15.2.3 Вибір запобіжників високої напруги

При виборі запобіжників необхідно врахувати наступне:

Ι) При визначенні номінального струму вставки треба виходити із умови максимального тривалого перевантаження.

Дуже часто обмотка високої напруги трансформатора приєднується через запобіжник. При вимиканні трансформатора з’являються високі струми підмагнічування, середнє значення амплітуди яких досягає 10, а тривалість проходження ≈0,1 с.

Вибраний запобіжник повинен перевірятися на проходження на протязі 0,1 с початкового намагнічуючого струму.

ΙΙ) Необхідно перевірити селективність роботи запобіжника із вимикачами, що встановлені як із боку високої, так і низької напруги:

При короткому замиканні в самому трансформаторі запобіжника повинно бути менше витримки , що встановлений з боку високої напруги, і що є найближчим до запобіжника.

При короткому замиканні з боку низької напруги запобіжник повинен мати час захисту вимикача із боку низької напруги.

Тобто виконується правило:

ΙΙΙ) Необхідне також виконання умови:

15.3 Запобіжники із рідкометалічним контактом

Вони призначені для захисту при I ≤ 250000 А і при 450 В напруги змінного струму. Запобіжники працюють багаторазово, з великим струмообмеженням. Вони виключають коло при I<<. Головна частина такого запобіжника – електроізоляційна трубка з капіляром, заповнена рідким металом. При протіканні великих струмів метал в капілярі внаслідок нагрівання випаровується, утворюється парова пробка, електричне коло розривається. Через деякий час пари металів конденсуються, контакт відновлюється (див. 15.1). Використані запобіжники вибираються із умови:

Їх головна особливість проявляється в їх призначенні, тобто:

1) великий струм, що вимикається;

2) запобіжники працюють багаторазово і з великим струмообмеженням, тобто відключають коротке замикання при струмах, набагато менших, чим струми, небезпечні з точки зору нанесення великих пошкоджень в енергомережах.

1 – електроізоляційна трубка;

2,3 – електроди;

4 – рідкий метал;

5 – корпус;

6 – ущільнення.

15.4 Швидкодіючі запобіжники для захисту напівпровідникових приладів

Захист потужних напівпровідникових приладів – діодів, транзисторів, - тиристорів, затруднений тим, що ці прилади мають малу теплову інерцію та швидке прогрівання р-п переходів.

Звичайні типи запобіжників і автоматичних вимикачів у зв’язку з їх відносно великим часом спрацювання не забезпечують захист напівпровідникових приладів від короткого замикання.

Для виконання цієї задачі розроблені спеціальні швидкодіючі запобіжники.

Якщо с (час протікання струму), то процес нагрівання можна вважати адіабатичним. Для зручності узгодження характеристик приладів та запобіжників вводять поняття інтеграл Джоуля:

;

t – тривалість протікання струму через прилад.

Для ефективного захисту необхідно, щоб повний джоулів інтеграл запобіжника був меншим джоулевого інтеграла приладу, що захищається.

Джоулевий інтеграл нагрівання до температури плавлення вставки G_пл. і джоулевого інтеграла гасіння дуги – G_гас.

Для скорочення G_пл. запобіжник повинен працювати з великим струмообмеженням.

Для цього плавка вставка: 1) виготовляється із срібла; 2) має перешийок із мінімальним перерізом і охолоджується кварцовим наповнювачем.

Для кращого охолодження при великих номінальних струмах плавка вставка виконується із стрічки товщиною 0,05 – 0,2мм. Для цього також роблять заповлення кварцевим піском під великим тиском.

Для зменшення часу горіння дуги плавка має багато перешийків. Після плавлення вставки утворюється ряд послідовно включених дуг, завдяки цьому ВАХ запобіжника піднімається.

Кількість перешийків обмежується перенапругою, яка виникає при вимиканні кола.

При постійному струмі необхідно вибирати запобіжники на більш високі напруги, ніж при змінному струмі.

Час плавлення при сталому струмі.

;

Час плавлення при змінному струмі частотою :

;

де Б – константа, що залежить від питомої теплоти плавлення і випаровування матеріалу;

S – площа перерізу перешийка плавкої вставки запобіжника.

Б_Си=8∙10⁴ А/мм²;

Б_Al=3.4∙10⁴ А/мм²;

(стала часу кола);

установлене значення струму короткого замикання кола.

Постійний максимальний струм, що пропускається запобіжником:

;

, як правило, 35 мс

Конструктивно швидкодіючі запобіжники складаються із форфорового корпуса, всередині якого знаходиться плавка вставка і кварцовий пісок.

В сучасних перетворювачах кожний напівпровідниковий прилад має свій запобіжник.

Марки найпоширеніших швидкодіючих запобіжників ПП-57 і ПП-59

Швидкодіючі запобіжники працюють тільки для захисту від короткого замикання. Захист від перевантажень здійснюється іншими типами апаратів.