Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » В помощь начинающим электрикам, Все про автоматы и УЗО » Какие защитные устройства лучше: плавкие предохранители или автоматические выключатели?
Количество просмотров: 84387
Комментарии к статье: 14


Какие защитные устройства лучше: плавкие предохранители или автоматические выключатели?


Какие защитные устройства лучше: плавкие предохранители или автоматические выключатели?При эксплуатации бытовой и промышленной электрической сети всегда существуют риски получения электротравм или повреждения оборудования. Они могут возникнуть в любой момент при появлении критических режимов. Снизить такие последствия позволяют защитные устройства. Их применение значительно повышает безопасность пользования электроэнергией.

Защиты электрической схемы работают на основе:

  • предохранителя;

  • механического автоматического выключателя.

Принцип работы и устройство предохранителя

Два гениальных ученых Джоуль и Ленц одновременно установили законы взаимных связей между величиной проходящего тока в проводнике и выделением теплоты из него, выявив зависимости от сопротивления цепи и длительности промежутка времени.

Закон Джоуля Ленца

Закон Джоуля Ленца

Их выводы позволили создать самые простые защитные конструкции, основанные на тепловом воздействии тока на металл провода. У электрических предохранителей используется тонкая металлическая вставка, через которую пропускается полный ток схемы.

При номинальных параметрах передачи электроэнергии эта «проволочка» надежно выдерживает тепловую нагрузку, а с превышением ее значений сверх нормы — перегорает, разрывая цепь и снимая напряжение с потребителей. Чтобы восстановить работоспособность схемы необходимо заменить перегоревший элемент: плавкую вставку.

Она хорошо видна на конструкциях предохранителей для бытовой теле и радиоаппаратуры со стеклянными, прозрачными корпусами вставок.

Предохранители для бытовой радиоаппаратуры

Предохранители для бытовой радиоаппаратуры

На ее концах смонтированы специальные металлические площадки, создающие электрический контакт при установке в гнезда. Этот принцип воплощен в электрических пробках с плавкими вставками, много десятилетий защищавших наших родителей и старшие поколения от повреждений в электрической проводке.

Обыкновенные и автоматические предохранители для старой проводки

Обыкновенные и автоматические предохранители для старой проводки

По такой же форме были разработаны автоматические конструкции, которые вкручивались в гнезда вместо пробок. Но они при срабатывании не нуждались в замене составных частей. Для восстановления электроснабжения достаточно утопить кнопку внутрь корпуса.

Такими способами защищались старые электрические ввода в квартиру. Затем наряду с предохранителями стали появляться автоматические выключатели.

Защита ввода в квартиру

Защита ввода в квартиру

Выбор предохранителя основан на учете:

  • номинальных величин токов самого предохранителя и его вставки;

  • коэффициентов минимальной/максимальной кратности испытательного тока;

  • предельного отключаемого электротока и возможности разрыва транспортируемой мощности;

  • защитной характеристики плавкой вставки;

  • номинального напряжения предохранителя;

  • соблюдения принципов селективности.

Электрические характеристики предохранителя

Электрические характеристики предохранителя

Предохранители обладают простой конструкцией. Они широко используются в электроустановках, включая высоковольтное оборудование до 10 кВ, например, в защитах измерительных трансформаторов напряжения.

Промышленные высоковольтные предохранители

Промышленные высоковольтные предохранители

Принцип работы и устройство автоматического выключателя

Назначением механического коммутационного аппарата, называемого автоматическим выключателем, является:

  • включение, пропускание, отключение токов при нормальном режиме цепи;

  • автоматическое снятие напряжения с электроустановки при аварийных режимах, например, токах металлических коротких замыканий. Автоматические выключатели работают в режимах многоразовых защит от КЗ и перегрузок. Возможность многократного использования считается их основным отличием от предохранителя.

Во времена СССР в энергетике широко использовались автоматические выключатели серий АП-50, АК-50, АК-63, АО-15.

Выключатели серии АП-50

Выключатели серии АП-50

Автоматические выключатели на панелях РЗА

Автоматические выключатели на панелях РЗА

Читайте также: Как работает релейная защита и автоматика (РЗА)

В современных электрических схемах работают усовершенствованные конструкции зарубежных и отечественных производителей.

Современные автоматические выключатели

Современные автоматические выключатели

Все они заключены в диэлектрические корпуса, имеют общие исполнительные органы, обеспечивающие:

1. тепловое расцепление цепи при небольшом превышении допустимого значения тока;

2. электромагнитную отсечку при резких бросках нагрузки;

3. дугогасящие камеры;

4. контактные системы.

