Utilizarea siguranțelor. Scopul, proiectarea și aplicarea siguranțelor

a) Scopul siguranței. Siguranțele au apărut în același timp cu rețelele electrice. Simplitatea dispozitivului și întreținerea, dimensiunile mici, capacitatea mare de rupere, costul redus au asigurat aplicarea lor foarte largă. Siguranțele LV sunt fabricate pentru curenți de la mA la mii de A și pentru tensiuni de până la 660 V, iar siguranțe HV - până la 35 kV și mai sus.

Întrerupătoare de circuit- sunt dispozitive electrice concepute pentru a proteja circuitele electrice de suprasarcinile de curent si curentii de scurtcircuit.

Deconectarea circuitului protejat se produce prin distrugerea pieselor sub tensiune special prevăzute pentru aceasta sub influența unui curent care depășește o anumită valoare.

În majoritatea structurilor, circuitul este deconectat prin topirea siguranței, care este încălzită direct de curentul circuitului. După deconectarea circuitului, este necesar să înlocuiți inserția arsă cu una care poate fi reparată. Această operațiune se efectuează manual sau automat. În acest din urmă caz, întreaga siguranță este înlocuită.

Utilizarea pe scară largă a siguranțelor în diferite domenii ale economiei naționale și în viața de zi cu zi a condus la o varietate de modele ale acestora. Totuși, în ciuda acestui fapt, toate au următoarele elemente de bază: o carcasă sau o piesă de susținere, o legătură sigură, un dispozitiv de conectare prin contact, un dispozitiv de arc sau un mediu de arc.

b) Principiul siguranței, fenomene fizice într-un aparat electric. Deconectarea circuitului protejat se produce prin distrugerea pieselor sub tensiune special prevăzute pentru aceasta sub influența unui curent care depășește o anumită valoare.

În majoritatea structurilor, circuitul este deconectat prin topirea siguranței, care este încălzită direct de curent.

circuit protejat. După deconectarea circuitului, este necesar să înlocuiți inserția arsă cu una care poate fi reparată. Această operațiune se efectuează manual sau automat. În acest din urmă caz, întreaga siguranță este înlocuită.

La curenti> eu topindu-se, siguranța trebuie să se declanșeze în conformitate cu caracteristica timp-curent. Odată cu creșterea curentului, gradul de accelerare a arderii legăturii siguranțe ar trebui să crească mult mai repede decât curentul. Pentru a obtine aceasta caracteristica se modeleaza insertul sau se foloseste un efect metalurgic.

Inserția este realizată sub forma unei plăci cu decupaje (Fig. 6.1, A), scăzându-și secțiunea transversală în unele zone. În aceste zone restrânse

Figura 6.1 - Distribuția temperaturii ( A) și locul arderii legăturilor siguranțe figurate în timpul supraîncărcărilor ( b) și la scurtcircuit ( v)

se degajă mai multă căldură decât pe cele largi. La eu Cu toate acestea, excesul de căldură datorat conductivității termice a materialului de inserție are timp să fie distribuit în părți mai largi și întreaga inserție are practic aceeași temperatură. Cu suprasarcini ( eu ) încălzirea zonelor restrânse este mai rapidă, deoarece doar o parte din căldură are timp să fie îndepărtată pe zone largi. Legătura fuzibilă se topește într-unul dintre cele mai fierbinți locuri (Figura 6.1, b). La scurtcircuit ( eu » ) încălzirea tronsoanelor înguste este atât de intensă încât practic se poate neglija îndepărtarea căldurii din acestea. Legătura fuzibilă arde simultan în toate sau mai multe locuri înguste (Figura 6.1, v).

În multe modele, inserția 1 primește o astfel de formă (Figura 6.2, a), în care forțele electrodinamice F care apar la curenții de scurtcircuit rup inserția chiar înainte de a avea timp să se topească. În fig. 6.2, iar punctul de rupere este indicat printr-un cerc. Această secțiune este realizată cu o secțiune mai mică.

Orez. 6.2. Exemple de forme de fuzibile cu rupere accelerată a acestora

La curenții de suprasarcină, forțele electrodinamice sunt mici, iar legătura fuzibilă se topește în locul îngust. În construcția din fig. 6.2, b accelerarea deconectarii circuitului la suprasarcini si scurtcircuite se realizeaza datorita arcului 2, care rupe insertul 1 cand metalul se inmoaie in sectiunile ingustate, inainte ca aceste sectiuni sa se topeasca.

Efectul metalurgic este că multe metale cu punct de topire scăzut (staniul, plumbul etc.) sunt capabile să dizolve alte metale refractare (cupru, argint etc.) în stare topită. Acest fenomen este utilizat la siguranțele cu fire paralele.

Pentru a accelera topirea inserțiilor în timpul supraîncărcărilor, bile de tablă sunt lipite pe fire. La curenții de suprasarcină, bila se topește și dizolvă o parte din metalul pe care este lipită. Inserția se arde în locul în care mingea este lipită.

Parametrii siguranței

Siguranța funcționează în două moduri puternic diferite: în condiții normale și de suprasarcină și scurtcircuit. În primul caz, supraîncălzirea insertului are caracterul unui proces în stare de echilibru, în care toată căldura eliberată în ea este eliberată în mediu. În acest caz, pe lângă inserție, toate celelalte părți ale siguranței sunt încălzite la temperatura stabilită. Această temperatură nu trebuie să depășească valorile admise. Se numește curentul pentru care fuzibilul este proiectat pentru funcționare pe termen lung curentul nominal al fuzibilului Inom. Poate diferi de curentul nominal al siguranței în sine.

De obicei, în aceeași siguranță pot fi introduse în același timp siguranțe cu curenți nominali diferiți. Valoarea siguranței, indicat pe acesta, este egal cu cel mai mare dintre curenții legăturilor de siguranță destinate acestui proiect de siguranță.

Proprietățile de protecție ale siguranței în timpul suprasarcinii sunt standardizate. Pentru siguranțe de viteză normală, curent de netopire convențional- curent, atunci când curge pentru un anumit timp, legătura siguranței nu ar trebui să se ardă, curent de topire condiționat- curent, timp în care fuzibilul trebuie să se ardă pentru un anumit timp. De exemplu, pentru o siguranță cu circuite de siguranță pentru curenți nominali de 63 -100 A, circuitele de siguranță nu trebuie să se ardă când curge un curent de 1,3 eu nom într-o oră și la un curent de 1,6 eu Nom ar trebui să se consume în timp până la o oră.

