Выбор предохранителя по сечению кабеля

Оглавление

Оценка скорости срабатывания предохранителя

После того, как вы выбрали комплект предохранителей, возможно, в связи с этими усилиями вам следует удостоверится, что скорость срабатывания плавкой вставки соответствует требованиям вашего приложения. Быстродействующий предохранитель сгорит быстро, прежде чем провода или дорожки печатной платы успеют нагреться. Тем не менее, быстрое перегорание может стать причиной неприятного сбоя из-за кратковременной перегрузки.

Лампы накаливания, ёмкостная нагрузка, а также линейные и импульсные источники питания имеют большой импульс тока при включении. Задача немного усложняется в отношении нагрузок, питаемых от сети переменного тока, так как при включении бросок переменного тока может быть менее серьезным, если момент включения совпадет с моментом перехода напряжения через нуль. Вы должны также учитывать условие, когда вы подключаете питание в момент амплитудного значения напряжения. Это создаст хоть и короткий, но значительный импульс тока, который может сжечь плавкую вставку.

Автомобильные предохранители — Проверка, замена, свойства ножевых предохранителей

Автомобильные предохранители защищают электрические цепи автомобиля от короткого замыкания. Автомобильные предохранители — устройства, которые путем разрушения одного или нескольких специально предназначенных элементов размыкают цепь, в которую они включены, отключая ток, когда он превышает заданное значение в течение достаточного времени.

При выборе предохранителей следует учитывать следующие основные соображения:

  • Номинальное напряжение предохранителя должно быть не меньше номинального напряжения сети.
  • Номинальный ток предохранителя должен быть не меньше номинального тока установки.
  • Номинальный ток отключения должен быть не меньше периодической составляющей ожидаемого тока КЗ.
  • Автомобильные предохранители, установленные в цепях двигателей, должны проверяться по пусковому току двигателя (не должны перегорать при нормальном пуске.
  • При включении нескольких предохранителей последовательно они должны проверяться на селективность (вначале сгорают автомобильные предохранители, ближайшие к месту короткого замыкания)
  • Автомобильные предохранители, расположенные в первичной цепи силового трансформатора, должны выдерживать 10-кратный номинальный первичный ток в течение 0,1с
  • Времятоковая характеристика предохранителя должна идти ниже времятоковой характеристики нагрузки.

Расчёт необходимого предела срабатывания

Рассчитать ток можно по следующей формуле: Inom=Wmax/U, где Inom — номинальный ток срабатывания предохранителя, А; Wmax — максимальная мощность нагрузки, Вт(с запасом примерно 20 %);

U — напряжение сети, В.

Предохранитель выбирается из стандартного ряда, с ближайшим номинальным током срабатывания, превышающим полученное значение.

Ножевые автомобильные предохранители

В настоящее время используют автомобильные предохранители нескольких типов и видов. Наиболее распространенные из них являются плоские штекерные, или ножевые.

Ножевые предохранители бывают различных размеров (mini, medium, maxi) и номиналов (1А, 2А, 3А и т.д.).

Автомобильные предохранители различных номиналов имеют различный цвет.

Большой предохранитель maxi, средний medium и маленький mini.

1A — чёрный 2A — серый 3A — фиолетовый 4A — розовый 5A — оранжевый-жёлтый 7,5A — коричневый 10A — красный 15A — голубой 20A — жёлтый 25A — белый 30A — зелёный 35A — светло-фиолетовый 40A — оранжевый 60A — голубой 70A — коричневый 80A — светло-жёлтый 100A — сиреневый

Цвета могут отличаться оттенками.

Основной номинал предохранителей, использующихся в автомобилях, 5 — 30 Ампер.

Предохранители могут располагаться в разных местах автомобиля. Как правило, основных мест расположения предохранителей – два (в некоторых авто может быть и 3 и 4 основных блоков предохранителей). Первое место – это обязательно салон автомобиля в районе передней панели. Второе может быть в салоне в районе багажного отделения или под капотом. Ещё предохранители могут быть разбросаны по всему автомобилю по 1, по 2, по 3 штуки.

