Запобіжники і автоматичні вимикачі, характеристики, класифікація, захисні функції

Запобіжники і автоматичні вимикачі є апаратами захисту, що автоматично відключають захищуване електричне коло при ненормальних режимах.

Запобіжники застосовують для захисту електроприймачів, проводів і кабелів від струмів КЗ. Вони також можуть захищати від значного перевантаження, якщо всі елементи мережі, що захищається матимуть пропускну спроможність не менше ніж на 25% вище струму плавкої вставки. Оскільки запобіжники витримують струми на 30. 50% вище номінальних струмів плавких вставок протягом однієї години і більше, то при токах, що перевищують номінальний струм плавких вставок на 60 - 100%. вони плавляться за час, менше однієї години.

Конструктивно запобіжник являє собою патрон, в якому кріпиться плавкахвставка, що є штучно ослабленим ланкою в електричній мережі. У більшості запобіжників перегорілі плавкі вставки замінюються на нові.

Плавкі запобіжники поділяють на: а) інерційні - з великою тепловою інерцією, тобто здатністю витримувати значні короткочасні перевантаження струмом. Це запобіжники з гвинтовим різьбленням і свинцевим струмопровідних містком; б) безінерційні - з малою тепловою інерцією, тобто з обмеженою здатністю до перевантажень. Це запобіжники з мідним струмопровідних містком, а також запобіжники зі штампованими вставками.

Найбільшого поширення в електричних мережах до 1 кВ мають запобіжники НГГН2-63: ПН2; ПР2.

Запобіжники НПН2 ​​(нерозбірні з наповнювачем) забезпечені скляним нерозбірним патроном, заповненим сухим кварцовим піском, і вставкою з мідного дроту з олов'яним кулькою. Такі запобіжники не підлягають перезарядці і після спрацювання повинні замінюватися новими.

Запобіжники ПН2 (розбірні з наповнювачем) складаються з фарфорового корпусу, заповненого дрібнозернистим кварцовим піском, в якому розташовані одна або декілька мідних пластинчастих плавких вставок. При спрацьовуванні запобіжника електрична дуга розгалужується між зернами кварцового піску і інтенсивно охолоджується внаслідок віддачі тепла наповнювача.

Запобіжники ПР2 (розбірні без наповнювача) складаються з фібрової трубки, в якій розташована плавкахвставка спеціальної форми цинкового сплаву. При перегорання плавкої вставки фіброва трубка виділяє гази, тиск в трубці значно збільшується і дуга деіонізіруется.

Запобіжники типу ПР2 використовуються в основному у верстатах, комутаційних ящиках. У розподільних пристроях (панелях, силових шафах) застосовуються запобіжники НПН2. ПН2. в розподільних шинопроводах - ПН2.

В освітлювальних мережах можуть застосовуватися запобіжники з різьбленням (пробкові), наприклад типу ПД, ПРС.

Запобіжник характеризується. а) номінальною напругою, при якому запобіжник працює тривалий час; б) номінальним струмом патрона, на який розраховані його струмопровідні частини і контактні з'єднання за умовою тривалого нагрівання; в) номінальним струмом плавкої вставки, який вона витримує, що не розплавляючись тривалий час; г) розривної здатністю (граничним відключається струмом), яка визначається максимальним відключається струмом, при якому відбувається перегоряння плавкої вставки без небезпечного викиду полум'я чи продуктів горіння дуги і без руйнування патрона; д) захисної час-струмової характеристикою, залежністю часу повного відключення ланцюга від величини, що відключається струму.

Основні технічні дані найбільш поширених запобіжників наведені в табл. П10.

Захисні характеристики плавких вставок запобіжників типу ПН2 на різні номінальні струми показані на рис. 2.4.

Плавкі запобіжники поряд з простотою їх пристрої і малою вартістю мають ряд суттєвих недоліків: неможливість захисту ланцюга від перевантажень; розкид захисних характеристик, що викликається збільшенням контактних опорів в результаті ослаблення контактів і старіння матеріалу вставки в умовах експлуатації. Крім того, при короткому замиканні в трифазній лінії можливо перегорання одного з трьох запобіжників. Асинхронні електродвигуни з короткозамкненим ротором, підключені до лінії, виявляються включеними на дві фази, а це може привести до їх перевантаження і виходу з ладу.

Рис 2.4 Захисні характеристики плавких запобіжників ПН2

Автоматичні вимикачі (автомати) також застосовуються для захисту від струмів КЗ, проте в порівнянні з запобіжниками є більш досконалими апаратами через готовності до швидких повторним включенням, можливості захисту від перевантажень в широкому діапазоні струмів, захисту електричних ланцюгів при неприпустимих зниженнях напруги, виконання комутаційних операцій ( включення, відключення). Крім того, у деяких автоматів є незалежні расцепители, що дозволяють здійснити дистанційне відключення електричного кола.

