Выбор тока плавкой вставки предохранителей для защиты асинхронного электродвигателя

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.

Подбор диаметра проволоки предохранителя

Как написано выше, для ремонта предохранителя необходимо заменить перегоревшую проволоку на аналогичную той, что была в предохранителе до его перегорания.

В заводских предохранителях используются проволоки из различных металлов: серебра, меди, алюминия, олова, свинца, никеля и т.д. В домашних условиях вряд ли мы сможем определить материал проволоки перегоревшего предохранителя, да и под рукой у нас обычная медная проволока. Но на всякий случай приведем таблицу диаметров проволоки в зависимости от номинального тока предохранителя содержащую кроме меди, алюминий, сталь и олово.

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.

Выбор предохранителей по типу пуска двигателей

По частоте и времени пуска асинхронные электродвигатели делятся на два типа:

• Агрегаты с легким запуском (в насосах, металлорежущих станках, вентиляторах). Они запускаются достаточно редко (не более 15 раз за 1 час), процесс пуска занимает от 3 до 5 секунд.
• Агрегаты с тяжелым пуском (в шаровых мельницах, центрифугах, подъемных кранах). Их запуск происходит чаще (от 15 раз за 1 час) и пуск продолжается 10 и более секунд. Для этого вида движков перегорание вставки при запуске недопустимо.

Для расчета номинального тока вставки значение пускового тока двигателя делится на коэффициент условий пуска. Первое значение определяется с помощью измерений, по каталогу или паспорту. Второе значение равно 2,5 для механизмов с легким пуском и от 1,6 до 2 – для механизмов с тяжелым пуском.

Важно предварительно точно определить время пуска и сделать замеры напряжения на вводах механизма в момент пуска, поскольку возможно ложное перегорание вставки при номинальной работе агрегата вследствие ее окисления и нагрева (как результат – уменьшение сечения и ухудшение состояния контактов).

Сгорание вставки при пуске приводит к тому, что двигатель начинает работать на двух фазах и быстро ломается. Поэтому, если уровень чувствительности механизма к КЗ позволяет, нужно выбирать более грубые чем по результатам расчетов вставки. Для каждого двигателя необходим отдельный аппарат защиты. Установка общего аппарата для нескольких двигателей допускается при соблюдении следующих условий:

• механизмы маломощные;
• в цепи каждого двигателя установлены аппараты защиты от перегрузки и пусковые аппараты с достаточной термической устойчивостью.

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.

Номиналы предохранителей ориентировочные

Номинал предохранителя на микроволновке порядка 12 А (2 Квт) Номинал предохранителя в блоке питания компьютера 400 Вт – 2,5 А, 600 Вт-4, 800 Вт – 5 А.

В целом примерно рассчитать предохранитель можно по мощности потребляемого устройства. То есть мощность делим на напряжение и получаем ток. Именно этот ток с небольшим запасом и станет номиналом нашего предохранителя. Надо понимать, что даже предохранитель для защиты имеет небольшой запас по мощности порядка 10 процентов. Это связано с пусковыми индукционными токами при прохождении через индуктивность и при зарядке конденсаторов большой емкости.

Как выбрать

Предохранители для своего авто следует покупать только от проверенных производителей. Нередки случаи, когда предохранители плохого качества расплавляли изоляцию проводов цепи, посадочное место в монтажном блоке, но сами не перегорали. Скорее всего, расплавится вставка уже в процессе горения авто. Если говорить о фирмах, хорошо зарекомендовавших себя на практике, то можно выделить предохранители AVAR и TESLA.

Если вы не уверены в качестве купленных изделий, проверьте 1-2 плавкие вставки, специально пустив через них ток, при котором они должны перегореть. Для теста вам необходимо собрать цепь с электроприбором, потребление которого больше номинальной силы тока предохранителя. Величину тока в цепи можно рассчитать по формуле: I=P/U, где

• P – мощность потребителя;
• U – напряжение сети.

Калькулятор для расчета плавкой вставки предохранителя

Для защиты электрических цепей от аварийных режимов работы, таких как повышенное потребление мощности или короткое замыкание, используют плавкие вставки или предохранители. Они устроены таким образом, что при протекании тока до определенного уровня ничего не происходит, но, согласно закону Джоуля-Ленца при протекании электрического тока происходит выделение тепла на проводнике. Поэтому при определенной силе тока тепла выделяется такое количество, что проводник плавкой вставки просто перегорает.
В электронных схемах предохранители устанавливают на входе питания, он нужен для защиты трансформатора, дорожек платы и других узлов. Также используется для защиты электродвигателя – их часто устанавливают в щитах, к которым происходит подключение. К примеру, при заклинивании ротора электродвигателя в цепи статора (и ротора тоже, для ДПТ, и двигателей с фазным ротором) будет протекать повышенный ток, который сожжет предохранитель. Но если его номинал подобран чрезмерно большим, то сгорят обмотки электрической машины.

Кроме самого проводника предохранитель состоит из стеклянного или керамического корпуса, а для больших мощностей и напряжений корпус заполняется внутри диэлектрическим порошкообразным материалом – это нужно для гашения дуги, возникающей при перегорании плавкой вставки.

Казалось бы, простое устройство и принцип работы, но для его расчетов нужно использовать ряд формул, что значительно усложняет задачу. Хотя можно избежать их, если использовать наш онлайн калькулятор, который производит расчет плавкой вставки предохранителя:

Давайте разбираться, как рассчитать диаметр проволоки. Для начала определяют Iном потребления защищаемого устройства. Его можно узнать из технической документации, для электродвигателей – прочитать на шильдике или определить по мощности устройства. Если параметр не указан, определите его по формуле:

Iном=P/U

После этого проводят расчеты по току, умноженному на коэффициент запаса, который равен 1,2-2,0, в зависимости от типа нагрузки и её особенностей. При имеющейся тонкой проволоке определенного диаметра рассчитывают Iплавления:

При диаметрах проволоки от 0,02 до 0,2 мм:

От 0,2 мм и выше:

• d – диаметр;
• k или m – коэффициент, он приведен в таблице для различных металлов.

Чтобы определить диаметр провода зная ток I:

Для малых I – d от 0,02 до 0,2 мм:

Для больших I – диаметр провода от 0,2 мм и выше:

Если нужно узнать количество тепла, которое выделяется на плавкой вставке, то используйте формулу:

Время и количество теплоты для плавления:

• m – масса проволоки;
• Лямбда – удельное количество телпоты плавления, табличная величина характерная для каждого материала.

Масса круглой проволоки:

Для проверки правильности расчётов вы можете измерить сопротивление проводника по формуле:

Кстати, предохранители высоковольтных цепей обычно имеют высокое сопротивление (килоОмы). Для удобства можно воспользоваться таблицей:

Как вы можете убедиться, расчет плавкой вставки предохранителя достаточно объёмный, поэтому проще посчитать защитный предохранитель с помощью нашего онлайн калькулятора по току. Как уже было сказано, его вы можете определить, исходя из мощности.