Назначение и принцип действия

Основная задача плавких предохранителей – защита электрической сети и электрооборудования от сверхтоков, возникающих при коротком замыкании или в результате критических перегрузок. При этом они обеспечивают бесперебойную работу защищаемых цепей в номинальном режиме.

В отличие от автоматического выключателя, часто применяемого в электротехнике, плавкая вставка срабатывает только один раз, после чего он подлежит замене. Однако срабатывает такое устройство со стопроцентной вероятностью, в то время как автоматика после многократного отключения может подвести. Именно поэтому для защиты дорогостоящего оборудования используют плавкие вставки. Не отказываются от применения этих защитных устройств и в силовых цепях.

Устройство и принцип защиты

В конструкции плавкого предохранителя есть два основных элемента: корпус (держатель) с контактами и плавкую вставку (рисунок 1). Строго говоря, только сочетание этих элементов можно называть предохранителем. Очень часто деталь плавкой вставки (особенно если она заменяемая) называют плавким предохранителем. В данной статье мы тоже иногда будем придерживаться этой традиции.


Рис. 1. Конструкция плавкого предохранителя

Рабочим элементом вставки является проводник из меди или сплава металлов. Благодаря этому плавкому элементу происходят отключения цепи в критических ситуациях.

В качестве плавкого элемента может быть одна или несколько медных проволок, пластина либо фигурная деталь. Эти проводники помещаются в жаропрочный корпус: стеклянный, керамический (рис. 2) или пластиковый. В зависимости от назначения, пространство вокруг плавкого элемента может быть заполнено кварцевым песком или окружено легкоиспаряющимся веществом, предназначенным для гашения электрической дуги.


Рис. 2. Керамические плавкие вставки

При прохождении номинальных токов через проволоку вставки, она незначительно нагревается, не достигая температуры плавления. Но в режиме короткого замыкания резко возрастает величина тока, что приводит к плавлению вставок. Это приводит к разрыву цепи.

Нагревание предохранителя происходит также при перегрузках, то есть в результате превышения номинального напряжения на защищаемом участке цепи. При достижении рабочих напряжений величины, называемой током отключения, температура плавкого элемента возрастает до точки плавления и цепь разрывается. После восстановления параметров цепи плавкую вставку необходимо заменить.

Плавкие вставки имеют некую инерционность срабатывания. При КЗ задержка незаметна, так как в этом случае плавкий элемент нагревается молниеносно.

Иначе обстоит дело в случаях с перегрузками. Для достижения температуры плавления требуется больше времени. Поэтому, чтобы повысить скорость срабатывания, элементам вставок придают специальную форму и нагружают их силами упругости (один конец пластины соединяют с растянутой пружиной).

В некоторых моделях под действием пружины наружу выходит штифт, называемый индикатором срабатывания (рисунок 3). Он выступает в роли указателя срабатывания и свидетельствует о том, что вставку надо менять.


Рис. 3. Строение плавкой вставки

Цифрами на рисунке обозначено:

  • I – патрон;
  • 2 – плавкая пластина;
  • 3 – шарики из олова;
  • 4 – плавкая вставка;
  • 5 – кварцевый песок;
  • 6 – пружина;
  • 7 – текстолитовая шайба;
  • 8 – спусковой механизм указателя срабатывания;
  • 9 – колпачок;
  • 10 – ободок колпачка;
  • 11 – указатель срабатывания;
  • 12 – асбоцементная прокладка;
  • 13 – цементная заливка.

В ряде случаев для увеличения скорости срабатывания используют вставки с параллельно натянутыми проволоками разных диаметров. Перегорание самой тонкой проволоки увеличивает нагрузку на остальные элементы, ускоряя их плавление.

