Ochrana elektrických obvodů před zkratem a přetížením je jedním z nejdůležitějších úkolů v elektrotechnice. Za tímto účelem bylo vynalezeno mnoho ochranných zařízení, která se dnes používají jak v silových obvodech, tak k ochraně elektrických obvodů v různých zařízeních. Téměř v každém složitém elektrospotřebiči najdete pojistky – jednorázové spínací přístroje, které nouzově rozpojí obvod.
Účel a princip činnosti
Hlavním úkolem pojistek je chránit elektrickou síť a elektrická zařízení před nadproudy, ke kterým dochází při zkratu nebo v důsledku kritického přetížení. Zároveň zajišťují nepřetržitý provoz chráněných obvodů ve jmenovitém režimu.
Na rozdíl od jističe, často používaného v elektrotechnice, tavná pojistka funguje pouze jednou, poté musí být vyměněna. Takové zařízení se však spouští se XNUMX% pravděpodobností, zatímco automatizace po opakovaném vypnutí může selhat. Proto se k ochraně drahých zařízení používají tavné spoje. Neodmítejte používat tato ochranná zařízení v silových obvodech.
Zařízení a princip ochrany
V konstrukci pojistky jsou dva hlavní prvky: tělo (držák) s kontakty a pojistka (obrázek 1). Přísně vzato, pouze kombinace těchto prvků může být nazývána pojistkou. Velmi často se část pojistkové vložky (zejména pokud je vyměnitelná) nazývá pojistka. V tomto článku se této tradice také někdy budeme držet.
Rýže. 1. Konstrukce pojistky
Pracovním prvkem vložky je vodič z mědi nebo slitiny kovu. Díky tomuto tavnému prvku dochází v kritických situacích k vypínání okruhu.
Tavným prvkem může být jeden nebo více měděných drátů, deska nebo tvarovaná část. Tyto vodiče jsou umístěny v tepelně odolném pouzdře: skleněném, keramickém (obr. 2) nebo plastovém. V závislosti na účelu může být prostor kolem tavného prvku vyplněn křemičitým pískem nebo obklopen těkavou látkou určenou k uhašení elektrického oblouku.
Rýže. 2. Keramické pojistkové vložky
Při průchodu jmenovitých proudů vložkovým drátem se mírně zahřívá, aniž by dosáhl bodu tání. Ale v režimu zkratu se hodnota proudu prudce zvyšuje, což vede k roztavení vložek. To způsobí přetržení řetězu.
Pojistka se zahřívá i při přetížení, tedy v důsledku překročení jmenovitého napětí v chráněné části obvodu. Když provozní napětí dosáhne hodnoty zvané vypínací proud, teplota tavného prvku stoupne k bodu tání a obvod se přeruší. Po obnovení parametrů obvodu je nutné vyměnit tavnou pojistku.
Tavné vložky mají určitou setrvačnost odezvy. Při zkratu je zpoždění nepostřehnutelné, protože v tomto případě se tavný prvek zahřívá rychlostí blesku.
Jiná situace je v případech s přetížením. Dosažení bodu tání trvá déle. Proto, aby se zvýšila rychlost odezvy, dostávají vkládací prvky speciální tvar a zatěžují elastickými silami (jeden konec desky je spojen s napnutou pružinou).
U některých modelů se působením pružiny vysune kolík zvaný provozní indikátor (obrázek 3). Funguje jako indikátor provozu a signalizuje, že je třeba vyměnit vložku.
Rýže. 3. Struktura tavného článku
Čísla na obrázku označují:
- I – kazeta;
- 2 – tavná deska;
- 3 – cínové kuličky;
- 4 – tavná vložka;
- 5 – křemičitý písek;
- 6 – pružina;
- 7 – textolitová podložka;
- 8 – spoušťový mechanismus indikátoru provozu;
- 9 – uzávěr;
- 10 – ráfek uzávěru;
- 11 – indikátor provozu;
- 12 – azbestocementové těsnění;
- 13 – lití cementu.
V některých případech se pro zvýšení rychlosti odezvy používají vložky s paralelně natahovanými dráty různých průměrů. Vyhoření nejtenčího drátu zvyšuje zatížení zbývajících prvků a urychluje jejich roztavení.
