151554 (Организация ремонта предохранителей), страница 2

Все плавкие элементы предохранителей с большими номинальными токами присоединяются к контактным выводам сваркой, обеспечивающей хорошее качество контактных соединений.

Для предохранителей с малыми номинальными токами используется иногда пайка мягкими припоями, но чаще – механическое обжатие.

В разборных предохранителях плавкий элемент соединен с выводами плавкой вставки болтовым зажимом.

Наиболее подходящим материалом для плавкого элемента является серебро, т. к. оно имеет высокую и стабильную электрическую проводимость. Плавкие элементы из серебра имеют максимальный по сравнению со всеми другими используемыми металлами срок службы. Серебро обладает физическими свойствами, положительно влияющими на защитные характеристики предохранителей, низкие значения удельной теплоемкости, удельной теплоты плавления испарения, высокий потенциал ионизации. Серебро обладает хорошими технологическими свойствами: легко поддается точной штамповке, сварке и пайке, не требуя при этом предварительной обработки [6, c. 26].

Наиболее близкими к серебру электрофизическими свойствами обладает медь, благодаря чему она также широко используется в производстве предохранителей. Однако медь интенсивно окисляется, а ее окись стабильна вплоть до температуры плавления меди. Благодаря своей стабильности пленка могла бы быть защитной, если бы не механические напряжения, возникающие при изменении температуры и препятствующие адгезии пленки к чистому металлу. Вследствие воздействия этих сил оксидная пленка меди растрескивается и отслаивается, облегчая тем самым дальнейшее развитие коррозионных процессов. Большое распространение в качестве материала плавких элементов получает алюминий. Электрическое сопротивление алюминиевых плавких элементов стабильно при длительном протекании номинального тока, что обусловлено наличием тонкой оксидной пленки, защищающей металл от дальнейшего окисления и не разрушающейся при нагреве вплоть до температуры плавления. Однако именно наличие этой пленки затрудняет процессы пайки и сварки алюминиевых плавких элементов.

Из других металлов, применяющихся для изготовления плавких элементов, следует отметить цинк. Он имеет низкую температуру плавления, что предпочтительно для плавкого элемента, т. к. при этом значительно снижаются требования к термоустойчивости других элементов конструкции. Теплофизические характеристики цинка обеспечивают довольно низкое значение интеграла плавления [10, c. 38].

Конструкция контактов предохранителя должна обеспечивать прочное удержание плавкой вставки от перемещения ее под действием собственного веса и электродинамических сил, возникающих при токах перегрузки и КЗ, а также механических воздействиях. При этом не должен нарушаться электрический контакт между основанием и держателем плавкой вставки, держателем плавкой в ставки и плавкой в ставкой, плавкой вставкой и основанием.

Основные размеры выводов предохранителей должны соответствовать ГОСТ 21242–75. Они должны допускать присоединение внешних проводов и кабелей с диапазоном сечений, установленных ГОСТ 12434–83.

1.3 Устройство и принцип действия

Предохранители бывают плавкими (одноразовыми) и автоматическими (многоразовыми).

Плавкий предохранитель (рис. 1) обычно представляет из себя стеклянную или фарфоровую оболочку, на основаниях которой располагаются контакты, а внутри находится тонкий проводник из относительно легкоплавкого металла. Определённой силе тока срабатывания соответствует определённое поперечное сечение проводника. Если сила тока в цепи превысит максимально допустимое значение, то легкоплавкий проводник перегревается и расплавляется, защищая цепь со всеми её элементами от перегрева и возгорания.

Лампы накаливания снабжают плавкими предохранителями для предотвращения перегрузки питающей цепи в случае возникновения электрической дуги в момент перегорания лампы. Предохранителем в лампе служит участок одного из вводных проводников, расположенных в цоколе лампы. Этот участок имеет меньшее сечение по сравнению с остальной длиной провода; в лампах с прозрачной колбой это можно заметить, рассматривая лампу на просвет. Для 220-вольтовых бытовых ламп предохранитель обычно рассчитан на ток 7 А.

