Pri upravljanju gospodinjskega in industrijskega električnega omrežja vedno obstaja nevarnost električnih poškodb ali poškodb opreme. Pojavijo se lahko kadarkoli, ko se pojavijo kritična stanja. Zaščitne naprave lahko zmanjšajo takšne posledice. Njihova uporaba bistveno poveča varnost uporabe električne energije.

Zaščite električnega tokokroga delujejo na podlagi:

varovalka;

mehanski odklopnik.

Načelo delovanja in zasnova varovalke

Dva briljantna znanstvenika, Joule in Lenz, sta hkrati vzpostavila zakone medsebojnih odnosov med količino toka, ki poteka v prevodniku, in sproščanjem toplote iz njega, razkrivajo odvisnost od upora vezja in trajanja časovnega obdobja.

Njihove ugotovitve so omogočile ustvarjanje najpreprostejših zaščitnih struktur, ki temeljijo na toplotnem učinku toka na kovinsko žico. Uporablja tanek kovinski vložek, skozi katerega teče polni tok tokokroga.

Pri nazivnih parametrih za prenos električne energije ta "žica" zanesljivo vzdrži toplotno obremenitev in če njene vrednosti presežejo normo, izgori, prekine tokokrog in razbremeni napetost potrošnikov. Za ponovno vzpostavitev funkcionalnosti vezja je treba zamenjati izgoreli element: talilni vložek.

To je jasno vidno na izvedbah varovalk za gospodinjsko televizijsko in radijsko opremo s steklenimi, prozornimi ohišji.

Na njegovih koncih so nameščene posebne kovinske blazinice, ki ustvarjajo električni kontakt pri vgradnji v vtičnice. To načelo je utelešeno v električnih vtikačih s taljivimi vložki, ki so dolga desetletja ščitili naše starše in starejše generacije pred poškodbami električne napeljave.

Z isto obliko so bile razvite avtomatske strukture, ki so bile privijačene v vtičnice namesto čepov. Vendar jih ob sprožitvi ni bilo treba zamenjati komponente. Za ponovno vzpostavitev napajanja preprosto pritisnite gumb znotraj ohišja.

Na ta način so bili zaščiteni stari električni priključki do stanovanja. Nato so se skupaj z varovalkami začele pojavljati.

Izbira varovalke temelji na:

nazivne tokovne vrednosti same varovalke in njenega vložka;

koeficienti najmanjše/največje večkratnosti preskusnega toka;

mejni preklopni električni tok in možnost prekinitve transportirane moči;

zaščitne lastnosti talilnega vložka;

nazivna napetost varovalke;

skladnost z načeli selektivnosti.

Varovalke imajo preprosto zasnovo. Široko se uporabljajo v električnih inštalacijah, vključno z visokonapetostna oprema do 10 kV, na primer pri zaščiti merilnih napetostnih transformatorjev.

Načelo delovanja in zasnova odklopnika

Namen mehanske stikalne naprave, imenovane odklopnik, je:

vklop, prehod, izklop tokov v normalnem načinu vezja;

samodejno odstranjevanje napetosti iz električne napeljave v izrednih razmerah, na primer kovinski tokovi kratkega stika. Odklopniki delujejo v načinih zaščite pred kratkim stikom in preobremenitvijo za večkratno uporabo. Možnost večkratne uporabe velja za njihovo glavno razliko od varovalke.

V času Sovjetske zveze so se v energetskem sektorju pogosto uporabljali avtomatski odklopniki serije AP-50, AK-50, AK-63 in AO-15.

V sodobnem električni diagrami V uporabi so izboljšane izvedbe tujih in domačih proizvajalcev.

Vsi so zaprti v dielektričnih ohišjih in imajo skupne izvršilne organe, ki zagotavljajo:

1. toplotno sprožitev tokokroga, ko je dovoljena vrednost toka nekoliko presežena;

2. elektromagnetni izklop med nenadnimi sunki obremenitve;

3. komore za dušenje obloka;

4. kontaktni sistemi.

V primeru ogrevanja z energijo proizvedene toplote deluje bimetalna plošča, ki se pod vplivom temperature upogiba, dokler se ne aktivira sprožilni mehanizem. Ta funkcija je odvisna od količine sproščene toplote in se s časom podaljša do določene točke.

Odklop deluje čim hitreje od delovanja elektromagnetnega solenoida s pojavom električnega obloka. Za gašenje se uporabljajo posebni ukrepi.

Ojačani kontakti so zasnovani tako, da prenesejo ponavljajoče se zlome.

Razlike v delovanju med odklopniki in varovalkami

Zaščitne lastnosti obeh metod so časovno preizkušene in vsaka metoda zahteva analizo specifičnih pogojev delovanja pri oceni stroškov konstrukcije ob upoštevanju trajanja in zanesljivosti delovanja.

Odklopniki enostavnejša zasnova, vezje enkrat onemogočite, ceneje. Napetost lahko razbremenijo ročno, vendar to običajno ni zelo priročno. Poleg tega pri nekoliko višjih tokovih za dalj časa odklopijo breme. Ta dejavnik lahko povzroči povečano nevarnost požara.

Vsaka varovalka ščiti samo eno fazo omrežja.

Odklopniki kompleksnejši, dražji, bolj funkcionalen. Toda natančneje so prilagojeni nastavitvam zaščitenega električnega tokokroga, izbranega glede na delovni projektni tok, ob upoštevanju preklopnih moči.

Ohišja sodobnih strojev iz duroplastov imajo povečano odpornost na toplotne učinke. Ne topijo se in so odporni proti ognju. Za primerjavo, polistirensko ohišje starih stikal je zdržalo temperature največ 70 stopinj.

Zasnova vam omogoča izbiro modelov za hkratno odpiranje enega do štirih električnih tokokrogov. Če se v trifaznem vezju uporabljajo varovalke, bodo z različnimi časovnimi zakasnitvami odstranile napetost iz vezja, kar lahko postane dodaten razlog za razvoj nesreče.

Varovalke delujejo na tok, ne da bi upoštevale njegove značilnosti. Odklopniki so izbrani glede na obremenitev in razvrščeni po črkah:

A - električna omrežja povečane dolžine;

B - osvetlitev hodnikov in območij;

C - sistemi napajanja in razsvetljave z zmernimi začetnimi tokovi;

D - prevladujoče obremenitve zaradi vklopa elektromotorjev z visokimi začetnimi parametri;

K - indukcijske peči in električni sušilniki;

Vsako električno vezje je sestavljeno iz posameznih elementov. Za vsakega od njih so značilne določene trenutne vrednosti, pri katerih ta element deluje. Povečanje toka nad temi vrednostmi lahko povzroči poškodbe elementa. To se zgodi zaradi nesprejemljivo visoke temperature ali zaradi precej hitre spremembe strukture tega elementa zaradi vpliva toka. V takšnih situacijah varovalke različnih izvedb pomagajo preprečiti poškodbe elementov električnega tokokroga.

Njihova razvrstitev temelji na metodi lomljenja električni tokokrog te varovalke, zato lahko naštejemo tiste, ki se najbolj uporabljajo kot naslednje vrste varovalk:

• taljivo,
• elektromehanski,
• elektronski,
• samozdravljenje.

Metoda prekinitve električnega tokokroga zajema celoten niz procesov, ki se pojavijo v varovalki, ko se sproži.

• Varovalke prekinejo električni tokokrog zaradi taljenja talilnega vložka.
• Elektromehanske varovalke vsebujejo kontakte, ki so izklopljeni z deformabilnim bimetalnim elementom.
• Elektronske varovalke vsebujejo elektronski ključ, ki ga krmili posebno elektronsko vezje.
• Samoponovne varovalke so izdelane iz posebnih materialov. Njihove lastnosti se spremenijo, ko tok teče, vendar se obnovijo, ko se tok v električnem tokokrogu zmanjša ali izgine. Skladno s tem se odpornost najprej poveča in nato spet zmanjša.

Taljivo

Najcenejše in najbolj zanesljive so varovalke. Varovalni vložek, ki se po povečanju toka nad nastavljeno vrednostjo stopi ali celo izhlapi, kar zagotavlja prekinitev električnega tokokroga. Učinkovitost tega načina zaščite je odvisna predvsem od stopnje uničenja talilnega vložka. V ta namen je izdelan iz posebnih kovin in zlitin. To so predvsem kovine, kot so cink, baker, železo in svinec. Ker je talilni vložek v bistvu prevodnik, se obnaša kot prevodnik, kar je značilno na spodnjih grafih.

Zato za pravilno delovanje varovalke, toplota, ki nastane v talilnem vložku pri nazivnem obremenitvenem toku, ne sme povzročiti njegovega pregrevanja in uničenja. V okolje se razprši skozi elemente ohišja varovalke, segreje vložek, vendar brez uničujočih posledic zanj.



Če pa se tok poveča, se bo toplotno ravnovesje porušilo in temperatura vložka se bo začela povečevati.



V tem primeru bo prišlo do plazovitega povišanja temperature zaradi povečanja aktivnega upora talilnega vložka. Odvisno od hitrosti naraščanja temperature se vložek stopi ali izhlapi. Izhlapevanje olajša voltaični oblok, ki se lahko pojavi v varovalki pri znatnih vrednostih napetosti in toka. Oblok začasno nadomesti uničen talilni vložek in ohranja tok v električnem tokokrogu. Zato njegov obstoj določa tudi časovne značilnosti odklopa talilnega vložka.



• Časovno-tokovna karakteristika je glavni parameter talilnega vložka, s katerim je izbran za določeno električno vezje.

V zasilnem načinu je pomembno, da čim hitreje prekinete električni tokokrog. V ta namen se uporabljajo posebne metode za talilne vložke, kot so:

• lokalno zmanjšanje njegovega premera;
• "metalurški učinek".



Načeloma gre za podobne metode, ki tako ali drugače omogočajo lokalno, hitrejše segrevanje vložka. Spremenljivi prerez z manjšim premerom se segreje hitreje kot z večjim prerezom. Za dodatno pospešitev uničenja talilnega vložka je ta sestavljen iz paketa enakih vodnikov. Takoj, ko eden od teh vodnikov pregori, se skupni presek zmanjša in naslednji vodnik izgori in tako naprej, dokler ni celoten paket vodnikov popolnoma uničen.

Metalurški učinek se uporablja pri tankih vložkih. Temelji na pridobivanju lokalne taline z večjo odpornostjo in raztapljanju osnovnega materiala vložka z nizkim uporom v njej. Posledično se poveča lokalni upor in vložek se hitreje stopi. Talino dobimo iz kapljic kositra ali svinca, ki jih nanesemo na bakreno jedro. Takšne metode se uporabljajo za varovalke majhne moči za tokove do več enot ampera. Uporabljajo se predvsem za različne gospodinjske električne aparate in naprave.

Oblika, mere in material ohišja se lahko razlikujejo glede na model varovalke. Stekleno ohišje je priročno, ker vam omogoča, da vidite stanje taljivega vložka. Toda keramično ohišje je cenejše in močnejše. Spodaj določene naloge drugi modeli so bili prilagojeni. Nekateri od njih so prikazani na spodnji sliki.



