Ток, на который рассчитана плавкая вставка для длительной работы, называют номинальным током плавкой вставки Iном.

Он может быть отличаться от номинального тока самого предохранителя. В один и тот же предохранитель можно вставлять плавкие вставки на различные номинальные токи.

Номинальный ток предохранителя, равен наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных для данной конструкции предохранителя.

Наибольший ток, при котором вставка не перегорает в течение длительного времени, называется плавящим током I∞;.

Его значение зависит от многих факторов: от размеров сечения вставки, ее формы, материала и длины, от конструкции предохранителя, окружающей температуры и др. Значение плавящего тока обычно нормируется. При калибровке задаются минимальный ток, например I_∞min = (1,3 ÷ 1,4)I_ном, при котором плавкая вставка не должна перегореть в течение 1 – 2 ч, и максимальный ток, например I_∞max = 1,6 I_ном, при котором вставка должна расплавиться за время до 2 ч. При токах, превышающих ток плавления: I > I_∞, плавкая вставка должна перегореть в кратчайшее время.

 

Чтобы достигнуть резкого сокращения времени плавления вставки с ростом тока, идут по двум направлениям: 1) придают плавкой вставке специальную форму; 2) используют металлургический эффект.

Рис. 15-2. Распределение температур (а) и места перегорания фигурных плавких вставок при пергрузках (б) и при коротких замыканиях (в)

Вставку выполняют в виде пластинки с вырезами (рис. 15-2, а), уменьшающими ее сечение на отдельных участках. На этих суженных участках выделяется больше теплоты, чем на широких. При номинальном токе избыточная теплота вследствие теплопроводности материала вставки успевает распространиться к более широким частям, и вся вставка имеет практически одну температуру. При перегрузках (I ≈ I_∞max) нагрев суженных участков идет быстрее, так как только часть теплоты успевает отводиться к широким участкам. Плавкая вставка плавится в одном самом горячем месте (рис. 15-2, б). При коротком, замыкании (I>>I_∞) нагрев суженных участков идет настолько интенсивно, то практически отводом теплоты от них можно пренебречь. Плавкая вставка перегорает одновременно во всех или в нескольких суженных местах (рис. 15-2, в).

Рис. 15-3. Примеры форм плавких вставок с ускоренным их разрывом

Во многих конструкциях плавкой вставке 1 придается такая форма (рис.15-3, а), при которой электродинамические силы F, возникающие при токах короткого замыкания, разрывают вставку еще до того, как она успевает расплавиться. На рисунке место разрыва обозначено кружком. Этот участок выполняется меньшего сечения. При токах перегрузки электродинамические силы малы и плавкая вставка плавится в суженном месте. В конструкции, показанной на рис. 15-3, б, ускорение отключения цепе при перегрузках и коротких замыканиях достигается за счет пружины 2, разрывающей вставку 1 при размягчении металла на суженных участках до того, как происходит плавление этих участков.

Металлургический эффект заключается а том, что многие легкоплавкие металлы (олово, свинец и др.) способны в расплавленном состоянии растворять некоторые тугоплавкие металлы (медь, серебро и др.). Полученный таким образом раствор обладает иными характеристиками, чем исходные материалы (например, большим электрическим сопротивлением и пониженной температурой плавления). Это явление используется в предохранителях с вставками из ряда параллельных проволок.

Для ускорения плавления вставки при перегрузках и снижения общей температуры всей вставки при ее плавлении на проволоки напаиваются небольшие оловянные шарики. При токах перегрузки, когда температура вставки достигает температуры плавления олова, шарик расплавляется и растворяет часть металла, на котором он напаян. Происходят местное увеличение сопротивления вставки и снижение температуры плавления металла в этом месте. Вставка перегорает в том месте, где был наплавлен шарик. При этом температура всей" вставки оказывается намного ниже температуры плавления металла, из которого она выполнена. В номинальном режиме шарик практически не влияет на температуру нагрева вставки.

Этот способ получения требуемой время-токовой характеристики может применяться при тонких вставках, например при диаметре шарика 1 мм для проволок диаметром 0,3мм и диаметре шарика до 2 мм при более толстых проволоках. При возрастании диаметра вставки влияние металлургического эффекта резко снижается и практически не сказывается.