В случае нагрева энергией выделяемого тепла работает биметаллическая пластина, изгибающаяся от температурного воздействия до приведения в работу механизма расцепления. Эта функция зависит от количества выделенной теплоты и растянута по времени до определенного момента.

Отсечка действует максимально быстро от срабатывания электромагнитного соленоида с возникновением электрической дуги. Для ее гашения применяются специальные меры.

Усиленные контакты рассчитаны на многократные разрывы максимальных токов КЗ в цепи.

Эксплуатационные отличия автоматических выключателей от предохранителей

Защитные свойства обоих методов проверены временем, причем каждый способ требует анализа конкретных условий эксплуатации при оценке стоимости конструкции с учетом длительности и надежности работы.

Предохранители проще устроены, отключают схему одноразово, дешевле. Ими можно снимать напряжение вручную, но это, как правило, не очень удобно. К тому же при незначительных превышающих токах они долго отключают нагрузку. Этот фактор может служить поводом повышенной пожарной опасности.

Любой предохранитель защищает всего одну фазу сети.

Автоматические выключатели сложнее, дороже, более функциональны. Зато они точнее настраиваются под уставки защищаемой электросхемы, подбираются по рабочему расчетному току с учетом коммутируемых мощностей.

Корпуса современных автоматов из реактопластов обладают повышенной устойчивостью к термическому воздействию. Они не плавятся, стойки к воспламенению. Для сравнения: полистирольный корпус старых выключателей мог противостоять температурам не выше 70 градусов.

Конструктивное исполнение позволяет подбирать модели для одновременного размыкания от одной до четырех электрических цепей. Если в трехфазной цепи использовать предохранители, то они будут снимать напряжение со схемы с разными выдержками времени, что может стать дополнительной причиной развития аварии.

Предохранители работают от тока, без учета его характеристик. Автоматические выключатели подбирают под нагрузку и классифицируют буквами:

  • А — электросети увеличенной протяженности;

  • В — освещение коридоров и площадок;

  • С — силовые и осветительные системы с умеренными пусковыми токами;

  • D — преобладающие нагрузки от включения электродвигателей с большими пусковыми параметрами;

  • К — индуктивные печи и электрические сушилки;

  • Z — электроника.

Смотрите также: Характеристики автоматических выключателей

Преимущества выключателей очевидны:

  • надежность;

  • быстрое время отключения аварий;

  • разнообразие конструкций;

  • большее количество защитных функций;

  • способность коммутации нескольких участков;

  • снижение пожарной опасности;

  • простота ручных коммутаций;

  • удобный монтаж.

Именно поэтому автоматические устройства популярны.

Однако наука постоянно развивается и преподносит новые технические решения. Например, компания Murller стала массово выпускать современные предохранители-выключатели-разъединители с большим набором возможностей.

Современные предохранители-выключатели-разъединители компании Murller

Современные предохранители-выключатели-разъединители компании Murller

Даже их название говорит о многообразии функций новых устройств.

Поэтому выбирая защиту для электросхемы, анализируйте конструкцию понравившейся модели и ее возможности с учетом индивидуальных особенностей ваших электрических потребителей при минимальных издержках.

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории В помощь начинающим электрикам, Все про автоматы и УЗО

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Почему запрещено использовать самодельные предохранители?
  • Про электрические аппараты защиты для "чайников": плавкие предохранители
  • Как работают время-токовые характеристики автоматических выключателей и пре ...
  • Про электрические аппараты защиты для "чайников": автоматические выключат ...
  • Характеристики автоматических выключателей
  • Автоматические предохранители ПАР: устройство и особенности использования
  • Тепловой расцепитель автоматического выключателя
  • Выбор автомата по количеству полюсов
  • Виды предохранителей для бытовой техники
  • Автоматические выключатели серии А3700 ХЭМЗ
  • Категория: В помощь начинающим электрикам, Все про автоматы и УЗО

    Автоматические выключатели, Автоматы защиты, Расчет автоматического выключателя

      Комментарии:

    #1 написал: няшмашкрьімнаш |

    Про предохранители написали следующее:

    К тому же при незначительных превышающих токах они долго отключают нагрузку.

    Это справедливо и для автоматов. При протекании через автомат номинального тока, срабатывание происходит примерно через 1 час.

      Комментарии:

    #2 написал: MaksimovM |

    С предыдущим комментарием не соглашусь. Если идет речь о номинальном токе, то автоматический выключатель не должен срабатывать. Номинальный ток – это ток, при котором электрический аппарат должен работать неограниченное время в обычном режиме. Автомат срабатывает при некотором превышении номинального тока. Время срабатывания выключателя при том или ином значении тока нагрузки зависит от его типа.

