Плавкая вставка (плавкий предохранитель) является ключевым компонентом в силовых предохранителях, предназначенным для защиты электрических цепей и оборудования от токов перегрузки и короткого замыкания путем разрушения (плавления) токопроводящего элемента под действием сверхтока. В промышленной электротехнике плавкие вставки используются в составе держателей предохранителей (плавких патронов) типов NH (ножевые), DIN, gG/gL, aM и других, рассчитанных на токи от 2 А до нескольких килоампер и напряжения до 1000 В переменного и 1500 В постоянного тока.
Промышленная плавкая вставка представляет собой неразборный модуль, основными элементами которого являются:
Классификация осуществляется по области применения и время-токовым характеристикам (ВТХ), согласно стандартам IEC 60269 (ГОСТ Р МЭК 60269).
Выбор вставки основывается на анализе ее параметров.
| Параметр | Обозначение | Описание и значение |
|---|---|---|
| Номинальный ток | In | Ток, который вставка может проводить неограниченно долго без срабатывания. Указывается для эталонных условий (температура окружающей среды +20°C). |
| Номинальное напряжение | Un | Максимальное напряжение сети, в которую может быть установлена вставка. Определяет дугогасящую способность. |
| Номинальная отключающая способность | Icn | Максимальный ожидаемый ток КЗ, который вставка может безопасно отключить. Для промышленных вставок достигает 120 кА. |
| Пороговый ток несрабатывания | I1 | Ток, который вставка должна проводить не менее 1 часа (для In > 16А) или 2 часов (для In ≤ 16А). Обычно 1,25
|
| Пороговый ток срабатывания | I2 | Ток, при котором вставка сработает не более чем за 1 час (или 2 часа). Обычно 1,6
|
| Предельный отключаемый ток | Ip | Пиковое значение тока, которое достигается до момента плавления элемента. Важно для селективности и защиты полупроводников. |
| Джоулевы потери | Pv | Мощность, рассеиваемая вставкой при номинальном токе. Влияет на нагрев соседнего оборудования. |
Время-токовая характеристика представляет собой график зависимости времени срабатывания от протекающего тока. На графике отображаются зоны срабатывания при перегрузке (инерционная часть) и при коротком замыкании (мгновенная часть).
Процесс отключения делится на фазы:
Выбор осуществляется по следующим критериям:
| Мощность двигателя, кВт (~400 В) | Номинальный ток двигателя, А | Пусковой ток (примерно), А | Тип вставки (характеристика aM) | Назначение вставки |
|---|---|---|---|---|
| 11 | 22-24 | 150-170 | aM 63 | Защита от КЗ силовых цепей. Перегрузку контролирует тепловое реле. |
| 22 | 42-45 | 300-340 | aM 80 | Аналогично. Вставка не сработает при 7-кратном пусковом токе длительностью до 10 с. |
Монтаж должен производиться на обесточенном оборудовании в чистые держатели. Необходимо обеспечить плотный контакт ножей в губках держателя. При эксплуатации важно контролировать температуру контактов, отсутствие вибрации. Замена производится только на вставку с идентичными номиналами и характеристиками. Срабатывание всегда требует поиска и устранения причины (КЗ, перегрузка, деградация оборудования). Многоразовое срабатывание на токи, близкие к пороговым, может привести к старению и изменению ВТХ плавкого элемента.
Термины часто используются как синонимы, но строго: плавкая вставка — это сменный элемент, содержащий плавкий элемент, а предохранитель — это полное устройство, состоящее из держателя (патрона, основания) и вставки. В промышленной практике часто говорят «предохранитель NH00 160A», подразумевая именно плавкую вставку.
Категорически запрещено. Самодельные элементы не имеют ни точной ВТХ, ни дугогасящей способности, ни нормированной отключающей способности. Это приводит к пожарам, разрушению оборудования и несчастным случаям из-за невозможности безопасного отключения тока КЗ.
Повышенная температура (>20°C) снижает нагрузочную способность, так как ухудшает теплоотвод. При температуре +40°C номинальный ток необходимо снижать на 5-10%, в зависимости от производителя. И наоборот, при низких температурах ток срабатывания может незначительно увеличиться.
Вставки aR/gR используют плавкие элементы из высокочистого серебра с особыми геометрическими формами для максимально быстрого ограничения тока. Технология изготовления и материалы более дорогие. Они также проходят более строгие испытания на отключающую способность и Ip.
Селективность обеспечивается, если время срабатывания предохранителя, расположенного ближе к нагрузке (последующего), при любом значении тока КЗ меньше, чем время срабатывания или время плавления предохранителя на предыдущей ступени. На практике используют рекомендации производителей: обычно достаточно соотношения номинальных токов 1:1,6 (например, 100А на предыдущей и 63А на последующей ступени) для вставок одного типа и одного производителя.
Цвет (зеленый, желтый, красный, синий и т.д.) соответствует определенному диапазону номинальных токов и размеру (типоразмеру) вставки согласно стандарту DIN 43620. Это позволяет визуально идентифицировать токовую группу. Например, вставки NH типа 2 оранжевого цвета обычно имеют диапазон токов 80-125А.
Нет. Номинальное напряжение определяет способность погасить дугу. При установке в сеть с более высоким напряжением дуга может не погаснуть, что приведет к разрушению корпуса, возникновению дугового замыкания и тяжелой аварии.
Необходимо проверить:
Частое срабатывание — это симптом, требующий анализа электротехнического состояния цепи, а не просто замены вставки на более мощную.