Przypisanie bezpieczników. Co to są bezpieczniki i do czego służą? Cel bezpieczników

Bezpieczniki to elektryczne produkty przełączające stosowane w celu ochrony sieci elektrycznej przed przetężeniami i prądami zwarciowymi. Zasada działania bezpieczników polega na niszczeniu specjalnie zaprojektowanych do tego celu części czynnych (bezpieczników) wewnątrz samego urządzenia, gdy przepływa przez nie prąd, którego wartość przekracza określoną wartość.

Wkładki topliwe są głównym elementem każdego bezpiecznika. Po przepaleniu (przerwie w dostawie prądu) należy je wymienić. Wewnątrz wkładki topliwej znajduje się element topliwy (to on się wypala), a także urządzenie gaszące łuk. Wkładka topliwa jest najczęściej wykonana z korpusu porcelanowego lub włóknistego i jest przymocowana do specjalnych przewodzących części bezpiecznika. Jeżeli bezpiecznik jest zaprojektowany na niskie prądy, wówczas wkładka topikowa może nie mieć obudowy, tj. Być rozpakowana.

Główne cechy bezpieczników topikowych obejmują: prąd znamionowy, napięcie znamionowe, zdolność wyłączania.

Elementy bezpiecznika obejmują również:

Uchwyt złącza topikowego – element wyjmowany, którego głównym zadaniem jest przytrzymanie złącza topikowego;

Styki wkładki topikowej – część bezpiecznika zapewniająca połączenie elektryczne pomiędzy przewodami a stykami wkładki topikowej;

Wybijak bezpiecznika to specjalny element, którego zadaniem w momencie zadziałania bezpiecznika jest oddziaływanie na inne urządzenia oraz styki samego bezpiecznika.

Wszystkie bezpieczniki są podzielone na kilkadziesiąt typów:

Zgodnie z konstrukcją wkładek bezpiecznikowych, bezpieczniki są składane i nieskładane. W przypadku bezpieczników składanych możliwa jest wymiana wkładki bezpiecznikowej po jej przepaleniu, w przypadku bezpieczników nieskładanych nie będzie to możliwe;

obecność wypełniacza. Istnieją bezpieczniki z wypełniaczem i bez wypełniacza;

Projekty do produkcji wkładek topliwych. Istnieją bezpieczniki ze stykami nożowymi, śrubowymi i kołnierzowymi;

Korpus bezpieczników wkładki topikowej dzieli się na rurowy i pryzmatyczny. W pierwszym typie bezpieczników wkładka topikowa ma kształt cylindryczny, w drugim typie ma kształt prostokątnego równoległościanu;

Rodzaj wkładek bezpiecznikowych w zależności od zakresu prądów zadziałania. Występują bezpieczniki o zdolności wyłączania w pełnym zakresie prądów wyłączalnych - g oraz o zdolności wyłączania w części zakresu prądu wyłączającego - a;

Wydajność. Wyróżnia się bezpieczniki szybkie (stosowane najczęściej w transformatorach, kablach, maszynach elektrycznych) i bezpieczniki szybkie (stosowane w urządzeniach półprzewodnikowych);

Konstrukcje podstaw bezpiecznikowych mogą być z podstawą kalibracyjną (w takich bezpiecznikach nie będzie możliwości zamontowania wkładki topikowej przystosowanej do pracy z prądem znamionowym większym niż sam bezpiecznik) i z podstawą nieskalibrowaną (w takich bezpiecznikach można zamontować wkładka bezpiecznikowa, której prąd znamionowy jest większy niż prąd znamionowy samego bezpiecznika)

Bezpieczniki napięciowe dzielą się na niskie i wysokie napięcie;

liczba biegunów. Istnieją bezpieczniki jedno-, dwu- i trójbiegunowe;

Obecność i brak wolnych kontaktów. Istnieją bezpieczniki z wolnymi stykami i bez;

W obecności wybijaka i wskaźnika spustu są bezpieczniki - bez wybijaka i bez wskaźnika, z wybijakiem bez wybijaka, z wybijakiem bez wskaźnika, z indeksem i wybijakiem;

Metodą mocowania przewodów bezpieczniki dzielą się na bezpieczniki z podłączeniem przednim, tylnym, uniwersalnym (zarówno z tyłu, jak i z przodu);

Sposób montażu. Istnieją bezpieczniki na własnej podstawie i bez niego.

Historycznie rzecz biorąc, konstrukcja mechaniczna skrzynek bezpiecznikowych oraz ich wymiary całkowite i łączące były różne w różnych krajach. Istnieją cztery główne normy krajowe dotyczące rozmiarów przyłączy bezpiecznikowych: północnoamerykańskie, niemieckie, brytyjskie i francuskie. Istnieje również wiele skrzynek bezpiecznikowych, które są takie same dla różnych krajów i nie są powiązane z normami krajowymi. Najczęściej takie przypadki odnoszą się do standardów producenta, który opracował konkretny typ urządzenia, które okazało się sukcesem i ugruntowaniem się na rynku. W ostatnich dziesięcioleciach, w ramach globalizacji gospodarki, producenci stopniowo przyłączają się do międzynarodowego systemu standardów obudów bezpieczników, aby uprościć wymienność urządzeń. Przy wyborze staraj się stosować bezpieczniki o międzynarodowych standardach: IEC 60127, IEC 60269, IEC 60282, IEC 60470, IEC60549, IEC 60644.

Należy zauważyć, że ze względu na rodzaj wkładek bezpiecznikowych, w zależności od zakresu prądów zadziałania i prędkości, bezpieczniki dzieli się na klasy użytkowania. W tym przypadku pierwsza litera wskazuje klasę funkcjonalną, a druga przedmiot, który ma być chroniony:

Pierwsza litera:

a - zabezpieczenie ze zdolnością wyłączania w części zakresu (bezpieczniki w zestawie): wkładki topikowe zdolne przynajmniej w sposób ciągły przewodzić prądy nieprzekraczające określonego dla nich prądu znamionowego oraz prądy wyłączalne o określonej krotności w stosunku do prądu znamionowego do góry do znamionowej zdolności wyłączania;

g - zabezpieczenie o zdolności wyłączania w całym zakresie (bezpieczniki ogólnego przeznaczenia): wkładki topikowe zdolne przynajmniej w sposób ciągły przewodzić prądy nieprzekraczające ich prądu znamionowego i prądy wyłączalne od minimalnego prądu topnienia do znamionowej zdolności wyłączania.

2. litera:

G - ochrona kabli i przewodów;

M - zabezpieczenie urządzeń łączeniowych/silników;

R - ochrona półprzewodników/tyrystorów;

L - ochrona kabli i przewodów (zgodnie ze starą, nieobowiązującą już normą DIN VDE);

Tr - zabezpieczenie transformatorów.

Ogólny widok charakterystyk czasowo-prądowych bezpieczników głównych kategorii zastosowań pokazano na rysunku 2.1.

Łączniki topliwe o następujących klasach użytkowania zapewniają:

gG (DIN VDE/IEC) - ochrona kabli i przewodów w całym zakresie;

aM (DIN VDE/IEC) - zabezpieczenie urządzeń łączeniowych w części zakresu;

aR (DIN VDE/IEC) - ochrona półprzewodników w części zakresu;

gR (DIN VDE/IEC) - ochrona półprzewodników w całym zakresie;

gS (DIN VDE/IEC) - ochrona półprzewodników oraz kabli i przewodów w całym zakresie.

Bezpieczniki o pełnej zdolności wyłączania (gG, gR, gS) niezawodnie wyłączają zarówno prądy zwarciowe, jak i przeciążeniowe.

Ryż. 2.1.

Bezpieczniki o częściowej zdolności wyłączania (aM, aR) służą wyłącznie do ochrony przed zwarciami.

Do ochrony instalacji o napięciu do 1000 V stosuje się bezpieczniki elektryczne, rurkowe i otwarte (lamelarne).

Bezpiecznik elektryczny składa się z porcelanowego korpusu i wtyczki z wkładką topikową. Linię zasilającą podłączamy do styku bezpiecznika, linię odpływową do gwintu śruby. W przypadku zwarcia lub przeciążenia wkładka topikowa przepala się i prąd w obwodzie przestaje płynąć. Stosowane są następujące typy bezpieczników elektrycznych: C-14 na prąd do 10 A i napięcie 250 V z podstawą prostokątną; C-27 dla prądu do 20 A i napięcia 500 V o podstawie prostokątnej lub kwadratowej oraz C-33 dla prądu do 60 A i napięcia 500 V o podstawie prostokątnej lub kwadratowej.

