Osigurač je klasik elektrotehnike u području zaštite mreža od preopterećenja i kratkih spojeva. Iako se u naše vrijeme uspješno zamjenjuje prekidači, ogroman je broj primjera gdje je topljivi spoj nezamjenjiv sigurnosni spoj u električnom krugu: elektronička oprema, automobilska električna mreža, industrijske električne instalacije, sustavi napajanja.
Njegova karijera u industriji sigurnosnog lanca započela je u različitim ulogama u inženjeringu aplikacija i upravljanju prodajom. S. u mornaričkoj arhitekturi diplomirao je na Američkoj pomorskoj akademiji i služio sedam godina kao časnik u mornaričkoj nuklearnoj podmorničkoj floti. Bharat je oženjen i ima dvoje djece i živi u San Joseu u Kaliforniji.
Baš kao i kod zamjene utikača, važno je znati odabrati pravi osigurač kako biste izbjegli daljnje udare struje ili kvarove. Osigurači su male komponente smještene u električnim krugovima između izvora napajanja i krajnjeg korisnika, kao što je svjetiljka. Osigurači se sastoje od staklene, plastične ili keramičke strukture koja unutar sebe sadrži metalnu nit. Za zaštitu se koriste osigurači električni uređaj protiv preopterećenja ili kratkih spojeva: kada se prođe određena količina struje, metalna žica unutar osigurača se miješa dok se ne razbije na dva dijela, prekidajući prolaz struje do uređaja, koji više ne radi.
osigurači tipa utikača
Osigurači od plute i dalje rade u raznim vrstama centrale stambeni fond na postsovjetskom prostoru. Zbog svoje minijaturne veličine, pouzdanosti, niske cijene, mogućnosti brze zamjene, nepromjenjivosti karakteristika tijekom rada, osigurači nisu izgubili na važnosti, a predloženi članak bit će koristan za odabir osigurača koji se odlikuju takvim osnovnim parametri:
Kada uređaj više ne radi, provjerite nije li osigurač stvarno pregorio, a ako jest, morate ga zamijeniti odabirom najbolji osigurač. Rezervni dijelovi se, primjerice, obično prodaju s osiguračem od 13 ampera, što je previsoka vrijednost za obične. Da biste razumjeli kakvu vrstu osigurača kupujete, može biti od pomoći izračunati jačinu struje, mjeren u amperima, koristeći trokut električne energije dobiven iz omjera između snage i napona.
Primjenom ove formule moći ćete vidjeti odgovara li osigurač ili ne: mnogi uređaji imaju naljepnicu s najvećom ocjenom snage, što olakšava izračunavanje vrijednosti amplitude. Konačno, imajte na umu da neki električni uređaji imaju osigurače veće vrijednosti od njihove snage, a to ovisi o tome da sadrže motor, poput usisavača. Stoga ne morate pažljivo čitati upute ove opreme kako biste odabrali najprikladniji osigurač.
- Un - nazivni radni napon;
- Ivs - nazivna struja uloška osigurača, iznad koje izgara;
- Ip - nazivna struja osigurača.
Terminologija
U elektrotehnici, osigurač je uređaj za zaštitu od strujnih preopterećenja, koji ima jednokratnu komponentu zvanu topljivi umetak koji otvara električni krug kada se postignu navedeni parametri, zbog taljenja vodiča.
Odabir najprikladnijeg osigurača za aplikaciju potencijalno je izazovan zadatak za većinu dizajnera strujnih krugova. Analiza raznih tehničkih podataka različitih proizvođača za određivanje odabira osigurača koji zadovoljavaju zahtjeve primjene može biti "operacija" Prvi osigurači bili su jednostavni otvoreni uređaji, a nakon njih Edison, krajem devetnaestog stoljeća, kućište od tanke žice u jedan okov svjetiljke, kako bi se formirao prvi topljivi osigurač.
Pojavili su se obnovljivi osigurači i motorni osigurači. U 1920-ima proizvođači su počeli proizvoditi osigurače male snage za rastuću elektroničku industriju. Njihova je funkcija osigurati zaštitu za diskretne komponente ili cijele strujne krugove pouzdanim taljenjem pod strujnim preopterećenjem.
