![5.4 Sulavkaitsmed - of / [www.ene.ttu.ee]](https://img.yumpu.com/28839118/1/500x640/54-sulavkaitsmed-of-wwwenettuee.jpg)
5.4 Sulavkaitsmed - of / [www.ene.ttu.ee]
5.4 Sulavkaitsmed - of / [www.ene.ttu.ee]
5.4 Sulavkaitsmed - of / [www.ene.ttu.ee]
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
<strong>5.4</strong>. SULAVKAITSMED<br />
<strong>5.4</strong>.1. NÕUDED SULAVKAITSMETELE<br />
1. Sulavkaitsme rakendustunnusjoon peab kogu kaitstavas diapasoonis paiknema allpool kaitstava<br />
objekti vastavat tunnusjoont<br />
trak<br />
objekt<br />
sulavkaitse<br />
I n<br />
I piir<br />
I piir = (1,1 ... 2,0) I n<br />
I<br />
Joonis 5.2. Sulavkaitsme rakendustunnusjoon<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 1(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
2. Lühise korral peab olema tagatud sulavkaitsme rakendumise selektiivsus<br />
t r<br />
2<br />
2<br />
1<br />
1<br />
I n1<br />
I n2<br />
I<br />
Joonis 5.3 Sulavkaitsmete selektiivsuse selgitamiseks<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 2(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
3. Kiiretoimeliste sulavkaitsmete rakendusaeg peab olema alla 10 ms.<br />
4. Sulavkaitsme rakendustunnusjoon ja muud param<strong>ee</strong>trid peavad olema stabiilsed.<br />
5. Sulavkaitsme piirlahutusvool I lah peab olema suurem tekkida võivast lühisvoolust.<br />
6. Sulavkaitsme või tema sulari vahetus peab olema lihtne.<br />
7. Energiakadu sulavkaitsmes peab nimitalitluses olema minimaalne.<br />
Sulavkaitme põhilised tehnilised näitajad:<br />
nimipinge,<br />
nimivool,<br />
piirvool,<br />
rakendustunnusjoon,<br />
piirlahutusvool,<br />
lahutuse kogu<strong>ene</strong>rgia.<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 3(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
<strong>5.4</strong>.2. EHITUS<br />
korpus täidis sular kontaktid<br />
Joonis <strong>5.4</strong>. Sulavkaitsme ehitus<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 4(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
Joonis 5.5. Silindrilise korpusega sulavkaitsmeid<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 5(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
<strong>5.4</strong>.3 TALITLUS<br />
Püsiolukorras hajub kogusulavkaitses eralduv soojus ümbruskonda. Lisaks sularile saavutavad ka kõik<br />
teised sulavkaitsme osad püsitemperatuuri. S<strong>ee</strong> ei tohi ületada lubatud väärtust. Sulari nimivool ongi<br />
vool, mida ta võib kestvalt taluda. S<strong>ee</strong> võib sulavkaitsme nimivoolust olla erinev. S<strong>ee</strong> tähendab, et sama<br />
kaitsme saab komplekt<strong>ee</strong>rida erinevate sularitega. Sulavkaitsme nimivooluks on siis suurim võimalik<br />
sulari vool.<br />
Liigkoormusel eralduv soojus tõstab sulari ja kogu sulavkaitsme temperatuuri. Suurim püsivool, mille<br />
juures sulavkaitse v<strong>ee</strong>l ei rakendu, sõltub sulari ristlõikest, kujust, materjalist ja pikkusest, aga ka<br />
ümbruse temperatuurist. Tavaliselt on vool, millele sular ei tohi reag<strong>ee</strong>rida, 1,3…1,4 nimivoolu. Suurim<br />
vool, millega sular peab 2 tunni vältel läbi põlema, on 1,6 nimivoolu. V<strong>ee</strong>l suurema voolu korral peab<br />
