Сечение провода для предохранителя 10 а. Тепловой расчет плавких вставок - аппараты распределительных устройств низкого напряжения

В электронном устройстве вышел из строя плавкий предохранитель . Понятно, что нужно разобраться в причинах перегорания предохранителя и устранить их. Допустим, Вы это сделали, нужно включать устройство для проверки, а целого предохранителя нет.

Материал статьи в сокращенной форме продублирован на видео:

Плавкий предохранитель можно заменить кусочком провода, диаметр которого зависит от величины допустимого тока. Поэтому без особого риска можно заменить перегоревший предохранитель медным проводом, вставленным и запаянным в старый корпус предохранителя.

Для определения диаметра медного провода используют формулу:

D (мм) = 0,034 × I пл (А) + 0,005

Где: D – диаметр провода, в мм.

I пл

Эту формулу применяют, если рассчитанное значение диаметра не превышает 0,2 мм.

Проверить полученный результат можно по другой формуле:

I (A ) = 80√ D 3

Где: D – диаметр провода, в мм.

I пл – ток плавления провода, в А.

Есть таблицы, в которых приводятся уже рассчитанные значения диаметра провода для плавкого предохранителя в зависимости от тока:

Ток, А	Диаметр провода в мм
	Медь	Алюминий	Сталь	Олово
1	0,039	0,066	0,132	0,183
2	0,069	0,104	0,189	0,285
3	0,107	0,137	0,245	0,380
5	0,18	0,193	0,346	0,53
7	0,203	0,250	0,45	0,66
10	0,250	0,305	0,55	0,85
15	0,32	0,40	0,72	1,02
20	0,39	0,485	0,87	1,33
25	0,46	0,56	1,0	1,56
30	0,52	0,64	1,15	1,77

Понятно, что все эти расчеты и таблицы не дают абсолютно верную величину тока перегорания изготовленного плавкого предохранителя, но 5-10% точность обеспечивают. Этого вполне достаточно, чтобы самодельный предохранитель заменил перегоревший заводской. И уж наверняка это лучше, чем просто ставить вместо перегоревшего предохранителя первую попавшуюся под руки проволоку или скрепку.

Как это выполнить практически.

Для начала подбираем нужный диаметр провода. В данном конкретном случае нам нужен плавкий предохранитель на 4 А. По таблице есть 5А. Значит, у нас должен быть диаметр немного меньше.

Этот провод диаметром 0,155мм вполне подойдет.

Готовим предохранитель к установке провода. Для этого по очереди нагреваем паяльником контакты предохранителя и прочищаем отверстия, например заточенной спичкой.

Затем продеваем в полученные отверстия провод.

И запаиваем с двух сторон.

Обрезаем лишний провод.

Все, плавкий предохранитель готов, его можно вставлять в гнездо и использовать.

Очевидно, возникает вопрос, что делать, если нет микрометра, предназначенного для измерения диаметра провода. С меньшей точностью можно измерить диаметр провода штангенциркулем.

А если и его нет, то обычной линейкой.

Для этого нужно намотать провод виток к витку на любой стержень. Длина намотки 10-20 мм. Чем больше намотаете, тем точнее определите диаметр провода. Затем нужно длину намотки в «мм» разделить на количество витков и получите диаметр в «мм».

Например, 26 витков, длина намотки 20 мм. Диаметр провода 20: 26 = 0,77 мм.

Проверяем этот же провод микрометром:

На микрометре мы видим показания 0,5 + 0,255 = 0,755мм. Если округлить, то получим 0,76 мм. Как видим, точность измерения диаметра провода с помощью линейки и намотки на стержень довольно высокая, около 2%. Главное плотно, виток к витку, мотать провод.

Если нет возможности запаять провод в корпус предохранителя, то можно просто обмотать каждый контакт перегоревшего предохранителя и вставить в гнездо. Контакты гнезда должны надежно зажимать намотанный провод. Важно, чтобы края намотанного провода не торчали, иначе есть риск замыкания с соседними элементами.