Drugim riječima, električni osigurač je višekratni držač u koji je umetnut jednokratni umetak, koji se topi kada je Ivs prekoračen. U svakodnevnom životu ova se dva pojma smatraju identičnima, ali u tehničkim opisima Ip je jednak maksimalnom mogućem Ivs, budući da određene vrste osigurača zahtijevaju korištenje utičnih elemenata s različitim Ivs.
Čimbenici odabira Prilikom odabira osigurača morate uzeti u obzir 11 odlučujućih čimbenika. Normalna radna struja. Napon primjene - Nazivni napon osigurača mora biti veći ili jednak dostupnom naponu kruga. Temperatura okoliš. Što je sobna temperatura viša, to je viša radna temperatura osigurača i kraće je njegovo trajanje. Naprotiv, rad osigurača na nižoj temperaturi produžuje vijek trajanja osigurača. Osigurač se također zagrijava kada normalna radna struja dosegne ili premaši vrijednost odabranog osigurača.
Na primjer, topljive veze s Ivs od 6 do 60A mogu se umetnuti u osigurač NPN2-60, odnosno njegov Ip je 60A.
osigurači serije NPN različitih struja
Princip rada
Strukturno, jednokratni element izrađen je u obliku vodiča malog presjeka zatvorenog u zaštitni omotač od stakla, porculana ili plastike. Pri vrijednostima blizu Ivs dolazi do stvaranja topline, koja je nedostatna za zagrijavanje vodiča do temperature taljenja zbog odvođenja topline. Ako je Ivs prekoračen, vodljivi materijal se topi i električni krug se prekida.
Uvjeti strujnog preopterećenja - jačina struje za koju je potrebna zaštita. Uvjeti kvara mogu biti specificirani u smislu struje ili u smislu struje i maksimalnog vremena u kojem se kvar može primiti prije nego što se kvar pojavi. Maksimalna struja kvara - nazivna struja prekidanja osigurača mora biti jednaka ili veća od maksimalna struja kratki spoj.
Impulsi - Uvjeti za električne impulse mogu se značajno razlikovati od jedne do druge primjene. Osigurači s različitim strukturama mogu različito reagirati na dano stanje impulsa. Električni impulsi uzrokuju termičke cikluse i moguće mehanički zamor, što može utjecati na vijek trajanja osigurača. Početni ili startni impulsi su normalni za određene primjene i zahtijevaju korištenje toplinskih osigurača kako bi im se omogućilo da prežive normalne startne impulse i kako bi ih zaštitili od dugotrajnih preopterećenja.
Postoji veliki izbor ovih komponenti - od tankih žica koje se koriste za zaštitu elektronički uređaji, na masivne ploče dizajnirane za rad u krugovima sa strujom koja prelazi tisuće ampera.
Rad osigurača odvija se u nekoliko faza: zagrijavanje, taljenje i isparavanje metala, električni luk, gašenje luka. Posljednja faza znači potpuno gašenje, a da bi se luk ugasio, nazivni napon osigurača ne smije biti manji od napona mreže.
Ograničenja u fizičkim dimenzijama. u tehničkom listu. Potrebne agencijske dozvole. Posebno se moraju uzeti u obzir vojni zahtjevi. Značajke i ponovna procjena držača osigurača. Prije ocjenjivanja uzoraka, provjerite je li osigurač ispravno postavljen električni priključci koristeći ispravno usmjerene žice ili tračnice. Ispitivanja trebaju uključivati ispitivanja čvrstoće u normalnim uvjetima i ispitivanja preopterećenja u uvjetima kvara kako bi se osiguralo ispravno funkcioniranje osigurača u krugu.
Radni uvjeti
Temperatura grijanja topljive veze ne smije prelaziti dopuštene vrijednosti tijekom dugotrajnog rada osigurača. Stoga se Ivs i Ip moraju odabrati jednaki ili za jednu vrijednost veću od nazivne struje opterećenja štićene mreže. Ali također treba imati na umu da se krug ne smije prekinuti tijekom pokretanja preopterećenja priključenih električnih uređaja.