Luați în considerare încălzirea inserției sub sarcină continuă.

Caracteristica principală a siguranței este caracteristica timp-curent, reprezentând dependența timpului de topire al insertului de curentul care curge t= f ( i). Pentru o protecție perfectă, este de dorit ca caracteristica timp-curent a siguranței (curba 1 din Fig. 6.3) în toate punctele să fie ușor mai mică decât caracteristicile circuitului sau obiectului protejat (curba 2 din Fig. 6.3). Cu toate acestea, caracteristica reală a siguranței (curba

3) intersectează curba 2. Să explicăm acest lucru. Dacă caracteristica siguranței corespunde curbei 1, atunci aceasta se va arde din cauza îmbătrânirii sau la pornire.

Orez. 6.3. Coordonarea caracteristicilor siguranței și obiectului protejat

motor. Circuitul se va declanșa dacă nu există suprasarcini nepermise. Prin urmare, curentul de fuziune al insertului este ales să fie mai mare decât curentul nominal de sarcină. În acest caz, curbele 2 și 3 se intersectează. În zona supraîncărcărilor mari (zona B), siguranța protejează obiectul. În zona A, siguranța nu protejează obiectul. La suprasarcini mici (1,5 - 2) euÎncălzirea siguranței se desfășoară încet. Cea mai mare parte a căldurii este transmisă mediului înconjurător,

Se numește curentul la care fuzibilul se arde atunci când atinge o temperatură de echilibru curent de limită I nogp. Pentru a preveni arderea siguranței la curentul nominal eu nu, este necesar eu nuр> eu Nu. Pe de altă parte, pentru o mai bună protecție, valoarea eu nogp ar trebui să fie cât mai aproape de nominal.

Pentru a reduce punctul de topire al insertului, la fabricarea acestuia se folosesc metale și aliaje cu punct de topire scăzut (cupru, argint, zinc, plumb, aluminiu).

Luați în considerare încălzirea inserției la scurtcircuit.

Dacă curentul care trece prin insert este de 3 - 4 ori mai mare eu nom, atunci practic procesul de încălzire este adiabatic, adică. toată căldura generată de insert merge la încălzirea acesteia.

Timpul de încălzire al insertului până la punctul de topire

,

unde A „este o constantă determinată de proprietățile materialului; q- sectiunea transversala a insertului; j k este densitatea de curent a insertului.

Ca parte a legăturii fuzibile de la starea solidă la lichid, rezistivitatea acesteia va crește brusc (de zeci de ori). Timpul de trecere de la solid la lichid

,

unde este rezistivitatea materialului introdus la temperatura de topire; - rezistivitatea materialului inserat în stare lichidă; y este densitatea materialului de inserție; L- căldură latentă de topire a materialului

Parametrul principal al siguranței în caz de scurtcircuit este întreruperea limitei curentului- curentul pe care îl poate întrerupe la o tensiune de retur egală cu cea mai mare tensiune de lucru.

Durata de viață a arcului depinde de designul siguranței. Timpul total de deconectare a circuitului de către siguranță

t pr = t pl + t tranziție + t arcuri

Pentru siguranța cu inserție în aer

,

unde coeficientul n= 3 ia în considerare distrugerea prematură a inserției, iar k 0 = 1,2 -1,3 ia în considerare durata de ardere a arcului.

La siguranțele cu umplutură (tip închis), este mai puțin probabilă distrugerea inserției până la topirea completă. Timp de deconectare a siguranței

,

Coeficientul k d = 1,7 -2 ia în considerare durata arderii arcului.

Topirea insertului de secțiune variabilă are loc în istmurile cu secțiunea transversală cea mai mică. Procesul de încălzire decurge atât de repede încât căldura aproape că nu are timp să fie îndepărtată în zonele cu secțiune transversală crescută. Prezența istmurilor de secțiune transversală redusă permite reducerea drastică a timpului de la momentul declanșării scurtcircuitului până la apariția arcului. Procesul de stingere a arcului începe până când curentul de scurtcircuit atinge o valoare constantă sau chiar a amplitudinii. Un arc se formează în timp t 1 după apariția scurtcircuitului, când curentul din circuit este mult mai mic decât valoarea în stare de echilibru eu k set

Mijloacele de stingere a arcului vă permit să stingeți arcul în milisecunde. În acest caz, se manifestă efectul limitării curentului, prezentat în Fig. Când circuitul deteriorat cu limitare de curent este deconectat, stingerea arcului este facilitată, deoarece nu este deconectat curentul de scurtcircuit în regim permanent, ci curentul determinat de timpul de topire al insertului.

Orez. 6.4. Deconectarea DC și AC printr-o siguranță limitatoare de curent

Design siguranța

c) Dispozitiv de siguranță. Utilizarea pe scară largă a siguranțelor în

cele mai diverse domenii ale economiei naționale și în viața de zi cu zi a condus la o varietate de design-uri. Totuși, în ciuda acestui fapt, toate au următoarele elemente de bază: o carcasă sau o piesă de susținere, o legătură sigură, un dispozitiv de conectare prin contact, un dispozitiv de arc sau un mediu de arc.

Orice circuit electric este format din elemente separate. Fiecare dintre ele este caracterizată de anumite valori ale puterii curentului la care elementul dat este eficient. Creșterea amperajului peste aceste valori poate deteriora celula. Acest lucru se datorează unei temperaturi inacceptabil de ridicate sau din cauza unei schimbări destul de rapide a structurii acestui element din cauza efectului curentului. În astfel de situații, siguranțele de diferite modele previn deteriorarea elementelor circuitelor electrice.

Clasificarea lor se bazează pe metoda de întrerupere a circuitului electric cu aceste siguranțe și, prin urmare, le putem enumera pe cele care sunt cele mai utilizate în următoarele tipuri de siguranțe:

• fuzibil,
• electromecanic,
• electronic,
• auto vindecare.

