Выключателей
 Скачать 435.03 Kb.
|
Параметры и характеристики предохранителейНоминальный ток предохранителя (Iном) — ток, который может про- текать через предохранитель бесконечно долго без перегрева его отдель- ных частей. Величина этого тока обусловлена теплофизическими и гео- метрическими параметрами предохранителя и выражается при переменном токе — действующим значением периодической составляющей тока сину- соидальной формы номинальной частоты, при постоянном токе (при нали- чии пульсации) — средним значением. Номинальный ток вставки (Iв.ном) — ток, при котором вставка дли- тельно работает, не нагреваясь выше допустимой температуры. В один и тот же предохранитель могут быть установлены плавкие вставки на разные номинальные токи (но не больше номинального тока предохранителя). Условный ток неплавления (Iнпл) — ток, при протекании которого в течение определенного времени плавкая вставка не должна перегорать. Условный ток плавления (Iпл) — ток, при протекании которого в те- чение определенного времени плавкая вставка должна гарантированно пе- регорать. Номинальное напряжение предохранителя (Uном) — максимальное напряжение электрической цепи, при котором обеспечивается надежное срабатывание предохранителя. На переменном токе номинальное напря- жение предохранителя выражается действующим значением периодиче- ской составляющей тока синусоидальной формы номинальной частоты, при постоянном токе при наличии пульсации — средним значением. Время плавления плавкого элемента предохранителя (tпл) — интер- вал времени от момента начала протекания через предохранитель сверхто- ка до момента достижения наиболее нагретым участком плавкого элемента температуры плавления материала. Самовосстанавливающиеся предохранителиДля защиты слаботочных цепей широко используются самовосстанав- ливающиеся предохранители. Они находят широкое применение в теле- коммуникационном оборудовании, компьютерах и периферийных устрой- ствах, аккумуляторных батареях, низковольтных источниках питания, из- мерительной аппаратуре и устройствах управления, системах речевого оповещения и аварийной сигнализации, электрооборудовании автомоби- лей и во многих других типах электронного оборудования. В отличие от предохранителей традиционных конструкций, самовос- станавливающийся предохранитель не имеет плавкой вставки, перегораю- щей при срабатывании, и способен автоматически восстановить проводя- щие свойства, что сокращает время и расходы на обслуживание и ремонт электроустановки. Примеры конструктивного исполнения самовосстанав- ливающихся предохранителей приведены на рисунке 4.9.   Рис. 4.9. Самовосстанавливающиеся предохранители Самовосстанавливающиеся предохранители изготавливают из материа- лов, подверженных фазовым изменениям при колебаниях температуры. Сопротивление таких материалов может резко возрастать (изменение со- противления происходит в диапазоне от 104 Ом до 107 Ом) в узком интер- вале температур. Подобная характеристика свойственна определенным ти- пам токопроводящих полимеров. Полимерный предохранитель токовой защиты с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ПТК) включается в электрическую цепь последовательно с нагрузкой так же, как и обычный предохранитель. Он обеспечивает защиту цепи, перехо- дя из состояния с низким сопротивлением в состояние с высоким сопро- тивлением, реагируя таким образом на перегрузку по току. Этот процесс называется «срабатыванием» самовосстанавливающегося предохранителя. Полимерный материал с ПТК имеет кристаллическую решетку органи- ческого полимера, содержащую цепочки рассеянных токопроводящих ча- стиц. В нормальном режиме работы, то есть в холодном состоянии, мате- риал является в основном кристаллическим, причем его токопроводящие частицы «втиснуты» в аморфные области между мелкими кристаллами и образуют пути для протекания токов. Тепло, генерируемое элементом, и тепло, рассеиваемое в окружающую среду, находятся в равновесии. При возрастании тока, проходящего через элемент, при сохранении постоянной температуры окружающей среды, температура элемента увеличивается. Если, однако, это увеличение тока не слишком велико, вся генерируемая теплота может быть рассеяна, и элемент останется в устойчивом состоянии при более высокой температуре. Если возрастает не ток, а температура окружающей среды, элемент также стабилизируется в устойчивом состоя- нии при более высокой