И в заключение, главные выводы по данной теме:

1. Перед началом работ по замене предохранителя обязательно выньте вилку устройства из розетки.
2. Не меняйте перегоревший предохранитель до тех пор, пока не выясните причину выхода его из строя и не устраните ее.
3. Не вставляете вместо перегоревшего предохранителя первые попавшие под руку металлические предметы. Это может привести к серьезным повреждениям устройств, защищенных предохранителем и даже к большим потерям.

Опубліковано 13.12.2013

Плавкие вставки для предохранителей всегда перегорают в неподходящий момент. И что мы делаем? Конечно! Делаем из него “жука”. Если это сделать неправильно, можно навлечь на себя беду. Для того, чтобы правильно и безопасно восстановить плавкую вставку нужно всего лишь выбрать правильный диаметр используемой проволоки. Ниже приведен расчет диаметра провода для плавких вставок предохранителей по таблице.

Ток плавле- ния, А	Диаметр, мм
	Медь	Алюминий	Никелин	Железо	Олово	Свинец
0,5	0,03	0,04	0,05	0,06	0,11	0.13
1	0,05	0,07	0,08	0,12	0,18	0,21
2	0,09	0,1	0,13	0,19	0,29	0,33
3	0,11	0,14	0,18	0,25	0,38	0,43
4	0,14	0,17	0,22	0,3	0,46	0,52
5	0,16	0,19	0,25	0,35	0,53	0,6
6	0,18	0,22	0,28	0,4	0,6	0,68
7	0,2	0,25	0,32	0,45	0,66	0,75
8	0,22	0,27	0,34	0,48	0,73	0,82
9	0,24	0,29	0,37	0,52	0,79	0,89
10	0,25	0,31	0,39	0,55	0,85	0,95
15	0,32	0,4	0,52	0,72	1,12	1,25
20	0,39	0,48	0,62	0,87	1,35	1,52
25	0,46	0,56	0,73	1	1,56	1,75
30	0,52	0,64	0,81	1,15	1,77	1,98
35	0,58	0,7	0,91	1,26	1,95	2,2
40	0,63	0,77	0,99	1,38	2,14	2,44
45	0,68	0,83	1,08	1,5	2,3	2,65
50	0,73	0,89	1,15	1,6	2,45	2,78
60	0,82	1	1,3	1,8	2,80	3,15
70	0,91	1,1	1,43	2	3,1	3,5
80	1	1,22	1,57	2,2	3,4	3,8
90	1,08	1,32	1,69	2,38	3,64	4,1
100	1,15	1,42	1,82	2,55	3,9	4,4
120	1,31	1,6	2,05	2,85	4,45	5
140	1,45	1,78	2,28	3,18	4,92	5,5
160	1,59	1,94	2,48	3,46	5,38	6
180	1,72	2,10	2,69	3,75	5,82	6,5
200	1,84	2,25	2,89	4,05	6,2	7
225	1,99	2,45	3,15	4,4	6,75	7,6
250	2,14	2,6	3,35	4,7	7,25	8,1
275	2,2	2,8	3,55	5	7,7	8,7
300	2,4	2,95	3,78	5,3	8,2	9,2

Диаметр плавкой вставки предохранителя выбирают в зависимости от тока плавления. За ток плавления обычно принимают значение тока в два раза превышающий номинальный ток. Т.е. если Ваше устройство потребляет ток 1А, ток плавления принимаем 2А. И согласно нему выбираем диаметр проволоки. В данном случае медь 0,09мм или алюминий 0,1мм.

Плавкая вставка не перегорает мгновенно, для этого требуется некоторое время, пусть даже очень малое. Поэтому, кратковременные перегрузки (например, пусковые токи) не вызывают разрушения плавкой вставки.

Плавкая вставка, даже небольшого диаметра, толщиной всего 0,2мм, при перегорании может разлетаться на мелкие части. Часть металла испаряется, часть разбрызгивается расплавленными каплями. Разлетающиеся части плавкой вставки имеют температуру близкую к температуре плавления материала, из которого они сделаны и могут нанести вред оборудованию или находящимся рядом людям. Поэтому, плавкая вставка обязательно должна быть в корпусе, который сможет противостоять воздействиям при разрушении плавкой вставки. В зависимости от номинала плавких вставок, корпуса изготавливают из пластмассы, стекла, керамики.