Običajni električni vtiči temeljijo na cevastih keramičnih telesih. Sam vtič je telo, ki je posebej izdelano za prileganje vložku za priročno uporabo varovalke. Nekatere izvedbe vtičev in keramičnih varovalk so opremljene z mehanskim indikatorjem stanja talilnega vložka. Ko izgori, se sproži naprava tipa semafor.

Ko tok naraste nad 5 - 10 A, je treba ugasniti napetostni oblok znotraj telesa varovalke. Da bi to naredili, je notranji prostor okoli taljivega vložka napolnjen s kremenčevim peskom. Oblok hitro segreje pesek, dokler se ne sprostijo plini, ki preprečijo nadaljnji razvoj voltaičnega obloka.

Kljub določenim nevšečnostim zaradi potrebe po dobavi varovalk za zamenjavo ter počasnemu in premalo natančnemu delovanju nekaterih električnih tokokrogov je ta vrsta varovalk najbolj zanesljiva od vseh. Večja kot je stopnja povečanja toka skozi to, večja je zanesljivost delovanja.

Elektromehanski

Varovalke elektromehanske izvedbe se bistveno razlikujejo od varovalk. Imajo mehanske kontakte in mehanske elemente za njihovo krmiljenje. Ker se zanesljivost vsake naprave s kompleksnostjo zmanjšuje, pri teh varovalkah vsaj teoretično obstaja možnost takšne okvare, pri kateri nastavljeni izklopni tok ne bo izklopljen. Večkratno delovanje je pomembna prednost teh naprav pred varovalkami. Slabosti je mogoče opredeliti kot:

• pojav loka ob izklopu in postopno uničenje stikov zaradi njegovega vpliva. Možno je, da so kontakti zvarjeni skupaj.
• Mehanski kontaktni pogon, katerega popolna avtomatizacija je draga. Zaradi tega je treba ponovno omogočitev izvesti ročno;
• premalo hitra odzivnost, ki ne more zagotoviti varnosti nekaterih »pokvarljivih« porabnikov električne energije.

Elektromehanska varovalka se pogosto imenuje "odklopnik" in je povezana z električnim tokokrogom z osnovo ali žičnimi sponkami brez izolacije.

Elektronski

V teh napravah je mehaniko popolnoma nadomestila elektronika. Imajo samo eno pomanjkljivost s številnimi manifestacijami:

• fizikalne lastnosti polprevodnikov.

Ta pomanjkljivost se kaže:

• pri nepopravljivi notranji poškodbi elektronskega ključa zaradi neobičajnih fizičnih vplivov (previsoka napetost, tok, temperatura, sevanje);
• napačno delovanje ali okvara krmilnega vezja elektronski ključ pred nenormalnimi fizičnimi vplivi (visoka temperatura, sevanje, elektromagnetno sevanje).



Samozdravljenje

Palica je izdelana iz posebnega polimernega materiala in opremljena z elektrodami za priključitev na električni tokokrog. To je zasnova te vrste varovalke. Odpornost materiala v določenem temperaturnem območju je majhna, vendar se od določene temperature močno poveča. Ko se ohladi, se upor spet zmanjša. Napake:

• odvisnost upora od temperature okolja;
• dolgo okrevanje po sprožitvi;
• okvara zaradi previsoke napetosti in okvara iz tega razloga.

Izbira prave varovalke zagotavlja znatne prihranke stroškov. Draga oprema, pravočasno izklopljena z varovalko v primeru nesreče v električnem tokokrogu, ostane v delovanju.

Sodobna električna omrežja in naprave so zelo kompleksne in zahtevajo zanesljivo zaščito pred morebitnimi preobremenitvami in kratkimi stiki. Glavno zaščitno vlogo v takih primerih igrajo različne varnostne naprave. Med raznolikostjo teh naprav so najpogostejše varovalke, ki imajo visoko stopnjo zanesljivosti, enostavnost delovanja in relativno nizke stroške.

Kljub široki uporabi avtomatskih zaščitnih naprav ostajajo talilni vložki pomembni pri zaščiti elektronske opreme, avtomobilskih električnih omrežij, industrijskih električnih inštalacij in napajalnih sistemov. Zaradi zanesljivega delovanja, majhnosti, stabilnega delovanja in hitre menjave se še vedno uporabljajo v razdelilnih deskah mnogih stanovanjskih zgradb.

Za kaj se uporabljajo varovalke?

Če sta povezani dve žici, povezani z virom toka, se bo pojavil dobro znani učinek kratkega stika. Razlog je lahko poškodovana izolacija, nepravilen priklop porabnikov itd. Z razmeroma nizko odpornostjo žic bo v tem trenutku skozi njih tekel zelo visok tok. Zaradi pregrevanja žic se izolacija vname, kar lahko povzroči požar.

Izogniti se negativne posledice zelo verjetno z vgradnjo varovalk, znanih tudi kot vtiči. Če tok preseže dovoljeno vrednost, se žica znotraj varovalke zelo segreje in se hitro stopi ter na tem mestu prekine električni tokokrog.

Zasnova varovalk je lahko cevasta ali vtična. Cevni elementi so izdelani v zaprtem ohišju iz vlaken z lastnostmi generiranja plina. Če temperatura naraste, se v cevi ustvari visok tlak, ki povzroči prekinitev tokokroga. Vtične varovalke so standardne izvedbe, opremljene z žico, ki se topi pod vplivom močnega električnega toka.

Obstaja še ena vrsta tako imenovanih samopopravljalnih varovalk, izdelanih iz polimernih materialov, ki spreminjajo svojo strukturo pri različnih temperaturah. Znatno segrevanje povzroči ostro spremembo upora proti povečanju, zaradi česar se vezje prekine. Nadaljnje ohlajanje povzroči zmanjšanje upora, zato se tokokrog ponovno zapre. Te varovalke se uporabljajo predvsem v kompleksnih digitalnih napravah. Zaradi visokih stroškov se ne uporabljajo v običajnih električnih omrežjih.



Včasih nekateri obrtniki poskušajo zamenjati pregorelo varovalko z uporabo tako imenovanih hroščev, ki so kos debele žice ali tanke žice, zvite v skupni snop. Strogo je prepovedano uporabljati takšne domače naprave, saj bo tok med kratkim stikom nesprejemljivo visok. Ekstremno segrevanje napeljave bo povzročilo poškodbe, vžig in požar.

Naprava z varovalko

Sestava vključuje ohišje ali vložek z električnimi izolacijskimi lastnostmi in sam talilni vložek. Njegovi konci so povezani s sponkami, ki zaporedno povezujejo varovalko z električnim tokokrogom, skupaj z varovano napravo ali električnim vodom. Material talilnega vložka je izbran tako, da se lahko stopi, preden indikator temperature žic doseže nevarno raven ali pa porabnik odpove zaradi preobremenitve.



Varovalke so glede na oblikovne značilnosti lahko patronske, ploščate, vtične in cevne. Izračunana jakost toka, ki jo lahko prenese talilni vložek, je navedena na ohišju naprave.

Nizkonapetostne varovalke imajo dokaj preprosto zasnovo. Pod vplivom visokega toka je talilni vložek ali prevodni element izpostavljen intenzivnemu segrevanju, po katerem se, ko doseže določeno temperaturo, stopi v mediju za gašenje obloka in izhlapi, prekine zaščiteno vezje. Tako deluje varovalka v električnem tokokrogu.

Za preprečevanje vdora vročih plinov in tekoče kovine v okolje se uporablja keramični izolator, znan tudi kot telo naprave, ki je odporen na visoke temperature in velik notranji tlak. Zaščitni pokrovi, ki se nahajajo na robovih varovalke, so opremljeni s posebnimi trakovi za enotne ročaje, ki držijo talilne vložke pri zamenjavi neuporabnih elementov. S pomočjo zaščitnih pokrovov in keramičnega ohišja se ustvari protieksplozijsko varen ovoj, ki omejuje stikalni električni oblok.



Pesek, ki polni notranji prostor, omejuje tok. Material je izbran z določenimi velikostmi kristalov, nato pa je ustrezno stisnjen. Varovalke so praviloma polnjene s kremenčevim kristalnim peskom, ki ima visoko kemično in mineraloško čistost. Povezava talilnega vložka s podnožjem se izvede mehansko z uporabo kontaktnih nožev. Izdelani so iz bakra ali bakrovih zlitin, prevlečenih s kositrom ali srebrom.

Značilnosti varovalke

Glavna značilnost je neposredna odvisnost časa taljenja od jakosti toka. Zato čas, v katerem talilni vložek pregori, ustreza določenemu toku. Ta parameter bolj poznana kot časovno-tokovna karakteristika.



Poleg indikatorja časa obstajajo tudi druge značilnosti, ki se uporabljajo za določanje vrst varovalk. Med njimi je treba najprej opozoriti. To je najbolj dopusten obremenitveni tok v pogojih dolgotrajnega segrevanja telesa varovalke. Pri izbiri naprave na podlagi tega indikatorja je treba upoštevati obremenitev električnega tokokroga, pa tudi pogoje delovanja varovalke.

V nekaterih primerih je lahko nazivni tok višji od toka v samem električnem tokokrogu. Na primer v zaganjalnikih elektromotorjev, da preprečite pregorevanje varovalke med zagonom. Upoštevati je treba, da mora nazivni tok varovalke ustrezati nazivnemu toku elementa, ki ga zamenjamo.

Po drugi strani pa nazivni tok elementa, ki ga zamenjamo, predstavlja največji dovoljeni obremenitveni tok za dolgo časa, ko je ta element nameščen v držalo ali kontakte. Poleg tega obstajajo tokovne vrednosti podnožja in nosilca varovalke, ki jih je treba upoštevati pri izbiri zaščitne naprave. Poleg tega se uporablja indikator, kot je nazivna napetost. Ta parameter predstavlja medpolno napetost, ki sovpada z nazivno medfazno napetostjo varovanega električnega omrežja.



Da bi varovalke zagotavljale zanesljivo zaščito, mora biti vrednost te vrednosti večja ali enaka napetosti varovanega objekta. Na primer, 400-voltno varovalko lahko uporabite za zaščito 220-voltnih tokokrogov, ne pa tudi obratno. Tako ta vrednost označuje sposobnost varovalke, da takoj prekine električni tokokrog in ugasne oblok.

Zato je pri izbiri varovalke kot zaščitne naprave nujno upoštevati parametre, ki omogočajo zanesljivo zaščito objekta.

Vrste varovalk

Za vse naprave te vrste obstaja splošna klasifikacija glede na njihove osnovne lastnosti.



Talilni vložki se lahko zaprejo na različne načine, zato so tudi zunanji učinki, ki nastanejo ob izklopu toka, različni. Takšne varovalke so razdeljene na naslednje vrste:

• Odprt talilni vložek, v katerem ni naprav za omejevanje prostornine obloka, emisije delcev staljene kovine in plamena.
• Polzaprt vložek z lupino, odprto na eni ali obeh straneh. Ustvarja določeno nevarnost za ljudi v bližini.
• Zaprta kartuša. Je najbolj zanesljiv, ker nima vseh zgoraj navedenih pomanjkljivosti. Skoraj vse sodobne varovalke so izdelane z zaprtim vložkom.

