Как выбрать плавкую вставку

19. Выбор предохранителей.

Действие предохранителей основано на перегорании плавкой вставки при протекании через неё значительных токов. Время действия предохранителя или же время перегорания плавкой вставки зависит от значения тока, протекающего через неё. Эта зависимость выражается времятоковой или защитной характеристикой предохранителя. В зависимости от конструкции предохранителя различают 2 вида характеристик: пологие и круто падающие.

Ном.ток плавкой вставки можно определить как наибольшее значение тока. Протекающего через плавкую вставку, при котором плавкая вставка может работать неограниченное время (пороговый ток).

Достоинства:1) высокая надёжность срабатывания при правильно выбранной плавкой вставке. 2)Простота конструкции и, сл-но, низкая стоимость.

Недостатки:1) однократность срабатывания (после перегорания плавкой вставки требуется её замена – разборные предохранители или же замена всего предохранителя – неразборные предохранители).

2)предохранители предназначены в основном для защиты от токов КЗ. Защита от перегрузки на них выполняется сложнее.

3)с течением времени поверхность плавкой вставки окисляется, что приводит к уменьшению её сечения и снижению значения тока, при котором происходит перегорание плавкой вставки (т.е. происходит старение предохранителя.) В результате старения предохранителя может произойти его срабатывание в нормальном режиме работы сети, что является нежелательным особенно при защите АД. В этом случае возникает неполнофазный режим работы, сопровождающийся увеличением тока выше ном.значения.

4)трудность согласования защит соседних участков цепи. Ки

При изготовлении предохранителей неизбежно возникновение технологического разброса защитных характеристик предохранителя из-за изменения исходных материалов, процессов обработки и т.д. Вследствие этого реальные защитные харктеристики у предохранителей могут смещаться относительно теоретического положения.

По теоретическим характеристикам время срабатывания 1 предохранителя должно быть больше времени срабатывания 2 предохранителя. Это необходимо для правильного действия защиты, при котором Iкз в точке К1 должно отключаться ближайшим предохранителем или предохранителем 2, обеспечивая при этом работу остальных ЭП. В случае отказа срабатывания предохранителя 2 некоторое время спустя должен сработать предохранитель 1 для обеспечения защиты сети. По теор.защитным характеристикам защита будет действовать именно так. Предположим, что предохранители имеют близкие токи срабатывания, реальные защитные хар-ки – пунктирные линии. При таком виде защитных характеристик время срабатывания 1 предохранителя оказывается меньше, чем время срабатывания 2 предохранителя и поэтому при КЗ в точке К1 первым перегорает предохранитель 1, отключая тем самым все ЭП. Для исключения этого явления ток срабатывания предохранителя 1 должен быть больше тока срабатывания предохранителя 2 не меньше, чем на 2 ступени ном.токов плавких вставок предохранителей данного типа. Это приводит к снижению чувствительности защиты.

Выбор предохранителей.

Uн≥Uс.
Iн≥Iр – ном.ток ≥ расчётному току сети. Под ном.током предохранителя следует принимать такое значение тока, при котором не происходит перегрев самого предохранителя ыше допустимых значений. Ном.ток плавкой вставки при этом должен быть ≤ ном.току предохранителя.
Iн.п.в.≥Iр. Это условие применяется, если в составе нагрузки отсутствуют электродвигатели. Iн.п.в.≥Iпуск/Кп (для защиты электродвигателей). Это условие должно обеспечивать несрабатывание плавкой вставки в момент пуска двигателя. Кп – коэффициент, учитывающий вид пуска электродвигателя. При лёгком пуске двигателя ( Iпуск <10с) этот коэф. равен 2,5. При тяжёлом пуске 1,6.
Iн.откл≥Iкз max – проверка по отключающей способности.
Проверка чувствительности защиты. Для выполнения этой проверки рассчитывается коэффициент чувствительности: Кч=Iкз min/Iн.п.в.

3.Выбор плавких вставок предохранителей для защиты линий от токов короткого замыкания.

Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) электрические сети напряжением до 1000 В, сооружаемые как внутри, так и вне зданий, должны иметь защиту от токов короткого замыкания с минимальным временем отключения и отвечающую по возможности требованиям селективности. Для защиты сетей напряжением до 1000 В можно применять предохранители с плавкими вставками и различного типа автоматические выключатели. Ток плавкой вставки предохранителя, служащего для защиты цепи от токов короткого замыкания (ТКЗ), следует выбирать таким образом, чтобы соблюдалось соотношение:

где I_ПЛ.ВСТ – ток плавкой вставки (приложение 3);

I_ДОП – допустимый ток для данного сечения, определяемый по приложению 1.

Выбор предохранителей с плавкими вставками производят следующим образом:

I. Выбирают плавкую вставку предохранителя.

I.1. Для сетей, имеющих электроприемники без пусковых токов:

Определяют расчетный ток. По нему подбирают ближайшую стандартную плавкую вставку с обязательным условием

В случае необходимости защиты провода от перегрузок по расчетному току выбирают ток плавкой вставки, а сечение провода выбирают по допустимому току, определенному из условия:

I_ДОП> 1,25 I_ПЛ.ВСТ (17)

I.2. Для сетей, питающих электроприемники с пусковыми токами:

Электроприемники с пусковыми токами – это асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. В этом случае выбирают ближайшую стандартную плавкую вставку в соответствии с соотношением

где I_MAX – наибольшее значение тока в цепи;

α – коэффициент, учитывающий тип двигателя и условия его пуска.

Под I_MAX подразумевают:

I _ПУСК._MAX — максимальный пусковой ток электроприемника;

Для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором при нормальных условиях пуска обычно принимают α = 2,5;

В случае необходимости защиты провода, питающего одиночный двигатель от перегрузок пользоваться соотношением (17)

II. Производят проверку:

защищает ли выбранная плавкая вставка сечение провода от токов короткого замыкания. Проверку производят по неравенству:

Приложение 1

Допустимые длительные токовые нагрузки на провода, шнуры и кабели с резиновой или пластмассовой изоляцией

Сечение токопроводящей жилы, мм 2

Токовые нагрузки, А

Провода, проложенные открыто

Провода, проложенные в одной трубе

Два одножильных

Три одножильных

Четыре одножильных

Один двухжильный

Один трехжильный

1.2.2. Выбор плавких предохранителей

Предохранители предназначены для защиты электрооборудования и сетей от токов короткого замыкания и недопустимых длительных перегрузок. Защитным элементом предохранителя является плавкая вставка, включаемая последовательно в цепь тока. При увеличении тока линии выше определенной величины температура плавкой вставки повышается и происходит ее расплавление, цепь тока разрывается, предотвращая выход из стоя электрооборудования и проводников.

При выборе плавких предохранителей следует обеспечить выполнение двух основных условий.

Первое условие – номинальный ток плавкой вставки I_в.ндолжен быть больше или равен длительному расчетному току цепиI_дл:

Второе условие связано с необходимостью предотвращения перегорания плавкой вставки от кратковременных бросков тока, вызванных, например, пуском двигателя. То есть ток, текущий через плавкую вставку может кратковременнопревышать номинальное значение тока вставки. Зависимость времени расплавления вставки предохранителя от его тока есть времятоковая зависимость (защитная характеристика), которая представлена на рис. 1.3.

В широкой практике, когда не располагают ни точным знанием длительности разгона или графиком работы установки, ни точной защитной характеристикой предохранителя, принято руководствоваться следующим:

а) при защите двигателя с нечастыми пусками при длительности пускового периода не более 2–2,5 с:

;

б) при защите двигателя с частыми пусками или с большой длительностью пускового периода

Выбор предохранителей осуществляется согласно табл. 1.3.

Рис. 1.3. Времятоковая характеристика предохранителей серии ПН2

Данные некоторых плавких предохранителей серии ПН-2

Номинальный ток, А

Наибольший отключаемый ток при напряжении до 500 В, кА

Плавкие вставки. Как выбрать и расчет тока. Работа и применение

Плавкие вставки – электротехнические элементы для защиты аппаратуры от короткого замыкания и перенапряжения посредством отключения электроэнергии при превышении предельных значений токовых нагрузок. Размыкание цепи происходит вследствие расплавления предохранительной проволоки определенной толщины. Промышленности известны несколько типов данных устройств. Все они различаются внутренними и внешними конструктивными особенностями, а функционируют по единому принципу.