Metoda de întrerupere a unui circuit electric cuprinde întregul set de procese care au loc într-o siguranță atunci când aceasta este declanșată.

• Siguranțele întrerup circuitul electric prin topirea legăturii siguranțelor.
• Siguranțele electromecanice conțin contacte care sunt deconectate de un element bimetalic deformabil.
• Siguranțele electronice conțin o cheie electronică care este controlată de un circuit electronic special.
• Siguranțele cu auto-vindecare sunt realizate folosind materiale speciale. Proprietățile lor se schimbă odată cu fluxul de curent, dar sunt restaurate după o scădere sau dispariție a curentului în circuitul electric. În consecință, rezistența crește mai întâi și apoi scade din nou.

Fuzibil

Cele mai ieftine și mai fiabile sunt siguranțele. O legătură fuzibilă, care se topește sau chiar se evaporă după creșterea puterii curentului peste valoarea setată, este garantată să creeze o întrerupere a circuitului electric. Eficacitatea acestei metode de protecție este determinată în principal de rata de distrugere a legăturii siguranțe. Pentru aceasta, este realizat din metale și aliaje speciale. Acestea sunt în principal metale precum zincul, cuprul, fierul și plumbul. Deoarece legătura siguranței este în esență un miez conductor, se comportă ca un conductor, care este caracterizat de graficele prezentate mai jos.

Prin urmare, pentru funcționarea corectă a siguranței, căldura care este generată în legătura cu siguranța la curentul nominal de sarcină nu trebuie să conducă la supraîncălzirea și distrugerea acesteia. Se risipește în mediu prin elementele corpului siguranței, încălzind inserția, dar fără consecințe distructive pentru aceasta.

Dar dacă curentul crește, echilibrul termic va fi perturbat, iar temperatura inserției va începe să crească.

În acest caz, va avea loc o creștere asemănătoare unei avalanșe a temperaturii din cauza creșterii rezistenței active a legăturii siguranțe. În funcție de viteza de creștere a temperaturii, insertul fie se topește, fie se evaporă. Evaporarea este facilitată de un arc de volți, care poate apărea în siguranță la tensiuni și curenți semnificativi. Arcul de timp înlocuiește siguranța distrusă, menținând curentul în circuitul electric. Prin urmare, existența sa determină și caracteristicile de sincronizare ale deconectarii de către legătura siguranței.

• Caracteristica timp-curent este parametrul principal al legăturii siguranțe, conform căruia este selectată pentru un anumit circuit electric.

În modul de urgență, este important să întrerupeți circuitul electric cât mai repede posibil. În acest scop, sunt utilizate metode speciale pentru fuzibile, cum ar fi:

• reducerea locală a diametrului său;
• „Efect metalurgic”.

În principiu, acestea sunt metode similare care permit într-un fel sau altul să provoace încălzirea locală mai rapidă a inserției. O secțiune variabilă cu o secțiune transversală mai mică se încălzește mai repede decât cu o secțiune mai mare. Pentru a accelera și mai mult distrugerea legăturii siguranțe, aceasta este făcută dintr-un mănunchi de conductori identici. De îndată ce unul dintre acești conductori se arde, secțiunea transversală totală va scădea, iar următorul conductor se va arde și așa mai departe până când întregul fascicul de conductori este complet distrus.

Efectul metalurgic se aplică în inserții subțiri. Se bazează pe obținerea unei topituri locale cu o rezistență mai mare și dizolvarea materialului principal al insertului cu o rezistență scăzută în acesta. Ca urmare, rezistența locală crește și insertul se topește mai repede. Topitura se obține din picături de staniu sau plumb, care sunt aplicate pe un filon de cupru. Astfel de metode sunt utilizate pentru siguranțe de putere redusă pentru curenți de până la câțiva amperi. Sunt utilizate în principal pentru diverse aparate și dispozitive electrice de uz casnic.

Forma, dimensiunea și materialul carcasei pot varia în funcție de modelul siguranței. Carcasa din sticlă este convenabilă prin faptul că vă permite să vedeți starea legăturii siguranțelor. Dar carcasa ceramică este mai ieftină și mai durabilă. Alte modele sunt adaptate pentru sarcini specifice. Unele dintre ele sunt prezentate în imaginea de mai jos.

Prizele electrice convenționale se bazează pe corpuri tubulare ceramice. Ștecherul în sine este un corp special făcut pentru cartuş pentru utilizarea convenabilă a siguranței. Unele modele de prize și siguranțe ceramice au un indicator mecanic de stare a legăturii siguranțelor. Când se arde, se declanșează un dispozitiv de tip semafor.

Cu o creștere a puterii curentului peste 5 - 10 A, devine necesară stingerea arcului de volți din interiorul cutiei de siguranțe. Pentru aceasta, spațiul interior din jurul legăturii fuzibile este umplut cu nisip de cuarț. Arcul încălzește rapid nisipul pentru a elibera gaze, care împiedică dezvoltarea în continuare a arcului de volți.

În ciuda anumitor neplăceri din cauza necesității unui stoc de siguranțe pentru înlocuire, precum și a funcționării lente și neprecise pentru unele circuite electrice, acest tip de siguranță este cea mai fiabilă dintre toate. Fiabilitatea funcționării este cu atât mai mare, cu atât rata de creștere a curentului prin aceasta este mai mare.

Electromecanic

Siguranțele electromecanice sunt fundamental diferite de siguranțe. Au contacte mecanice și elemente mecanice pentru a le acționa. Deoarece fiabilitatea oricărui dispozitiv scade pe măsură ce devine mai complex, pentru aceste siguranțe, cel puțin în teorie, există posibilitatea unei astfel de defecțiuni în care curentul de funcționare setat nu va fi oprit. Funcționarea multiplă este un avantaj semnificativ al acestor dispozitive față de siguranțe. Dezavantajele includ proprietăți precum:

• apariția unui arc atunci când este oprit și distrugerea treptată a contactelor datorită efectului său. Sudarea contactelor între ele nu este exclusă.
• O unitate mecanică de contact care este costisitoare de automatizat complet. Din acest motiv, reactivarea trebuie făcută manual;
• răspuns insuficient de rapid, care nu poate asigura siguranța unor consumatori de energie electrică „perisabilă”.