Osigurači su zaštitnih uređaja s inverznom funkcijom vremena. Drugim riječima, vrijeme isključenja osigurača se smanjuje ako se prekomjerna struja koja se razvija u neispravnom krugu povećava. Govoreći o prekomjernim strujama, potrebno ih je razlikovati u dvije kategorije: kratki spoj i preopterećenje. Prvi se javlja kada su dva elementa aktivnog kruga u slobodnom kontaktu jedan s drugim, odnosno s obrnutom vezom, koja ima vrlo mali otpor. Preopterećenje je kada je korisnik, često motor, pozvan na neobičan posao koji zahtijeva više snage nego što je uistinu nemoguće pretvoriti.
Na primjer, za pokretanje asinkronog elektromotora s kaveznim rotorom potrebna je struja koja prelazi sedam puta nominalnu vrijednost, koja opada kako rotor ubrzava do radne brzine. Vrijeme početka ovisi o karakteristikama svakog pojedinog električnog uređaja.
Vremenska strujna karakteristika
Korištenje osigurača u krugovima s kratkotrajnim preopterećenjima moguća je zbog činjenice da kada je IBC prekoračen, isključenje se ne događa odmah, već nakon nekog vremena potrebnog za zagrijavanje otopljene žice. Razdoblje rada ovisi o temperaturi okoline i namjeni osigurača, što se može pronaći iz vremenskih grafova trenutne ovisnosti. Iza kratko vrijeme preopterećenja, materijal potrošnog elementa nema vremena za pregrijavanje dok se opterećenje ne vrati na svoju normalnu vrijednost.
U tom slučaju korisnik apsorbira više energije nego što jedna od njegovih unutarnjih komponenti može podnijeti i obično otkaže nakon nekog vremena. Dizajniran je za preopterećenje struje za nekoliko postotnih bodova iznad nominalne vrijednosti. Na primjer: ako je u strujnom krugu s nazivnom snagom od 10 A, mjereno u stanju kvara od 150 A, definitivno je kratki spoj.
U slučaju automobilskih sustava, struja kratkog spoja je ekvivalentna struji koja teče kada su spojeni negativni i pozitivni pol akumulatora, što dovodi do propuštanja kabela i spojeva. Struja kratkog spoja koju stvara baterija raste kako se unutarnji otpor baterije smanjuje. Unutarnji otpor baterije je obično mnogo manji i veći je njezin kapacitet. U svakom slučaju, to ovisi o značajkama dizajna baterijskih ćelija.
Vremenska strujna karakteristika za osigurače serije PPN, gdje je, ovisno o veličini struje, naznačeno vrijeme njihovog izgaranja
Vremenske strujne karakteristike osigurača
Razna vremena isključivanja
Grananje grafikona znači rad u vrućim (lijevo) i hladnom (desno) okruženju. Za PPN s Ivs=25A, pri I=100A, isključenje će se dogoditi u jednoj sekundi (crvene linije). Pri I=50A trebat će otprilike 40s. za rad (zelena boja na grafikonu).
Kada analiziramo bilo koji terminalni krug automobilskog sustava i vraćamo se na izvor napajanja ili bateriju, naići ćemo na niz elemenata. Na primjer, možemo početi s držačem svjetiljke projektora, nakon čega slijedi nekoliko metara malog kabela nakon što naiđemo na servisni konektor, a zatim ponovno električni kabel, nakon konektora releja, sam relej, opet kabel, pa osigurač niskog kalibra, i dalje šupalj ali veći, osigurač većeg kalibra i vjerojatno ćemo konačno doći do akumulatora sa teškim kabelom.
Na I=30A (plavi segmenti) osigurač će držati opterećenje oko pola sata (2000s/60m) na visoke temperature. Iz grafikona se može vidjeti da u hladnim uvjetima na I \u003d 30A zapravo nikada neće izgorjeti. Stoga, izbor osigurači vrijedi ga provesti, pozivajući se na njegovu vremensko-strujnu karakteristiku, prepoznajući vrijeme isključenja pod određenim uvjetima.
