6-8. ПРЕДОХРАНИТЕЛИ ВЫСОКОЙ РАЗРЫВНОЙ СПОСОБНОСТИ С НАПОЛНИТЕЛЕМ
Предохранители серии ПН-2 [Л. 6-24 и 6-25] на токи 100, 250, 400, 600 и 1 000 а и на напряжение 500 в переменного тока, предназначенные для силовых установок промышленных предприятий, имеют конструкцию, изображенную на рис. 6-4. Фарфоровая квадратная снаружи и круглая внутри трубка 1 имеет по углам 4 резьбовые отверстия, в которые ввинчиваются винты 2, крепящие пластинки 3. К этим пластинкам винтами 4 привинчены диски 5 с приваренными с одной стороны медными плавками вставками 6 с оловянным растворителем и с другой стороны — ножами 7.
Рис. 6-4. Насыпной предохранитель ПН-2 на 100 а, 500 в переменного тока с передним присоединением.
Цельноштампованная контактная стойка 8 из биметалла сталь — медь (или алюминий — медь при больших токах) имеет стальные кольца 9, увеличивающие нажатие на контактах. Выступ 10 служит для снятия патрона под напряжением с помощью специальной изоляционной рукоятки. Плавкая вставка с ножами легко может быть заменена, запасной.
Патрон наполняется кварцевым песком с содержанием Si02 не менее 96% и размерами зерен от 0,2 до 0,4 мм. Влажность песка должна быть не более 3%. При наполнении песком надо постукивать по трубке для получения плотного заполнения. Серия предохранителей ПН-2 имеет еще величину на 40 а с круглым неразборным патроном с колпачками диаметром 22 мм, к которым припаяны вставки. Патрон вставляется в пружинящие губки, осуществляющие контакт непосредственно с колпачками (патрон не имеет ножей).
Серия предохранителей ПН-2 с разрывной способностью 25 — 5-0 кА (действующее значение симметричной составляющей) при напряжении 380 в введена взамен предохранителей серий НП-Н, Н1П-Р, [Л. 6-,8], КП, ПН-Н, ПН-Р {Л. 4-26], имевших разрывную способность 7 — 28 кА. Эти предохранители имели плавкие вставки постоянного или переменного сечения из круглой проволочки или листового материала. Повышение разрывной способности в серии ПН-2 достигнуто: преимущественным применением вставок прямоугольного сечения (с перешейками) перед вставками круглого сечения, применением более тонкого листового материала (толщиной 0,1—0,2 мм) и более тонких проволок диаметром не более 0,3 мм). Все это приводит к соприкосновению дуги с наполнителем по большей поверхности.
Во всей серии ПН-2 вставки имеют длину активной части около 60 мм; плоские вставки имеют два перешейка; отношение внутреннего объема к номинальному току (при 100 а и выше) равно приблизительно 0,3 смЧа. Как и у всех современных предохранителей с наполнителем (небыстродействующих), площадь наименьшего поперечного сечения медной плавкой вставки q0 связана с номинальным током /и соотношением
(6-3)
Технические характеристики предохранителей ПН-2 приведены в приложении П-6, данные о некоторых размерах вставок — в табл. 7-2.
В современных предохранителях вставки из листового материала делают в виде ряда полосок шириной 2 — 6 мм с узкими перешейками, ширина которых равна 0,4 — 0,6 мм ширины полоски. Число перешейков делают от 1 до 5. Большое число перешейков делают для более равномерного распределения давления по оси патрона в предохранителях с особо высокой разрывной способностью. Оно нужно еще и для замедления роста тока после появления дуги, которое может иметь место при больших токах короткого замыкания.
В последнее время вставки из листового материала делают с перемычками между всеми продольными полосками, которые соединяют их точки одинакового потенциала («cитообразные» вставки очень тонкие и широкие, загнутые по ширине в виде буквы L, U или свернутые в многогранную трубочку). В этом случае энергия, выделяющаяся при гашении, равномернее распределяется по объему патрона, так как к месту образования дуги (на последней из расплавившихся полосок) ток подходит по перемычкам через все полоски и они все плавятся.
