XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
«Жучки» в квартире
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Это Коммутационный электрический элемент, предназначенный для отключения защищаемой цепи путем расплавления защитного элемента.
Простейшее устройство для защиты электрических цепей и потребителей электрической энергии от перегрузок и токов короткого замыкания. П. п. состоит из одной или нескольких плавких вставок, изолирующего корпуса и выводов для присоединения плавкой вставки к электрической цепи. Некоторые П. п. наполняют кварцевым песком для лучшего охлаждения плавкой вставки и гашения дуги; иногда П. п. имеют индикаторы срабатывания. Плоские вставки имеют зауженные участки, которые расплавляются в первую очередь. П. п. включается последовательно в электрическую цепь и при расплавлении вставки размыкает её.
Изготавливают плавкие элементы из свинца, сплавов свинца с оловом, цинка, меди.
Какую функцию выполняют
Предназначены для защиты электрооборудования и сетей от токов короткого замыкания и недопустимых токовых перегрузок.
Плавкие предохранители, наряду с автоматическими выключателями, применяются для защиты элементов и устройств электрических установок от повреждений, которые могут возникнуть при ненормальных режимах, угрожающих целостности отдельных элементов или всей установки. Обычно плавкие предохранители применяются для защиты кабелей, проводов и электрических устройств сильного и слабого тока от коротких замыканий и более или менее значительных перегрузок.
Защитная характеристика
Характеристикой предохранителя определяется:
-
способность защищать элемент установки от перегрузок;
-
избирательность действия предохранителя в совокупности с действием других предохранителей и релейной защиты схемы, в которой установлен предохранитель.
Подбирая соответствующие ампер секундные характеристики плавких вставок последовательно включенных предохранителей смежных участков сети, добиваются избирательности их действия, т. е. такого действия, при котором вставка нижестоящего по направлению питания предохранителя перегорает раньше, чем успеет перегореть вставка вышестоящего предохранителя.
Режимы работы предохранителя
-
1-в нормальных условиях
-
2-в условиях токовых перегрузок и коротких замыканий
Этапы работы предохранителя
Первый этап
Работа в штатном режиме сети. В нормальных условиях нагрев плавкого элемента имеет характер установившегося процесса, при котором все выделяемое в нем количество теплоты отдаётся в окружающую среду. При этом, кроме элемента, нагреваются до установившейся температуры и все другие детали предохранителя. Эта температура не должна превышать допустимых значений.
Второй этап
Возрастание силы тока в сети. Чтобы значительно сократить время плавления вставки при возрастании силы тока, элемент выполняют в виде пластинки с вырезами, уменьшающими ее сечение на отдельных участках. На этих суженных участках выделяется большее количество теплоты, чем на широких.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Очень часто хозяева квартиры пытаются сэкономить или, просто из-за собственной лени, заменяют предохранитель проволокой, не учитывая нагрузку, которую она может выдержать. Такой самодельный предохранитель в народе называют «жучок».
Рассчитываем на примере одной квартиры (d)- диаметр проволоки, используемой в предохранителе. Каждый предохранитель рассчитан на максимально допустимую силу тока. Обычно в квартирах используется монолитные провода с разным поперечным сечением, например: S=2,5 мм2. По таблице допустимых значений токов нагрузки для медного провода находим допустимую силу тока (1=20А)
|
параметр |
Сечение провода,мм2 |
||||||||||||||
|
0,05 |
0,07 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,7 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
4 |
6 |
11 |
|
|
Наибольший допустимый ток |
0,7 |
1 |
1,3 |
2,5 |
3,5 |
4 |
5 |
7 |
10 |
14 |
17 |
20 |
25 |
30 |
54 |
Выводы формулы для диаметра проволоки
Находим сопротивление проволоки, стоящей в предохранителе:
R=220 В/20А=1,1Ом
Через формулу R= p*l/s
Находим S=p*l/R, зная S=п*d2/4
Находим диаметр проволоки
d=√4s/π
d=√4*2,5/3,14 = 1,78 мм
В этом предохранителе стоит проволока с диаметром не больше 1,78 мм
Иначе, по закону Джоуля -Ленца Выделится огромное количество теплоты
Q =
Возможен перегрев сетей разводки и как следствие – короткое замыкание и пожар! Очень мало тех, кто поставив «жучки «вместо предохранителя подумал рассчитать перед этим диаметр проволоки .
КАК ЖЕ В КВАРТИРЕ СРАБАТЫВАЕТ СЕТЕВОЙ АВТОМАТ???
Зная, что U = 220B и I = 20 A- данные автомата -предохранителя, мы рассчитываем допустимую мощность, потребляемую в данной квартире,
P=20Ax220B = 4400Bт = 4,4кВт
Это суммарная мощность всех устройств, которые можно включить в сеть одновременно.
Современные приборы согласно своим паспортным данным имеют различные значения потребляемой мощности!
Обогреватель электрический – 2 кВт
Электрический чайник – 1 кВт
Холодильник – 0,5 кВт
Телевизор – 0,3 кВт
Пылесос – 1 кВт
Стиральная машина – 0,5 кВт
Электрический утюг – 0,5 кВт
Освещение – 0,1 кВт (каждая лампочка)
Так сколько же приборов одновременно мы можем включить в электрическую сеть, так чтобы не перегорел предохранитель или не сработал автомат-предохранитель ?
Обогреватель электрический – 2 кВт
Электрический чайник – 1 кВт
Холодильник – 0,5 кВт
Телевизор – 0,3 кВт
Пылесос – 1 кВт
Стиральная машина – 0,5 кВт
2-3 лампы по 100 ВТ каждая – 0,3 кВт
Итого: потребляемая мощность равна 4,3 кВт
Но если дополнительно к этому включить в сеть прибор потребляемой мощностью больше, чем хотя бы 0,5 кВт (учитывая погрешность) то сработает автомат защиты или перегорит предохранитель!
Но если только стоит «ЖУЧОК» вместо предохранителя, то происходит перегрев проводки и ……. Пожар неизбежен!
СТАТИСТИКА
С начала 2024 года, в Саратовской области, зарегистрировали 4 966 возгораний. Это на 1 390 больше, чем за аналогичный период 2023 года. В этом году на пожарах погибли 72 человека, еще 98 пострадали, сообщили в региональном управлении МЧС.
«Обстановка с пожарами в регионе остается сложной», - подчеркнули в МЧС.
ВЫВОД
Из всего выше сказанного мы можем сделать вывод:
НЕ ЗНАЯ ФИЗИЧЕСКОЙ СУЩНОСТИ ПРОИСХОДЯЩИХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ, НЕДОПУСТИМА ЗАМЕНА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРИБОРОВ ЗАЩИТЫ ЦЕПИ САМОДЕЛЬНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ.
БЕРЕГИТЕ СВОЮ ЖИЗНЬ И ЖИЗНИ СВОИХ БЛИЗКИХ!!!!
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:
Намитоков К.К. Хмельницкий Р.С. Аникеева К.Н. Плавкие предохранители
https://www.elec.ru/library/nauchnaya-i-tehnicheskaya-literatura/namitokov-apparaty/
https://www.elec.ru/library/nauchnaya-i-tehnicheskaya-literatura/elektr-kontaktnye-soedineniya/
https://www.elec.ru/library/nauchnaya-i-tehnicheskaya-literatura/tranzistornye-preobrazovateli-aparov/
https://cyberleninka.ru/article/n/plavkie-predohraniteli-nazad-v-buduschee/viewe