Расчёт проводников для плавких предохранителей

Ток плавления проводника для применения в плавкой вставке (предохранителе) можно рассчитать по формулам:

где:
d – диаметр проводника, мм;
k

где:
m – коэффициент, зависящий от материала проводника согласно таблице.

Формула (1) применяется для малых токов (тонкие проводники d=(0,02 – 0,2) мм), а формула (2) для больших токов (толстые проводники).
Таблица коэффициентов.

Диаметр проводника для использования в плавком предохранителе рассчитывается по формулам:
Для малых токов (тонкие проводники диаметром от 0,02 до 0,2 мм):

Для больших токов (толстые проводники):

Количество теплоты выделяемое на плавкой вставке рассчитывается по формуле:

где:
I – ток, текущий через проводник;
R – сопротивление проводника;
t – время нахождения плавкой вставки под током I .

Сопротивление плавкой вставки рассчитывается по формуле:

где:
p – удельное сопротивление материала проводника ;
l – длина проводника;
s – площадь сечения проводника.

Для упрощения расчетов сопротивление принимается постоянным. Рост сопротивления плавкой вставки вследствие повышения температуры не учитываем.

Зная количество теплоты, необходимое для расплавления плавкой вставки, можно рассчитать время расплавления по формуле:

где:
W – количество теплоты, необходимое для расплавления плавкой вставки;
I – ток плавления;
R – сопротивление плавкой вставки.

Ни одна электрическая сеть не может гарантировать своим потребителям постоянное напряжение. Причем скачок напряжения может случиться в любой момент, и предугадать его заранее, выключив из сети всю аппаратуру, просто невозможно. Именно поэтому одним из важных элементов электропроводки и бытовых приборов является предохранитель из медной проволоки или плавкая вставка, защищающая оборудование от короткого замыкания.

С принципом действия таких предохранителей раньше сталкивались практически все жители нашей страны, так как именно они служили защитным элементом бытовой электропроводки в квартирах и домах. Ими оснащались те самые пробки, которые при непосильной нагрузке на сеть отключали электропитание. В большинстве случаев это происходило именно из-за того, что в предохранителе перегорала медная проволока. Сегодня такое оборудование встречается крайне редко - разве что в старых деревенских домах. Вместо них используются более современные приборы - автоматические выключатели многоразового использования. Они срабатывают на недопустимое превышение напряжения в сети. После того, как опасность короткого замыкания исчезнет, выключатель можно снова включить.

Что касается бытовых приборов, то в большинстве из них и сегодня имеются предохранители из медной проволоки, и надо сказать, что более надежного способа защитить прибор от непосильного для него напряжения пока не существует. Кроме того, плавкие вставки используются в автомобилях и являются на сегодняшний день самым надежным (и самым, кстати, дешевым) средством защиты электрической части авто от выхода из строя вследствие короткого замыкания.

Как выглядят и действуют предохранители из медной проволоки.

По своему внешнему виду предохранитель - это стеклянная или керамическая колба, внутри которой натянута медная калиброванная проволока. Она присоединяется к контактам элемента, расположенным в металлических колпачках, с помощью пайки или точечной сварки. Диаметр проволоки зависит от того тока, на который рассчитан предохранитель. Колба (трубка) изделия с большим номинальным током иногда заполняется кварцевым песком. Из-за своего внешнего вида такие предохранители получили название трубчатых.

Еще одним распространенным видом данного устройства являются автомобильные плавкие вставки ножевого типа. В зависимости от номинала тока они окрашиваются в разные цвета:

• 5 А - оранжевый;
• 7,5 А - коричневый;
• 10 А - красный;
• 15 А - голубой;
• 20 А - желтый;
• 25 А - бесцветный (прозрачный);
• 30 А - зеленый;
• 40 А - фиолетовый;
• 60 А - синий;
• 70 А - черный.

