Влияние числа последовательных перешейков на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей

В статье проведен анализ влияния числа последовательных перешейков плавкого элемента, выполненного из серебра, на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2006
Автор:	Фомин, В.И.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2006
Назва видання:	Електротехніка і електромеханіка
Теми:	Електричні машини та апарати
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142757
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Влияние числа последовательных перешейков на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей / В.И. Фомин // Електротехніка і електромеханіка. — 2006. — № 5. — С. 46-47. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-142757
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1427572018-10-16T01:23:12Z Влияние числа последовательных перешейков на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей Фомин, В.И. Електричні машини та апарати В статье проведен анализ влияния числа последовательных перешейков плавкого элемента, выполненного из серебра, на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей. У статті проведено аналіз впливу кількості послідовних перешийків плавкого елемента, зробленого з срібла, на захисні характеристики швидкодіючих плавких запобіжників. The paper analyzes influence of number of sequential isthmuses of a silver fuse element on protective characteristics of fast fuses. 2006 Article Влияние числа последовательных перешейков на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей / В.И. Фомин // Електротехніка і електромеханіка. — 2006. — № 5. — С. 46-47. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 2074-272X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142757 621.316.923 ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати
spellingShingle	Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Фомин, В.И. Влияние числа последовательных перешейков на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей Електротехніка і електромеханіка
description	В статье проведен анализ влияния числа последовательных перешейков плавкого элемента, выполненного из серебра, на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей.
format	Article
author	Фомин, В.И.
author_facet	Фомин, В.И.
author_sort	Фомин, В.И.
title	Влияние числа последовательных перешейков на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей
title_short	Влияние числа последовательных перешейков на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей
title_full	Влияние числа последовательных перешейков на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей
title_fullStr	Влияние числа последовательных перешейков на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей
title_full_unstemmed	Влияние числа последовательных перешейков на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей
title_sort	влияние числа последовательных перешейков на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей
publisher	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate	2006
topic_facet	Електричні машини та апарати
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142757
citation_txt	Влияние числа последовательных перешейков на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей / В.И. Фомин // Електротехніка і електромеханіка. — 2006. — № 5. — С. 46-47. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
series	Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv	AT fominvi vliâniečislaposledovatelʹnyhperešejkovnazaŝitnyeharakteristikibystrodejstvuûŝihplavkihpredohranitelej
first_indexed	2025-07-10T15:41:38Z
last_indexed	2025-07-10T15:41:38Z
_version_	1837275127268507648
fulltext	46 Електротехніка і Електромеханіка. 2006. №5 УДК 621.316.923 ВЛИЯНИЕ ЧИСЛА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ПЕРЕШЕЙКОВ НА ЗАЩИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ ПЛАВКИХ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ Фомин В.И., к.т.н., доц., Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт" Украина, 61002, Харьков, ул. Фрунзе, 21, НТУ "ХПИ", кафедра "Электрические аппараты" тел. (057) 707-62-81, e-mail: fvi@kpi.kharkov.ua У статті проведено аналіз впливу кількості послідовних перешийків плавкого елемента, зробленого з срібла, на захис- ні характеристики швидкодіючих плавких запобіжників. В статье проведен анализ влияния числа последовательных перешейков плавкого элемента, выполненного из серебра, на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей. В настоящее время для защиты электроприводов, управляемых силовыми полупроводниковыми преоб- разователями, используются автоматические воздуш- ные выключатели и плавкие предохранители. Быст- родействующие предохранители предназначены толь- ко для защиты от внутренних коротких замыканий. Сложность процессов аварийных режимов, имеющих место в преобразователях приводов (пробой полупро- водникового прибора, опрокидывание инвертора и т.