3 . Запобіжники

Запобіжник — це комутаційний електричний апарат, призначений для автоматичного вимикання електричного кола, що захищається. У запобіжнику є спеціально передбачена для цього струмоведуча частина, яка руйнується при проходженні по ній струму визначеної величини. Запобіжник — це апарат захисту електричних установок при аварійних режимах.

Основний елемент запобіжника — плавка вставка, яку виготовляють із каліброваного дроту або пластини (рис. 8.5). Пластина має звуження, розраховані на номінальний струм запобіжника. При струмах перевантаження у місцях звуження плавка вставка нагрівається до температури плавлення і перегоряє. Матеріалом для плавкої вставки служать цинк, мідь, сплави свинцю з оловом.

Для зменшення часу горіння електричної дуги при перегорянні плавкої вставки корпус запобіжника виготовляють із газогенеруючого матеріалу — фібри. Гасіння дуги здійснюється газами, що виділяються з фібри. Особливо поширені запобіжники, в яких для швидкого гасіння дуги вільний простір у корпусі заповнюють кварцовим піском.

Розрізняють плавкі запобіжники з великою тепловою інерцією та безінерційні. Інерційні запобіжники витримують значні короткочасні перевантаження струмом, що забезпечується свинцевим струмопровідним мостиком, мають значно обмежену здатність до перевантаження, що є результатом використання в них мідних струмопровідних мостиків.

Номінальний струм плавкої вставки І_вст запобіжників визначається за величиною тривалого розрахункового струму лінії І_гр. Це співвідношення повинно бути таким:

І_вст ≥ І_гр.

Для захисту електродвигунів номінальний струм для плавкої вставки вибирають із співвідношення: І_вст ≥ І_п /к, де І_п — пусковий струм електродвигуна; к — коефіцієнт, який залежить від типу двигуна та умов його пуску.

4. Автоматичні вимикачі

Автоматичні вимикачі призначені для захисту електричних кіл від струмів короткого замикання, перевантаження або недопустимого зниження напруги, а також для нечастого оперативного вмикання та вимикання електричних кіл постійного та змінного струмів.

Автоматичні вимикачі розрізняють за: номінальним струмом, номінальним струмом розчіплювача, видом струму (постійного або змінного), кількістю полюсів.

Залежно від призначення автоматичні вимикачі складаються з таких основних елементів: контактної системи, механізму вільного розчіплення, дугогасильного пристрою, максимальних і допоміжних розчіплювачів струму, мінімальних розчіплювачів напруги та ін.

Основним елементом автоматичного вимикача є розчіплювач, який забезпечує вмикання та вимикання контактів. Він може бути електромагнітним, тепловим і напівпровідниковим.

Е лектромагнітний розчіплювач — це електромагнітне реле максимального струму з механізмами вимикання. Якщо струм в електричному колі, яке захищається ав-м, перевищує визначену величину, то реле томатичним вимикачем, перевищує визначену величину, то реле максимального струму спрацьовує і через механізм виникнення розімкне головні контакти автомата. Отже, при коротких замиканнях або при струмах, які перевищують визначену величину, автоматичний розчіплювач спрацьовує миттєво.

Тепловий розчіплювач — це біметалева пластина (рис. 8.6), яка є механізмом вимкнення автомата. Вона складається з двох різнорідних металів із різними коефіцієнтами лінійного розширення. Тому при нагріванні пластина буде вигинатися в бік металу з меншим коефіцієнтом лінійного розширення і таким чином подіє на механізм вимкнення автомата. Нагрівання може здійснюватися внаслідок безпосереднього проходження електричного струму, що перевищує мінімальний, через біметалеву пластину або від нагрівача, розташованого поряд з пластиною.

Розглянемо будову і принцип дії автоматичних вимикачів серії ПАР (рис. 8.7). їх випускають на номінальний струм 6,3 А, 10 А, 25А. Встановлюють в основу різьбового запобіжника замість пробкового. У цих вимикачах використано комбінований розчіплювач (електромагнітний і тепловий). Шлях проходження електричного струму від електричної мережі до електроспоживача такий: центральний контакт 12, нерухомі контакти 11, рухомі контакти 10, тепловий розчіплювач (біметалева пластина і гнучкий провідник) 2, електромагнітний розчіплювач 5 (обмотка реле максимального струму), різьбова частина цоколя 1,

При довготривалому перевантаженні в електропроводці (декілька секунд) струм проходить через біметалеву пластину, нагріває її, і пластина, вигинаючись, зміщується вліво (див. рис. 8.7 — пунктирна лінія); при цьому двоплечовий важіль 9 зіскакує зі шплінта 3, переміщується по похилому отвору 4, внаслідок чого автомат вимикається.

При коротких замиканнях сила струму різко підвищується і стає достатньою для спрацювання реле максимального струму. Осердя електромагніта втягується, важіль відсічки 8 повертається і вивільняє двоплечовий важіль, внаслідок чого автомат миттєво вимикається. Таке миттєве вимкнення називається відсічкою.

Вмикається автоматичний вимикач вручну натискуванням на кнопку 6. Вимикається кнопкою 7. При натискуванні цієї кнопки на важіль відсічки вивільняється двоплечовий важіль, внаслідок чого контакти автомата розмикаються.