Любое электротехническое изделие нуждается в защите от разных негативных влияний. Это может быть защита от внешних воздействий, например, от повышенной температуры, вибраций, или влаги. Или же в оборудовании может быть предусмотрена защита от перегрева (перегрузки) или сверхтоков. Такая защита нацелена на предотвращение поломок в самом исполнительном оборудовании, и его в случае каких-то неразрешимых проблем можно заменить.
Труднее дело обстоит с сетями, питающими данные электроприемники. Если электропроводка проложена скрыто и ничем не защищена, длительная перегрузка или короткое замыкание могут привести к ускоренному износу изоляции и повреждению, на исправление которого понадобится много сил и средств. Чтобы этого не произошло, в шкафах или щитках, питающих данную группу потребителей электроэнергии, предусмотрена защита в виде автоматических выключателей (АВ) или предохранителей, иногда называемых плавкими вставками или пробками. При возникновении ненормального режима потребления электроэнергии эти аппараты разрывают электрическую цепь, предотвращая аварийные ситуации. Автоматические выключатели при этом отключаются, плавкие вставки предохранителей перегорают. Рассмотрим, как именно нагрев влияет на износ электропроводки.
С детства всем известно, как небезопасно прикасаться к оголенным проводам, то есть к проводникам без изоляции. Изоляцию выполняют из материалов, обладающих ничтожно малой проводимостью тока, что исключает возможность появления замкнутой цепи между токоведущей частью оборудования и человеческим телом. На заводах-изготовителях проводов и кабелей изоляцию рассчитывают с учетом максимальной рабочей температуры проводников, причем существует шесть основных классов нагревостойкости изоляции. Существует и так называемое правило восьми градусов, выражающее скорость старения изоляции в зависимости от температуры:
- превышение температуры изоляции на каждые 8 °С ускоряет ее износ вдвое.
Это связано с ее высыханием, ухудшением эластичности, возникновением трещин и пор. Поэтому при проектировании электроснабжения проводят расчет нагрева проводов. Такой расчет в общем случае проводится в следующем порядке: допустимый ток в проводнике Iдоп должен быть больше или равен расчетному току Iр, разделенному на поправочный коэффициент Kп:
Поправочный коэффициент принимается в зависимости от температуры и количества проложенных вместе кабелей. Далее выбирают номинальный (рабочий) ток предохранителя, который должен находиться в пределах между расчетным и допустимым током проводника:
Следующим пунктом выбирается ток срабатывания предохранителя:
Полную методику расчета электросетей для разных случаев можно найти в ТКП 121-2008.
У предохранителей в сравнении с автоматами есть одно преимущество – цена. Предохранители намного дешевле автоматических выключателей из-за простоты конструкции. Рассмотрим конструкцию типичного предохранителя. Предохранители в стеклянном корпусе применяются обычно в электронной или бытовой технике. В сетях до 1 кВ применяют предохранители в керамическом или фарфоровом корпусе.
Внутри корпуса находится плавкая вставка из специального электротехнического сплава. Между стенками корпуса и вставкой находится наполнитель – кварцевый песок или газ, предназначенный для улучшения гашения дуги. Сама плавкая вставка сделана тоньше в середине для того, чтобы расплав ее происходил в самом тонком месте. Иногда для улучшения время-токовой характеристики перегорания вставки из меди или ее сплавов на центр вставки наносят каплю олова или свинца. Получившаяся система имеет свойства, отличные от свойств исходных металлов, и такое явления называют металлургическим эффектом.
Предохранители выпускают на напряжение и выше 1 кВ. Существуют предохранители многоразового действия – самовосстанавливающиеся. Предохранители в шкафах запрещается извлекать и заменять непосредственно руками, для этого есть специальный ключ, однако есть и специальные держатели для предохранителей в корпусе на DIN-рейку, что упрощает замену предохранителей.
В качестве итога хочется отметить, что несмотря на активное внедрение автоматических выключателей, предохранители до сих пор применяют на предприятиях Беларуси ввиду простоты и понятности конструкции, а также низкой цены и легкости эксплуатации.
знакомству