Na przykład gwintowane bezpieczniki elektryczne serii PRS przeznaczone są do ochrony przed przeciążeniami i zwarciami urządzeń i sieci elektrycznych. Napięcie znamionowe przed

zaczepy - 380 V AC, 50 lub 60 Hz. Strukturalnie bezpieczniki PRS (rys. 2.2) składają się z korpusu, wkładki topikowej PVD, główki, podstawy, pokrywy i styku centralnego.

Bezpieczniki PRS produkowane są na prądy znamionowe wkładki topikowej od 6 do 100 A. Oznaczenie bezpiecznika wskazuje, o jakie podłączenie chodzi: PRS-6-P - bezpiecznik 6 A, podłączenie przewodów od przodu; PRS-6-Z - bezpiecznik na 6A, podłączenie przewodów od tyłu.

Bezpieczniki cylindryczne ПЦУ-6 i ПЦУ-20 z gwintowaną podstawą Ts-27 i wkładkami bezpiecznikowymi dla prądów 1, 2, 4, 6, 10, 15, 20 amperów produkowane są w plastikowej obudowie. Bezpieczniki PD mają podstawę porcelanową, natomiast w przypadku bezpieczników PDS materiałem bazowym jest steatyt. W warunkach domowych stosuje się automatyczne bezpieczniki wtykowe, w których za pomocą przycisku przywracany jest chroniony obwód.

Bezpieczniki rurkowe produkowane są w typach: PR-2, NPN i PN-2. Bezpiecznik PR-2 (bezpiecznik składany) przeznaczony jest do montażu w sieciach o napięciu do 500 V i prądach 15, 60, 100, 200, 400, 600 i 1000 A.

W uchwycie bezpiecznika PR-2 (ryc. 2.3) wkładka topikowa 5, przymocowana śrubami 6 do noży stykowych 1, jest umieszczona w rurze światłowodowej 4, na której zamontowane są tuleje gwintowane 3. Nakręca się na nie mosiężne kołpaki 2, mocujące noże stykowe, które wchodzą w skład stałych styków sprężynowych zamontowanych na płycie izolacyjnej.

Ryż. 2.2.

Ryż. 2.3.

Pod działaniem łuku elektrycznego, który pojawia się, gdy przepala się bezpiecznik, wewnętrzna powierzchnia rury światłowodowej rozkłada się i tworzą się gazy, które przyczyniają się do szybkiego wygaśnięcia łuku.

Bezpieczniki zamknięte z drobnoziarnistym wypełniaczem obejmują bezpieczniki typu NPN, NPR, PN2, PN-R, KP. W przypadku bezpieczników typu NPN (bezpiecznik wypełniony nierozłączny) rurka jest szklana. Reszta ma fajki porcelanowe. Bezpieczniki typu NPN mają kształt cylindryczny, PN - prostokątny.

Zestaw bezpieczników NPN składa się z: wkładki topikowej – 1 szt.; styk bazowy - 2 szt.

Bezpieczniki NPN produkowane są na napięcia do 500 V i prądy od 15 do 60 A, bezpieczniki PN2 (bezpiecznik składany zbiorczo) - na napięcia do 500 V i prądy od 10 do 600 A. W bezpiecznikach zbiorczych stosuje się bezpieczniki wykonane z kilku równoległych miedzi lub posrebrzane druty umieszcza się w zamkniętym porcelanowym wkładzie wypełnionym piaskiem kwarcowym. Piasek kwarcowy sprzyja intensywnemu chłodzeniu i dejonizacji gazów powstających podczas spalania łuku. Ponieważ rury są zamknięte, rozpryski stopionego metalu topliwych ogniw i zjonizowanych gazów nie są wyrzucane. Zmniejsza to zagrożenie pożarowe i zwiększa bezpieczeństwo obsługi bezpiecznika. Bezpieczniki z wypełniaczem, a także bezpieczniki typu PR, ograniczają prąd.

Bezpieczniki lamelkowe otwarte składają się z miedzianych lub mosiężnych płytek - końcówek, do których wlutowane są miedziane druty kalibrowane. Końcówki przykręcone są do styków na izolatorach.

Bezpieczniki typu NPR - zamknięty wkład składany (porcelanowy) z wypełniaczem z piasku kwarcowego na prądy znamionowe do 400 A.

Bezpieczniki PD (PDS) - 1, 2, 3, 4, 5 - z wypełniaczem do montażu bezpośrednio na szynach zbiorczych dla prądów od 10 do 600 A.

Aby zabezpieczyć zawory mocy przetworników półprzewodnikowych średniej i dużej mocy podczas zwarć zewnętrznych i wewnętrznych, powszechnie stosuje się bezpieczniki szybkodziałające, które są najtańszym środkiem ochrony. Składają się z noży kontaktowych oraz topliwej wkładki ze srebrnej folii umieszczonej w zamkniętym, porcelanowym kartridżu.

Wkładka topikowa takich bezpieczników posiada wąskie, skalibrowane przesłony, które wyposażone są w grzejniki wykonane z materiału ceramicznego, który dobrze przewodzi ciepło, przez które ciepło jest odprowadzane do korpusu bezpiecznika. Promienniki te pełnią również funkcję zsypów łukowych o wąskiej szczelinie, co znacznie poprawia wygaszanie łuku powstającego w rejonie przesmyku. Równolegle do wkładki topikowej zainstalowana jest kaseta sygnałowa, której migacz sygnalizuje przetopienie wkładki topikowej i działając na mikroprzełącznik zwiera styki sygnałowe.

Przez długi czas w przemyśle produkowane były dwa rodzaje szybkich bezpieczników przeznaczonych do ochrony przetwornic z półprzewodnikowymi zaworami mocy przed prądami zwarciowymi:

1) bezpieczniki typu PNB-5 (rys. 2.4, a) do pracy w obwodach o napięciu znamionowym do 660 V DC i AC dla prądów znamionowych 40, 63, 100, 160, 250, 315, 400, 500 i 630 A;

2) Bezpieczniki typu PBV do pracy w obwodach prądu przemiennego o częstotliwości 50 Hz i napięciu znamionowym 380 V dla prądów znamionowych od 63 do 630 A.

Ryż. 2.4.

Obecnie przemysł produkuje bezpieczniki typu PNB-7 (ryc. 2.4, b) na prąd znamionowy 1000 A i na napięcie znamionowe obwodu elektrycznego 690 V AC. Elementy topliwe bezpiecznika PNB-7 wykonane są z czystego srebra (szybkość i trwałość). Styki (wnioski) bezpiecznika wykonane są z miedzi elektrotechnicznej z powłoką ocynkowaną (wysoka przewodność prądu i trwałość).

Korpus bezpiecznika wykonany jest z ultraporcelany o wysokiej wytrzymałości. Konstrukcja bezpiecznika pozwala na zastosowanie dodatkowych urządzeń – wskaźnik pracy, styk wolny.

Struktura symbolu bezpieczników PNB7-400/100-X1-X2:

PNB-7 - oznaczenie serii;

400 - napięcie znamionowe, V;

100 - prąd znamionowy;

X1 - symbol rodzaju instalacji i sposobu podłączenia przewodów do zacisków: 2 - na własnej podstawie izolacyjnej ze stykami podstawy; 5 - na podstawach kompletnych urządzeń ze stykami podstawowymi; 8 - bez podstawy, bez styków (wkładka topikowa);

X2 - symbol obecności wskaźnika pracy: 0 - bez sygnalizacji; 1 - z napastnikiem i wolnym kontaktem; 2 - ze wskaźnikiem pracy; 3 - z napastnikiem.

Bezpieczniki do zastosowań przemysłowych serii PP przeznaczone są do ochrony urządzeń elektrycznych instalacji przemysłowych i obwodów elektrycznych przed przeciążeniami i zwarciami.

Produkowane są bezpieczniki tej serii następujących głównych typów: PP17, PP32, PP57, PP60S. Bezpieczniki wykonywane są ze wskaźnikiem zadziałania, ze wskaźnikiem zadziałania i zestykiem wolnym lub bez sygnalizacji. W zależności od typu bezpieczniki przeznaczone są na napięcie do 690 V i na prądy znamionowe od 20 A do 1000 A. Cechy konstrukcyjne pozwalają na montaż styków swobodnych zwiernych lub rozwiernych oraz sposób montażu - na własnej podstawie, w oparciu o urządzenia kompletne, na przewodach urządzeń kompletnych.

Struktura oznaczeń bezpieczników typu PP17 i PP32 - X1X2 - X3 - X4 - XXXX:

1) X1X2 - symbol wymiaru (prąd znamionowy, A): 31 -100A; 35 - 250A; 37 - 400A; 39 - 630A.