Принцип действия вставки предельно прост. Предохранитель включается в сеть, и по проволоке начинает течь электрический ток. Проволока при этом нагревается. До тех пор, пока ток не превышает номинал, заложенный в предохранителе, температура проволоки сохраняется на уровне примерно 70 градусов Цельсия. Как только значения тока превышают допустимые границы, нагрев проволоки увеличивается до температуры плавления меди, она теряет свою целостность, разрывая таким образом электрическую цепь. Происходит все это очень быстро, практически за доли секунды. Именно из-за такого принципа действия предохранители с медной проволокой и получили название плавких вставок.

Существуют разные типы и виды подобных вставок. Но независимо от этого все они действуют одинаково: входящая в их состав медная проволока расплавляется, и течение тока прерывается.

Очень важно понять, что предохранитель «срабатывает» именно при превышении допустимого значения тока, а вот напряжение в сети не имеет для него никакого значения. Другими словами, один и тот же элемент может быть установлен и в 12-вольтовом зарядном устройстве, и в однофазной, и в трехфазной сети.

Естественно, может возникнуть вопрос: мы говорим о том, что устройство защищает от скачков напряжения в сети, и тут же утверждаем, что напряжение для него не важно, как такое возможно? На самом деле здесь достаточно вспомнить школьный курс физики, а именно закон Ома, который гласит, что сила тока на участке цепи прямо пропорциональная напряжению и обратно пропорциональная сопротивлению. Другими словами, чем выше напряжение, тем выше и сила тока, учитывая, что сопротивление проводника (медной проволоки определенного диаметра) в любом случае остается неизменным.

Перегореть вставка может не только из-за скачков напряжения в сети, то есть из-за превышения номинальных показателей тока, но и из-за неисправности внутри самого прибора, в котором он установлен. Определить причину выхода вставки из строя вы можете самостоятельно - если после двукратной замены элемент вновь перегорает, значит, неисправен сам прибор. Иногда случается и ситуация, когда причиной выхода из строя вставки является ее низкое качество, но такое встречается редко.

Что же делать в случае поломки предохранителя?

Бытует мнение о том, что плавкая вставка - это элемент, не подлежащий ремонту. И единственный выход в том случае, если она перегорела - замена. Причем очень важно правильно подобрать новый предохранитель с сохранением его номинала, то есть предельно допустимого тока - иначе перегорит уже не он, а весь прибор. Если определить номинал по сгоревшему изделию не удается, тогда выбирать его надо на основании мощности прибора, которая, как правило, указывается на его корпусе или на этикетке. Для того чтобы рассчитать ток, можно воспользоваться формулой:

I nom = P max / U , где

I nom - номинал предохранителя, измеряемый в амперах (А);

P max - максимальная мощность прибора, измеряемая в ваттах (Вт);

U - напряжение в электрической сети, откуда происходит питание, в вольтах (В).

Другой способ определить требуемый номинал вставки - посмотреть его в специальной таблице, где указывается, какой стандартный предохранитель используется для той или иной максимальной мощности прибора:

• 10 Вт - 0,1 А
• 50 Вт - 0,25 А
• 100 Вт - 0,5 А
• 150 Вт - 1 А
• 250 Вт - 2 А
• 500 Вт - 3 А
• 800 Вт - 4 А
• 1000 Вт - 5 А
• 1200 Вт - 6 А
• 1600 Вт - 8 А
• 2000 Вт - 10 А
• 2500 Вт - 12 А
• 3000 Вт - 15 А
• 4000 Вт - 20 А
• 6000 Вт - 30 А
• 8000 Вт - 40 А
• 10000 Вт - 50 А

Но во многих ситуациях заменить предохранитель на новый не получается. Например, когда перегорел плавкий элемент в автомобильной электрике, а вы находитесь далеко от магазинов, где можно купить замену. В этом случае стоит знать, что практически любой вышедший из строя предохранитель можно «реанимировать». Ведь в большинстве случаев единственное, что отличает рабочий элемент от нерабочего - это перегоревшая медная проволока. А ее всегда можно заменить, причем не меняя технических характеристик самого изделия. Главное условие - сохранение диаметра проволоки, тогда прибор будет работать, как прежде.