Сейчас с целью защиты квартирного электрооборудования используют более практичные многоразовые автоматы, однако до сих пор встречаются одноразовые плавкие вставки в пробках. Особенно они актуальны для помещений временных и старых построек, где установка эффективных современных щитков экономически неоправданна. В бытовых приборах же альтернативы классическому предохранителю по-прежнему нет.

Плавкие вставки

Активно используются и в промышленности. От них может зависеть работоспособность целого завода или инженерной сети. Промышленные предохранители лучше не покупать с рук, на рынке или в непроверенных организациях. Мудрое решение — обратиться к профессионалам в области электроники, например, в интернет-магазин Conrad.ru. В подобных вопросах скупой платит не дважды, а трижды

На принципиальных электросхемах графический символ вставки сродни символу резистора, но со сплошной линией, идущей посредине прямоугольника. Обозначается преимущественно как F либо Пр. За литерой обычно идет показатель величины тока защиты. Допустим, F1A указывает, что в схему вмонтирован предохранитель, рассчитанный на допустимую силу тока в 1 ампер. В некоторых случаях делают международное обозначение «fuse» («thermal fuse»).

Повторно использовать плавкие вставки можно, но осторожно…

Плавкие вставки имеют естественное свойство перегорать, и считается, что подобная продукция не ремонтируется. Это не так: если к делу подойти творчески, то потенциально каждая деталь успешно восстанавливается с последующим вторичным применением.

Дело в том, что корпус вставки не повреждается, в негодность приходит лишь калиброванный металлический волосок внутри него. Таким образом, если отслуживший свой срок волосок заменить, предохранитель вновь готов к употреблению. Однако такой вариант годится в крайнем случае, когда, например, запасного предохранителя в наличии не имеется, магазин закрыт, а музыкальное оформление торжества находится под угрозой.

Plavkie vstavki 1

В нормальной же ситуации надлежит использовать только заводское изделие. То есть рациональное решение состоит в том, чтобы временно восстановить вставку до замены новым аналогом, сохранив защитные функции. Акцентируем на этом внимание потому что, увы, нередко сограждане просто замыкают контакты первой попавшейся под руку проволокой, или того хуже, вставляют в пробку вместо предохранителя стальной штырек. Такого рода «изобретение» – вопиющее нарушение техники безопасности, способствующее перегреву контактов и возгоранию.

Поистине универсальное приспособление

Предохранитель приходит в негодность по 2 причинам: из-за колебаний сетевых параметров или неисправностей в самих электроприборах. Бывают технологические отказы и вследствие неудовлетворительного качества той или иной партии продукции. Причем величина напряжения питающей сети, в которой находятся плавкие вставки, принципиально роли не играет. Так, допускается устанавливать образец номиналом 1A и в панели предохранителей автомашины, и в переносной светильник, и в распредустройство на 380V.

Plavkie vstavki 2

Как правило, в процессе эксплуатации волосок, соединяющий противоположные концы корпуса предохранителя, может греться до t ~ +70°С, и это нормальное явление. Однако если токовая нагрузка увеличивается, t соответственно также растет. При достижении точки плавления материала, из которого проводник выполнен, происходит его мгновенное перегорание, цепь надежно размыкается и электропитание прекращается.

Совершенно ясно, что, скажем, при возникновении КЗ металл плавится, а не горит. Поэтому предохранитель и назвали плавким элементом, а если в обиходе говорят «лампочка перегорела», это вовсе не значит, что вольфрамовую нить накаливания уничтожил огонь – просто она расплавилась, не выдержав скачка электричества при включении. То же происходит и с предохранителем.

Как правильно выбрать предохранитель

Plavkie vstavki vidy

Самый распространенный на рынке – трубчатый предохранитель. Он изготавливается в виде полого керамического либо стеклянного цилиндра, с торцов заглушенного металлическими крышками, соединенными между собой волоском, расположенным внутри корпуса. В плавкие вставки для сверхбольших токов в полость цилиндра помещают наполнитель, в основном, кварцевый песок.

Если потребляемая мощность известна, номинальный ток предохранителя легко вычисляется по следующей формуле:

Где:

I _nom – номинальный ток защиты, A.
P _max – максимальная мощность, W.
U – напряжение питания, V.

