Аппараты защиты электроустановок

Плавкие предохранители. Аппараты защиты служат для ограни­чения времени действия токов короткого замыкания и перегрузки, т. е. для ликвидации опасных последствий этих явлений. Наиболее распространенными аппаратами защиты являются плавкие предохранители и воздушные автоматические выключатели (автоматы). Любой плав­кий предохранитель состоит из: корпуса (патрона),кон­тактного устройства и плавкой вставки. Некоторые виды плавких предохранителей имеют специальное устройство для гашения дуги, возникающей в момент плавления вставки. Обычно плавкие вставки находятся внутри кор­пуса (патрона), состоящего из изоляционной оболочки, снабженной деталями для крепления вставки и прово­дов.

Принцип действия плавких предохранителей основан на выделении тепла током, проходящим по плавкой вставке. В нормальных условиях это тепло рассеивается в окружающую среду. Если количество выделяющегося тепла больше отводимого, то избыток его вызывает по­вышение температуры вставки и она перегорает(плавится).

Защитная характеристика плавких вставок является неустойчивой. Время перегорания вставки зависит от состояния контактов предохранителя и самой плавкой вставки, температуры окружающего воздуха, старения металла вставки, условий охлаждения, материала, дли­ны и формы вставки. Поэтому защита электрических се­тей и токоприемников от перегрузок с помощью плавких предохранителей недостаточно надежна. С их помощью осуществляется надежная защита лишь от коротких за­мыканий и больших (60 % и выше) перегрузок. Улучше­ние защитных характеристик плавких вставок предохра­нителей достигается: выбором материала вставок; их конструкцией; применением вставок с металлическим растворителем (с металлургическим эффектом).

Материал плавких вставок. Плавкие вставки из лег­коплавких металлов (олово, свинец, цинк) обладают большой теплоемкостью и тепловой инерцией, поэтому применяются в тех случаях, когда электроустановки на­до защищать от токов перегрузки, так как они плавятся с некоторой выдержкой времени. Вставки из тугоплав­ких металлов (например, из меди) имеют малую тепло­емкость и высокую проводимость. Они быстродействую­щие, с малой тепловой инерцией. Дают меньшую выдер­жку времени при перегрузках, что ухудшает их защитные характеристики. Высокая температура плавления меди может привести к чрезмерному нагреву контактов вставки и корпуса предохранителя.

Конструкция плавких вставок. На защитную харак­теристику плавкой вставки существенно влияют ее форма и размеры. Вставки меньшей длины плавятся быст­рее и имеют меньшую разрывную способность. Увеличе­ние длины вставок повышает ток и время ее плавления. Вставки с несколькими параллельными ветвями умень­шают объем расплавленного металла, время плавления и гашения дуги. В некоторых типах предохранителей применяют вставки переменного сечения. Узкие места вставки нагреваются больше и быстрее, чем широкие. При номинальном токе это тепло отдается к менее на­гретым широким частям вставки и контактам. При ко­ротких замыканиях узкие части быстро нагреваются до температуры плавления, и вставка плавится одновре­менно во всех узких местах. При перегрузках вставка нагревается медленнее и расплавляется, чаще всего, в средней части в одном месте.

В центре медных плавких вставок некоторых типов предохранителей (НПН, ПН, КП) напаивают оловян­ный шарик диаметром от 1 до 2 мм. Оловян­ный шарик на вставке является металлическим раство­рителем меди. Вставка плавится в олове при меньшем значении тока и при температуре в 2—3 раза меньшей, чем температура плавления самой меди. Такие предо­хранители называются предохранителями с металлурги­ческим эффектом.

Автоматические воздушные выключатели (автоматы), применяются в электроустановках с напря­жением до 1000 В. Они предназначены для автоматиче­ского отключения электроустановок при возникновении в них перегрузок и коротких замыканий, при исчезнове­нии или снижении напряжения ниже нормы, а также для нечастой коммутации в нормальных режимах.

Механизм управления выполнен в виде рычага с ру­кояткой, кнопки или маховика, по положению которых определяют коммутационное положение контактов ав­томата.

Расцепитель является основной частью, обеспечива­ющей автоматическое срабатывание автомата. В зависи­мости от типа расцепителя автоматы изготовляют только с электромагнитным расцепителем (М), только с тепло­вым расцепителем (Т) и с комбинированным расцепите­лем (М). Автоматы с электромагнитным расцепителем служат для защиты электроустановок от последст­вий коротких замыканий

Автоматы с тепловым расцепителем служат для за­щиты электроустановок от перегрузок. Авто­маты с тепловым расцепителем осуществляют защиту электроустановок от перегрузок с обратнозависимой от тока выдержкой времени. Тепловой расцепитель после срабатывания повторно немедленно включать нельзя.

Автоматы с комбинированным расцепителем обеспе­чивают автоматическую защиту электроустановок от последствий перегрузок и коротких замыканий. При не­больших токах перегрузки действует тепловой расцепи­тель с выдержкой времени. При коротких замыканиях срабатывает электромагнитный расцепитель мгновенно­го действия. Отключение автомата происходит при сра­батывании любого расцепителя.