Lahko se izvede gašenje obloka različne poti. Odvisno od tega so varovalke na voljo z ali brez polnila. V prvem primeru se uporabljajo praškaste, vlaknaste ali zrnate komponente, v drugem pa zaradi gibanja plinov oz. visok pritisk v kartuši. Dizajni samih kartuš so razdeljeni na zložljive in nezložljive. Prva možnost vključuje zamenjavo stopljenega vložka, v drugem primeru pa bo treba zamenjati celoten element. V nekaterih primerih je mogoče neločljive kartuše ponovno napolniti v posebnih delavnicah.

Varovalke se lahko ali pa tudi ne zamenjajo, ko so pod napetostjo. V prvem primeru se zamenjava lahko izvede neposredno ročno, ne da bi se dotaknili delov pod napetostjo. V drugem primeru je treba napravo izključiti iz napetosti.

Oznake varovalk

Vsaka varovalka na diagramu je označena s posebnim simbolom. Standardna oznaka je sestavljena iz dveh črkovnih znakov. Prve črke določajo zaščitni interval: a - delno (samo zaščita pred kratkimi stiki) in g - popolna (zagotovljena je zaščita pred kratkimi stiki in preobremenitvami).

Druga črka označuje vrste zaščitenih naprav:

• G - ščiti katero koli opremo.
• F - zaščitena so le nizkotokovna vezja.
• Tr - zaščita transformatorja.
• M - elektromotorji in odklopne naprave.

več podrobne informacije Informacije o označevanju varovalk najdete v priročnikih, namenjenih elektrotehnikom.

Komponenta za enkratno uporabo ščiti vir energije pred prekomerno obremenitvijo in je najšibkejši člen v električnem tokokrogu. Varovalke so vključene v skoraj vse električne sisteme. Ta naprava je sestavljena iz kosa žice, katerega presek je zasnovan za prenos določene količine toka. Ko pride do prekomerne obremenitve v tokokrogu, se element varovalke stopi in prekine tokokrog.

Glavne lastnosti varovalke so: nazivna napetost, nazivni tok, največji dovoljeni tok.

Nekateri verjamejo, da je kakovost varovalke odvisna od debeline žice v njej. Vendar ni tako. Nekvalificiran izračun debeline talilnega vložka lahko zlahka povzroči požar, saj se poleg same varovalke segrejejo tudi žice, ki sestavljajo vezje. Če namestite varovalko s pretanko žico, ta ne bo zagotovila normalnega delovanja in bo hitro prekinila tokokrog.

Princip delovanja

Varovalke so vključene v režo električnega tokokroga tako, da skozi njih teče skupni obremenitveni tok tega tokokroga. Dokler ni presežena zgornja meja toka, je žični element topel ali hladen. Toda, ko se v tokokrogu pojavi znatna obremenitev ali pride do kratkega stika, se tok znatno poveča, element žice varovalke se topi, kar vodi do samodejnega prekinitve tokokroga.

Varovalke delujejo v dveh različnih načinih:

• Normalen način , ko se naprava segreva v enakomernem procesu, v katerem se popolnoma segreje na delovna temperatura in oddaja toploto zunaj. Vsaka varovalka označuje najvišjo vrednost toka, pri kateri se žični element tali. Telo vložka lahko vsebuje taljive elemente, zasnovane za različne jakosti toka.
• Način preobremenitve in kratkega stika . Naprava je zasnovana tako, da ko se tok poveča na zgornjo dovoljeno mejo, talilni element zelo hitro izgori. Da bi dosegli to lastnost, je element varovalke na nekaterih mestih izdelan z manjšim prerezom. Proizvajajo več toplote kot druga mesta. Med kratkim stikom se vsi ozki deli taljivega elementa stopijo in odprejo tokokrog. V tem času nastane električni oblok okoli tališča, ki ugasne v ohišju varovalke.

Označevanje

Oznaka varovalk je predstavljena z dvema črkama. Oglejmo si podrobneje označevanje varovalk.

Prva črka določa interval zaščite:

• a— delni interval (zaščita pred kratkim stikom).
• g— polni interval (zaščita pred kratkim stikom in preobremenitvijo).

Druga črka določa vrsto zaščitene naprave:

• G— univerzalni tip za zaščito različne opreme.
• L— zaščita žic in stikalnih naprav.
• B— zaščito rudarske opreme.
• F— zaščita tokokrogov nizkega toka.
• M— zaščito odklopnih naprav in elektromotorjev.
• R— zaščita polprevodniških naprav.
• S- hiter odziv pri kratkem stiku in srednji odziv pri preobremenitvi.
• Tr— zaščito transformatorjev.

vrste in naprave

Nizkotokovni vložki



Te varovalke se uporabljajo za zaščito električnih naprav majhne moči s porabo toka do 6 A.

Prva številka je zunanji premer, druga pa dolžina varovalke.

• 3 x 15.
• 4 x 15.
• 5 x 20.
• 6 x 32.
• 7 x 15.
• 10 x 30.

Viličaste varovalke

Uporabljajo se za uporabo v avtomobilih in ščitijo njihova vezja pred preobremenitvami. Vtični vložki so izdelani za napetosti do 32 V. Videz njihove zasnove so premaknjene vstran, saj so kontakti na eni strani, taljivi del pa na drugi.

• Miniaturni vložki.
• Redno.

Vložki iz plute

Uporabljajo se v stanovanjskih zgradbah in delujejo pri tokovih do 63 A.

• DIAZED.
• NEOZED.

Takšne varovalke se uporabljajo za razsvetljavo, zaščitne naprave gospodinjske naprave, števci, elektromotorji majhne moči. Od cevnih vložkov se razlikujejo po načinu pritrditve.

Cevni vložki



Takšni vložki so izdelani v zaprti obliki z ohišji iz materiala - vlaken, ki tvori plin, ki ustvarja visok pritisk, prekine verigo.

1. kape
2. Prstani.
3. Vlakno.
4. Vložek je taljiv.

Nožne varovalke

Delovni tok doseže 1,25 kA. Standardne velikosti tipov nožev:

• 000 – do 100 A.
• 00 – do 160 A.
• 0 – do 250 A.
• 1 – do 355 A.
• 2 – do 500 A.
• 3 – do 800 A.
• 4 – do 1250 A.

Kvarc



Ta vrsta vložka je tokovno omejena, ne proizvaja plinov in se uporablja za notranjo montažo. Kvarčne varovalke so zasnovane za napetosti do 36 kilovoltov.

1 – Kartuša (keramika, steklo).
2 – Taljivi vložek.
3 – Pokrovčki (kovinski).
4 - Polnilo.
5 – Kazalo.

Kartuša je zaprta s pokrovčki, ki zagotavljajo tesnost. Polnilo ima določene zahteve:

• Vzdržljivost (električna).
• Visoka toplotna prevodnost.
• Ne sme tvoriti plinov.
• Ne sme absorbirati vlage.
• Delci polnila morajo biti strogo zahtevane velikosti, da se prepreči sintranje ali nezmožnost ugasnitve obloka.

Kremenčev pesek izpolnjuje te zahteve. Taljivi element je izdelan iz bakra, prevlečenega s srebrom. Zaradi velike dolžine je taljivi element navit v obliki spirale.

Ustvarjanje plina



Ta vrsta vključuje zložljive PR varovalke, vžigalne vložke za zunanja namestitev PSN, izpušni PVT za transformatorje.

PR vložek se uporablja za notranjo montažo v napravah do 1000 voltov. Sestavljen je iz:

1. Kartuša je izdelana iz vlaken z medeninastimi obroči okoli robov. Medeninasti pokrovi so priviti na konce.
2. kape
3. Varovalni element v obliki cinkove plošče.
4. Kontakti.

Ko vložek gori pod vplivom električnega obloka, nastane znatna količina plina. Njegov tlak se poveča, oblok ugasne v toku plina. Vložek je izdelan v obliki črke V, saj pri zgorevanju ozkega grla nastaja manjša količina kovinske pare, ki preprečuje ugasnitev obloka.

Termične varovalke

Ta vrsta vložka je naprava za enkratno uporabo. Služi za zaščito dragih elementov opreme pred pregrevanjem nad nastavljeno temperaturno mejo. Temperaturno občutljivi materiali so nameščeni znotraj ohišja, kar zagotavlja vgradnjo vložkov v tokokroge z velikim tokom.



Načelo delovanja je naslednje. V normalnem načinu ima vložek upor enak nič. Ko se ohišje zaščitene naprave segreje na delovno temperaturo, pride do poškodbe toplotno občutljivega mostička, ki prekine napajalni tokokrog naprave. Po izklopu morate zamenjati toplotno varovalko in odpraviti vzrok okvare.

Takšne varovalke so postale priljubljene v gospodinjstvu električne naprave: toasterji, aparati za kavo, likalniki, kot tudi v opremi za nadzor klime.

Splošne značilnosti

Varovalke se po lastnostih sprožitve razlikujejo od nazivnega toka. Varovalke imajo inerten odziv, zato jih strokovnjaki pogosto uporabljajo za selektivno zaščito skupaj z električnimi odklopniki.

Pravilnik ureja zaščito nadzemnih vodov tako, da vložek deluje v 15 s. Pomembna vrednost je čas uničenja prevodnika pri delu s tokom, ki presega nastavljeno vrednost. Za skrajšanje tega časa imajo nekatere izvedbe varovalk predhodno napeto vzmet. Loči robove uničenega vodnika, da prepreči nastanek električnega obloka.

Ohišja varovalk so izdelana iz trpežne keramike. Za majhne tokove se uporabljajo vložki s steklenimi ohišji. Telo vložka igra vlogo glavnega dela. Nanj so pritrjeni talilni element, indikator delovanja, kontakti in tabela s podatki. Ohišje deluje tudi kot komora za gašenje obloka.

Slabosti varovalk

• Lahko se uporabi enkrat.
• Pomembna pomanjkljivost talilnih povezav je njihova zasnova, ki brezvestnim strokovnjakom omogoča ranžiranje (uporaba "hroščev"). To lahko povzroči požar napeljave.
• V 3-faznih elektromotornih tokokrogih, ko se sproži ena varovalka, ena faza izgine, kar največkrat povzroči okvare motorja. V tem primeru je priporočljivo uporabiti rele za nadzor faze.
• Možna je nezakonita vgradnja varovalke z višjo nazivno vrednostjo toka.
• V 3-faznih omrežjih lahko pride do faznega neravnovesja pri znatnih tokovih.

Prednosti varovalk

• V asimetričnih 3-faznih tokokrogih v nujnih primerih na 1. fazi, elektrika izgine samo v tej fazi, druge faze bodo še naprej napajale porabnike. Pri visokih tokovih te situacije ne bi smeli dovoliti, saj bo to povzročilo fazno neravnovesje.
• Zaradi majhne hitrosti delovanja se varovalke lahko uporabljajo za selektivnost.
• Selektivnost samih vložkov v serijskem vezju je veliko enostavneje izračunati v primerjavi z avtomatskimi varovalkami, saj se morajo nazivni tokovi zaporedno vezanih varovalk med seboj razlikovati za 1,6-krat.
• Zasnova varovalke je veliko preprostejša od zasnove električnega odklopnika, zato je poškodba mehanizma izključena. To zagotavlja popolno garancijo, da bo tokokrog med nesrečo prekinjen.
• Po zamenjavi varovalke s taljivim elementom se v tokokrogu vzpostavi zaščita z lastnostmi, ki ustrezajo proizvajalcu naprave, v nasprotju z uporabo stroja, katerega kontakti lahko izgorejo, s čimer se spremenijo zaščitne karakteristike.