2) X3 - oznaczenie rodzaju instalacji i rodzaju podłączenia: 2 - na własnej podstawie, 5 - na bazie kompletnych urządzeń, 7 - na przewodach kompletnych urządzeń (połączenie śrubowe), 8 - bez podstawy (topliwe wkładka), 9 - bez podstawy (wkładka topikowa pod względem wymiarów jest ujednolicona z bezpiecznikami PN2-100 i PN2-250).

3) X4 - symbol obecności sygnalizacji działania, wybijaka, wolnego styku: 0 - bez sygnalizacji, 1 - z wybijakiem i wolnym stykiem, 2 - ze wskaźnikiem działania, 3 - z wybijakiem.

4) XXXX - wersja klimatyczna: UHL, T i kategoria plasacyjna 2, 3.

Obecnie przetworniki półprzewodnikowe są wyposażone w bezpieczniki serii PP57 (ryc. 2.5, a) i PP60S (ryc. 2.5, b).

Ryż. 2.5.

Pierwsze przeznaczone są do ochrony jednostek przekształtnikowych w przypadku zwarć wewnętrznych prądu przemiennego i stałego przy napięciach 220 - 2000 V dla prądów 100, 250, 400, 630 i 800 A. Drugie - do zwarć wewnętrznych prądu przemiennego i stałego. DC przy napięciu 690 V dla prądów 400, 630, 800 i 1000 A.

Struktura oznaczenia bezpieczników typu PP57 – ABCD – EF:

Litery PP - bezpiecznik;

Dwucyfrowa liczba 57 jest liczbą warunkową serii;

A - liczba dwucyfrowa - symbol prądu znamionowego bezpiecznika;

B - cyfra - symbol napięcia znamionowego bezpiecznika;

C - liczba - symbol zgodny ze sposobem montażu i rodzajem podłączenia przewodów do zacisków bezpiecznika (np. 7 - na przewodach urządzenia przetwornicy - skręcane z końcówkami kątowymi);

D - cyfra - symbol obecności wskaźnika pracy i styku obwodu pomocniczego:

0 - brak wskaźnika pracy, brak styku pomocniczego

1 - ze wskaźnikiem pracy, ze stykiem pomocniczym

2 - ze wskaźnikiem pracy, bez styku obwodu pomocniczego;

E - litera - symbol wersji klimatycznej;

Przykładowy symbol bezpiecznika: PP57-37971-UZ.

Bezpieczniki PPN przeznaczone są do ochrony linii kablowych i przemysłowych instalacji elektrycznych przed prądami przeciążeniowymi i zwarciami. Bezpieczniki stosowane są w sieciach elektrycznych prądu przemiennego o częstotliwości 50 Hz o napięciu do 660 V i instalowane w kompletnych urządzeniach niskiego napięcia, na przykład w tablicach rozdzielczych SHO-70, urządzeniach wejściowych-dystrybucyjnych VRU1, ShRS1 szafy rozdzielcze zasilania itp.

Zalety bezpieczników PPN:

1) Korpus bezpiecznika i podstawa uchwytu wykonane są z ceramiki;

2) styki bezpiecznika i oprawki wykonane są z miedzi elektrotechnicznej;

3) skrzynka bezpieczników pokryta drobnym piaskiem kwarcowym;

4) gabaryty bezpieczników są ~15% mniejsze od bezpieczników PN-2;

5) straty mocy są ~40% mniejsze niż bezpieczników PN-2;

6) obecność wskaźnika działania;

7) montaż i demontaż bezpieczników odbywa się za pomocą uniwersalnego ściągacza.

Cechy konstrukcyjne bezpieczników serii PPN pokazano na ryc. 2.6.

Bezpieczniki serii PPNI (rys. 2.7) ogólnego zastosowania przeznaczone są do ochrony przemysłowych instalacji elektrycznych i linii kablowych przed przeciążeniami i zwarciami i dostępne są na prądy znamionowe od 2 do 630 A.

Stosowane są w sieciach jednofazowych i trójfazowych o napięciu do 660 V i częstotliwości 50 Hz. Obszary zastosowania bezpieczników PPNI: urządzenia wejściowe-rozdzielcze (ASU); szafy i punkty dystrybucyjne (SHRS, ShR, PR); wyposażenie podstacji transformatorowych (KSO, ShchO); szafy niskiego napięcia (SHR-NN); szafy i skrzynki sterownicze.

Ryż. 2.6.

Dzięki zastosowaniu nowoczesnych materiałów wysokiej jakości oraz nowej konstrukcji straty mocy we bezpiecznikach PPNI są zmniejszone w porównaniu do bezpieczników PN-2. Dane przedstawione w tabeli 2.1 przedstawiają skuteczność bezpieczników PPNI w porównaniu do PN-2.

Ryż. 2.7.

Styki bezpiecznika i oprawka wykonane są z miedzi elektrotechnicznej pokrytej stopem cyny i bizmutu, co zapobiega ich utlenianiu podczas pracy.

Podstawa uchwytu (izolatora) wykonana jest ze wzmocnionego tworzywa termoutwardzalnego, odpornego na korozję, naprężenia mechaniczne, zmiany temperatury i wstrząsy dynamiczne występujące podczas zwarć do 120 kA.

Styki wkładki topikowej wykonane są w formie noża (zaostrzonego), co pozwala na montaż ich w uchwytach przy mniejszym wysiłku.

Wygodny montaż lub demontaż wkładek bezpiecznikowych PPNI wszystkich wymiarów odbywa się za pomocą uniwersalnego uchwytu do wyjmowania RS-1, którego izolacja wytrzymuje napięcia do 1000 V.

W celu szybkiego i skutecznego gaszenia łuku korpus topliwego ogniwa wypełniony jest wysoko oczyszczonym chemicznie piaskiem kwarcowym.

Element topliwy wykonany jest z brązu fosforowego (stopu miedzi i cynku z dodatkiem fosforu) i jest bezpiecznie punktowo przyspawany do zacisków bezpiecznika.

Konstrukcja złącza topikowego ma specjalny wskaźnik wykonany w postaci wysuwanego pręta, który pozwala wizualnie określić przepalone bezpieczniki.

Bezpieczniki PPNI o zdolności wyłączania w całym zakresie „gG” niezawodnie działają zarówno przy prądach zwarciowych, jak i podczas przeciążeń.

Konstrukcja, parametry techniczne, gabaryty i wymiary montażowe wkładek i oprawek PPNI są zgodne z nowoczesnymi normami IEC i GOST, dzięki czemu bezpieczniki te mogą zastąpić inne bezpieczniki krajowe i importowane.

Dobór wkładek bezpiecznikowych

Bezpieczniki instaluje się na wszystkich gałęziach, jeżeli przekrój przewodu na odgałęzieniu jest mniejszy niż przekrój przewodu w głównej, na wejściach i na głównych odcinkach sieci w wejściowych urządzeniach rozdzielczych, szafach rozdzielczych i skrzynkach zasilających w komplecie z wyłącznikami automatycznymi lub na oddzielnych panelach. Dla selektywności działania konieczne jest, aby każdy kolejny bezpiecznik w kierunku źródła prądu miał

prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej jest co najmniej o jeden stopień wyższy niż poprzedni.

Aby obliczyć ochronę sieci i urządzeń za pomocą bezpieczników, wymagane są następujące dane:

Napięcie znamionowe bezpiecznika;

Maksymalny prąd zwarciowy wyłączany przez bezpiecznik;

Znamionowy prąd bezpiecznika;

Prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej;

Charakterystyka ochronna bezpiecznika.

Nazywa się napięcie znamionowe bezpiecznika (Unom,pr).

napięciem wskazanym na nim, do pracy ciągłej, do której jest przeznaczony. Rzeczywiste napięcie sieciowe (Uc) nie może przekraczać napięcia znamionowego bezpiecznika o więcej niż 10%:

Uс ≤ 1,1 Unom,pr (2,1)

Prąd znamionowy bezpiecznika (Inom, pr) to prąd wskazany na nim, równy największemu z prądów znamionowych wkładek topikowych (Imax nom, PV) przeznaczonych dla tego bezpiecznika. Jest to maksymalny prąd ciągły przepuszczany przez bezpiecznik w zależności od stanu nagrzania jego części, z wyjątkiem wkładek.

