Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Предохранители - файл 1.doc


Предохранители
скачать (1711 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc1711kb.01.12.2011 14:30скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...


Лабораторная работа №1

Предохранители.

Цель работы: изучение конструкций и принципа действия основных типов предохранителей до 1000 В и выше 1000 В.

1. Теоретическая часть.

1.1 Общие сведения о предохранителях.

Плавкий предохранитель представляет собой однополюсный коммутационный аппарат, предназначенный для защиты электрических цепей от сверхтоков (токи перегрузки и токи КЗ). Действие его основано на плавлении током металлической вставки небольшого сечения и гашении образовавшейся дуги. В защищаемую цепь предохранитель включается последовательно.

Достоинства предохранителей:

а) простота устройства и низкая стоимость;

б) быстрое отключение цепи при КЗ;

в) способность некоторых предохранителей ограничивать ток КЗ.

Основными параметрами предохранителей являются номинальные значения напряжения и токов. Номинальный ток предохранителя должен соответствовать наибольшему току плавкой вставки, которая может быть в нем установлена.

Под номинальным током предохранителя следует понимать ток, на который рассчитаны его токоведущие части, а под номинальным током плавкой вставки - ток, на который рассчитана сама вставка. Он может отличаться от номинального тока предохранителя. Номинальный ток предохранителя равен наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных для данной конструкции предохранителя.

Протекание тока, превышающего наименьший испытательный ток, приводит к перегоранию плавкой вставки. Наименьший испытательный ток превышает ток плавкой вставки в 1,3…1,5 раза. Выбор плавких вставок, обеспечивающих селективность защиты сети, производится по времятоковой характеристике вставок (рис. 1).



Рисунок 1. - Защитная (времятоковая) характеристика предохранителя при различных номинальных токах плавкой вставки.

Между источником энергии и потребителем обычно устанавливают несколько предохранителей, которые должны отключать поврежденные участки по возможности селективно. Под селективным действием предохранителей понимается избирательность к токам короткого замыкания. Первым должен перегореть предохранитель, который расположен ближе к точке короткого замыкания со стороны источника питания.

По характерным признакам предохранители делятся:

  1. по способности ограничивать ток при отключении – на токоограничивающие и нетокоограничивающие;

  2. по способу гашения дуги - на обеспечивающие гашение дуги за счет ее тесного соприкосновения с мелкозернистым наполнителем и на обеспечивающие гашение дуги за счет генерирования газов при воздействии дуги на твердый материал корпуса и последующего выхлопа этих газов;

  3. по диапазону токов отключения:

- класс 1 - от одночасового тока плавления до номинального тока отключения (предохранители общего значения);

- класс 2 - от нормированного тока отключения, превышающего одночасовой ток плавления, до номинального тока отключения (предохранители для работы совместно с коммутационными аппаратами).

Защитной характеристикой предохранителя является времятоковая характеристика, т. е. зависимость времени плавления вставки от действующего значения тока. Как видно из рисунка 1, по мере увеличения номинального тока плавкой вставки характеристики смещаются вправо, т.е. предохранитель надежно защищает объект при больших перегрузках. При малых перегрузках его функции выражены слабее. Значение тока, при котором вставка предохранителя плавится в течение 1 ч., должно быть более 150% и менее 200% номинального тока вставки.

При токах, превышающих ток срабатывания предохранителя, плавкая вставка должна перегореть в кратчайшее время. Чтобы достигнуть резкого сокращения времени плавления вставки с увеличением тока, применяют следующие способы:

1) придают плавкой вставке специальную форму (выполняют в виде
пластинки с вырезами, уменьшающими ее сечение на отдельных участках);

2) используют металлургический эффект (напаивают небольшие
оловянные шарики на плавкую вставку, выполненную в виде проволоки).

Рассмотренные способы ускорения перегорания вставки при токах перегрузки и КЗ приводят к существенному достоинству плавких предохранителей - токоограничивающему действию. Плавкая вставка перегорает значительно раньше, чем ток цепи при КЗ успевает достигнуть установившегося значения (штриховая линия) (рис. 2). Таким образом, величина тока КЗ ограничивается в 2 ÷ 5 раз и тем самым снижается разрушительное действие электродинамических сил.



