Основни характеристики на предпазителите
За предпазител, както за всяко устройство, една от основните характеристики е номиналното напрежение (Unom.) - това е междуполюсното напрежение, равно на номиналното междуфазно напрежение на електрическите мрежи, в които предпазителят е предназначен да работи.
Предпазителите също се характеризират със следните стойности:
1) Номинален ток на предпазителя (Inom.),, който е максималният непрекъснат ток на натоварване, разрешен от условията на нагряване на частите на предпазителя. Номиналният ток на предпазителя е същият като номиналния ток на подменяния елемент.
2) Номиналният ток на елемента на предпазителя, който трябва да бъде заменен, Inom.e е максималният ток на натоварване, разрешен от условията на нагряване на частите на елемента, който трябва да бъде заменен в непрекъснат режим, когато елементът е монтиран в контактите или в държача на основата, предназначена за него.
3) Номинален ток на основата на предпазителя Inom.os - най-високият допустим ток на натоварване в продължителен режим при условията на нагряване на частите на основата с монтиран в основата сменяем елемент за същия ток.
4) Номинален ток на държача на предпазителя (Inom.p)-най-високият ток на натоварване, разрешен от условията на нагряване на частите на държача на предпазителя в непрекъснат режим, когато той е монтиран заедно с крайните държачи (ако има такива) в контактите на предназначената за него основа.
Най-важната защитна характеристика на предпазителя е характеристиката време-ток, показана на фигура 1.1, т.е. зависимост на времето на топене на вложката от ефективната стойност на тока. Обикновено тези характеристики са изградени за пълния диапазон от номинални токове на предпазителите на конкретен тип предпазител и позволяват да се избере предпазител за защита на конкретен обект. отпо абсцисната ос е нанесена ефективната стойност на периодичния компонент на тока, а по ординатната ос е посочено времето на топене в секунди (логаритмична скала).
Както може да се види от фигура 1.1, предпазителят надеждно защитава обекта при големи претоварвания, а при малки претоварвания неговите защитни функции са по-слабо изразени. Горната част на кривата време-ток показва, че при малки промени в натоварването, например от 2Iном. до 3Iном. времето за топене на стопяемата връзка може да варира в широк диапазон - от 3600 до 10 секунди. Допуска се известна нестабилност на тази характеристика в областта на малки претоварвания. Така че едночасовият ток на топене трябва да бъде в диапазона от 1,3 до 2Iном.
Фигура 1.1 - Времетокова характеристика на предпазителя
Заедно със защитната характеристика се използва характеристиката на най-дългото време на изгаряне на дъгата (виж Фигура 1.2) - зависимостта на времето на изгаряне на дъгата от съотношението на ефективната стойност на периодичния компонент на очаквания ток, съответстващ на момента на възникване на дъгата, към номиналния ток In.При съотношение, равно или по-голямо от 100,, времето трябва да бъде не повече от 0,01 s за предпазители с финозърнест кварцов пълнител и 0,05 - 0,08s- за изпускателни (виж фигура 1.3). Сумата от времето на топене на вложката и времето на дъгата дава общото време на разпадане. Очакваният ток е токът, който би протекъл във веригата, в която е монтиран предпазителят, ако предпазителят бъде заменен от късо съединение с незначителен импеданс. Способността на предпазителя да издържа на претоварвания при преминаващи токове, както и тяхното многократно въздействие, се определя от време-токовата характеристика на максимално допустимите претоварвания, която се основава на време-токхарактеристики на топене във времеви диапазон от 0,01 до 90 s чрез умножаване на неговата абциса с коефициент, чиято стойност се определя по време на предварителни тестове, където Imel 10, Imel 0,01 - токове на топене за време съответно от 10 и 0,01 s. При най-високо работно напрежение предпазителят трябва да изключва целия диапазон от токове - от едночасовия ток на топене за предпазители клас 1 или минималния ток на прекъсване - за предпазители клас 2, до номиналния ток на прекъсване, във всеки момент на възникване на късо съединение спрямо нулата на мрежовата синусоида. В този случай кривата на вътрешното преходно възстановяващо напрежение на веригата на мястото на предпазителя при очаквания номинален ток на задействане не трябва да бъде по-висока от нормализираната гранична линия, начертана от началото в координати напрежение-време (вижте Фигура 1.3).
 |  |
| Фигура 1.2 - Характеристики на най-дългото време на горене на предпазители от серията PK, PKN, PKT | Фигура 1.3 - Изграждане на време-токова характеристика на топене |
Наклонът на тази гранична крива определя скоростта на нарастване на възстановяващото се напрежение.
Ефектът на ограничаване на тока е, че при голям ток тънката жица на стопяемата връзка се стопява и изпарява за хилядни от секундата по цялата си дължина.
В канала за разреждане на дъгата се създава високо налягане, процесите на дейонизация на стълба на дъгата протичат интензивно, съпротивлението на дъгата се увеличава рязко, ограничавайки тока и намалявайки го до нула - до текущия естествен преход през нула, т.е. много по-рано, отколкото токът във веригата по време на късо съединение има време да достигне постоянна стойност (пунктирана крива) на фигура 1.4.
По този начин големината на тока на късо съединение е ограничена до2-5 пъти. ЕМП на самоиндукция, която възниква при прекъсване на тока, насложена върху мрежовото напрежение, създава комутационни пренапрежения. Чрез специални конструктивни мерки най-големите допустими пренапрежения, които възникват между клемите на токоограничаващия предпазител по време на изключване, са ограничени, така че да не надвишават следните стойности:
Номинално напрежение, kV 3 6 10 20 35
Най-високото допустимо напрежение,
максимална стойност, kV 12 23 38 75 126
Фигура 1.4 - Изключване на тока на късо съединение чрез токоограничаващ предпазител
Ограничителните характеристики на предпазителите се изразяват като зависимостта на най-високия моментен ток от ефективната стойност на очаквания симетричен ток, както е показано на фигура 1.5.
Фигура 1.5 - Зависимост на най-високата моментна стойност на тока I1 от ефективната стойност на тока I2 за номиналните токове на предпазимите вложки (токова характеристика - отражение) на предпазителите от серия PK
Изградени са характеристики на стопяеми вложки за различни номинални токове. Ефектът на ограничаване на тока от определени стойности на превключвания ток, в зависимост от номиналния ток на предпазимата връзка, трябва да започне при съотношение на очаквания симетричен ток към номиналния ток на предпазимата връзка не повече от 40.