельно допустимой, от отношения фактического тока в нем I к номинальному току Iн называется тепловой характеристикой этого элемента, т.е. нагр.=f(I/Iн).

  Сопоставление защитных характеристик плавких предохранителей с тепловыми характеристиками защищаемых элементов позволяет оценить

  Похожие публикации:

  1. Бойлер electrolux ewh 40 regency как включить
  2. Как сделать кислоту в домашних условиях
  3. Из чего сделать распашные двери для шкафа
  4. Морозильная камера работает а холодильная нет в чем причина индезит