Рисунок 2. - Токоограничивающий эффект предохранителей:

а) при постоянном токе;

б) при переменном токе

Наибольший ток, который предохранитель может отключить без каких-либо повреждений или деформаций, препятствующий его дальнейшей работе после смены плавкой вставки, называют предельным током отключения предохранителя.

^ 1.1.1 Предохранители до 1000 В.

В установке переменного и постоянного тока с напряжением до 1 кВ плавкие предохранители применяют для защиты линий, электродвигателей и других приемников электроэнергии от действия токов КЗ и перегрузки.

Предохранители с закрытыми разборными патронами типа ПР-2 изготавливаются на номинальные токи 15 ÷ 1000 А (рис. 3). Патрон предохранителя состоит из фибровой трубки 2 с латунными контактными держателями 1, закрепляющих контактных ножей 4, к которым присоединяется плавкая вставка 3. Для отвода избыточного тепла в месте соединения плавкой вставки и ножа установлена массивная медная шайба 5, предотвращающая произвольный поворот контактных ножей. Патрон вставляют в неподвижные контактные стойки, закрепленные на изолированной плите.

а) б)



Рисунок З - Предохранитель типа ПР-2:

а) конструкция предохранителя;

б) форма плавких вставок;

1 - контактные держатели, 2 - фибровая трубка, 3 - плавкая вставка, 4 - контактный нож, 5 - медная шайба

Плавкие вставки изготавливаются из цинка в виде пластины с вырезами. На суженных участках выделяется больше тепла, чем на широких, но при номинальном режиме избыточное тепло, благодаря теплопроводности цинка, передается широким частям, поэтому вся вставка имеет примерно одинаковую температуру.

При перегорании плавкой вставки от действия протекающих токов КЗ и перегрузки образуется электрическая дуга. В основу гашения дуги заложен принцип деления ее на части - разрывы, что обеспечивается самой конструкцией вставки. Нагрев узких участков идет быстрее, чем широких. Вставка перегорает во всех суженных местах. Широкие части под собственной массой падают вниз патрона, улучшая эффективность разрыва электрической дуги.

Высокая температура электрической дуги, воздействуя на стенки фибрового патрона, вызывает образование газов. Давление газов до 4…8 МПа способствует быстрому охлаждению и гашению электрической дуги. Достоинством предохранителей является простота смены сгоревшей вставки.

Предохранители типа ПН-2 выполняются на номинальные токи 100…600 А (рис. 4), широко применяются для защиты силовых цепей до 500 В переменного и 440 В постоянного тока.



Рисунок 4.-Предохранитель ПН-2:

1 - корпус, 2 - крышка, 3 - контактные ножи, 4 - плавкая вставка, 5 - прорези, 6 - шарики

Корпус ^ 1 фарфоровый, квадратный, имеет резьбовое отверстие для винтов, с помощью которых крепятся крышка 2 с контактными ножами 3, плавкая вставка 4, приваренная к шайбам ножей.

Корпус заполнен наполнителем - сухим кварцевым песком и герметически закрыт крышками с асбестовыми прокладками. Плавкие вставки изготовлены из тонких медных лент толщиной 0,15…0,35 мм и шириной до 4,4 мм; на вставке сделаны прорези 5, уменьшающие сечения вставки в два раза. Для снижения температуры плавления центральной части используется металлургический эффект - на полоски меди напаиваются шарики - 6, температура плавления в этом случае не превышает 475С.

Металлургический эффект заключается в том, что многие легкоплавкие металлы (олово, свинец) способны в расплавленном состоянии растворять некоторые тугоплавкие металлы (медь, серебро). Для ускорения плавления вставки при перегрузках и токах КЗ на проволоки напаиваются небольшие оловянные шарики. Когда температура вставки достигает температуры плавления олова, шарик расплавляется и растворяет часть металла, на котором он напаян. Происходит местное увеличение сопротивления вставки и снижение температуры плавления металла в этом месте. Вставка 6 перегорает в том месте, где был наплавлен шарик. При этом температура всей вставки оказывается намного ниже температуры плавления металла, из которого она выполнена. В номинальном режиме шарик практически не влияет на температуру нагрева вставки.