п.), связанная с большим числом факторов, опреде- ляющих их характер (начальная фаза внутреннего короткого замыкания, параметры короткозамкнутого контура и т.п.) не дает возможности полного экспе- риментального исследования оптимальных способов защиты на опытных образцах преобразователей. Более рациональным для этого является иссле- дование аварийных режимов и изучение оптимальных способов защиты на математических моделях с по- мощью ЭВМ. Известно, что параметры плавкого элемента яв- ляются важнейшими факторами, определяющими основные характеристики быстродействующих плав- ких предохранителей. От их величины зависит работа преобразователя в номинальном режиме и защитные характеристики при отключении токов короткого за- мыкания. Целью данной работы является исследование влияния числа последовательных перешейков на за- щитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей, а следовательно и на работу полу- проводниковых преобразователей в режиме короткого замыкания. Испытания плавких предохранителей показали [1], что при относительно больших токах короткого замыкания все последовательные узкие перешейки равного поперечного сечения расплавлялись одно- временно. При одних и тех же параметрах цепи и при одном и том же токе, при котором происходит рас- плавление узкого перешейка, длительность горения дуги с одним последовательным перешейком больше, чем в случае нескольких последовательно соединен- ных перешейков и приводит к значительному умень- шению интегралов тока дуги. Это является причиной более высоких значений dtdl и dtdUд , поэтому дуга гасится более эффективно. Однако плавкий элемент с большим числом по- следовательных перешейков n имеет недостаток: уве- личивается его сопротивление, что приводит к необ- ходимости увеличения сечения плавкого элемента (числа параллельных перешейков m) чтобы иметь на выводах плавкого предохранителя одинаковое пре- вышение температуры при протекании одного и того же номинального тока Iн. Как результат увеличивает- ся преддуговое время, что может отрицательно ска- заться на защитных характеристиках. Кроме того, число последовательных перешейков n увеличивает напряжение на предохранителе и достижение которо- го сверх допустимого значения может привести к внутреннему короткому замыканию в преобразовате- ле. Поэтому существует оптимальное n для данного предохранителя при определенном номинальном на- пряжении Uн. В литературных источниках приводятся противоречивые рекомендации по выбору напряже- ния на один последовательный перешеек. Как правило, все фирмы выпускают быстродей- ствующие предохранители, плавкие элементы кото- рых изготавливаются из серебра Ср. 999. Большинст- во всех применяемых форм перешейков можно полу- чить из формы трапеции и круглого выреза. Исследо- ванию подвергались плавкие элементы с перешейка- ми, образованными круглыми вырезами. Исследовались быстродействующие плавкие предохранители на номинальный ток 630 А, номи- нальное напряжение 660 В. Плавкие элементы имели следующие параметры: δ – толщина плавкого элемента 0,01 см; b0 – ширина перешейка 0,015 см; Ø – диаметр отверстия выреза перешейка 0,15 см; B – ширина ветви 0,165 см; l – длина плавкого элемента 4,2 см; n – число последова- тельных перешейков 2; 3; 4; 5 и 6. На рис. 1 представлена ветвь плавкого элемента с n = 3. l Bb0 7 714 14 Рис. 1 По методике, представленной в [2], были прове- дены расчеты числа параллельных ветвей m для всех плавких элементов с различными n (сечения плавких элементов), исходя из заданного превышения темпе- ратуры 90˚С на выводах предохранителя. Для этого токоведущая система предохранителя (плавкий эле- мент, выводы и токоподводящие проводники) разби- вается на ряд участков прямоугольной формы и по- стоянного сечения (рис. 2). Рабочая часть плавкого элемента разбивается на участки, каждый из которых представляет собой модуль плавкого элемента, при- чем в пределах каждого участка сечение и периметр одинаковы и равны эквивалентным значениям сече- ния и периметра модуля плавкого элемента. Електротехніка і Електромеханіка. 