С целью снижения перенапряжений в некоторых конструкциях вставок применяют проволоки с разными сечениями отдельных участков. При срабатывании такого предохранителя, первым перегорает участок с наименьшим сечением вставки. Если пары расплавленного металла спровоцируют в точке разрыва электрическую дугу, то перегорит участок с большим сечением.

Конструктивные особенности предохранителей можно узнать по их маркировке. К сожалению, время-токовые характеристики наносятся не на все типы изделий. Но модели, на которые нанесены буквенно-цифровые коды, можно легко классифицировать по их назначению.

Таблицы для выбора диаметра проволоки в зависимости от тока защиты предохранителя

Для ремонта предохранителей на ток защиты от 0.25 до 50 ампер

Ток защиты предохранителя, Ампер 0.25 0.5 1.0 2.0 3.0 5.0 7.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0
Диаметр проволоки, мм Медной 0.02 0.03 0.05 0.09 0.11 0.16 0.20 0.25 0.33 0.40 0.46 0.52 0.58 0.63 0.68 0.73
Алюминиевой 0.07 0.10 0.14 0.19 0.25 0.30 0.40 0.48 0.56 0.64 0.70 0.77 0.83 0.89
Стальной 0.32 0.20 0.25 0.35 0.45 0.55 0.72 0.87 1.00 1.15 1.26 1.38 1.50 1.60
Оловянной 0.18 0.28 0.38 0.53 0.66 0.85 1.02 1.33 1.56 1.77 1.95 2.14 2.30 2.45

Для ремонта предохранителей на ток защиты от 60 до 300 Ампер

Ток защиты предохранителя, Ампер 60 70 80 90 100 120 160 180 200 225 250 275 300
Диаметр проволоки, мм Медной 0.83 0.91 1.00 1.08 1.16 1.31 1.59 1.72 1.84 1.99 2.14 2.28 2.41
Алюминиевой 1.00 1.10 1.22 1.32 1.42 1.60 1.94 2.10 2.25 2.45 2.60 2.80 2.95
Стальной 1.80 2.00 2.20 2.38 2.55 2.85 3.20 3.70 4.05 4.40 4.70 5.0 5.30
Оловянной 2.80 3.10 3.40 3.65 3.90 4.45 4.90 5.80 6.20 6.75 7.25 7.70 8.20

Расчет сечения провода

Площадь, образованную срезом токоведущей жилы, называют сечение кабеля. Чаще всего оно имеет круглую форму, состоит из одной или нескольких проволочек. Его подбирают исходя из предполагаемой нагрузки, используя для этого специальные таблицы. Опытные электрики часто опираются на ориентировочные значения: для розеток достаточно кабеля 1,5-2,5 квадратных миллиметра, на освещение хватит 1-1,5. Однако такое предположение не всегда себя оправдывает. Если в помещении предусматривается установка большого количества мощной техники, потребуется сделать несложный расчет.

Основным показателем, влияющим на искомую величину, является токовая нагрузка. Она представляет собой ток медного провода (І), который пройдет по нему и не вызовет нагревания выше 60 градусов. Чтобы его найти, необходимо просуммировать мощности всех электроприборов (Р), которые будут установлены в помещении. Дальнейший расчет опирается на простейшие формулы из курса физики:

  • Для сети 220 В (U): I=(P*KИ)/(U*cos φ), в формуле Ки – коэффициент, учитывающий возможность одновременного включения всех электроприборов в доме (принимают равным 0,75); cos φ ‑ для бытовой сети принимают 1.
  • Для сети 380 В (U): I=P/(1,73*U*cos φ).

Единица измерения силы ‑ один ампер. Полученный результат используют для подбора параметров в специальных таблицах.

