У даній роботі ви зможете познайомитися ближче з плавкими запобіжниками, їх особливостями, властивостями, режимами роботи і їх, звичайно ж, конструкцією. Також ми окремо зупинимося на запобіжниках понад 1 кВ, тобто на запобіжниках, призначених на високу і середню напруги.
Якщо говорити про плавких запобіжниках, то можна сказати, що це пристрій, який за рахунок розплавлення одного або декількох його деталей, що мають певну конструкцію і розміри, розмикає ланцюг, в яку вона була придбана, перериваючи струм, якщо він перевищує задане значення протягом певного часу . Запобіжник включає в себе всі деталі, що утворюють готові вироби. Запобіжник є найслабшим ділянкою захищається електричного кола, що спрацьовує в аварійному режимі, тим самим розриваючи ланцюг і запобігаючи подальше руйнування більш цінних елементів електричного кола високою температурою, викликаної надмірними значеннями сили струму.
Перші плавкі запобіжники почали використовуватися ще в кінці 19 століття. З тих пір їх суть не змінюється, змінюється лише технологія виробництва і якість їх роботи як шляхом підбору матеріалів, з яких вони зроблені, так і шляхом зміни конструктивного виконання.
Запобіжники призначені для захисту електричних мереж від перевантажень і коротких замикань. Найбільшого поширення набули плавкі запобіжники. Вони дешеві і прості по пристрою.
Цінними властивостями плавких запобіжників є:
· Простота пристрою і, отже, низька вартість;
· Виключно швидке відключення ланцюга при КЗ;
· Здатність запобіжників деяких типів обмежувати струм КЗ.
Слід, однак, вказати, що:
· Характеристики запобіжників такі, що вони не можуть бути використані для захисту ланцюгів при перевантаженнях;
· Вибірковість відключення ділянок ланцюга при захисті її запобіжниками може бути забезпечена тільки в радіальних мережах;
· Автоматичне повторне включення ланцюга після її відключення запобіжником можливо тільки при застосуванні запобіжників багаторазового дії більш складної конструкції;
· Відключення ланцюгів плавкими запобіжниками пов'язано зазвичай з перенапруженнями;
· Можливі однополюсні відключення і подальша ненормальна робота ділянок системи.
Запобіжник складається з двох основних частин: корпусу (патрона) з електроізоляційного матеріалу і в якості захисного елемента застосовується плавка вставка, яка знаходиться всередині патрона, заповненого дугогасящей середовищем, інтенсивно поглинає тепло (кварцовим піском) наприклад запобіжники типів ПН - 2 або ПК, або без заповнення, іноді в запобіжниках використовується автогазовий принцип, при термічна дія дуги призводить до виділення дугогасящих газів з конструкційних елементів патрона (такий принцип дугогаше ия мають запобіжники типу ПР - 2: при дії дуги фібровий корпус запобіжника виділяє гази). Плавку вставку виконують у потужних запобіжників в пластини з вирізами, що зменшують площу перетину вставки, при цьому в номінальному режимі надлишкова теплота з звужених місць завдяки теплопровідності встигає розповсюдитися на широкі частини і вся вставка мають практично однакову температуру. При перевантаженнях теплота не встигає повністю перерозподілитися по всьому об'єму вставки і відбувається її плавлення в самому гарячому місці. При короткому замиканні процес йде настільки інтенсивно, що перерозподілу теплоти практично не відбувається і вставка перегоряє в декількох звужених місцях.
Для більш швидкого спрацьовування запобіжника (в швидкодіючих запобіжниках) використовують спеціальні конструкції (надають плавкою вставці спеціальну форму), в яких відключення ланцюга в запобіжнику при великих токах відбувається не за допомогою плавленням вставки, а її розривом електродинамічними силами (іноді для прискорення спрацьовування плавкахвставка додатково навантажується зусиллям натягнутої пружини). Для прискорення плавлення вставки також застосовують явище металургійного ефекту, дане рішення застосовують зазвичай в запобіжниках зі вставками з ряду паралельних дротів (наприклад, в запобіжниках типу ПК).
У деяких конструкціях запобіжників використовуються вставки зі змінним перетином дротів (запобіжники типу ПКТ на струми до 7,5 А): різний час перегорання окремих ділянок призводить до зниження перенапруг при спрацьовуванні запобіжника.
Також, за конструктивними особливостями розрізняють пластинчасті, патронні, трубкові і пробкові запобіжники. Сила струму, на який розрахована плавка вставка, вказується на її корпусі. Обумовлюється також максимально допустима напруга, при якому може використовуватися запобіжник.
Важливою характеристикою будь-якого захисту по струму, в т.ч. і запобіжника є час - струмовий характеристика, описувана зазвичай у вигляді графіка, по осі абсцис відкладається ток, найчастіше в відносних одиницях (за одиницю приймається номінальний струм плавкої вставки), а по ординате - час спрацьовування. При цьому треба мати на увазі, що характеристика кожного примірника запобіжника (навіть з однієї партії) має свою час - струмовий характеристику, що вказується в каталозі на кожен тип запобіжника як «зона розкиду характеристик», яка гарантується виробником. Іншими словами, заміряються час, після закінчення якого вставка перегоряє, і струм, що проходить через вставку. Кожному току відповідає певний час перегоряння вставки. За цими даними і будується тимчасова характеристика.
На цій кривій особливо вирізняються такі струми, які використовуються для вибору плавких вставок: Imin - найменший з струмів, розплавляють вставку (при цьому струмі вставка ще плавиться, але протягом невизначено тривалого часу (1-2 год); при менших струмах вставка вже не розплавляється); I10 - струм, при якому плавлення вставки і відключення мережі відбувається через 10 секунд після встановлення струму; Iном - номінальний струм вставки, тобто ток, при якому вставка довго працює, не нагріваючись вище допустимої температури. Токи пов'язані простим співвідношенням Iном = I10 /2.5.
При цьому треба мати на увазі різницю між номінальним струмом запобіжника і номінальним струмом плавкої вставки:
· Номінальний струм запобіжника - це струм, на який розрахований патрон запобіжника
· Номінальний струм плавкої вставки - це струм, на який розрахована плавка вставка.