Предохранители служат для защиты цепей от тока КЗ и длительных перегрузок. Наибольшее распространение получили предохранители для защиты цепей напряжения до 1000 В, реже их применяют в установках более высокого напряжения.
Рис. 18. Предохранитель типа ПР
Предохранители напряжением до 1000 В бывают пробочные и трубчатые. Пробочные предохранители применяют для защиты цепей электрического освещения и отопления, двигателей малой мощности и других потребителей. Трубчатые предохранители изготовляют с закрытой фибровой трубкой (типа ПР) и с закрытой фарфоровой трубкой, заполненной песком (типа ПН).
Предохранитель ПР с закрытой фибровой трубкой без наполнителя (рис. 18) состоит из фибровой трубки 2, имеющей латунные обоймы 1 и контактные ножи 6. Трубку закрывают латунными колпачками 4. Ножами 6 предохранитель соединяют с неподвижными контактами 5, укрепленными на изолирующей плите. Болты 7 служат для присоединения проводников с задней стороны изолирующей плиты. Плавкую вставку 3, помещаемую внутри фибровой трубки, изготовляют из цинка в виде пластинки, имеющей несколько суженных мест. Плавкая вставка перегорает в суженных местах ввиду повышенного сопротивления в них и большого выделения мощности, расходуемой на нагревание. При расплавлении вставки фибра нагревается и выделяемые ею газы создают высокое давление, что способствует быстрому гашению дуги. Предохранители ПР удобны для монтажа, компактны, надежны и безопасны для персонала, их выполняют на токи от 15 до 1000 А.
Предохранитель ПН, заполненный песком 13 (рис. 19), состоит из фарфоровой трубки 12, закрытой с обеих сторон металлическими крышками 8 с винтами 9.
Внутри трубки 12 помещают плавкие вставки 5 из медных проволочек 11 с напаянными оловянными шариками 6.
Рис. 20. Рубильник-предохранитель
Олово, расплавляясь, играет роль металлического растворителя меди.
Поэтому вставка перегорает в месте напайки шарика, имеющего меньшую температуру плавления, чем медь. Предохранители ПН работают без выброса газов, бесшумно.
При перегорании вставок их заменяют новыми. Предохранители в неподвижные контакты 3 вставляют съемной рукояткой, которая захватывает выступы 10 предохранителя. Пружины 2 обеспечивают необходимое контактное нажатие на ножи 1. Предохранитель, снабженный зажимами 4, устанавливают на изоляционной плите 7. Предохранители ПН выполняют на токи от 100 до 630 Л.
Рубильник-предохранитель типа РП На напряжение до 500 В и токи от 63 до 400 А хорошо зарекомендовал себя в эксплуатации вследствие компактности и достаточной надежности в работе. Он состоит из металлического корпуса 1 (рис. 20), в который встроены контактные стойки 4, укрепленные на изоляционном основании, предохранителей 2 типа ПР, смонтированных на подвижной траверсе, управляемой рукояткой 3. Установка блока вертикальная.
Предохранители на напряжение свыше 1000 В применяют для защиты силовых трансформаторов и линий переменного тока малой мощности, а также измерительных трансформаторов напряжения (ТН). Наибольшее применение получили трубчатые предохранители типов ПК и ПКТ с кварцевым заполнителем.
Рис. 21. Предохранитель типа ПК
Предохранитель ПК имеет патрон, состоящий из фарфоровой трубки 2 (рис. 21, а), которая закрыта с обеих сторон латунными колпачками 1. В трубку вставляют медную плавкую вставку и заполняют чистым сухим кварцевым песком 5, после чего трубку герметически запаивают. Плавкая вставка состоит из спиралей 3, проходящих в песке вдоль трубки. Предохранитель на большой ток имеет, кроме рабочей плавкой вставки, еще вспомогательную вставку 4, облегчающую гашение дуги и контролирующую срабатывание предохранителя. Плавкая вставка 4 сжимает пружину 6, к которой присоединяют указатель срабатывания 7.
При перегорании плавкой вставки пружина 6 освобождается, и указатель 7 вместе с пружиной 6, опускаясь вниз, сигнализирует о том, что предохранитель сработал. Интенсивное гашение дуги в кварцевом песке объясняется чрезвычайно большой деионизацией ее в пространстве между песчинками.
Несмотря на интенсивное гашение дуги при разрыве цепи с током, не равным нулю, перенапряжений не возникает. Это достигается при помощи вспомогательной вставки, имеющей меньшее сечение, чем рабочие плавкие вставки, и большее удельное сопротивление. Сначала плавится рабочая вставка, так как ток проходит в основном через ире. После ее перегорания дуга быстро гаснет, так как шунтируется вспомогательной вставкой. Возникающая при перегорании плавкой вставки 4 дуга быстро гаснет и на этом заканчивается срабатывание предохранителя. Предохранители ПК обладают большой разрывной мощностью (до 200 МВ · А), их изготовляют на номинальный ток до 1000 А и номинальное напряжение 3; 6; 10 и 35 кВ. Отключение тока КЗ происходит раньше, чем он достигнет наибольшего значения. Патрон 2 (рис. 21, б) устанавливают в пружинных контактах 8 и 9, укрепленных на верхних фланцах изоляторов 10, которые своими нижними фланцами присоединяются к металлоконструкциям 11.
Предохранители ПКТ применяют для защиты ТН при напряжениях 6; 10 и 35 кВ. Конструкция предохранителей ПКТ аналогична конструкциям силовых предохранителей ПК. Плавкую вставку предохранителя ПКТ выполняют из серебряной проволоки, намотанной на керамический сердечник. Указателей срабатывания не имеют. О перегорании предохранителей ПКТ судят по показаниям вольтметров, включенных во вторичную цепь защищаемых ТН.
Предохранители характеризуются номинальным напряжением, номинальным током и номинальным током отключения. Различают номинальный ток предохранителя и номинальный ток плавкой вставки. Номинальный ток плавкой вставки — наибольший ток, при котором плавкая вставка не должна перегорать при длительной работе. Номинальный ток предохранителя — наибольший из всех номинальных токов плавких вставок, которые могут быть применены в патроне данного предохранителя. Таким образом, номинальный ток плавкой вставки может отличаться от номинального тока предохранителя, в который она вставлена, но не может превышать последний. Нарушение этого условия ведет к перегреву и разрушению предохранителя. Номинальным током отключения называется наибольший ток КЗ, который предохранитель способен отключить без повреждения. Плавкая вставка у всех предохранителей перегорает не мгновенно, а в зависимости от величины тока: чем больше ток, тем время перегорания меньше. Эта зависимость называется характеристикой предохранителя t = f (I). При выборе и эксплуатации предохранителей необходимо, чтобы номинальный ток предохранителя и его плавкой вставки был больше наибольшего рабочего тока в цепи, где он установлен, а предельный отключаемый ток должен превышать возможный ток КЗ.