O siguranță electromecanică este adesea denumită „automată” și este conectată la un circuit electric fie cu o bază, fie cu terminale pentru firele dezlipite.

Electronic

În aceste dispozitive, mecanica este complet înlocuită de electronică. Au un singur dezavantaj cu mai multe manifestări:

• proprietățile fizice ale semiconductorilor.

Acest dezavantaj se manifestă:

• în deteriorarea internă ireversibilă a cheii electronice din cauza influențelor fizice anormale (exces de tensiune, curent, temperatură, radiații);
• funcționarea falsă sau defectarea circuitului de control al cheii electronice din cauza influențelor fizice anormale (exces de temperatură, radiații, radiații electromagnetice).

Auto vindecare

O bară este realizată dintr-un material polimer special și echipată cu electrozi pentru conectarea la un circuit electric. Acesta este designul acestui tip de siguranță. Rezistența materialului într-un anumit interval de temperatură este mică, dar crește brusc, pornind de la o anumită temperatură. Pe măsură ce se răcește, rezistența scade din nou. Defecte:

• dependența rezistenței de temperatura ambiantă;
• recuperare lungă după declanșare;
• defectarea supratensiunii și defecțiunea din acest motiv.

Alegerea siguranței potrivite oferă economii semnificative de costuri. Echipamentele scumpe, deconectate în timp util de o siguranță în cazul unui accident în circuitul electric, își păstrează funcționalitatea.

Siguranță- acesta este unul comutator, destinat deconectarii celor protejate la distrugere special prevazute pentru aceasta sub influenta unui curent ce depaseste o anumita valoare.

În majoritatea siguranțelor, circuitul este deconectat din cauza topirii legăturii siguranțe, care este încălzită de curentul circuitului protejat care curge prin acesta.

După deconectarea circuitului, este necesar să înlocuiți inserția arsă cu una care poate fi reparată. Această operațiune se efectuează manual sau automat prin înlocuirea întregii siguranțe.

Elementele principale ale unei siguranțe sunt: ​​un corp, o legătură fuzibilă (element fuzibil), o parte de contact, un dispozitiv de arc și un mediu de arc.

Fabricat pentru 36, 220, 380, 660 V și DC 24, 110, 220, 440 V.

Siguranțele sunt caracterizate prin curentul nominal al legăturii siguranțe, adică curent pentru care fuzibilul este proiectat pentru funcționare pe termen lung. Elementele de siguranță pentru curenți nominali diferiți pot fi introduse în același corp de siguranță, prin urmare siguranța în sine este caracterizată de curentul nominal al siguranței (bazei), care este egal cu cel mai mare dintre curenții nominali ai legăturilor de siguranță destinate acestei siguranțe. proiecta.

Siguranțele de până la 1 kV sunt fabricate pentru curenți nominali de până la 1000 A.

În modul normal, căldura generată de curentul de sarcină din legătura siguranței este transferată mediului, iar temperatura tuturor părților siguranței nu depășește valoarea admisă. Când este supraîncărcat sau temperatura insertului crește și se topește. Cu cât curgerea curentului este mai mare, cu atât timpul de topire este mai scurt. Această dependență se numește caracteristica de protecție (timp-curent) a siguranței.

Ei nu ar trebui să oprească circuitul electric atunci când curge curentul condiționat de topire și trebuie să deconecteze circuitul atunci când curentul de topire condiționat curge pentru un anumit timp, în funcție de curentul nominal (GOST 17242-79E). De exemplu, la curenți nominali de 10-25 A, fuzibilul nu trebuie să se topească timp de 1 oră la curenți de 130% din cel nominal și trebuie să se topească în același timp la curenți de 175% din cel nominal.

Pentru a reduce timpul de răspuns al siguranței, se folosesc materiale diferite, o formă specială și se folosește și un efect metalurgic.

Cele mai comune materiale fuzibile sunt cuprul, zincul, aluminiul, plumbul și argintul.

–este un element al unui circuit electric, al cărui scop principal este de a-l proteja de deteriorare.

Principiul de funcționare

Siguranța este proiectată astfel încât să se ardă înainte ca alte elemente să fie deteriorate. La urma urmei, este mai ușor să introduceți o nouă siguranță decât să înlocuiți firele, microcircuitele și alte elemente care se pot arde atunci când există o creștere a curentului în circuit.

O siguranță se numește siguranță deoarece se bazează pe o legătură fuzibilă. Acest fuzibil este format dintr-un aliaj care are un punct de topire scăzut și, atunci când un curent este periculos pentru circuit, cantitatea de căldură care este eliberată atunci când un astfel de curent trece prin această inserție este suficientă pentru a o topi. Când inserția se topește - „se arde”, circuitul este deschis.

O siguranță arsă poate fi cauzată de scurtcircuite, suprasarcini și supratensiuni bruște de curent.

Siguranța nu numai că protejează circuitul de deteriorare, ci servește și ca protecție împotriva incendiilor și a flăcărilor, deoarece siguranța arde în carcasa siguranței, spre deosebire de firul, care poate intra în contact cu materiale combustibile în momentul arderii. .

Se întâmplă ca oamenii să facă așa-zisul gândac... De obicei, aceasta este o bucată obișnuită de sârmă care este introdusă în locul siguranței. Acest lucru se face deoarece nu există nicio siguranță cu valoarea nominală necesară sau pentru a ocoli protecția. Adesea, astfel de bug-uri duc la incendii, deoarece nu se știe la ce curent se va arde un astfel de bug și dacă se va arde deloc.

Dispozitiv cu siguranțe

După cum am menționat mai sus, cea mai simplă siguranță este formată din partea sa principală - o legătură fuzibilă (fir) și o carcasă care este destinată a fi conectată la un circuit electric și care servește ca element de fixare pentru inserție.

Avantaje și dezavantaje

Avantajele siguranțelor includ un cost relativ scăzut.

Principalul dezavantaj al unei siguranțe este timpul relativ lung de funcționare în comparație cu siguranțele automate. Dacă se arde o siguranță în rețelele de înaltă tensiune, echipamentul poate fi deteriorat. În plus, siguranța este un element de unică folosință, adică, odată ce se arde, nu poate fi folosită în continuare, în timp ce siguranțele automate pot servi pentru o perioadă destul de lungă, deoarece principiul lor de funcționare se bazează pe deschiderea circuitului fără a deteriora structura. a siguranței în sine.