Varovalke so stikalni električni izdelki, ki se uporabljajo za zaščito električnega omrežja pred prevelikim tokom in kratkim stikom. Načelo delovanja varovalk temelji na uničenju posebej oblikovanih tokovnih delov (talilnih vložkov) znotraj same naprave, ko skozi njih teče tok, katerega vrednost presega določeno vrednost.




Taljivi vložki so glavni element vsake varovalke. Po izgorevanju (prekinitev toka) jih je treba zamenjati. Znotraj talilnega vložka je taljivi element (ta izgori), pa tudi naprava za gašenje obloka. Talilni vložek je najpogosteje izdelan iz porcelana ali vlaknenega telesa in je pritrjen na posebne prevodne dele varovalke. Če je varovalka zasnovana za nizke tokove, potem varovalka zanjo morda nima ohišja, t.j. brez okvirja.




Glavne značilnosti vrednosti varovalk so: nazivni tok, nazivna napetost, izklopna zmogljivost.




Varovalni elementi vključujejo tudi:




Nosilec varovalke je odstranljiv element, katerega glavni namen je držanje varovalke;




Kontakti varovalke so del varovalke, ki zagotavlja električno komunikacijo med vodniki in kontakti varovalke;




Zapiralo varovalke je poseben element, katerega naloga je, da ob izklopu varovalke vpliva na druge naprave in kontakte same varovalke.




Vse varovalke so razdeljene na več deset vrst:




Glede na zasnovo talilnih vložkov so varovalke zložljive ali neodstranljive. Pri zložljivih varovalkah lahko zamenjate talilni vložek, ko pregori, pri neodstranljivih varovalkah tega ni mogoče storiti;




Prisotnost polnila. Obstajajo varovalke z in brez polnila;




Načrti za izdelavo talilnih vložkov. Obstajajo varovalke z nožnimi, sornimi in prirobničnimi kontakti;




Varovalke za telo talilnega vložka so razdeljene na cevaste in prizmatične. Pri prvi vrsti varovalk ima talilni vložek cilindrično obliko, pri drugi vrsti pa obliko pravokotnega paralelopipeda;




Vrsta talilnih vložkov glede na obseg sprožilnih tokov. Obstajajo varovalke z izklopno zmogljivostjo v celotnem območju izklopnih tokov - g in z izklopno zmogljivostjo v delu območja izklopnih tokov - a;




Hitrost. Obstajajo počasi delujoče varovalke (uporabljajo se v večini primerov v transformatorjih, kablih, električnih strojih) in hitre varovalke (uporabljajo se v polprevodniških napravah);




Konstrukcije osnove varovalke so lahko s kalibrirano osnovo (v takšne varovalke ne bo mogoče namestiti talilnega vložka, zasnovanega za delovanje z nazivnim tokom, večjim od same varovalke) in z neumerjeno osnovo (v takšne varovalke je mogoče namestiti talilni vložek, katerega nazivni tok je večji od nazivnega toka same varovalke);




Napetostne varovalke delimo na nizkonapetostne in visokonapetostne;




Število polov. Obstajajo eno-, dvo-, tripolne varovalke;




Prisotnost in odsotnost prostih stikov. Obstajajo varovalke z in brez prostih kontaktov;




Glede na prisotnost udarca in indikatorja obstajajo varovalke - brez udarca in brez indikatorja, z indikatorjem brez udarca, z udarcem brez indikatorja, z indikatorjem in udarcem;




Po načinu pritrditve vodnikov so varovalke razdeljene na varovalke s sprednjim priključkom, zadnjim priključkom, univerzalnim (zadaj in spredaj);




Način namestitve. Obstajajo varovalke na lastni osnovi in ​​brez nje.




V preteklosti so se mehanska zasnova omaric z varovalkami ter njihove skupne in priključne mere razlikovale od države do države. Obstajajo štirje glavni nacionalni standardi za vgradne velikosti varovalk: severnoameriški, nemški, britanski in francoski. Obstajajo tudi številna ohišja varovalk, ki so enaka od države do države in niso nacionalni standardi. Najpogosteje se takšni primeri nanašajo na standarde proizvajalca, ki je razvil določeno vrsto naprave, ki se je izkazala za uspešno in se je uveljavila na trgu. V zadnjih desetletjih so se proizvajalci kot del globalizacije gospodarstva postopoma vključili v mednarodni sistem standardov ohišij varovalk, da bi poenostavili pogoje za medsebojno zamenljivost naprav. Pri izbiri poskusite uporabiti varovalke mednarodnih standardov: IEC 60127, IEC 60269, IEC 60282, IEC 60470, IEC60549, IEC 60644.




Opozoriti je treba, da so varovalke glede na vrsto talilnih vložkov, odvisno od obsega izklopnih tokov in hitrosti delovanja, razdeljene v razrede uporabe. V tem primeru prva črka označuje funkcionalni razred, druga pa objekt, ki ga je treba zaščititi:




1. črka:




a - zaščita z izklopno močjo v delu območja (priložene varovalke): talilni vložki, ki lahko vsaj dolgotrajno prenašajo tokove, ki ne presegajo zanje določenega nazivnega toka, in odklopne tokove določenega večkratnika glede na nazivni tok do nazivna prekinitvena zmogljivost;




g - zaščita z izklopno zmogljivostjo v celotnem razponu (varovalke za splošno uporabo): talilni vložki, ki lahko vsaj neprekinjeno prenašajo tokove, ki ne presegajo zanje določenega nazivnega toka, in odklopne tokove od najmanjšega talilnega toka do nazivne izklopne sposobnosti.




2. črka:




G - zaščita kablov in žic;




M - zaščita stikalnih naprav/motorjev;




R - zaščita polprevodnikov/tiristorjev;




L - zaščita kablov in vodnikov (po starem, neveljavnem standardu DIN VDE);




Tr - zaščita transformatorja.




Splošni pogled na časovno-tokovne značilnosti varovalk glavnih kategorij uporabe je prikazan na sliki 2.1.




Varovalni vložki z naslednjimi razredi uporabe zagotavljajo:




gG (DIN VDE/IEC) - zaščita kablov in žic v celotnem območju;




aM (DIN VDE/IEC) - zaščita stikalnih naprav v delu območja;




aR (DIN VDE/IEC) - zaščita polprevodnikov v delu območja;




gR (DIN VDE/IEC) - zaščita polprevodnikov v celotnem območju;




gS (DIN VDE/IEC) - zaščita polprevodnikov ter kablov in vodov v celotnem območju.




Varovalke z izklopno močjo v celotnem območju (gG, gR, gS) zanesljivo izklopijo tako kratke stike kot preobremenitve.





riž. 2.1.




Varovalke z delno izklopno močjo (aM, aR) služijo izključno za zaščito pred kratkim stikom.




Za zaščito inštalacij za napetosti do 1000 V se uporabljajo električne, cevaste in odprte (ploščne) varovalke.




Električna varovalka je sestavljena iz porcelanastega ohišja in vtiča z talilnim vložkom. Napajalni vod je priključen na kontakt varovalke, izhodni vod pa na navoj vijaka. V primeru kratkega stika ali preobremenitve pregori talilni vložek in tok v tokokrogu se prekine. Uporabljajo se naslednje vrste električnih varovalk: Ts-14 za tok do 10 A in napetost 250 V s pravokotno osnovo; Ts-27 za tok do 20 A in napetost 500 V s pravokotno ali kvadratno osnovo in Ts-33 za tok do 60 A in napetost 500 V s pravokotno ali kvadratno osnovo.




na primer električne varovalke navojna, serija PRS, zasnovana za zaščito pred preobremenitvami in kratkimi stiki električne opreme in omrežij. Nazivna napetost pred




hranilniki - 380 V izmenični tok frekvenca 50 ali 60 Hz. Strukturno so varovalke PRS (slika 2.2) sestavljene iz telesa, PVD talilnega vložka, glave, podnožja, pokrova in osrednjega kontakta.




Varovalke PRS se izdelujejo za nazivne tokove talilnih vložkov od 6 do 100 A. Oznaka varovalke pove, za kakšen priključek gre: PRS-6-P - varovalka 6 A, sprednji žični priključek; PRS-6-Z - 6A varovalka, zadnja žična povezava.




Cilindrične varovalke PTSU-6 in PTSU-20 z navojno osnovo Ts-27 in talilnimi vložki za tokove 1, 2, 4, 6, 10, 15, 20 amperov so izdelane v plastičnem ohišju. Varovalke PD imajo porcelanasto osnovo, medtem ko imajo varovalke PDS osnovni material iz steatita. V domačih razmerah se uporabljajo avtomatske vtične varovalke, kjer se zaščiteno vezje obnovi s tipko.




Cevaste varovalke se proizvajajo v naslednjih vrstah: PR-2, NPN in PN-2. Varovalka PR-2 (razstavljiva varovalka) je namenjena za vgradnjo v omrežja z napetostjo do 500 V in za tokove 15, 60, 100, 200, 400, 600 in 1000 A.




V nosilcu varovalke PR-2 (sl. 2.3) je talilni vložek 5, pritrjen z vijaki 6 na kontaktne nože 1, nameščen v vlakneni cevi 4, na katero so nameščene navojne puše 3. Na njih so priviti medeninasti pokrovčki 2, ki pritrjujejo kontaktne nože, ki se prilegajo v fiksne vzmetne kontakte, nameščene na izolacijski plošči.










riž. 2.2.










riž. 2.3.




Pod vplivom električnega obloka, ki nastane ob pregorevanju varovalke, se notranja površina vlaknene cevi razgradi in nastanejo plini, ki pomagajo hitro ugasniti oblok.




Zaprte varovalke z drobnozrnatim polnilom vključujejo varovalke tipov NPN, NPR, PN2, PN-R in KP. Varovalke tipa NPN (polnjene, neodstranljive varovalke) imajo stekleno cev. Ostali imajo porcelanaste cevi. Varovalke tipa NPN so cilindrične oblike, tip PN so pravokotne.




Komplet NPN varovalk sestavljajo: talilni vložek - 1 kos; kontaktne baze - 2 kos.




Varovalke NPN so izdelane za napetosti do 500 V in tokove od 15 do 60 A, varovalke PN2 (razsuta varovalka, zložljiva) - za napetosti do 500 V in tokove od 10 do 600 A. Masivne varovalke imajo talilne vložke iz več vzporednih bakrene ali posrebrene žice damo v zaprt porcelanski vložek, napolnjen s kremenčevim peskom. Kremenčev pesek spodbuja intenzivno hlajenje in deionizacijo plinov, ki nastajajo pri zgorevanju obloka. Ker so cevi zaprte, brizganje staljene kovine iz talilnih vložkov in ioniziranih plinov ne oddajajo navzven. S tem se zmanjša nevarnost požara in poveča varnost servisiranja varovalk. Varovalke s polnilom so tako kot varovalke tipa PR tokovno omejevalne.