Расположенные рядом участки плавких вставок при коротком замыкании стремятся притянуться, что приводит к образованию одного общего пути тока и препятствует гашению дуги. Для предотвращения этого иногда делают трубку с несколькими отверстиями, в каждом из которых находится одна проволочка. Однако подобное усложнение изготовления трубок неоправданно. Поэтому ограничиваются тем, что выдерживают возможно большее расстояние между ветвями, сохраняя достаточное расстояние до стенок трубки, чтобы не подвергать ее большим термическим и механическим воздействиям. Кроме того, контролируют отсутствие провисания вставок.
Для повышения разрывной способности и снижения габаритных размеров требуется иметь механически
прочные, термостойкие трубки. Применение бакелитовых трубок недопустимо, так как из:еа высокой теплопроводности наполнителя трубка обугливается и происходит повторное короткое замыкание либо по трубке, либо по наполнителю, на поверхности которого оседают продукты разложения материала трубки. Фибровые трубки хотя и не вызывают перекрытий, прогорают при песчаном наполнителе. Их можно применять только с меловым наполнителем, который имеет меньшую теплопроводность.
При применении керамических или фарфоровых трубок их приходится делать с толстыми стенками как, по условиям производства, так и для придания достаточной механической прочности. При этом трубки получаются нетермостойкими: они могут лопнуть при приближении к ним тепловой волны после отключения короткого замыкания. В одной из конструкций применено стекло с очень низким коэффициентом линейного расширения— 4-10~6 1 /град, однако изготовление его представляет значительные трудности и не решает вопроса полностью. Наилучшей является трубка из стеклоткани, пропитанной теплостойким лаком, или из стеатита,
В последнее время разработана технологически очень простая конструкция патрона. При его изготовлении плавкая вставка с наполнителем, скрепленным связующим составом, заливается литьевой пластмассой, образующей корпус патрона [Л. 6-38].
В результате осуществления всех мер по повышению разрывной способности возможно при номинальном напряжении 500 в и разрывной способности 20 кА (действующее значение симметричной составляющей) иметь отношение внутреннего объема трубки к номинальному току 0,18 смЧа, а при 80 кА — 0,5 см*/а {Л. 6-9].
Если требуется иметь особо малые габаритные размеры распределительных устройств, а стоимость сменных частей, установленных при перезарядке, не имеет существенного значения, применяются пробочные предохранители серии ПД высокой разрывной способности. Их патроны изготовляются на номинальные токи от 6 до 600 а при номинальном напряжении 350 в постоянного и 380 в переменного тока (рис. 6-5).
В этих предохранителях плавкие вставки 1 выполняются из серебряных проволочек или полосок и заключены в сменную фарфоровую трубку 2, наполненную кварцевым песком. После перегорания вставки трубка сменяется, для чего надо отвинтить фарфоровую головку 4. Ток к верхнему контакту трубки подводится от зажима 5 через электротехнический резьбовой контакт 6. Нижний контакт входит внутрь контрольной фарфоровой гильзы 7, которая не позволяет установить трубку с плавкой вставкой на больший номинальный ток, чем гот, который соответствует диаметру отверстия контрольной гильзы. Контрольные гильзы могут сменяться. При сгорании плавкой вставки проволочка, расположенная по оси патрона, плавится и освобождает пружину 8 указателя. Положение его видно через стекло 9. Данные предохранителя ПД см. § П-6. Разработана упрощенная модификация этих предохранителей (серия ПЦУ) на токи 6 и 25 а, предназначенная для защиты цепей управления [Л. 6-28]. В некоторых конструкциях для указания о перегорании применяют малое количество слабовзрывчатого вещества, которое обугливает бумажную этикетку.
Одно время применялись предохранители, плавкие вставки которых были запрессованы в разные твердеющие массы, например в смесь жидкого стекла и асбеста [Л. 6-12 и 6-13]. Дуга гасла в узких щелях при разрыве этой массы.
Рис. 6-5. Предохранитель типа ПД111 на 60 а, 350 в постоянного тока и 380 в переменного тока.
Однако вследствие малой поверхности охлаждения объем пламени был велик. Изготовление вставки было слишком трудоемким. Поэтому такие предохранители не применяются.
Предохранители с наполнителем — наиболее распространенные, так как при высокой разрывной способности они имеют малые габаритные размеры, для изготовления их требуется мало металла и детали нетрудоемкие — изготовляются путем штамповки. Трубку можно применять из дешевого материала.
