что такое номинальный ток плавкой вставки

Плавкие предохранители — их назначение, типы и виды, устройство и принцип действия

Плавкий предохранитель — элемент электросети, выполняющий защитную функцию. В отличие от автоматического выключателя после каждого срабатывания он нуждается в замене размыкающей цепь детали. Плавкая вставка, которая сгорает при превышении допустимого значения номинального тока, должна быть выбрана с учетом нагрузки на сеть.

Принцип работы и назначение плавких предохранителей

Внутри вставки предохранителя находится проводник из чистого металла (меди, цинка и пр.) или сплава (стали). Защита цепей основана на физическом свойстве металлов нагреваться при прохождении тока. Многие сплавы обладают и положительным коэффициентом термического сопротивления. Его эффект заключается в следующем:

На этом свойстве основана расплавление тонкой проволочины, помещенной в электрический предохранитель. В зависимости от сферы применения форма и сечение проводника могут быть разными: от тонкой проволоки в бытовых и автомобильных приборах до толстых пластин, рассчитанных на силу тока в несколько тысяч ампер (А).

Компактная деталь защищает электрическую цепь от перегрузки и короткого замыкания. При превышении допустимого для сети (т. е. номинального) тока происходит разрушение вставки и разрыв цепи. Восстановить её работу можно только после замены элемента. Когда есть дефект в подключенном оборудовании, предохранители сгорают сразу после включения неисправного прибора, позволяя сохранить целостность прибора и указать на наличие проблемы. Если в сети произошло короткое замыкание, защитное устройство срабатывает так же.

Условное графическое обозначение на схеме

Согласно Единой системе конструкторской документации России, на графических схемах электроцепей плавкие предохранители обозначают прямоугольником, внутри которого проходит прямая линия. Её концы соединяются с 2 частями цепи до и после защитного устройства.

В документации к приборам импортного производства можно встретить и другие обозначения:

Виды и типы плавких предохранителей

Для применения в электроцепях используют разные типы и разновидности ПП. Выпускаемые в России изделия отличаются по типу конструкции:

Понятие наполненности связано с наличием внутри отдельных видов вставок вещества, гасящего электродугу, возникающую в момент перегорания проводника. Цепь будет разомкнута только после её исчезновения. Поэтому в колбах, наполненных ПП, находится кварцевый песок. Ненаполненные способны выделять газы, гасящие дугу. Это происходит при нагреве материала корпуса вставки.

Кроме типов, различают виды ПП:

В зависимости от общей нагрузки на сеть устанавливают разные виды ПП — более мощные ставят в специальных трансформаторных будках, они могут выдерживать ток, обеспечивающий потребности жилого массива иди предприятия. Маломощные монтируют в счетчиках: они защищают отдельные квартиры. В старых бытовых приборах тоже может быть установлен ПП (слаботочный), но современная техника содержит эти элементы редко.

Выбор плавкой вставки предохранителя

Выбор предохранителей производят с учетом их номиналов, времятоковой характеристики и общей нагрузки на сеть (суммарной мощности всех работающих элементов). Номинальным током ПП называют тот, который плавкая вставка сможет выдержать до разрушения. Эта величина указана на корпусе предохранителя (например, маркировка 63 А для пробковых бытовых предохранителей).

Источник

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:

Следует, однако, указать, что:

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.3. Газогенерирующий плавкий предохранитель типа ПВТ-35

Кварцевые предохранители

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

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.

Наполнитель должен удовлетворять следующим требованиям:

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.

Источник

Номинальные токи предохранителей

Все плавкие предохранители являются коммутационными электрическими элементами, предназначенные для того, чтобы отключать защищаемую цепь с помощью расплавления специальных защитных элементов. Для изготовления плавких элементов применяется свинец, его различные сплавы, а также медь или цинк. Предохранители защищают электрические сети и оборудование при коротких замыканиях и недопустимых длительных перегрузках.

Работа предохранителей

На нормальную работу этих устройств в значительной степени влияют номинальные токи предохранителей. Следует сразу отметить, что все предохранители могут работать в двух основных режимах. Это нормальные условия эксплуатации, а также недопустимые перегрузки и короткие замыкания.

