Предупреждение возникновения короткого замыкания.

Предупреждение возникновения короткого замыкания.

Мерами предупреждения короткого замыкания являются правильный выбор, монтаж и эксплуатация электроустановок.

Для того чтобы избежать перегрузок электросетей, необходимо правильно выбрать сечения проводников, ограничить мощности включаемых токоприемников, создать условия охлаждения проводов и приборов и т.п. Профилактику нагрева контактных соединений обеспечивают тщательным соединением проводов, изделий с помощью опрессовки, сварки, пайки и т. д. Протекание токов короткого замыкания или перегрузки также приводят к опасному перегреву контактов, проводов и других элементов цепи. Во избежание этого установлены длительно допускаемые токовые нагрузки на провода и кабели, при которых температура проводника не превышает заданных величин. Температура окружающего воздуха в помещениях при этом 25 °С, а температура земли 15 °С. По правилам техники безопасности все осветительные сети в домах, в том числе и сети для бытовых электроприемников, должны быть защищены от токов короткого замыкания и электрических перегрузок. Чтобы избежать вышеозначенных неполадок, проводится тепловой расчет электросетей. Расчет электрических сетей состоит из определения необходимого вида защиты (для жилых домов защита от короткого замыкания), установления рабочего, иными словами, расчетного тока Электрические сети и аппараты, смонтированные в жилых домах, проектируют на определенные токовые нагрузки. Однако в реальных условиях вполне вероятно возникновение режимов, при которых ток в сети превышает установленные токовые нагрузки для нормального расчетного эксплуатационного режима. Поэтому для максимальной токовой защиты во внутренних сетях используют аппараты защиты: плавкие предохранители и автоматические воздушные выключатели.

Аппараты защиты ограничивают время действия токов короткого замыкания и перегрузки, т. е. ликвидируют опасные последствия этих явлений. Одним из таких аппаратов защиты является плавкий предохранитель.

Плавкий предохранитель состоит из корпуса (патрона), контактного устройства и плавкой вставки, находящейся обычно в корпусе. Некоторые виды плавких предохранителей имеют специальное устройство для гашения дуги, возникающей в момент плавления вставки. Корпус состоит из изоляционной оболочки, снабженной деталями для крепления вставки и проводов. Принцип действия плавких предохранителей основан на выделении тепла током, проходящим по плавкой вставке. В нормальных условиях это тепло рассеивается в окружающую среду. Если количество выделяющегося тепла больше, то температура вставки повышается, и вставка перегорает (плавится).

К основным параметрам предохранителей относятся

• номинальное напряжение предохранителя Unp (напряжение, указанное на предохранителе, на которое он рассчитан);
• номинальный ток плавкой вставки 1НВСт (ток, указанный на плавкой вставке, который она выдерживает длительное время, не перегреваясь и не плавясь);
• номинальный ток предохранителя 1пр (ток, указанный на самом предохранителе, равный наибольшему из номинальных токов плавких вставок для данного предохранителя, на который рассчитаны его токоведущие части).

Полное время отключения электрической цепи плавким предохранителем определяется временем нагревания вставки до температуры плавления материалов, из которых она изготовлена, ее расплавлением и горением дуги. Зависимость полного времени отключения цепи от отношения протекающего по вставке тока к номинальному току плавкой вставки называется защитной характеристикой.

Защитная характеристика плавких вставок неустойчива, так как время перегорания вставки зависит от

• состояния контактов предохранителя,
• температуры окружающего воздуха,
• состояния металла вставки, условий охлаждения,
• материала,
• длины и формы вставки.

Поэтому защита электрических сетей и токоприемников от перегрузок с помощью плавких предохранителей недостаточно надежна. Они могут защитить лишь от коротких замыканий и больших (60 % и выше) перегрузок.

Улучшение защитных характеристик плавких вставок предохранителей зависит от выбора материала вставок, их конструкции, применения вставок с металлическим растворителем (с металлургическим эффектом).

Вставки из легкоплавких металлов (олово, свинец, цинк) обладают большой теплоемкостью и тепловой инерцией, т. е. плавятся с некоторой задержкой времени. Поэтому их применяют при защите электроустановок от токов перегрузки.

Вставки из тугоплавких металлов (например, меди) имеют малую теплоемкость и высокую проводимость. Они быстродействующие, с малой тепловой инерцией и дают меньшую задержку времени при перегрузках, что ухудшает их защитные характеристики. Высокая температура плавления меди может привести к чрезмерному нагреву контактов вставки и корпуса предохранителя.