температуре. Если скорость генерации тепла в эле- менте превышает возможную скорость его рассеивания в окружающую среду, возрастает объем аморфной фазы полимера и разрушается структу- ра токопроводящих цепочек, что приводит к резкому увеличению сопро- тивления элемента. На этой стадии даже небольшое изменение температу- ры приводит к очень значительному увеличению сопротивления, что вы- зывает в свою очередь соответствующее снижение тока в цепи и ее защиту от повреждения. После срабатывания к элементу подводится энергия источника питания равная V2/R , где V величина подводимого напряжения, R сопротив- ление сработавшего предохранителя. В течение времени, пока приложен- ное напряжение достаточно высоко, для того чтобы результирующая энер- гия компенсировала рассеивание тепла в окружающую среду, элемент остается в состоянии с высоким сопротивлением (то есть элемент остается «защелкнутым» в состоянии, обеспечивающем защиту). После отключения напряжения питания прекращается выделение мощности в элементе. Бла- годаря продолжающемуся рассеянию тепла в окружающую среду элемент начинает остывать. При достижении температуры фазового перехода про- исходит восстановление кристаллической структуры полимерного матери- ала и восстановление в нем токопроводящих цепей. При этом сопротивле- ние элемента быстро возвращается к исходному уровню. Начиная с этого момента элемент снова готов для дальнейшей работы — происходит «са- мовосстановление» предохранителя. Таким образом, во время короткого замыкания в нагрузке или в другом случае превышения тока самовосста- навливающийся предохранитель принимает на себя все напряжение источ- ника, и низкое значение тока сохраняется до устранения причин перегруз- ки. Номинальные параметры самовосстанавливающихся предохранителей: Ток пропускания (IH) — максимальный установившийся ток, который при указанных окружающих условиях может проходить через предохрани- тель без срабатывания. Ток срабатывания (IT) — минимальный установившийся ток, который при прохождении через предохранитель при оговоренных условиях приво- дит к обязательному его срабатыванию. Время срабатывания (tср) — время срабатывания определяется как пе- риод времени после возникновения перегрузки, в течение которого паде- ние напряжения на предохранителе станет больше 80% от напряжения пи- тания защищаемой цепи (то есть сопротивление элемента станет значи- тельно выше сопротивления нагрузки). Мощность рассеяния (РD) — мощность, рассеиваемая предохраните- лем в сработавшем состоянии. Мощность рассеяния представляет собой произведение тока, проходящего через элемент на падение напряжения на элементе в сработавшем состоянии. Начальное сопротивление Rminили Rmax — сопротивление предохра- нителя при указанных условиях (например, при 20 0С) перед его подклю- чением в схему. Элементы одного типа имеют определенный диапазон со- противлений. Поэтому часто указывается минимальное значение Rminи/или максимальное значение Rmax. Максимальное сопротивление R1max — максимальное сопротивление предохранителя при комнатной температуре через 1 час после срабатыва- ния или пайки оплавлением. Максимальное рабочее напряжение — максимальное напряжение на предохранителе при возникновении типичной неисправности. В большин- стве схем это напряжение питания схемы. Максимальное напряжение и ток срабатывания Umax, Imax — макси- мальные значения напряжения и тока, которые могут быть прерваны предохранителем при возникновении перегрузки без опасности разруше- ния самого защитного элемента. Кроме того, могут нормироваться сопротивление предохранителя в сработавшем состоянии, ток утечки элемента в сработавшем состоянии. Следует учитывать, что после первого срабатывания и восстановления проводящих свойств сопротивление предохранителя несколько увеличива- ется по сравнению с сопротивлением не работавшего предохранителя. Не- которые производители (например, корпорация Raychem, производящая предохранители марки PolySwitch) подвергают предохранители принуди- тельному первому срабатыванию, тем самым гарантируя постоянную, не- зависимую от числа срабатываний (максимально до 3000 циклов), величи- ну рабочего сопротивления. В данной работе исследуются самовосстанавливающиеся предохрани- тели фирмы Raychem. Номинальные данные исследуемых предохраните- лей приведены в таблице 4.1. Таблица 4.1
 Структура условного обозначения предохранителя Polyswitch
|