Работая с таблицами, следует обратить внимание, что на выбор провода влияет его месторасположение (земля или воздух), материал (медь или алюминий), количество жил (одна или больше)

Маркировка проводов

Чтобы не потеряться в многообразии кабельной продукции, рекомендуется ознакомиться с ее маркировкой. В буквах и цифрах для специалиста заключена важная информация, позволяющая правильно подобрать и использовать элемент. Для проводов ПВХ (с поливинилхлоридной) или с резиновой изоляцией наличие первой буквы А говорит о материале (А – алюминий, нет буквы – медь). Далее идет буква Ш (шнур) или П (провод). Материал изоляции указывают при помощи таких сокращений:

  • В ‑ поливинилхлорид;
  • Р – резина;
  • Н – неритовая резина;
  • П – полиэтилен.

Дополнительно может присутствовать маркировка, помогающая установить качество провода: П – плоский, Г – гибкий, С – соединительный. Для кабелей марки ПВ часто указывают цифрами (1, 2, 4) степень гибкости. Чем больше число, тем провод гибче. Также часто присутствует информация о количестве жил, их площади. Рекомендуется при любом сомнении проконсультироваться со специалистом. Также нельзя забывать о таблицах, в которых приведены граничные значения применения медного провода по току. Пренебрежение элементарными правилами приводит к некорректной работе оборудования, часто становится причиной пожара.

Калькулятор расчета диаметра провода для плавких вставок предохранителей

Роль проводника в предохранителе выполняет плавкая вставка, которая при нормальном рабочем токе обеспечивает достаточную проводимость. Но, в случае чрезмерного превышения этого параметра, происходит перегрев с дальнейшим пережогом плавкой вставки.

Подбирается плавкая вставка как по типу защищаемой нагрузки, так и в соответствии с величиной номинального тока. Основным ее параметром является сечение, которое можно рассчитать следующим способом.

Теплота, выделяемая при перегорании проволоки рассчитывается по формуле:

где I – сила тока в проводнике, R – сопротивление, t – время протекания (как правило, выбирается от 0,2 до 2 секунд, в зависимости от защищаемого оборудования).

Также количество теплоты можно выделить через массу проводника, при этом:

где λ – удельная теплота плавления (выбирается из таблицы 1), а m – масса проволоки.

Металл Удельная теплота плавления Металл Удельная теплота плавления
кДж/кг кал/г кДж/кг кал/г
Алюминий 393 94 Платина 113 27
Вольфрам 184 44 Ртуть 12 2,8
Железо 270 64,5 Свинец 24,3 5,8
Золото 67 16 Серебро 87 21
Магний 370 89 Сталь 84 20
Медь 213 51 Тантал 174 41
Натрий 113 27 Цинк 112,2 26,8
Олово 59 14 Чугун 96-140 23-33

Из этих формул можно вывести равенство:

Массу круглой проволоки можно вычислить по формуле:

где, π – константа, d – диаметр проволоки, l – длина проволоки, ρ – плотность металла

Если подставить значение массы и вывести диаметр, получим следующую формулу:

если принять, что R = ( ρ * l ) / s, где s — это сечение проводника, тогда получим:

Чтобы избежать утомительных расчетов и изнурительной работы с таблицами для вычисления диаметра плавкой вставки, гораздо удобнее воспользоваться онлайн калькулятором. В котором вам необходимо указать материал проволоки и допустимую величину тока.

Ремонт плавкого предохранителя своими руками

Ремонт трубочного плавкого предохранителя

Первый самый простой. Проволока зачищается до блеска и наматывается на каждую чашку по несколько витков, затем предохранитель вставляется в держатель. Этот способ не надежен, и воспользоваться им можно, как временной мерой. Благодаря своей простоте он позволяет оперативно проверить исправность электроприбора. Если при включении проволока расплавилась, значить дело не в предохранителе, и требуется более квалифицированный ремонт.

Второй способ несколько сложней. Но тоже не требует применения пайки. Нужно прогреть по очереди чашки зажигалкой или на газовой плите и удерживая через ткань руками снять их со стеклянной трубки. Нагревать можно и паяльником. Внутри чашки для хорошего контакта нужно тщательно очистить от остатков клея.

Продеть зачищенную от изоляции проволоку через трубку по диагонали, загнуть ее концы вдоль трубки и надеть на место чашки. Плавкий предохранитель отремонтирован.