Inom, pr = Imax nom, PV (2,2)

Maksymalny prąd wyłączalny (zdolność wyłączania) bezpiecznika (Imax, pr) to największa wartość (skuteczna) składowej okresowej prądu, która jest wyłączana przez bezpiecznik bez zniszczenia i niebezpiecznego wyrzucenia płomienia lub produktów spalania łuk elektryczny. Wartość bezpieczników każdego typu może się różnić w zależności od napięcia, prądu znamionowego bezpiecznika, wartości cosf w odłączanym obwodzie i innych warunków.

Prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej (Inom, PV) to prąd wskazany na niej, dla pracy ciągłej, do jakiego jest przeznaczony. W praktyce jest to maksymalny prąd ciągły przepuszczany przez wkładkę (Imax, PB), zgodnie z warunkiem dopuszczalnego nagrzania samego wkładki.

Inom,PV = Imaks.,PV (2.3)

Zwykle oprócz prądu znamionowego wkładki podawane są jeszcze dwie wartości tzw. prądów probierczych, według których kalibrowane są wkładki. Dolna wartość topiku prądu probierczego musi wytrzymać określony czas, zwykle 1 godzinę, bez stopienia; przy górnej wartości prądu probierczego wkładka musi wypalić się w czasie nie dłuższym niż określony czas, zwykle również 1 godzina.

Podstawowymi danymi pozwalającymi określić czas spalania wkładki, a co za tym idzie i selektywność bezpieczników połączonych szeregowo, są ich właściwości ochronne.

Cechą ochronną bezpiecznika jest zależność całkowitego czasu wyłączenia (suma czasu topienia wkładki i czasu świecenia łuku) od wielkości wyłączanego prądu.

Charakterystyki ochronne podawane są zazwyczaj w formie wykresu, we współrzędnych prostokątnych. Na pionowej osi współrzędnych wykreślany jest czas, a na poziomej osi stosunek prądu wyłączanego przez bezpiecznik do prądu znamionowego wkładki, czyli prądu wyłączanego.

Selektywność (selektywność) ochrony bezpiecznikami jest zapewniona poprzez taki dobór bezpieczników, aby w przypadku zwarcia np. na odgałęzieniu do odbiornika elektrycznego zadziałał najbliższy bezpiecznik zabezpieczający ten odbiornik, ale nie działa bezpiecznik zabezpieczający główny odcinek sieci.

Doboru wkładek topikowych ze względu na warunek selektywności należy dokonać stosując typowe charakterystyki ochronne bezpieczników, biorąc pod uwagę możliwy rozrzut rzeczywistych charakterystyk zgodnie z danymi producenta.

Typową charakterystykę czasowo-prądową nowoczesnego bezpiecznika dwustronnego działania pokazano na rysunku 2.8.

Przy prądzie znamionowym 200 A bezpiecznik musi działać przez czas nieokreślony. Z charakterystyki wynika, że ​​wraz ze spadkiem prądu czas odpowiedzi w obszarze małych prądów szybko rośnie, a krzywa zależności powinna w idealnym przypadku asymptotycznie zmierzać do linii prostej I = 200 A, dla czasu t = + ∞. W obszarze przeciążeń eksploatacyjnych, czyli w przypadku, gdy prąd płynący przez bezpiecznik mieści się w granicach (1-5)⋅Inom, czas działania bezpiecznika jest dość długi – przekracza kilka sekund (przy prądzie 1000A , czas operacji wynosi 10 s).

Zależność tego typu pozwala na swobodną pracę zabezpieczanego sprzętu w całym zakresie eksploatacyjnych charakterystyk przeciążeniowych. Wraz z dalszym wzrostem prądu stromość charakterystyki czasowo-prądowej (ryc. 2.8) szybko rośnie i nawet przy jedenastokrotnym przeciążeniu czas odpowiedzi wynosi tylko 10 ms. Dalszy wzrost prądu przeciążeniowego skraca czas zadziałania w jeszcze większym stopniu, chociaż nie tak szybko, jak w obszarze od pięcio do dziesięciokrotnego przeciążenia. Wyjaśnia to skończona szybkość wygaszania łuku wynikająca z skończonej pojemności cieplnej materiału wypełniacza, końcowego ciepła topnienia topliwego materiału ogniwa oraz pewnej masy topiącego się i parującego metalu ogniwa. Przy dalszym wzroście prądu (ponad 15-20 razy w stosunku do wartości nominalnej) czas reakcji elementu topikowego może wynosić 0,02-0,5 ms, w zależności od rodzaju i konstrukcji bezpiecznika.

Ryż. 2.8.

Przy prądzie znamionowym 200 A bezpiecznik musi działać przez czas nieokreślony. Z charakterystyki wynika, że ​​wraz ze spadkiem prądu czas odpowiedzi w obszarze małych prądów szybko rośnie, a krzywa zależności w idealnym przypadku powinna asymptotycznie zmierzać do linii prostej I = 200 A, dla czasu t = + ∞. W obszarze przeciążeń eksploatacyjnych, czyli w przypadku, gdy prąd płynący przez bezpiecznik mieści się w granicach (1-5)⋅Inom, czas działania bezpiecznika jest dość długi – przekracza kilka sekund (przy prądzie 1000 A, czas operacji wynosi 10 s).

Zależność tego typu pozwala na swobodną pracę zabezpieczanego sprzętu w całym zakresie eksploatacyjnych charakterystyk przeciążeniowych. Wraz z dalszym wzrostem prądu stromość charakterystyki czasowo-prądowej (ryc. 2.8) szybko rośnie i nawet przy jedenastokrotnym przeciążeniu czas odpowiedzi wynosi tylko 10 ms. Dalszy wzrost prądu przeciążeniowego skraca czas zadziałania w jeszcze większym stopniu, chociaż nie tak szybko, jak w obszarze od pięcio do dziesięciokrotnego przeciążenia. Wyjaśnia to skończona szybkość wygaszania łuku wynikająca z skończonej pojemności cieplnej materiału wypełniacza, końcowego ciepła topnienia topliwego materiału ogniwa oraz pewnej masy topiącego się i parującego metalu ogniwa. Przy dalszym wzroście prądu (ponad 15-20 razy w stosunku do wartości nominalnej) czas reakcji elementu topikowego może wynosić 0,02-0,5 ms, w zależności od rodzaju i konstrukcji bezpiecznika.

Siemens produkuje szeroką gamę bezpieczników (kombinacje gG, gM, aM, gR, aR, gTr, gF, gFF), sześć rozmiarów - 000(00C), 00, 1, 2, 3, 4a (oznaczenia wg IEC) prądy znamionowe od 2 do 1600 A i napięcia (~400V, 500V i 690V; - 250V, 440V) z najczęściej stosowanymi stykami nożowymi (NH), głównie w pozycji montażu pionowego.

Bezpieczniki NH mają wysoką zdolność wyłączania i stabilną charakterystykę. Zastosowanie bezpieczników NH umożliwia zapewnienie selektywności zabezpieczenia w przypadku zwarcia.

Bezpieczniki płaskie NH (analogiczne do PPN) przeznaczone są do montażu w oprawkach stykowych PBS, PBD, w PVR serii APC i RBK oraz w rozłącznikach typu RAB. Bezpieczniki te można stosować w urządzeniach ochronnych przeznaczonych do stosowania wkładek domowych typu PPN.

Bezpieczniki typu NH to bezpieczniki gaszące łuk w zamkniętej przestrzeni. Topliwa wkładka jest wytłoczona z cynku, który jest metalem niskotopliwym i odpornym na korozję. Kształt wkładki topikowej umożliwia uzyskanie korzystnej charakterystyki czasowo-prądowej (ochronnej). Wkład znajduje się w szczelnej, izolacyjnej obudowie ceramicznej. Wypełniacz - piasek kwarcowy o zawartości SiO nie mniejszej niż 98%, o ziarnach (0,2-0,4)⋅10 -3 m i wilgotności nie większej niż 3%.

Po odłączeniu zwężone przesmyki wkładki topikowej wypalają się, po czym powstały łuk gaśnie ze względu na efekt ograniczania prądu, który występuje, gdy przepalają się zwężone odcinki wkładki. Średni czas gaszenia łuku wynosi 0,004 s.

Charakterystyki czasowo-prądowe bezpieczników NH dla klasy użytkowej gG przedstawiono na rysunku 2.9.

2 10 100 1 000 10 000 100 000

Spodziewany prąd zwarciowy IP, A

Ryż. 2.9.

Bezpieczniki NH działają cicho, praktycznie bez emisji płomieni i gazów, co pozwala na ich instalowanie w niewielkiej odległości od siebie.