На защитную характеристику плавкой вставки существенно влияют ее форма и размеры. ставки меньшей длины плавятся быстрее и имеют меньшую разрывную способность. Увеличение длины вставки повышает ток и время ее плавления. Вставки с несколькими параллельными ветвями уменьшают объем расплавленного металла, время плавления и гашения.

В некоторых типах предохранителей применяют вставки переменного сечения. Узкие места вставки нагреваются больше и быстрее, чем широкие. При номинальном токе это тепло отдается к менее нагретым широким частям вставки и контактам. При коротких замыканиях узкие части быстро нагреваются до температуры плавления, и вставка плавится одновременно во всех узких местах. При перегрузках вставка нагревается медленнее и расплавляется чаще всего в средней части в одном месте.

В центре медных плавких вставок некоторых типов предохранителей (НПН, ПН, КП) напаивают оловянный шарик диаметром от 1 до 2 мм. Оловянный шарик на вставке - металлический растворитель меди. Вставка плавится в олове при меньшем значении тока и при температуре, в 2-3 раза меньшей, чем температура плавления самой меди. Такие предохранители называются предохранителями с металлургическим эффектом.

Плавкие предохранители, применяемые в электроустановках с напряжением до 1000 В, по своей конструкции делятся на три типа.

Рассмотрим два типа, которые могут применяться в электросетях жилых домов.

Первый тип - пробочные предохранители.

К ним относятся однополюсные резьбовые предохранители типов Ц27, ЦЗЗ, ПД, ПДС и др. Предохранители Ц27 и ЦЗЗ отличаются друг от друга только размерами и состоят из фарфорового основания с контактной гильзой, внутреннего контакта, зажимов для проводов от сети и к токоприемникам, фарфоровой (предохранитель ЦЗЗ) или пластмассовой (предохранитель Ц27) крышки.

Предохранители типа ПД и ПДС отличаются друг от друга только материалом оснований. Они состоят из контактной гильзы с фарфоровым (предохранитель ПД) и стеатитовым (предохранитель ПДС) основанием, плавкой вставки и головки. Корпус плавкой вставки заполнен кварцевым песком. В нижней части контактной гильзы имеется стойка с винтом-контактом для крепления провода. Второй контакт предохранителя - стержень, конец которого крепится непосредственно в отверстии токоведущей шины распределительного устройства.

Второй тип - трубчатые предохранители - выпускают нескольких типов:

• с закрытыми фибровыми разборными трубками без наполнителя;
• закрытые с мелкозернистым наполнителем;
• с открытыми фарфоровыми трубками.

Предохранители с закрытыми фибровыми трубками типа ПР выпускаются на напряжение до 500 В, на номинальные токи предохранителя от 15 до 1000 А и номинальные токи плавких вставок от 6 до 1000 А. Патрон предохранителя сделан из фибровой трубки. Цинковая плавкая вставка, рассчитанная на большие токи, - пластинчатая, переменного сечения. Патроны предохранителей, рассчитанные на ток до 60 А, имеют цилиндрические контактные части, а на большие токи - контактные ножи.

При перегорании плавкой вставки и образовании внутри трубки электрической дуги фибра разлагается. Продукты разложения фибры (около 40 % - водород) обладают высокими дугогасящими свойствами. Дуга в закрытом патроне быстро деионизируется, ее сопротивление увеличивается, и ток короткого замыкания не успевает достигнуть установившегося значения. Такие предохранители - токоограничивающие.

В предохранителях ПР замена заводской плавкой вставки из цинка медной проволокой не допускается, так как температура внутри трубки может быть близкой к температуре плавления меди (около 1083 °С), что способно привести к порче фибровой трубки.

К закрытым предохранителям с мелкозернистым наполнителем относятся предохранители типа НПН, НПР, ПН2, ПН-Р, КП.

У предохранителей типа НПН (предохранитель с наполнением неразборный) трубка стеклянная. У остальных трубки фарфоровые. Внутри трубок находятся медные плавкие вставки с металлургическим эффектом.

Предохранители типа НПН имеют цилиндрическую форму, ПН - прямоугольную.

Мелкозернистый наполнитель - кварцевый песок, который способствует интенсивному охлаждению и деионизации газов, появляющихся при горении дуги. Так как трубки закрыты, то брызги расплавленного металла плавких вставок и ионизированные газы не выбрасываются наружу. Это уменьшает пожарную опасность и повышает безопасность обслуживания предохранителей. Предохранители с наполнителем, так же как и предохранители типа ПР, - токоограничивающие.

Используя требования теплового расчета и зная основные технические данные плавких предохранителей, можно подобрать необходимое сечение проводов электросетей жилого дома по условиям их защиты от токов короткого замыкания и перегрузки