Восемь характеристик предохранителей, которые необходимо учитывать при проектировании схем защиты.

Выбирайте всегда надежные плавкие вставки (предохранители)!!!

Предохранители были первым типом защиты, который использовался, и им до сих пор находят место во многих технических решениях. Несмотря на то, что они не обладают гибкостью настройки и отключающей способности как у автоматического выключателя, они, тем не менее, являются надежными, высокопроизводительными устройствами с точки зрения их способности отключать очень высокие токи короткого замыкания.

Патрон предохранителя вставлен в защищаемую цепь. В случае перегрузки по току цепь автоматически разрывается за счет плавления токопроводящего элемента предохранителя, который имеет определенный номинал, внутри патрона. Кремнезем в корпусе картриджа поглощает очень высокую энергию за счет плавления и стеклования. В отличие от автоматического выключателя, патрон предохранителя повреждается в результате неисправности и подлежит замене. Патроны предохранителей соответствуют стандарту IEC 60269-1. Они бывают разных форм и размеров. В низковольтных электроустановках в основном используются цилиндрические патроны и патроны лопастного типа с номинальным током 0,5-1250 А.

Патроны предохранителей устанавливаются в разъединители, держатели предохранителей или просто на основания.

Давайте рассмотрим 8 основных характеристик по которым мы без проблем подберем необходимый нам предохранитель

1. Тип предохранителя

Предохранители обозначаются двумя буквами в соответствии с их категорией применения. В установках низкого напряжения в основном используются предохранители типа gG и aM.
Предохранитель gG
Плавкие вставки gG предназначены для общего использования и защищают оборудования от низких и высоких перегрузок и, конечно же, от коротких замыканий.  Они отмечены черным цветом.
Предохранители aM
Плавкие вставки aM используются с электродвигателями и защищают от сильных перегрузок и коротких замыканий. Они рассчитаны на противодействие некоторым временным перегрузкам (например запуск двигателя).

Поэтому эти картриджи должны использоваться вместе с устройством тепловой защиты для защиты от небольших перегрузок. Они отмечены зеленым цветом.

2. Номинальные токи и напряжения.

Номинальный ток может проходить через предохранитель бесконечно без срабатывания предохранителя или чрезмерного повышения температуры. Номинальное напряжение - это напряжение, при котором этот предохранитель может использоваться. Давайте объясним значение букв, используемых для категорий приложений.
Первая буква указывает на основную операцию:
a (связанный) - предохранитель должен быть связан с другим устройством защиты, потому что он не может устранить повреждения ниже указанного уровня. Он обеспечивает только защиту от короткого замыкания.
g (общий) - он устраняет все повреждения между самым низким током предохранителя (даже если плавление элементов предохранителя занимает 1 час) и отключающей способностью. Обеспечивает защиту от короткого замыкания и перегрузки.
Вторая буква указывает на категорию защищаемого оборудования:
G = Защита кабелей и проводов
M = Защита цепей двигателя
R = Защита полупроводников
S = Защита полупроводников
Tr = Защита трансформаторов
N = Защита проводников в соответствии со стандартами Северной Америки
D = предохранитель с выдержкой времени для защиты цепей двигателя в соответствии с североамериканскими стандартами.

3. Обычные токи неплавкого и плавкого предохранителя (плавкой вставки).

Следует различать два условных тока: неплавкий и плавкий.

Обычный ток неплавкого предохранителя (Inf) - это значение тока, которое патрон предохранителя может выдержать в течение обычного времени без плавления.
Обычный ток предохранителя (If) - это значение тока, при котором патрон предохранителя плавится до истечения условного времени.

В приведенном выше примере (плавкая вставка 100 А gG):

Условное время = 2 часа
Inf = 1,3
In = 1,6 

4. Рабочая зона предохранителя

Определенная стандартами рабочая зона используется для определения времени срабатывания предохранителя в зависимости от тока, проходящего через него. Важно знать рабочие характеристики предохранителя, чтобы рассчитать селективность различных защитных устройств, установленных последовательно.

"Для плавкой вставки 100 А, 22 × 58 gG перегрузка 300 А расплавит картридж за 40 с"

5. Отключающая способность предохранителя (плавкой вставки)

Отключающая способность должна быть по крайней мере равной предполагаемому току короткого замыкания, который может возникнуть в точке установки предохранителя. Чем выше отключающая способность, тем лучше предохранитель защищает установку от коротких замыканий высокой интенсивности.
Предохранители HBC (высокая отключающая способность) ограничивают короткое замыкание, которое может достигать более 100 000 А (действующее значение).

