Плавкие предохранители. Выбор, расчет предохранителя.

Общие правила расчета

Для того, чтобы сделать правильный расчет плавких вставок предохранителей, необходимо учитывать номинальное напряжение. Это значение должно быть таким, при котором предохранитель отключает электрическую цепь. Основным показателем служит минимальное напряжение, предусмотренное для основания и плавкой вставки.
Еще один важный показатель, который должен учитываться при расчетах – напряжение отключения. Этот параметр заключается в мгновенном значении напряжения, появляющегося после срабатывания самого предохранителя или плавкой вставки. Как правило, в расчет принимается максимальное значение этого напряжения.

Кроме того, в обязательном порядке учитывается ток плавления, от которого зависит диаметр проволоки, установленной внутри. Когда выполняется расчет плавкой вставки предохранителя, для каждого металла этот показатель имеет собственное значение и выбирается с помощью таблицы или калькулятора. Материал и размер вставок должен обеспечить требуемые защитные характеристики. Длина вставки не может быть слишком большой, поскольку это влияет на гашение дуги и общие температурные характеристики.

Расчетная мощность нагрузки обычно указывается в маркировке изделия. В соответствии с этим параметром выполняется расчет номинального тока предохранителя по формуле: Inom = Pmax/U, в которой Inom является номинальным током защиты, Pmax – максимальная мощность нагрузки, а U – напряжение питающей сети.

Группы предохранителей

Одним из средств защиты бытовой техники и оборудования, а также кабелей и проводов служат плавкие вставки или предохранители. Они обеспечивают надежную защиту от скачков напряжения в сети и коротких замыканий. Существуют различные конструкции и типы этих устройств, рассчитанные на любые токи.

До недавнего времени плавкие предохранители вставлялись в пробки и являлись единственной защитой квартиры или частного дома. В современных условиях их сменили более надежные защитные устройства многоразового использования – автоматические выключатели. Тем не менее, предохранители не потеряли своей актуальности и в настоящее время. Они устанавливаются в различные приборы и в автомобили, защищая приборы и электрооборудование от любых негативных последствий.

Предохранители делятся на следующие основные группы:

• Общего назначения
• Быстродействующие
• Защищающие полупроводниковые приборы
• Для защиты трансформаторов
• Низковольтные

Для того, чтобы произвести правильные расчеты, и определить, какие нужны плавкие вставки, рекомендуется учитывать все основные параметры, от которых зависит характеристика предохранителя.

Основным показателем является номинальный ток, значение которого связано с геометрическими и теплофизическими параметрами. При этом, учитывается потеря мощности и превышение на выводах температурного режима. Общая величина тока для предохранителя зависит от номинального тока плавкой вставки. Величина номинального тока для основания определяется таким же показателем плавкой вставки, установленной в предохранителе.

Выбор диаметра проволоки и ремонт предохранителя

Ну, а теперь давайте перейдет к основному вопросу нашей статьи – выбору диаметра и непосредственно ремонту. Начнем с первого.

Выбор диаметра проводника

Диаметр проводника в предохранителях четко рассчитан. Если вы выполняете замену, то должны установить проводник такого же диаметра. Иначе ваш предохранитель не будет выполнять свою функцию по защите электрической сети.

• Сделать это можно несколькими способами. Наиболее простой взять сечение провода для предохранителя, и таблица стандартных значений позволит осуществить вам выбор. Для этого достаточно измерить диаметр провода.

• Диаметр провода можно измерить с помощью штангенциркуля или даже обычной линейки. Если диаметр проволоки для предохранителя слишком мал, то измерения можно произвести следующим образом. Проволоку наматываем на любой небольшой предмет – зажигалку, карандаш, ручку.

• Желательно сделать 10-20 витков, для большей точности измерения. Витки делаем максимально плотными, для исключения пространства межу ними. Затем измеряем диаметр всех витков. Полученное значение делим на количество витков. Вот вам и диаметр провода для предохранителя.

Обратите внимание! При данном способе измерения диаметра у вас наверняка будет небольшая погрешность, связанная с недостаточной плотностью витков. Поэтому полученное число округляем для ближайшего меньшего.

• Расчет предохранителя из медной проволоки можно произвести и для значений, не указанных в таблице. Для этого нам необходимо знать требуемый ток плавкой вставки и материал проволоки.
• Для того чтобы вычислить диаметр медной проволоки для предохранителя до 7А, нам следует воспользоваться приведенной ниже формулой. В этой формуле d – рассчитываемый диаметр, Iпл – требуемый ток плавкой вставки, k – коэффициент учитывающий материал проволоки. Для меди он составляет 0,034.

• Если вы хотите своими руками вычислить диаметр проволоки для вставки на номинал выше 7А, то вам следует воспользоваться формулой, приведенной ниже. В этой формуле m – коэффициент учитывающий материал проволоки. Для меди он равен 80.

• Если толщина провода для предохранителя в результате расчета или выбора по таблице получилась таковой, какой нет в наличии. То можно добиться требуемого диаметра за счет соединения нескольких проволок разного сечения. Хотя этот вариант и несколько хуже.

Ремонт предохранителей

Установка вместо калиброванной плавкой вставки в предохранитель проволоки в простонародье называется установкой «жучка». Любой «жучек», согласно нормам ПУЭ, недопустим, так как не всегда способен качественно защитить электроустановку.

Тем не менее к такому способу ремонта предохранителей прибегают достаточно часто. Особенно когда под рукой нет запасного предохранителя.

• Установка «жучка» вместо предохранителя зависит от его типа. Если это трубчатый предохранитель на большой номинальный ток, то такие изделия обычно имеют разборную конструкцию как на видео.

• То есть, предохранитель можно раскрутить. Изъять перегоревшую плавкую вставку и вместо нее установить предохранитель из медного провода.
• С изделиями меньших номиналов все немного сложнее. Обычно они изготавливаются неразборными, в связи с чем придётся повозиться.

• Если перед вами трубчатый предохранитель стеклянного или керамического типа, то они обычно имеют металлические оконцовки. Для установки «жучка» их необходимо просверлить с двух сторон и в полученную полость вставить наш проводник. Отверстие вместе с проводником желательно затем запаять.
• С ножевыми предохранителями выполнить ремонт своими руками несколько сложнее. Тут просверлить отверстие не получится, так как крепить провод необходимо к ножам, которые скрыты под корпусом. В этом случае сечение провода предохранителя на 10 А или другого номинала крепят непосредственно на ножи перед корпусом. А затем устанавливают предохранитель.

Обратите внимание! Такой способ намного опаснее. Так как при перегорании провода возможно его разбрызгивание по соседнему оборудованию. К пожару это может и не привести, но повредить оборудование может.

• Именно, исходя из этих причин, наша инструкция не советует наматывать проволоку непосредственно на контакты-держатели предохранителей. Это же касается намотки провода поверху корпуса трубчатого предохранителя.

