Предохранители - это электрические аппараты, предназначенные для защиты от перегрузок и коротких замыканий отдельных электрических установок (электооборудования) и участков сети. Их действие основано на расплавлении плавкой вставки, нагреваемой протекающим через нее током. После устранения причины отключения плавкая вставка должна быть заменена на новую.
Кварцевые предохранители с мелкозернистым наполнителем серии ПК выпускаю для внутренней установки на напряжения от 3 кВ до 35 кВ и номинальные токи от 40 А до 400 А.
Как было указано выше, основными показателями, характеризующими предохранители, являются зависимость времени перегорания плавкой вставки от проходящего по ним тока, а также предельный ток отключения.
Наибольшее применение в электроустановках нашли предохранители ПКТ и ПКН (см. структуру условного обозначения предохранителей). Размеры и техническая характеристика этих предохранителй при ведены на рис.2 и в таблице 4.
Устройство и принцип действия
предохранителей серии ПК
Основными элементами любого предохранителя серии ПК являются: корпус, плавкая вставка, контактная часть, дугогасительное устройство, дугогасительная среда.
Рисунок 2 – Общий вид предохранителей серии ПК
1 – контактные выводы; 2 – ограничитель; 3 – фарфоровый патрон; 4 – кварцевый песок; 5 – плавкие вставки; 6 – латунные колпачки; 7 – указательные устройства; 8 – контактный держатель; 9 – опорный изолятор
Таблица 4 – Техническая характерстика и размеры предохранителе ПКТ и ПКН
| Тип | Номинальное напряжение, кВ | Наибольший номинальный ток патрона, А | Наибольшая разрывная мощность, МВ∙А | Масса, кг | Размеры, мм (см.рис.2) | ||
| А | Б | Е | |||||
| ПКТ | 6 | 30 75 150 300 | 300 | 3,81 5,11 7,51 13,61 | 285 330 330 347 | 421 466 466 495 | 183 213 290 290 |
| ПКТ | 10 | 30 50 100 200 | 300 | 4,82 6,39 9,42 16,61 | 385 430 430 447 | 521 566 566 592 | 203 233 310 310 |
| ПКН | 6; 10 | - | 100 | 4,06 | 185 | 321 | 203 |
Принцип действия всех предохранителей основан на плавлении
калиброванной проволоки при прохождении через нее тока больше номинального. Чем больше кратность проходящего тока по отношению к номинальному, тем меньше время плавления проволоки. Защитной характеристикой предохранителей является время-токовая характерстика, представленная на рис.3.
|
|
Рисунок 3 – Зависимость времени плавления от тока плавления (защитная характеристика) предохранителей серии ПК
Защитная характеристика показывает 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. Как видно из рис.3 предохранитель надежно защищает объект при больших перегрузках, при малых перегрузках его защитные функции выражены слабее. В связи с этим для каждого предохранителя в защитной характеристике устанавливается минимальный или пограничный ток срабатывания – одночасовой ток плавления вставки, который может находиться в пределах от 1,3 Iном до 2 Iном и который учитывает небольшие изменения перегрузки.
Наиболее приемлемым материалом для плавкой вставки считают медь, несмотря на ее высокую температуру плавления (1083 оС). Для сокращения времени и снижения температуры плавления на медные плавкие проволоки напаивают оловянные шарики. Они плавятся при 232 оС, расплавляя в себе более тугоплавкий металл – медь (металлургический эффект). Плавкие вставки предохранителей являются их сменной частью.
Плавление плавкой вставки, как правило, сопровождается возникновением дуги. По способу гашения дуги предохранители серии ПК относятся к закрытым с кварцевым заполнителем. Процесс гашения дуги в них происходит за счет большого местного давления и деионизации дуги, соприкасающейся с поверностью множества песчинок.
Плавкие вставки конструктивно располагаются в патроне (см.рис.4), где и происходит процесс гашения дуги.
Рисунок 4 – Патроны предохранителей серии ПК с плавкими вставками на керамическом сердечнике (а) и свитыми в спираль (б)
Патрон предохранителя серии ПК состоит из фарфоровой трубки 3, армированной латунными колпочками 2. Внутри патрона размещена плавкая вставка 5 из тонкой медной (посеребренной) проволоки: по варианту (а) – намотанной в несколько рядов на ребристый сердечник; по вариату (б) – свитых в виде спирали. В предохранителях на большие токи применяют несколько спиральных вставок. Через определенные промежутки по всей длине плавкой вставки напаяны оловянные шарики 8. После заполнения патрона кварцевым песком 4 торцевые отверстия герметично закрываются крышками 1. Параметры кварцевого песка нормируются: содержание SiO2 не менее 98%, размеры зерен песка порядка (0,2÷0,4) ∙ 10-3 м, влажность не выше 3%. Срабатывание предохранителя определяют по указателю 7, который выбрасывается пружиной при перегорании вспомогательной проволочки 6, нормально удерживающей пружину в притянутом состоянии.
Патрон предохранителя ПК вставляется в контакты, укрепленые на опорных изоляторах (см.рис.2). В зависимости от номинального тока электроустановки применяют предохранители с одним, двумя или четырьмя патронами.
Для защиты измерительных трансформаторов напряжения от токов короткого замыкания применяются предохранители ПКН, которые отличаются от предохранителей ПК наличием плавких вставок из константановой проволоки, намотанной на фарфоровый сердечник, и отсутствием указателей срабатывания предохранителя. Поэтому о перегорании вставок узнают по показаниям приборов, включенных во вторичную цепь трансформаторов.
Наряду с защитной характеристикой для предохранителей используется характеристика наибольшего времени горения дуги, т.е. заваисимость времени горения дуги от отношения действующего значения периодической составляющей ожидаемого тока короткого замыкания (к.з.), соответствующего моменту возникновения дуги, к номинальному току плавкой вставки предохранителя Iном. При отношении, равном или превышающем 100, время горения дуги должно быть не более 0,01 с для предохранителей с кварцевым наполнителем. Способность предохранителя выдерживать перегрузки при скозных токах к.з. характеризуется время-токовой характеристикой предельно допустимых перегрузок. Методика построения этой характеристики изложена в ГОСТ 2213-79.
Содержание отчета
1 Общие сведения о высоковольтных предохранителях.
2 Описание конструкции и принципа действия предохранителей серии ПК.
3 Технические и прочие данные о высоковольтных предохранителях серии ПК и области их применения.
4 Время – токовые характеристики.
5 Меры безопасности.