Хотя лучше пользоваться специально созданными для этой цели таблицами.

Приведем некоторые данные из них:

Максимальной потребляемой мощности в 10W соответствует номинал стандартного напряжения в 0,1A.
50W – 0,25A.
100W – 0,5A.
150W – 1A.
250W – 2A.
500W – 3A.
800W – 4A.
1kW – 5A.
1,2kW – 6A.
1,6kW – 8A.
2kW – 10A.
2,5kW – 12A.
3kW – 15A.
4kW – 20A.
6kW – 30A.
8kW – 40A.
10kW – 50A.

Рассмотрим ситуацию, при которой телевизор после грозы перестал включаться. Оказалось, перегорела вставка неопределенного номинала. Мощность телевизора – 120W. По справочнику находим: для аппаратуры с данной установленной мощностью ближайшее значение 150W, которому соответствует изделие, рассчитанное на 1A.

Если предохранитель всякий раз после очередной замены выходит из строя, то причина неисправности кроется не в нем, а в аппаратуре, нуждающейся в ремонте. Использование предохранителя, рассчитанного на больший ток, лишь усугубит положение вплоть до ее ремонтонепригодности.

Кулибиным на заметку

При выпуске предохранителей в зависимости от быстродействия и силы тока применяется калиброванная нить из алюминиевых, медных, нихромовых, оловянных, серебряных, свинцовых сплавов. Чтобы изготовить плавкие вставки в кустарных условиях доступны лишь медь да алюминий, но и этого вполне достаточно.

Создатели деталей электротехнической защиты руководствуются хорошо известным правилом: значение тока разрабатываемого устройства должно быть выше потребляемого оборудованием. Грубо говоря, если усилитель работает на 5A, то ток защиты предохранителя определяется в 10A. На колпачке или теле предохранителя выбивается маркировка, являющаяся его технической характеристикой. Наряду с этим, функциональные электрические показатели наносят и на крышку электроприбора возле точки монтажа предохранителя.

Tolshchina provoda

Толщину проволоки определяют микрометром. Если он отсутствует, подойдет и ученическая линейка. Сделайте 10-20 сплошных витков на линейку (чем больше намотаете – тем точнее окажется результат), поделите число закрытых миллиметровых делений на число витков и узнаете искомую толщину. Намотаем 10 витков, покрывших 6,5 мм. Расстояние поделим на количество и получим диаметр провода – 0,65 мм, из которых приблизительно 0,05 мм занимает электроизоляционный лак. В итоге истинный диаметр равен 0,6 мм.

Обратимся к справочнику:

Току защиты предохранителя в 1A подходит соответственно толщина медного провода – 0,05 мм и алюминиевого – 0,07 мм.
2A – 0,09 мм – 0,10 мм.
3A – 0,11 мм – 0,14 мм.
5A – 0,16 мм – 0,19 мм.
7A – 0,20 мм – 0,25 мм.
10A – 0,25 мм – 0,30 мм.
15A – 0,33 мм – 0,40 мм.
20A – 0,40 мм – 0,48 мм.
25A – 0,46 мм – 0,56 мм.
30A – 0,52 мм – 0,64 мм.
35A – 0,58 мм – 0,70 мм.
40A – 0.63 мм – 0,77 мм.
45A – 0,68 мм – 0,83 мм.
50A – 0,73 мм – 0,89 мм.

Таким образом, данная проволока сгодится для предохранителя на 30A.

Имеется 3 способа ремонта трубчатого предохранителя:

Провод зачищается и завязывается на обоих колпачках на ряд витков. Указанный способ довольно рискованный, и прибегнуть к нему можно исключительно в качестве временной меры.
Пайка также не требуется. Колпачки по очереди прогреваются на открытом огне, после чего снимаются и зачищаются ради хорошего контакта. Очищенный провод пропускается через цилиндр, концы загибаются на кромках, после чего колпачки надеваются на место. Но все равно это такой же «жучок», как и в первом случае, только менее примитивный.
Напоминает оба предыдущих, и радикально отличается от них. Отремонтированный в результате предохранитель фактически невозможно отличить от нового, ибо восстанавливается он согласно заводской технологии, с пайкой.

Описанную технологию можно успешно использовать для ремонта любых типов вставок.