    Единственное исключение, когда автоматический выключатель может сработать при номинальном токе - это когда температура окружающей среды (там, где установлен автомат) достаточно высокая.

      Комментарии:

    #3 написал: Павел |

    Автоматические выключатели удобнее в эксплуатации и, самое главное, они намного надежнее чем предохранители. Важным фактором здесь является то, что предохранители очень подвержены внешнему вмешательству, в том числе и электриков с низкой квалификацией. Такие "специалисты" после перегорания плавкой вставки заменяют ее на первую  же попавшуюся под руки медную проволоку. Результатом этого может стать фактически устранение предохранителя из защищаемой цепи. Физически он там будет и все будут думать, что он готов защитить цепь в результате КЗ, а реально он может и не сработать. Плавкие вставки нужно заменять только на типовые калиброванные. Но кто же у нас этим обычно заморачивается?

    Еще одно плохое последствие данного решения является то, что если плавкие предохранитель стоит в цепи защиты двигателя, а двигатель подключен через магнитный пускатель, то при КЗ из-за неправильной подобранной плавкой вставки ток КЗ будет отключаться контактами пускателя. Это происходит по тому, что при резком возрастании тока при КЗ происходит резкая посадка напряжения и катушка пускателя отпускает контакты. Для того чтобы этого не было плавкая вставка должна перегорать за время менее 0,2 с. А кто может гарантировать такое время перегорания при подборе наугад толщины проволоки при перезарядке предохранителя?

    Еще один отрицательный момент. Предохранитель в цепи асинхронного двигателя защищает его только от тока КЗ, а от перегрузки не защищает, т.к. предохранитель выбирается по условиям отстройки от пускового тока двигателя. А выбрав его по пусковому току мы получаем полную отсутствие защиты от небольшого повышения тока. Обязательно нужно устанавливать дополнительно тепловое реле. Автоматический выключатель с комбинированным расцепителем при установке в цепи одного двигателя защищает его и от КЗ и от перегрузки одновременно. 

    В современном электрооборудовании станков предохранители применяются только для защиты цепей управления, сигнализации и местного освещения. Это из-за того, что токи протекают там небольшие, часто менее 1 А и найти для этих целей автоматический выключатель очень проблематично, да и предохранители намного дешевле в этом случае.

      Комментарии:

    #4 написал: Олег |

    Статья полезная. Можно дополнить, что существуют специализированные автоматы защиты электродвигателей. которые защищают двигатель от всех видов электрических повреждений.

    Примечание для будущих статей: во множественном числе не "ввода",  "вводы".

      Комментарии:

    #5 написал: Андрей |

    Что такое "Iв" на графике "электрические характеристики предохранителя"?

      Комментарии:

    #6 написал: Андрэ |

    Павел, с пускателем понятно, а как обстоят дела с преобразователем частоты? Если заглянуть в каталоги преобразователей, то практически все рекомендуют установку именно предохранителей на линии питания преобразователя... Я думаю собака зарыта именно в их быстродействии... Если найти каталоги на предохранители и разобраться в их классах (aR, gG и тд), то можно открыть много нового и возможно расширить сферу применения именно предохранителей.. Я думаю не зря они существуют на рынке до сих пор.. Например, как я уже написал выше, для защиты силовых полупроводниковых элементов преобразователя частоты заводы изготовители рекомендуют установку именно быстродействующих предохранителей (предохранителей определенного класса), а не автоматических выключателей.. 

    Андрей,
    Думаю, что Iв - это действующий в цепи ток.. В итоге на графике мы видим относительные единицы, которые показывают во сколько раз действующий в цепи ток превышает номинальный ток плавкой вставки Iвн

      Комментарии:

    #7 написал: Николай |

    В силу своих физических свойств плавкие вставки предохранителей выдерживают, не расплавляясь, в течение 1 ч и более нагрузки, превышающие на 30 — 50% их номинальные токи, и надежно плавятся за время менее 1 ч лишь при нагрузках, превышающих номинальный ток плавких вставок на 60 — 100%. По этой причине защита от перегрузки с помощью предохранителей требует несколько больших расходов электрооборудования и материалов. Эти расходы не будут чрезмерно большими только в установках с неизменным графиком нагрузки, для которых можно выбрать плавкие вставки с номинальным током, равным или немного превышающим расчетный ток установки.

      Комментарии:

    #8 написал: Олег |

    Отключающая способность должна быть как минимум равной предполагаемому току короткого замыкания, которое может возникнуть в точке установки предохранителя. Чем выше отключающая способность, тем лучше предохранитель защищает установку от коротких замыканий высокой интенсивности. 