Существенной величиной является время, за которое происходит разрушение проводника при превышении установленного тока. С целью уменьшения этого времени некоторые плавкие предохранители содержат пружину предварительного натяжения. Эта пружина также разводит концы разрушенного проводника, предотвращая возникновение дуги [13, c. 65].

Автоматический предохранитель (рис. 2) (правильное название: Автоматический выключатель, также называется «автомат защиты», «защитный автомат» или же просто «автомат») состоит из диэлектрического корпуса, внутри которого располагаются подвижный и неподвижный контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или электромагнитным.

• Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие пружину, отводящую подвижный контакт, разрывая тем самым электрическую цепь. Время срабатывания зависит от тока (время-токовая характеристика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать тепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального тока предохранителя. В отличие от плавкого предохранителя, автоматический предохранитель готов к следующему использованию после остывания пластины [10, c. 87].

• Магнитный (мгновенный) расцепитель представляет собой соленоид, подвижный сердечник которого приводит в действие пружину, отводящую подвижный контакт. Ток, проходящий через автоматический выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в от 6 и более раз от номинального тока, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы A, B, C и D в зависимости от характеристики срабатывания расцепителей).

Основными частями предохранителя являются плавкая вставка и основание для ее установки.

Плавкая вставка – часть предохранителя, в которой происходит отключение электрического тока, подлежащая замене после срабатывания предохранителя. Она представляет собой корпус, в котором расположен плавкий элемент, расплавляющийся при срабатывании предохранителя, и дугогасительное устройство, представляющее собой наполнитель, для гашения возникающей при перегорании плавкого элемента электрической дуги.

Держатель плавкой вставки – съемная часть предохранителя, предназначенная для удержания его плавкой вставки. Контакты плавкой вставки – токоведущая часть, обеспечивающая электрическую связь контактов плавкой вставки с подводящими проводниками. Держатель предохранителя – сочетание основания предохранителя с держателем плавкой вставки. Блок предохранителя – механическое устройство в конструкции плавкой вставки предохранителя, которое при срабатывании предохранителя освобождает энергию, необходимую для срабатывания других аппаратов (или указателей) или для воздействия на свободные контакты предохранителя.

2. Организация ремонта

2.1 Текущий ремонт

При текущем ремонте предохранителей напряжением до 1000 Вольт с контактных поверхностей губок и патронов удаляют грязь, оксидные пленки и частицы расплавленного металла. Окислившиеся контакты зачищают стеклянной бумагой, а обгоревшие и оплавленные – надфилем. Затем разбирают патрон, проверяют состояние внутренних токопро-водящих частей и плавких вставок. Дефекты устраняют, а плавкую вставку, долго находившуюся в эксплуатации, заменяют новой. Вставки в предохранителях соседних фаз независимо от их состояния также меняют. Они должны быть однотипными, заводского изготовления и строго соответствовать значениям номинального тока предохранителя и тока защищаемой линии. При осмотре патрона предохранителя обращают внимание на целость и степень износа его стенок, так как при частых перегрузках плавкой вставки стенки патрона выгорают под воздействием высокой температуры дуги. При выгорании стенок патрона более чем на 50% первоначальной толщины патрон заменяют новым [2, c. 12].

Фибра, из которой изготовляют патрон предохранителя, представляет собой электротехнический картон, пропитанный под давлением раствором хлористого цинка. При перегорании плавкой вставки под воздействием высокой температуры дуги фибра выделяет пары цинка и хлористый газ, которые способствуют быстрому гашению дуги. При ремонте патрона стенки очищают от обгоревшей фибры, промывают, насухо вытирают чистой тряпкой, покрывают двумя слоями бакелитового лака или одним слоем клея БФ-2, а затем просушивают. После очистки внутренних токопроводящих деталей полость патрона предохранителя наполняют сухим кварцевым песком, который предварительно обрабатывают 2%-м раствором соляной кислоты, промывают и просушивают при 150–180 °С.