Odprte ploščate varovalke so sestavljene iz bakrenih ali medeninastih plošč – konic, v katere so spajkane kalibrirane bakrene žice. Konice so povezane s kontakti na izolatorjih s pomočjo vijakov.




Varovalke tipa NPR so zaprt, zložljiv (porcelanski) vložek, polnjen s kremenčevim peskom za nazivne tokove do 400 A.




PD varovalke (PDS) - 1, 2, 3, 4, 5 - s polnilom za vgradnjo direktno na zbiralke za tokove od 10 do 600 A.




Za zaščito močnostnih ventilov polprevodniških pretvornikov srednje in velike moči med zunanjimi in notranjimi kratkimi stiki se široko uporabljajo hitre varovalke, ki so najcenejše zaščitno sredstvo. Sestavljeni so iz kontaktnih rezil in taljivega vložka iz srebrne folije, nameščenega v zaprto porcelanasto vtičnico.




Talilni vložek takšnih varovalk ima ozke kalibrirane ožine, ki so opremljene z radiatorji iz keramičnega materiala, ki dobro prevaja toploto, skozi katere se toplota prenaša na telo varovalke. Ti radiatorji služijo tudi kot komore za gašenje obloka z ozko režo, kar bistveno izboljša ugasnitev obloka, ki se pojavi v predelu istmusa. Vzporedno s talilnim vložkom je nameščen signalni vložek, katerega utripalnik signalizira taljenje talilnega vložka in z delovanjem na mikrostikalo zapre signalne kontakte.




Industrija je dolgo časa proizvajala dve vrsti hitrih varovalk, namenjenih zaščiti pretvornikov z močnostnimi polprevodniškimi ventili pred tokovi kratkega stika:




1) varovalke tipa PNB-5 (slika 2.4, a) za delovanje v tokokrogih z nazivno napetostjo do 660 V DC in AC za nazivne tokove 40, 63, 100, 160, 250, 315, 400, 500 in 630 A;




2) Varovalke tipa PBV za delovanje v tokokrogih izmeničnega toka s frekvenco 50 Hz z nazivno napetostjo 380 V za nazivne tokove od 63 do 630 A.










riž. 2.4.




Trenutno industrija proizvaja varovalke tipa PNB-7 (slika 2.4, b) za nazivni tok 1000 A in za nazivno napetost električnega tokokroga 690 V AC. Taljivi elementi varovalke PNB-7 so iz čistega srebra (hitrost in vzdržljivost). Kontakti (sponke) varovalke so iz elektrotehničnega bakra z galvansko prevleko (visoka prevodnost in vzdržljivost).




Ohišje varovalke je izdelano iz ultra-porcelana visoke trdnosti. Zasnova varovalke omogoča uporabo dodatne naprave- indikator delovanja, prosti kontakt.




Struktura simbol varovalke PNB7-400/100-X1-X2:




PNB-7 - oznaka serije;




400 - nazivna napetost, V;




100 - nazivni tok;




X1 - simbol vrste namestitve in vrste povezave vodnikov s sponkami: 2 - na lastni izolacijski podlagi z osnovnimi kontakti; 5 - na osnovi kompletnih naprav z osnovnimi kontakti; 8 - brez baze, brez kontaktov (varovalka);




X2 - simbol za prisotnost indikatorja delovanja: 0 - brez alarma; 1 - z udarcem in prostim stikom; 2 - z indikatorjem delovanja; 3 - z udarcem.




Industrijske varovalke serije PP so namenjene zaščiti električne opreme industrijskih inštalacij in električnih tokokrogov pred preobremenitvami in kratkimi stiki.




Varovalke te serije se proizvajajo v naslednjih glavnih tipih: PP17, PP32, PP57, PP60S. Varovalke so izdelane z indikatorjem izklopa, z indikatorjem izklopa in prostim kontaktom ali brez signalizacije. Odvisno od tipa so varovalke zasnovane za napetosti do 690 V in nazivne tokove od 20 A do 1000 A. Oblikovne značilnosti omogočajo namestitev prostih kontaktov, normalno odprtih ali zaprtih, kot tudi način namestitve - na lastno podlago, na osnovi kompletnih naprav, na vodnikih kompletnih naprav .




Struktura označevanja varovalk tipa PP17 in PP32 - Х1Х2 - Х3 - Х4 - ХХХХ:




1) X1X2 - oznaka velikosti (nazivni tok, A): 31 -100A; 35 - 250A; 37 - 400A; 39 - 630A.




2) X3 - simbol vrste namestitve in vrste povezave: 2 - na lastnem podnožju, 5 - na podnožju kompletnih naprav, 7 - na vodnikih celotnih naprav (vijačna povezava), 8 - brez podnožja (varovalka povezava), 9 - brez podnožja ( Varovalka je enotna po velikosti z varovalkama PN2-100 in PN2-250).




3) X4 - simbol za prisotnost indikatorja delovanja, udarec, prosti kontakt: 0 - brez signalizacije, 1 - z udarcem in prostim kontaktom, 2 - z indikatorjem delovanja, 3 - z udarcem.




4) ХХХХ - klimatska različica: UHL, T in kategorija namestitve 2, 3.




Trenutno so polprevodniški pretvorniki opremljeni z varovalkami serije PP57 (slika 2.5, a) in PP60S (slika 2.5, b).









riž. 2.5.




Prvi so zasnovani za zaščito pretvorniških enot med notranjimi kratkimi stiki AC in enosmerni tok pri napetostih 220 - 2000 V za tokove 100, 250, 400, 630 in 800 A. Drugi - za notranje kratke stike izmeničnega toka pri napetostih 690 V za tokove 400, 630, 800 in 1000 A.




Struktura označevanja za varovalke tipa PP57 - ABCD - EF:




Črke PP - varovalka;




Dvomestna številka 57 je pogojna številka serije;




A - dvomestno število - simbol nazivnega toka varovalke;




B - številka - simbol nazivne napetosti varovalke;




C - številka - simbol glede na način namestitve in vrsto povezave vodnikov s sponkami varovalk (na primer 7 - na vodnikih pretvorniške naprave - privijačen s poševnimi sponkami);




D - številka - simbol za prisotnost indikatorja delovanja in kontakta pomožnega tokokroga:




0 - brez indikatorja delovanja, brez pomožnega kontakta





1 - z indikatorjem delovanja, s pomožnim kontaktom





2 - z indikatorjem delovanja, brez kontakta pomožnega tokokroga;




E - črka - simbol klimatske različice;






Primer simbola varovalke: PP57-37971-UZ.




PPN varovalke so namenjene za zaščito kabelskih vodov in industrijskih električnih inštalacij pred preobremenitvijo in kratkimi tokovi. Varovalke se uporabljajo v električna omrežja izmenični tok s frekvenco 50 Hz z napetostjo do 660 V in so nameščeni v nizkonapetostnih kompletnih napravah, na primer v razdelilnih ploščah ShchO-70, vhodnih razdelilnih napravah VRU1, električnih razdelilnih omarah ShRS1 itd.




Prednosti varovalk PPN:




1) telo varovalke in podnožje držala sta izdelana iz keramike;




2) kontakti varovalke in držala so iz električnega bakra;




3) ohišje varovalke je napolnjeno s finim kremenčevim peskom;




4) skupne mere varovalk so ~15% manjše od varovalk PN-2;




5) izgube moči so ~40 % manjše kot pri varovalkah PN-2;




6) prisotnost indikatorja delovanja;




7) varovalke se montirajo in odstranijo z univerzalnim snemalcem.




Konstrukcijske značilnosti varovalk serije PPN so prikazane na sl. 2.6.




Varovalke serije PPNI (slika 2.7) za splošno uporabo so zasnovane za zaščito industrijskih električnih instalacij in kabelskih vodov pred preobremenitvijo in kratkim stikom in so na voljo za nazivne tokove od 2 do 630 A.




Uporablja se v enofaznih in trifaznih omrežjih z napetostjo do 660 V, frekvenco 50 Hz. Področja uporabe varovalk PPNI: vhodne razdelilne naprave (IDU); omare in razdelilne točke (ShRS, ShR, PR); oprema transformatorskih postaj (KSO, ShchO); nizkonapetostne omare (ShR-NN); krmilne omare in omarice.











riž. 2.6.




Zaradi uporabe visokokakovostnih sodobnih materialov in nove zasnove imajo varovalke PPNI zmanjšane izgube moči v primerjavi z varovalkami PN-2. Podatki v tabeli 2.1 prikazujejo učinkovitost varovalk PPNI v primerjavi s PN-2.











riž. 2.7.











Kontakti varovalke in držala so izdelani iz električnega bakra z galvansko prevleko z zlitino kositra in bizmuta, ki preprečuje njihovo oksidacijo med delovanjem.










Osnova nosilca (izolatorja) je izdelana iz ojačane termoreaktivne plastike, odporne na korozijo, mehanske obremenitve, temperaturne spremembe in dinamične udarce, ki nastanejo pri kratkih stikih do 120 kA.










Kontakti talilnih vložkov so v obliki noža (nabrušeni), kar omogoča njihovo vgradnjo v držala z manj napora.










Vse dimenzije PPNI talilnih vložkov je mogoče priročno namestiti ali razstaviti z uporabo univerzalne demontažne ročice RS-1, katere izolacija lahko prenese napetosti do 1000 V.










Za hitro in učinkovito gašenje obloka je telo vžigalne vrvice napolnjeno z visoko kemično prečiščenim kremenčevim peskom.










Taljivi element je izdelan iz fosforjevega brona (zlitina bakra in cinka z dodatkom fosforja) in je varno povezan s točkovnim varjenjem na sponke varovalke.










Zasnova talilnega vložka ima poseben indikator, izdelan v obliki izvlečne palice, ki vam omogoča vizualno določanje sproženih varovalk.










Varovalke PPNI z izklopno močjo v celotnem območju "gG" delujejo zanesljivo tako pri kratkostičnih tokovih kot pri preobremenitvah.










Zasnova, tehnični parametri, skupne in namestitvene dimenzije talilnih vložkov in nosilcev PPNI so v skladu s sodobnimi standardi IEC in GOST, zato lahko te varovalke nadomestijo druge domače in uvožene varovalke.

Izbira talilnih vložkov




Varovalke so nameščene na vseh vejah, če je presek žice na veji manjši od preseka žice v glavnem vodu, na vhodih in v glavnih odsekih omrežja v vhodnih razdelilnih napravah, distribuciji električne energije omarice in električne omarice skupaj s stikali ali na ločenih ploščah. Za selektivnost delovanja je potrebno, da ima vsaka naslednja varovalka v smeri tokovnega vira




nazivni tok talilnega vložka je vsaj za eno stopnjo višji od prejšnjega.




Za izračun zaščite omrežij in opreme z varovalkami so potrebni naslednji podatki:




Nazivna napetost varovalke;




Največji tok kratkega stika, izklopljen z varovalko;




Nazivni tok varovalke;




Nazivni tok talilnega vložka;




Zaščitna lastnost varovalke.




