Плавкие предохранители.
Аппараты защиты служат для ограничения времени действия токов короткого замыкания и перегрузки, т. е. для ликвидации опасных последствий этих явлений. Наиболее распространенными аппаратами защиты являются плавкие предохранители и автоматические выключатели (автоматы).
Плавкий предохранитель состоит: из корпуса (патрона), контактного устройства и плавкой вставки. Некоторые виды плавких предохранителей имеют специальное устройство для гашения дуги. Обычно плавкие вставки находятся внутри корпуса. Принцип действия основан на выделении тепла током, проходящим по плавкой вставке.
К основным параметрам плавких предохранителей относятся:
инпр - напряжение, указанное на предохранителе, на которое он рассчитан.
Ib.bct. - номинальный ток плавкой вставки, который она выдерживает длительное время, не перегорая.
Iпр. - номинальный ток предохранителя, равный наибольшему из номинальных токов плавких вставок для данного предохранителя, на который рассчитаны его токоведущие части.
Зависимость полного времени отключения цепи tотк плавким предохранителем от отношения протекающего по вставке тока I к номинальному току плавкой вставки Iнвст называется защитной характеристикой:
Защитная характеристика плавких вставок является неустойчивой. Поэтому защита электрических сетей и токоприемников от перегрузок с помощью плавких предохранителей недостаточна надежна. С их помощью осуществляется надежная защита лишь от токов коротких замыканий и больших (60% и выше) перегрузок. Улучшение защитных характеристик плавких вставок предохранителей достигается: выбором материала вставок; их конструкцией; применением вставок из тугоплавкого металла (с металлургическим эффектом).
Материал плавких вставок.
Плавкие вставки из легкоплавких металлов (олово, свинец, цинк) обладают большой теплоемкостью и тепловой инерцией, поэтому применяются в тех случаях, когда электроустановки надо защищать от токов перегрузки, так как они плавятся с некоторой выдержкой времени. Вставки из тугоплавких металлов (например, из меди) имеют малую теплоемкость и высокую проводимость. Они быстродействующие с малой тепловой инерцией. Дают меньшую выдержку времени при перегрузках, что ухудшает их защитные характеристики.
Типы плавких предохранителей.
Плавкие предохранители, применяемые в электроустановках с напряжением до 1000 В, по своей конструкции делятся на три типа.
Пластинчатые предохранители представляют собой открытую одну или несколько параллельных проволок, впаянных в медные или латунные плоские наконечники. При перегорании таких предохранителей происходит
разбрызгивание расплавленного металла, что создает опасность возникновению пожара, взрыва. Применение пластинчатых предохранителей может быть допущено только в специальных помещениях (закрытых распределительных устройствах, электрощитовых).
Пробочные предохранители. К ним относятся однополюсные резьбовые предохранители типов Ц27, Ц33, ПД, ПДС.
Трубчатые предохранители. Выпускаются нескольких типов: с закрытыми фибровыми разборными трубками без наполнителя; закрытые с мелкозернистым наполнителем; с открытыми фарфоровыми трубками.
При перегорании плавкой вставки и образовании внутри фибровой трубки электрической дуги фибра разлагается. Продукты разложения фибры (около 40% водорода) обладают высокими дугогасящими свойствами, что способствует улучшению защитных характеристик. К таким предохранителям относятся предохранители типа ПР.
К предохранителям с мелкозернистым наполнением относятся предохранители типа: МПН, МПР, ПН2, КП, НПН. Внутри трубок находятся медные плавкие вставки с металлургическим эффектом. Наполнитель (кварцевый песок) способствует интенсивному охлаждению и деионизации газов, появляющихся при горении дуги. Такие предохранители уменьшают пожарную опасность и повышают безопасность обслуживания предохранителей.
Автоматические выключатели.
Автоматические воздушные выключатели применяются в электроустановках с напряжением до 1000 В. Они предназначены для автоматического отключения электроустановок при возникновении в них перегрузок и коротких замыканий.
Автоматы состоят из следующих основных частей: корпуса, крыши, дугогасительной камеры, механизма управления, механизма свободного расцепления и расцепителя.
По принципу автоматического срабатывания автоматы подразделяются на автоматы с электромагнитным расцепителем и с тепловым расцепителем.
Автоматы с электромагнитным расцепителем (М) служат для защиты электроустановок от последствий коротких замыканий.
Автоматы с тепловым расципителем (Т) служат для защиты электроустановок от перегрузок. При перегрузке цепи биметаллическая пластина нагревается и, изгибаясь, освобождает защелку, что и приводит к отключению расцепителя.