Kolejną ważną cechą bezpiecznika, jako urządzenia zabezpieczającego, jest tzw. wskaźnik ochronny, określany w źródłach zagranicznych jako I 2 t. W przypadku chronionego obwodu elektrycznego wskaźnikiem ochronnym jest ilość ciepła wytworzonego w obwodzie od chwili wystąpienia sytuacji awaryjnej do całkowitego wyłączenia obwodu przez urządzenie zabezpieczające. Wartość wskaźnika ochronnego konkretnego urządzenia de facto określa granicę jego odporności na zniszczenie termiczne w trybach awaryjnych. Przy obliczaniu wartości wskaźnika ochronnego stosuje się wartość skuteczną prądu w obwodzie.

Przykładowo wartość skuteczną prądu płynącego przez bezpiecznik można obliczyć dla powszechnie stosowanych obwodów prostownika prądu przemiennego z (wygładzonego) prądu stałego Id lub z prądu fazowego IL, których wartości podano w tabeli 2.2.

W przypadku zwarcia prąd wkładki bezpiecznikowej (rys. 2.10) narasta w czasie topienia tS aż do prądu zwarciowego IC (szczytowy prąd topnienia).

W czasie wygaszania łuku tL powstaje łuk elektryczny i wygaszany jest prąd zwarciowy (rys. 2.10).

Całka z wartości kwadratowej prądu (∫l 2 dt) w całym czasie działania (tS + tL), zwana w skrócie całkowitą całką Joule'a, określa ciepło dostarczane do chronionego elementu półprzewodnikowego podczas procesu otwierania .

Aby osiągnąć wystarczający efekt ochronny, całkowita całka Joule'a wkładki bezpiecznikowej musi być mniejsza niż wartość I 2 ⋅t (całka obciążenia całkowitego) elementu półprzewodnikowego. Ponieważ całkowita całka Joule'a wkładki bezpieczeństwa wraz ze wzrostem temperatury, a w konsekwencji wraz ze wzrostem napięcia wstępnego, praktycznie maleje w taki sam sposób, jak wartość I 2 ⋅t elementu półprzewodnikowego, wystarczy porównać wartości I 2 ⋅t w stanie nieobciążonym (zimnym).

Ryż. 2.10.

Całkowita całka Joule'a (I 2 ⋅tA) jest sumą całki topnienia (I 2 ⋅tS) i całki łuku (I 2 ⋅tL). Ogólnie rzecz biorąc, wartość całkowitej całki Joule'a urządzenia półprzewodnikowego musi być większa lub równa wartości współczynnika ochronnego bezpiecznika:

((∫I 2 t) (półprzewodnik, t = 25 °C, tP = 10 ms) ≥ ((∫I 2 ⋅tA) (wkładka bezpiecznikowa).

Całkę topnienia I 2 ⋅tS można obliczyć dla dowolnych wartości czasu, w oparciu o pary wartości charakterystyki czasowo-prądowej wkładki bezpiecznikowej.

Wraz ze zmniejszaniem się czasu topienia całka topnienia zmierza do dolnej wartości granicznej, przy której podczas procesu topienia praktycznie nie jest usuwane ciepło z mostków przewodu zużywalnego do otaczającej przestrzeni. Całki topnienia podane w danych doboru i zamówienia oraz w charakterystyce odpowiadają czasowi topnienia tS = 1 ms.

O ile całka topnienia I 2 ⋅tS jest właściwością wkładki bezpiecznikowej, o tyle całka łuku I 2 ⋅tL zależy od charakterystyki obwodu elektrycznego, a mianowicie:

Od napięcia powrotnego UW;

Ze współczynnika mocy cosf zwartego obwodu;

Od prądu spodziewanego IP// (prąd w miejscu zamontowania wkładki bezpiecznikowej, jeżeli występuje w niej zwarcie).

Maksymalną całkę łuku osiąga się dla każdego typu bezpiecznika przy prądach od 10⋅IP do 30⋅IP.

Przy zabezpieczaniu sieci bezpiecznikami typu PN, NPN, NPR o zadanych charakterystykach ochronnych, selektywność działania zabezpieczającego będzie realizowana jeżeli pomiędzy prądem znamionowym wkładki topikowej zabezpieczającej czołową część sieci (Inom G, PV ) i prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej na odgałęzieniu do odbiornika (Inom O , PV) pewne stosunki są zachowane.

Przykładowo przy małych prądach przeciążeniowych wkładki bezpiecznikowej (około 180-250%) selektywność zostanie zachowana, jeśli Inom G, PV > Inom O, PV o co najmniej jeden stopień standardowej skali prądów znamionowych bezpiecznika -spinki do mankietów.

W przypadku zwarcia selektywność ochrony bezpiecznikami typu NPN będzie zapewniona przy zachowaniu następujących stosunków:

I(3)SC / Inom O, PV ≤ …50; 100; 200;

Inom G, PV / Inom O, PV ...2,0; 2,5; 3.3,

gdzie I (3) zwarcie - trójfazowy prąd zwarciowy gałęzi, A.

Stosunki prądów znamionowych wkładek bezpiecznikowych Inom G, PV i Inom O, PV dla bezpieczników typu PN2, które zapewniają niezawodną selektywność, pokazano w tabeli 2.3.

Jeżeli nie są znane właściwości ochronne wkładek topikowych, zaleca się sprawdzenie selektywności ze względu na przekroje wkładki topikowej, skorygowanej ze względu na materiał wkładki topikowej i konstrukcję bezpiecznika. W tym przypadku określa się przekroje wkładek bezpiecznikowych połączonych szeregowo (SK i SH); oblicza się stosunek SP/SK i porównuje z wartością SP/SK = a, co zapewnia selektywność.

SK - odcinek wkładki bezpiecznikowej, instalowany bliżej zwarcia; SP - odcinek wkładki bezpiecznikowej, instalowany bliżej źródła zasilania.

Wartość a wyznacza się zgodnie z tabelą 2.4, jeżeli obliczona wartość Sn/SK ≥ a, to selektywność jest zapewniona.

Głównym warunkiem decydującym o wyborze bezpieczników do ochrony silników asynchronicznych z wirnikiem klatkowym jest odstrojenie od prądu rozruchowego.

Notatka. 1(3)KZ - prąd zwarciowy na początku chronionego odcinka sieci.

Odstrojenie wkładki topikowej od prądów rozruchowych odbywa się w odpowiednim czasie: rozruch silnika elektrycznego musi zostać całkowicie zakończony, zanim wkładka topikowa stopi się pod wpływem prądu rozruchowego.

Doświadczenie eksploatacyjne ustaliło zasadę: dla niezawodnej pracy wkładów prąd rozruchowy nie powinien przekraczać połowy prądu, który może stopić wkład podczas rozruchu.

Wszystkie silniki elektryczne są podzielone na dwie grupy według czasu rozruchu i częstotliwości. Za silniki z łatwym rozruchem uważa się silniki wentylatorów, pomp, maszyn do cięcia metalu itp., których rozruch kończy się w ciągu 3-5 s, silniki te są uruchamiane rzadko, mniej niż 15 razy w ciągu 1 godziny.

Do silników o ciężkim rozruchu zalicza się silniki dźwigów, wirówek, młynów kulowych, których rozruch trwa dłużej niż 10 s, a także silniki uruchamiane bardzo często - ponad 15 razy w ciągu 1 godziny. Do tej kategorii zaliczają się także silniki o lżejszych warunkach rozruchu , ale szczególnie odpowiedzialny, za co całkowicie niedopuszczalne jest fałszywe przepalenie wkładu podczas rozruchu.

Wyboru prądu znamionowego wkładki bezpiecznikowej do odstrojenia od prądu rozruchowego dokonuje się według wzoru:

Inom, PV ≥ zaczynam, DV / K, (2,4)

gdzie Istart, DV - prąd rozruchowy silnika określony w paszporcie, katalogach lub bezpośrednim pomiarze; K to współczynnik określony przez warunki rozruchu i równy 2,5 dla silników z łatwym rozruchem i 1,6-2 dla silników z ciężkim startem.

Ponieważ wkładka nagrzewa się i utlenia podczas uruchamiania silnika, przekrój wkładki zmniejsza się, pogarsza się stan styków, może fałszywie przepalić się podczas normalnej pracy silnika. Wkładka wybrana zgodnie z (2.4) może się również przepalić, gdy

opóźniony rozruch lub samostart silnika w stosunku do szacowanego czasu.

Dlatego we wszystkich przypadkach zaleca się pomiar napięcia na wejściach silnika w momencie rozruchu i określenie czasu rozruchu.