Этот способ получения требуемой (защитной) характеристики может применяться при тонких вставках, например, диаметром шарика 1 мм для проволок 0,3 мм и диаметром шарика 2 мм, при более толстых проволоках. При возрастании диаметра вставки металлургический эффект резко снижается и практически не сказывается. Применение металлургического эффекта позволяет значительно уменьшить ток срабатывания предохранителя при неизменном номинальном токе, т.к. номинальный ток будет зависеть только от сечения плавкой вставки.

При перегорании вставки электрическая дуга гасится в узких щелях кварцевого песка. Для уменьшения эффекта токоограничения и, следовательно, перенапряжений используются прорези на плавкой вставке (узкие места), сгорая в которых дуга разделяется на части. Предохранители НПН подобны ПН, но имеют неразборный патрон без контактных ножей и рассчитываются на токи до 60 А. Предельный отключаемый ток в предохранителях ПН-2 достигает 60 кА.

^ 1.1.2 Предохранители выше 1000 В.

Высоковольтные предохранители типа ПК, ПКТ и стреляющие типа ПСН имеют то же назначение, что и предохранители до 1000 В и предназначены для защиты силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий, конденсаторов, электродвигателей и трансформаторов напряжения от токов КЗ и перегрузки.

Предохранители серии ПК (предохранитель кварцевый), ПКТ (предохранитель кварцевый, трансформаторный) выполняются на напряжения 6…35кВ и номинальные токи 7,5…3000 А (рис. 5).

Конструкция представляет собой круглый патрон ^ 1, изготовленный из фарфора или стекла, армированный латунными колпаками 2. Внутри корпуса помещена плавкая вставка 5 в виде одной или нескольких параллельно включенных тонких медных проволок, изготовленных чаще из посеребренной меди и намотанных на керамический сердечник (на ток 7,5 А) или выполненных спирально (на большие токи). Корпус (трубка) заполнен кварцевым песком 4, герметически закрыт крышкой. Длина патрона определяется номинальным напряжением. Срабатывание предохранителя определяется по указателю 7 после перегорания стальной натяжной вставки 6. Для снижения перенапряжения (время срабатывания предохранителя - 0,008 с.) искусственно затягивается гашение электрической дуги путем применения вставок ступенчатого сечения по длине, параллельно основным рабочим вставкам включают вспомогательные вставки с искровыми промежутками. Последней перегорает стальная вставка указателя, сигнализируя о срабатывании предохранителя.



Рисунок 5-Предохранитель типа ПК-10:

1 - круглый патрон, 2 - латунные колпаки, 3 - шарики олова, 4 - кварцевый песок, 5 - плавкая вставка, 6- стальная натяжная вставка, 7 - указатель

Предохранители серии ПКТ, применяемые для защиты измерительных
трансформаторов напряжения, по конструкции подобны ПК, но имеют одну константовую вставку, намотанную на керамический сердечник. Малое сечение вставки обеспечивает быстрое срабатывание, но при этом образуется значительный токоограничивающий эффект. Разновидностью предохранителей ПК является предохранитель типа ПКУ (усиленный с большой мощностью отключения).

Применение параллельных плавких вставок (при больших токах) позволяет при том же суммарном поперечном сечении вставок лучше использовать объем наполнителя, тем самым улучшить условия охлаждения вставок.

Предохранители серии ПСН (предохранитель стреляющий, наружной установки) выполняются на напряжения 10, 35, 110 кВ и номинальные токи 50…100 А (рис. 6). Этот вид предохранителей относится к предохранителям с автогазовым гашением дуги.

Основной частью предохранителя является газогенерирующая труба ^ 4, выполненная из винипласта. Внутри трубы расположен гибкий проводник 2, с контактным наконечником 3, соединенный с плавкой вставкой 1, патрон предохранителя крепится к опорному изолятору 6.