Третий способ по сути такой же, как и первых два. Но отремонтированный предохранитель практически не отличается от нового. Ремонт выполняется следующим образом.

Заводская калиброванная проволока при изготовлении предохранителя продевается в отверстия в торцах чашек и фиксируется припоем. Для того, чтобы вставить новую проволоку необходимо паяльником разогреть торцы чашек и зубочисткой или заточенной деревянной палочкой освободить отверстия в торцах чашек от припоя. Далее выполнить описанную выше заводскую операцию.

Бывает отверстия в чашках очень маленького диаметра и сложно их очистить от припоя. Тогда при наличии технической возможности проще просверлить отверстия сверлом диаметром 1-2 мм или расширить граненым шилом

Предложенная технология ремонта предохранителей и плавких вставок с успехом может быть применена для восстановления практически любых типов плавких предохранителей.

Ремонт автомобильного предохранителя ножевого типа

Технология ремонта автомобильного предохранителя ничем не отличается от технологии ремонта трубчатого, даже проще, так как нет необходимости заниматься его разборкой.

Сначала нужно наждачной бумагой или надфилем зачистить ножи предохранителя у его основания полоской в несколько миллиметров и залудить эти места припоем.

При залуживании столкнулся с тем, что при использовании спирто-канифольного флюса припой не хотел растекаться по поверхности ножей. Пришлось применить флюс «ФИМ», предназначенный для пайки меди, серебра, константана, платины и черных металлов. Основой флюса является ортофосфорная кислота. Я его всегда использую для пайки, если канифоль не подходит. Остатки флюса ФИМ удаляются промывкой водой.

Предохранитель был рассчитан на ток защиты 10 А, поэтому в соответствии с приведенной выше таблицей для ремонта был взят провод ⌀0,25 мм. Проводу была придана форма петли, как показано на фотографии, и концы его залужены припоем.

После всех подготовительных работ осталось только завести петлю провода внутрь корпуса предохранителя и припаять концы к ножкам.

Растекшийся припой можно срезать ножом, удалить с помощью наждачной бумаги или сточить надфилем.

Автомобильный предохранитель отремонтирован, и теперь его можно повторно использовать для защиты цепей в электропроводке автомобиля. Если после установки отремонтированного предохранителя он опять перегорел, то нужно искать неисправность в электрооборудовании автомобиля.

Как измерять диаметра проволоки

Диаметр тонкого провода лучше всего измерять микрометром. Если под рукой нет микрометра для измерения диаметра проволоки, то можно воспользоваться обыкновенной линейкой.

Нужно намотать 10-20 витков к витку проволоки на линейку, поделить количество закрытых миллиметров на количество намотанных витков. Получите диаметр. Например, у меня намотано 10 витков провода, и они закрыли 6,5 мм. Делим 6,5 на 10. Диаметр провода получается равным 0,65 мм. 0,05 мм занимает изоляция. Следовательно, реальный диаметр составляет 0,6 мм.

Такой провод подойдет для изготовления предохранителя на 30 А. Провод мотал толстый для большей наглядности. Чем больше намотаете витков на линейку, тем точнее будет результат измерений. Нужно наматывать не менее одного сантиметра. Если в наличии проволока малой длины, то намотайте ее на любой стержень, например, отвертку, зубочистку или карандаш, а линейкой измерьте ширину намотки.

Онлайн калькулятор для расчета диаметра провода
Ширина намотки на линейке, мм:
Количество витков:

Результаты измерений можете обработать с помощью онлайн калькулятора. Для определения диаметра провода достаточно в окошках ввести ширину намотки, количество витков и нажать «Рассчитать диаметр провода».

Проверка предохранителя, индикатор неисправности предохранителя

Проверить плавкую вставку можно любой «прозвонкой» или тестером. Задача состоит в том, чтобы убедиться, что цепь предохранителя цела и способна проводить электрический ток.