Предохранители в режиме постоянного тока

Использование предохранителей в цепях постоянного тока имеет свои особенности, т.к. из-за большой скорости процессов и отсутствия нулевых переходов тока цепи на работу предохранителя значительно влияют реактивные параметры цепи. Индуктивность в цепи постоянного напряжения ограничивает скорость нарастания тока. Время, затрачиваемое на достижение током 63% от конечного значения, называется постоянной времени, обозначаемой соотношением L/R. Скорость же нарастания тока влияет на начальную энергию плавления элемента предохранителя. Это определяет как время-токовую характеристику плавления, так и максимальный пропускаемый ток (Рис.1).

Для длительного периода времени (более 1 секунды) тепловой эффект переменного тока такой же, как и постоянного, характеристики сливаются (см. рис. 2)

Рис.1. Время-токовая характеристика цепи постоянного тока

Рис.2. Зависимость времени плавления от L/R.

Большинство схем имеют постоянную времени между 10 и 20 миллисекундами, исходя из чего спецификации МЭК (международной электротехнической комиссии) требуют тестирования в этих пределах. Константы времени больше чем 20 мс встречаются не часто, за исключением тяговых решений электротранспорта, где большая длина контактной сети даёт чрезвычайно высокое соотношение индуктивности к сопротивлению. При коротких замыканиях, в условиях срабатывания предохранителя, значение постоянной времени цепи может отличаться от постоянной времени в «нормальных» рабочих условиях.

Во многих выпрямительных схемах, даже в условиях срабатывания, плавкая вставка будет под воздействием переменного напряжения (когда напряжение стремится к нулю или близко к нулю с регулярностью, соответствующей частоте питания). В этих условиях, гашение дуги внутри плавкой вставки в случае срабатывания упрощается снижением напряжения до нуля. Когда предохранитель установлен в цепи постоянного тока, процесс гашения дуги при срабатывании не будет упрощаться периодическим снижением напряжения до 0, как в ситуации с переменным напряжением. При постоянном токе погасить дугу гораздо сложнее, вот почему и предохранитель в этом случае, как правило, должен быть гораздо больше по размерам (Рис.3).

Рис.3. Предохранители одного номинала для переменного (слева) и постоянного (справа) тока.

Напряжение, при котором плавкая вставка может безопасно работать, таким образом, зависит от постоянной времени цепи. Следует отметить, что при малых значениях постоянной времени номинал тока предохранителя при постоянном напряжении иногда может оказаться больше, чем при переменном (согласно стандартам IEC или UL). Однако для большинства случаев номинал предохранителей при постоянном токе не превышает 75% от номинала при переменном токе, и по мере увеличения постоянной времени он снижается.

Напряжение дуги, возникшей внутри плавкой вставки во время срабатывания, будет меняться по отношению к напряжению системы. Изменение напряжения дуги в результате самоиндукции относительно приложенного напряжения будет также различным для цепей переменного и постоянного тока. Если это специально не предусмотрено конструкцией, предохранители не рекомендуется применять для защиты от незначительных перегрузок в цепях постоянного тока. Производительность в этой области может быть ограничивающим фактором при выборе предохранителя.

Компания Bussmann производит большой диапазон предохранителей, специально разработанных для работы при постоянном токе в самых разнообразных приложениях: в тяговых транспортных решениях, системах бесперебойного питания, выпрямителях, частотных преобразователях, солнечной энергетике и др. Предохранители для цепей постоянного тока выпускаются на типовые напряжения 750, 1000, 1200, 1500, 2000 и 4000 В в диапазоне токов до 1600А, различного конструктивного исполнения.

Как подобрать силовую проводку

Силовой кабель должен соответствовать системе которую он питает. Если кабель не достаточно толстый, будут большие потери в нем, то есть «просады», как сейчас принято называть это явление. Оно связано с тем, что кабель имеет хоть и исчезающе малое, но все же сопротивление.

Оно действительно очень мало, порядка 0.3 — 0.8 Ома на км длины кабеля. Но все же оно есть и при больших токах на линии потери могут быть заметными.

Подбор сечения кабеля

Для того, чтобы подобрать кабель нужного сечения не нужно ничего рассчитывать. Можно конечно задаться потребляемым током, допустимым просадом, например ток в системе 100А и просад не более 0.5 В, и посчитать нужное сечение кабеля, с учетом длины линии. Делать это не обязательно. Есть старое эмпирическое правило по подбору сечения силового кабеля, которое для простоты называют «пять ампер на квадрат»:

Оно основано на том, что длина линии от источника до потребителей (до усилителей) не превышает 5м. Это 99% всех случаев. Что означает это правило? Это норма на плотность тока. При плотности тока пять ампер на квадратный миллиметр, потери на кабеле длиной до 5 метров будут не более 0.5В Именно не более 0.5, это важно, при максимальном, а не рабочем, токе.

Как пользоваться этим правилом? Берете усилитель и смотрите какой у него номинал предохранителя. Если их несколько, считайте общий номинал. Если у вас несколько усилителей и вы будете питать их одним кабелем, складываем номиналы их предов. Принимаем полученный результат за максимальный потребляемый ток. Реальный рабочий будет заметно меньше. Делим максимальный ток на 5 и получаем нужное сечение кабеля(«5А на 1кв мм).

Далее берем следующее большее стандартное сечение кабеля.Пример. Имеем усилитель Oris TA-150.4 На нем установлен предохранитель номиналом 100А. Обычно производитель закладывает запас 10-20% при подборе предохранителя. Принимает максимальный ток за 100А. Делим 100 на 5, получаем 20 квадратов. Для питания такого усилителя понадобится кабель сечением не менее 20 кв мм. Выбираем следующее стандартное сечение кабеля — 25 кв мм. Все. Для питания усилителя Oris TA-150.

4 необходим и достаточен кабель сечением 25 квадратных миллиметров. Можно применить кабель большего на один размер сечения, хуже не будет. Будет ли лучше? Практика показывает, что ,если брать кабель на два и более размера больше, лучше точно не будет. Потери на кабеле и так стремятся к нулю.

Пользуйтесь правилом «пять ампер на квадрат», подбирайте необходимое сечение кабеля или на размер больше. Покупать более толстый кабель будет не целесообразно.

Просад живет не только на кабеле. А, например, еще и на предохранителе.

Подбор предохранителя

Предохранитель на силовой линии должен быть обязательно и должен быть установлен не далеко от источника питания. В аварийной ситуации он должен защитить источник питания от короткого замыкания. Не важно что произошло, перетерся кабель и замкнулся на массу, или сгорел усилитель и его как-то закоротило. Предохранитель должен сработать, чтобы не загорелась проводка.

Принцип работы плавкого предохранителя прост и основан на законе Ома для полной цепи.

Где Un — падение напряжения на элементах системы: на проводке, преде, на самом усилителе, и т.д.

