Типы предохранителей

В распределительных устройствах и различных аппаратах предохранители служат для защиты электрических цепей и отдельных частей электроустановок от недопустимых перегрузок и токов короткого замыкания и состоят из контактов, патрона и расположенного в нем токопроводящего элемента — плавкой вставки. При прохождении через нее токов короткого замыкания или перегрузки она перегорает (плавится), благодаря чему электрическая цепь разрывается.
Предохранители и их плавкие вставки характеризуются номинальными токами. Номинальным током плавкой вставки Iном называется ток, на который она рассчитана для длительной работы. В патроне предохранителя могут быть установлены плавкие вставки на разные номинальные токи. Однако номинальный ток предохранителя определяют по наибольшему номинальному току плавкой вставки, которую допускается применять в данной конструкции предохранителя.
Предохранители характеризуются и предельным током отключения, за который принимают наибольший ток, отключаемый предохранителями без каких-либо повреждений, препятствующих их дальнейшей работе.
Плавкие предохранители в настоящее время применяются почти исключительно только с закрытыми патронами. Открытые предохранители и предохранители в открытых сверху и снизу трубках почти полностью вытеснены потому, что они не удовлетворяют требованиям техники безопасности, обладают недостаточной коммутационной способностью (т. е. способностью гасить дугу при больших токах короткого замыкания) и занимают много места, так как расстояние между ними на» распределительных щитах и в ящиках должно быть увеличено во избежание переброса дуги. Имеются два основных типа предохранителей с закрытыми патронами.
1.Предохранители без наполнителя, по типу распространенных предохранителей серии ПР2 (см. рис. 8). Патроны этих предохранителей на номинальный ток 100 а и более имеют толстостенные фибровые трубки. На концы трубки плотно насажены латунные втулки для предотвращения ее разрыва. Плавкие вставки привинчиваются к ножам. Ножи закрепляются латунными колпаками, которые навинчиваются на упомянутые втулки. У патронов на номинальные токи 15 и 60 а контактных ножей нет; их заменяют сами колпачки, которые при завинчивании создают контакт с плавкой вставкой. Патроны предохранителей ПР2 легко перезаряжаются. Однако у них контакт плавкой вставки с ножами патрона зависит от степени затяжки болта и потому защитная характеристика этих предохранителей нестабильна даже при перезарядке заводскими вставками. Это является их большим недостатком. При появлении дуги фибровая трубка выделяет газы, деионизирующие дугу и создающие в патроне давление, достигающее иногда 100 ат. Большое давление способствует быстрой деионизации дуги и эффективному ее гашению, но предъявляет особые требования прочности
Поэтому эти предохранители практически невозможно изготовить на коммутационную спо собность такую же, как у предохранителей с наполнителем (см. ниже), а при одинаковых размерах предохранители без наполнителя имеют много меньшую коммутационную спо собность. Кроме того, они труднее в изготовлении, более дороги, требуют больше места и на них расходуется много дефицитных материалов.
Плавкие вставки предохранителей ПР2—это пластинки с одним или несколькими участками сужения, на одном из которых при перегрузках они обычно перегорают. При коротких замыканиях вставки перегорают в нескольких местах сужения одновременно. Плавкие вставки изготовляют штамповкой из листового цинка марки Ц0 или Ц1. При их плавлении пары цинка ускоряют процесс рекомбинации ионов, благодаря чему улучшаются условия деионизации дугового пространства, способствующие гашению электрической дуги в патроне. Патрон предохранителей ПР-2 не имеет заполнения, поэтому условия гашения дуги в нем значительно хуже, чем в патроне предохранителей ПН-2.

2.Предохранители с наполнителем,по типу выпускаемых многими заводами предохранителей ПН2, наполненных кварцевым песком (рис. 9 ).
Зерна наполнителя, обладая в сумме большой поверхностью, хорошо поглощают тепло, охлаждают газы и тем самым резко снижают давление в патроне в момент испарения вставки. Возникающая дуга в узких щелях с сильно развитой поверхностью охлаждения (в зазорах между песчинками) чрезвычайно быстро деионизируется и гасится настолько интенсивно, что ток не успевает достигнуть того наибольшего значения, которое имело бы место в защищаемой цепи при отсутствии в ней предохранителя. Эти обстоятельства позволяют существенно повысить коммутационную способность предохранителя, например в некоторых конструкциях даже с относительно непрочными патронами коммутационная способность доведена до 80 ка (действующее значение симметричной составляющей тока к. з.). Такая большая коммутационная способность в этих предохранителях получается потому, что вставка состоит из нескольких параллельных ветвей, расположенных в наполнителе таким обравом, чтобы полностью использовать для охлаждения весь объем патрона. Во избежание ухудшения условий гашения дуги и увеличения давления в патроне наполнитель должен быть чист и иметь зерна с размерами, не выходящими за определенные пределы (указанные в заводской инструкции). Зерна кварца не должны содержать в заметных количествах примеси. Загрязнения и примеси в наполнителе при малых плавящих токах (при большом времени плавления1) способствуют образованию токопроводящих мостиков, следствием которых может быть отказ предохранителя в отключении и его разрушение. Патроны таких предохранителей обычно выполняются из стеатита или из стеклоткани на теплостойких лаках. У предохранителей ПН2 патроны фарфоровые. Встречаются конструкции с патронами из стекла с очень низким коэффициентом линейного расширения для предохранения от растрескивания (разрушения) патрона при местных перегревах, возможных в момент плавления вставки. Плавкие вставки в этих предохранителях обычно припаиваются или привариваются на точечном аппарате к специальному наконечнику у основания контактного ножа.
Плавкая вставка выполняется из одной или нескольких медных пластин толщиной 0,15—0,35 мм и шириной до 4 мм с просечками длиной не менее 6 мм, уменьшающими сечение вставки в 2 раза. При использовании тонких параллельных пластин снижается сечение плавкой вставки для данного номинального тока, а следовательно, и количество металлических паров в дуге при перегорании вставки, что облегчает гашение Дуги. Для снижения температуры нагрева предохранителя при малых перегрузках на ленточки плавкой вставки напаяны оловянные шарики диаметром от 0,5 до 2 мм (в зависимости от номинальных токов плавких вставок), благодаря чему используется так называемый металлургический эффект: при нагреве вставки оловянный шарик, обладающий более низкой температурой плавления, расплавляется раньше, чем она, и, проникая в металл вставки, снижает температуру ее плавления (в месте, где он напаян) до 475° С.
Перезарядка таких предохранителей возможна только в мастерской. Но зато при зарядке их по инструкции и при применении надлежащих плавких вставок, изготовленных заводом или по его чертежам, они обеспечивают высокую коммутационную способность, надежность работы и стабильность защитной характеристики, т. е. все, что свойственно высококачественным, не кустарным, защитным аппаратам. При этом такие предохранители дешевы, их конструкция относительно проста и не требует большого расхода дефицитных материалов. Размеры таких предохранителей обычно малы, они могут безопасно располагаться близко друг к другу и потому занимают мало места на распределительных щитах и в ящиках комплектных устройств.

