Время перегорания предохранителя зависит от многих факторов. Малейшие дефекты, возникающие в процессе изготовления плавкой вставки, могут привести как к увеличению, так и уменьшению времени перегорания. Такие дефекты как перетяжка проволочек, изменение длины проволочки по сравнению с номинальной приводят к разбросу времени перегорания предохранителя. Так же ненадежная фиксация проволочки в предохранителе приводит к ее смещению при ударах и вибрациях, вызываемых срабатываниями выключателя нагрузки. Это может привести к повреждению предохранителя.
С целью анализа величины разброса времени срабатывания высоковольтного предохранителя был проведен эксперимент по определению времени срабатывания предохранителя на напряжение 220 В и номинальный ток 1А. Так как принцип работы предохранителей на разные классы напряжений не отличается, то и дефекты в предохранителях на низкое напряжение также будут влиять на время срабатывания, как и в высоковольтных предохранителях. Следовательно, зная разброс во времени срабатывания низковольтных предохранителях, можно оценить разброс и высоковольтных.
Принципиальная схема установки для определения времени срабатывания приведена на рис. 3.8.Установка состоит из автотрансформатора АТ при помощи которого устанавливается требуемое напряжение, мультиметра V измеряющего напряжение на выходе автотрансформатора, ключа S подающего напряжение на трансформатор T1, измерителя тока и времени А, исследуемого предохранителя F и реактора L, используемого для ограничения скорости нарастания тока в предохранителе.
Рис. 3.8. Принципиальная схема установки
Перечень аппаратуры используемой в эксперименте приведен в таблице 3.6.
Таблица 3.6
Обозначение | Наименование | Параметры |
|
АТ | Регулируемый автотрансформатор | ~0…240 В /2 А |
|
Т1 | Однофазный трансформатор | 120 ВА /220/24 В |
|
L | Реактор | ~220 В /5 А /0,005 Гн |
|
S | Автоматический однополюсный выключатель | ~230 В/0,5 А |
|
F | Блок предохранителей | 220 В/1 А |
|
V | Мультиметр | 0…1000 В 0…10 А |
|
А | Измеритель тока и времени | 0…5А/0,01…999 с |
|
Ход эксперимента.
После установки ручкой регулировки напряжение на выходе автотрансформатора включается автоматический выключатель S. После срабатывания предохранителя по измерителю тока и времени фиксируется ток и время срабатывания. Далее сгоревший предохранитель заменяется на новый и опыт повторяется. Было исследовано по 10 предохранителей при напряжении на выходе автотрансформатора 200, 210 и 220 В то, при различных значениях тока короткого замыкания. Полученные данные сведены в таблицу 3.7.
Таблица 3.7
U, В | I, а | t, с |
220 | 4,46 | 0,54 |
4,42 | 0,5 | |
4,46 | 0,48 | |
4,42 | 0,48 | |
4,43 | 0,5 | |
4,47 | 0,48 | |
4,41 | 0,48 | |
4,45 | 0,5 | |
4,45 | 0,46 | |
4,40 | 0,52 | |
210 | 4,17 | 0,62 |
4,22 | 0,56 | |
4,25 | 0,56 | |
4,22 | 0,58 | |
4,23 | 0,63 | |
4,24 | 0,54 | |
4,26 | 0,56 | |
4,23 | 0,56 | |
4.26 | 0,58 | |
4,24 | 0,6 | |
200. | 3,97 | 0,5 |
3,94 | 0,76 | |
3,96 | 0,91 | |
4,01 | 0,44 | |
4,04 | 0,94 | |
4,02 | 0,54 | |
4,03 | 0,7 | |
4,03 | 0,8 | |
4,03 | 0,83 | |
4,02 | 0,44 |
Обработка экспериментальных данных.
Для напряжения 200 В.
Среднее значение времени срабатывания:
Для напряжения 220 В.
Среднее значение времени срабатывания согласно (3.1):
Среднеквадратичное отклонение времени срабатывания по формуле (3.2):
Абсолютная погрешность для доверительной вероятности а = 0,68 и п = 10: Коэффициент Стьюдента t(0,68;10) = 1,1
Окончательный результат:
t = 0,484 ± 0,008 с
Анализируя полученные данные можно сказать, что с уменьшением тока короткого замыкания наблюдается значительный разброс времени срабатывания предохранителя. Это говорит о недостатках в технологии изготовления предохранителя, таких как перетяжка проволочек, различное сечение проводников предохранителей одного номинала. При больших токах короткого замыкания они не заметны, но с уменьшением тока они проявляются, так как требуется больше времени для разрушения вставки. Разброс характеристик может привести к преждевременному срабатывании. Предохранителя при перегрузках, возникающих при включении трансформатора на холостой ход, или слабую нагрузку, или же наоборот, он может слишком долго отключать ток короткого замыкания.