kaitse reag<strong>ee</strong>rima kiiremini.<br />
Selleks et järsult vähendada sulari läbipõlemisaega, kasutatavad tootjad kahte võtet:<br />
1) tehakse erilise kujuga sular<br />
2) kasutatakse metallurgilist efekti.<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 6(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
F F F F<br />
Kohalikud kits<strong>ene</strong>mised<br />
F F F F<br />
Kergesti sulava metalli tilgad<br />
metallurgilise efekti<br />
tekitamiseks<br />
Joonis 5.6 Sularite kujusid<br />
F F F F<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 7(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
Joonis 5.6. järg. Sularite kujusid<br />
Kohaliku kits<strong>ene</strong>mise kohas on voolutihedus suurem ning seal eraldub rohkem soojust. Nimivoolu<br />
puhul jaotub soojus metalli soojusjuhtivuse tõ<strong>ttu</strong> ümber ning kogu sular on ühesuguse temperatuuriga.<br />
Suurema voolu puhul sooj<strong>ene</strong>vad kitsad kohad kiiremini ning ainult osa soojust jõuab laiemasse ossa.<br />
Sular põleb läbi ühe kitsa koha lähedal. Lühise puhul kuum<strong>ene</strong>vad kitsad kohad nii kiiresti, et<br />
soojusülekannet ei saa arvestada ning sular põleb läbi korraga kõigis või mitmes kitsas kohas.<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 8(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
Joonisel 5.7 on näidatud temperatuurijaotus liigvoolu puhul, joonisel 5.8 on sularite läbipõlemiskohad<br />
liigvoolu ja lühise puhul.<br />
Joonis 5.7. Temperatuurijaotus<br />
(paremal)<br />
Joonis 5.8. Sulari läbipõlemise kohad liigvoolu<br />
(vasakul) ja lühise puhul<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 9(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
Metallurgiline efekt avaldub selles, et mõni kergsulav metall, näiteks tina või plii, võib vedelas olekus<br />
lahustada mõnda rasksulavat metalli, näiteks vaske või hõbedat. Selle lahuse elektriline takistus on<br />
suurem ja sulamistemperatuur madalam. Nii põleb sular sama ajaga läbi väiksema vooluga või sama<br />
voolu puhul kiiremini. Joonisel 5.9 on näidatud A. W. Metcalfi 1939. aastal tehtud leiutuse olemus ning<br />
rakendumistunnusjooned.<br />
Joonis 5.9. Metallurgilise efekti tekitamine ja rakendumistunnusjooned<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 10(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
Niiviisi valmistatud sularid lahutavad lühisvoolu 2…5 korda madalama voolu juures.<br />
Sulari läbipõlemise järel tekib elektrikaar. Kaare kustumise aeg sõltub kaitsme ehitusest ja<br />
kaarekustutusviisist. Sellest sõltub lahutusvõime, mida sulavkaitsme puhul iseloomustab tegelikult<br />
lahutatav piirvool.<br />
Kaare kustutamist kiirendab näiteks kaitsmepadrunis plahvatuslikult tekkiv rõhk. Kui kaitsmepadrun on<br />
täidetud inertmaterjali, näiteks kvartsliivaga, jahutab s<strong>ee</strong> kaart ning suunab kaare puistmaterjali<br />
tühimikesse. S<strong>ee</strong> võimaldab sama lahutusvõime juures valmistada väiksemaid kaitsmeid.<br />
Sularid võivad olla valmistatud erinevast materjalist.<br />
Kergsulavad metallid, näiteks plii või tsink, sulavad juba 200…420 C juures. Neil on aga väike<br />