3.Предохранители серий ПД и ПДС рассчитаны для защиты цепей постоянного тока напряжением до 350 В и переменного тока частоты 50 Гц напряжением до 380 В. Предохранители серии ПД изготовляются семи величин на токи 1 — 630 А, серии ПДС — шести величин на токи 1 — 350 А и имеют повышенную механическую прочность. Предохранители серии ПДС отличаются от предохранителей ПД тем, что корпус у них выполнен не из фарфора, а из стеатита. Предохранители ПД и ПДС состоят из контактной гильзы 9 с фарфоровым или стеатитовым основанием 12 и плавкой вставки. Плавкая вставка закрепляется головкой 2, которая навинчивается на контактную гильзу. В контактную гильзу завальцована контактная стойка 10 для внешних присоединений. Другой внешний контакт 13 в предохранителях на токи до 63 А крепится к токопроводу путем расклепки или пайки, в предохранителях на большие токи он выполняется в виде болтового соединения. Контактная гильза изолируется от токоведущей шины гетинаксовой шайбой 11. Пружинное кольцо 7 предотвращает самоотвинчивание головки.
Вставка состоит из полого фарфорового цилиндра 5, на торцах которого укреплены контактные колпачки 4. Между колпачками расположены плавкие вставки б и контрольная проволочка, связанная с контрольным алюминиевым глазком 3. Цилиндр 5 заполнен кварцевым песком 8. Контрольная проволочка перегорает вместе с плавкими вставками, и контрольный глазок выбрасывается расположенной под ним пружинкой. В застекленное отверстие 1 виден контрольный глазок, по которому наблюдают исправность плавкой вставки. Гашение дуги осуществляется за счет высокого давления и интенсивного охлаждения в узких каналах наполнителя. Отключающая способность этих предохранителей до 15 кА.

4.Предохранитель-выключатель представляет собой аппарат, который выполняет одновременно функции рубильника и предохранителя (смотри рисунок ниже). Он предназначен для ручного включения и отключения цепей под нагрузкой, а также для защиты цепей при перегрузках и коротких замыканиях.
Предохранители-выключатели изготовляются двух- и трехполюсные, на токи до 350 А и напряжение до 500 В. Коммутационная износостойкость их — 2500 циклов включено — отключено при номинальной нагрузке, механическая износостойкость — 5000 циклов. Привод — от боковой рукоятки или рычажный.

В стальном каркасе 1 помещается пластмассовая траверса 4, на которой закреплены два или три патрона 5 предохранителей. В предохранителях-выключателях применена кулисная система привода, кинематика движения которого обеспечивает прямолинейное поступательное перемещение траверсы с закрепленными на ней предохранителями. Такая кинематика создает двойной разрыв коммутируемой цепи путем одновременного отключения ножей предохранителей от стоек 6, установленных на пластмассовых рейках 7. Подвижные части предохранителя надежно фиксируются в отключенном положении. Рукоятка 3 может быть снята в отключенном положении аппарата, что предотвращает случайное включение его. Контактные стойки рассчитаны для переднего присоединения медных и алюминиевых кабелей, проводов и шин.
Предохранители, предназначенные для работы в цепях переменного, тока, не имеют дугогасительных камер, так как обладают достаточной коммутационной способностью за счет двойного разрыва цепи. Предохранители постоянного тока имеют дугогасительные камеры.
Съем патрона для замены перегоревшей вставки возможен только в отключенном положении аппарата. Для этого досточно откинуть защелку 2 верхнего замка, несколько наклонить патрон в сторону оператора, а затем потянуть его вверх.
Аналогичные конструкции предохранителей-выключателей выполняются на высокое напряжение. Их отключение производится по тем же правилам, как и для разъединителей.