      Комментарии:

    #9 написал: Яков |

    Устройство автоматического выключателя является гораздо более сложным по сравнению с предохранителем.

      Комментарии:

    #10 написал: Михаил |

    Выбор между плавкими предохранителями и автоматическими выключателями зависит от конкретных условий и требований.

    Плавкие предохранители - это дешевые и простые в использовании устройства, которые обычно устанавливаются в электрических системах для защиты от перегрузки и короткого замыкания. Они работают на принципе термического плавления провода внутри предохранителя при превышении определенного тока. Однако, после срабатывания, плавкий предохранитель требуется заменить вручную, что может быть неудобным.

    Автоматические выключатели, с другой стороны, также защищают электрические системы от перегрузки и короткого замыкания, но они автоматически выключают электрическую цепь при превышении установленного тока. Они могут быть более надежными в защите системы, так как они быстро реагируют на перегрузки и короткие замыкания. Кроме того, автоматические выключатели могут быть установлены таким образом, чтобы быстро восстанавливать электропитание после временного срабатывания.

    В целом, если требуется быстрое реагирование на перегрузки и короткие замыкания, автоматические выключатели могут быть лучшим выбором. Однако, если вы ищете более экономичное решение, которое может быть легко заменено в случае срабатывания, то плавкие предохранители могут быть более подходящим выбором. Но в любом случае, выбор должен быть основан на требованиях и условиях конкретной электрической системы.

      Комментарии:

    #11 написал: Сергей |

    Предохранитель может сгореть в одной фазе и двигатель будет работать на двух фазах, что является аварийным режимом. Двигатель при этом может выйти из строя. Автомат всегда при кз отключит сразу все три фазы. 

      Комментарии:

    #12 написал: Константин Ляпцев |

    Вопрос определения номинальных токов электродвигателей 380 В, выбора плавких вставок и сечений проводов (три провода в одной трубе) или кабелей с алюминиевыми жилами решается в нашей практике очень простым способом. Для определения номинального тока двигателя его мощность умножается на 2, для определения тока требуемой плавкой вставки мощность двигателя умножается на 5 (кратность пускового тока принята равной 6). Правда, номинальные токи электродвигателей весьма малой мощности, определенные по этому правилу, получаются меньше паспортных примерно на 15%. Однако для таких электродвигателей всегда достаточны наименьшее из применяемых сечений провода или кабеля с алюминиевыми жилами (2,5 мм2) и наименьшая плавкая вставка (15 А). Для помещений, в которых согласно ПУЭ защита сетей от перегрузок необязательна, при выборе сечений проводов к электродвигателям достаточно, не обращаясь к справочникам, учесть, что ступеням мощностей электродвигателей от 10 до 28 кВт соответствуют ступени сечений проводов от 4 до 16 мм2. Пример. Требуется выполнить проводки к электродвигателям мощностью 2,8; 4,5; 10; 20; 28 кВт. Умножаем мощности соответственно на 2 и получаем номинальные токи двигателей: 5,6; 9,0; 20; 40 и 56 А. Умножаем мощности на 5 и получаем величины расчетных токов для выбора плавких вставок: 14; 22,5; 50; 100 и 140 А. Выбираем плавкие вставки: 15, 25, 60, 100, 150 А. Сечения проводов принимаем соответственно 2,5; 2,5; 4, 10 и 16 мм2. В соответствии с действующими ПУЭ должны применяться только калиброванные плавкие вставки заводского изготовления, поэтому определять диаметр проволоки для плавких вставок нет необходимости.

      Комментарии:

    #13 написал: Яков Кузнецов |

    Константин Ляпцев, Упрощенные рекомендации выбора уставок защиты и сечений проводников могут привести к ошибкам, в одних случаях они могут оказаться недостаточными, в других — необоснованно завышенными. Например, вашу методику, правильную в обычных случаях, нельзя использовать для расчетов сетей во взрывоопасных помещениях. Во всех случаях следует руководствоваться указаниями ПУЭ.

      Комментарии:

    #14 написал: Борис |

    Плавкая проволока предохранителя находится внутри пробки. Пели в электрической сети пройдет ток, величина которого превышает допустимую, проволока расплавится и цепь разомкнётся. Плавкие предохранители всегда включаются в цепь последовательно. В предохранителях, рассчитанных на различную величину тока, контактные винты и пробки делаются неодинаковой высоты. Самые низкие контактные винты и самые длинные пробки рассчитаны на 4 а. Высоту контактного винта в предохранителях на 6 а делают на 2 мм, а в предохранителях для 10 а на 4 мм больше. Также применяются автоматические термопредохранители с электромагнитной защитой проводки от перегрузки и токов короткого замыкания. Они удобны и надежны в работе.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.