elektrijuhtivus ning s<strong>ee</strong>tõ<strong>ttu</strong> on ristlõige suurem. Tsingiaurul on hea ionisatsioonivõime, mis soodustab<br />
kaare kustumist.<br />
Vasest või hõbedast sularitel on väike ristlõige, kuid oluliselt kõrgem sulamistemperatuur, mis seab<br />
kõrgendatud nõuded kogu kaitsme ehitusele. Vasksular vajab tingimata korrosioonikaitset. Katmata vase<br />
ristlõige aja jooksul väh<strong>ene</strong>b ning niisugune sular rakendub väiksema voolu juures.<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 11(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
<strong>5.4</strong>.4 TÜÜBID<br />
Sulavkaitsmeid vaadeldakse tavaliselt kolmes rühmas:<br />
1) madalpingekaitsmed,<br />
2) kõrgepingekaitsmed,<br />
3) väikekaitsmed.<br />
Vaatleme tööstus- ja kodutarbijatele mõeldud madalpingelisi sulavkaitsmeid.<br />
Torukaitse<br />
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
Läbipõlemisel tekkivate pritsmete, metalliauru ja elektrikaare kahjuliku toime vältimiseks paikneb sular<br />
kinnises torus või mõnes muus tugevas isol<strong>ee</strong>rkestas, mis võib olla täidetud kaare arengut tõkestava<br />
ainega (näiteks kvartsliivaga). Käsitsemise hõlbustamiseks võib kaitse asetseda pidemes, mille abil ta<br />
kinnitatakse kaitsmepesasse või -alusele. Kaitsmel võivad olla rakendumisindikaatorid või<br />
signaalkontaktid.<br />
Euroopas enamlevinud torukaitsmed on tähisega NH (saksa k. Niederspannungs Hochleitungs –<br />
madalpingelised, suure lahutusvõimega). N<strong>ee</strong>d on mõeldud kasutamiseks põhiliselt seal, kus on<br />
kvalifits<strong>ee</strong>ritud personal – tööstuses ja jaotusvõrkudes.<br />
Kest<br />
Kest on hea isolaator ning peab tagama sisule niiskuskindluse. Ta on valmistatud suhteliselt hea<br />
soojusjuhtivusega materjalist, et hajutada sularis eralduv soojus ümbruskonda. Kest on tugeva ehitusega<br />
ning peab taluma tekkida võivat termilist lööki (termošokki). Enamasti on kest 2…15 mm<br />
seinapaksusega ristkülikulise ristlõikega ja ümmarguse siseavaga, harvemini silindriline kuni 100 mm<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 12(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
välisläbimõõduga keraamiline toru, mille otstes on n<strong>ee</strong>tide või kruvidega kinnitatud kontaktnoad, mis<br />
sageli on üleminekutakistuse vähendamiseks hõbetatud.<br />
Täidis<br />
Kõrge lahutusvõimega torukaitse on täidetud k<strong>ee</strong>miliselt ülipuhta kvartsliivaga. Liivatera läbimõõt on<br />
umbes 0,3 mm. Täiteaine juhib osa sularil eralduvast <strong>ene</strong>rgiast kestale. S<strong>ee</strong>tõ<strong>ttu</strong> on oluline, et toru oleks<br />
korralikult täidetud. Hästitäidetud toru on vajalik ka kaare kiireks kustutamiseks. Liiv jagab kaare<br />
osadeks ning takistab nende osade taasühinemist. Kaitsme tihedaks täitmiseks kasutatakse vibratsiooni.<br />
Vajadusel lisatakse vibratsiooniga tekitatud tühimikku kvartsliiva juurde. Toru on suletud otsplaadiga.<br />
Joonis 5.10. Torukaitse<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 13(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
Paigaldus<br />