Nazivna napetost varovalke (Unom, pr) se imenuje




napetost, ki je navedena na njej za neprekinjeno delovanje, za katero je predvidena. Dejanska omrežna napetost (Uc) ne sme presegati nazivne napetosti varovalke za več kot 10 %:




Uс ≤ 1,1 Unom,pr (2,1)




Nazivni tok varovalke (Inom, pr) je na njej naveden tok, ki je enak največjemu od nazivnih tokov talilnih vložkov (Imax nom, PV), namenjenih tej varovalki. To je največji dolgotrajni tok, ki ga prepušča varovalka pod pogojem segrevanja njenih delov, razen vložkov.




Inom,pr = Imax nom,PV (2,2)




Največji preklopni tok (izklopna zmogljivost) varovalke (Imax,pr) je največja vrednost (efektivna) periodične komponente toka, ki jo varovalka izklopi brez uničenja in nevarne emisije plamena ali produktov izgorevanja električnega lok. Ta velikost varovalke za vsak tip se lahko razlikuje glede na napetost, nazivni tok varovalke, vrednost cosph v odklopljenem tokokrogu in druge pogoje.




Nazivni tok talilnega vložka (Inom, PV) je tok, ki je naveden na njem za neprekinjeno delovanje, za katerega je predviden. V praksi je to največji dolgotrajni tok, ki ga prepusti vložek (Imax, PB), glede na pogoj dovoljenega segrevanja samega vložka.




Inom,PV = Imax,PV (2,3)




Običajno sta poleg nazivnega toka vložka navedeni še dve vrednosti tako imenovanih testnih tokov, s katerimi so vložki kalibrirani. Nižjo vrednost preskusnega toka mora prenesti talilni vložek določen čas, običajno 1 uro, brez taljenja; pri zgornji vrednosti testnega toka naj bi vložek pregorel največ v določenem času, običajno tudi 1 uro.




Glavni podatek za določitev časa izgorevanja vložka in posledično selektivnosti zaporedno vezanih varovalk so njihove zaščitne lastnosti.




Zaščitna lastnost varovalke je odvisnost celotnega izklopnega časa (vsota časa taljenja vložka in časa gorenja obloka) od vrednosti izklopljenega toka.




Zaščitne karakteristike so običajno podane v obliki grafa, v pravokotnih koordinatah. Na navpični koordinatni osi je narisan čas, na vodoravni osi pa večkratnik toka, ki ga je izklopila varovalka, na nazivni tok vložka oziroma preklopni tok.




Selektivnost zaščite z varovalkami je zagotovljena z izbiro talilnih vložkov tako, da ob kratkem stiku na primer na odcepu do električnega sprejemnika sproži najbližja varovalka, ki ščiti ta električni sprejemnik, varovalka, ki ščiti glavo, pa odsek omrežja ne bo sprožil.




Izbor talilnih vložkov glede na pogoje selektivnosti je treba opraviti z uporabo standardnih zaščitnih karakteristik varovalk, pri čemer je treba upoštevati možno širjenje dejanskih karakteristik glede na proizvajalca.




Tipična časovno-tokovna karakteristika sodobne varovalke z dvojnim delovanjem je prikazana na sliki 2.8.




Pri nazivnem toku 200 A mora varovalka delovati neomejeno. Karakteristika kaže, da ko se tok zmanjša, se odzivni čas v območju nizkih tokov hitro poveča in krivulja odvisnosti bi morala idealno asimptotično težiti k ravni liniji I = 200 A, za čas t = + ∞. V območju obratovalnih preobremenitev, to je v primeru, ko je tok skozi varovalko v območju (1-5)⋅In, je odzivni čas varovalke precej dolg - presega nekaj sekund ( pri toku 1000A je odzivni čas 10 s).




Ta vrsta odvisnosti omogoča, da zaščitena oprema prosto deluje v celotnem obsegu obratovalnih preobremenitvenih karakteristik. Z nadaljnjim povečanjem toka se strmina časovno-tokovne karakteristike (sl. 2.8) hitro poveča in že pri enajstkratni preobremenitvi je odzivni čas le 10 ms. Nadaljnje povečanje preobremenitvenega toka skrajša odzivni čas v še večji meri, vendar ne tako hitro kot v območju med petkratno in desetkratno preobremenitvijo. To je razloženo s končno hitrostjo ugasnitve obloka zaradi končne toplotne kapacitete polnilnega materiala, končne talilne toplote materiala taljivega mostu in določene mase talilne in izhlapevajoče kovine mostu. Z nadaljnjim povečanjem toka (več kot 15-20-kratna nazivna vrednost) je lahko odzivni čas elementa varovalke 0,02-0,5 ms, odvisno od vrste in izvedbe varovalke.









riž. 2.8.




Pri nazivnem toku 200 A mora varovalka delovati neomejeno. Karakteristika kaže, da ko se tok zmanjša, se odzivni čas v območju nizkih tokov hitro poveča, krivulja odvisnosti pa bi morala idealno asimptotično težiti k ravni črti I = 200 A, za čas t = + ∞. V območju obratovalnih preobremenitev, to je v primeru, ko je tok skozi varovalko v območju (1-5)⋅In, je odzivni čas varovalke precej dolg – ​​presega nekaj sekund (pri tok 1000 A, odzivni čas 10 s).




Ta vrsta odvisnosti omogoča, da zaščitena oprema prosto deluje v celotnem obsegu obratovalnih preobremenitvenih karakteristik. Z nadaljnjim povečanjem toka se strmina časovno-tokovne karakteristike (sl. 2.8) hitro poveča in že pri enajstkratni preobremenitvi je odzivni čas le 10 ms. Nadaljnje povečanje preobremenitvenega toka skrajša odzivni čas v še večji meri, vendar ne tako hitro kot v območju med petkratno in desetkratno preobremenitvijo. To je razloženo s končno hitrostjo ugasnitve obloka zaradi končne toplotne kapacitete polnilnega materiala, končne talilne toplote materiala taljivega mostu in določene mase talilne in izhlapevajoče kovine mostu. Z nadaljnjim povečanjem toka (več kot 15-20-kratna nazivna vrednost) je lahko odzivni čas elementa varovalke 0,02-0,5 ms, odvisno od vrste in izvedbe varovalke.




Siemens proizvaja široko paleto varovalk (kombinacije gG, gM, aM, gR, aR, gTr, gF, gFF), šest standardnih velikosti - 000(00С), 00, 1, 2, 3, 4а (oznake po IEC) za nazivne tokove od 2 do 1600 A in napetosti (~ 400V, 500V in 690V; - 250V, 440V) z v praksi najpogosteje uporabljenimi nožastimi (NH) kontakti, pretežno v navpičnem vgradnem položaju.




Varovalke tipa NH imajo visoko izklopno zmogljivost in stabilne lastnosti. Uporaba varovalk tipa NH omogoča selektivnost zaščite pri kratkem stiku.




Nožaste varovalke NH (analog PPN) so namenjene za vgradnjo v držala kontaktov PBS, PBD, v PVR serije APC in RBK ter v bremenska stikala tipa RAB. Te varovalke je mogoče uporabiti v zaščitnih napravah, namenjenih uporabi domačih vložkov tipa PPN.




Varovalke tipa NH so varovalke za gašenje obloka v zaprtem prostoru. Taljivi člen je vtisnjen iz cinka, ki je kovina z nizkim tališčem in je odporna proti koroziji. Oblika talilnega vložka omogoča pridobitev ugodne časovno-tokovne (zaščitne) karakteristike. Vložek se nahaja v zatesnjenem izolacijskem keramičnem ohišju. Polnilo - kremenčev pesek z vsebnostjo SiO najmanj 98%, z zrni (0,2-0,4)⋅10 -3 m in vlažnostjo ne več kot 3%.




Ko so odklopljeni, izgorijo zoženi deli talilnega vložka, nakar nastali oblok ugasne zaradi učinka omejevanja toka, ki se pojavi, ko izgorijo zoženi deli talilnega vložka. Povprečni čas ugasnitve obloka je 0,004 s.




Časovno-tokovne značilnosti varovalk tipa NH za razred uporabe gG so prikazane na sliki 2.9.





2 10 100 1 000 10 000 100 000




Pričakovani kratkostični tok IP, A




riž. 2.9.




Varovalke tipa NH delujejo tiho, skoraj brez emisije plamena ali plinov, kar omogoča njihovo namestitev na majhni medsebojni razdalji.




Še en pomembna lastnost varovalka kot zaščitna naprava je tako imenovani zaščitni indikator, v tujih virih imenovan I 2 ⋅t. Za zaščiteno električno vezje je zaščitni indikator količina toplote, proizvedene v vezju od trenutka nastanka izredne razmere dokler zaščitna naprava popolnoma ne izklopi tokokroga. Vrednost zaščitnega indikatorja določeno napravo, pravzaprav določa mejo njegove odpornosti na toplotno uničenje v nujnih načinih. Pri izračunu vrednosti zaščitnega indeksa se uporablja efektivna vrednost toka v vezju.




Na primer, efektivno vrednost toka, ki teče skozi varovalko, je mogoče izračunati za običajno uporabljena vezja AC usmernika iz (zglajenega) enosmernega toka Id ali iz faznega toka IL, katerega vrednosti so podane v tabeli 2.2.




Med kratkim stikom se tok varovalke (slika 2.10) med časom taljenja tS poveča na tok kratkega stika IC (vrh talilnega toka).


Tabela 2.2 Efektivna vrednost toka, ki teče skozi varovalko

AC usmerniško vezje	Efektivna vrednost faznega toka (fazna varovalka)	Efektivna vrednost toka veje (varovalka v veji)
Enojni impulz s srednjo točko
Dvoimpulzni s srednjo točko
Triimpulzni s srednjo točko
Šest impulzov s srednjo točko
Dvojni trifazni pol val
s srednjo točko (vzporedno)
Dvoimpulzno mostično vezje
Šestimpulzno mostično vezje
Enofazno dvosmerno vezje

V času ugasnitve obloka tL nastane električni oblok in tok kratkega stika ugasne (slika 2.10).




Integral kvadratne vrednosti toka (∫l 2 dt) v celotnem času delovanja (tS + tL), na kratko imenovan skupni Joulov integral, določa toploto, ki se med postopkom odpiranja dovaja polprevodniškemu elementu, ki ga je treba zaščititi. .




Za doseganje zadostnega zaščitnega učinka mora biti skupni Joulov integral vložka varovalke manjši od vrednosti I 2 ⋅t (integral mejne obremenitve) polprevodniškega elementa. Ker skupni Joulov integral varnostnega vložka z naraščajočo temperaturo in posledično z naraščajočo prednapetostjo praktično pada na enak način kot vrednost I 2 ⋅t polprevodniškega elementa, je dovolj, da primerjamo vrednosti I 2 ⋅t v neobremenjenem (hladnem) stanju.









riž. 2.10.




Celotni Joulov integral (I 2 ⋅tA) je vsota integrala taljenja (I 2 ⋅tS) in ločnega integrala (I 2 ⋅tL). Na splošno vrednost celotnega Joulovega integrala polprevodniška naprava mora biti večja ali enaka vrednosti indikatorja varovalke:




((∫I 2 t) (polprevodnik, t = 25 °C, tP = 10 ms) ≥ ((∫I 2 ⋅tA) (talilni vložek).




Integral taljenja I 2 ⋅tS je mogoče izračunati za poljubne časovne vrednosti na podlagi parov vrednosti časovno-tokovne karakteristike vložka varovalke.