Проверять предохранитель, во избежание поражения электрическим током, допускается только при отключенном электроприборе!

Кроме этого можно купить или самостоятельно изготовить индикатор перегорания предохранителя, который уведомит вас о том, что предохранитель перегорел.

Схема такого устройства чрезвычайно проста и представлена на следующем рисунке.

В параллель к контактам предохранителя, через токоограничивающий резистор R1 и диод VD1, для защиты от обратного напряжения, подключается светодиод HL1. Диод VD1 должен быть подобран из расчета обратного напряжения, превышающего сетевое. Для сети 220 В обратное напряжение для диода VD1 должно быть не менее 300 В, таким требованиям отвечает например диод 1N4004 или отечественный КД109Б.

Индикатор не светится, если предохранитель исправен, и светится в случае его перегорания.

Индикатор не светится если нагрузка отключена.

Такой схемой очень удобно дополнять блоки питания собственного изготовления.

Немного изменив (упростив) схему можно получить индикатор перегорания предохранителя на неоновой лампе, хотя она и не так эффективно смотрится как светодиод.

Износ

Многие думают, что плавкие предохранительные элементы перегорают мгновенно и сразу. Это популярное заблуждение — на самом деле все немного не так. В критической ситуации, когда действительно в бортовой сети имеется повышенное напряжение, деталь перегорит тут же. Однако когда в электрической сети все параметры находятся в пределах нормы или же превышают норму лишь немного, плавкая часть предохранителя может перегорать понемногу.

Сечение уменьшается каждый раз даже при незначительных перегрузках. В один прекрасный момент деталь полностью разрушится. Вот почему перегорает предохранитель — не обязательно полностью разбирать всю машину. Причины могут быть совсем простыми.

Что делать, если паспортные данные не известны?

Для этого случая рекомендуем использовать токовые клещи или мультиметр С266, конструкция которого также включает токоизмерительные клещи. С помощью данных приборов нужно определить ток мотора в работе, измерив его на фазах.

В том случае, когда на таблице частично читаются данные, размещаем таблицу с паспортными данными асинхронных двигателей широко распространенных в народном хозяйстве (тип АИР). С помощью нее возможно определить In.

Кстати, недавно мы рассмотрели принцип действия и устройство тепловых реле, с чем настоятельно рекомендуем вам ознакомиться!

В зависимости от токовой нагрузки будет различаться и время срабатывания защиты, при 125% должно быть порядка 20 минут. В диаграмме ниже указана векторная кривая зависимости кратности тока от In и времени срабатывания.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Надеемся, прочитав нашу статью, вам стало понятно, как выбрать тепловое реле для двигателя по номинальному току, а также мощности самого электродвигателя. Как вы видите, условия выбора аппарата не сложные, т.к. можно без формул и сложных вычислений подобрать подходящий номинал, используя таблицу!

Советуем также прочитать:

  • Как сделать двигатель из батарейки и магнита
  • Что такое релейная защита
  • Как выбрать автоматический выключатель

Таблица изготовления предохранителя на любой ток

Предохранитель защищает от превышения тока в цепи и, не имеет значения напряжение питающей сети, в которой он установлен, это может быть батарейка на 1,5 В, и автомобильный аккумулятор на 12 В или 24 В, сеть переменного напряжения 220 В, трехфазная сеть на 380 В. То есть Вы можете установить один и тот же предохранитель, например номиналом 1 А и в колодке предохранителей автомобиля, и в фонарике и в распределительном щите 380 В. Все типы плавких предохранителей отличаются только внешним видом и конструкцией, а работают по одному принципу – при превышении заданного тока в цепи, в предохранителе из-за нагрева расплавляется проволока.

Наибольшее распространение получили плавкие предохранители. Они дешевы и просты в изготовлении и в случае короткого замыкания в сети обеспечивает защиту проводки от возгарания.