Ovaj skup vodiča i spojeva uvodi otpor ili se na neki način suprotstavlja prolazu električna struja uzrokujući gubitak topline. Također obratite pažnju na put mase, a također ima svoju važnost i uvodi otpor strujnog kruga.
Struja kvara, ili po dogovoru struja koja kruži u vodičima u slučaju kratkog spoja, vrlo je blizu baterije, ali se smanjuje kako se udaljava od nje, zbog otpora koji stvaraju gornji elementi. Imajte na umu da svaki električni element ima otpor, iako mali.
Izračun Ivs-a prema PUE 5.3.56.
Omjer početne struje Ip.ed. do Ivs ne smije prelaziti 2,5, inače osigurač neće izdržati početna preopterećenja. Ovaj koeficijent je prihvaćen za motore s lakim paljenjem, a za teške uvjete (česta pokretanja, duga vremena ubrzanja) primjenjuje se omjer 2,0-1,6.
tj.
Prilikom dimenzioniranja strujnog kruga, vrlo se pazi da takvi otpori budu što niži kako bi se izbjegao nepotreban gubitak snage i prekomjerni pad napona koji može dovesti do kvara ili niske učinkovitosti korisnika. Osim problema s naponom, također je potrebno provjeriti da li postoji struja kratkog spoja u strujnom krugu kratki spoj dovoljan je za osiguranje funkcioniranja zaštitnih uređaja.
Analizirajući ovaj koncept s drugačije točke gledišta, može se tvrditi da u slučaju vrlo niskih struja kvara, osigurač možda neće intervenirati na vrijeme i dovesti korisnika u probleme, često pogoršavajući situaciju. Razlog ovakvom ponašanju je proučavanje tehnologije topive gradnje. Osigurač se u osnovi sastoji od kalibriranog vodiča sposobnog izdržati konstantan prolazak određene struje. Ako se struja poveća, osigurač će se zagrijati jer kalibrirani dio vodiča neće moći nositi više struje.
Startna struja elektromotora navedena je u njegovoj putovnici, kao i na samom kućištu. Recimo Ip.ed \u003d 60A. Kako bi osigurač izdržao ovu struju i pravilno zaštitio od kratkih spojeva i dugotrajnih preopterećenja, potrebno je izračunati Ivs = 60 / 2,5 = 24 A koristeći gornju formulu. Odabiremo najbližu vrijednost iz serije PPN - 25A.
Kako temperatura raste, dolazi do omekšavanja ili taljenja metala. osigurač i isti se prekida isključivanjem strujnog kruga. Do prekida može doći kada je metal deformiran, koji se odvoji od jedne od dvije točke sidrenja, ili zbog njegovog stvarnog uništenja.
Budući da se također generiraju osigurači električni otpor i stoga stvaraju toplinu, proizvođač teži najboljem kompromisu između niske toplinske snage i visokih performansi. Unatoč tome, vrlo je teško postići dobre performanse pri niskim prekomjernim strujama. Veliko strujno preopterećenje, t.j. kratki spoj, stvara "visoko pregrijavanje na osiguraču, uništavajući ga u roku od nekoliko milisekundi". Pregrijavanje niskog punjenja jako zagrijava osigurač, što rezultira uništenjem čak i nakon nekoliko sati.
Tablica odabira za neke vrste osigurača
Gledamo na vrijeme trenutna karakteristika, gdje se vidi da je vrijeme gašenja na 60A u rasponu od 10-20s, što je sasvim dovoljno da se motor poveća.
Recimo da imate nekoliko elektromotora i trebate zaštititi liniju, za to vam je potrebno:
Ista stvar se dogodila nakon više od sat vremena od preopterećenja. Kada bi struju pokrenuo preopterećeni elektromotor, onda bi bilo bolje za život i prije isteka sata, a osigurač bi i dalje bio netaknut, možda malo deformiran, ali i dalje sposoban funkcionirati! U slučaju kratkog spoja, to je praktički nevažno. Odabir osigurača za zaštitu električnog kruga mora se na odgovarajući način razmotriti. Pogledajmo koje aspekte biste trebali uzeti u obzir da biste napravili korak unatrag.