Pro snížení přepětí u některých provedení vložek se používají vodiče s různými průřezy jednotlivých sekcí. Při aktivaci takové pojistky nejprve vyhoří úsek s nejmenším průřezem vložky. Pokud páry roztaveného kovu vyvolají elektrický oblouk v bodě zlomu, vyhoří úsek s velkým průřezem.
Konstrukční vlastnosti pojistek lze rozpoznat podle jejich označení. Časově aktuální charakteristiky se bohužel neaplikují na všechny typy produktů. Ale modely, které jsou označeny alfanumerickými kódy, lze snadno klasifikovat podle jejich účelu.
značkování
Při výběru pojistek je důležité znát rozsah ochrany. Jsou pouze 2: částečná a plná. Při částečné ochraně funguje pojistka pouze proti zkratovým proudům. Plná ochrana také zahrnuje vypnutí při přetížení.
V kódovém označení jsou rozsahy ochrany označeny písmeny „a“ (částečné) a „g“ (plné). Tato písmena jsou na prvním místě před čísly označujícími jmenovitý proud.
Na druhém místě jsou připojena velká anglická písmena, která označují:
- G – univerzální pojistka. Používá se k ochraně zařízení: transformátorů, kabelů, elektromotorů;
- L – pro kabely a rozvaděče;
- B – ochrana důlních zařízení;
- F – zařízení pro obvody s nízkým výkonem;
- M – zařízení pro ochranu obvodů elektromotorů a spínacích zařízení;
- R – zařízení pro ochranu polovodičových obvodů;
- S – okamžité spalování při zkratu a průměrná doba odezvy při přetížení;
- Tr – pojistky transformátoru.
Někdy jsou na vložkách vyznačeny pouze hodnoty jmenovitého proudu. Tyto pojistky se používají pouze pro ochranu proti zkratu.
Miniaturní pojistkové vložky jsou označeny podle potřeby GOST R IEC 60127-1-2005. Podle této normy je stanoven jmenovitý proud a jmenovité napětí.
Před hodnotou jmenovitého proudu jsou umístěny následující abecední symboly:
- FF – ultrarychlé pojistky;
- F – vysokorychlostní pojistkové vložky;
- M – polopomalé;
- T – pomalý;
- TT – super pomalé.
Barevné značení je povoleno. Příklad takového značení je na Obr. 4.
Rýže. 4. Barevné kódování miniaturních pojistek
Typy a zařízení
V závislosti na řešených úkolech může být klasifikace pojistek následující (obrázek 5):
Existují také samočinné pojistky, setrvačné a naklápěcí (obr. 6). Produkty inerciálního typu jsou navrženy tak, aby chránily elektromotory, které při startování vytvářejí velké zatížení. Tavné prvky se zahřívají, ale neshoří. Po nastartování motoru se setrvačná pojistka přepne do pohotovostního režimu.
Polohovací vložky se používají při ochraně elektrického vedení. V nouzových situacích tavný prvek otevře obvod. Působením vysoké teploty se vložka prodlužuje, v důsledku čehož je vyvinut tlak na spoušťový mechanismus, který odhodí pojistku ze svého sedla. Je tak zajištěno spolehlivé odstavení havarijního úseku.
Rýže. 6. Překlopné pojistky
Resetovatelné pojistkové zařízení se liší od ostatních typů elektrických přístrojů. Pracovním prvkem výrobku je polymer s kladným teplotním koeficientem roztažnosti. Polymer obsahuje uhlíkaté inkluze, které vedou proud.
Při zahřátí se uhlíkové vazby přeruší, což má za následek zvýšení elektrického odporu. Když je dosaženo teploty tání polymeru, odpor má tendenci k nekonečnu, to znamená, že se obvod otevře. Po ochlazení se elektrická vodivost polymeru obnoví. Pojistka se sama resetuje.
Технические характеристики
Pojistkové vložky jsou identifikovány dvěma charakteristikami: jmenovitým napětím a jmenovitým proudem. V průmyslových zařízeních mohou tato čísla dosahovat desítek kilovoltů a tisíců ampér.
V domácích spotřebičích se používají pojistkové vložky, jejichž jmenovité napětí volných kontaktů je:
- 110, 220 V – pro stejnosměrné proudy;
- 220; 380 V – pro střídavý proud.
Na kontaktech běžných modelů se jmenovité proudy pohybují od 10 do 2500 A a na koncích pojistkových vložek – od 2 do 2500 A.