Sulavkaitsme paigaldamiseks alusele kasutatakse erilist kaitsmepaigaldit (joonis 5.11). S<strong>ee</strong> on<br />
valmistatud plastist ning selle ülesanne on kaitsta elektrikku juhul, kui paigaldamine toimub lühisele.<br />
Samal otstarbel kasutatakse rohkesti sulavkaitse-lülitit (joonis 5.12), kus lüliti käepidemes on pesad iga<br />
faasi kaitsmele. Kaitsme kontaktnoad on asendatud lüliti kontaktidega, mis katkestavad voolu kõigis<br />
faasides, kui kaitse <strong>ee</strong>maldada. Sulavkaitse-lülitid on ühe- kuni neljapooluselised. N<strong>ee</strong>d paigaldatakse<br />
tavaliselt paigaldusliistule. Neile saab tellida mitmesuguseid lisaseadmeid, nagu tabalukku või<br />
elektroonilist monitooringuplokki.<br />
Joonis 5.11. Torukaitse ja kaitsmepaigaldi Joonis 5.12. Sulavkaitse-lüliti<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 14(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Padrunkaitse<br />
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
Käsitsemise hõlbustamiseks võib kaitse asetseda pidemes, mille abil ta kinnitatakse kaitsmepesasse. Eriti<br />
mugavad on k<strong>ee</strong>repidemega kaitsmed.<br />
Padrunkaitse (korkkaitse, k<strong>ee</strong>rekaitse) on väga vana. Seda tuntakse ka Diazed nime all ning tüübitähiseks<br />
on sellest tul<strong>ene</strong>valt enamasti D. Niisuguse kaitsme sulavosa nimetatakse <strong>ee</strong>sti k<strong>ee</strong>les (kaitsme)korgiks,<br />
ka padruniks. Selle ohutuks paigaldamiseks k<strong>ee</strong>rmetatud kaitsmepesasse on k<strong>ee</strong>rmega pide. Joonisel 5.13<br />
on tüüpilise kaitsmekorgi lõige, joonisel 5.14 kogu komplekt.<br />
Joonis 5.13 Kaitsmepadrun Joonis 5.14. Padrunkaitsme komplekt<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 15(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
Milliseid kaitsmeid toodetakse?<br />
gG Üldotstarbeline sulavkaitse, põhiliselt juhtide kaitseks<br />
gM Mootoriahela kaitseks<br />
aM Lühisekaitseks mootoriahelas<br />
aR Pooljuhtide kaitseks<br />
g-tüüpi sulavkaitse lahutab vooluahela iga lahutusvõimest väiksema voolu korral, mis sulari läbi põletab.<br />
Seda nimetatakse ka täielikuks kaitsmeks (full range fuse), sest rakendub nii liigkoormusest kui lühisest.<br />
Kasutatakse iseseisva kaitsena.<br />
Selektiivsuse saavutamiseks peab gG-tüüpi sulavkaitse, kui I n > 16 A olema temale järgnevast<br />
sulavkaitsmest 1,6 korda suurema nimivooluga (IEC 60269-2-1 nõue).<br />
gG-tüüpi sulavkaitsme lahutusaeg<br />
Nimivool Lahutusaeg Peab taluma Peab lahutama<br />
I n < 4 A 1 tund 1,5 I n 2,1 I n<br />
4 < I n < 16 1 tund 1,5 I n 1,9 I n<br />
16 < I n < 63 1 tund 1,25 I n 1,6 I n<br />
63 < I n < 160 2 tundi 1,25 I n 1,6 I n<br />
160 < I n < 400 3 tundi 1,25 I n 1,6 I n<br />
400 < I n 4 tundi 1,25 I n 1,6 I n<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 16(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
a-tüüpi sulavkaitse on mõeldud ainult lühisvoolu lahutamiseks. Seda nimetatakse ka osaliseks kaitseks<br />
(partial range fuse). a-tüüpi kaitse võimaldab enda taga kasutada väiksema lahutusvõimega kaitselülitit,<br />
kontaktorit või muud kaitseseadist.<br />
Torukaitsme tööiga on kuni 30 aastat.<br />