Prije nego što govorimo o zaštiti, pa čak i prije razmatranja vodiča, potrebno je procijeniti karakteristike opterećenja koje se primjenjuje. I prije svega, morate provjeriti moć korisnika za hranjenje. Pazite: snaga o kojoj govorimo nije snaga koju proizvodi oprema, već snaga koju troši dalekovod. Izlazna snaga je uvijek niža od potrošnje energije jer je u igri još jedan parametar: performanse korisnika. Prinos se može izraziti kao omjer ili postotak.
gdje je - - zbroj svih struja istovremeno radećih elektromotora, jednak nazivnoj struji u vodu;
- startna struja el. motor najveće snage;
- izračunata struja najveće snage između radne e-pošte. motori.
Nakon izračuna potrebno je poštivati ovaj uvjet:
Privremeni osigurač ("bug")
Još jedan sjajan alat za osigurače je mogućnost popravljanja uz pomoć improviziranih sredstava, ali samo za privremenu zamjenu, izračunavanjem pomoću složenih formula ili odabirom promjera vodiča iz tablice:
Tablica za odabir privremenih topljive veze
Izmjerite debljinu žice mikrometrom ili čeljustom. U nedostatku takvog, možete namotati žicu oko olovke, izmjeriti duljinu namota, dijeleći ga brojem zavoja da biste dobili njegov približni promjer.
Danas su sve popularniji prekidači(AB) stranih i domaćih proizvođača, to je prvenstveno zbog činjenice da AB nema nedostataka osigurača. No, unatoč svim svojim nedostacima, osigurači se i dalje aktivno koriste, jer je to najjeftinija opcija za zaštitu veze.
Na primjer, u našem poduzeću, ako kupac nema ništa protiv, koristi se rastavljač-osigurač za zaštitu motora do 100 kW, s obzirom da kratki spoj nije tako česta pojava, osigurač je vrlo dobro rješenje za zaštitu vezu.
S tim u vezi, u ovom članku ću vam reći kako odabrati pravo osigurači s osiguračima u skladu s PUE i drugom referentnom literaturom, tako da vaši osigurači rade samo tijekom nenormalnih načina rada električnih prijemnika.
Prilikom odabira osigurača moraju biti ispunjeni sljedeći uvjeti:
Nazivni napon osigurač mora odgovarati mrežnom naponu:
Unom = Unom. mreža (1)
Nazivna struja isključenje osigurača ne smije biti manje od maksimalne struje kratkog spoja. na mjestu ugradnje:
Inom. putovanje > Imax. kratko (2)
Uvjeti za odabir osigurača:
Struja topljivog spoja mora biti veća od maksimalne struje štićenog spoja:
In.Sun. > Rad.maks. (3)
Prilikom zaštite jednog asinkronog motora, struja osigurača odabire se uzimajući u obzir početak motora:
In.Sun. > Start.motor/k (4)
gdje je: k - koeficijent, uzima se jednakim 2,5 prema [L1. s. 124.125], što odgovara odlomku 5.3.56 PUE, za elektromotore s kaveznim rotorom pri niskoj frekvenciji uključivanja i svjetlosnim uvjetima pokretanja (tp = 2-2,5 s). Obično se ovaj koeficijent uzima za motore ventilatora, pumpe, glavne pogone strojeva za rezanje metala i mehanizme sa sličnim načinom rada.
Za motore s teškim uvjetima pokretanja (tp > 10-20 sec.), na primjer, za motore mješalica, drobilica, centrifuga, kugličnih mlinova itd. I također za motore s visokom frekvencijom uključivanja, t.j. za motore dizalica i druge mehanizme s prekidima, koeficijent k se uzima jednakim 1,6 - 2.
Za motore s faznim rotorom koeficijent k se uzima jednakim 0,8 - 1.