Чтобы убедиться в наличии электрической цепи между плавкой вставкой и контактными частями, отремонтированный патрон проверяют контрольной лампой, а затем устанавливают (при отключенном напряжении) в губках предохранителя. При этом обращают внимание на наличие контакта между губками и патроном [17, c. 35].

Предохранители предназначены для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания или недопустимых токов нагрузки и характеризуются номинальными токами плавкой вставки и предохранителя. Номинальным током плавкой вставки называют ток, при котором она должна работать в течение продолжительного времени, а номинальным током предохранителя – наибольший из номинальных токов плавких вставок, используемых в данном предохранителе. Для обеспечения быстрого плавления вставки предохранителя и повышения его защитного действия при малых перегрузках на ленточки вставки напаивают оловянные шарики диаметром 0,5–2 мм. Эти шарики позволяют использовать так называемый металлургический эффект. Сущность его заключается в том, что при нагревании вставки оловянный шарик с более низкой температурой плавления расплавляется раньше, чем вставка, и, проникая в нее, образует сплав металла, который по сравнению с исходным материалом обладает большим электрическим сопротивлением. При токах перегрузки вставка перегорает в месте напайки оловянного шарика. Предохранители характеризуются токоограничивающей способностью, так как плавкая вставка в них перегорает раньше, чем ток короткого замыкания успеет достигнуть устойчивого значения.

В ремонтных мастерских можно изготовить плавкую вставку из калиброванной проволоки, т.е. проволоки из легкоплавких металлов или сплавов, имеющей конкретный диаметр и рассчитанной на определенный ток (калибровку проволоки проводят на специальном стенде).

Расчет необходимого номинального значения тока плавкой вставки ведут с учетом эксплуатационных перегрузок и пуска защищаемой установки. Так, пусковой ток асинхронного двигателя (АД) с короткозамкнутым ротором может превышать номинальное значение тока в 7 раз. По мере разгона двигателя пусковой ток уменьшается до номинального. Длительность пуска зависит от характера нагрузки. Предохранитель не должен перегорать при воздействии на него пусковых токов. Параметры плавкой вставки в процессе эксплуатации должны быть стабильными, т.е. не должно происходить ее старения. Экспериментально установлено, что старение плавкой вставки не происходит при токах, равных 0,5 1_пл, где /_пл – ток плавления вставки. Из время-токовой характеристики предохранителя ПН-2 для времени 1 с его вставка плавится при токе, равном 5 /_вст._НОм. Если пуск АД длится 1 с, то среднее значение пускового тока за этот период должно быть не более 0,5 /_пл плавкой вставки за это же время. Таким образом, пусковой ток 1_п связан с током плавления 7_ПЛ соотношением [22, c. 16]:

…"» />

откуда

т.е. номинальный ток вставки выбирают в зависимости от пускового тока нагрузки.

При тяжелых условиях пуска АД (привод центрифуги и др.) или повторно-кратковременном режиме, когда пуски происходят с большой частотой, плавкая вставка выбирается с еще большим запасом по току:

Если предохранитель стоит в линии, питающей несколько АД,

где J_p – расчетный номинальный ток линии, равный сумме номинальных токов всех двигателей; /_Ном.дв ~ номинальный ток двигателя, имеющего наименьшую мощность.

Для АД с фазным ротором, если /_п < 2/_{ном дв},

2.2 Возможные неисправности, их причины, порядок устранения

Рассмотрим возможные неисправности, которые могут возникнуть при работе предохранителей.

1. Гашение дуги при срабатывании предохранителя различных конструктивных исполнений происходит в различных дугогасящих средах.

В качестве дугогасящей среды может использоваться: вакуум. Однако при этом в цепях постоянного и выпрямленного токов после расплавления плавкого элемента в вакууме горит устойчивая дуга, и предохранитель не способен отключать ток К3; изоляционная жидкость. При токах К3 вокруг плавкого элемента образуется область, заполненная паром изоляционной жидкости, которая теплоизолирует плавкий элемент или его узкий перешеек, вызывая тем самым ускорение процесса расплавления.