Конструкции предохранителей

Предохранители до 1000 В

а) Предохранители с закрытыми разборными патронами без наполнителя типа ПР-2 (рис.2) изготавливаются на переменное напряжение 220 В и 500 В и токи патронов от 15 до 1000А. Предельный ток отключения зависит от номинального тока и лежит в пределах 1200-2000 А.

Рисунок 3.2 – Предохранитель разборный типа ПР-2

Патрон предохранителя ПР-2 (рисунок 3..2,а) на токи 100 А и выше состоит из толстостенной фибровой трубки 1, на которую плотно насажены латунные втулки 3, предотвращающие разрыв трубки. На втулки навинчиваются колпачки 4, которые закрепляют плавкую вставку 2, привинченную к ножам 6 до установки ее в патрон. Для предотвращения поворота ножей предусмотрена шайба 5, имеющая паз для ножа.

Патрон вставляется в неподвижные контактные стойки, укрепленные на изоляционной плите. Необходимое контактное нажатие обеспечивается кольцевой или пластинчатой пружиной.

Плавкие вставки изготовляются из цинка в виде пластины с вырезами (рисунок 3.2, б). На суженных участках выделяется больше тепла, чем на широких. При номинальном токе избыточное тепло благодаря теплопроводности цинка передается широким частям. Поэтому вся вставка имеет примерно одинаковую температуру. При перегрузках нагрев узких участков происходит быстрее, так как только часть тепла отводится к широким участкам. Вставка плавится в самом горячем месте (сечение А-А рисунок 3.2, б). При токах КЗ узкие участки нагреваются настолько быстро, что отвода тепла почти не происходит. Вставка перегорает одновременно во всех или нескольких суженных местах. После перегорания вставки возникает дуга, которая вызывает образование газов (50%СО, 40%Н, 10% паров Н₂О). Давление, в зависимости от отключаемого тока, может достигать 10 МПа и более. Высокое давление способствует охлаждению, деионизации и гашению дуги.

При коротких замыканиях суженный участок вставки начинает плавиться прежде, чем ток КЗ достигнет своего установившегося значения в цепи постоянного тока или ударного тока в цепи переменного тока (рисунок 3. 3). Ток КЗ в цепи при этом ограничивается до значения i_огр. Такие предохранители называются токоограничивающими. Цепи, защищенные токоограничивающими предохранителями, не проверяются на термическое и динамическое действие токов КЗ. В момент перегорания вставки возникает перенапряжение, обусловленное наличием в цепи индуктивного сопротивления. Большие амплитуды перенапряжений могут привести к

перекрытию изоляции, поэтому в плавкой вставке предусматривается несколько суженных мест.

При их очередном плавлении полная длина дугового промежутка вводится в цепь не сразу, а ступенями. Когда суженные участки перегорают, широкие части вставки падают вниз, не плавясь и не засоряя объем трубки парами металла. Это улучшает условия гашения дуги.

Достоинством предохранителей ПР-2 является простота их перезарядки, недостатком - несколько большие размеры, чем у насыпных предохранителей.

б) Предохранители насыпные типа ПН-2 (рисунок 3.4) применяются для защиты силовых цепей до 500 В переменного и 440 В постоянного тока и выполняются на номинальные токи 100-600 А.

Фарфоровая, квадратная снаружи и круглая внутри трубка 1 имеет четыре резьбовых отверстия для винтов, с помощью которых крепится крышка 4 с уплотняющейся прокладкой 5. Плавкая вставка 2 приварена электроконтактной точечной сваркой к шайбам врубных контактных ножей.

Рисунок 3.4 – Предохранитель насыпной типа ПН-2

Крышки с асбестовыми прокладками герметически закрывают трубку. Трубка заполнена сухим кварцевым песком 6. Плавкая вставка выполнена из одной или нескольких медных ленточек толщиной 0,15-0,35 мм и шириной до 4 мм. На вставке сделаны прорези 7, уменьшающие сечение вставки в 2 раза. Для снижения температуры плавления вставки используется металлургический эффект - на полоски меди напаяны шарики олова 8. Температура плавления в этом случае не превышает 475 ^оС.

Дуга возникает в нескольких параллельных каналах (в соответствии с числом вставок). Это обеспечивает наименьшее количество паров металла в канале между зернами кварца и наилучшие условия гашения дуги в узкой щели. Насыпные предохранители, также как предохранители ПР, обладают токоограничивающим действием.

Для уменьшения возникающих перенапряжений плавкая вставка имеет по длине прорези, причем их количество зависит от номинального напряжения предохранителя (из расчета 100-150 В на участок между прорезями). Так как вставка сгорает в узких местах, то длинная дуга оказывается разделенной на ряд коротких дуг, суммарное напряжение на которых не превышает суммы катодных и анодных падений напряжения.

Наполнителем в предохранителях ПН является чистый кварцевый песок (99 % SiO₂). Вместо кварца может быть применен мел (СаСО₃), иногда его смешивают с асбестовым волокном. При гашении дуги мел разлагается с выделением углекислого газа СО₂ и СаО - тугоплавкого материала. Реакция происходит с поглощением энергии, что способствует гашению дуги. Иногда применяют для засыпки гипс (СаSО₄ ) и борную кислоту.

В насыпных предохранителях вместо фарфоровых трубок могут применяться трубки из стеклоткани, пропитанной теплостойкими лаками, из стеатита, либо литые из пластмасс или изоляционных смол.