Pri odabiru struje uloška osigurača prema uvjetu (4) treba uzeti u obzir da se zaštitna svojstva uloška osigurača s vremenom pogoršavaju, zbog čega postoji mogućnost lažnog izgaranja uloška osigurača tijekom motor se pokreće. Zbog toga se motor možda uopće neće pokrenuti ili može raditi u 2 faze, što dovodi do pregrijavanja motora.
A ako zaštita od preopterećenja nije osigurana, motor može pokvariti.
Rješenje ovog problema je odabir aktualniji topivi spoj nego prema uvjetu (4), ako je to dopušteno u smislu osjetljivosti na struje kratkog spoja.
Prilikom zaštite sklopa, struja topljive veze odabire se prema tri uvjeta:
Prema najvećoj kontinuiranoj struji:
Kada je sklop potpuno napunjen i najsnažniji motor se pokrene:
Prilikom pokretanja motora:
Gdje:
k je koeficijent koji uzima u obzir uvjete za pokretanje motora;
Zbroj maksimalnih radnih struja električnih prijemnika, osim za motor s najvećom startnom strujom Istart.max.;
Za provjeru pouzdanog rada osigurača na kraju zaštićenog voda potrebno je izvesti kratki spoj za višestrukost struje i uzeti u obzir vrijeme isključenja.
U referentnoj literaturi možete pronaći takvu izjavu da je za pouzdano i brzo izgaranje uloška osigurača potrebno da u slučaju kratkog spoja na kraju štićenog voda, potreban omjer struje kratkog spoja je predviđen, tj. omjer struje kratkog spoja Ikz i nazivne struje uloška osigurača In.vs .
Ovaj uvjet je preuzet iz starog PUE uzorka iz 1986., paragraf 1.7.79 (za neeksplozivno okruženje: kkz = Ikz / In.vs (kkz > 3), ova točka u PUE 7. izdanja je promijenjena, a sada trebate uzeti u obzir vrijeme gašenja u TN sustavu, prema tablici 1.7.1.
Za eksplozivno okruženje, prema 7. izdanju PUE, stavak 7.3.139, mora biti zadovoljen uvjet višestrukosti struje kratkog spoja: kkz \u003d Ikz / In.vs (kkz\u003e 4). Ovaj stavak je ostao nepromijenjen u usporedbi s EMP-om iz 1986. godine, što je vrlo čudno s obzirom da je paragraf 1.7.79 promijenjen.
Ako ne znate vrijednosti startnih struja motora, tada kao iznimku možete odabrati nazivne struje uložaka osigurača za motore snage do 100 kW i učestalosti pokretanja ne više od 10-15 na sat kako slijedi [L2. s. petnaest]:
- pri Un.set = 500 V In.vs = 4,5*Rn;
- pri Un.set = 380 V In.vs = 6*Rn;
- pri Un.set = 220 V In.vs = 10,5*Rn.
Nakon što ste odabrali osigurač, potrebno je provjeriti selektivnost (selektivnost) serijski spojenih osigurača, uzimajući u obzir zaštitne karakteristike.
To znači da bi u slučaju kratkog spoja trebao pregorjeti samo osigurač i osigurač koji je najbliži kvaru. Kao što pokazuje praksa, kako bi se osigurala selektivnost između dva osigurača u seriji. Potrebno je da se osigurači međusobno razlikuju za dva koraka na ljestvici nazivnih struja. U tom slučaju umetci moraju imati iste zaštitne karakteristike, stoga morate odabrati osigurače iste vrste.
To je u biti sve što trebate znati o izboru osigurača, ako vam ove informacije nisu dovoljne, preporučam da se upoznate s literaturom koju sam koristio prilikom pisanja ovog članka. U sljedećem članku dat ću primjere izbora osigurača za različite električne prijemnike.
Književnost:
1. A.V. Beljajev. Izbor opreme, zaštita i kabela u 0,4 kV mrežama. Energoatomizdat, Lenjingradska podružnica, 1988. Broj 617.
2. E.N. Zimin. Zaštita asinkronih motora do 500 V. 1967
3. Pravila za postavljanje električnih instalacija (PUE). Sedmo izdanje. 2008