2006. №5 47 N 1 2 1 2 3 4 5 N-1N-2 N-3 Рис. 2 1 и N – внешние проводники, подсоединяемые к предохранителю; 2 и N-1 – выводы предохранителя; 3 и N-2 – нерабочие части плавкого элемента; 4,5,… и N-3 – рабочие части плавкого элемента (мо- дули переменного сечения) число ко- торых зависит от числа последователь- ных перешейков n. Для определения эквивалентных значений перимет- ра и сечения модулей рабочей части плавкого элемента была использована методика, представленная в [2]. Результаты числа параллельных перешейков m для плавких элементов с различным числом последо- вательных перешейков n представлены в табл. 1. Дуговой процесс в кварцевом наполнителе отли- чается от процесса горения дуги в других средах. В дисперсной среде дуговой столб расширяется, прони- кая через поры в пространственной решетке, образо- ванной частицами дисперсного вещества. В такой решетке или "скелете" рекомбинация ионов значи- тельно ускоряется. Если патрон предохранителя осторожно, без за- метных вибраций заполнить кварцевым песком, то объемная плотность такого заполнения приблизи- тельно равна 1,4 г/см3. Дальнейшее уплотнение мож- но достичь при помощи вибраций или непосредствен- ного механического нажима. При этом объемная плотность асимптотически приближается к пределу, который называется "нормальным уплотнением". Численное значение объемной плотности при нор- мальном уплотнении зависит от размера зерна. Для фракций песка со средним диаметром зерна в преде- лах 0,2-1,0 мм это значение равно 1,6±0,05 г/см3. Натурные испытания быстродействующих плав- ких предохранителей при различных параметрах кон- тура короткого замыкания на переменном токе часто- той 50 Гц были заменены расчетами на ЭВМ. Расчет процесса коммутации тока короткого за- мыкания проводился по методике, представленной в [2]. Параметры контура короткого замыкания были следующими: а) 10к.з. =I кА; 730с =U В; 2,0cos =ϕ ; 0,1=ψ ; б) 100к.з. =I кА; 730с =U В; 1,0cos =ϕ ; 5,1=ψ , где к.з.I - действующее значение тока к.з.; Uс - дейст- вующее значение напряжения источника питания; ϕcos - коэффициент мощности контура; ψ - началь- ная фаза включения. Ниже приведены результаты проведенных испы- таний. Таблица 1 n m Iк.з. tпл ∫ пл ⋅10-3 Iпл Iогр tоткл ∫ д ⋅10-3 ∫ откл⋅10-3 Umax ∫ к.э.д lвыг B∑ M 10 2,13 52,65 8,63 12,11 6,58 400 453 1729 0,728 1,010 2 54 100 0,44 55,90 19,49 32,59 2,15 930 986 1995 0,662 0,827 8,91 5,17 10 2,30 66,33 9,30 11,76 6,54 369 435 1714 0,604 0,680 3 61 100 0,48 72,50 21,24 29,93 2,16 819 891 1880 0,548 0,559 10,06 5,83 10 2,48 83,08 9,99 11,60 6,58 353 436 1674 0,520 0,501 4 68 100 0,51 86,90 22,56 27,76 2,19 749 836 1772 0,473 0,416 11,22 6,51 10 2,67 103,43 10,70 11,60 6,64 347 450 1614 0,454 0,386 5 76 100 0,55 108,87 24,30 25,59 2,25 711 820 1671 0,415 0,325 12,54 7,23 10 2,86 126,62 11,39 11,83 6,79 344 470 1558 0,403 0,308 6 84 100 0,59 134,23 26,05 26,62 2,31 682 816 1585 0,368 0,263 13,86 8,04 n – число последовательных перешейков; m - число параллельных перешейков; Iк.з. – эффективное значе- ние тока короткого замыкания, кА; tпл – время проте- кания тока к.з. до образования электрической дуги, мс; ∫ пл - джоулев интеграл плавления (преддуго- вой), А2⋅с; Iпл – ток в цепи на момент образования электрической дуги, кА; Iогр – максимальный пропус- каемый ток (ток ограничения), кА; tоткл – полное вре- мя отключения цепи от момента начала к.з., мс; ∫ д - дуговой джоулев интеграл, А2⋅с; ∫ откл - полный джо- улев интеграл отключения, А2⋅с; Umax – максимальное напряжение на предохранителе, В; ∫ к.э.д - количество электричества i⋅t, протекающее по единичной дуге за время ее горения, А⋅с; lвыг – длина выгорания, см; B∑ - ширина плавкого элемента, см; M – масса серебра, идущего на изготовление плавкого элемента, г. Из проведенных расчетов можно сделать сле- дующие выводы. С увеличением числа последова- тельных перешейков увеличивается преддуговое вре- мя, ток плавления и интеграл плавления. Это объяс- няется тем, что предохранители с большим n имеют большее суммарное сечение перешейков. Увеличивается также ширина плавкого элемента, а следовательно, и масса серебра, идущего на его из- готовление. Увеличивается суммарная эрозия плавко- го элемента под воздействием электрической дуги, что является причиной более высоких значений dtdl и dtdUд . Практически не изменяется полное время отключения. Дуговой интеграл и полный джоулев интеграл отключения имеют явный минимум при определен- ном значении n. Максимальное напряжение на предо- хранителе уменьшается. Отсюда следует вывод, что для предохранителя на определенное значение номи- нального напряжения Uн существует оптимальное значение числа последовательных перешейков, для которых основные защитные характеристики будут наилучшими. ЛИТЕРАТУРА [1] Пастор Ю.А. Теплообмен и гашение электрической дуги в плавких предохранителях с дисперсным и жидкост- ным наполнителем. – Дис. канд. техн. наук. – Рига, 1977. – 205 с. [2] Фомин В.И. Определение тепловых и коммутационных характеристик быстродействующих предохранителей на стадии проектирования. – Дис. канд. техн. наук. – Харь- ков, 1983. – 204 с. Поступила 4.01.2006

Влияние числа последовательных перешейков на защитные характеристики быстродействующих плавких предохранителей

Репозитарії

Схожі ресурси