Aby zapobiec spaleniu wkładów podczas rozruchu, co może skutkować pracą silnika w dwóch fazach i jego uszkodzeniem, zaleca się, we wszystkich przypadkach, w których jest to dopuszczalne ze względu na wrażliwość na prądy zwarciowe, dobór płytki grubsze niż zgodnie z warunkiem (2.1).

Każdy silnik musi być chroniony przez własny, oddzielny aparat ochronny. Wspólne urządzenie może chronić kilka silników małej mocy tylko wtedy, gdy zapewniona jest stabilność termiczna urządzeń rozruchowych i urządzeń zabezpieczających przed przeciążeniem zainstalowanych w obwodzie każdego silnika.

Dobór bezpieczników do zabezpieczenia linii zasilających kilka silników asynchronicznych

Zabezpieczenie linii zasilających kilka silników musi zapewniać zarówno rozruch silnika o największym prądzie rozruchowym, jak i samorozruch silników, jeśli jest to dopuszczalne ze względów bezpieczeństwa, procesu technologicznego itp.

Przy obliczaniu zabezpieczenia należy dokładnie określić, które silniki zostaną wyłączone w przypadku spadku lub całkowitego zaniku napięcia, które pozostaną włączone, a które zostaną ponownie włączone w przypadku pojawienia się napięcia.

Aby ograniczyć zakłócenia w procesie technologicznym, stosuje się specjalne schematy włączania elektromagnesu trzymającego rozrusznik, które zapewniają natychmiastowe włączenie do sieci silnika po przywróceniu napięcia. Dlatego w ogólnym przypadku prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej, przez którą zasilanych jest kilka silników samorozruchowych, wybiera się za pomocą wyrażenia:

Inom, PV ≥ ∑Istart, DV / K, (2,5)

gdzie ∑ Istart, DV - suma prądów rozruchowych samorozruchowych silników elektrycznych.

Wybór bezpieczników do ochrony linii w przypadku braku samorozruchowych silników elektrycznych

W takim przypadku wkładki bezpiecznikowe dobierane są według następującego stosunku:

Inom, PV ≥ Imax, TL/K, (2,6)

gdzie Imax, TL = Istart, DV + Idlit, TL - maksymalny prąd krótkotrwały linii; Istart, DV - prąd rozruchowy silnika elektrycznego lub grupy jednocześnie włączonych silników elektrycznych, przy uruchomieniu którego krótkotrwały prąd linii osiąga największą wartość; Idlit, TL - długoterminowy prąd znamionowy linii do momentu uruchomienia silnika elektrycznego (lub grupy silników elektrycznych) - jest to całkowity prąd pobierany przez wszystkie elementy połączone przez bezpiecznik, określony bez uwzględnienia pracy prąd rozruchowego silnika elektrycznego (lub grupy silników).

Wybór bezpieczników do ochrony silników asynchronicznych przed przeciążeniem

Ponieważ prąd rozruchowy jest 5-7 razy większy od prądu znamionowego silnika, wkładka bezpiecznikowa wybrana zgodnie z wyrażeniem (2.4) będzie miała prąd znamionowy 2-3 razy większy od prądu znamionowego silnika i wytrzymując ten prąd w nieskończoność, nie będzie mogła chronić silnik przed przeciążeniem. Aby chronić silniki przed przeciążeniem, zwykle stosuje się przekaźniki termiczne wbudowane w rozruszniki magnetyczne lub przełączniki automatyczne.

Jeżeli do zabezpieczenia silnika przed przeciążeniem i sterowania nim stosuje się rozrusznik magnetyczny, to przy wyborze wkładek bezpiecznikowych należy wziąć pod uwagę także warunek zapobiegania uszkodzeniu styków rozrusznika.

Faktem jest, że podczas zwarć w silniku napięcie na elektromagnesie trzymającym rozrusznika maleje, znika i przerywa prąd zwarciowy za pomocą styków, które z reguły ulegają zniszczeniu. Aby zapobiec temu zwarciu, silniki należy wyłączyć bezpiecznikiem przed otwarciem styków rozrusznika.

Stan ten jest spełniony, jeżeli czas odcięcia prądu zwarciowego przez bezpiecznik nie przekracza 0,15-0,2 s; w tym celu prąd zwarciowy musi być 10-15 razy większy niż znamionowy prąd włączenia bezpiecznika chroniącego silnik, tj.:

I(3)SC / Inom, PV ≥ 10–15. (2.7)

Zabezpieczenie bezpiecznikowe sieci do 1000 V przed przeciążeniem

W PUE 3.1.10 wskazano sieci o napięciu do 1000 V, wymagające oprócz ochrony przed zwarciami, ochrony przed przeciążeniem. Obejmują one:

1. Wszystkie sieci wykonane z otwartych, niezabezpieczonych izolowanych przewodów w palnej osłonie, wewnątrz dowolnych pomieszczeń.

2. Wszystkie sieci oświetleniowe, niezależnie od konstrukcji i sposobu układania przewodów lub kabli w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej, w obiektach komercyjnych, w pomieszczeniach usługowych i socjalnych przedsiębiorstw przemysłowych, w obiektach przemysłowych zagrożonych pożarem, wszystkie sieci do zasilania domowego i przenośnego sprzętu elektrycznego urządzenia.

3. Wszystkie sieci elektroenergetyczne w przedsiębiorstwach przemysłowych, w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej, jeżeli w warunkach procesu technologicznego może wystąpić długotrwałe przeciążenie przewodów i kabli.

4. Wszystkie sieci wszelkiego typu w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem oraz instalacje wybuchowe na zewnątrz (na zewnątrz budynków), niezależnie od trybu pracy i przeznaczenia sieci.

Prąd znamionowy wkładki topikowej należy dobrać jak najniższy, zgodnie z warunkiem niezawodnego przesyłu maksymalnego prądu obciążenia. Praktycznie przy stałym, pozbawionym wstrząsów obciążeniu, prąd znamionowy wkładki 1nom, PV przyjmuje się w przybliżeniu równy maksymalnemu ciągłemu prądowi obciążenia Imax, TH, a mianowicie:

Inom, PV ≥ Imax, TN. (2.8)

Prąd znamionowy wkładki określa dopuszczalny ciągły prąd obciążenia 1dlit, TN dla przewodu (ułożonego w normalnych warunkach) chronionego przez wybraną wkładkę:

kk⋅Inom, PV ≤ kp⋅Ilong, TN, (2,9)

gdzie kk jest współczynnikiem uwzględniającym konstrukcję przewodów chronionych wkładką, równym 1,25 zgodnie z PUE 3.1.10 dla przewodów z izolacją gumową i podobną palną, układanych we wszystkich pomieszczeniach z wyjątkiem niewybuchowych pomieszczeń przemysłowych. Dla wszelkich przewodów układanych w niewybuchowych pomieszczeniach przemysłowych i kabli z izolacją papierową w dowolnych pomieszczeniach kk = 1:

kp = kp1⋅kp2⋅kp3, (2-10)

gdzie kp jest ogólnym współczynnikiem korygującym odpowiadającym przypadkowi, gdy rzeczywiste warunki układania różnią się od normalnych.

Jeżeli obciążenie ma charakter udarowy, np. silnik elektryczny dźwigu, a czas trwania obciążenia jest krótszy niż 10 minut, wówczas wprowadza się współczynnik korygujący kp1. Współczynnik ten wprowadza się dla przewodów miedzianych o przekroju co najmniej 6 mm2 i przewodów aluminiowych o przekroju co najmniej 10 mm2. Wartość kp1 przyjmuje się zgodnie z wyrażeniem

kp1 = 0,875/√PV,

gdzie PV to czas załączenia wyrażony w jednostkach względnych, równy stosunkowi czasu załączenia odbiornika, np. silnika elektrycznego, do całkowitego czasu cyklu pracy przerywanej. Współczynnik kP1 wpisuje się, jeżeli czas załączenia nie jest dłuższy niż 4 minuty, a przerwa między załączeniami nie jest krótsza niż 6 minut. W przeciwnym wypadku wartość prądu obciążenia przyjmuje się jak dla pracy ciągłej.

Jeżeli temperatura otoczenia odbiega od normalnej, wprowadza się współczynnik korygujący kP2, określony zgodnie z tabelami PUE.

Przy układaniu więcej niż jednego kabla w jednym wykopie wprowadza się współczynnik korygujący kP3, który również określa się na podstawie tabel PUE.

