Призначення, будова та принцип дії запобіжників

Запобіжники служать для захисту електричних ланцюгів від струму, що перевищує номінальний, і складаються з підстави ізоляторів, патрона і плавкої вставки. Основними параметрами запобіжників є номінальна напруга і струм, а також час плавлення вставки від струму (відключаюча здатність). Відключаючу здатність запобіжників характеризують номінальною відключаючою потужністю. Запобіжники, що володіють здатністю різко зменшувати струм в ланцюзі при короткому замиканні, називаються струмообмежуючими.

Розрізняють газогенеруючі і кварцові запобіжники. У перших використовують тверді газогенеруючі матеріали – фібру, вініпласт, в других патрон заповнюють кварцовим піском.

Газогенеруючий запобіжник з вихлопом газу ПСН-35 (стріляючого типу) складається з трубки, виконаної з газогенеруючого матеріалу (фібра, вініпласт), гнучкого провідника, плавкої вставки, наконечника і металевого ковпака і застосовується тільки для зовнішніх установок, оскільки його спрацьовування супроводжується вихлопом газу, що містить хлор, і викидом полум'я на відстань до 2 м. Кварцовий запобіжник ПКТ (струмообмежуючий) є патроном - фарфоровою трубкою, заповненою дрібним кварцовим піском, усередині якої поміщена плавка вставка. Для внутрішньої установки його забезпечують покажчиком спрацьовування.

Запобіжники ПКТ допускають багатократну перезарядку дугогасного патрона після його спрацьовування. Кварцовий заповнювач при спіканні міняють. Патрон необхідно заповнювати сухим, чистим піском із змістом кварцу не менше 90%. При заміні плавкої вставки треба точно дотримувати довжину дроту, відповідну даному типу запобіжника, а також відстань між окремими дротами і між дротами і стінками патрона. Вологий пісок приводить до руйнування патрона, а недотримання довжини дроту і відстані – до відмови в гасінні дуги і руйнування запобіжника. Трубки з плавкими вставками герметично запаюють. Найбільша відключаючи потужність запобіжника ПКТ складає 300 МВ • А.

Для захисту трансформаторів напруги застосовують запобіжники ПКТ і ПКТУ на номінальну напругу 3, 6, 10, 20 і 35 кВ. Найбільша їх відключаючи потужність 1000 МВ • А. Головні струмоведучі дроти (плавкі вставки) – мідні з напаяною посередині кулькою з чистого олова. При нагріванні плавкої вставки до температури плавлення металу напаяної кульки частинки одного металу починають посилено дифундувати в інший (явище металургійного ефекту), внаслідок чого утворюється сплав, температура плавлення якого значно нижча за температуру плавлення металу вставки. Вставка розплавляється перш за все в місці нанесення металевого розчинника. Дуга, що утворилася в місці розриву, руйнує далі всю вставку. Час відключення запобіжником короткого замикання складає тисячні долі секунди.

Загальний вид запобіжника ПК показаний на мал. 1, а. Патрон (мал. 1, б) є фарфоровою трубкою з контактними обоймами 9. Всередині трубки знаходяться плавкі вставки 10, виконані з мідного посрібленого дроту і припаяні до торців обойм. У запобіжників на струм до 7,5 А вставки намотані на керамічний сердечник. Трубка заповнена кварцовим піском. Обойми закриті припаяними до них кришками 6. 

Мал. 1. Запобіжник ПК: а-загальний вигляд; б-патрон запобіжника (розріз); 1-фарфорова трубка, 2-фіксатори, 3-опорний ізолятор, 4-фланець, 5-замки, 6-кришка контактної латунної обойми, 7-олов'яні шарики, 8-вказівник спрацьовування, 9-латунні контактні обойми, 10-плавкі вставки.

Крізь центральну частину патрона проходить сталева вказівна вставка, пов'язана з покажчиком спрацьовування 8. При перегоранні вставки спіральна пружина виштовхує назовні якірець покажчика спрацьовування, сигналізуючи про спрацьовування запобіжника.

Олов'яні кульки 7 на плавких вставках прискорюють процес перегорання вставок і виключають нагрів запобіжника при протіканні струмів перевантаження. Для запобіжників на великі струми використовують спарені патрони. 

Мал. 2.

Запобіжники ПКТ, що слугують для захисту вимірювальних трансформаторів напруги відрізняються від запобіжників ПК тим, що не мають покажчиків спрацьовування. Крім того, їх плавкі вставки, як і у патронів ПК на струм до 7,5 А, намотані на керамічний сердечник.