Setări principale

Parametrii care caracterizează siguranța sunt curentul nominal, tensiunea nominală, puterea și viteza de funcționare.

Unde U Este tensiunea de rețea și P max- putere maximă de sarcină cu o marjă de aproximativ 20%.

Viteza de răspuns a siguranțelor este diferită. De exemplu, în circuitele în care sunt prezente dispozitive semiconductoare, este mai bine dacă siguranța se arde mai repede pentru a nu deteriora dispozitivele, dar dacă este o siguranță puternică care este utilizată în circuitul motorului electric, atunci va fi mult mai mult. util dacă nu întrerupe circuitul de fiecare dată în momentul curenților de pornire...

Siguranțele sunt folosite pentru a proteja circuitele electrice și instalațiile electrice elementare de curenții de scurtcircuit sau de suprasarcină.

Siguranța este încorporată în întreruperea circuitului electric. Sarcina sa principală este de a trece curentul de funcționare și de a întrerupe circuitul electric atunci când apar supracurenți. Distingeți siguranțe Voltaj scazut(până la 1 kV) și tensiune înaltă(peste 3 kV), totuși, ele coincid complet ca scop și principiul de funcționare. Se disting și siguranțele de putere și de mare viteză.

Siguranțele de joasă tensiune sunt din punct de vedere structural un dispozitiv destul de simplu. Un element conductiv (fuzibil), sub influența unui curent mai mare decât valoarea nominală, se încălzește, se topește într-un mediu de stingere a arcului (cel mai adesea este nisip de cuarț SiO2) și se evaporă, creând o întrerupere a circuitului electric protejat. circuit.

Izolatorul previne evacuarea gazelor fierbinți și a metalului lichid în mediu. Este fabricat din ceramică tehnică de înaltă calitate și trebuie să reziste la temperaturi foarte ridicate și la presiuni interne în timpul opririi.

Capacele de protecție au benzi de prindere cu mânere unificate pentru înlocuirea siguranțelor de joasă tensiune. Împreună cu carcasa ceramică, formează o carcasă ignifugă pentru arcul de comutare.

Nisipul, la rândul său, este important pentru limitarea amperajului. De obicei se folosește nisip de cuarț cristalin cu puritate mineralogică și chimică ridicată (conținut de SiO2 > 99,5%).

Pentru funcția de comutare, o anumită dimensiune a cristalelor de nisip și compactarea optimă sunt importante.

Indicatorul vă permite să găsiți rapid siguranțe arse. Dacă viteza arcului este crescută, acesta poate servi ca dispozitiv de semnalizare a șocurilor pentru acționarea microîntrerupătoarelor sau deconectatoarelor.

Lipirea deplasează curba caracteristică la curenți de topire mai mici. Este selectat în conformitate cu materialul elementului fuzibil și trebuie să fie în cantitatea potrivită și în locul potrivit.

Lamele de contact conectează mecanic și electric legătura siguranței la suportul siguranței. Sunt fabricate din cupru sau aliaj de cupru cu staniu sau argint.

Materialele tradiționale din care sunt fabricate fuzibile sunt: ​​cuprul, zincul, argintul, care au rezistența electrică specifică necesară.

Principalul avantaj al utilizării unei siguranțe fuzibile este efectul de limitare a curentului. Adică, timpul de topire al legăturii siguranțe este destul de scurt și, în consecință, curentul de scurtcircuit nu are timp să atingă valoarea maximă.

Evident, la un nivel de curent nominal sau mai mic decât valoarea sa, legătura cu siguranțe trebuie să conducă electricitatea pentru o perioadă nelimitată de timp.

Pentru a accelera timpul de funcționare a cartușului de siguranță, se folosesc următoarele soluții tehnice:

Legături fuzibile cu secțiuni de diferite lățimi (secțiuni)

Efectul metalurgic în construcția de legături fuzibile

Prin reducerea secțiunii transversale (îngustarea) a legăturii siguranțe în anumite locuri, se obține timpul necesar - mai puțin pentru deschiderea circuitului.

Efectul metalurgic este următorul: metalele individuale cu punct de topire scăzut (de exemplu, plumbul și staniul) sunt capabile să dizolve mai multe metale refractare, cum ar fi cuprul și argintul, în structura lor.

Pentru aceasta, pe firele de cupru se aplică picături de staniu. Când sunt încălzite de un supracurent, picăturile de staniu se topesc rapid, topind în același timp și unele dintre fire. În plus, mecanismul de funcționare a unei legături fuzibile cu o secțiune transversală redusă este utilizat în anumite locuri.

Motivul principal pentru creșterea continuă a numărului de utilizatori de siguranțe, pe lângă raportul preț-performanță extrem de favorabil și amprenta redusă, este fiabilitatea lor binecunoscută, care caracterizează siguranțele drept „ultima linie de apărare”. Doar siguranțele certificate cu siguranțe care îndeplinesc caracteristicile declarate vă vor permite să evitați incendiile în cablajele și instalațiile electrice.

BILETUL numărul 9

1. Scopul și structura generală a sistemului de combustibil diesel 1-PD4D.

Sistemul de combustibil este proiectat pentru depozitarea, încălzirea, curățarea și alimentarea cu combustibil a cilindrilor de motorină; asigură injectarea în timp util a anumitor porțiuni de combustibil sub presiune înaltă în camerele de ardere ale cilindrilor de motorină și atomizarea acestuia în cele mai mici particule.

Sistemul include o pompă de amorsare a combustibilului, o pompă de combustibil de înaltă presiune, conducte de joasă și înaltă presiune, un rezervor de combustibil, un încălzitor de combustibil, filtre grosiere și fine, injectoare și regulatoare. Pompa de amorsare a combustibilului aspiră combustibil din rezervorul de alimentare printr-un filtru cu plasă grosieră și îl livrează sub o presiune care nu depășește 0,53 MPa (5,3 kgf / cm2) către filtrul fin de combustibil instalat pe motorul diesel.

