Pojistka: kontrolní materiály a typy pojistek, indikátory výběru a použití

Pojistka – elektrické spínací zařízení určené k odpojení chráněného obvodu otevřením nebo zničením živých částí speciálně určených k tomuto účelu pod vlivem proudu přesahujícího určitou hodnotu. Pojistka je zapojena do série se spotřebičem elektrického proudu a přeruší proudový obvod, když překročí jmenovitý proud – proud, pro který je pojistka navržena. Podle principu působení při přerušení proudu v chráněném obvodu jsou pojistky rozděleny do čtyř tříd – tavné, elektromechanické, elektronické a používající nelineární reverzibilní vlastnosti změnou odporu po překročení určitého proudového prahu u některých vodivých polovodičových materiálů (samovratné pojistky). U pojistek, když proud překročí jmenovitý proud, dojde ke zničení vodivé části pojistky (tavení, vypařování), tradičně se tento proces nazývá „vyhoření“ nebo „vyhoření“ pojistky. Automatický síťový ochranný spínač je vybaven proudovými snímači (elektromagnetickými a/nebo tepelnými), při překročení jmenovitého proudu přeruší obvod otevřením kontaktů, pohyb kontaktů do rozepnutí se provádí pomocí; předem nabité pružiny. U elektronických pojistek je chráněný obvod přerušen bezkontaktními klíči. U samoobnovovacích pojistek se při překročení proudu měrný elektrický odpor polovodičového materiálu proudonosného prvku pojistky zvýší o několik řádů, čímž se po odstranění proudu a ochlazení sníží proud obvodu, oni obnovit jejich normální odolnost. Pod pojmem elektrická pojistka nebo obvykle pojistka, což znamená nejběžněji používanou a nejlevnější pojistku. Lidstvo vděčí za svůj vzhled Louisi Françoisovi Clémentovi Breguetovi, který si v roce 1847 všiml, že malé tenké dráty mohou být použity k ochraně telegrafních instalací před bleskem, čímž vznikl prototyp současných elektrických pojistek, které se používají téměř všude [1]. Pojistky se široce používají k ochraně jakéhokoli elektrického zařízení, například k zabránění přehřátí domácích elektrických vodičů v případě zkratu. Absence pojistek nebo jejich nesprávné použití může vést k požáru. Pojistky na schématech obvodů jsou označeny zkratkou „FU“ (mezinárodní označení, z angličtiny pojistka – tavenina) nebo „Pr“ (grafické znázornění v sovětských a ruských normách podle ESKD se shoduje s IEEE/ANSI, druhá možnost na obrázku [2]). Počítačový text používá symbol ⏛ (číslo Unicode U+23DB, HTML kód ⏛)

Pojistky [upravit | upravit kód]

Hlavní článek: Pojistka

Princip činnosti pojistky [ upravit | upravit kód]

Experimentální časově-proudové charakteristiky pojistek tří různých jmenovitých proudů [3]

V pojistkách se jako vodivý prvek zničený extra proudy používají čisté kovy (měď, zinek, olovo, železo atd.) a některé slitiny (Kovar, ocel atd.). Všechny čisté kovy a téměř všechny kovové slitiny mají kladný teplotní koeficient elektrického odporu, to znamená, že se stoupající teplotou se zvyšuje odpor tavného prvku. Právě kladný teplotní koeficient odporu určuje ochranné vlastnosti pojistky. Při proudech pod ochranným jmenovitým proudem se teplo generované v pojistkovém prvku neustále odvádí do okolí. V tomto případě je teplota tavného prvku nastavena mírně vyšší než teplota média. Při proudech nad jmenovitým proudem se v pojistkové vložce vyvíjí tepelná nestabilita – zvýšení teploty vede ke zvýšení aktivního odporu pojistkové vložky, což způsobuje její ještě větší zahřívání, protože výkon na větvi v sériovém elektrickém obvod je I 2 ⋅ R. cdot R.> Zvýšení odporu vede ke zvýšení uvolňování tepla, uvolnění tepla zvyšuje teplotu, zvyšuje odpor a tím i uvolněný výkon, což opět zvyšuje teplotu. V tomto případě se proces vyvíjí jako lavina – teplota tavného prvku začne překračovat jeho bod tání, což způsobí mechanické zničení tavného prvku a přerušení elektrického obvodu. Také důležitým elektrickým parametrem pojistky je kromě jmenovitého proudu tzv parametr ochrany, určený časově-proudovou charakteristikou. Experimentálně bylo zjištěno, že oblast proudů způsobujících „vyhoření“ pojistky leží nad čárou na grafu v kartézských souřadnicích proud – doba odezvy (spalování, přerušení obvodu), rovnice této čáry přibližně splňuje podmínku I. 2 ⋅ t = k, cdot t=k, > kde I je proud, t je doba hoření, k je parametr rozměru A 2 s, v širokém rozsahu změn proudu trvalý. Čím vyšší je tedy proud, tím kratší je doba „hoření“ pojistky. Parametr k se často nazývá „ochranný faktor“ nebo „parametr ochrany“. Výše uvedená rovnice není splněna při velmi vysokých proudech, protože expanze a deionizace plazmatu v elektrickém oblouku odpařeného ochranného tavného prvku trvá konečnou dobu. Také při nízkých proudech, pod jmenovitým ochranným proudem, je doba „vyhoření“ nekonečná. V odborných specifikacích pojistek je parametr k obvykle výslovně uveden.