Когда перегорает плавкий предохранитель (плавкая вставка), требуется быстро его заменить. Не всегда имеется запасной предохранитель на нужный ток. Проще всего защитный предохранитель выполнить из провода соответствующего диаметра. Причем расчет диаметр провода для необходимого тока плавления (защиты) можно выбрать из таблицы, где приведены значения для разных металлов. В качестве основания для закрепления (припаивания) плавкой вставки может использоваться каркас перегоревшего.

Таблица 5.1 Значения по току плавления для проволоки из разных металлов

Ток, А Диаметр провода в мм Ток, А Диаметр провода в мм
Медь Алюмин. Сталь Олово Медь Алюмин. Сталь Олово
1 0,039 0,066 0,132 0,183 60 0,82 1,0 1,8 2,8
2 0,069 0,104 0,189 0,285 70 0,91 1,1 2,0 3,1
3 0,107 0,137 0,245 0,380 80 1,0 1,22 2,2 3,4
5 0,18 0,193 0,346 0,53 90 1,08 1,32 2,38 3,65
7 0,203 0,250 0,45 0,66 100 1,15 1,42 2,55 3,9
10 0,250 0,305 0,55 0,85 120 1,31 1,60 2,85 4,45
15 0,32 0,40 0,72 1,02 160 1,57 1,94 3,2 4,9
20 0,39 0,485 0,87 1,33 180 1,72 2,10 3,7 5,8
25 0,46 0,56 1,0 1,56 200 1,84 2,25 4,05 6,2
30 0,52 0,64 1,15 1,77 225 1,99 2,45 4,4 6,75
35 0,58 0,70 1,26 1,95 250 2,14 2,60 4,7 7,25
40 0,63 0,77 1,38 2,14 275 2,2 2,80 5,0 7,7
45 0,68 0,83 1,5 2,3 300 2,4 2,95 5,3 8,2
50 0,73 0,89 1,6 2,45

Плавкие предохранители

Современные электрические сети и устройства очень сложные и требуют надежной защиты от возможных перегрузок и коротких замыканий. Основную защитную роль в таких случаях играют различные предохранительные устройства. Среди всего разнообразия этих устройств, наиболее распространенными считаются плавкие предохранители, обладающие высокой степенью надежности, простотой в эксплуатации и сравнительно невысокой стоимостью.

Несмотря на широкое использование автоматических защитных устройств, плавкие вставки сохраняют свою актуальность при защите электронной аппаратуры, автомобильных электросетей, промышленных электроустановок и систем энергоснабжения. Они до сих пор применяются в распределительных щитах многих жилых домов, благодаря надежной работе, небольшим размерам, стабильным характеристикам и возможности быстрой замены.

Пример выбора плавких предохранителей

В предыдущей статье мы рассмотрели условия выбора плавких предохранителей. В этой же статье, речь пойдет непосредственно о примере выбора плавких предохранителей для асинхронных двигателей и распределительного щита ЩР1, согласно схеме рис.1 (схема дана в однолинейном изображении). Самозапуск двигателей исключен. Условия пуска легкие. Технические характеристики двигателей приведены в таблице 1.

Рис. 1 – Схема защиты плавкими предохранителями группы короткозамкнутых асинхронных двигателей

Таблица 1 – Технические характеристики двигателей 4АМ

Обозначение на схеме Тип двигателя Номинальная мощность Р, кВт КПД η,% Коэффициент мощности, cos φ Iп/Iн
4АМ112М2 7,5 87,5 0,88 7,5
4АМ100L2 5,5 87,5 0,91 7,5
4АМ160S2 15 88 0,91 7,5
4АМ90L2 3 84,5 0,88 6,5
4АМ180S2 15 88 0,91 7,5

1. Определяем номинальный ток для двигателя 1Д:

2. Определяем пусковой ток для двигателя 1Д:

3. Определяем номинальный ток плавкой вставки предохранителя FU2:

Iн.вс. > Iпуск.дв/k = 111,15/2,5 = 44,46 А;

где: k =2,5 — коэффициент, учитывающий условия пуска двигателя, в моем случаем пуск двигателей легкий. Подробно выбор коэффициента, учитывающий условие пуска двигателя рассмотрен в статье: «Условия выбора плавких предохранителей».