Все это просады в своем роде, но падение напряжения на усилителе мы так не называем. Величина падения напряжения зависит на прямую от сопротивления элемента системы и всегда во много раз меньше чем падение напряжения на главном звене — усилителе. Пока все хорошо, потери на кабеле и предохранителе не значительные, все работает. Теперь представим что произошло некоторое ЧП. Проводку закоротило.

Из всех элементов системы, подключенных к источнику питания (аккумулятору), остается только силовой кабель и предохранитель (усилитель выпал из системы). И вся его энергия будет рассеиваться именно на кабеле и на преде. Кто из них сгорит раньше, провод или пред? Чтобы сгорел предохранитель, нужно чтобы просад на нем был на много больше. Тогда он стабильно сработает. Поэтому предохранитель должен быть подобран строго по кабелю.

Не по потребляемому току, а именно по сечению кабеля.

Номинал предохранителя подбирается так же по правилу «пять ампер на квадрат». Только в обратную сторону. Допустим вам надо подобрать предохранитель для кабеля сечением 25 квадратов, который питает тот же усилитель Oris TA-150.4 Умножаем 25 на 5, получаем нужный номинал в 125А. Следующий больший по номиналу 150А.

Если силовая проводка подобрана согласно описанному правилу, система работает стабильно, с хорошим запасом и в случае коротыша предохранитель срабатывает четко. Потери на кабеле и предохранителе очень малы. Исключать предохранитель не стоит. Так иногда делают на соревнованиях, чтобы уменьшить просад. Но на повседнев это нам совсем не нужно.

Параллельные проводники

Когда мощное устройство подключают к расположенному на расстоянии нескольких метров аккумулятору, процедура выбора силового провода может закончиться тем, что его сечение окажется неоправданно большим. В этом случае вместо одного можно использовать два параллельных проводника.

Предположим, что к аккумуляторной батарее необходимо подключить 12-вольтовое носовое подруливающее устройство, потребляющее 300 Ампер. Суммарная длина положительного и отрицательного проводников между аккумулятором и подрулькой — 15 метров.

По таблицам находим, что для тока силой 300 А подходит провод сечением 70 кв.мм с температурой изоляции 105 С (токонесущая способность снаружи двигательного отсека 330 А). Но при заданной длине падение напряжения в проводе составит 10%.

Потери уменьшатся, если увеличить сечение с 70 до 95 или до 120 кв.мм. Но такие провода сложнее прокладывать и подключать. Кроме того, их просто может не быть в наличии. Поэтому вместо одного, можно использовать два параллельных провода по 70 кв. мм (два для положительной и два для отрицательной ветвей цепи. Всего четыре провода). При этом должны соблюдаться следующие условия:

• Оба силовых провода должны имеют одинаковую длину и сечение. Прокладывать их необходимо в одном кабельном канале или коробе
• Токонесущая способность каждого проводника должна превышать полную нагрузку. Это необходимо для того чтобы избежать перегрева, если один из проводов по каким-либо причинам перестанет проводить ток
• Номинал устройства защиты должен быть меньше или равен токонесущей способности каждого проводника (в рассмотренном примере не более 330 А)
• Если для защиты проводов используется единственный предохранитель, то его номинал не должен превышать токонесущую способность каждого из них. Дополнительная предосторожность необходима на случай, если один из проводов по каким-то причинам перестанет проводить ток. Второй в этом случае останется защищен. Но если номинал предохранителя выбран исходя из суммарной токонесущей способности проводников, то при отключении одного из них устройства защиты не сработает.

Типы плавких предохранителей

По назначению и конструкции плавкие предохранители бывают следующих типов:

• Вилочные (в основном применяются для защиты электропроводки и приборов в автомобилях);
• С слаботочными вставками для защиты электроприборов с током потребления до 6 ампер;
• Пробковые (устанавливаются в щитках жилых домов, рассчитаны на ток защиты до 63 ампер);
• Ножевые (применяются в промышленности для защиты сетей при токе потребления до 1250 ампер);
• Газогенерирующие;
• Кварцевые.

Рассмотренная в статье технология ремонта предназначена для восстановления вилочных, со слаботочными вставками, пробковых и ножевого типа предохранителей.

Трубчатые плавкие предохранители

Предохранитель трубчатой конструкции представляет собой стеклянную или керамическую трубочку, закрытую с торцов металлическими колпачками, которые соединены между собой проволокой калиброванной по диаметру, проходящей внутри трубочки. Внешний вид трубчатых плавких предохранителей Вы видите на фотографии.

К колпачкам проволока приваривается точечной сваркой или припаивается припоем. В предохранителях, рассчитанных на очень большие токи, часто полость внутри трубочки заполняют кварцевым песком.

Автомобильные плавкие предохранители

Предохранители в автомобилях выходят из строя очень редко. Обычно только в случаях, когда отказывает оборудование. Чаще всего при перегорании лампочек у фар. Дело в том, что когда обрывается нить накаливания у лампочки, образуется Вольтова дуга, нить при этом сгорает и становится короче, сопротивление резко уменьшается и величина тока многократно увеличивается.

Бывает, плавкий предохранитель в автомобиле сгорает и при заклинивании стеклоочистителей. Реже при коротких замыканиях в электропроводке. На фотографии Вы видите широко применяемые автомобильные плавкие предохранители ножевого (вилочного) типа. Под каждым предохранителем приведен ток его защиты в амперах.

Перегоревший предохранитель в авто положено заменять предохранителем такого же номинала, но можно его и отремонтировать, заменив перегоревший в предохранителе провод медным соответствующего диаметра. Напряжение бортовой сети автомобиля значения не имеет. Главное – соответствие тока защиты. Если трудно определить номинал сгоревшего авто предохранителя, то можно воспользоваться цветовой маркировкой.

Самодельная плавкая встака из проводника ,выбор по сечению

Ни в коем случае нельзя принимать самостоятельное изготовление плавких вставок ЗА НОРМУ. Установку подобных изделий можно рассматривать как ВРЕМЕННУЮ МЕРУ.

Диаметры МЕДНОГО провода для плавкой вставки предохранителя

Для ремонта предохранителей на ток защиты от 0.25 до 50А

Для ремонта предохранителей на ток защиты от 60 до 300А

Защита автоматическими выключателями

3.1. Конструкция и принцип действия АВ

Современный автоматический выключатель (АВ) – сложное многофункциональное электротехническое устройство многократного действия, что позволяет его использовать при выполнении схем сетевой автоматики (АВР, АПВ). АВ устанавливают в сетях постоянного и переменного тока, используют для включений и отключений электрических цепей ЭП, для защиты электроустановок от перегрузок, от КЗ и недопустимого снижения напряжения. Поэтому они находят широкое применение в установках переменного тока напряжением до 660 В.