Как отремонтировать предохранитель.

При промышленном изготовлении предохранителей используются проволоки из различных материалов (медь, алюминий, олово, свинец, никель, серебро и т.д.) - все зависит от величины тока и требований к скорости реакции устройства при превышении номинала.

При ремонте вставки возможен только один вариант - использование проволочки из красной меди. Найти такую проволочку совсем не сложно - наверняка, у любого мастера имеются небольшие отрезки проводов, оставшиеся после прокладки или ремонта электропроводки.

Главная задача - правильно определить диаметр проволоки, исходя их номинала предохранителя. Если этот параметр определить по самому элементу не удается (например, цифра стала нечитаемой), за основу берется мощность прибора. При этом необходимо соблюдать одно важное правило - предельно допустимый ток вставки должен быть больше тока, требующегося прибору при работе в максимальном режиме. Например, если изделие рассчитано на максимальный ток в 1 ампер, то выбирается защитный элемент на 2 ампера. После того как вы определитесь с номиналом предохранителя, следует выбрать диаметр проволоки с помощью следующих данных:

• для предохранителя на ток 0,25 А требуется проволока диаметром 0,02 мм;
• предохранитель 0,5 А - диаметр проволоки 0,03 мм;
• 1 А - 0,05 мм;
• 2 А - 0,09 мм;
• 3 А - 0,11 мм;
• 5 А - 0,16 мм;
• 7 А - 0,20 мм;
• 10 А - 0,25 мм;
• 15 А - 0,33 мм;
• 20 А - 0,40 мм;
• 25 А - 0,46 мм;
• 30 А - 0,52 мм;
• 35 А - 0,58 мм;
• 40 А - 0,63 мм;
• 45 А - 0,68 мм;
• 50 А - 0,73 мм;
• 60 А - 0,83 мм;
• 70 А - 0,91 мм.

Следующим этапом надо определить диаметр имеющейся у вас проволоки. Для этого существует специальный инструмент - микрометр. Но назвать его очень распространенным сложно. Как правило, имеется он только у мастеров, занимающихся такой работой профессионально. Определить диаметр проволоки можно и с помощью обычной линейки. Для этого на линейку надо плотно намотать несколько витков проволоки (она должна занимать не меньше 1 см), а потом разделить количество закрытых миллиметров на количество витков. В результате получится диаметр проволоки. Если длина имеющегося отрезка не позволяет сделать намотку прямо на линейку, воспользуйтесь любым другим предметом - например, карандашом или спичкой.

После этого можно приступать непосредственно к ремонту предохранителя. Самым простым способом является зачистка проволоки и намотка ее на металлические колпачки трубчатой вставки. Требуется сделать несколько витков, чтобы проволока держалась прочно. Правда, этот способ сложно назвать очень надежным, и чаще всего им пользуются, когда хотят проверить, исправен ли сам прибор. Если после установки такого элемента в цепь проволока перегорит, значит, прибор требует ремонта.

Более сложный, но и более надежный способ ремонта вставки заключается в следующем:

• прогреваем металлические колпачки с помощью газовой конфорки или обычной зажигалки и снимаем их со стеклянной колбы, придерживая ее аккуратно через ткань;
• если внутри колпачков остался клей, его надо удалить - это поможет сделать контакт более плотным;
• проволоку зачищаем и по диагонали пропускаем через колбу;
• надеваем колпачки.

Для того чтобы более надежно зафиксировать проволоку в колпачках, ее можно припаять, попустив через отверстия в торцах колпачков. В этом случае отремонтированный предохранитель не будет абсолютно ничем отличаться от заводского.

Страница 60 из 75

Глава седьмая

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПЛАВКИХ ВСТАВОК

7-1. МЕТОДИКА

Задача заключается в определении размеров и материала вставок, при которых была бы требуемая защитная характеристика. Размеры вставок (минимальная длина, максимальное сечение перешейков и т. п.) и материал их в значительной степени предопределяются требуемой разрывной способностью (гл. 6). При этом времена отключения сверхтоков получаются гораздо меньшими, чем это надо для совершенной тепловой защиты (§ 1-4 и гл. 10). Обычно желательно по возможности увеличить времена срабатывания вставки при перегрузках и иметь пограничный ток, возможно более близкий к номинальному.

