Предохранитель на силовой провод
Предохранители устанавливают для защиты силовых проводов от перегрева при перегрузках или неисправностях. Номинал устройства защиты в самом простом случае должен быть меньше или равен токонесущей способности проводника. Каждый провод, идущий от аккумуляторной батареи к AC-DC, DC-DC зарядным устройствам, инвертору или другому оборудованию должен быть защищен предохранителем
Виды защиты
Номинал устройства защиты должен соответствовать токонесущей способности провода, которая определяется сечением и допустимой рабочей температурой изоляции проводника. Зависимости между этими величинами сведены в таблицы. Поэтому кажется, что имея их выбрать силовой предохранитель не сложно. Однако правильно сделать это можно только зная для чего он предназначен. Для защиты от короткого замыкания или от перегрузки.
Защита от короткого замыкания
Короткое замыкание — это состояние электрической цепи, при котором ток течет от источника напряжения, но возвращается к нему минуя предполагаемую нагрузку. Короткое замыкание возникает из-за поврежденной изоляции или неправильного подключенного оборудования. Ток при коротком замыкании чрезвычайно высок и ограничен только мощностью источника и сопротивлением проводов.
Защита от короткого замыкания является основной для проводников с примерно постоянной нагрузкой. Сила тока в рабочем режиме меньше токонесущей способности такого проводника. А при коротком замыкании, когда ток многократно возрастает и превышает номинальную токовую нагрузку, нагреться проводнику не дает предохранитель, который выдерживает высокий ток менее секунды, после чего плавится и разрывает цепь.
Характеристики предохранителей на силовой провод:
Точное значение тока отключения для предохранителя, защищающего провод при коротком замыкании, не принципиально. Подходит устройство с номиналом равным токонесущей способности провода. Для защиты от короткого замыкания используют предохранители MIDI или ANL
Защита от перегрузки
Перегрузка возникает при работе двигателя, инвертора или одновременном включении в розетки большего, чем предусмотрено, количества устройств. Если ток в цепи возрастает и течении продолжительного времени держится на уровне 110-150% от номинальной токовой нагрузки проводника, то провод и защитное устройство нагреются. А если режим работы не изменится, накопленное тепло повредит провод. Чтобы этого не произошло провода, должны быть защищены от перегрузки.
Большинство предохранителей срабатывают, когда ток примерно в 1,3 раза превышает их номинал. Поэтому, чтобы ограничить непрерывный ток и не позволить ему сильного нагреть провод номинал предохранителя выбирают равным 80% токонесущей способности проводника
Для подключения инвертора с зарядным устройством нужны провода сечением 70 мм или 2 х 50 мм
В таблицах токонесущая способность указывается для проводников, расположенных на открытых участках с хорошей циркуляцией воздуха. В кабельных каналах или внутри перегородок теплоотдача хуже. Поэтому до критической температуры провод нагреется даже когда по нему течет меньший ток. Если провод проложен в кабельном канале или внутри перегородки перед выбором устройства защиты его токонесущую способность понижают
Предположим нам необходимо защитить от перегрузки силовой провод сечением 25 кв.мм изоляция которого выдерживает температуру 105 С. Согласно таблице максимально допустимый непрерывный ток для этого провода 170 А. Предохранители срабатывают при токе в 130% от номинала. Поэтому для защиты провода нужен предохранитель с номиналом 80% от 170A или 130 Ампер. Он сгорит при токе 1,3 х 130 А = 169 А.
Ток, текущий в цепи, нагревает не только проводник, но и предохранитель. Чтобы предохранитель не перегревался непрерывный ток не должен превышать 80% его номинала. Для провода сечением 25 мм2 мы выбрали предохранитель на 130 А. Непрерывный ток через него не должен превышать 130 х 0,8 = 104 А. Если нагрузка в цепи превышает 100 А, необходимо увеличить сечение силового провода и подобрать предохранитель большего номинала.
Держатели для силовых предохранителей:
Предохранители ANL ведут себя не так, как другие типы. Они срабатывают, когда ток составляет 140 — 266% от номинала предохранителя. Правило 80% для предохранителей этого типа не работает. Выбирать предохранители ANL необходимо по специальной таблице. Согласно ей, для защиты от перегрузки силового провода сечением 25 мм2 подойдет предохранитель ANL на 100A. Он сгорит при токе 175 А
Параллельные проводники
Когда мощное устройство подключают к расположенному на расстоянии нескольких метров аккумулятору, процедура выбора силового провода может закончиться тем, что его сечение окажется неоправданно большим. В этом случае вместо одного можно использовать два параллельных проводника.
Предположим, что к аккумуляторной батарее необходимо подключить 12-вольтовое носовое подруливающее устройство, потребляющее 300 Ампер. Суммарная длина положительного и отрицательного проводников между аккумулятором и подрулькой — 15 метров.
По таблицам находим, что для тока силой 300 А подходит провод сечением 70 кв.мм с температурой изоляции 105 С (токонесущая способность снаружи двигательного отсека 330 А). Но при заданной длине падение напряжения в проводе составит 10%.
Потери уменьшатся, если увеличить сечение с 70 до 95 или до 120 кв.мм. Но такие провода сложнее прокладывать и подключать. Кроме того, их просто может не быть в наличии. Поэтому вместо одного, можно использовать два параллельных провода по 70 кв. мм (два для положительной и два для отрицательной ветвей цепи. Всего четыре провода). При этом должны соблюдаться следующие условия:
- Оба силовых провода должны имеют одинаковую длину и сечение. Прокладывать их необходимо в одном кабельном канале или коробе
- Токонесущая способность каждого проводника должна превышать полную нагрузку. Это необходимо для того чтобы избежать перегрева, если один из проводов по каким-либо причинам перестанет проводить ток
- Номинал устройства защиты должен быть меньше или равен токонесущей способности каждого проводника (в рассмотренном примере не более 330 А)
- Если для защиты проводов используется единственный предохранитель, то его номинал не должен превышать токонесущую способность каждого из них. Дополнительная предосторожность необходима на случай, если один из проводов по каким-то причинам перестанет проводить ток. Второй в этом случае останется защищен. Но если номинал предохранителя выбран исходя из суммарной токонесущей способности проводников, то при отключении одного из них устройства защиты не сработает.
Отключающая способность по току
При коротком замыкании главный автомат или предохранитель должен разорвать цепь по которой течет очень высокий ток. Если устройство защиты не рассчитано на это, может возникнуть электрическая дуга, контакты автомата сварятся между собой и цепь не разомкнется. Способность автомата или предохранителя срабатывать при коротком замыкании характеризуется его отключающей способностью по току (AIC).
AIC – это максимальный ток, который устройство может отключить при заданном напряжении. Предполагаемый ток короткого замыкания не должен превышать отключающую способность по току. Ток короткого замыкания в 12 и 24-вольтовых системах постоянного напряжения зависит от тока холодного пуска аккумуляторной батареи (ССА).