Механические и прочие испытания

8.11.1 Механическая прочность

В отсутствие других указаний в последующих частях механические свойства плавкого предохранителя и его частей оценивают по соблюдению нормальных условий обслуживания и монтажа, а также по результатам, полученным при испытаниях на отключающую способность (см. 8.5).

8.11.2 Прочие испытания

8.11.2.1 Проверка на отсутствие внутренних напряжений

Испытание предназначено для проверки токопроводящих частей, изготовленных их катаного медного сплава, содержащего менее 83 % меди, на отсутствие внутренних напряжений. Три образца полностью обезжиривают, погружая их на 10 мин в подходящий раствор.

Плавкие вставки испытывают отдельно, а держатели плавких предохранителей — только в составе укомплектованного плавкого предохранителя.

На 4 ч образцы помещают в испытательную камеру температурой (30 ± 10) °С.

Затем образцы 8 ч выдерживают в испытательной камере, дно которой покрыто раствором хлористого аммония с рН = 10—11.

Для получения 1 дм³ раствора хлористого аммония с нужным значением рН 107 г хлористого аммония (NH₄Cl, ч. д. а.) смешивают с 0,75 дм³ дистиллированной воды и доводят до 1 дм³ 30 %-ным гидроксидом натрия (приготовленным из NaOH, ч. д. а. и дистиллированной воды). Значение рН не изменяется; измерять его следует с помощью стеклянного электрода.

Соотношение объемов испытательной камеры и раствора должно составлять 20:1.

На образцах не должно быть трещин, видимых невооруженным глазом после удаления с них с помощью сухой тряпки голубоватой пленки. Должна быть исключена возможность снять вручную контактные колпачки плавких вставок.

8.11.2.2 Проверка стойкости к аномальному перегреву и огню

В отсутствие других указаний в последующих частях следует проводить следующее испытание: части из изолирующего материала, за исключением керамических, которые не являются необходимыми для закрепления на месте токопроводящих частей, даже если они с ними соприкасаются, испытывают по 8.11.2.2.5а.

Примечание — Оболочки, составляющие части плавкого предохранителя, следует испытывать так же, как и плавкий предохранитель. В остальных случаях оболочки следует испытывать в соответствии с ГОСТ 14254.

Части из изолирующего материала, за исключением керамических, необходимые для закрепления на месте токопроводящих частей и частей цепи заземления, при ее наличии, испытывают по 8.11.2.2.5b.

8.11.2.2.1 Общее описание испытания

Это испытание должно удостоверить, что специально изготовленная из проволоки петля с определенным сопротивлением, нагреваемая электрическим током до температуры, указанной для соответствующего оборудования, не вызывает воспламенения частей, выполненных из изолирующего материала, или часть, выполненная из изолирующего материала и в определенных условиях воспламененная испытательной проволокой, горит непродолжительное время, и огонь не распространяется ни в виде пламени, ни в виде горящих капель или раскаленных частиц, падающих с образца.

Испытанию подвергают один образец. Если результаты испытания вызывают сомнения, то испытывают два дополнительных образца.

8.11.2.2.2 Описание испытательной установки

Раскаляемая проволока диаметром 4 мм должна быть изготовлена из никель-хромового сплава (80 %/20 %) в виде петли. При навивке петли следует принять меры во избежание появления на ее кончике мелких трещин.

Для измерения температуры раскаляемой петли служит термопара из тонкой проволоки наружным диаметром 0,5 мм в защитной оболочке. Термопара выполняется из хромеля и алюмеля. Спай располагается внутри оболочки.

Петля из проволоки вместе с термопарой указана на рисунке 7.

Оболочка термопары изготовлена из металла, стойкого к температурам не ниже 960 °С. Термопару помещают в отверстие диаметром 0,6 мм, просверленное в конце петли, как показано на рисунке 7. ЭДС термопар должны соответствовать МЭК 60584-1 [6]; характеристики, приведенные в этом международном стандарте, практически линейные. Холодный спай следует держать в тающем льду, если необходимая температура не может быть достигнута другими способами, например с помощью компенсационной коробки. Для измерения электродвижущей силы рекомендуется прибор класса 0,5.

Петлю нагревают электрическим током; для нагрева кончика петли до температуры 960 °С требуется ток 120—150 А.

