Запобіжник - комутаційний електричний апарат, призначений-ний для відключення захищається ланцюга за допомогою руйнування спеціально передбачених для цього струмоведучих частин під дією струму, перевищую-ного певне значення.
У більшій частині конструкцій від-ключення ланцюга здійснюється шляхом розплавлення плавкої вставки. яка нагрівається безпосередньо струмом за-захищатися ланцюга. Після відключення ланцюга необхідно замінити лампочку вставку на справну. Ця операція проводиться вручну або автомати-но. В останньому випадку замінюється весь запобіжник. Запобіжник складається з двох основних частин: корпусу з електроізоляційного матеріалу (скла, кераміки) і плавкою вставки (дроту, смужки металу). Висновки плавкою вставки з'єднані з клемами, за допомогою яких запобіжник включається в лінію послідовно з захищається споживачем або ділянкою ланцюга. Для цього використовують спеціальні клемні власники. Вони повинні забезпечувати надійний контакт запобіжника - інакше в цьому місці можливий нагрів. Плавкахвставка вибирається з таким розрахунком, щоб вона плавилася раніше, ніж температура проводів лінії досягне небезпечного рівня або перевантажений споживач вийде з ладу. За конструктивними особливостями розрізняють пластинчасті, патронні, трубкові і пробкові запобіжники. Сила струму, на який розрахована плавка вставка, вказується на її корпусі. Обумовлюється також максимально допустима напруга, при якому може використовуватися запобіжник.
Рис.2.8. Різні види запобіжників: а) побутові запобіжники, б) ПН-2, в) ПР-2
Рис.2.9. Різні види плавких вставок.
Плавкі вставки виготовляються з міді, цинку, свинцю або срібла. В сучасних найбільш досконалих запобіжниках віддають перевагу мідним вставкам з олов'яним розчинником. Широко поширені також цинкові вставки.
Мідні вставки для запобіжників найбільш зручні, прості і дешеві. Поліпшення їх характеристик досягається наплавленням олов'яного кульки в певному місці, приблизно в середині вставки. Такі вставки застосовуються, наприклад, в запобіжниках ПН-2. Олово плавиться при температурі 232 °, значно меншою, ніж температура плавлення міді, і розчиняє мідь вставки в місці зіткнення з нею. З'являється при цьому дуга вже розплавляє всю вставку і гаситься.
Наплавлення олов'яного кульки призводить до того, що мідні вставки починають реагувати з витримкою часу на настільки малі перевантаження, на які вони при відсутності розчинника зовсім не реагували б. Наприклад, мідний дріт діаметром 0,25 мм з розчинником розплавилася при температурі 280 ° за 120 хв. При одній і тій же досить великій температурі (т. Е. При однаковому навантаженні) вставки з розчинником реагують багато швидше, ніж вставки без розчинника.
Цинк також часто використовується для виготовлення плавких вставок. Зокрема, такі вставки застосовуються в серії запобіжників ПР-2. Однак, запобіжники з цинковими вставками при тих же розмірах володіють значно меншою стійкістю до струмів короткого замикання, ніж запобіжники з мідними вставками і олов'яними розчинниками. Найважливішою характеристикою запобіжника є залежність часу перегоряння плавкої вставки від струму - времятоковая характеристик а (рис.2.10).
Рис.2.10. Времятоковая характеристика запобіжника.
На показаному графіку особливо вирізняються такі струми, які використовуються для вибору плавких вставок: Imin - найменший з струмів, розплавляють вставку (при цьому струмі вставка ще плавиться, але протягом невизначено тривалого часу (1-2 год); при менших струмах вставка вже не розплавляється); I10 - струм, при якому плавлення вставки і відключення мережі відбувається через 10 секунд після встановлення струму; Iном - номінальний струм вставки, тобто ток, при якому вставка довго працює, не нагріваючись вище допустимої температури. Токи пов'язані простим співвідношенням Iном = I10 / 2,5.
Робота запобіжника протікає в двох різко відмінних режимах: в нор-мальних умовах і в умовах перевантажень і коротких замикань. У першому випадку нагрів вставки має характер усталеного процесу, при якому вся виділяється в ній теплота віддається в навколишнє середовище. При цьому, крім вставки, нагріваються до сталої температури і всі інші деталі запобіжника. Ця температура не повинна перевищувати допустимих значень. Струм, на який розрахована плавка вставка для тривалої роботи, називають номінальним струмом плавкої вставки Iном. Він може бути відмінним від номінального струму самого запобіжника. Зазвичай в один і той же запобіжник можна вставляти плавкі вставки на різні но-номінальних струми. Номінальний струм запобіжника, вказаний на ньому, дорівнює найбільшому з номінальних струмів плавких вставок, призначений-них для даної конструкції запобіжника. Розподіл температур в різних частинах плавкою вставки при перевантаженнях і коротких замиканнях показано на ріс.5.2.4.
Рис.2.11. Розподіл температур (а) і місця перегорання фігурних плавких ставок при перевантаженнях (б) і коротких замикань (в).
Джерело: Л.А.Родштейн, Електричні апарати, Лененергоіздат, 1981, 304 с. (Стор. 187)
Плавкі запобіжники використовуються для захисту електродвигунів, силових вентилів, повітряних ліній і багато чого іншого електрообладнання.