Меняя длину вставки, можно существенно влиять на защитные характеристики, однако ее обычно выбирают не более длинной, чем это требуется для гашения дуги, во избежание увеличения габаритных размеров, потерь энергии, увеличения температуры соседних частей. Поэтому можно считать, что длина вставки задана. При расчете вставки сначала определяют ее размеры так, чтобы у нее был требуемый пограничный ток, а затем рассчитывают защитные характеристики. Изменяя размеры, форму и материал вставки, можно более или менее приблизиться к требуемым характеристикам.

При расчетах принято, что температура среды равна 20° С. О влиянии температуры среды см. § 10-2.

В главе приведены главным образом выводы из проведенных исследований, которое имеют практическое значение для инженерных расчетов. Подробное математическое обоснование и данные по опытной проверке см. {Л. 7-1].

7-2. ПОГРАНИЧНЫЙ ТОК

Пограничный ток - ток, который необходим, чтобы вставка расплавилась в момент, когда можно считать, что достигнуто установившееся тепловое состояние, причем время протекания тока должно быть не менее 1 ч.

При продолжительном протекании номинального тока предохранитель в эксплуатационных условиях не

должен размыкать цепь. Возможность сближения расчетного пограничного тока новою предохранителя с номинальным током ограничивается: 1) снижением пограничного тока в эксплуатации из-за коррозии вставки и контактов; 2) наличием производственных отклонений размеров вставки и удельного сопротивления материала, из которого она делается, а также наличием неточности при опытном определении пограничного тока: вызванный этим разброс пограничных токов в условиях массового производства не превышает ±10% при номинальных токах свыше 10 а; при меньших токах он больше; 3) чрезмерной температурой соседних частей при номинальном токе, что может вызвать порчу изоляции, контактов, других частей соседних аппаратов или самого предохранителя. Исходя из этого, принимаются следующие отношения расчетного пограничного тока вставок к номинальному:

Медные 1,6 - 2

Серебряные 1,1-1,6

Медные с оловянным растворителем* 1,45

*При применении медных вставок с растворителем из сплава, богатого оловом, указанное выше отношение иногда выбирается равным 1,2

Цинковые и свинцовые 1,25 - 1,45

С легкоплавким сплавом с температурой плавления 200° С 1,15 - 1,3

Для медной плавкой вставки предельно допустимой температурой при номинальном токе считается 250° С. При этом для предохранения от коррозии ее рекомендуется никелировать (Л. 7-2]. Коррозия вызывает сильное увеличение температуры вставки. Например, медная проволока диаметром 1,2 мм при длительном протекании тока постоянной величины вначале имела температуру 280° С, через 300 ч ее температура стала 310° С, а через 650 ч она сгорела [Л. 6-3]. Температуре 250° С при номинальном токе соответствует отношение пограничного тока к номинальному около 1,85 в воздухе и 1,5 в песке. У медных вставок, находящихся в воздухе и песке, это отношение имеет разное значение, так как у них в воздухе велика доля теплоотдачи лучеиспусканием, а при песчаном наполнителе лучеиспускание имеет малое значение.

Серебряная вставка может длительно работать, не перегорая, при отношении пограничного тока к номинальному, равном 1,1. Это отношение часто выбирают большим для перекрытия производственных отклонений, я также для снижения температуры патрона. Отношение 1,3 соответствует температуре вставки при номинальном токе около 450°С, а отношение 1,6 - температуре 270° С.

У медной вставки с оловянным растворителем при принятом отношении пограничного тока к номинальному температура меди при номинальном токе хотя и получается ниже допустимой, но снижать это отношение опасно, так как оловянный шарик может расплавиться при номинальном токе и с течением времени растворит медь.