АВ играют ту же роль, что и предохранители, но имеют более сложную конструкцию, а пользоваться АВ гораздо удобнее, рис. 5. АВ легко восстанавливаются (включаются), не требуют замены, одновременно отключают питание во всех трех фазах, а не в одной поврежденной жиле, что обеспечивает более эффективную защиту ЭО по сравнению с защитой плавкими предохранителями, что исключает работу ЭО в неполнофазном режиме.

Рисунок 5 – Различные виды автоматических выключателей

Это важно, так как после исчезновения одной фазы ЭД продолжил бы работу на двух, что является аварийным режимом работы и может привести к его повреждению, рис. 6. Пользоваться выключателями удобно и при проведении регламентных ремонтных работ.

АВ состоит из корпуса, дугогасительных камер, механизмов управления и коммутации, расцепителей (рис. 7). Для включения АВ, находящегося в расцепленном положении (положение «Отключено автоматически»), механизм должен быть взведен перемещением рукоятки (9) выключателя в направлении знака «О» до упора.

При этом происходит зацепление рычага (10) с защелкой (11), а защелки – с отключающей рейкой (12). Включение осуществляется перемещением рукоятки (9) в направление знака «1» до упора. Провал контактов и контактное сжатие при включении обеспечивается за счет смещения подвижных контактов (18) относительно контактодержателя (17).

а б

Рисунок 6 – Схема (а) и характеристика срабатывания (б) автоматического выключателя: 1 – контакты; 2 – механизмы свободного расцепления; 3 – трансформатор тока утечки; 4 – усилитель-преобразователь; 5 – кнопка проверки исправности выключателя; 6 – ЭП; 7 – характеристика срабатывания выключателя; 8 – граница опасности возникновения фибрилляции сердца

Отключение АВ происходит при повороте расцепителем отключающей рейки (12) независимо от положения рукоятки АВ (9). При этом рукоятка занимает промежуточное положение между знаками «О» и «1», указывая, что выключатель отключен автоматически. Дугогасительные камеры (2) установлены в каждом полюсе выключателя и представляют собой деионные решетки, состоящие из ряда стальных пластин (6).

Искрогасители, содержащие искрогасительные пластины (3) и (4), закрепляют в крышке (5) выключателя перед отверстиями для выхода газов в каждом полюсе АВ. Если в защищаемой цепи хотя бы на одном полюсе ток достигает величины, равной или превышающей значение уставки по току, срабатывает соответствующий расцепитель, и выключатель отключает защищаемую цепь.

Рисунок 7 – Устройство автоматического выключателя ВА 04-36: 1 – основание, 2 – камера дугогасительная, 3 и 4 – искрогасительные пластины, 5 – крышка, 6 – стальные пластины. 7 и 8 – звено, 9 – рукоятка, 10 – рычаг опорный, 11 – защелка, 12 – рейка отключающая, 13 – пластина термобиметаллическая, 14 – расцепитель электромагнитный, 15 – проводник гибкий, 16 – токопровод, 17 – контактодержатель, 18 – контакты подвижные

Электромагнитный максимальный расцепитель тока (14) устанавливается в каждом полюсе выключателя. Расцепитель выполняет функцию мгновенной защиты от КЗ. АВ низкого напряжения снабжаются встроенными расцепителями разного типа:

• электромагнитным или электронным расцепителем максимального тока, мгновенного или замедленного действия. Скорость срабатывания практически не зависит от величины тока;
• электротермическим или электронным инерционным расцепителем максимального тока с зависимой от тока выдержкой времени;
• расцепителем от тока утечки;
• расцепителем минимального напряжения;
• расцепителем обратного тока или обратной мощности;
• независимым расцепителем (для дистанционного отключения выключателя).

Первые два типа расцепителей устанавливают на всех полюсах, остальные расцепители — по одному на выключатель. Токи уставки срабатывания АВ, а также токовые расцепители выдержки времени могут быть регулируемыми. В одном выключателе можно применять один или несколько типов токовых расцепителей и дополнительно к ним устанавливать расцепитель минимального напряжения, независимый расцепитель и электромагнит включения.

По времени срабатывания электромагнитные и электронные расцепители имеют четыре разновидности:

1. расцепители, обеспечивающие срабатывание АВ за время, намного меньшее 0,01 с, и выполняющие отключение тока КЗ раньше, чем он достигнет своего ударного значения. Такие АВ называют токоограничивающими;
2. расцепители, обеспечивающие отключение тока КЗ при первом прохождении тока через нулевое значение (t = 0,01 с);
3. нерегулируемые расцепители, время срабатывания которых превышает 0,01 с;
4. расцепители с регулируемой выдержкой времени (0,1÷0,7 с), позволяющие добиться их замедленной работы относительно других АВ той же сети. Их называют селективными.

Независимые расцепители применяют для местного дистанционного и автоматического отключения АВ при срабатывании внешних защитных устройств. Расцепители обратного тока или обратной мощности применяют для защиты от выпадения из синхронизма СГ, работающих на электрическую сеть.

3.2. Расчет и выбор автоматического выключателя

АВ выбирают с соблюдением следующих требований:

1) UNавт > UNсети, где UNавт — номинальное напряжение автомата, В;

UNсети – номинальное напряжение защищаемого участка сети, В;

2) INрасц ≥ Iрасч, А, где INрасц – номинальный ток расцепителя, А;

Iрасч – расчетный ток защищаемого участка сети, А.

Для одиночных электродвигателей, защищаемых АВ, считаем, что

Iрасч = IN, где IN – номинальный ток двигателя, А.

Если защищаемый элемент сети работает в режиме технологических перегрузок, то необходимо выбирать автоматы с регулируемым расцепителем замедленного срабатывания, которые не отключает ЭП при плановых перегрузках, но осуществляющим защиту в аварийных режимах. Уставка замедленного срабатывания регулируемых расцепителей, осуществляющих защиту от перегрузки Iуст.п, выбирается по выражению, А:

При выборе тока уставки мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя, осуществляющего защиту от КЗ, необходимо отстроиться от кратковременных перегрузок (принять большим ток отключения), вызываемых пуском (самозапуском) двигателей, А:

где Iпер (или Iпик) – ток кратковременной перегрузки (или пиковый ток), определяемый в зависимости от характера нагрузки защищаемого участка сети:

1) для одиночных двигателей, А:

где kпуск – кратность пускового тока двигателя;

2) для самозапускающихся ЭД, А:

где – сумма токов, возникающих при самозапуске ЭД, А;

3) для пуска мощного двигателя и обеспечения режима нормальной работы всех остальных ЭП, подключенных к защищаемой линии, должно выполняться условие, А:

Где – сумма номинальных токов двигателей, присоединенных к защищаемой линии, без учета наиболее мощного ЭД, A;

Iпуск.max – пусковой ток наиболее мощного ЭД на защищаемом участке сети, А; kc — коэффициент спроса, kc <1.