Z zmanjševanjem časa taljenja se talilni integral nagiba k spodnji mejni vrednosti, pri kateri se med postopkom taljenja praktično ne odvaja toplota iz mostičkov talilnega vodnika v okolico. Integrali taljenja, navedeni v podatkih za izbiro in naročanje ter v karakteristikah, ustrezajo času taljenja tS = 1 ms.




Medtem ko je integral taljenja I 2 ⋅tS lastnost talilnega vložka, je integral obloka I 2 ⋅tL odvisen od značilnosti električnega tokokroga, in sicer:




Od obnovitvene napetosti UW;




Iz faktorja moči cosf kratkostičnega tokokroga;




Od pričakovanega toka IP// (tok na mestu namestitve talilnega vložka, če je v kratkem stiku).




Največji integral obloka je dosežen za vsako vrsto varovalke pri toku od 10⋅IP do 30⋅IP.




Pri zaščiti omrežij z varovalkami tipov PN, NPN in NPR z danimi zaščitnimi lastnostmi se bo selektivnost zaščitnega delovanja izvajala, če bo med nazivnim tokom talilnega vložka, ki ščiti glavni del omrežja (Inom G, PV) in nazivni tok talilnega vložka na odcepu do porabnika (Inom O , PV) se ohranijo določena razmerja.




Na primer, pri majhnih preobremenitvenih tokovih talilnih vložkov (približno 180-250%) bo selektivnost ohranjena, če Inom G, PV> Inom O, PV vsaj za eno stopnjo standardne lestvice nazivnih tokov talilnih vložkov.




V primeru kratkega stika bo selektivnost zaščite z varovalkami tipa NPN zagotovljena, če se ohranijo naslednja razmerja:




I(3)SC / Inom O, PV ≤ …50; 100; 200;




Inom G, PV / Inom O, PV…2,0; 2,5; 3.3,




kjer je I(3)SC trifazni tok kratkega stika veje, A.




Razmerja med nazivnimi tokovi talilnih vložkov Inom G, PV in Inom O, PV za varovalke tipa PN2, ki zagotavljajo zanesljivo selektivnost, so podana v tabeli 2.3.




Če zaščitne lastnosti talilnih vložkov niso znane, se priporoča način preverjanja selektivnosti glede na preseke vložkov, prilagojen materialu vložka in izvedbi varovalke. V tem primeru se določijo preseki talilnih vložkov zaporedno vezanih varovalk (SK in SH); izračunamo razmerje SP/SK in ga primerjamo z vrednostjo SP/SK = a, ki zagotavlja selektivnost.





SK - presek vložka varovalke, nameščenega bližje kratkemu stiku; SP - presek vložka varovalke, nameščenega bližje viru napajanja.




Vrednost a je določena iz tabele 2.4, če je izračunana vrednost Sn/SK ≥ a, je selektivnost zagotovljena.




Glavni pogoj, ki določa izbiro varovalk za zaščito asinhroni motorji z rotorjem z veverico je odklop od zagonskega toka.


Tabela 2.3 Nazivni tokovi zaporedno vezanih talilnih vložkov PN2, ki zagotavljajo zanesljivo selektivnost

Nazivni tok manjšega talilnega vložka Inom O, PV A	Nazivni tok večjega talilnega vložka Inom G, PV, A, z razmerjem I(3)SC / Inom O, PV
				100 ali več




Opomba. 1(3) Kratek stik - tok kratkega stika na začetku varovanega odseka omrežja.

Odklop talilnih vložkov od zagonskih tokov se izvaja glede na čas: zagon elektromotorja mora biti popolnoma zaključen, preden se vložek stopi pod vplivom zagonskega toka.




Obratovalne izkušnje so določile pravilo: za zanesljivo delovanje vložkov začetni tok ne sme presegati polovice toka, ki lahko med zagonom stopi vložek.




Vsi elektromotorji so razdeljeni v dve skupini glede na čas zagona in frekvenco. Motorji z lahkim zagonom se štejejo za motorje ventilatorjev, črpalk, strojev za rezanje kovin itd., katerih zagon se konča v 3-5 s; ti motorji se zaženejo redko, manj kot 15-krat v 1 uri.




Motorji s težkim zagonom vključujejo motorje žerjavov, centrifug, krogličnih mlinov, katerih zagon traja več kot 10 s, pa tudi motorje, ki se zaganjajo zelo pogosto - več kot 15-krat v 1 uri.V to kategorijo spadajo tudi motorji z lažjim zagonom. pogojih, predvsem pa odgovorni, za katere je lažno pregorevanje vložka med zagonom popolnoma nesprejemljivo.


Tabela 2.4 Razmerje preseka vložka Sn/SK zagotavlja selektivnost

Kovinski talilni člen	Kovinski talilni vložek,
nameščena varovalka	ki se nahaja bližje kratkemu stiku.
bližje viru energije
Varovalka s polnilom
Varovalka brez polnila

Izbira nazivnega toka talilnega vložka za odklop od začetnega toka se izvede v skladu z izrazom:




Inom,PV ≥ I start,DV / K, (2.4)




kjer je Ipus, DV začetni tok motorja, določen iz potnega lista, katalogov ali neposredne meritve; K je koeficient, ki ga določajo pogoji zagona in je enak 2,5 za motorje z lahkim zagonom in 1,6-2 za motorje s težkim zagonom.




Ker se vložek pri zagonu motorja segreje in oksidira, se prerez vložka zmanjša, stanje kontaktov se poslabša in lahko med normalnim delovanjem motorja lažno izgori. Vložek, izbran v skladu z (2.4), lahko tudi pregori, ko




Zagon ali sam zagon motorja je zakasnjen glede na predvideni čas.




Zato je v vseh primerih priporočljivo izmeriti napetost na vhodih motorja ob zagonu in določiti čas zagona.




Da bi preprečili pregorevanje vložkov med zagonom, kar lahko povzroči dvofazno delovanje motorja in poškodbe, je v vseh primerih, kjer je to zaradi občutljivosti na kratkostični tok dopustno, priporočljivo izbrati vložke, ki so bolj grobi od glede na pogoj (2.1).




Vsak motor mora biti zaščiten s svojo lastno zaščitno napravo. Skupna naprava je dovoljena za zaščito več motorjev majhne moči le, če je zagotovljena toplotna stabilnost zagonskih naprav in naprav za zaščito pred preobremenitvijo, nameščenih v tokokrogu vsakega motorja.

Izbira varovalk za zaščito vodov, ki napajajo več asinhronih elektromotorjev




Zaščita vodov, ki napajajo več motorjev, mora zagotavljati tako zagon motorja z največjim zagonskim tokom kot tudi samozagon motorjev, če je to dopustno v varnostnih pogojih, tehnološki proces in tako naprej.




Pri izračunu zaščite je treba natančno določiti, kateri motorji se izklopijo, ko napetost pade ali popolnoma izgine, kateri ostanejo vklopljeni in kateri se ponovno vklopijo ob pojavu napetosti.




Za zmanjšanje motenj v tehnološkem procesu se uporabljajo posebna vezja za vklop zadrževalnega elektromagneta zaganjalnika, ki zagotavlja takojšnjo vključitev motorja v omrežje, ko se napetost ponovno vzpostavi. Zato je v splošnem primeru nazivni tok talilnega vložka, preko katerega se napaja več samozagonskih motorjev, izbran v skladu z izrazom:




Inom, PV ≥ ∑Ipus, DV / K, (2,5)




kjer je ∑Ipus, DV vsota zagonskih tokov samozagonskih elektromotorjev.

Izbira varovalk za zaščito vodov v odsotnosti samozagonskih elektromotorjev




V tem primeru so talilni vložki izbrani v skladu z naslednjim razmerjem:




Inom, PV ≥ Imax, TL / K, (2,6)




kjer Imax, TL = Ipus, DV + Idolt, TL - največji kratkotrajni omrežni tok; Ipus, DV - zagonski tok elektromotorja ali skupine sočasno vklopljenih elektromotorjev, pri zagonu katerega doseže kratkotrajni linijski tok najvišjo vrednost; Idlit, TL - dolgoročni izračunani omrežni tok do zagona elektromotorja (ali skupine elektromotorjev) - to je skupni tok, ki ga porabijo vsi elementi, povezani z varovalko, določen brez upoštevanja delovnega toka zagnanega električnega motor (ali skupina motorjev).

Izbira varovalk za zaščito asinhronih elektromotorjev pred preobremenitvijo


Ker je zagonski tok 5-7-kratnik nazivnega toka motorja, bo imel talilni vložek, izbran v skladu z izrazom (2.4), nazivni tok 2-3-kratnik nazivnega toka motorja in bo vzdržal ta tok za neomejen čas, ne more zaščititi motorja pred preobremenitvijo. Za zaščito motorjev pred preobremenitvijo se običajno uporabljajo termični releji, vgrajeni v magnetne zaganjalnike ali odklopnike.




Če se za zaščito motorja pred preobremenitvijo in njegovo krmiljenje uporablja magnetni zaganjalnik, je treba pri izbiri talilnih vložkov upoštevati tudi pogoj za preprečevanje poškodb kontaktorjev zaganjalnika.




Dejstvo je, da se med kratkimi stiki v motorju napetost na držalnem elektromagnetu zaganjalnika zmanjša, pade in prekine tok kratkega stika s svojimi kontakti, ki so praviloma uničeni. Da preprečite ta kratek stik, je treba motorje izklopiti z varovalko, preden se odprejo kontakti zaganjalnika.




Ta pogoj je zagotovljen, če čas izklopa toka kratkega stika z varovalko ne presega 0,15-0,2 s; za to mora biti tok kratkega stika 10-15-krat večji od nazivnega toka vložka varovalke, ki ščiti elektromotor, tj.




I(3) Kratek stik / Inom, PV ≥ 10–15. (2,7)

Zaščita z varovalkami omrežij do 1000 V pred preobremenitvijo




PUE 3.1.10 določa omrežja z napetostmi do 1000 V, ki zahtevajo poleg zaščite pred kratkim stikom tudi zaščito pred preobremenitvijo. Tej vključujejo:




1. Vsa omrežja, položena odprto z nezaščitenimi izoliranimi žicami z vnetljivim plaščem, znotraj katerega koli prostora.




2. Vse svetlobna omrežja ne glede na zasnovo in način polaganja žic ali kablov v stanovanjskih in javnih zgradbah, v maloprodajnih prostorih, v servisnih in gostinskih prostorih industrijskih podjetij, v požarno nevarnih industrijskih prostorih, vseh omrežjih za napajanje gospodinjskih in prenosnih električnih naprav.




3. Vsa elektroenergetska omrežja v industrijskih podjetjih, stanovanjskih in javnih prostorih, če lahko zaradi pogojev tehnološkega procesa pride do dolgotrajne preobremenitve žic in kablov.




4. Vsa omrežja vseh vrst v eksplozivnih prostorih in eksplozivnih zunanjih (zunaj objektov) inštalacijah, ne glede na način delovanja in namembnost omrežja.




