Технические характеристики предохранителей ПР-2

Наименование характеристики	Значение характеристики при номинальном токе I н, А
I в, А	6,10,15	15,20,25,35,45,60	60,80,100	100,125,160,200
ПКС, кА	220 B	0.8	1.8
380 B		4.5
500 B		3.5

5. Времятоковая характеристика (защитная характеристика) – это зависимость времени перегорания плавкой вставки от тока.

Характеристика является обратнозависимой от тока, приводится в техническом паспорте для каждого номинального тока предохранителя или плавкой вставки.

Обратнозависимый от тока характер изменения времени срабатывания (см. рис.1.3.) следует из закона Джоуля-Ленца.

,

(1.1)

где W _ПЛАВ – энергия необходимая для расплавления плавкого элемента, Дж;

I – ток протекающий по плавкому элементу, А;

R _В – сопротивление плавкого элемента, Ом;

– время плавления, с.

 

Рис.1.3. Общий вид защитной характеристики предохранителя

Для времени менее одной секунды, когда можно не учитывать потери в окружающую среду, время плавления можно рассчитать:

 

,

(1.2)

где c – удельная теплоёмкость материала плавкого элемента, Дж/кг×град;

G _В – масса плавкого элемента, кг;

ϑ_Н, ϑ_ПЛ – соответственно, начальная температура и температура плавления плавкого элемента, град;

Если по электрической сети, защищаемой плавкой вставкой протекает сверхток (ток короткого замыкания I _К или ток перегрузки), то точка А на характеристике показывает, за какое время при данном токе плавкая вставка расплавится («перегорит») и предохранитель отключит защищаемую цепь от источника.

В техническом паспорте на предохранитель часто приводится обобщенная защитная характеристика для нескольких плавких вставок с различными величинами номинальных токов плавкой вставки – I _В. Поэтому ось абсцисс градуируется в кратностях тока – К, где . При построении характеристики для конкретной плавкой вставки величины тока на оси абсцисс переводят в именованные единицы, используя следующую формулу (см. рис.1.4):

.

(1.3)

Построенная характеристика не является функционально однозначной. Различают максимальный ток неплавления как наибольший ток, при котором плавкая вставка не перегорает в течение одного часа. Обычно он составляет (1,25¸1,5) I _В (1,25 для I _В = 1000А, 1,5 для I _В = 10А):

.	(1.4)
Рис.1.4. Пример построения защитной характеристики предохранителя с номинальным током плавкой вставки I В=10А

Построение по данной опорной точке дает зависимость 1.

Минимальный ток плавления, т.е. наименьший ток, при котором плавкая вставка должна расплавиться за время 1 час. Обычно он составляет (1,6¸1,9) I _В (1,6 для I _В = 1000А, 1,9 для I _В = 10А):

.

(1.5)

Построение по данной опорной точке дает зависимость 2. С достаточной точностью можно принять пограничный ток (ток, при котором фактически происходит перегорание), равным среднеарифметическому значению указанных токов. Получаем графическую зависимость 3, которая обычно приводится в технических характеристиках предохранителя.

6. Эффект токоограничения предохранителя – явление перегорания плавкой вставки раньше, чем ток короткого замыкания в электрической сети достигнет своего установившегося значения.

 

Рис.1.5. Отключение постоянного и переменного тока предохранителем с токоограничением

Если предохранитель отключает короткое замыкание за время меньшее чем 0,01с, то он обладает эффектом токоограничения.

Время полного отключения предохранителем защищаемой цепи (t _откл) состоит из двух составляющих: а) преддуговое время – время между появлением тока, достаточного для расплавления плавкого элемента (ов), и моментом возникновения дуги; б) время гашения дуги (t _г) – время между моментами возникновения и окончательного погасания дуги.

Характеристика пропускаемого токапоказывает, до какой величины происходит ограничение мгновенного тока в цепи в зависимости от ожидаемого расчетного действующего значения тока короткого замыкания (см. рис. 1.6).

Рис.1.6. Пример кривой токоограничения аппарата защиты от токов короткого замыкания на основе характеристики пропускаемого тока: Im –неограниченный пиковый ток(максимальное амплитудное значение для сети переменного тока), кА; Icu – отключающая способность аппарата, кА; I к – действующее значение ожидаемого тока короткого замыкания, кА

Плавкие вставки обладают высокой защитной способностью не только для проводников электрической сети, но и для контактов контакторов и реле перегрузки (КМ и КК на рис 1.1.), так как мощность тока КЗ существенно ограничивается. По положению о координации* типа 2 все оборудование должно находиться в рабочем состоянии после КЗ. Защита с помощью предохранителей гарантирует выполнение этого требования.

* Примечание:

В соответствии с требованиями стандарта МЭК 60947-4-1 элементы пускателей электродвигателей подлежат защите в соответствии с определенной категорией координации (рис. 1.7).

Рис.1.7. Защитная функция предохранителя с координацией второго типа:

1 – номинальный ток электродвигателя; 2 – защитная характеристика теплового реле от перегрузки электродвигателя; 3 – пусковой ток электродвигателя; 4 – отключающая способность контактора; 5 – защитная характеристика предохранителя; 6 – участок повреждения теплового реле; 7 – участок спайки контактов в контакторе

Координация первого типа: в условиях возникновения короткого замыкания контактор или пускатель не представляет угрозы обслуживающему персоналу или установкам, но их дальнейшая работа не гарантируется (возможно, будет необходимо устранить неполадки или заменить поврежденные детали).

Координация второго типа: гарантирует полную работоспособность пускателя после устранения короткого замыкания.

Предохранители типа ПР-2 обладают эффектом токоограничения. Так, в цепи с током КЗ 50кА плавкая вставка на номинальный ток 6А отключит цепь при токе 0,4 кА. Однако чем больше номинальный ток плавкой вставки, тем меньше проявляется эффект токоограничения. При I _B = 630А токоограничение отсутствует, так как полное время отключения составляет весь полупериод переменного тока частоты 50 Гц (0,01с) и даже более.

7. I²t (интеграл Джоуля) – интеграл квадрата тока за определенный период времени.

,

где – соответственно, квадрат действующего и мгновенного значения тока.

Величина интеграла представляет энергию в Джоулях, выделяемую в резисторе 1 Ом в цепи, защищаемой плавким предохранителем за указанный период времени, выраженную в амперах в квадрате в секунду (А²·с).

Различают также преддуговой интеграл Джоуля – значение интеграла за время от начала плавления до момента возникновения дуги, интеграл Джоуля отключения – значение интеграла за время гашения дуги, возникшей после расплавления плавкого элемента. При полном времени отключения менее 0,1с значения интеграла Джоуля не разделяют по составляющим.