АВ выбирают по номинальному току выключателя (IN.вык) и номинальному току расцепителя (IN.расц), А:

где Iдл.лин= IN – длительный ток в линии, равный номинальному току двигателя, А:

где PN– номинальная мощность двигателя, кВт;

UN– номинальное напряжение электродвигателя, кВ; ηN – КПД двигателя, о.е.;

cosφ – коэффициент мощности двигателя, о.е.;

kt – коэффициент, учитывающий условия установки АВ: при открытой установке kt = 1; при установке в закрытых шкафах kt = 0,85.

После определения номинальных токов двигателей, защищаемых АВ, определяют пусковой ток двигателей с учетом его кратности, А:

Для АД кратность пускового тока kпуск= 5÷8.

Пиковый ток при расчетах принимается:

Iпик = Iпуск.max.дв+ΣIраб,

где Iпуск.max.дв – пусковой ток самого большого двигателя, А.

Рассчитаем номинальный ток расцепителя с учетом поправочного коэффициента kt = 0,85 и того, что автоматы монтируются в шкафах, что ухудшает теплоотдачу:

Для отстраивания от пусковых токов (обеспечение невозможности срабатывания расцепителя) следует установить ток срабатывания расцепителя (Iсраб.рас), который на 25 % превысит максимальный пусковой ток двигателя (Istart), А:

Это значит, что АВ не должен срабатывать пока пусковой ток не превысит номинальный на 25 %. Этот разрешенный диапазон. По полученным данным выбирают АВ из таблиц каталогов, где указана номенклатура завода — изготовителя. По току послеаварийного режима, с учетом поправочного теплового коэффициента, выбирают номинальный ток селективного автомата.

Вводные автоматы в цеховую СЭС выбирают по установленной мощности цеховых трансформаторов с учетом их возможной перегрузки в послеаварийном режиме (согласно ГОСТ 14209-97), А:

Все выбранные АВ проверяют:

1. на отключающую способность: мальный ток трехфазного КЗ;
2. на чувствительность защит:

макси-

– при защите АВ с расцепителями замедленного действия, А:

где I(3)КЗmin — минимальный ток однофазного КЗ в электрически удаленной точке защищаемого участка сети, А; INрасц – номинальный ток расцепителя замедленного срабатывания, А;

– при защите автоматами с расцепителями мгновенного срабатывания, А:

где Iуст.КЗ – ток уставки мгновенного срабатывания, А; «1,4» – коэффициент для автоматов с INав < 100 А; «1,25» – коэффициент для автоматов с INав ≥ 100 А.

Замена предохранителя

При замене предохранителя, во избежание поражения электрическим током, обязательно отключите электроприбор от сети!

Есть такое негласное правило, если после второй замены предохранитель опять перегорел, ищи неисправность в самом электроприборе. Значит надо ремонтировать электроприбор.

Ни в коем случае не устанавливайте предохранитель на больший ток, такие попытки однозначно приведут к еще большему повреждению устройства вплоть до его не ремонтопригодности!

Будьте внимательны при покупке нового предохранителя. Правильно определите тип и номинальный ток кандидата на замену. Приобретать электронные компоненты лучше у проверенных поставщиков, гарантирующих качество продукции, как пример – компания Conrad Electronic.

Необходимость в предохранителе

Все, что питается от источника с малым внутренним сопротивлением, нуждается в предохранителе. Это может быть электроприбор, который подключается к розетке или питается от батареи, или который работает от генератора переменного тока в вашем автомобиле. Источник с низким импедансом способен обеспечить достаточный ток для плавления токопроводящих частей и возникновения пожара (рисунок ниже). Лаборатории страховых компаний были созданы для снижения вероятности возникновения пожара и, как следствие, предотвратить страховые выплаты. Предохранитель может защитить людей от короткого замыкания на корпус, а также защитить электроприбор от возгорания.

Ремонт предохранителя

Типичные обыватели считают, что предохранители не подлежат ремонту, на самом деле это не так. Большинство типов предохранителей можно отремонтировать и дать им вторую, третью и т.д. жизни. Корпус предохранителя, как правило, разрушается крайне редко, перегорает проволока внутри, вот в ее замене и заключается ремонт. Основная задача при этом использовать проволоку аналогичную той, что была в предохранителе.

Если заменить предохранитель надо очень быстро, а запасного под рукой не оказалось, то можно воспользоваться следующим способом:

Снять с проволоки подходящего диаметра лакокрасочное покрытие (зачистить ее до блеска) и намотать на каждый контакт предохранителя по несколько витков, после чего вставить предохранитель в держатель. Этот способ в простонародии называется – «жучок». С его помощью можно очень быстро проверить исправность прибора, но он не надежен и может быть использован, как временное решение проблемы.

Следующий способ, так называемый «заводской». Для ремонта потребуется паяльник, и возможно дремель или шуруповерт, но предохранитель после ремонта будет выглядеть как будто он только что с завода.

Разогрейте паяльником торцы контактов-чашек и освободите отверстия в торцах от припоя воспользовавшись зубочисткой или чем-то подобным. Бывает, что отверстия слишком малы или совсем отсутствуют, тогда придется их просверлить. Используйте сверло не большого диаметра 1 – 2 мм.

Проденьте через отверстия проволоку подходящего диаметра и припаяйте ее к контактам-чашкам.

Предохранитель готов!

Выберите пакет предохранителей

Ваше приложение будет определять тип предохранителя, который вы будете использовать. Вам может понадобиться высоковольтный предохранитель. Если ваш продукт в основном продается в США, то уместным является стандарт, как правило, 1/4 дюйма (3.5 см). В Европе более распространен стеклянный предохранитель размером 5 × 20 мм. Для автомобильных приложений предохранители с лезвийными выводами используются во всем мире. В промышленных электрошкафах вы можете наблюдать промышленный тип предохранителей. Если вы защищаете дорожки печатной платы, идеально подходят предохранители для поверхностного монтажа (рисунок ниже).

Часто достаточно просто нужно посмотреть на продукты, похожие на ваши, и узнать, какой предохранитель они использовали. Это может существенно помочь определится с выбором.

Расчет диаметра проволоки плавкого предохранителя

Для ремонта предохранителя необходимо заменить перегоревшую проволоку. При производстве предохранителей на заводах используют, в зависимости от величины тока и быстродействия, калиброванные серебряные, медные, алюминиевые, никелиновые, оловянные, свинцовые и проволоки из других металлов.

Для изготовления предохранителя в домашних условиях доступна только красная медь калиброванного диаметра. Все электропровода сделаны из меди, и чем эластичней провод, тем тоньше в нем проводники и большее их количество. Поэтому вся ниже предложенная технология ориентирована на применение медной проволоки.

