|
| |
|
Слаботочка Книги При токах контура (6- 12,5)/ном наблюдалась переходная стадия. В типичном случае дуговой этап начинался путем перегорания перешейков в двух (иногда трех) элементах одновременно. Затем ток переходил в третий элемент и, наконец, в последний - четвертый элемент, который и отключал цепь. Время горения дуги в четвертом элементе занимало основную часть времени дугогашения; в этом же элементе рассеивалась и основная часть энергии дуги. Весь период дугогашения длился около 3 мс. Это смешанный тип последовательно-параллельного горения элементов. При токах контура 21/ном (плотность тока КЗ равна 6,25 кА/мм и близка к плотности тока максимальной энергии дуги) дуговой этап начинается во всех четырех элементах практически одновременно. Все 28 отдельных дуг, -образовавшихся в результате расплавления перешейков, появились в течение периода около 140 мкс, и все элементы выгорели одинаково. Наконец, при токах контура 90/ном все 28 дуг образовались за 80 мкс. При этом имела место произвольная флуктуация интенсивности отдельных дуг в течение 5-10 мкс. Таким образом, была выяснена определяющая роль преддугового времени в определении характера дугообразова-ния; чем больше это время, тем больше вероятность после-.довательного выгорания. Дополнительно отметим, что при большом преддуговом времени технологические погрешности проявляются весьма сильно из-за большого влияния неравномерного нагрева сериесных перешейков, находящихся не в одинаковых условиях охлаждения. В то время как крайние перешейки, находящиеся вблизи массивных выводов, подвергаются интенсивному охлаждению, центральные перешейки, удаленные от выводов, сильно нагреваются. Например, по данным авторов, крайние перешейки в номинальном режиме могут быть нагреты до 100-150 °С, в то же время температура центральных перешейков может до-стигать 300-400 °С. При больших токах КЗ в случае проведения испытаний из холодного состояния дефекты технологии в общем могут не успевать воздействовать на асии-хрониость расплавления и процессы разрушения элементов могут развиваться параллельно, как в вышеописанных экспериментах. Если предохранитель отключает ток КЗ из нагретого состояния, то вполне возможна асимметрия, вызванная по меньшей мере лишь одним предварительным нагревом. Из литературы известно использование явления асимметрии. На-лример в [6.10] с целью повышения надежности предохранителя  Рис. 6.8. Параллельное соединение двух предохранителей с-различным электрическим сопротивлением плавкие вставки разделены на две группы, в одной из которых она имеют узкий перешеек малого сечения и массивные токопроводы, а в другой несколько узких перешейков большего сечения и токоподводы меньшего сечения (рис. 6.8). Плавкая вставка 1 соедикена параллельно со вставкой 2, обладающей большим электрическим сопротивлением. Обе вставки размещены в корпусе 3 с наполнителем 5 и разделены между собой перегородкой 4. В режиме длительной перегрузки, ток идет через вставку /, которая при КЗ расплавляется раньше и без-дугообразования. После расплавления вставки / полный ток КЗ проходит через вставку 2, которая перегорает в нескольких перешейках, что обеспечивает надежное гашение дуги. В [6.11] описано устройство, состоящее из двух параллельно включенных предохранителей. Основной предохранитель предназначен для обеспечения достаточно высокой плотности тока в номинальном режиме с помощью интенсивного теплоотвода от плавкого элемента. Плавкий элемент основного предохранителя помещен между слюдяными прокладками и мощными теплоотводящими металлическими блоками. Параллельно основному предохранителю соединен так называемый предохранитель мощности, предназначенный для разрыва мощной цепи. Плавкий элемент этого предохранителя находится в кварцевом песке, а номинальный ток его в Ш-20 раз меньше номинального тока основного предохранителя. Американской фирмой International Rectifier [6.12] разработаны двухкорпускые (двухмодульные) предохранители SF70H на токи 590-, 700 и 1600 А, напряжение 700 В для защиты полупроводниковых вентилей от КЗ. Оба модуля выполнены в корпусах диаметром 64- MiM, соединенных алюминиевыми шинами. Сравнение двухкорпусного предохранителя SF70H с однокорпус-ным SF60C на тот же ток показывает, что при времени срабатывания 30 с и более их время-токовые характеристики совпадают. Это свидетельствует о близости поперечного сечения перешейков предохранителей сопоставляемых типов. При меньших интервалах времени для срабатывания двухкорпусного предохранителя требуются меньшие токи, а джоулев интеграл отключения для него оказывается примерно-в 2,5 раза меньше, чем у однокорпусного, составляя 255-10 А-с для предохранителя на номинальный ток 590 А. Таким образом, за счет перехода к двухкорпусному исполнению при неизменности поперечного сечения перешейков и номинального тока, т. е. за счет неодновременного расплавления перешейков и элементов (асимметрии), в каждом 14* 211 Из корпусов предохранителя достигнуто уменьшение джоулева интеграла. Известны также примеры использования асимметрии на основе шунтирования высокоомных электрических дуг короткими низкоомными дугами в предохранителях и выключателях Теоретические обоснования асимметрии. В связи с из-.ложенными выше практическими данными представляется важным теоретически объяснить влияние асимметрии расплавления перешейков, возникновения и гашения дуги, оказываемое на важнейшие характеристики предохранителей. Будем считать, что модуль (предохранитель, отдельный •его элемент, отдельный перешеек) состоит из двух частей сечением 5,=52. Плотности тока через каждую часть равны соответственно Ji и Jz- Характер изменения тока во времени i{t) в данном случае значения не имеет. Пусть плотности токов Ji и Jz через соответствуюш;ие части модуля таковы, что Ji = kJz, (6.20) где fe>-l при ij;=ii-l-t2. Тогда ii=kiz; h=ki2+i2. (6.21) Отсюда H=:k/ik+l)iz; i2=iz/{k+l); Ji = h/Su J2=klS2. (6.22) В интервале времени О-/i, где - момент расплавления первой части, имеющей более высокую.плотность тока, которая равна плотность тока через вторую часть в этом же интервале времени В интервале времени ti - Т, где Т - момент расплавления второй части сечения модуля, весь ток протекает только через вторую часть, и плотность тока в этом интервале /2=1752. Рассчитав с помощью соотношения Мейера преддуговые интегралы для обеих частей сечения и сделав соответствующие преобразования, получим преддуговой интеграл для всего модуля «-« = 4м=-С„. (6.25) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 [69] 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 |