При цинковых вставках указанному выше наименьшему отношению 1,25 соответствует температура вставки при номинальном токе 200° С, что для цинка вполне допустимо, однако патрон может быть слишком горячим. В этом случае выбирают большее значение отношения (обычно 1,45).

У предохранителей с легкоплавким припоем минимальное отношение пограничного тока к номинальному определяется главным образом разбросом пограничного тока и прочностью припоя, нагретого номинальным током.

Шкалу номинальных токов плавких вставок при токах, больших 15 а, выбирают по десятому нормальному ряду чисел (с коэффициентом нарастания {/lO 1,26), а при меньших токах - по пятому нормальному ряду (с коэффициентом нарастания 10= 1,6).

Неинерционные предохранители, работающие в ответвлениях к двигателям, выбираются по пусковым условиям и для них можно было бы принимать гораздо большее отношение пограничного тока к номинальному, чем это указано выше. Однако по соображениям унификации этого не делают.

7-3. ЗАЩИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Защитные характеристики обычно определяют при нагреве с холодного состояния током постоянной величины. Для расчета избирательности действия предохранителей, их токоограничивающего действия и степени защищенности установки требуется знать зависимости между током и следующими временами:

максимальным временем, при котором плавкая вставка не повреждается (т. е. существенно не изменяется ее пограничный ток из-за частичного плавления, окисления и т. п.);

временем до появления дуги;

полным временем действия предохранителя до погасания дуги.

При малых токах время горения дуги относительно мало, поэтому нет нужды различать вторую и третью характеристики. При данном времени ток, не повреждающий вставку, можно принимать равным 0,95 тока, необходимого для появления дуги.

При больших токах надо различать все характеристики. Нарушения избирательности действия можно ожидать главным образом при больших токах, когда время горения дуги составляет большую долю полного времени. Время до повреждения предохранителя очень трудно точно определить опытным путем. Ориентировочно можно считать, что оно равно 80-90% времени, проходящего до появления электрической дуги.

Время, проходящее до появления электрической дуги, может быть больше и меньше времени, необходимого для достижения температуры плавления: больше- из-за протекания тока по жидкому металлу, меньше - из-за разрыва вставки электродинамическими силами (§ 6-2). При отсутствии теплопередачи количество выделившегося в данной точке тепла однозначно

определяется интеграломгде 1 - плотность тока.

При времени нагрева вставки постоянного сечения в воздухе менее 0,5 сек, а также вставки переменного сечения в воздухе и любых вставок в песке менее 0,01 сек можно считать, что все тепло, выделяющееся в наиболее нагретых точках вставки, идет на их нагрев и их температура определяется указанным выше интегралом.

Если эту величину, необходимую для нагрева до температуры плавления в твердом состоянии, принять за >100%, то для плавления ее необходимо увеличить:

для серебра - на 14%, для меди-на 13%, Для цинка - на 26%, а для нагрева до температуры кипения надо увеличить еще: для серебра - на 15%, для меди - на 18%, для цинка - на 30% [Л. 6-5]. По данным Бак- стера [Л. 6-3], после достижения температуры плавления медной и серебряной проволок постоянного сечения для появления дуги в наполнителе величинурас

считанную по фактическим размерам испытанной вставки, надо увеличить еще только на 0-8%. При испытаниях цинковых вставок неодинакового сечения в предохранителях ПР-2 дуга при токах, соответствующих предельной разрывной способности, появлялась обычно, когда величина указанного выше интеграла составляла 75 - 125% величины, рассчитанной, исходя из расчетной средней плотности тока в перешейке и нагрева его до температуры плавления. Иногда значение интеграла снижалось до 40% расчетного, однако этого мы в дальнейшем не учитываем. Сниженные значения здесь получаются потому, что при расчете не учитывались неодинаковая плотность тока в сечении перешейка (большая у краев его) и усилия, разрывающие вставку в местах сужения линий тока к перешейку. Отсутствие наполнителя также способствовало разрыву вставки. Учет этих факторов расчетным путем практически невозможен. Значительная величина разброса здесь связана с производственными отклонениями размеров вставок от расчетных.