При выборе предохранителя для аппаратуры разработчики пользуются простым законом. Ток предохранителя должен быть больше максимально потребляемым изделием. Например, если максимальный ток потребления усилителя составляет 5 ампер, то предохранитель выбирается на 10 ампер. Первое, что необходимо найти на корпусе предохранителя его маркировку, из которой можно узнать, на какой ток он рассчитан. Часто величину тока пишут на корпусе изделия, рядом с местом установки предохранителя. Затем из ниже приведенной таблицы определить какого диаметра нужен провод.

Алгоритм выбора предохранителей

Токонесущая способность провода окажется существенно выше ожидаемого тока, если сечение выбрано так, что падение напряжения не превышает 3%. Для защиты такого провода подходит ряд предохранителей, номиналы которых расположены между током нагрузки и максимально допустимым током провода. Предохранитель расположенный в верхней части ряда меньше греется и не срабатывает от случайного всплеска тока. Предохранитель меньшего номинала лучше защищает силовой провод.

1. По таблице найдите максимально допустимый номинал предохранителя для данного сечения провода. Чем больше номинал предохранителя, тем реже будут его случайные срабатывания. Но тем хуже он будет защищать повод. Выбирать максимальный номинал нужно с учетом расположения провода (вне или внутри двигательного отсека) и с учетом количества проводов в жгуте. Пример: для одного силового провода сечением 25 мм2, расположенного вне двигательного отсека, максимальный номинал предохранителя — 150 А. Открыть таблицу выбора предохранителей
2. Рассчитайте минимальный номинал предохранителя. Для этого умножьте ток, потребляемый устройством на 1,25. Предохранитель минимального номинала лучше защищает провод, но может срабатывать случайно. Если устройство потребляет 80А, то минимальный номинал предохранителя для силового провода сечением 25 мм2 80 х 1,25 = 100А.
3. Выберите номинал предохранителя посредине между минимальным и максимальным значениями. Максимальное значение (шаг 1) – 150 А. Минимальное (шаг 2) – 100 А. Среднее значение – (150 + 100) ÷ 2 = 125 А

На 125А существуют предохранители MIDI, MRBF, MEGA и ANL.

Задайте вопрос,

и получите консультацию по лодочным электромоторам, аккумуляторам или зарядным устройствам для катера или яхты

Принцип действия плавких предохранителей

Принцип действия одноразовых защитных устройств очень простой. Внутри каждого из них находится калиброванная проволока, соединяющая контакты. Если значение тока не превышает предельно допустимых норм, происходит ее нагрев примерно до 70 градусов. Когда электрический ток превышает установленный номинал, нагрев проволоки существенно увеличивается. При определенной температуре она начинает плавиться, в результате чего происходит разрыв электрической цепи. Перегорание проводка происходит практически мгновенно. Из-за этого предохранители и получили свое название – плавкая вставка.

В разных конструкциях плавкой вставки предохранителя подбирается таким образом, чтобы срабатывание происходило при установленном значении тока. В процессе эксплуатации плавкие предохранители периодически выходят из строя и подлежат замене. Как правило их не ремонтируют, однако многие домашние мастера вполне успешно проводят их реставрацию.

Поскольку перегорает лишь сама проволока, а корпус остается целым, необходимо заменить ее и устройство продолжит выполнять свои функции. Новые технические характеристики зачастую не только не уступают старому прибору, но и во многом превосходят его, поскольку качество ручной сборки всегда выше заводской. Основным условием является правильный выбор материала проводника и расчет его сечения.

Циклические нагрузки

Циклическая нагрузка, приводящая к преждевременной усталости предохранителей, определяется регулярными и нерегулярными изменениями тока нагрузки. При этом параметры тока должны достигать величин, приводящих к деформации плавких элементов предохранителя. Для того чтобы избежать этого, при выборе предохранителя закладывается определенный запас прочности. Так как общее правило для всех ситуаций установить невозможно, используется добавочный коэффициент G, определяемый эмпирически. В большинстве случаев достаточным является следующее значение коэффициента G = 1,6. После того как предохранитель был выбран, необходимо провести проверку для определения достаточности запаса прочности в условиях периодической импульсной нагрузки. Для этого нужно определить ток плавления It по время-токовой характеристике предохранителя. В качестве аргумента берется длительность одного импульса из цикла. Далее следует по графику (рис. 9) найти коэффициент цикличных пульсаций B. Здесь в качестве аргумента используется период импульсов T. Чтобы предохранитель надежно выполнял свои функции, допустимое значение тока импульса должно быть менее произведения тока плавления It и коэффициента B:

Предполагая, что нет ухудшающих параметров, считаем коэффициент G равным 1,6. Получаем In > Irms × G = 107 × 1,6 = 171 A. По первой оценке предохранитель на 200 A в этом случае достаточен. Проверим теперь запас прочности на B-фактор. Длительность импульса (рис. 10) равна 120 с. По время-токовой характеристике (рис. 11) определяем ток плавления It для 120 с. Он равен 440 А.

Значит, при такой циклической нагрузке предохранитель на 200 А не будет иметь достаточного запаса надежности. Необходимо увеличить номинал предохранителя. Проводя такие проверки, мы можем получить гарантию долговременной работы предохранителя в условиях импульсной циклической нагрузки. Иногда в результате расчетов получается, что показатель тепловой энергии I2t предохранителя становится больше аналогичного показателя защищаемого устройства, например IGBT-модуля. При этом предохранитель будет неспособен выполнять назначенные ему функции. В таких ситуациях стоит несколько уменьшить запас прочности предохранителя или, если прочность снижается значительно, придется выбрать другую модель предохранителя. Кроме выбора основных параметров предохранителя, рассмотренных выше и являющихся определяющими, есть еще и другие критерии, например, конструктивное исполнение, вид контактов, наличие индикации срабатывания и т. д.

Причины перегорания предохранителей

Начнем с самого важного — с причин перегорания предохранителей. Ведь просто так нечего не происходит и прежде чем ставить «жучек», необходимо определиться с причинами поломки предохранителя.

Их может быть несколько:

Плавкие вставки. Как выбрать и расчет тока. Работа и применение

Плавкие вставки – электротехнические элементы для защиты аппаратуры от короткого замыкания и перенапряжения посредством отключения электроэнергии при превышении предельных значений токовых нагрузок. Размыкание цепи происходит вследствие расплавления предохранительной проволоки определенной толщины. Промышленности известны несколько типов данных устройств. Все они различаются внутренними и внешними конструктивными особенностями, а функционируют по единому принципу.

Сейчас с целью защиты квартирного электрооборудования используют более практичные многоразовые автоматы, однако до сих пор встречаются одноразовые плавкие вставки в пробках. Особенно они актуальны для помещений временных и старых построек, где установка эффективных современных щитков экономически неоправданна. В бытовых приборах же альтернативы классическому предохранителю по-прежнему нет.