O supapă de descărcare instalată pe conducta de la pompa de combustibil la filtru împiedică creșterea presiunii din conducta de combustibil peste 0,53 MPa (5,3 kgf / cm2), ocolind excesul de combustibil în rezervorul de alimentare prin conducta de scurgere.

De la filtrul de combustibil, combustibilul filtrat este presurizat în colectorul pompei de combustibil de înaltă presiune.

Presiunea de 0,25 MPa (2,5 kgf / cm2) în galeria de combustibil este menținută de o supapă de control care deviază excesul de combustibil prin conducta de evacuare către rezervor. Supapa 6 și supapa 7 sunt utilizate pentru alimentarea de urgență cu motorină. Pompa de combustibil furnizează combustibil de înaltă presiune la injectoare în conformitate cu ordinea de funcționare a cilindrului motorului.

Combustibilul scurs de la injectoare și pompa de înaltă presiune este drenat în rezervorul de alimentare.

1. Scopul și proiectarea secțiunii pompei de combustibil de înaltă presiune a locomotivei diesel TEM18DM.

Pompa de combustibil, proiectată să alimenteze cilindrii de motorină la presiune ridicată și în conformitate cu sarcina de doze de combustibil strict definite pentru fiecare ciclu, este formată din următoarele părți principale: carter, arbore cu came, împingătoare, secțiuni de piston detașabile și un colector.

Părțile principale ale secțiunii pompei de combustibil (Fig. 30, a) sunt două perechi de precizie, realizate cu mare precizie și montate împreună cu celelalte părți ale acesteia în corpul 22, turnat din fontă. Prima pereche - elementul de pompare constă dintr-o căptușeală 10 și un piston / 7, iar a doua pereche de supape - dintr-o supapă de refulare 5 și un scaun 6. Ambele perechi sunt realizate din oțel tratat termic cu aliaj înalt. Etanșarea în fiecare pereche se realizează prin leparea cu grijă a unei părți pe alta. Prin urmare, dacă una dintre părți este deteriorată, aburul este înlocuit cu unul nou.

Fig. 30 Secțiunea pompei de combustibil (a) și supapa de refulare a acesteia (b): 1 - niplu de presiune, 2, 8 - cavități care comunică cu conducta de refulare, 3 - arc supapă de refulare, 4 - opritor; 5 - supapă de refulare, 6 - scaun supapă de refulare, 7 - inel de etanșare din cauciuc, 9 - spațiu peste piston, 10 - manșon, 11 - piston; 12 - canelura verticala, 13 - canelura inelara; 14 - marginea superioară, 15 - marginea inferioară, 16, 27 - blocare vnty, 17 - șină de control, 18 - arc piston, 19 - cupă de ghidare, 20 - placa arc inferioară, 21 - inel de reținere; 22 - corp secțiune, 23 - inel arc, 24 - placă arc superioară, 35 - roată dințată; 26 - orificiu, 28 - canelură, 29 - cavitatea de aspirație a corpului, 30-inel de cupru de etanșare; 31 - supapa de refulare; 32 - scaun supapă de refulare, 33 - arc supapă de refulare (1- înainte de modernizare! 11- după modernizare)

Manșonul 10 al pistonului perechii de pompare este realizat sub forma unui cilindru cu o parte superioară îngroșată. Două găuri de trecere 26 din partea superioară conectează spațiul de deasupra pistonului 9 al căptușelii cu cavitatea 29 a corpului, la care este alimentat combustibilul. Unul dintre aceste orificii de pe suprafața exterioară a manșonului are o scutură conică, iar celălalt este prevăzut cu o canelură verticală, care include un șurub de blocare 27, care împiedică rotirea manșonului. Aceasta lasă deschisă pasajul de combustibil. Gulerul inferior este lipit ferm în manșon de canelura inelară a corpului.

Pistonul 11 ​​constă dintr-un cap cilindric și o tijă în formă, realizate dintr-o singură bucată. Pe suprafața capului în partea superioară există un șanț inelar 13 conectat printr-un șanț vertical 12 cu spațiul supraplunger 9. Marginea inferioară 15 a șanțului este circulară, iar cea superioară -14 este ondulată de-a lungul unei elicoidale. linia. La o anumită distanță de capătul capului pistonului, acesta se intersectează cu marginea canelurii verticale 12. Marginea elicoidală servește la tăierea și controlul cantității de combustibil furnizată de piston. Tija dopului are două urechi și un cap. Proeminențele intră în canelurile verticale ale tijei angrenajului 25, care este în cuplare cu cremaliera de reglare 17, iar capul se sprijină pe partea inferioară a manșonului de ghidare 19, susținut de jos de suprafața sferică a șurubului de reglare 28. a împingătorului (vezi Fig. 29). Pe capul arcului 18 este pusă o placă 20 (vezi Fig. 30, a) care readuce pistonul în poziţia inferioară.

Perechea de supape este instalată la capătul superior al manșonului pistonului. Pentru a asigura etanșeitatea, scaunul perechii de supape este șlefuit până la capătul manșonului și apăsat pe acesta cu un racord de împingere 1. Etanșeitatea cu corpul secțiunii este asigurată de un inel de cauciuc 7. În centrul scaunului 6 există este o gaură care servește drept scaun pentru supapa de refulare 5.

Supapa 5 (Fig. 30, b) este goală. În partea inferioară, are un con de aterizare a acului, în orificiul mijloc-lateral E, iar în partea superioară, un guler inelar P.

Gulerul П separă conducta de refulare de spațiul de deasupra pistonului înainte ca conul acului să îndeplinească acest lucru, iar orificiul E trece combustibilul de la conducta de refulare în spațiul de deasupra pistonului 9 după ce acestea sunt separate de umărul P.

Supapa este presată pe conul scaunului scaunului de către un arc 3, care cu celălalt capăt al său se sprijină pe un opritor 4, care serveşte la limitarea ridicării supapei de refulare.

BILETUL numărul 10

1. Scopul și amenajarea sistemului de apă al motorului diesel 1-PD4D.

Motorul diesel instalat pe locomotivele diesel are răcire cu apă, a cărui nevoie se datorează încălzirii mari a pieselor sale individuale în contact cu gazele fierbinți. Deja la sfârșitul cursei de compresie, temperatura aerului din cilindri crește la 500 - 700 ° C, iar în timpul arderii combustibilului ajunge la 2000 ° C. Chiar și gazele de evacuare de la evacuare au o temperatură de 430 - 480 ° C. O încălzire atât de mare a pieselor poate provoca deformare semnificativă, distrugere, ardere a uleiului și, ca urmare, blocarea pistoanelor în cilindri.