6. Ограничение тока предохранителя (плавкой вставки)

Ограничение тока может изменяться в зависимости от условий короткого замыкания (интенсивность, cos ϕ, начальный угол короткого замыкания ψ). Кривые ограничения картриджей представляют собой максимальные ограниченные значения тока, которые могут быть достигнуты в самых неблагоприятных условиях.

Пример: При предполагаемом коротком замыкании 10000 А (или 10 кА) с учетом максимальной асимметрии тока короткое замыкание может достичь теоретического максимального значения 2,5 × Irms, то есть пикового значения 25 кА.
Цилиндрический патрон предохранителя gG на 100 А ограничивает первую волну тока пиком 8000 А, то есть примерно 30% от предполагаемого максимального значения. Таким образом, деструктивные электродинамические эффекты снижаются в 10 раз ((8 000/25 000) 2) от максимального значения.

Чем выше ожидаемый ток короткого замыкания, тем выше коэффициент ограничения.

Например, при коротком замыкании 100 000 A (среднеквадратичное значение), т. Е. 250 000 A пиковое значение, картридж 100 A gG ограничивает этот ток до 15 000 A пикового значения, т. Е.

Ограничение до 6% от предполагаемого максимального тока и ограничение до 0,36% от предполагаемого максимума. электродинамические эффекты.
Важность ограничения мощности
Короткое замыкание опасно как с точки зрения электродинамических, так и тепловых эффектов:
Деструктивные электродинамические эффекты зависят от квадрата пикового тока, достигаемого во время короткого замыкания, и вызывают механическое повреждение изоляции проводников.
Деструктивные тепловые эффекты зависят от тепловой энергии, рассеиваемой во время короткого замыкания, и могут вызвать ожог изоляции проводов. Патроны с предохранителями максимально ограничивают оба этих эффекта.

7. Термическое напряжение предохранителя (плавкой вставки)

Короткое замыкание вызывает выделение значительного количества энергии. Патрон предохранителя ограничивает эту энергию до гораздо более низкого значения, обычно известного как ограниченное тепловое напряжение, выражаемое в A2s.
Почему необходимо ограничивать тепловую нагрузку?
Если энергия, выделяемая при коротком замыкании, не ограничена, это может быстро привести к полному или частичному разрушению оборудования. Термическое напряжение определяется двумя основными параметрами:
Cos ϕ: чем ниже, тем больше энергия
Напряжение: чем выше напряжение, тем больше энергия
Патроны с предохранителями значительно ограничивают эту энергию.

Например, для среднеквадратичного асимметричного короткого замыкания 10 кА при 230 В cos ϕ = 0,1 могло бы развиться, если бы картриджа не было, на нескольких волнах тока. Только для первой волны термическое напряжение может достигать 4 000 000 А2. При тех же условиях неисправности картридж на 100 А gG ограничит тепловое напряжение до 78 000 А2, то есть 1,95% от значения только на первой волне ожидаемого тока.

Разница между термическими напряжениями перед дуговым и дуговым разрядом
Предохранитель прерывает короткое замыкание в два этапа: до дуги и затем до дуги. Скажем пару слов о каждом этапе:
Термическое напряжение перед дуговым разрядом соответствует минимальной энергии, необходимой для того, чтобы плавкий элемент картриджа начал плавиться. Важно знать это тепловое напряжение, чтобы определить селективность при коротком замыкании между несколькими последовательно включенными системами защиты.
Термическое напряжение дуги соответствует энергии, ограниченной между концом предварительного дугового разряда и полным разрывом.
Сумма термических напряжений дугового разряда и предварительного дугового разряда дает общее термическое напряжение.

8. Селективность-избирательность предохранителя (плавкой вставки)

Ток обычно проходит через несколько устройств защиты последовательно. Эти устройства рассчитываются и распределяются в соответствии с различными защищаемыми цепями. Избирательность есть, когда работает только устройство, защищающее неисправную цепь.
пример

Только картридж на 25 А сработал при неисправности линии, которую он защищает. Если бы картридж на 100 А или даже картридж на 400 А также работал (неправильная селективность), вся установка вышла бы из строя.