Плавкие вставки активно используются и в промышленности. От них может зависеть работоспособность целого завода или инженерной сети. Промышленные предохранители лучше не покупать с рук, на рынке или в непроверенных организациях. Мудрое решение — обратиться к профессионалам в области электроники, например, в интернет-магазин Conrad.ru. В подобных вопросах скупой платит не дважды, а трижды

Выбор и проверка защитной аппаратуры до 1 кВ

Аппаратом защиты называют аппарат, автоматически отключающий защищаемую электрическую цепь при КЗ или перегрузках. Электроприемником может быть один или группа синхронных или асинхронных ЭД, трансформаторы, электрические печи, преобразователи, электрическое освещение и т.д..
Все существующие или вновь сооружаемые электрические сети должны быть обеспечены необходимыми и достаточными средствами защиты участков цепей и ЭО от токов перегрузки, токов КЗ и от пиковых токов. При этом также необходима защита людей, работающих с этими сетями, от поражения электрическим током.

На рис. 1 представлены возможные схемы защит АД.

Рисунок 1 – Схемы защит асинхронного двигателя: а – с автоматическим выключателем QF и c комбинированным расцепителем; б – с автоматическим выключателем QF и c комбинированным расцепителем и тепловой защитой (КК); в – с плавким предохранителем FU и тепловой защитой (КК)

Каждая ТП, каждая воздушная линия, каждая кабельная линия и распределительные внутридомовые сети, каждый ЭП имеют собственные аппараты защиты, обеспечивающие их бесперебойную и надежную работу. Такие аппараты подбирают по типу, по способу подключения и по параметрам защиты. Они бывают разных видов:

• предохранители с плавкими вставками;
• автоматические выключатели (АВ);
• реле (токовые, тепловые, напряжения и т. п.).

Выбираем диаметр провода предохранителя – разбираем все тонкости вопроса

Самодельный предохранитель из медной проволоки может стать отличным временным способом заменить перегоревший предохранитель. Но если вы решились на такое, то крайне важно правильно подобрать сечение того самого проводника, который вы будете использовать. Почему это важно, каковы причины перегорания предохранителей и способы временного устранения этого неудобства мы и рассмотрим в нашей статье.

Как определить номинал предохранителя по корпусу и на плате

Прежде чем поменять что-то испортившееся, необходимо понять, что же все-таки испортилось. В нашем случае перегорело. Надеяться здесь стоит только на надписи на самой плате или на предохранителе, ибо другие методы узнать какой же это был номинал предохранителя весьма зыбки и безосновательны. Ведь исправный предохранитель ничего и не покажет как нулевое сопротивление, а неисправный обрыв. При этом не отдавать же его на анализ в лабораторию, дабы узнать какой это был материал. Смотрим примеры обозначения предохранителей на плате и SMD элементов. Кстати, иногда вместо предохранителя могут использовать даже резистор.

Расчёт проводников для плавких предохранителей

где: d – диаметр проводника, мм; k – коэффициент, зависящий от материала проводника согласно таблице.

где: m – коэффициент, зависящий от материала проводника согласно таблице.

Формула (1) применяется для малых токов (тонкие проводники d=(0,02 – 0,2) мм), а формула (2) для больших токов (толстые проводники). Таблица коэффициентов.

Диаметр проводника для использования в плавком предохранителе рассчитывается по формулам: Для малых токов (тонкие проводники диаметром от 0,02 до 0,2 мм):

Для больших токов (толстые проводники):

Количество теплоты выделяемое на плавкой вставке рассчитывается по формуле:

где: I – ток, текущий через проводник; R – сопротивление проводника; t – время нахождения плавкой вставки под током I.

Сопротивление плавкой вставки рассчитывается по формуле:

где: p– удельное сопротивление материала проводника; l – длина проводника; s – площадь сечения проводника.

Для упрощения расчетов сопротивление принимается постоянным. Рост сопротивления плавкой вставки вследствие повышения температуры не учитываем.

Зная количество теплоты, необходимое для расплавления плавкой вставки, можно рассчитать время расплавления по формуле:

где: W — количество теплоты, необходимое для расплавления плавкой вставки; I — ток плавления; R — сопротивление плавкой вставки.

Системы дугогашения в автоматических выключателях

4.1. Виды систем дугогашения в АВ

Системы дугогашения являются основными элементами конструкции АВ, т.к. в результате размыкания цепи может возникнуть электрическая дуга, которую системы дугогашения должны «погасить». Система дугогашения состоит из закрепленных параллельно друг другу металлических пластин, которые дробят, нейтрализуют или разрывают электрическую дугу в зависимости от конструкции.

Системы газового дугогашения применяют в выключателях ЭП переменного тока. При газовом дугогашении электрическая дуга горит в потоках газов, где она охлаждается, искривляется, удлиняется и разрывается.

Виды систем газового дугогашения:

1. газовое дугогашение – при появлении дуги зона разрыва разогревается, разогревает специальные газогенерирующие вещества (оргстекло, фибра) и происходит расширение потоков газов. Образовавшийся газ содержит большое количество водорода, который обладает высокой теплоемкостью и обеспечивает интенсивный отвод тепла от дуги. Газовое дугогашение применяют в аппаратах разового использования (предохранители с плавкими вставками), в разрядниках и в масляных выключателях;
2. при воздушном дугогашении на дугу действует поток сжатого воздуха. Воздушное дугогашение бывает:
   поперечное – применяется в АВ напряжением не более 15 кВ;
3. продольное – используется в АВ сетей постоянного тока электровозов.
4. Системы магнитного дугогашения

Действие системы магнитного дугогашения основано на взаимодействии электрической дуги с магнитным полем: под действием поля электрическая дуга перемещается в пространстве, удлиняется и разрывается. Системы магнитного дугогашения классифицируют:

1. системы дугогашения с постоянными магнитами. К недостаткам таких систем следует отнести малые допустимые токовые нагрузки, высокую цену и хрупкость материалов магнитов;
2. системы дугогашения с электромагнитным дутьем (электродинамическое магнитное дугогашение). В этих системах гашение дуги основано на взаимодействии электрической дуги с собственным магнитным полем и магнитным полем токоведущих частей АВ. Электрическая дуга, возникающая между контактами, перемещается перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, перебрасывается на дугогасительные «рога», удлиняется и рвется. К преимуществам таких систем можно отнести простоту, отсутствие дополнительных устройств, поддержание постоянства направления электромагнитной силы при изменении направления тока. Недостатком является то, что иногда удлинения магнитной дуги недостаточно для разрыва (дугогашения);
3. электромагнитное дугогашение, основанное на взаимодействии электрической дуги с внешним магнитным полем, создаваемым специальными устройствами, состоящими из катушки возбуждения (дугогасительная катушка) и магнитопровода. Дугогасительные катушки возбуждения бывают с последовательным и независимым включением обмотки.

