Основные характеристики плавких предохранителей

Для плавкого предохранителя, как и для всякого аппарата, одной из основных характеристик является номинальное напряжение (U_ном.) - это междуполюсное напряжение, равное номинальному междуфазному напряжению электрических сетей, для работы в которых предназначен предохранитель.

Предохранители характеризуют также следующими величинами:

1) Номинальный ток предохранителя (I_ном.), представляющий собой наибольший допустимый по условиям нагрева частей предохранителя ток нагрузки в продолжительном режиме. Номинальный ток предохранителя совпадает с номинальным током заменяемого элемента.

2) Номинальный ток заменяемого элемента предохранителя I_ном.э – это наибольший допустимый по условиям нагрева частей заменяемого элемента ток нагрузки в продолжительном режиме при установке элемента в контактах или в держателе, предназначенного для него основания.

3) Номинальный ток основания предохранителя I_ном.ос - наибольший допустимый по условиям нагрева частей основания ток нагрузки в продолжительном режиме при установленном в основании заменяемом элементе на тот же самый ток.

4) Номинальный ток патрона предохранителя (I_ном.п) - наибольший допустимый по условиям нагрева частей патрона ток нагрузки в продолжительном режиме при его установке вместе с концевыми держателями (при их наличии) в контактах, предназначенного для него основания.

Важнейшей защитной характеристикой предохранителя является времятоковая характеристика, приведенная на рисунке 1.1, т.е. зависимость времени плавления вставки от действующего значения тока. Обычно эти характеристики строятся для полного диапазона номинальных токов плавких вставок предохранителей определенного типа и дают возможность выбрать предохранитель для защиты конкретного объекта. По оси абсцисс откладывается действующее значение периодической составляющей тока, а по оси ординат - время плавления в секундах (масштаб логарифмический).

Как видно из рисунка 1.1, предохранитель надежно защищает объект при больших перегрузках, при малых перегрузках его защитные функции выражены слабее. Верхняя часть кривой время-токовой характеристики показывает, что при небольших изменениях нагрузки, например, от 2I_ном.до 3I_ном.время плавления плавкой вставки может изменяться в широком диапазоне – от 3600 до 10 секунд. Допускается некоторая нестабильность этой характеристики в области малых перегрузок. Так, одночасовой ток плавления должен находиться в пределах от 1,3 до 2I_ном.

Рисунок 1.1 – Время-токовая характеристика предохранителя

Наряду с защитной характеристикой используется характеристика наибольшего времени горения дуги (см. рисунок 1.2) - зависимость времени горения дуги от отношения действующего значения периодической составляющей ожидаемого тока, соответствующего моменту возникновения дуги, к номинальному току I_ном. При отношении, равном или превышающем 100, время должно быть не более 0,01 сдля предохранителей с кварцевым мелкозернистым наполнителем и 0,05 - 0,08 с - для выхлопных (см. рисунок 1.3). Сумма времени плавления вставки и времени горения дуги дает полное время отключения. Под ожидаемым током понимается ток, который протекал бы в цепи, в которой установлен предохранитель, если бы предохранитель был заменен закороткой с пренебрежимо малым полным сопротивлением. Способность предохранителя выдерживать перегрузки при сквозных токах, а также их многократное воздействие определяются время-токовой характеристикой предельно допустимых перегрузок, которая строится на основе время-токовой характеристики плавления в диапазоне времени от 0,01 до 90 с путем умножения ее абсцисс на коэффициент, значение которого определяется в процессе предварительных испытаний, где I_пл ₁₀, I_пл _0,01- токи плавления при времени 10 и 0,01 с соответственно. При наибольшем рабочем напряжении предохранитель должен отключить весь диапазон токов - от одночасового тока плавления для предохранителей класса 1 или минимального тока отключения - для предохранителей класса 2, до номинального тока отключения, при любом моменте возникновения КЗ относительно нуля синусоиды напряжения сети. При этом кривая собственного переходного восстанавливающего напряжения цепи в месте установки предохранителя при ожидаемом номинальном токе отключения не должна быть выше нормированной граничной линии, проведенной из начала координат в координатах напряжения-времени (см. рисунок 1.3).


Рисунок 1.2 - Характеристика наибольшего времени горения предохранителей серий ПК, ПКН, ПКТ	Рисунок 1.3 - Построение время-токовой характеристики плавления

Наклон этой граничной кривой определяет скорость нарастания восстанавливающегося напряжения.

Эффект токоограничения заключается в том, что при большом токе тонкая проволока плавкой вставки плавится и испаряется за тысячные доли секунды по всей длине.

В канале дугового разряда создается высокое давление, интенсивно проходят процессы деионизации дугового столба, сопротивление дуги резко возрастает, ограничивая ток и срезая его до нулевого значения - до момента естественного перехода тока через ноль, т.е. много раньше, чем ток в цепи при КЗ успевает достигнуть установившегося значения (штриховая кривая) на рисунке 1.4.

Таким образом, величина тока КЗ ограничивается в 2-5 раз. Возникающие при срезе тока ЭДС самоиндукции, накладываясь на напряжение сети, создают коммутационные перенапряжения. Специальными конструктивными мерами наибольшие допустимые перенапряжения, возникающие между выводами токоограничивающего предохранителя при отключении, ограничивают так, чтобы они не превышали следующих значений:

Номинальное напряжение, кВ 3 6 10 20 35

Наибольшее допустимое напряжение,

максимальное значение, кВ 12 23 38 75 126

Рисунок 1.4 - Отключение тока КЗ токоограничивающим предохранителем

Характеристики токоограничения предохранителей выражаются зависимостью наибольшего мгновенного значения тока от действующего значения ожидаемого симметричного тока, как это показано на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 - Зависимость наибольшего мгновенного значения тока I₁от действующего значения тока I₂ для номинальных токов плавких вставок (характеристика тока – отражения) предохранителей серии ПК

Характеристики построены для плавких вставок на различные номинальные токи. Эффект токоограничения с определенных значений включаемого тока, зависящих от номинального тока плавкой вставки, должен начинаться при кратности ожидаемого симметричного тока к номинальному току вставки не более 40.