We wtórnych obwodach łączeniowych (prąd roboczy, oprzyrządowanie, przekładniki napięciowe pomiarowe itp.) wkładki topikowe dobiera się według prądów zwarciowych w oparciu o warunek:

I(3) zwarcie / Inom, PV ≥ 10 (2.11)

Bezpieczniki są instalowane na tablicach rozdzielczych i punktach zasilania. Wkładka topliwa jest wykonywana pionowo. Po dokręceniu wszystkich elementów mocujących sprawdzany jest kontakt styków noża lub nakładki z szczękami zębatek. „Sprężynowanie” szczęk kontaktowych stojaków, gdy wchodzi w nie nóż lub nasadka, powinno być zauważalne gołym okiem. Podstawki bezpiecznikowe nie powinny wypadać z zębatek stykowych pod wpływem siły równej dla bezpieczników na prąd: 40A - siła 30N; 100A - 40H; 250A - 45H; 400A - 50H; 600A - 60H.

Sprawdzenie bezpieczników przy ponownym włączeniu przeprowadza się w następującym zakresie:

1. Kontrola zewnętrzna, czyszczenie, sprawdzenie połączeń stykowych.

2. Sprawdzenie poprawności doboru prądu znamionowego wkładki topikowej.

W warunkach produkcyjnych istnieją powody, dla których w przypadku braku standardowej wkładki topikowej konieczne jest jej zastąpienie przewodem, który swoimi właściwościami będzie równoważny wkładce topikowej.

Tabela 2.5 zawiera listę przekrojów poprzecznych różnych materiałów przewodzących odpowiednich do zastosowania jako wkładka topikowa.

Dobór bezpieczników do ochrony półprzewodników

Bezpieczniki do ochrony elementów półprzewodnikowych wkładki dobierane są w zależności od napięcia znamionowego, prądu znamionowego, pełnej całki Joule'a I2⋅tA oraz współczynnika cyklu obciążenia, z uwzględnieniem innych określonych warunków.

Napięcie znamionowe Up wkładki bezpiecznikowej to napięcie podawane jako wartość skuteczna napięcia przemiennego podczas generowania danych zamówieniowych i planistycznych, a także wskazane na samej wkładce bezpiecznikowej.

Napięcie znamionowe wkładki bezpiecznikowej dobiera się tak, aby w sposób niezawodny odcinało napięcie powodujące zwarcie. Napięcie to nie powinno przekraczać Ur +10%. W tym przypadku należy również wziąć pod uwagę fakt, że napięcie zasilania Upc prostownika prądu przemiennego może wzrosnąć o 10%. Jeżeli dwie gałęzie obwodu prostownika prądu przemiennego są połączone szeregowo w obwodzie zwartym, to przy wystarczająco dużym prądzie zwarciowym można oczekiwać równomiernego rozkładu napięcia.

Tryb sprostowania. W przypadku prostowników prądu przemiennego, które pracują wyłącznie w trybie prostowniczym, napięcie zasilania Upc pełni rolę napięcia wzbudzenia.

Tryb odwracania. W przypadku prostowników prądu przemiennego, które działają również w trybie inwertowanym, usterka może być spowodowana zatrzymaniem się falownika. W tym przypadku suma napięcia prądu stałego zasilania (na przykład siły elektromotorycznej maszyny prądu stałego) i napięcia prądu trójfazowego sieci zasilającej działa jako napięcie wzbudzające Uin w zwarciu. Przy doborze wkładki bezpiecznikowej ilość tę można zastąpić napięciem przemiennym, którego wartość skuteczna odpowiada 1,8-krotności wartości napięcia prądu trójfazowego sieci zasilającej (Uext=1,8Ups). Wkładki bezpiecznikowe muszą być tak dobrane, aby niezawodnie otwierały napięcie Uext.

Prąd znamionowy, obciążalność Ip wkładki topikowej to prąd podany w danych i charakterystykach doboru i zamówienia, a także wskazany na wkładce jako wartość skuteczna AC dla zakresu częstotliwości 45-62 Hz.

Normalne warunki pracy wkładki bezpiecznikowej przy prądzie znamionowym to:

Naturalne chłodzenie powietrzem w temperaturze otoczenia +45°С;

Przekroje przyłączy są równe przekrojom kontrolnym przy pracy w podstawach bezpiecznikowych i rozłącznikach NH;

Kąt odcięcia prądu w połowie cyklu wynosi 120°;

Obciążenie ciągłe jest maksymalne przy prądzie znamionowym.

Dla warunków pracy innych niż wymienione powyżej dopuszczalny prąd pracy Ip wkładki bezpiecznikowej określa się ze wzoru:

Ip = ku ⋅ kq ⋅ kl ⋅ ki ⋅ kwl ⋅ Ip, (2.12)

gdzie Ip jest prądem znamionowym bezpiecznika;

ku jest współczynnikiem korygującym temperaturę otoczenia;

kq - współczynnik korygujący dla przekroju połączenia;

kl - współczynnik korekcyjny aktualnego kąta odcięcia;

ki – współczynnik korygujący dla intensywnego chłodzenia powietrza;

kwl - współczynnik cykli obciążenia.

Współczynnik cyklu obciążenia kwl jest współczynnikiem redukcyjnym, za pomocą którego można określić niezmienną w czasie obciążalność wkładek bezpiecznikowych dla dowolnego cyklu obciążenia. Wkładki bezpiecznikowe mają różne współczynniki cyklu obciążenia ze względu na swoją konstrukcję. Specyfikacje wkładki bezpiecznikowej wskazują odpowiedni współczynnik wypełnienia kwl dla > 10 000 zmian obciążenia (1 godzina włączenia, 1 godzina wyłączenia) w oczekiwanym okresie trwałości wkładki bezpiecznikowej.

Przy równomiernym obciążeniu (brak cykli obciążenia i przestojów) można przyjąć współczynnik cyklu obciążenia kwl = 1. W przypadku cykli obciążenia i przestojów, które trwają dłużej niż 5 minut i występują częściej niż raz w tygodniu, należy wybrać współczynnik cyklu obciążenia kwl określone w charakterystykach poszczególnych wkładek bezpiecznikowych producentów.

Współczynnik rezydualny - krw.

Wstępne obciążenie wkładki zabezpieczającej skraca przeciążalność i czas topienia. Za pomocą współczynnika resztkowego krw można wyznaczyć czas, w którym wkładka bezpiecznikowa może pracować z dowolnym prądem przeciążeniowym Ila podczas okresowego lub nieokresowego cyklu obciążenia przekraczającego wcześniej obliczony dopuszczalny prąd obciążenia Ila bez utraty jego wartości. pierwotne właściwości w miarę upływu czasu.

Współczynnik resztkowy kRW zależy od napięcia wstępnego V= Ieff/Ip - (stosunek wartości skutecznej prądu Ieff przepływającego przez bezpiecznik w czasie cyklu obciążenia do dopuszczalnego prądu obciążenia Ip), a także od częstotliwości przeciążenia F. Graficznie zależność tę przedstawiają dwie krzywe (rys. 2.11): kRW1 = f (V), gdzie F = częste prądy udarowe / prądy cyklu pracy > 1/tydzień; kRW2 = f (V), gdzie F = rzadkie prądy udarowe / prądy cyklu pracy

Po graficznym wyznaczeniu współczynnika kRW1 (kRW2) nośność skróconą tsc można wyznaczyć z:

tsc = kRW1 (kRW2) ⋅ ts

Skrócenie czasu topienia wkładki bezpiecznikowej tsy pod napięciem wstępnym wyznacza się z obliczonej wartości V za pomocą danej krzywej kR3 = f (V) (rys. 2.11) za pomocą wyrażenia:

tsy = kR3 ⋅ ts

Ryż. 2.11.

Prostowniki prądu przemiennego często działają nie przy obciążeniach ciągłych, ale przy zmiennych obciążeniach, które mogą również na krótko przekroczyć prąd znamionowy prostownika prądu przemiennego.

W przypadku obciążenia zmiennego klasyfikuje się cztery typowe typy obciążeń ze względu na niezmieniający się w czasie tryb pracy wkładek bezpiecznikowych:

Nieznane obciążenie zmienne, ale ze znanym prądem maksymalnym (ryc. 2.13);

Zmienne obciążenie ze znanym cyklem obciążenia (ryc. 2.14);

Losowe obciążenie udarowe od obciążenia wstępnego o nieznanej sekwencji impulsów uderzeniowych (ryc. 2.15).

Określenie wymaganego prądu znamionowego IP wkładki bezpiecznikowej dla każdego z czterech rodzajów obciążenia odbywa się dwuetapowo:

1. Wyznaczenie prądu znamionowego IP na podstawie wartości skutecznej Ieff prądu obciążenia:

IP > Ieff ⋅(1/ ku ⋅ kq ⋅ kl ⋅ ki ⋅ k). (2.13)

2. Sprawdzenie dopuszczalnego czasu trwania przeciążenia blokami prądowymi przekraczającymi dopuszczalny prąd pracy bezpiecznika IP/, korzystając ze wzoru:

kRW ⋅ ts ≥ tk, (2,14)

gdzie tK jest czasem trwania przeciążenia.

