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 I₁ от 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.