Каждая из этих систем имеет преимущества и недостатки:

• в системах с последовательным возбуждением к преимуществам можно отнести то, что возникающая сила пропорциональна току и при изменении направления тока не меняет своего направления. Недостатком является то, что при малых токах возникают трудности с гашением дуги из-за малой величины возникающей силы;
• в системах с независимым возбуждением преимуществом является то, что катушка питается от отдельного источника и величина возникающей силы не зависит от величины тока в цепи. К недостатку следует отнести необходимость изменения направления тока в дугогасительной катушке при изменении направления тока нагрузки.

Как выглядят и действуют предохранители из медной проволоки.

По своему внешнему виду предохранитель — это стеклянная или керамическая колба, внутри которой натянута медная калиброванная проволока. Она присоединяется к контактам элемента, расположенным в металлических колпачках, с помощью пайки или точечной сварки. Диаметр проволоки зависит от того тока, на который рассчитан предохранитель. Колба (трубка) изделия с большим номинальным током иногда заполняется кварцевым песком. Из-за своего внешнего вида такие предохранители получили название трубчатых.

Еще одним распространенным видом данного устройства являются автомобильные плавкие вставки ножевого типа. В зависимости от номинала тока они окрашиваются в разные цвета:

• 5 А — оранжевый;
• 7,5 А — коричневый;
• 10 А — красный;
• 15 А — голубой;
• 20 А — желтый;
• 25 А — бесцветный (прозрачный);
• 30 А — зеленый;
• 40 А — фиолетовый;
• 60 А — синий;
• 70 А — черный.

Принцип действия вставки предельно прост. Предохранитель включается в сеть, и по проволоке начинает течь электрический ток. Проволока при этом нагревается. До тех пор, пока ток не превышает номинал, заложенный в предохранителе, температура проволоки сохраняется на уровне примерно 70 градусов Цельсия. Как только значения тока превышают допустимые границы, нагрев проволоки увеличивается до температуры плавления меди, она теряет свою целостность, разрывая таким образом электрическую цепь. Происходит все это очень быстро, практически за доли секунды. Именно из-за такого принципа действия предохранители с медной проволокой и получили название плавких вставок.

Существуют разные типы и виды подобных вставок. Но независимо от этого все они действуют одинаково: входящая в их состав медная проволока расплавляется, и течение тока прерывается.

Очень важно понять, что предохранитель «срабатывает» именно при превышении допустимого значения тока, а вот напряжение в сети не имеет для него никакого значения. Другими словами, один и тот же элемент может быть установлен и в 12-вольтовом зарядном устройстве, и в однофазной, и в трехфазной сети.

Естественно, может возникнуть вопрос: мы говорим о том, что устройство защищает от скачков напряжения в сети, и тут же утверждаем, что напряжение для него не важно, как такое возможно? На самом деле здесь достаточно вспомнить школьный курс физики, а именно закон Ома, который гласит, что сила тока на участке цепи прямо пропорциональная напряжению и обратно пропорциональная сопротивлению. Другими словами, чем выше напряжение, тем выше и сила тока, учитывая, что сопротивление проводника (медной проволоки определенного диаметра) в любом случае остается неизменным.

Перегореть вставка может не только из-за скачков напряжения в сети, то есть из-за превышения номинальных показателей тока, но и из-за неисправности внутри самого прибора, в котором он установлен. Определить причину выхода вставки из строя вы можете самостоятельно — если после двукратной замены элемент вновь перегорает, значит, неисправен сам прибор. Иногда случается и ситуация, когда причиной выхода из строя вставки является ее низкое качество, но такое встречается редко.

Определение значения номинального тока предохранителя

Номинальный ток предохранителя — это среднеквадратичное значение тока, которое предохранитель способен пропускать продолжительное время без ухудшения его свойств и выхода температуры за допустимые пределы. Для корректной работы предохранителя необходимо правильно подобрать значение номинального тока. Оно зависит как от параметров защищаемой цепи, так и от многих внешних факторов. При повышенной температуре окружающей среды номинальный ток предохранителя следует увеличить, а при низких температурах или при принудительном охлаждении потоком воздуха — понизить. Также на это значение влияют частота тока, плотность тока в контактной площадке, атмосферное давление (при высотах выше 2000 м над уровнем моря),а также длительность и частота воздействия токов перегрузки. Все эти параметры связаны с номинальным током предохранителя следующей формулой:

In = Ib / (Kt × Ke × Kv × Kf × Ka × Kb), где In — номинальный ток предохранителя; Ib — среднеквадратичный максимальный ток нагрузки в цепи, действующий в течение длительного времени; Kt — коэффициент температуры воздуха; Ke — коэффициент контактной плотности тока; Kv — коэффициент воздушного потока; Kf — коэффициент частоты тока; Ka — коэффициент высоты над уровнем моря; Kb — постоянная (const) нагрузки предохранителя. В технической документации Bussmann номинальный ток предохранителей определен для температуры окружающей среды, равной 20 °C.

Однако в реальных условиях эксплуатации температура может отличаться от этого значения. Повышение температуры среды, например, в условиях закрытого монтажа или в случае близости теплонагруженных элементов вызывает необходимость выбора предохранителя большего номинала, так как для плавления перемычки потребуется выделение меньшего количества тепла. И наоборот, понижение температуры окружающей среды требует использования предохранителя с меньшим номинальным током. График определения поправочного коэффициента в зависимости от температуры окружающей среды для типичного быстродействующего предохранителя приведен на рис. 4.

Таким образом, если температура окружающего воздуха составляет около 60оС, то при токе в цепи 100 А нужно использовать предохранитель 100А/0,8 = 125 А. Для оценки влияния воздуха используются различные эмпирические формулы и зависимости. При принудительном воздушном охлаждении предохранителей при скорости потока 2–10 м/с допустимо использовать предохранитель меньшего номинала. Из графика на рис. 5 видно, что уже при воздушном потоке со скоростью 2 м/с для цепи с максимальным током 1100 А следует использовать предохранитель с номинальным током 1000 А.

Следует учесть, что скорость воздушного потока должна браться непосредственно у корпуса предохранителя, а не у крыльчатки вентилятора. Высокое быстродействие предохранителей достигается повышением плотности тока в перешейках плавких элементов, что вызывает сильный нагрев корпуса предохранителя. Следовательно, сечение и длина токоведущих шин оказывают большое влияние на характеристики предохранителя. Около 70% выделяемого в предохранителе тепла отводится через токоподводящие шины. Поэтому увеличение их сечения может обеспечить рост номинального тока на несколько процентов. По рекомендациям специалистов компании Bussmann, плотность тока в токоподводящих шинах должна составлять1,3 А/мм2 (по стандарту МЭК 60269, часть 4, плотность тока может быть в диапазоне 1–1,6 А/мм2). Если фактическая плотность тока в шинах больше этого значения, то следует повысить номинал предохранителя, используя для расчета коэффициент, определяемый по графику, приведенному на рис. 6.