Защита плавкими предохранителями

Плавкая вставка предохранителя является простейшей токовой защитой с зависимой характеристикой выдержки времени. Она должна защищать элемент электроустановки от токов КЗ и от длительной перегрузки, если этого требует характер электрической сети. При этом надежная работа предохранителя обеспечивается, если номинальный ток отключения предохранителя Iпр.откл больше максимального расчетного тока КЗ Iк.max, проходящего в защищаемом элементе, а номинальное напряжение предохранителя Uпр.ном равно номинальному напряжению сети, в которой он установлен. Плавкая вставка предохранителя не должна перегорать в нормальном режиме работы и при кратковременных перегрузках защищаемого элемента электроустановки.

Плавкие предохранители применяются в электрических сетях с различным характером нагрузки. Нагрузка может иметь постоянный характер без значительного увеличения тока при ее включении (освещение, асинхронные двигатели с фазным ротором). Бывают и такие нагрузки, характер которых вызывает кратковременные перегрузки элементов, защищаемых плавкими предохранителями. Кратковременные перегрузки могут возникать в результате пуска или самозапуска асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, синхронных электродвигателей, технологических перегрузок механизмов и по другим причинам. В этом предохранитель перегорать не должен. Однако благодаря кратковременному характеру перегрузки (5-10 с) представляется возможным номинальный ток плавкой вставки Iвс.ном выбирать меньшим тока перегрузки Iпер.

Соотношение между током перегрузки и номинальным током плавкой вставки определяется коэффициентом перегрузки kпер, установленным на основании длительного опыта эксплуатации. При этом учитываются условия пуска электродвигателей в защищаемой сети. Различают тяжелые условия пуска, когда производятся частые пуски с большой длительностью разгона (10 с и более), и легкие условия пуска, когда производятся редкие пуски с небольшой длительностью разгона (до 10 с). Для тяжелых условий пуска рекомендуется принимать kпер = 1,6...2, а для легких условий пуска принимать kпер = 2,5. В случае применения предохранителя с плавкой вставкой из легкоплавкого материала можно увеличить коэффициент kпер. При этом для тяжелых условий пуска рекомендуется kпер = 3,75, а для легких условий пуска - режим кратковременной перегрузки не учитывать.

Если в защищаемой предохранителями сети установлены магнитные пускатели или контакторы, то для исключения их отключения из-за снижения напряжения при коротких замыканиях плавкая вставка предохранителя должна перегореть за время tпер = 0,1...0,2 с при повреждении в наиболее удаленной точке сети (для предохранителя F1 точка К1 на рис. 11.1, а). Из анализа защитных характеристик предохранителя следует, что это условие обеспечивается при кратности тока короткого замыкания Iк.min / Iвс.ном = 10...15.

Таким образом, при выборе предохранителя F1 для защиты линии (рис. 11.1, а) сети напряжением Uс, следует учитывать условия

Uпр.ном = Uс и Iпр.отк >= Iк.max,

а его плавкую вставку выбирать с учетом следующего:

Iвс.ном >= kотсIраб.max, (первое условие), (11.1)

Iвс.ном >= Iпер/kпер, (второе условие), (11.2)

Iвс.ном <= Iк.min/(10...15) (третье условие), (11.3)

где Iраб.max - максимальный рабочий ток, проходящий через предохранитель;

kотс = 1,1...1,25 - коэффициент отстройки.