Автоматы с комбинированным расцепителем (МТ) обеспечивают автоматическую защиту электроустановок от последствий перегрузок и коротких замыканий. Отключение автоматов происходит при срабатывании любого расцепителя. Многие автоматы имеют специальные приспособления для регулирования величины тока срабатывания расцепителей, т. е. величины тока уставки Iуст. Током уставки Iуст. называется значение величины тока срабатывания, на который отрегулирован расцепитель автомата: для автоматов с тепловыми расцепителями
для автоматов с электромагнитными расцепителями
номинальные токи расцепители автоматов и токи срабатывания (уставки) их указаны на автоматах.
Выбор аппаратов защиты.
Достоинство плавких предохранителей: просты по конструкции, надежно защищают электроустановки от токов коротких замыканий, обладают большой разрывной способностью, недороги по стоимости. Недостатки: имеют устойчивые защитные характеристики и хуже, чем автоматы, защищают электроустановки от небольших перегрузок, позволяют применять нестандартные плавкие вставки (жучки), необходимость замены сгоревших вставок усложняет обслуживание.
Автоматы дороже, сложнее по конструкции, но имеют более устойчивые защитные характеристики, обеспечивают более надежную и селективную защиту
от токов перегрузки, быстрое восстановление питания, дистанционное управление.
При срабатывании предохранителей и автоматов возникающие искры, брызги расплавленного металла, дуги и раскаленные газы должны быть изолированы от окружающей среды.
Аппараты защиты следует устанавливать на всех нормально незаземленных полюсах вначале сети, при уменьшении сечения проводников и на всех ответвлениях. Длина незащищенного участка ответвления должна быть не более 3 м. В труднодоступных местах аппараты защиты можно устанавливать на расстоянии до 30 м от ответвления.
По условиям пожарной безопасности аппараты защиты устанавливают на панелях сборок, щитов и пультов так, чтобы возникающие в аппаратах искры, брызги металла, дуги не угрожали обслуживающему персоналу и не были бы причиной воспламенения и взрыва горючих и взрывоопасных веществ.
В помещениях сырых, особо сырых, пыльных, с химически активной средой аппараты защиты желательно не устанавливать или располагать их в шкафах специального исполнения со степенью защиты IP44, IP54, IP55.
В пожароопасных зонах степень защиты аппаратов должна быть не ниже IP44, IP54. Установка аппаратов защиты во взрывоопасных зонах не допускается.
Требования к аппаратам защиты.
Аппараты защиты должны удовлетворять следующим условиям:
- Не нагреваться сверх допустимой для них температуры в условиях нормальной эксплуатации.
- Не отключать электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, «пики» токов технологических нагрузок, токи при самозапуске и т. п.)
Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи уставок автоматов, служащих для защиты отдельных участков сети, следует выбирать по возможности минимальными по расчетным токам этих участков.
Для удовлетворения первого условия необходимо выбирать аппарат защиты так, чтобы номинальный ток самого аппарата и плавкой вставки или расцепителей были равны расчетному току сети, т.е.: для предохранителей
для автоматов и тепловых реле магнитных пускателей
Для удовлетворения второго условия необходимо учитывать режим работы установки и расчетные токи сети.
Выбор плавких вставок может производиться по защитным характеристикам предохранителей (графически).
При защите автоматами с электромагнитным или комбинированным расцепителем необходимо, чтобы ток срабатывания Iсррасц превышал максимальный кратковременный ток линии Iмакс и соответствовал условию: для автоматов АЗ 120, АЗ 130, АЗ 140 и АП-50
для автоматов АЗ110
Ток срабатывания теплового расцепителя автомата и основных реле определяется по условиям:
для автоматов АЗ310, АП-50 и Б-25
для тепловых реле магнитных пускателей при легких условиях пуска электродвигателя (длительность пуска до 10 с) 
для тепловых реле магнитных пускателей при затяжных пусковых режимах электродвигателей
- Аппараты защиты должны отключать сеть при длительных перегрузах с обратно зависимой от тока выдержкой времени.
- Во всех случаях аппараты защиты должны обеспечивать отключение аварийного участка при КЗ в конце защищаемой линии:
при защите сетей во взрывоопасных зонах
при защите сетей невзрывоопасных зонах
* 1,25 - для автоматов на номинальные токи свыше 100 А; 1,4 - до 100 А.
- Отключая способность 1пр аппарата защиты должна соответствовать токам КЗ в начале защищаемого участка сети.
Если она оказывается меньше величины возможного тока КЗ, отключения аварийного участка может не произойти или время отключения будет недопустимо большим и сам аппарат повредится. Поэтому нужно, чтобы 1пр был больше или равен наибольшему возможному току КЗ в начале защищаемого участка сети, т.е.