Konstrukce pojistek a držáky pojistek [ editovat | upravit kód]

Hlavní prvky pojistky jsou: pojistková vložka (pojistkový prvek), pouzdro, ve kterém je instalována pojistková vložka, kterou lze v případě spálení vyměnit (u slaboproudých pojistek není pojistková vložka vyměnitelná, provedení je jednorázový a při spuštění se vymění celá pojistka v držáku), kontaktní část, zhášecí zařízení a zhášecí médium oblouku. Pojistková vložka uvnitř patrony je umístěna ve speciálním zhášecím médiu (například křemičitém písku), které při hoření tavné vložky intenzivně ochlazuje a deionizuje elektrický oblouk, čímž zabraňuje úniku plazmatu pouzdrem. U některých typů pojistek je pouzdro vyrobeno z materiálu vyvíjejícího plyn (například z vlákna) při tepelném působení oblouku se uvolňuje intenzivní plyn a vzniklé plyny pomáhají uhasit oblouk uvnitř pouzdra. U nízkoproudých pojistek mohou být pojistkové vložky někdy umístěny v prostředí inertních plynů v utěsněném pouzdře (aby se zabránilo oxidaci tavné vložky v průběhu času: pojistková vložka se pod proudem zahřívá a oxidační proces probíhá intenzivněji). Pojistky pro ochranu polovodičových součástek (rychločinné) mají další konstrukční prvky pro urychlení provozu: v tomto případě je elektrický obvod uvnitř pojistky přerušen elektrodynamickými silami a napnutými pružinami. Urychlení provozu pojistky je také dosaženo pomocí metalurgického efektu. Jmenovitý proud pojistkové vložky a jmenovitý proud kartuše se liší (pro jednu kartuši se vyrábí více jmenovitých vložek stejné velikosti a pro různé proudy).

Typy pojistek [upravit | upravit kód]

Různé domácí pojistky v keramickém pouzdře

Obvykle se nazývá ochranný prvek protržení pojistky nebo nějaká náhradní konstrukce s tímto prvkem vložit. Náhradní vložka se po vyhoření vymění za novou. Pro ochranu elektrických obvodů s více ochrannými zařízeními je ekonomicky výhodné použít jističe, které obnovují elektrický obvod manipulací (jističe). Samoobnovitelné pojistky se používají v nízkoproudých nízkonapěťových obvodech.

Jednorázové pojistky [ upravit | upravit kód]

Pojistky používané na jachtě (DIN 43560)

• slaboproudé vložky (k ochraně elektrických spotřebičů s nízkou spotřebou – do 6 A);
  • 3×15 (první číslo znamená vnější průměr v mm, druhé číslo znamená délku vložky v mm);
  • 4×15 typ VP-1;
  • 5×20 typ VP-2;
  • 6×32 typů PK-30, PTs-30;
  • 7 × 15;
  • 10 × 30;
  • miniaturní;
  • běžná vidlice;
  • DIAZED (nejběžnější v SSSR);
  • NEOZED;
  • velikost 000 (do 100 A);
  • velikost 00 (do 160 A);
  • velikost 0 (do 250 A);
  • velikost 1 (do 355 A);
  • velikost 2 (do 500 A);
  • velikost 3 (do 800 A);
  • velikost 4a (až 1250 A);

  Pojistky se také liší v charakteristikách odezvy na proud při překročení jmenovitého proudu.