Автомати випускаються в одно-, дво- і триполюсному виконанні на струми до 6300 А при напрузі змінного струму до 660 В і постійного струму до 1 кВ. За часом спрацьовування (у розрізняють: звичайні неселективні автоматичні вимикачі с / = 0.01. 0.1 з: ср селективні з регульованою витримкою часу до 1 с і швидкодіючі, токоограничивающие с / ср <0,005 с.

Автоматичний вимикач складається з корпусу, контактів з дугогасительной системою, приводу, механізму вільного розчеплення, расцепителей, допоміжних контактів.

Основними елементами, при спрацьовуванні яких автоматичний вимикач відключається миттєво або з витримкою часу, є расцепители. Автомат може мати один або кілька расцепителей.

Расцепители можуть бути: електромагнітні миттєвої дії або з витримкою часу, що забезпечує вибірковість дії; теплові (біметалеві); електронні максимального струму миттєвого спрацювання з незалежним від струму часу спрацьовування або з залежною від струму витримкою часу. мінімальної напруги і незалежні.

Різні види расцепителей, умовно показані для одного автоматичного вимикача, представлені на рис. 2.5. Тепловий або електронний расцепитель максимального струму з залежною від струму витримкою часу здійснюють захист від перевантаження ланцюга Теплові расцепители (рис. 2.5, а) спрацьовують за рахунок згинання біметалічної пластини 2, яка отримує теплоту від нагрівача 3, приєднаного до мережі через шунт 4, і впливає на відключає механізм автоматичного вимикача. Захисна характеристика теплового розчеплювача подібна перед охоронної. Електромагнітний або електронний расцепитель максимального струму миттєвого спрацювання з незалежним від струму часом спрацьовування здійснюють захист від струмів КЗ, що перевищують 6. 10-кратні значення номінального струму електричного кола. Вид захисту з таким расцепителем іноді називають відсіченням. Електромагнітний расцепитель (рис. 2.5, б) складається з котушки У і сердечника 5. Коли по котушці протікає струм КЗ. сердечник створює механічне зусилля, що призводить до відключення автоматичного вимикача. струм спрацьовування розчеплювача максимального струму можна регулювати. Расцепитель може бути забезпечений механізмом витримки часу, залежною або незалежною від струму.

Рис 2 5. Види расцепителей автоматичних вимикачів

Розчеплювач мінімальної напруги (рис. 2.5, в) складається з котушки У з сердечником 5 і пружини 6 і спрацьовує при зниженні напруги в ланцюзі до (0,35. 0,7) UK. Такі розчеплювача застосовують для захисту електродвигунів, самозапуск яких небажаний при мимовільному відновленні харчування.

Незалежний расцепитель (рис. 2.5, г) служить для дистанційного відключення автоматичного вимикача кнопкою 7 і для автоматичного відключення ланцюга при спрацьовуванні зовнішніх захисних пристроїв.

Автоматичні вимикачі характеризуються. номінальними напругою і струмом автомата, номінальним струмом розчеплювача (УНР), струмом рушання або струмом спрацьовування автомата (всрався), граничним струмом відключення автомата (/ пра). власним часом спрацьовування (/), захисної (час-струмової) характеристикою.

Найменший струм, який викликає відключення автоматичного вимикача, називають струмом рушання або струмом спрацьовування, а налаштування расцепителя автоматичного вимикача на заданий струм спрацювання - уставкой струму спрацьовування.

Автоматичні вимикачі можуть мати такі захисні властивості (рис. 2.6): а) залежну від струму характеристик> - часу спрацьовування. Такі вимикачі мають тільки тепловий расцепитель. Застосовуються рідко внаслідок недостатніх граничної. - комутаційної здатності і швидкодії; б) незалежну від | струму характеристику часу спрацьовування. Такі вимикачі мають тільки струмовий відсічення, виконану за допомогою електромагнітного або електронного розчеплювача, що діє без витримки або з витримкою часу; в) обмежено залежну від струму двоступеневу характеристику часу спрацьовування. У зоні струмів перевантаження вимикач відключається з залежною від струму витримкою часу, в зоні струмів КЗ - струмового відсіченням з незалежної від струму, заздалегідь встановленої витримкою часу (для селективних вимикачів) або без витримки часу (для неселективних вимикачів). Вимикач має або теплової та електромагнітний (комбінований) расцепитель, або електронний расцепитель: г) триступеневу захисну характеристику. У зоні струмів перевантаження вимикач відключається з залежною від струму витримкою часу, в зоні струмів КЗ - з незалежною, заздалегідь встановленої витримкою часу (зона селективної відсічення), а при близьких КЗ - без витримки часу (зона миттєвого спрацьовування).

Зона миттєвого спрацьовування призначена для зменшення тривалості впливу струмів при близьких КЗ. Такі вимикачі мають електронний расцепитель і застосовуються для захисту введення в КТП і ліній, що відходять.

Основні технічні дані деяких серій автоматів приведені в табл. П11.

Рекомендуйте цю статтю іншим!