В первом случае, работа устройства происходит при нормальном функционировании сети. В таких условиях плавкий элемент нагревается до рабочей установленной температуры, когда вся выделяющаяся теплота постепенно уходит в окружающее пространство. В данном случае происходит нагревание не только защитного элемента до определенной температуры, но и прочих частей предохранителя. При нормальной работе, температурное значение не должно превышать допустимых пределов.

Использование плавкого элемента

Плавкий элемент рассчитан на номинальные токи предохранителей, обеспечивающие его длительную работу. По-другому, эта величина известна, как номинальная сила тока плавкого элемента. Она может отличаться от такой же величины, предусмотренной для самого предохранителя. Это связано с тем, что в одном и том же предохранителе могут быть вставлены элементы, рассчитанные на различное значение силы тока. То значение силы тока, которое указано на самом устройстве соответствует максимальному значению тока для элементов, предназначенных к использованию в данной конструкции.

Номинальная сила обеспечивает равномерное распределение количества теплоты от материала элемента к другим частям предохранителя.

Во втором случае работа предохранителя происходит в условиях возрастания в сети силы тока. Для того, чтобы время плавления вставки было сокращено, защитные элементы изготавливаются в форме пластинок с вырезами, предназначенными для уменьшения их сечения на некоторых участках. В районе вырезов теплоты выделяется больше, чем в широких местах.

Источник

Что такое номинальный ток плавкой вставки

ПРЕДОХРАНИТЕЛИ ПЛАВКИЕ СИЛОВЫЕ НИЗКОВОЛЬТНЫЕ

Общие технические условия

Low-voltage power fuses. General specifications

Дата введения 1988-01-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18 сентября 1986 г. N 2704 срок действия установлен с 01.01.88

Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта от 29.10.92 N 1465

Настоящий стандарт распространяется на плавкие предохранители на номинальный ток от 2 до 2500 А, номинальное напряжение переменного тока до 1000 В и постоянного тока до 1200 В, устанавливаемые в комплектные устройства и предназначенные для защиты при перегрузках и коротких замыканиях силовых и вспомогательных цепей электроустановок промышленных предприятий, общественных и жилых зданий, изготовляемые для нужд народного хозяйства и экспорта и номинальное напряжение до 3000 В для защиты полупроводниковых устройств.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3242-81, Рекомендациям СЭВ по стандартизации РС 5124-75, РС 5125-75, РС 5126-75, Публикациям МЭК 269-1 и МЭК 269-4.

Термины, применяемые в стандарте, соответствуют ГОСТ 17703-72, ГОСТ 18311-80, ГОСТ 16504-81, ГОСТ 27.002-89 и приложению 1 к настоящему стандарту.

1.1. Предохранители подразделяют:

— по виду плавких вставок в зависимости от диапазона токов отключения на типы:

— по виду плавких вставок в зависимости от быстродействия:

небыстродействующие (типы a и g);

быстродействующие (типы aR и gR);

— по наличию и конструкции основания:

с калиброванным основанием;

с некалиброванным основанием;

— по способу монтажа:

на собственном основании;

на основаниях комплектных устройств;

на проводниках комплектных устройств;

— по способу присоединения внешних проводников к выводам предохранителя:

с задним присоединением;

с передним присоединением;

с передним и задним (универсальным) присоединением;

— по конструкции плавкой вставки:

с разборной плавкой вставкой (со сменными плавкими элементами);

с неразборной плавкой вставкой (с несменными плавкими элементами);

— по наличию указателя срабатывания и бойка:

с указателем срабатывания и бойком;

с указателем срабатывания;

без указателя срабатывания и бойка;

— по наличию свободных контактов:

со свободными контактами;

без свободных контактов;

— по количеству полюсов:

2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

2.1. Номинальное напряжение предохранителей с плавкими вставками типов а и g следует выбирать из ряда:

Номинальное напряжение предохранителей с плавкими вставками типов аR и gR следует выбирать из ряда:

Номинальное напряжение свободных контактов следует выбирать из ряда:

Номинальное напряжение предохранителя представляет собой наименьшее значение из номинальных напряжений его частей: держателя предохранителя и плавкой вставки.

Номинальное напряжение предохранителя следует выражать:

2.2. Номинальная частота предохранителей должна соответствовать ГОСТ 6697-83.

2.3. Номинальный ток предохранителей при верхнем рабочем значении температуры воздуха должен соответствовать ГОСТ 6827-76.