  Vzhledem k setrvačnosti pojistek v profesionálně navržených sítích se často používají jako selektivní ochrana a jsou duplikovány jističi. Selektivita mezi samotnými pojistkovými vložkami je dosažena v poměru 1:1,6. Časově proudová charakteristika pojistek se stanoví závislostí resp. volbou parametru I 2 ⋅ t cdot t> [4] ; PUE regulují ochranu nadzemních vodivých vedení tak, aby pojistka vypadla do 15 sekund (zkratový proud na konci vedení musí být roven třem jmenovitým proudům pojistky). Podstatnou hodnotou je doba, za kterou dojde ke zničení vodiče při překročení nastaveného proudu. Pro zkrácení této doby obsahují některé pojistky předpínací pružinu. Tato pružina také rychle oddělí konce zničené pojistkové vložky a zkrátí dobu hoření oblouku.

  Konstrukce pojistek [ upravit | upravit kód]

  40ampérové ​​pojistky s charakteristikou odezvy „gG“, ekvivalentní sovětské charakteristice „PPN“.

  • pojistková vložka – prvek obsahující nespojitou část elektrického obvodu (například drát, který shoří při překročení určité úrovně proudu);
  • mechanismus pro připevnění pojistkové vložky ke kontaktům, zajišťující zahrnutí pojistky do elektrického obvodu a instalaci pojistky jako celku.

  Vysokonapěťové pojistky se používají k ochraně elektrických zařízení elektrických sítí s napětím nad 1000 V před zkratovými proudy a nepřijatelnými proudy při přetížení.
  Hlavní technická charakteristika pojistky jsou jmenovité napětí, jmenovitý trvalý proud, závislost doby tavení vložky na proudu. Vypínací schopnost pojistek je charakterizována jmenovitým spínacím výkonem. Ochranným prvkem pojistky je pojistková vložka zapojená sériově do elektrického obvodu chráněné sítě.
  Pojistky, které mají schopnost prudce snížit proud v obvodu při zkratu, se nazývají proud omezující. Když pojistkovou vložkou procházejí zkratové proudy nebo dlouhodobé přetěžovací proudy, dochází k jejímu nadměrnému přehřátí a roztavení, přičemž se nejprve změní na kapalné a poté na plynné skupenství. Když se kov vložky roztaví, vytvoří se mezi kontakty pojistky oblouk. Doba hoření a rychlost zhášení elektrického oblouku uvnitř pojistky závisí na konstrukci pojistky a správné volbě pojistkové vložky. Po zhasnutí oblouku je elektrický obvod zcela přerušen.
  Doba vyhoření pojistkové vložky závisí na velikosti proudu, který jí prochází a nazývá se ochranná nebo proudově-časová charakteristika pojistkové vložky, která slouží k určení doby vypnutí nouzových proudů a také k výpočtu selektivní provoz pojistek a reléové ochrany elektrické instalace.
  Proudové jištění pojistky je dáno konstrukcí pojistky, fyzickými údaji pojistkové vložky samotné (materiál, tvar, délka a průřez) a okolní teplotou.
  Proudové charakteristiky pojistky jsou také ovlivněny stavem pojistkové vložky. Pokud použijete vložku s oxidovým filmem, která má v důsledku dlouhodobého skladování za abnormálních podmínek zmenšený průřez spotřebního prvku, změní se vlastnosti vložky.
  Pojistková vložka může fungovat po dlouhou dobu, pokud jí prochází jmenovitý nebo menší elektrický proud. Při průchodu provozního proudu pojistkou se vložka zahřívá, ale kovová konstrukce se nemění.
  Jmenovitý proud pojistkové vložky je proud, který vložka vydrží, aniž by se dlouhodobě roztavila nebo vyhořela, a jmenovitý proud pojistky je proud, na který jsou dimenzovány její proudonosné části. Hodnota jmenovitého proudu je uvedena na proudových částech pojistky a na kontaktních částech pojistkových vložek.
  Důležitými ukazateli pojistek je jejich spolehlivost, stabilita a selektivita, to znamená, že pojistková vložka musí pracovat dlouho, když jí prochází jmenovitý proud, nespálit se při krátkodobém přetížení, spolehlivě vypnout omezovací proud bez zničení samotné pojistky a vypněte pouze tu část elektrického obvodu, pokud v kterémkoli místě dojde ke zkratu, který je chráněn touto pojistkou. V tomto případě by měla fungovat pojistka, která je umístěna blíže k bodu uzavření.
  Nazývá se proud, při kterém pojistková vložka vyhoří, když dosáhne ustálené teploty okraj. Pokud se hodnota hraničního proudu blíží jmenovité hodnotě nebo je o něco vyšší, pojistková vložka se při průchodu jmenovitého proudu nespálí.
  Maximální vypínatelný proud pojistky – to je nejvyšší proud, který může vypnout pojistku při přepálení její pojistkové vložky.
  Maximální odpojitelný proud pojistkové vložky musí být roven nebo větší než maximální jmenovitý zkratový proud v obvodu chráněném pojistkou. Při nesprávné volbě pojistky se prodlužuje doba trvání oblouku při přepálení pojistkové vložky a může vést ke zničení držáku pojistky.
  Vypínací schopnost pojistky je maximální zkratový výkon, který může pojistka přerušit, když vypadne pojistková vložka, aniž by došlo ke zničení držáku pojistky.
  Chráněné elektrické terče jsou vybaveny pojistkami pro jmenovitá napětí a proudy odpovídající elektrické instalaci. Použití pojistek navržených pro nižší jmenovité napětí může vést ke zkratu a zničení pojistky. Pokud použijete pojistku s vyšším jmenovitým napětím a proudem, nebude poskytovat potřebnou ochranu a naruší selektivní činnost zařízení a ochranných relé, protože má vlastnosti odlišné od chráněného obvodu. Pro spolehlivou funkci pojistky je nutné, aby aktuální charakteristická éra pojistkové vložky byla o něco nižší než charakteristika chráněného objektu.