где q0 - наименьшее сечение плавкой вставки, мм 2 ; Б - постоянная материала, а?-сек[мм4;

При расчете защитных характеристик рекомендуется определять зависимость времени достижения температуры плавления от тока постоянной величины. Для этого согласно § 1-4 надо знать защитную характеристику в критериальной форме, пограничный ток /ПогР и постоянную времени Т. Последняя определяется по уравнению

для меди £=100 000: для серебра £=72 000; для цинка £=13 000; для олова £=4 600; для свинца £=1 500.

Расчет пограничного тока и защитной характеристики приведен ниже. Определенная таким образом характеристика может быть принята за зависимость между током и временем до появления дуги, т. е. является второй характеристикой из указанных в начале настоящего параграфа. Если при определении этой характеристики исходить из фактического среднего пограничного тока, определенного экспериментально (т. е. если не вводить ошибку, связанную с расчетным определением пограничного тока), то рассчитанная характеристика будет отличаться от фактической характеристики при больших токах по времени на ±25%, что соответствует разбросу тока на ±13%. Учитывая, что разброс пограничных токов из-за производственных отклонений составляет ±10% и он входит в указанные выше ±13%, можно считать, что фактическая характеристика данной вставки может быть смещена от рассчитанной указанным выше способом на ±13% по току при данном времени.

Как отмечалось, первая характеристика (зависимость между током и временем неповреждения вставки) смещена по току относительно второй характеристики на 5 - 10%, т. е. можно считать, что при данном времени ток, не повреждающий вставку, будет на 7,5% меньше фактического тока, приводящего к образованию дуги в данной вставке.

Третья характеристика (зависимость между током и полным временем действия предохранителя до погасания дуги) может быть определена только экспериментально. Так как обычно важно знать не фактическое время горения дуги £д, а тепловой эффект, который производит ток гд в вышестоящих аппаратах за это время, вводится понятие действующего значения времени горения дуги /д д. Оно определяется как время, в течении которого должен протекать ток постоянной величины, чтобы вызвать то же тепловое действие, что и фактический ток /д. В качестве тока постоянной величины 340

выбирается действующее значение периодической слагающей тока /п, который был бы в цепи при отсутствии предохранителя. Следовательно,

(7-2)

(tc - время между началом короткого замыкания и появления дуги).

Выражение третьей защитной характеристики как зависимости действующего значения времени от тока постоянной величины дает возможность наносить все характеристики на один график (первые две характеристики строились также в предположении, что ток имеет постоянную величину).

Считается, чтосоответствующий времени

горения дуги, у хороших (небыстродействующих) предохранителей не должен превышать более чем в 2 раза

соответствующий нагреву до плавления [Л. 6-30].

Отношение первого интеграла ко второму наибольшее при наибольших отключаемых токах. Действующие времена находятся в таком же соотношении, как и указанные выше интегралы.

По наличию или отсутствию пересечения третьей характеристики нижестоящего аппарата теплового действия с первой характеристикой вышестоящего судят о наличии или отсутствии избирательности действия защиты.

При малых токах фактическое и действующее время почти не отличаются. При больших токах фактическое время можно найти, зная действующее и кривую изменения действительного тока во времени (§ 2-3).

Данные для расчета пограничного тока предохранителей с кварцевым наполнителем

	Номи-нальный ток, а	Материал и форма вставки	Размеры сечения,			раство-ритель	Величина пограничного тока,
		Медные постоянного сечения
		Серебряные постоянного сечения
		Серебряные	Д=0,1-5-0,25; 6=5н-20
		Медные с 5 перешейками шириной (0,5 - 0,65) Ь	Д=0,15-5-0,3; 6=1,2-5-3,5
		Медные с 2 перешейками шириной (0,45-0,55) b	Д=0,1-5-0,2; 6=2,2-5-3,7
		Медные с 2 перешейками по рис. 6-4	Д=0,1-5-0,2; 6=3,7		45 (рис. 6-4)

Примечание, d- диаметр сечения; А-толщина; Ь-ширина полоски (каждого параллельного участка); 21-длина активной части; п-число параллельных элементов вставки.