Номинальные токи следует выбирать из ряда:

Номинальный ток предохранителя определяется номинальным током установленной в нем плавкой вставки.

Номинальный ток предохранителя, плавкой вставки и держателя предохранителя следует выражать:

Номинальный ток держателя (или основания) предохранителя представляет собой наибольший номинальный ток плавкой вставки, которая предназначена для использования в нем.

2.4. Условное обозначение серий и типов предохранителей должно быть установлено в стандартах или технических условиях на предохранители конкретных серий и типов.

2.5. Пример записи условного обозначения предохранителей при заказе и в документации другого изделия должен быть установлен в стандартах или технических условиях на предохранители конкретных серий и типов.

3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Предохранители, предназначенные для экспорта, должны соответствовать также требованиям заказа-наряда внешнеторговых организаций.

3.2. Требования к конструкции

3.2.1. Габаритные, установочные и присоединительные размеры предохранителей, габаритные размеры плавких вставок и держателей предохранителей должны соответствовать чертежам, приведенным в стандартах или технических условиях на предохранители конкретных серий и типов.

3.2.2 Внешний вид предохранителей, плавких вставок и держателей должен соответствовать контрольным образцам, утвержденным в установленном порядке.

3.2.3. Масса предохранителей не должна превышать значения, установленного в стандартах или технических условиях на предохранители конкретных серий и типов.

3.2.4. Конструкция предохранителей должна обеспечивать их работоспособность в любом положении в пространстве, кроме положения под плоскостью закрепления, если в стандартах или технических условиях на предохранители конкретных серий и типов не установлено конкретное рабочее положение.

3.2.5. Степень защиты предохранителей от воздействия окружающей среды следует обеспечивать оболочкой и выбирать по ГОСТ 14255-69.

3.2.6. Конструкция контактов предохранителя должна обеспечивать прочное удержание плавкой вставки от перемещения ее под действием собственного веса и электродинамических сил, возникающих при токах перегрузки и короткого замыкания, а также при допустимых механических воздействиях. При этом не должен также нарушаться электрический контакт между основанием и держателем плавкой вставки, держателем плавкой вставки и плавкой вставкой, плавкой вставкой и основанием.

Механическую износостойкость контактов плавкой вставки и держателя предохранителя должны устанавливать в стандартах или технических условиях на предохранители конкретных серий и типов.

3.2.8. Выводы предохранителей с плавкими вставками типов aR и gR, устанавливаемых без собственного основания непосредственно на проводниках комплектного устройства, должны обеспечивать присоединение к ним медных или алюминиевых проводников с кабельными наконечниками или шин с сечением в пределах:

Выводы остальных предохранителей должны допускать присоединение внешних проводов и кабелей с диапазоном сечений, установленных в ГОСТ 12434-93 с учетом диапазона номинальных токов плавких вставок каждого типоразмера.

3.2.9. Плавкие вставки предохранителей с наполнителем должны быть полностью заполнены наполнителем и их конструкция должна исключать возможность утечки наполнителя при транспортировании и эксплуатации предохранителя.

3.2.10. Конструкция держателя (или основания) предохранителя должна обеспечивать невозможность установки в нем плавких вставок на номинальные токи более номинального тока основания.

3.2.11. Конструкция предохранителя должна обеспечивать его монтаж без применения специального инструмента.

3.2.12. Держатель предохранителя и плавкая вставка должны быть сконструированы таким образом, чтобы при непрерывном пропускании номинального тока при установленной в предохранителе плавкой вставке на номинальный ток, равный номинальному току держателя предохранителя, температура частей предохранителя не превышала допустимых значений.

3.2.13. Плавкая вставка должна быть сконструирована таким образом, чтобы она могла:

— непрерывно пропускать постоянный и переменный (при номинальной частоте) ток любого значения, но не более номинального;

— выдерживать нормированные циклические токовые нагрузки;

— отключать электрическую цепь в течение времени, не превышающем указанное на время-токовой характеристике отключения; при этом преддуговое время должно быть не меньше указанного на преддуговой время-токовой характеристике;

— обеспечить неплавление плавкого элемента при любом токе, равном и меньшем условного тока плавления;

— обеспечить плавление плавкого элемента при любом токе, равном или превышающем условный ток плавления;

— выдерживать перегрузки в соответствии с перегрузочной характеристикой.

3.3. Требования к электрическим параметрам и характеристикам

Источник