Încălzirea puternică a pieselor motorului diesel necesită o răcire intensă cu apă, a cărei temperatură trebuie să fie suficient de ridicată pentru a evita fisurile în bloc, căptușele cilindrilor, capacele cilindrilor și carcasa turbocompresorului. Apa încălzită este răcită în secțiunile radiatorului, iar o parte din căldura eliminată de la motorul diesel de apă este folosită în scopuri auxiliare (încălzirea combustibilului din rezervor și a aerului din cabina șoferului în sezonul rece).

La locomotivele diesel, apa este folosită și pentru a răci motorina într-un schimbător de căldură apă-ulei și pentru a încărca aer înainte de a intra în cilindrii de motorină. Deoarece răcirea uleiului și a aerului de încărcare trebuie efectuate cu apă cu o temperatură mai scăzută în comparație cu răcirea cu apă a motorului diesel, sistemul de apă are două circuite independente de circulație a apei. Temperatura apei în circuitul principal este menținută între 70 - 85 ° С, iar în circuitul auxiliar - 60 - 70 ° С. Circulația apei în fiecare circuit este realizată de o pompă specială, care este antrenată de arborele cotit al motorului diesel.

Pentru a răci apa în circuitul principal, se folosesc șaisprezece, iar în circuitul auxiliar sunt instalate opt secțiuni de apă în puțul frigiderului. Ambele circuite sunt unite printr-un vas de expansiune, fixat deasupra arborelui frigiderului

Sistemul de apă al unui motor diesel de tip închis cu circulație forțată a apei are două circuite de răcire independente (circuit cald, circuit rece), fiecare dintre ele având propria conductă, pompă de apă, secțiuni de frigider și un ventilator de răcire comun.

Sistemul este conceput pentru a elimina căldura generată în timpul funcționării motorului diesel pentru a încălzi cabina șoferului și pentru a încălzi motorul diesel înainte de a porni de la o sursă de căldură externă.

Circuitul fierbinte (principal) este proiectat pentru a răci galeriile de evacuare, carcasa turbocompresorului, bucșele și capacele cilindrilor diesel. În sezonul rece, apa caldă din bucla este folosită pentru a încălzi combustibilul din încălzitorul de combustibil și pentru a încălzi cabina șoferului.

Pompa de apă 46, lăsată în direcția locomotivei, pompează apă în cavitățile de răcire ale motorinei 42 și ale turbocompresorului. Apa încălzită este îndepărtată din motorul diesel în secțiunea 53 a răcitorului locomotivei diesel și apoi în sistemul de aspirație.

cavitatea pompei de apă 46. Pe vreme rece, o parte din apa din cavitatea de apă a galeriei de evacuare din stânga a motorului diesel este deviată pentru încălzire către încălzitorul de combustibil 29, încălzitorul 32, încălzitoarele de pardoseală ale cabinei șoferului. 34 și 65.

Circuitul de rece este proiectat pentru a elimina căldura din răcitorul de aer de încărcare și din răcitoarele de motorină.

Pompa de apă 63, chiar în direcția locomotivei, pompează apă în răcitorul de motorină 22, secțiunea 3 a frigiderului. Apa răcită este apoi pompată prin răcitorul de ulei 59, răcitorul de aer de încărcare 64 și intră în conducta de aspirație a pompei de apă 63.

Temperatura apei diesel este monitorizată de un termometru de la distanță 51, al cărui contor este instalat în bucla fierbinte la ieșirea apei din motorul diesel, iar indicatorul se află pe consola cabinei șoferului. Senzorii releului de temperatură 58 și 60 sunt instalați pe conducta de ieșire a apei de la motorul diesel (circuit fierbinte) și intrarea apei la răcitorul de ulei (circuit rece), care dau un semnal pentru deschiderea obloanelor frigiderului și pentru a elimina sarcina din motorină. motor (când este depășită temperatura maximă admisă a apei).

Termostate 66 (cald si rece) automat

controlează frecvența de rotație a ventilatorului frigiderului, menținând temperatura apei în limite optime.

Pentru a controla temperatura apei în circuitul rece, în fața intrării răcitorului de ulei este instalat un termometru la distanță 4, iar indicatorul se află pe panoul de control din cabina șoferului.

Pentru măsurători periodice ale temperaturii apei în circuitele calde și reci se instalează ciuperci sub termometre cu mercur. Pentru măsurători periodice ale presiunii apei în sistem, ciupercile sunt instalate sub manometre și ciupercile sub manometre.

Aburul și aerul sunt îndepărtați prin intermediul conductelor de abur-aer în rezervorul de expansiune 12, care este conectat prin conducte de alimentare la conductele de aspirație ale pompelor de apă 46 și 63.

Sticla de măsurare a apei 13 este proiectată pentru a controla nivelul apei din rezervorul de expansiune. Pe suprafața laterală a rezervorului, există două linii cu inscripțiile VU - nivelul superior al apei și NU - nivelul inferior al apei. Nivelul apei din rezervor ar trebui să fie între aceste semne. Gâtul de umplere 9, situat în partea superioară a rezervorului, este închis cu un capac, în care este montată o supapă abur-aer 8. Pentru a comunica rezervorul cu atmosfera la realimentarea de la fundul locomotivei sau înainte de a scoate capac cu o supapă abur-aer 8, există un vestibul cu robinet 6.

Poziția supapelor, robinetelor și capetelor de conectare atunci când motorul diesel funcționează, pornirea încălzirii, încălzirea combustibilului, încălzirea motorului diesel dintr-o sursă externă, la umplerea sistemului cu apă și la scurgerea apei din sistem, este prezentate în tabelul din figură.

Pe conductele de completare și abur-aer sunt instalate supape 11, 18, 19 și un robinet 7 pentru a deconecta rezervorul de apă de la sistem în timpul testării presiunii cavităților de apă ale motorului diesel.