При перегорании плавкой вставки и действии высокой температуры дуги на внутренние стенки трубы происходит бурное газообразование. Пружинный контакт предохранителя, соединенный с наконечником 5, выбрасывает гибкий проводник из канала трубы. Электрическая дуга растягивается до критической длины и гаснет за счет автогазового дутья. Срабатывание сопровождается звуковым эффектом - выстрелом. Образующийся воздушный промежуток обеспечивает изоляцию в месте разрыва.

Предохранители ПСН устанавливаются в открытых РУ для защиты силовых трансформаторов от токов КЗ.



Рисунок 6-Предохранитель типа ПСН-35:

1 - плавкая вставка, 2 - гибкий проводник, 3 - контактный наконечник, 4 - газогенерирующая труба, 5 - наконечник, 6 - опорный изолятор

1.1.3 Выбор плавких предохранителей.

При выборе плавких вставок руководствуются следующими условиями:

  1. Номинальное напряжение предохранителя должно соответствовать номинальному напряжению установки.

  2. Номинальный ток вставки должен быть выбран так, чтобы она не расплавилась в утяжеленном режиме, когда рабочий ток имеет наибольшее значение. Вставка не должна плавиться в переходных режимах, когда броски тока в среднем достигают 8... 10 I ном. Трансформатора, включаемого в работу. Номинальный ток вставки должен быть выбран так, чтобы обеспечить избирательность отключения при КЗ.

  3. Номинальный ток отключения предохранителя не должен быть меньше периодической составляющей тока КЗ.

  4. Значение наибольшего мгновенного тока, пропускаемого
    токоограничивающими предохранителями, не должно превышать
    допустимых токов аппаратов в защищаемой части сети.

  5. Необходимо обеспечить селективность действия предохранителей.


Таблица 1.1. – Типы предохранителей

Тип предохранителя

Номинальный ток плавкой вставки

ПНИ – 33 габарит 00

2,4,8,10,12,16,20,25,32,40,50,63,80,100,125,160

ПНИ – 33 габарит 0

2,4,8,10,12,16,20,25,32,40,50,63,80,100,125,160

ПНИ – 35 габарит 1

40,50,63,80,100,125,160,200,250

ПНИ – 37 габарит 2

40,50,63,80,100,125,160,200,250,315,355,400

ПНИ – 39 габарит 3

100,125,160,200,250,315,355,400,500,630

Номинальное напряжение

До 650 В

Номинальная частота

50 Гц

^ Номинальная отключающая

способность

50 кА при , 120 кА при 500 В

Классификационная группа

g O

Материал контактов

Медь с гальваническим покрытием сплавом олово - висмут

Показатель срабатывания

(индикатор)

Выдвижной шток


Таблица 1.2. – Типы предохранителей

Тип предохранителя

Характеристика

ПН-2-30А

выполняется на номинальный ток 30А, широко применяются для защиты силовых цепей

ПН-2-100А

выполняется на номинальный ток 100А, широко применяются для защиты силовых цепей

ПР-2-15А

предохранители с закрытыми разборными патронами, изготавливаются на номинальный ток 15А

ПР-2-У4-100А

предохранители с закрытыми разборными патронами, изготавливаются на номинальный ток 100А. Для установки в умеренном климате, в помещении с контролируемой атмосферой

ПР-2-100А

предохранители с закрытыми разборными патронами, изготавливаются на номинальный ток 100А

ПР-2-200А

предохранители с закрытыми разборными патронами, изготавливаются на номинальный ток 200А

ПР-2-600А

предохранители с закрытыми разборными патронами, изготавливаются на номинальный ток 600А

НПН-2-60А

предохранители имеют неразборный патрон без контактных ножей, изготавливаются на номинальный ток 60А

НПН-2-40А

предохранители имеют неразборный патрон без контактных ножей, изготавливаются на номинальный ток 40А


Таблица 1.3 – Параметры предохранителей



Таблица 1.4 – Общие сведения о предохранителях


Продолжение таблицы 1.4.




Скачать файл (1711 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации