Время срабатывания предохранителя, как отмечалось ранее, состоит из трех составляющих: t' - времени нагрева плавкой вставки от начальной температуры до температуры плавления; t" - времени перехода материала вставки из твердого состояния в жидкое; t"' - времени гашения дуги.
Суммарное время:
(4.7)
Первая слагающая рассчитывается на основе уравнения баланса мощности:
(4.8)
Первый член определяет мощность на нагрев участка плавкой вставки, второй – отвод теплоты в окружающую среду, правая часть – мощность джоулевых потерь. γ – плотность; С – удельная теплоемкость материала вставки; V – ее объем, Sб = pl, р – периметр, l – длина плавкой вставки. Следует также учесть влияние температурного коэффициента сопротивления:
График зависимости времени t' от тока показан на рис. 4.2.
Для расчета второй составляющей t'' времени срабатывания предохранителя представим, что процесс плавления вставки начинается с какого-то небольшого ее участка. Пусть в некоторый момент времени длина расплавленного участка вставки lпл. Тогда результирующее сопротивление вставки:
График зависимости времени t от тока показан на рис. 4.3.
Составляющая t'", определяемая временем гашения дуги в предохранителе, не поддается расчету. Она учитывается введением эмпирическим коэффициентом. В итоге, в эмпирическом виде формула имеет вид:
Защитная характеристика предохранителя представлена на рис.4.4.
(4.24)
Рис. 4.4. Защитная характеристика предохранителя
Сравним полученную характеристику и характеристику предохранителя ПКТ-103. (рис.4.5)
Рис. 4.5.Сравнение характеристик рассчитанного предохранителя и ПКТ-103
Из рисунка видно при больших кратностях тока к номинальному, характеристики предохранителей почти совпадают. Рассчитанный предохранитель в области малых кратностей срабатывает раньше, чем ПКТ- 103. Расхождение характеристик объясняется тем, что не учитывалось влияние наполнителя. При малых кратностях тока, наполнитель растворяется медленно, и тепло интенсивно отводится в наполнитель. При больших кратностях процесс перегорания происходит значительно быстрее, и влияние наполнителя практически незаметно.
Разница характеристик при малых токах, может привести к тому, что предохранитель перегорит при перегрузках, возникающих при включении трансформатора на холостой ход или слабую нагрузку. Данной условие, как будет показано далее, является критичным при выборе предохранителя для работы в комбинации ВН-ВП.
