3. Требования к предохранителям

3.1. Отключающая способность

Отключающая способность предохранителей с ростом мощностей энергопотребителей должна расти, т.к. растут токи короткого эамыкання. Например, в судовых электроустановках с очень короткими линиями токи короткого замыкания могут достигнуть 200 кА при напряжении 400 В переменного тока. Лучшие отечественные и зарубежные образцы предохранителей имеют отключающую способность на уровне 100 кА.

3.2. Селективность

Селективность - это избирательная способность срабатывания предохранителей. Она имеет важное значение в электрических цепях с последовательно включенными предохранителями. Селективность защиты здесь состоит в том, что первый предохранитель отключит цепь раньше, чем будет поврежден второй. Селективность срабатывания обеспечивает отключение только одного аппарата, что позволяет нормально функционировать другим потребителям, включенным в эту цепь.

3.3. Быстродействие

Требования ко времени срабатывания предохранителей определяются, в основном, термической стойкостью полупроводниковых приборов, которая задается обычно в виде защитного показатели. Защитный показатель представляет собой допустимое значение интеграла квадрата тока синусоидальной формы, проходящего через прибор в течение одного полупериода во времени. Это положение выражается формулой

(2)

где – время плавления;

– время дуги;

– защитный показатель полупроводникового прибора.

Напряжение отключения. Перенапряжения, возникающие при отключении цепи тока плавким предохранителем не должно превосходить допустимых по условиям электрической прочности изоляции потребителя и линий. Обычно допускают, чтобы пиковое значение напряжения не превосходило 1,5...1,7 амплитуды номинального.

3.4. Токоограничивающая способность

Требования к наибольшему допустимому току, пропускаемому предохранителем при срабатывании, предъявляются обычно к сопутствующим и быстродействующим предохранителям. Для первых этот ток не должен превосходить тока термической и электродинамической стойкости автоматического выключателя или теплового реле; для вторых - по условию:

(3)

где – предельный пропускаемый предохранителем ток;

– наибольшее мгновенное значение тока, допустимое для полупроводникового прибора по условиям электродинамической стойкости;

n - число параллельных ветвей.

Например, для тиристоров типа Т320 .

4. Характеристики предохранителей в установившемся режиме

Установившаяся температура:

(4)

где – температура окружающей среды;

– температурный коэффициент сопротивления.

В свою очередь коэффициент

;

где – ток, протекающий через плавкий элемент;

– электрическое сопротивление плавкого элемента при 0°С;

– коэффициент теплоотдачи;

– поверхность охлаждения.

Номинальный ток предохранителя при определится из выражения:

. (5)

Важное значение для предохранителя имеет пограничный ток. Пограничным током называется такой ток, при котором установившейся температурой узкого перешейка (или наиболее нагретого участка) плавкого элемента является температура плавления материала плавкого элемента. Пограничный ток определяем по формуле

(6)

Отношение токов и в соответствии с (4) и (5) равно:

(7)

Зависимость установившейся температуры узкого перешейка плавкого элемента из серебра (при , , ) от отношения приведена на рис. 1. Как видно из графика при наиболее употребительных отношениях токов для серебряных плавких элементов температура узкого перешейка будет соответственно равна 250 и 170 С.

В неустановившемся режиме для времятоковой характеристики предохранителя из любого материала можно воспользоваться формулой:

(8)

где – время, необходимое для нагрева плавкого элемента постоянного сечения до температуры плавления;

– ток , протекающий через плавкий элемент;

– постоянная времени, равная:

(9)

где и – соответственно удельная теплоемкость плавкого элемента и среды;

m₁ и m₂ – соответственно масса плавкого элемента и среды.

Рис. 1. Зависимость установившейся температуры узкого перешейка плавкого элемента из серебра от отношения токов