5-3. Пробки и жучки
Плавкий предохранитель — это участок проводки, имеющий более тонкое сечение, нежели вся остальная часть. С повышением тока этот участок нагревается сильнее всего и в конце концов плавится и разрывает цепь. Можно подобрать множество механических и иных аналогий плавкого предохранителя. Шестерни часто крепят на валу с таким расчетом, чтобы при чрезмерной нагрузке шпонка, на которой они сидят, срезалась. Это предотвращает поломку зубьев. У зайца на спине кожа настолько тонкая, что, сильно рванувшись, он может уйти, оставив только лоскут шкуры в зубах или лапах преследователя. У ящерицы такой предохранитель в хвосте.
Электрический плавкий предохранитель состоит из плавкой вставки и ее держателя. Чем больше сверхток через вставку, тем быстрее она перегорает. Размеры вставки подбираются так, чтобы при двойной нагрузке она перегорала за время не более 1 мин, а при полуторной нагрузке — за время не больше 10—15 мин.
В разветвленной сети плавкие вставки делаются тем тоньше, чем меньше сечение тех проводов, в которых они стоят. Этим обеспечивается избирательное перегорание. Перегорает только предохранитель, ближайший к месту повреждений.
Рис. 5-3. Трубчатый плавкий предохранитель на напряжение 380 в и ток 100 а.
1 — фарфоровая трубка; 2 — плавкая вставка; 3 — губки; 4 — ножи; 5 — пружины; 6 — контактные болты; 7 — изоляционное основание.
Для защиты осветительных установок и электродвигателей малой и средней мощности чаще всего применяются предохранители, в которых плавкая вставка укреплена в фарфоровой пробке. Пробочные предохранители делают с малой резьбой на токи от 2 до 10 а, с нормальной резьбой — от 6 до 20 а, с большой резьбой от 10 до 60 а.
Взамен сгоревшей пробки надо ввинчивать в предохранитель новую такую же. Но каких только инородных тел не суют в предохранители! Смятую в комок алюминиевую фольгу — обертку от чая и конфет, гвозди, головные шпильки, комки провода — все это «жучки».
Такой жучок — это уже не самое слабое, а самое прочное место в электрической цепи. Когда ток превысит норму, допустимую для данной проводки, жучок не перегорит, не предохранит, не защитит проводку. Начнут гореть проводники, за ними обои, обстановка, стены. В самом лучшем случае сгорят предохранители, которые стоят перед жучками, и лишится питания большая группа абонентов.
Пробки годятся для напряжений до 500 в и токов до 60 а. Для больших токов ставят пластинчатые и трубчатые предохранители (рис. 5-3). Последние могут разрывать токи короткого замыкания до 5 000 а при напряжениях до 500 в.
Трубчатыми же предохранителями можно защищать и высоковольтные цепи. Плавкую вставку помещают в широкую фарфоровую трубу, а зазор между трубой и проволокой засыпают чистым песком, мраморной крошкой, тальком. Дуга, возникающая при перегорании вставки, разбивается на отдельные мелкие дуги среди крупинок заполнителя и быстро гаснет.
Часто делают вокруг плавкой вставки асбестовый чехол, который пропитывается борной кислотой. Электрический разряд испаряет ее, и газы задувают дугу.
Подобные предохранители при напряжении 6 тыс. в могут надежно отключать мощность короткого замыкания до 20 тыс. ква.
Существуют и еще более мощные предохранители — стреляющие. Они годятся для высоких напряжений до 220 тыс. в и могут отключать мощность короткого замыкания до 2,5 млн. ква.
Но все предохранители — это приборы однократного действия. Сгорела плавкая вставка — и ее надо заменять новой. Конечно, такую замену можно автоматизировать. Были даже предложения применять плавкие предохранители для дозировки сварочного тока: включать между питающей цепью и сварочным трансформатором плавкую вставку, с тем чтобы, сгорая, она отмеряла определенную порцию энергии для свариваемой точки. Предлагалось даже построить автоматы, которые могли бы быстро менять вставку за вставкой.
Но автоматически действующие многократные плавкие предохранители — это слишком сложные устройства.
Механический выключатель, в отличие от плавкой вставки, способен много раз подряд разрывать и замыкать цепь тока. Для защиты электрических установок мощностью больше нескольких киловатт широко применяются автоматические выключатели.
5-4. Короткое замыкание на сборных шинах
В первую производственную практику студенту из нашей бригады (тому самому, что неудачно пытался отоспаться в котле во время ночной смены) поручили протянуть новую линию над старым распредустройством 380/220 в.
С гаечным ключом в руках наш товарищ взобрался на верх железного каркаса. Под балкой, на которую он уселся верхом, были расположены сборные шины. Распределительное устройство имело мощность около 1 тыс. кВт. Сборные шины были выполнены из укрепленных на ребро медных полос толщиной и шириной в ладонь.
Шины были под напряжением. В низковольтных распредустройствах на 380/220 в монтерам часто приходится так работать, не выключая напряжения во всех смежных с местом работы шинах. В данном случае шины находились достаточно далеко внизу от верха каркаса, на котором орудовал практикант.
Вдруг вспыхнуло ярчайшее пламя, и послышались гулкие удары: гуп, гуп... это гаечный ключ выскользнул из рук практиканта и грохнулся прямо на шины. Ключ прыгал на шинах, как, говорят, прыгает живая рыба, брошенная на раскаленную сковородку. Ток короткого замыкания, протекавший через ключ, вызывал огромные динамические усилия.
— Что тут происходит? — закричал старший монтер. Пока он добежал к нам, дуга пережгла ключ. Оплавившиеся обломки упали под щит. Все стихло.
— Зажгите свет, и я спущусь за ключом, — отозвался наш товарищ.
Нас охватил ужас. Освещение в цехе не погасло. Это яркая дуга на шинах ослепила практиканта. Он широко открывал глаза, но его окружала кромешная тьма.
Мы сняли его и под руки отвели в амбулаторию. Дорогой я все думал о грустной грядущей судьбе пострадавшего. Но через несколько часов он прозрел. Разложившееся под влиянием яркой вспышки светочувствительное вещество сетчатки восстановилось. Осталась только в течение нескольких дней резь в глазах.
Вся аппаратура подстанции совершенно не пострадала от этого короткого замыкания. Сборные шины, на которых произошло короткое замыкание, питались от трансформаторов, снабженных максимальной токовой защитой. Защита сработала и немедленно ликвидировала аварию. Только незначительные щербины от подгара остались на шинах.
Современные выключатели с автоматическим управлением способны разрывать и в сотни раз большие мощности.
Выключатели служат для защиты и для управления электроэнергией.
От генераторов, прежде чем попасть на сборные шины, ток проходит через выключатели. Через выключатели же соединяются между собой части коммутационной схемы электростанции. Отдельные потребители — и собственные нужды, и дальние линии передач — присоединяются к сборным шинам электростанции также через выключатели.
При помощи выключателей переводят нагрузку с одного генератора на другой. Выключатели отсоединяют от системы аппараты и линии, и целые электростанции, с которыми произошла авария.
Пожалуй, выключатель — это один из самых ответственных приборов на электростанции. Да что там на электростанции — во всей энергетической системе. Больше того, во всей электротехнике выключатель — важнейшее звено. Управлять электрической энергией так же важно, как и производить ее.