Kaitsme rakendumise korral asendatakse ka selle tarviti läbipõlemata kaitsmed uutega.<br />
Padrunkaitsmetel on lahutusvõime tähised:<br />
H suure lahutusvõime (high breaking capacity) puhul,<br />
L väikese lahutusvõime (low breaking capacity) puhul.<br />
Väikekaitsmetel on lahutuskiiruse näitajad:<br />
FF ülikiire rakendumisega, lahutavad kümnekordse nimivoolu 0,001 sekundiga,<br />
F kiire rakendumisega, lahutavad kümnekordse nimivoolu 0,001…0,01 sekundiga,<br />
M keskmise viivitusega,<br />
T viivitusega või liigpingekaitsega, lahutavad kümnekordse nimivoolu 0,01…0,1 sekundiga,<br />
TT väga suure viivitusega, lahutavad kümnekordse nimivoolu 0,1…1 sekundiga.<br />
Kõik n<strong>ee</strong>d kaitsmed peavad kahekordse nimivoolu välja lülitama 10 sekundiga ja olema võimelised<br />
taluma 1,7-kordset nimivoolu üks tund. Nende rakendumistunnusjoonte võrdlus on joonisel 5.15.<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 17(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
Elektriajamite ja<br />
jõuelektroonika instituut<br />
Joonis 5.15. Väikekaitsmete rakendumistunnusjoonte võrdlus<br />
Raivo T<strong>ee</strong>mets 18(18)<br />
Elektriaparaadid<br />
Ptk.<strong>5.4</strong> <strong>Sulavkaitsmed</strong>
![Nutman et al.2010.pdf - of / [www.ene.ttu.ee]](https://img.yumpu.com/49144272/1/190x253/nutman-et-al2010pdf-of-wwwenettuee.jpg?quality=85)
![Kogu kursuse konspekt - of / [www.ene.ttu.ee]](https://img.yumpu.com/48975288/1/184x260/kogu-kursuse-konspekt-of-wwwenettuee.jpg?quality=85)
![TEHNILINE JOONESTAMINE - of / [www.ene.ttu.ee]](https://img.yumpu.com/48482018/1/184x260/tehniline-joonestamine-of-wwwenettuee.jpg?quality=85)
![Mäeinstituudi uudiskiri nr - of / [www.ene.ttu.ee] - Tallinna ...](https://img.yumpu.com/45808782/1/190x245/maeinstituudi-uudiskiri-nr-of-wwwenettuee-tallinna-.jpg?quality=85)
![power electronics and electrical drives - of / [www.ene.ttu.ee]](https://img.yumpu.com/45392281/1/184x260/power-electronics-and-electrical-drives-of-wwwenettuee.jpg?quality=85)
![2. Loogikafunktsioonid ja loogikalülitused - of / [www.ene.ttu.ee]](https://img.yumpu.com/44975782/1/184x260/2-loogikafunktsioonid-ja-loogikala-1-4-litused-of-wwwenettuee.jpg?quality=85)
![NAFTA â MUST KULD - of / [www.ene.ttu.ee] - Tallinna Tehnikaülikool](https://img.yumpu.com/43448902/1/190x245/nafta-a-must-kuld-of-wwwenettuee-tallinna-tehnikaa-1-4-likool.jpg?quality=85)
![I OSA TUGEVUSÃPETUS - of / [www.ene.ttu.ee]](https://img.yumpu.com/43043675/1/184x260/i-osa-tugevusapetus-of-wwwenettuee.jpg?quality=85)
![TEHNILINE KOMMUNIKATSIOON - of / [www.ene.ttu.ee]](https://img.yumpu.com/42741483/1/184x260/tehniline-kommunikatsioon-of-wwwenettuee.jpg?quality=85)
![TEHNILINE KOMMUNIKATSIOON - of / [www.ene.ttu.ee]](https://img.yumpu.com/42288976/1/184x260/tehniline-kommunikatsioon-of-wwwenettuee.jpg?quality=85)
![JÃUELEKTROONIKA - of / [www.ene.ttu.ee]](https://img.yumpu.com/41203306/1/184x260/jauelektroonika-of-wwwenettuee.jpg?quality=85)
![Välitöö aruanne 3 - of / [www.ene.ttu.ee] - Tallinna Tehnikaülikool](https://img.yumpu.com/40993804/1/190x245/valitaa-aruanne-3-of-wwwenettuee-tallinna-tehnikaa-1-4-likool.jpg?quality=85)
Change language