Испытательную установку следует проектировать с таким расчетом, чтобы раскаляемая петля лежала в горизонтальной плоскости и к образцу прилагалось усилие 1 Н, поддерживаемое на этом уровне и тогда, когда петля и образец сдвигаются навстречу друг другу по горизонтали до расстояния не менее 7 мм.

На 200 мм ниже точки соприкосновения раскаляемой петли и образца укладывают сосновую доску толщиной около 10 мм, покрытую одним слоем бумаги плотностью 12—30 г/м³ по ИСО 4046 пункт 6.86 [7].

Пример испытательной установки приведен на рисунке 8.

8.11.2.2.3 Предварительная обработка

До начала испытания образец выдерживают 24 ч при температуре от 15 °С до 35 °С и относительной влажности от 35 % до 75 %.

8.11.2.2.4 Метод испытания

Испытательную установку помещают в темную комнату без сквозняков, чтобы во время испытания было видно пламя.

До начала испытания термопару калибруют при температуре 960 °С с применением фольги из серебра чистотой 99,8 % в виде квадратика со стороной 2 мм и толщиной 0,06 мм, помещаемого на кончик петли сверху.

Петлю нагревают до температуры 960 °С, при которой серебряная фольга плавится. Через некоторое время калибровку следует повторить с целью компенсации изменений характеристик термопары и соединений. Следует принять меры, не препятствующие смещению термопары вместе с петлей при ее расширении в результате нагрева.

Для этого испытания образец устанавливают так, чтобы поверхность, соприкасающаяся с раскаленным кончиком петли, занимала вертикальное положение. Петлю прикладывают к той части поверхности образца, которая должна испытывать термические нагрузки в нормальных условиях эксплуатации.

Раскаленным кончиком петли прикасаются к участкам с наименьшей толщиной, но не далее 15 мм от верхнего края образца. Это относится к случаям, когда участки, испытывающие термические нагрузки в процессе нормальной эксплуатации установки, не определены.

По возможности, раскаленный кончик петли прикладывают к плоским поверхностям, а не к пазам, выбитым диафрагмам, узким углублениям или острым ребрам.

Петлю нагревают до установленной температуры, измеряемой с помощью калиброванной термопары. Необходимо принять меры, чтобы до начала испытания температура и ток нагрева поддерживались на постоянном уровне не менее 60 с и чтобы тепловое излучение при калибровке не влияло на образец, обеспечив, например, достаточное расстояние или защитив образец соответствующим экраном.

Раскаленный кончик петли прижимают к образцу. При этом ток нагрева поддерживают на постоянном уровне. Затем раскаляемую петлю медленно отдаляют от образца во избежание его дальнейшего нагрева и движения воздуха вокруг него, которые могли бы сказаться на результатах испытания.

Раскаленный кончик при прижатии к образцу, благодаря механическим ограничениям, должен входить в него не более чем на 7 мм.

После каждого испытания необходимо очищать кончик петли, например щеткой, от остатков изолирующего материала.

8.11.2.2.5 Степени жесткости

a) Температура раскаленного кончика петли и длительность его прикосновения к образцу должны составлять (650 ± 10) °С и (30 ± 1) с соответственно.

b) Температура раскаленного кончика петли и длительность его прикосновения к образцу должны составлять (960 ± 10) °С и (30 ± 1) с соответственно.

Другие температуры испытания приведены в последующих частях.

Примечание — Числовые значения необходимо выбирать из таблицы «Степени жесткости» ГОСТ 27483.

8.11.2.2.6 Наблюдения и измерения

Во время прикладывания раскаленного кончика петли и в последующие 30 с следует наблюдать за образцом, окружающими его частями и находящимся под ним слоем бумаги.

Момент воспламенения образца и время гашения пламени в период или после прикладывания раскаленного кончика фиксируют.

Измеряют и записывают максимальную высоту пламени без учета момента зажигания, когда пламя может оказаться высоким в течение приблизительно 1 с.

Под высотой пламени подразумевают измеренное расстояние по вертикали между верхним краем раскаленного кончика, приложенного к образцу, и видимым концом пламени.

Испытание раскаленной петлей считают полностью выдержанным, если отсутствуют видимое пламя и длительное свечение или пламя либо свечение образца гаснут спустя 30 с после удаления петли.

