Плавкие предохранители предназначены для защиты силовых, сигнальных и управляющих электрических цепей и схем от перегрузок и коротких замыканий.
Несмотря на то, что в жилом секторе им на смену давно уже пришли автоматические выключатели, которые выполняют ту же функцию, тем не менее предохранители не потеряли свою актуальность и по-прежнему широко используются в различных областях, будь то распределительные устройства или промышленное оборудование.
В первую очередь это обусловлено их надежностью, простоте конструкции и соответственно невысокой стоимости и скорости срабатывания. Зачастую их применение даже более предпочтительно, чем применение автоматических выключателей, недаром многие производители рекомендуют в качестве защиты промышленного полупроводникового оборудования, например частотных преобразователей, тиристорных регуляторов, использовать именно предохранители, причем быстродействующего типа.
Дело в том, что автоматические выключатели не всегда могут обеспечить необходимое быстродействие в силу своих конструктивных особенностей, а это может быть критично для полупроводниковых элементов, применяемых в большинстве современного промышленного оборудования - силовых диодов, транзисторов, тиристоров.
В основе конструкции плавких предохранителей лежит плавкая вставка, которая при прохождении через нее тока, превышающего заданное значение, нагревается до температуры, при которой она расплавляется, тем самым размыкая цепь. То есть происходит выделение тепла на проводнике, все согласно закону Джоуля-Ленца.
Это свойство работы предохранителей является и их главным минусом - после срабатывания их необходимо каждый раз менять, в отличии от тех же автоматических выключателей, которые достаточно после срабатывания просто включить.
Правда стоит отметить, что есть разновидность самовосстанавливающихся предохранителей, изготавливающихся из полимерных материалов с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Принцип их действия основан на том, что при превышении значения порогового тока, резко увеличивается их сопротивление, что ведет к разрыву электрической цепи. После устранения причины срабатывания его сопротивление восстанавливается и цепь вновь замыкается.
Типы предохранителей
Слаботочные. Применяются в цепях, рассчитанных на небольшой потребляемой ток — до 6 А. Это пожалуй наиболее распространенный тип предохранителей, которые часто встречаются в бытовых электроприборах. Бывают различных типоразмеров, обозначающих внешний диаметр х длину (3x15, 4x15, 5x20, 6x32, 7x15, 10x30).
К данной группе можно отнести также термопредохранители.
Вилочные. Такого типа предохранители применяются в первую очередь в автомобилях. Различаются между собой размерами и формой корпуса - Мини - H=16 мм, Стандарт - Н=19 мм, Макси - Н= 34 мм. В зависимости от номинальной величины тока имеют различную цветовую маркировку корпуса.
Пробковые. Могут использоваться как в промышленном оборудовании, так и в жилом секторе. По своей конструкции аналогичны слаботочным, только имеют не стеклянный, а керамический корпус. В качестве основания для таких предохранителей используются либо резьбовые цоколи типа NEOZED, либо разъединители типа MINIZED с выдвижным лотком.
Рассчитаны на номинальный ток до 63 А.
Ножевые. Применяются в силовых цепях электроустановок до 1000 В. Рассчитаны на ток до 1250 А. Корпус ножевых предохранителей заполняется специальным наполнителем для гашения электрической дуги, в качестве которого обычно используется кварцевый песок.
В зависимости от исполнения, могут дополнительно иметь визуальный индикатор срабатывания и механизм дистанционной сигнализации срабатывания.
Кварцевые и Газогенерирующие. Знаю, что применяются в высоковольтных сетях, но более сказать ничего о них не могу.
Выбор предохранителей
Основными характеристиками, на которые стоит обращать внимание при выборе плавких предохранителей, являются:
Номинальное напряжение предохранителя, которое должно соответствовать рабочему напряжению сети, при этом действительное напряжение в сети не должно превышать номинального напряжения предохранителя больше чем на 10%.
Номинальный ток плавкой вставки должен быть больше максимального длительного тока нагрузки — Iн.в. >Iн.макс, при этом необходимо учитывать характер нагрузки. Например при защите электродвигателя надо учесть кратковременные перегрузки, вызванные пусковыми токами — Iн.в. > Iпуск.дв/k — где k — коэффициент, учитывающий отношение пускового тока к номинальному.
Согласно ПУЭ п.5.3.56 для двигателей с легкими условиями пуска k принимается равным 2,5, для двигателей с тяжелым пуском (большая длительность разгона, частые пуски и т.п.) k должно быть равным 2,0-1,6.
Номинальный ток отключения принимается, исходя из расчетного максимального тока к.з линии и должен быть равен ему либо больше Iном.откл ≥ Iмакс.кз.
Временные характеристики срабатывания, которые зависят опять же от характера защищаемой нагрузки. Выпускают предохранители четырех типов срабатывания —
- Сверхбыстрые (Ultra rapid) — применяются как правило для защиты полупроводниковых приборов и микросхем.
- Быстрые (Quick acting) — основное применения в цепях управления и сигнализации.
- Стандартные (Standart fuses) — имеют широкий диапазон применения.
- С временной задержкой или замедленные (Time-lag, Slow acting) — предназначены для защиты цепей электродвигателей, имеющих большие пусковые токи.
Наиболее распространенными и при этом наиболее доступными являются предохранители стандартного типа, например они используются в щитовых распределительных устройствах (ГРЩ, ВРУ), но как я уже сказал выше, для защиты полупроводникового оборудования, настоятельно рекомендуется использовать именно быстрые и сверхбыстрые.
Маркировка предохранителей
Стандартная маркировка предохранителей состоит из двух букв.
Первая буква обозначает диапазон защиты:
- a — частичный диапазон (защита только от токов короткого замыкания)
- g — полный диапазон (защита от токов короткого замыкания и перегрузки)
Вторая буква обозначает тип защищаемого оборудования:
- G — универсальный для защиты различных типов оборудования: кабелей, электродвигателей, трансформаторов.
- L — для защиты кабелей и распределительных устройств.
- B — для защиты горного оборудования. Имеют повышенные требования по взрывобезопасности.
- F — защита слаботочных цепей
- M — для цепей электродвигателей и отключающих устройств.
- R — для защиты полупроводниковых устройств.
- S — быстродействующие при коротком замыкании и среднее время срабатывания при перегрузке.
- Tr — для защиты трансформаторов.
На быстродействующих предохранителях также в качестве графического обозначения может указываться знак диода, на предохранителях, имеющих временную задержку часто указывается стилизованный символ улитки.
Так, например, маркировка gG говорит о том, что данное устройство предназначено для применения в области отключающей способности, от англ "General purposes" - общего назначения.
Ниже приведены основные классы предохранителей и область их применения.
gB - Предохранители, срабатывающие во всем диапазоне нагрузок,для защиты кабелей и линий электропередач при горных работах.
gG - Предохранители, срабатывающие во всем диапазоне нагрузок,для общего применения, преимущественно защиты кабелей и линий.
gR - Предохранители, срабатывающие во всем диапазоне нагрузок,для защиты полупроводниковых элементов.
gS - Предохранители, срабатывающие во всем диапазоне нагрузок, для защиты полупроводниковых элементов, при повышенной загрузке линии.
gF - Предохранители для защиты линейных цепей, расчётный ток короткого замыкания которых невелик.
аМ - Предохранители для защиты цепей электродвигателей от короткого замыкания.
aR - Предохранители для защиты полупроводниковых элементов от короткого замыкания.