Выбираем плавкую вставку предохранителя FU2 на ближайший больший стандартный номинальный ток 50 А, по каталогу на предохранители NV-NH фирмы ETI, согласно таблицы 2.

Номинальный ток отключения для предохранителей NV/NH с характеристикой АМ составляет 100 кА. По этому условие Iном.откл > Iмакс.кз., будет всегда выполнятся.

Аналогично рассчитываем номинальный ток плавкой вставки для двигателей 2Д-5Д и заносим результаты расчетов в таблицу 3.

Обозначение на схеме Тип двигателя Ном.ток, А Пусковой ток, А Номинальный ток плавкой вставки, А Ном. ток предохранит., А
Расчетный Выбранный
4АМ112М2 14,82 111,15 44,46 50 50
4АМ100L2 10,5 78,8 31,52 40 40
4АМ160S2 28,5 213,7 85,48 100 100
4АМ90L2 6,14 39,9 15,96 20 20
4АМ180S2 28,5 213,7 85,48 100 100

4. Выбираем плавкую вставку предохранителя FU1.

4.1 Определяем наибольший номинальный длительный ток с учетом, что у нас включены все двигатели:

4.2 Определяем наибольший ток, учитывая что наиболее тяжелым режимом для предохранителя FU1, будет пуск наиболее мощного двигателя 5Д при находящихся в работе двигателях 1Д, 2Д, 3Д, 4Д.

Выбираем плавкую вставку предохранителя FU1 на номинальный ток 125 А.

Теперь нам нужно проверить выбранные плавкие вставки на отключающую способность короткого замыкания для отходящих линий в соответствии с ПУЭ раздел 1.7.79, время отключения не должно превышать 5 сек. Для проверки берется ток однофазного замыкания на землю в сети с глухозаземленной нейтралью.

Значения токов короткого замыкания для проверки отключающей способности предохранителей берем из статьи: «Пример приближенного расчета токов короткого замыкания в сети 0,4 кв».

Проверим выбранную плавкую вставку предохранителя FU2 на отключающую способность.

Двигатель 1Д защищен плавкой вставкой на 50 А, ток однофазного КЗ составляет 326 А, максимальный ток отключения плавкой вставки при времени 5 сек составляет 281 А согласно таблицы 2, Iк.з.(1) = 326A > Iк.з.max=281A (условие выполняется). Аналогично проверяем и остальные предохранители, результаты расчетов заносим в таблицу 4.

Проверим на отключающую способность предохранитель FU1, учитывая, что ток трехфазного короткого замыкания в месте установки предохранителя Iк.з(3) = 2468 А.

Предельно допустимый ток отключения для предохранителя FU1 с плавкой вставкой на 125 А составляет 100 кА > 2468 A (условие выполняется).

Таблица 4 – Результаты расчетов

Обозначение на схеме Номинальный ток плавкой вставки, А Iк.з.(3), А Iк.з.(1), А Максимальный ток отключения плавкой вставки при времени 5 сек. Iк.з.max, A Примечание
FU1 125 2468
FU2 50 326 281 Условие выполняется
FU3 40 222 195 Условие выполняется
FU4 100 (80) 429 595 (432) Условие не выполняется
FU5 20 122 86 Условие выполняется
FU6 100 (80) 429 595 (432) Условие не выполняется

Как видно из результатов расчета для предохранителей FU4 и FU6 чувствительности к токам КЗ не достаточно. Чтобы увеличить чувствительность к токам КЗ, можно увеличить сечение кабеля, в данном случае увеличение сечение кабеля, является не целесообразным.

Либо уменьшить номинальный ток плавкой вставки для предохранителей FU4 и FU6, отстраиваясь от пусковых токов и учитывая, что условия пуска двигателя легкие (время пуска 5 сек.).