Для чего нужны быстродействующие предохранители?

Предохранители, изобретенные как устройство защиты электрических цепей   еще в позапрошлом веке, со временем стали вытесняться автоматическими выключателями. Однако с тех пор, как появились устройства на мощных полупроводниковых приборах (IGBT транзисторах, тиристорах), предохранители получили «вторую жизнь». Частотные преобразователи, устройства плавного пуска, источники бесперебойного питания, мощные преобразователи тока и напряжения, выпрямительные установки в электрометаллургии и транспорте построены на силовых полупроводниковых ключах. Специально для защиты таких цепей и были разработаны быстродействующие предохранители. Одним из лидеров по производству быстродействующих производителей в мире является компания Bussmann.

Быстродействующие предохранители имеют на корпусе схематичное изображение последовательного соединения предохранителя и диода, символизирующее характер защищаемой цепи.  Благодаря специальной конструкции и используемым материалам данные предохранители способны прервать аварийный ток за чрезвычайно короткое время. В большинстве случаев они не способны защитить непосредственно сам полупроводник, а скорее призваны защитить от разрушения дорогостоящее оборудование, так как выход из строя мощного полупроводникового элемента приводит к лавинообразному нарастанию тока и зачастую сопровождается взрывным выбросом тепловой энергии.

Рис.1. Частотный преобразователь после короткого замыкания в цепи полупроводникового ключа.

 

Характеризует выделяемую при коротком замыкании тепловую энергию интеграл Джоуля I2t. Интеграл Джоуля I2t: - условная величина, характеризующая тепловое действие тока короткого замыкания на рассматриваемый элемент электроустановки, численно равная интегралу от квадрата тока короткого замыкания по времени, в пределах от начального момента короткого замыкания до момента его отключения. Чтобы предохранитель мог правильно выполнить назначенную ему задачу,его I2t (указывается в соответствующих каталогах) должен быть обязательно меньше, чем аналогичный параметр защищаемого полупроводникового модуля. Поэтому правильно при выборе предохранителей опираться на соответствующие рекомендации производителя оборудования, которому известны как эти значения, так и схемотехнические особенности оборудования.

Рис.2. Последствия несоблюдения мер защиты оборудования.

 

Необходимо отметить, что перегорание плавкой вставки внутри быстродействующего предохранителя также сопровождается значительным выделением тепла за короткий промежуток времени. Избежать разрушения самого предохранителя при этом позволяет использование производителем Bussmann качественных материалов корпуса, дугогасящего наполнителя, жесткое выполнение технологических норм и 100% рентгеновский контроль на выходе.

К чему приводит использование неправильно собранного предохранителя можно увидеть на видеоролике лабораторного тестирования дефектного предохранителя номиналом 100А. Из-за неправильной сборки корпус взрывается непогашенной энергией электрической дуги, что в условиях реального применения может привести к катастрофическим последствиям.