  V uzavřených rozváděčích s napětím 6 a 10 kV se používají pojistky PC a PKT.
  Pojistka PC (obr. 1) patří k pojistkám omezujícím proud a jedná se o kartuši – porcelánovou trubici 8 naplněnou jemným křemičitým pískem, uvnitř které je umístěna tavná vložka 10. Mosazné uzávěry 8 s kryty 7 jsou upevněny konce porcelánové trubice 6. Kontakty kartuše jsou umístěny na dvou nosných izolátorech 5 upevněných na ocelové desce 1. Kontakty 2 jsou opatřeny zámky, které zabraňují vypadnutí kartuše při vzniku elektrodynamických sil při průchodu zkratových proudů. Pro připojení přípojnic rozváděče k pojistce se používá dřík 4 kontaktu 2.
  Pojistková vložka 10 se skládá z měděných drátů potažených vrstvou stříbra a navinutých na keramickém jádru (tyčce) 9 pro jmenovité proudy do 7,5 A. Při proudech nad 7,5 A mají měděné dráty tvar spirál a jsou umístěny přímo uvnitř porcelánové trubice. Pojistkový drát pro jmenovité proudy do 7,5 A má po celé délce stejný průměr a pro proudy nad 7,5 A má jiné průměry, tedy v tomto případě je použit drát stupňovitého průřezu, který výrazně zlepšuje vlastnosti. pojistek. Během procesu vypínání pojistky nedochází k roztavení a odpaření takových vložek pod vlivem vysokých proudů současně: nejprve se roztaví část vložky s drátem menšího průřezu a poté s drátem většího průřez. Tím se zkrátí délka utrženého úseku a sníží se přepětí, které je způsobeno přepálením pojistkové vložky. Tato konstrukce PC pojistkové vložky umožňuje omezit přepětí na 2,5násobek provozního napětí.

  Rýže. 1. Vysokonapěťová pojistka

  

  Označení pojistek udává: jejich typ (PC – s jemnozrnným křemenným plnivem), určení (T – pro jištění výkonových transformátorů, K – kondenzátory, D – elektromotory, N – transformátory napětí), provedení (101 – pro pojistky se jmenovitým proudem do 32 A, 102 – pro pojistky s napětím 6 kV a proudem od 40 do 80 A, 10 kV a od 40 do 50 A, 103 – pro pojistky 6 kV a od 100 do 160 A, 10 kV a od 80 do 100 A), jmenovité napětí, kV, jmenovitý proud, A (je roven proudu pojistkové vložky), jmenovitý vypínací proud, kA, klimatická verze a kategorie umístění. Například pojistka s jemnozrnnou křemennou výplní, určená k ochraně výkonového transformátoru, provedení 102, se jmenovitým napětím 10 kV, proudem 40 A a vypínacím proudem 20 kA, pro umístění v mírném klimatu a vnitřních instalace je označena PKT 102-10-40-20U3 .
  Pro stožárové trafostanice se používají pojistky PKT příslušného klimatického provedení (U, HL, T) a 1. kategorie umístění. Jejich kazety jsou vodotěsné, aby se zabránilo navlhnutí vnitřních částí.
  K ochraně přístrojových transformátorů napětí pro napětí 3 -10 kV se používají pojistky PKH-10, které nemají indikační zařízení pro svou činnost.