Nazivni tok talilnega vložka mora biti izbran čim nižji ob upoštevanju pogoja zanesljivega prenosa največjega bremenskega toka. Skoraj pri konstantni, brez udarcev, obremenitvi se nazivni tok vložka 1nom, PV vzame približno enak največjemu neprekinjenemu toku obremenitve Imax, TN, in sicer:




Inom, delovni cikel ≥ Imax, TN. (2,8)




Na podlagi nazivnega toka vložka se določi dopustni trajni tok obremenitve 1dlit,TN za vodnik (položen v normalnih pogojih), zaščiten z izbranim vložkom:




kк⋅Inom, PV ≤ kп⋅Idlit, TN, (2.9)




kjer je kk koeficient, ki upošteva zasnovo vodnikov, zaščitenih z vložkom, enak 1,25 v skladu s PUE 3.1.10 za vodnike z gumijasto in podobno vnetljivo izolacijo, položene v vseh prostorih, razen v neeksplozivnih industrijskih. Za vse vodnike, položene v neeksplozivnih industrijskih prostorih, in kable, izolirane s papirjem, v vseh prostorih kk = 1:




kп = kп1⋅kп2⋅kп3, (2-10)




kjer je kp splošni korekcijski faktor, ki ustreza primeru, ko se dejanski pogoji polaganja razlikujejo od normalnih.




Če je obremenitev narave udarcev, na primer električni motor žerjava, in trajanje obremenitve je krajše od 10 minut, se uvede korekcijski faktor kp1. Ta koeficient je uveden za bakrene vodnike s prečnim prerezom najmanj 6 mm2 in aluminijaste vodnike s prečnim prerezom najmanj 10 mm2. Vrednost kp1 se vzame v skladu z izrazom




kп1 = 0,875/ √PV,




kjer je PV trajanje vklopljenosti, izraženo v relativnih enotah, enako razmerju med vklopljenim časom sprejemnika, na primer elektromotorja, in skupnim časom cikla prekinitvenega načina. Koeficient kP1 se uvede, če trajanje vklopa ni daljše od 4 minut, odmor med vklopom pa najmanj 6 minut. V nasprotnem primeru se vrednost obremenitvenega toka vzame kot za neprekinjeni način.




Če se temperatura okolja razlikuje od normalne, se uvede korekcijski faktor kP2, določen iz tabel PUE.




Pri polaganju več kot enega kabla v en jarek se uvede korekcijski faktor kP3, ki se določi tudi iz tabel PUE.




V sekundarnih stikalnih tokokrogih (obratovalni tok, instrumenti, napetostni merilni transformatorji itd.) so talilni vložki izbrani glede na tokove kratkega stika na podlagi pogoja:




I(3)SC / Inom,PV ≥ 10 (2,11)




Varovalke so nameščene na razdelilnih deskah in napajalnih točkah. Varovalni vložek je nameščen navpično. Po zategovanju vseh pritrdilnih elementov preverite stik med kontakti noža ali pokrova kartuše in čeljusti stojal. "Vzmetenje" kontaktnih čeljusti stojal, ko vanje vstopi nož ali kapica kartuše, mora biti opazno na oko. Nosilci varovalk ne smejo pasti iz kontaktnih stebričkov, ko nanje deluje sila, enaka za tokovne varovalke: 40A - sila 30N; 100A - 40N; 250A - 45N; 400A - 50N; 600A - 60N.




Pri ponovnem vklopu se varovalke preverijo v naslednjem obsegu:




1. Vizualni pregled, čiščenje, preverjanje kontaktnih povezav.




2. Preverjanje pravilne izbire nazivnega toka talilnega vložka.




V proizvodnih pogojih se pojavijo razlogi, ko je treba v odsotnosti standardnega talilnega vložka zamenjati z vodnikom, katerega lastnosti bodo enakovredne talilnemu vložku.




Tabela 2.5 prikazuje površino prečnega prereza različnih materialov prevodnikov, primernih za uporabo kot talilni vložek.

Izbira varovalk za zaščito polprevodniških elementov




Varovalke za zaščito polprevodniških elementov vložka so izbrane glede na nazivno napetost, nazivni tok, skupni Joulov integral I2⋅tA in faktor obremenitvenega cikla ob upoštevanju drugih navedenih pogojev.




Projektna napetost Uр talilnega vložka je napetost, podana kot efektivna vrednost izmenične napetosti pri generiranju podatkov za naročanje in projektiranje, kot tudi navedena na samem talilnem vložku.




Projektna napetost talilnega vložka je izbrana tako, da zanesljivo izklopi napetost, ki sproži kratek stik. Ta napetost ne sme preseči vrednosti Uр +10%. V tem primeru je treba upoštevati tudi dejstvo, da se lahko napajalna napetost Upc AC usmernika poveča za 10%. Če sta v vezju kratkega stika dve veji vezja AC usmernika nameščeni zaporedno, potem lahko računamo na enakomerno porazdelitev napetosti, če je tok kratkega stika dovolj velik.


Tabela 2.5 Vrednost preseka žice za talilni vložek je odvisna od obremenitvenega toka

Trenutna vrednost, A	Svinec, mm2	Zlitina, mm2: 75% - svinec, 25% - kositer		Železo, mm2

Način ravnanja. Pri izmeničnih usmernikih, ki delujejo samo v usmerniškem načinu, napajalna napetost Uпc deluje kot vzbujalna napetost.




Invertni način. Pri AC usmernikih, ki delujejo tudi v inverterskem načinu, lahko pride do okvare zaradi zaustavitve inverterja. V tem primeru deluje vsota napajalne napetosti kot vzbujalna napetost Uin v kratkostičnem tokokrogu enosmerna napetost(na primer elektromotorna sila enosmernega stroja) in napetost trifaznega toka napajalnega omrežja. Pri izbiri talilnega vložka lahko to količino nadomestimo z izmenično napetostjo, katere efektivna vrednost ustreza 1,8-kratniku vrednosti trifazne napetosti napajalnega omrežja (Uin = 1,8 Upc). Talilni vložki morajo biti zasnovani tako, da zanesljivo prekinjajo napetost Uin.




Nazivni tok, nosilnost Ip talilnega vložka je tok, ki je podan v podatkih in karakteristikah za izbiro in naročanje ter naveden tudi na talilnem vložku kot efektivna vrednost izmeničnega toka za frekvenčno območje 45-62 Hz.




Za delovanje talilnega vložka z nazivnim tokom so normalni pogoji delovanja:




Naravno zračno hlajenje pri temperaturi okolja +45°C;




Prerezi priključkov so enaki krmilnim prerezom pri delovanju v NH varovalkah in ločilnikih;




Mejni kot polcikličnega toka je 120°;




Konstantna obremenitev je največja pri nazivnem toku.




Za pogoje delovanja, ki se razlikujejo od zgoraj navedenih, se dovoljeni delovni tok Ip talilnega vložka določi z naslednjo formulo:




Ip = ku ⋅ kq ⋅ kl ⋅ ki ⋅ kwl ⋅ Ip, (2.12)




kjer je Ip izračunani tok talilnega vložka;




ku - korekcijski faktor za temperaturo okolja;




kq - korekcijski faktor preseka povezave;




kl - korekcijski faktor za trenutni mejni kot;




ki korekcijski faktor za intenzivno hlajenje zraka;




kwl - koeficient cikla obremenitve.




Faktor obremenitvenega cikla kwl je redukcijski faktor, ki se lahko uporabi za določitev časovno nespremenljive nosilnosti talilnih vložkov pri katerem koli obremenitvenem ciklu. Varnostni vložki imajo zaradi svoje zasnove različne koeficiente obremenitvenega cikla. Značilnosti talilnih vložkov kažejo ustrezen faktor cikla obremenitve kwl za > 10.000 sprememb obremenitve (1 ura "vklopljeno", 1 ura "izklopljeno") v pričakovani življenjski dobi talilnih vložkov.




Pri enakomerni obremenitvi (ni obremenitvenih ciklov in izklopov) lahko vzamete faktor obremenitvenega cikla kwl = 1. Za obremenitvene cikle in izklope, ki trajajo več kot 5 minut in se zgodijo več kot enkrat na teden, morate izbrati obremenitveni cikel faktor kwl, določen v karakteristikah posameznih varnostnih povezav proizvajalcev.




Koeficient ostanka - krw.




Prednapetost varnostnega vložka zmanjša dovoljeno preobremenitev in čas taljenja. Z uporabo rezidualnega koeficienta krw je mogoče določiti čas, v katerem lahko talilni vložek s periodičnim ali neperiodičnim obremenitvenim ciklom, ki presega vnaprej izračunani dovoljeni obremenitveni tok Ip, deluje s katerim koli preobremenitvenim tokom Ila, ne da bi pri tem izgubil izvirne lastnosti skozi čas.




Preostali koeficient kRW je odvisen od predobremenitve V= Ieff/Ip - (razmerje efektivne vrednosti toka Ieff, ki teče skozi varovalko med obremenitvenim ciklom, in dovoljenega toka obremenitve Ip), kot tudi od preobremenitvene frekvence F. Grafično je ta odvisnost predstavljena z dvema krivuljama (slika 2.11): kRW1 = f (V), pri čemer je F = pogosti udarni tokovi / obremenitveni ciklični tokovi > 1/teden; kRW2 = f (V), pri čemer je F = redki udarni tokovi / obremenitveni ciklični tokovi


Po definiranju grafično koeficient kRW1 (kRW2), lahko skrajšano trajanje dovoljene obremenitve tsc določimo z izrazom:




tsc = kRW1 (kRW2) ⋅ ts




Zmanjšanje časa taljenja varnostnega vložka tsy med prednapetostjo se določi iz izračunane vrednosti V z uporabo dane krivulje kR3 = f (V) (slika 2.11) v skladu z izrazom:




tsy = kR3 ⋅ ts






riž. 2.11.

AC usmerniki pogosto ne delujejo z neprekinjenimi obremenitvami, temveč z izmeničnimi obremenitvami, ki lahko tudi za kratek čas presežejo nazivni tok AC usmernika.




V primeru spremenljive obremenitve so razvrščene štiri tipične vrste obremenitev za način delovanja talilnih vložkov, ki se s časom ne spreminja:




Neznana spremenljiva obremenitev, vendar z znanim največjim tokom (slika 2.13);




Spremenljiva obremenitev z znanim ciklom obremenitve (slika 2.14);




Naključna udarna obremenitev iz predobremenitve z neznanim zaporedjem udarnih impulzov (slika 2.15).




Določitev zahtevanega nazivnega toka IP talilnega vložka za vsako od štirih vrst obremenitve poteka v dveh stopnjah:




1. Določitev konstrukcijskega toka IP na podlagi efektivne vrednosti Ieff bremenskega toka:




IP > Ieff ⋅(1/ ku ⋅ kq ⋅ kl ⋅ ki ⋅ k). (2,13)




2. Preverjanje dovoljenega trajanja preobremenitve tokovnih blokov, ki presegajo dovoljeni delovni tok IP/varovalke, z uporabo izraza:




kRW ⋅ ts ≥ tk, (2.14)




kjer je tK trajanje preobremenitve.




Če je dobljeno trajanje preobremenitve krajše od ustreznega zahtevanega trajanja preobremenitve, potem izberite talilni vložek z višjim nazivnim tokom Ip (upoštevajoč nazivno napetost Up in dopustni skupni Joulov integral) in ponovite preizkus.




Primer izbire varovalke