Кварцевые предохранители, изготовляемые для напряжений 3—35 кВ, состоят из двух опорных изоляторов 3, контактов 2, укрепленных на изоляторах, и патрона 1, вставляемого в контакты (рис 8 5, а).
Патрон предохранителя (рис. 8.5, б) представляет собой фарфоровую трубку 5 с заармированными по ее концам контактными колпачками 8. Плавкая вставка 6 в зависимости от номинального тока состоит из одного или нескольких посеребренных медных проводников Для снижения перенапряжений при отключении применяются вставки переменного сечения Для отключения плавкой вставкой токов перегрузки на ступени меньшего сечения напаиваются оловянные шарики При этом средняя температура плавления вставки снижается от температуры плавления меди (1080 °C) до температуры, слегка превышающей температуру плавления олова (230 °C), вследствие растворения меди в расплавленном олове. После расплавления медной проволоки в месте расположения оловянной напайки возникает дуга, которая расплавляет проволоку по всей длине. Кварцевый песок 7, заполняющий фарфоровую трубку 5, насыпается через отверстие, которое затем закрывается крышкой 9, напаиваемой на колпачок 8. В нижней крышке 1 установлен указатель срабатывания 2, который с помощью плавкой вставки 10 сжимает пружину 3 в держателе 4. При перегорании основных плавких вставок 6 сгорает и плавкая вставка 10. При этом указатель срабатывания выбрасывается наружу
В предохранителях, подверженных вибрации и ударам, а также в предохранителях на небольшие номинальные токи (до 8 А) включительно и на номинальные напряжения 20 и 35 кВ плавкие вставки наматываются на ребристый керамический сердечник (рис. 8. 6, а). Такой сердечник дает возможность увеличить длину плавкой вставки, а следовательно, увеличить эффект токоограничения. Однако при малых перегрузках нагрев проволоки может вызвать образование проводящего канала на поверхности каркаса и тепловое разрушение предохранителя.
Для защиты TH применяются предохранители серии ПКТН Патрон предохранителя этой серии (рис 8.6, б) не имеет индикатора срабатывания Плавкая вставка выполнена из намотанного на керамический сердечник константанового провода из трех ступеней разного сечения.
Рис. 8.4. Зависимость наибольшего мгновенного значения тока I1 от действующего значения ожидаемого симметричного тока I2 (характеристика токоограничения) предохранителей серии ПК1—ПК4, ПКЭ1— ПКЭ3 (АВ — граница начала токоограничения)
Малый номинальный ток вставок таких предохранителей дает возможность применять провод очень небольшого сечения, что обеспечивает значительный эффект токоограничения В результате этого патроны предохранителя этой серии обладают неограниченной отключающей способностью и отключают токи КЗ за время 0,0001—0,001 с.
Кварцевый песок, применяемый в качестве наполнителя, в нормальном режиме хорошо отводит теплоту от плавкой вставки, что дает возможность уменьшать ее сечение, и интенсивно отводит теплоту от дугового столба при перегорании плавкой вставки. Однако дугогасящие свойства кварцевого песка нарушаются при попадании влаги внутрь патрона Поэтому при изготовлении предохранителя особое внимание уделяется герметизации патрона.
Рис. 8.5 Общий вид (а) и патрон (б) предохранителя с кварцевым наполнением
Кварцевые предохранители на напряжение свыше 35 кВ реализовать не удается в связи со значительными габаритными размерами, обусловленными необходимостью гашения дуги при высоких скоростях восстановления напряжения.
На напряжения 35 кВ и выше для наружной установки применяются выхлопные или стреляющие предохранители Предохранители такого вида выпускаются и для напряжения 10 кВ. Предохранитель (рис. 8.7, а) состоит из основания 1, на котором укреплены опорные изоляторы 2 с верхней 3 и нижней 6 контактными головками для присоединения предохранителя к внешней цепи На нижней головке 6 укреплен контактный нож 5, снабженный пружиной и сцепленный с наконечником патрона 4.
Рис. 8.6. Патроны предохранителя
а — с керамическим сердечником; б — для защиты TH; 1,9 — крышки предохранителя; 2 — указатель срабатывания; 3, 4 — пружина и корпус указателя; 5 — изолятор, 6 — керамический сердечник; 7 — песок, 8 — контактный колпачок, 10 — вставка указателя
Рис. 8.7. Выхлопной (стреляющий) предохранитель типа ПСН-35 (а); его патрон (б)
В корпусе патрона (рис. 8.7, б) 1 установлены трубки из винипласта 2 и 3, соединенные между собой стальным корпусом 4 с предохранительным клапаном 6. Гибкий проводник 7 с наконечником 8 находится в натянутом положении за счет пружины контактного ножа и удерживается в этом положении плавкой вставкой 5. При перегорании плавкой вставки контактный нож освобождается и, откидываясь под действием пружины, вытягивает за собой гибкий проводник. Выбросу гибкого проводника способствуют газы, образующиеся при разложении винипластовой трубки дугой. Дуга тянется за гибким проводником и гасится потоком газа, вытекающего из отверстия трубки. После отключения между ножом и концом трубки образуется воздушный промежуток, обеспечивающий нужный уровень изоляции отключенной цепи. Время горения дуги в таком предохранителе существенно зависит от отключаемого тока, возрастая от 0,04 с при больших отключаемых токах, которые для стреляющих предохранителей находятся на уровне 3—5 кА, до 0,3 с при отключаемых токах в сотни ампер.
Плавкая вставка состоит из нихромовой проволоки-держателя, воспринимающего механическую нагрузку откидывающего ножа, и медных проволочек или пластинок, количество и сечение которых устанавливается в зависимости от номинального тока.