  a – celkový pohled (PKT-103), 6 – držáky pojistek na keramické tyči (vlevo) a bez tyče (vpravo), 1 – deska (pro podpěrné izolátory 5 neznázorněno), 2 – kontakt se zámkem, 9 – zásuvka, 4 – stopka kontaktu, 5 – podpěrný izolátor, 6 – kryt, 7 – mosazný uzávěr, 8 – porcelánová trubice (pouzdro), 9 – tyč, 10 – pojistková vložka, 11 – indikační drát, 12 – ukazatel provozu, 13 – cínové kuličky

  U pojistek PC je pojistková vložka vyrobena z několika paralelních vodičů, což výrazně zlepšuje podmínky přenosu tepla a snižuje celkový průřez vložky. V důsledku toho se zlepšují podmínky pro chlazení a zhášení elektrického oblouku, který vzniká v několika paralelních kanálech, když se dráty taví a odpařují, což vede k přerušení elektrického obvodu. Kromě toho jsou na dráty tavných vložek připájeny cínové kuličky 13, které slouží ke snížení bodu tavení drátů v důsledku „metalurgického efektu“. Protože teplota tavení cínu je výrazně nižší než teplota tavení materiálu vložky, taví se dříve a v roztavené formě proniká do kovu drátu, čímž se snižuje teplota tavení tavné vložky v této oblasti.
  Držák pojistky PC je nutné vyplnit suchým čistým jemnozrnným pískem s obsahem křemene cca 99%, který zajistí rychlou deionizaci elektrického oblouku v prostoru mezi zrny křemene a průnik par vložkového kovu do písku .
  PC pojistky umožňují vícenásobné nabití obloukového sklíčidla po jeho aktivaci, zatímco je vyměněna slinutá křemenná výplň. Při výměně pojistkové vložky musíte striktně dodržet délku drátu odpovídající danému typu pojistky a také vzdálenost mezi jednotlivými dráty a stěnami kazety. Nedodržení délky vodičů a vzdáleností povede ke zničení pojistky. Trubky s pojistkami jsou hermeticky uzavřeny.
  PC pojistka je proud omezující ochranné zařízení, protože zkratový proud je přerušen po roztavení a odpaření kovu, nikoli v okamžiku jeho přirozeného průchodu nulovou hodnotou, ale mnohem dříve, než stihne dosáhnout maximální hodnoty.
  Pojistky pro vnitřní instalaci jsou vybaveny indikátorem vypnutí 12, který se skládá z kovového pouzdra, pružiny, indikátorového drátu 11 a hlavice s háčkem. Ke krytu nábojnice je připevněna průchodka s vloženou pružinou. Jeden konec pružiny je připevněn k hlavě indikátoru pomocí háčku a druhý je připevněn k pouzdru. V normálním provozním stavu je pružina stlačena. Při vyhoření pojistkové vložky se spálí i indikační drát, čímž se uvolní pružina, která je vymrštěna z pojistky spolu s hlavicí, což signalizuje přepálení pojistkové vložky.
  Maximální vypínatelný výkon PC pojistek je 300 MBA. Vyrábějí se pro tyto jmenovité proudy: 2; 3,2; 5; 8; 10; 16; 20; 31,5; 40; 50; 80; 100; 160; 200; 315; 400 A.

  Konstrukčně se pojistky vyrobené pro různá jmenovitá napětí liší délkou patrony a pro různé jmenovité proudy – nejen délkou patrony, ale také průměry patron a uzávěrů. Při jmenovitém napětí 6 kV pro jmenovitý proud 75 A a více a při napětí 10 kV pro proud 50 A a více jsou držáky pojistek vyrobeny v párech. Pojistky pro proudy nad 200 A při napětí 6 kV a nad 150 A při napětí 10 kV mají čtyři patrony pro každou frázi.

  INSTALAČNÍ ROZMĚRY SKLÍČIDLA

  Oprava pojistek PKT a PKN spočívá v kontrole neporušenosti pojistkové vložky, čištění kontaktních ploch, kontrole činnosti zámku a kontrolky provozu (u pojistek PKT). Když prstem stisknete jeho hlavu, indikátor spouštění by se měl volně pohybovat, a když prst spustíte, měl by se vrátit na své místo. Kromě toho zkontrolujte hustotu a úplnost plnění kartuší křemičitým pískem (při protřepávání kartuší by neměl být slyšet žádný hluk).
  Dále je nutné hlídat správnou instalaci pojistky (podle jmenovitého proudu). Pokud je zjištěno přerušení pojistkové vložky, jsou kazety vyměněny a odeslány do dílen k opětovnému nabití.
  Nízkonapěťové deskové pojistky se vyměňují, když vyhoří nebo je na nich detekován vodní kámen, trubkové pojistky se při vyhoření vymění a pošlou k dobití.