Бумага не должна загораться, а сосновая доска обугливаться.

8.11.2.3 Проверка на коррозийную стойкость

Подлежащие испытанию части предохранителя полностью обезжиривают путем погружения на 10 мин в трихлорэтан или эквивалентный обезжиривающий раствор. Затем испытуемые части на 10 мин погружают в 10 %-ный раствор хлористого аммония в воде температурой (20 ± 5) °С.

Без сушки, но стряхнув капли, эти части помещают на 10 мин в короб, содержащий насыщенный влагой воздух температурой (20 ± 5) °С.

После сушки в течение 10 мин в сушильной камере с температурой (100 ± 5) °С на поверхности частей не должно быть заметно признаков ржавчины.

Следами ржавчины на острых кромках и желтоватой пленкой, которая стирается, можно пренебречь.

Мелкие пружины и недоступные части, подвергающиеся абразивному износу, можно в достаточной степени защитить от коррозии слоем смазки. Такие части подлежат испытанию только в случае возникновения сомнений относительно эффективности смазки; в этом случае испытание проводят без предварительного обезжиривания.

1 — границы зоны времятоковой характеристики; 2 — фактические результаты испытаний

Рисунок 1 — Примерная диаграмма проверки времятоковой характеристики по результатам испытаний при «пороговых» токах

1 — времятоковая характеристика отключения подсоединенного коммутационного аппарата для защиты от сверхтоков; 2 — перегрузочная характеристика; 3 — характеристика отключения; 4 — преддуговая характеристика

Перегрузочная характеристика между k₀´I_n и k₁´I_п соответствует постоянному значению I²t.

Рисунок 2 — Перегрузочная и времятоковая характеристики плавких вставок типа а

I_п1, I_п2, I_п3 — номинальные токи плавких вставок; I_с — максимальное значение пропускаемого тока; п — коэффициент, зависящий от значения коэффициента мощности; nI — асимметричное короткое замыкание

Рисунок 3 — Общее изображение характеристик пропускаемого тока для серии плавких вставок переменного тока (логарифмическая шкала)

А — съемное соединение, применяемое при калибровке; С — аппарат, замыкающий цепь; D — автоматический выключатель или другой аппарат для защиты источника питания; F — испытуемый плавкий предохранитель; L — регулируемая катушка индуктивности; O1 — измерительная цепь для записи тока; O2—измерительная цепь для записи напряжений во время испытаний; O2' — измерительная цепь для записи напряжения во время калибровки; R — регулируемый резистор; S— источник питания

Рисунок 4 — Типовая схема цепи, используемой для испытаний на отключающую способность (см. 8.5).

а — осциллограмма при калибровке цепи; b — осциллограмма отключения при образовании дуги после 180° с момента включения; с — осциллограмма отключения при образовании дуги до 180° с момента включения;

В₀₀ — напряжение калибровки; В₀ — испытательное напряжение;

I_эфф — ток;

b) , c) ;

восстанавливающееся напряжение U_эфф:

b) , с)

Рисунок 5 — Расшифровка осциллограмм, полученных во время испытаний на отключающую способность на переменном токе (см. 8.5.7)

а — осциллограмма при калибровке цепи. При наличии пульсации следует измерить значения, соответствующие 0,632 I; А₁ и А₂ на кривой действующих значений; b, с — осциллограммы отключения при начале образования дуги соответственно после и до достижения током максимального значения.

Ток I = A₁ при напряжении U = В₁.

Ток I = A₂ при напряжении U = В₂.

Если напряжение не достигло установившегося значения, следует измерить среднее значение за период 100 мс после окончательного погасания дуги.

Рисунок 6 — Расшифровка осциллограмм, полученных во время испытаний на отключающую способность на постоянном токе (см. 8.5.7)

1 — раскаляемая проволока, припаянная к штифту 3; 2 — термопара; 3 — штифт

Рисунок 7 — Петля из раскаляемой проволоки и положение термопары

1 — опора для образца; 2 — тележка; 3 — натяжной канат; 4 — фундаментная плита; 5 — груз; 6 — регулируемый упор; 7 — линейка для измерения пламени; 8 — линейка для измерения проникновения; 9 — петля из раскаляемой проволоки (см. рисунок 7); 10— отверстие в основании

Рисунок 8 — Испытательная установка (пример)

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)