Jeżeli powstały czas przeciążenia jest krótszy od wymaganego czasu przeciążenia, należy wybrać wkładkę bezpiecznikową o wyższym prądzie znamionowym Ip (uwzględniając napięcie znamionowe Up i dopuszczalną całkowitą całkę Joule'a) i powtórzyć test.

Przykład doboru bezpiecznika

Urządzenie składające się z topliwego metalowego elementu w postaci cienkiej płytki lub drutu oraz obudowy z urządzeniem stykowym nazywa się bezpiecznikiem. Przeznaczony jest do ochrony obwodów elektrycznych przed prądami przeciążeniowymi i zwarciami.

Normalnym trybem pracy wkładki jest długotrwały przepływ prądu. Kiedy jednak obciążenie wzrośnie powyżej wartości nominalnej lub nastąpi zwarcie (sieci I > I wstawki), metal nagrzewa się do temperatury topnienia, a topienie powoduje przerwanie obwodu. W przeciwieństwie do wkładki topikowej jest ona jednorazowa i po uruchomieniu należy ją wymienić na nową.

Wkładki topliwe wykonuje się najczęściej ze stopu ołowiu z miedzią, cyną, a także z innymi metalami. Wkładki miedziane są cynowane przed montażem, aby zapobiec utlenianiu metalu i pogorszeniu jego właściwości przewodzących. Mają mały przekrój poprzeczny, ponieważ mają niski opór. Dość duża liczba bezpieczników jest dostarczana ze środkami gaśniczymi wewnątrz obudowy (na przykład włóknem lub piaskiem kwarcowym). Prąd, dla którego obliczana jest wkładka topikowa, nazywany jest prądem znamionowym wkładki topikowej I wkładki, w przeciwieństwie do prądu znamionowego wkładki topikowej I. , dla którego obliczane są części przewodzące prąd urządzenia, a także części kontaktowe i łukowe.

Czas przepalenia wkładki topikowej zależy od przepływającego przez nią prądu, a zależność tego prądu od czasu przepalenia t=f(I) nazywa się charakterystyką zabezpieczającą. Pokazano to poniżej:

Rysunek pokazuje charakterystykę dwóch różnych bezpieczników 1 i 2. Mają one różne prądy znamionowe i, jak widać na wykresie, przy tym samym prądzie przeciążeniowym, urządzenie 1 przepali się szybciej niż 2. Odpowiednio, im niższa wartość znamionowa urządzenie, tym szybciej się wypali. Właściwość ta umożliwia zapewnienie selektywnej ochrony obwodów elektrycznych.

Ze względu na cechy konstrukcyjne można wyróżnić bezpieczniki rurowe i korkowe.

Rurowe - wykonywane są w zamkniętych obudowach wykonanych z materiału wytwarzającego gaz - włókien, gdy temperatura wzrasta, w rurze wytwarza się duże ciśnienie, w wyniku czego następuje przerwanie obwodu. Typ bezpiecznika PR:

Gdzie: 1 - styki zamykające, 2 - nasadki mosiężne, 3 - pierścienie mosiężne, 4 - wkładka topikowa, 5 - rurka światłowodowa.

Takie urządzenie składa się z topliwej wkładki 4, która jest zamknięta w składanej rurce z włókna 5, wzmocnionej mosiężnymi pierścieniami końcowymi 2, które zamykają styki 1.

Bezpieczniki wtykowe stosowane są z reguły w instalacjach oświetleniowych, w celu ochrony odbiorców domowych (liczniki energii elektrycznej), a także w silnikach elektrycznych małej i średniej mocy. Sposób mocowania wkładki topliwej różnią się od rurowych.

Istnieją również bezpieczniki resetowalne. Istota ich pracy polega na tym, że po podgrzaniu gwałtownie zmieniają swój opór w górę, co prowadzi do przerwy w obwodzie. Gdy tylko ich temperatura spadnie do temperatury roboczej, rezystancja maleje i obwód ponownie się zamyka. Ich konstrukcja opiera się na materiałach polimerowych, które w normalnych warunkach temperaturowych mają sieć krystaliczną, a po podgrzaniu gwałtownie przekształcają się w stan amorficzny.

Bezpieczniki tego typu znajdują szerokie zastosowanie w technice cyfrowej (komputery, telefony komórkowe, systemy automatycznego sterowania procesami). Ze względu na wysokie koszty w obwodach mocy z reguły nie są one używane. Są bardzo wygodne, ponieważ nie wymagają wymiany po zerwaniu łańcucha.

Spora część elektryków, aby uniknąć częstego przepalania się wkładek, wykonuje tzw. „robale” - zamiast specjalnego stopu wkładki topikowej dołącza zwykły drut o małym przekroju. Nie należy tego robić, ponieważ czas wypalania stopu i zwykłego drutu o tym samym przekroju może się znacznie różnić, co może prowadzić do smutnych konsekwencji. Dlatego jeśli Twoje bezpieczniki często się przepalają, powinieneś ustalić przyczynę ich działania i nie próbować pogarszać ochrony, instalując „błędy”.

Urządzenie i działanie bezpieczników możesz obejrzeć także tutaj:

Aparat ochronny przeznaczone do zapewnienia bezpieczeństwa pracy sieci elektrycznych, maszyn, instalacji elektrycznych w przypadku wystąpienia stanów awaryjnych (zwarcia, przeciążenia). Jednak przy niewłaściwej instalacji i obsłudze same mogą spowodować wypadek, pożar i eksplozję, ponieważ. podczas ich pracy powstają iskry elektryczne, łuki.

Najpopularniejszymi urządzeniami ochronnymi są:

topliwy wyłączniki automatyczne;

powietrze przełączniki automatyczne;

termiczny przekaźnik;

urządzenia wyłączenie ochronne.

bezpiecznik Urządzenie nazywa się urządzeniem, w którym przy prądzie przekraczającym dopuszczalną wartość wkładka topikowa topi się i otwiera się obwód elektryczny. Bezpieczniki są urządzeniami zabezpieczającymi jednorazowego użytku.

Mieszanina:

A) topliwy wstawić;

B) kontakt urządzenie;

V) rama(nabój);

d) czasami podsadzkarz(talk, piasek kwarcowy itp.) w celu poprawy gaszenia łuku i wizualny wskaźnik uruchomienia.

Zasada Działanie bezpiecznika polega na tym, że prąd przepływający przez wkładkę topikową wytwarza ciepło zgodnie z równaniem wystarczające do stopienia wkładki topikowej i otwarcia obwodu elektrycznego. W ten sposób realizowana jest ochrona przed prądem przeciążeniowym i zwarciem.

Parametry bezpiecznika

A) Prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej I n.vst . - prąd, dla którego jest przeznaczony do pracy ciągłej i jest na nim wskazany.

B) wartość bezpiecznika I np. . - prąd równy największemu z In.inst i wskazany na bezpieczniku. Wszystkie przewodzące prąd części stykowe bezpiecznika są zaprojektowane dla tego prądu;

V) Napięcie znamionowe U np. . - napięcie odpowiadające najwyższemu napięciu, przy którym można go używać, i jest wskazane na bezpieczniku.

G) ograniczenie prądu wyłączającego przy danym napięciu I ex.pr. . - największa wartość prądu zwarciowego, przy której zapewniona jest niezawodność działania (bez zniszczenia obudowy).

(3 min) Całkowity czas wyłączenia O bezpieczniku obwodu elektrycznego decyduje czas nagrzewania wkładu do temperatury topnienia, czas jego topienia i spalania, który pojawia się przy topieniu łuku.

Zależność całkowitego czasu wyłączenia przez bezpiecznik obwodu jest wyłączona. od względnego prądu przeciążenia lub zwarcia I/In.vst. zwany cecha ochronna, tj. wyłączony =F(I/ In.vst.).

Zależność przedziału czasu, w którym temperatura elementu instalacji elektrycznej osiąga maksymalną dopuszczalną wartość, od stosunku rzeczywistego prądu w nim I do prądu znamionowego In, nazywa się charakterystyka cieplna tego elementu, tj. obciążenie=F(I/ IN).

Porównanie właściwości ochronnych bezpieczników z charakterystykami termicznymi zabezpieczanych elementów pozwala na ocenę

możliwość niezawodnej ochrony. (rys.1)

I/I H.VST i I/I h