2. Scopul și dispozitivul injectorului diesel 1-PD4D.

Duza de motorină (Fig. 32, a) este proiectată să pulverizeze și să distribuie combustibil în camera de ardere. Partea principală a duzei este atomizorul, care constă dintr-o pereche de precizie - corp 21 și acul 2. Atomizorul este atașat la partea inferioară a corpului duzei 4 cu o piuliță 19. Capătul superior al corpului atomizatorului și duza împerecherea corpului cu acesta are suprafețe care sunt măcinate între ele, care asigură o îmbinare strânsă. Pentru a injecta combustibil în camera de ardere, se realizează un cap sferic în partea inferioară a corpului duzei (Fig. 32, b) cu nouă găuri cu un diametru de 0,35 mm, situate în jurul circumferinței.

Conul de închidere al acului 2 (vezi fig. 32, a), care separă cavitatea 24 a duzei de camera de ardere, este măcinat pe locul corpului duzei. Tija 17 se sprijină pe tija acului în partea superioară cu suprafața sa bilă, transmițând forța de la arcul 7. Strângerea arcului este reglată (cu ajutorul șurubului 10) la presiunea de injecție de combustibil de 275 kgf/cm2. După reglarea strângerii arcului, șurubul 10 este asigurat cu o piuliță de blocare II și etanșat.

Când motorul diesel funcționează, combustibilul pompat de pompa de combustibil este alimentat prin conducta de înaltă presiune către fitingul 15 și de acolo, trecând prin filtrul cu fante 16, canalul 18, canelura inelară 20, prin trei orificii înclinate 22. intră în cavitatea 24. Deoarece ieșirea corpului atomizatorului este închisă acul 2, apăsat pe scaun de un arc, atunci presiunea din cavitatea 24 va crește brusc, acționând asupra conului mare 1 al părții de ghidare a acului. Când forța de presiune a combustibilului, care tinde să ridice acul în sus, depășește forța de strângere a arcului 7, acul atomizorului se ridică. În acest caz, combustibilul va fi injectat cu o viteză mare din cavitatea 24 prin orificiile de pulverizare ale capului corpului atomizatorului în camera de ardere.

Datorită presiunii ridicate din cavitatea 24, o parte din combustibil se infiltrează între ac și corpul atomizatorului în cavitatea interioară a duzei, lubrifiind suprafețele de frecare.

Combustibilul scurs este evacuat prin orificiul 13 și prin racordul 14 în conducta de scurgere. Injecția de combustibil este întreruptă de îndată ce pompa nu mai furnizează combustibil.

Orez. 32. Duză diesel (a) și pulverizatorul acesteia (b):

Con mare de ac; 2 - ac de pulverizare; 3 - capac cilindr; 4 - corp duză; 5 - manșon duzei; 6 - placa de arc inferioară; 7-primavara; „- placa de arc superioară; 9 - plută; 10 - un șurub de reglare; 11- piuliță de blocare; 12 - umplutură; 13 - foraj; 14 - racord de evacuare a combustibilului; 15 - racord de alimentare cu combustibil; 16 - filtru cu fante; P - bară; 18 - canalul de alimentare cu combustibil al corpului duzei; 19 - piuliță de pulverizare; 20 - degajare inelară a corpului pulverizatorului; 21 - corp pulverizator; 22 - deschidere oblică a corpului pulverizatorului; 23 - inel de etanșare; 24 - cavitatea duzei; 1- pulverizator inainte de modernizare; 11- atomizor dupa modernizare

BILETUL numărul 11

1. Scopul și dispozitivul filtrului de aer diesel 1-PD4D.

Filtrul de aer al unei locomotive diesel (Fig. 23) este un filtru de ulei continuu. Eficiența sa de curățare este constantă în toate modurile de funcționare a locomotivei și este de 98,5% cu o rezistență de până la 20 mm de apă. Artă. Filtrul de aer vă permite să obțineți un aer curat din punct de vedere tehnic (conținut de praf nu mai mult de 1 mg/m3) cu un conținut total de praf de 65 mg/m3. Elementele de filtrare ale filtrului de aer sunt patru casete cu plasă 21 (sub formă de sectoare), care sunt situate în roata 20. Fiecare casetă are 16 ochiuri, dintre care șase sunt Nr. 5 X 0,7, șase sunt Nr. 3,2 X 0,5 și patru sunt nr. 7 X 1,2. Roata 20 împreună cu casetele 21 este montată pe o axă fixă ​​24, fixată în pereții carcasei, a cărei parte inferioară este o baie de ulei cu un volum de 108 litri. Rotirea roții se realizează automat prin intermediul unui cilindru pneumatic 12, căruia i se alimentează aer de la compresor. Aerul intră periodic în cilindrul pneumatic pe măsură ce regulatorul de presiune al 3-lea este declanșat. La declanșarea regulatorului de presiune, aerul care intră în cilindrul pneumatic acționează asupra tijei acestuia și prin tija 13, pârghiile 15, 14, tija 27 și glisorul 16 deplasează clichetul 18, care se cuplează cu banda de clichet (dinții) janta roata 20.

Orez. 22. Filtru de aer pentru locomotiva diesel:

Conducta de aspiratie turbocompresor; 2, 4 - cleme de prindere; 3 - manșon de conectare; 5 - cadru filtru de aer; 6, 9 - trape; 7 - casete cu plasă; 8 - jaluzele; 10 - teava alnvn; 11- cleme pentru fixarea casetelor

Frecvența de rotație a roții filtrului de aer depinde de frecvența de funcționare a regulatorului de presiune al ZRD și este de aproximativ 0,04 - 0,15 rpm. Curățarea casetelor are loc în perioada trecerii lor prin baia de ulei. Praful reținut se depune pe fundul căzii. Capacitatea de praf a filtrului de aer este de aproximativ 50 kg și este determinată în principal de capacitatea băii de ulei de la partea inferioară a carcasei până la marginea roții 20. Pentru scurgerea uleiului este prevăzut un robinet cu un furtun 7 și trape 26 pentru îndepărtarea murdăriei.

În partea superioară a carcasei filtrului de aer există trape 1, 5 și 17, care servesc la aspirarea aerului din camera mașinilor iarna, în timp ce fantele 22 sunt complet sau parțial închise.