Menu

Wyłączniki nadmiarowo-prądowe

Wstęp
Wyłączniki naprądowe zwane poprawnie nadmiarowo-prądowymi, zastąpiły bezpieczniki topikowe w instalacjach elektrycznych. W odróżnieniu do tych ostatnich, są wielokrotnego użytku, nie ulegają przepaleniu chroniąc instalację przed przepływem prądu o nadmiernym natężeniu. W artykule omówiono budowę, podział, ogólne zasady doboru w instalacji, a także zasady montażu w tablicy rozdzielczej. Poziom artykułu przeznaczony jest dla uczniów szkoły średniej w zawodach OZE i ma za zadanie przybliżać podstawy działania instalacji elektrycznych.

elektr72.jpg  Fot. Wyłącznik nadprądowy jednobiegunowy

1- Typ wyłącznika, litera B definiuje charakterystykę wyłącznika ( o tym za chwilę), 25- wielkość prądu znamionowego w amperach.

2- 6000 liczba w ramce oznacza maksymalny prąd jaki może przepłynąć przez wyłącznik, przy którym jeszcze prawidłowo zadziała, jest to tzw. prąd zwarciowy tutaj 6kA

3- klasa ograniczenia energii wywołanej zwarciem

4- okienko trybu pracy. Jeśli jest kolor zielony wyłącznik nie "przewodzi" prądu, jeśli czerwony - UWAGA prąd płynie.

Na obudowie można czasem znaleźć inne informacje, jak np. napięcie pracy 230/400V, czy kod producenta. (tutaj ETI Etimat 6).

Jak działa wyłącznik nadprądowy?

Wyłącznik nadmiarowo-prądowy nie chroni użytkownika przed porażeniem prądem. Do tego celu służą w instalacji wyłączniki różnicowo-prądowe, lub krótko "róznicówki". Wyłączniki nadprądowe mają za zadanie chronić samą instalację przed przepływem zbyt dużego prądu. Z fizyki wiemy, że przepływowi prądu przez przewodnik towarzyszy wydzielanie ciepła związane z oporem wewnętrznym przewodnika. Ilość tego ciepła zależy od wielkości oporu i kwadratu natężenia prądu, jak i czasu jego przepływu. Natężenie jest jednak tutaj kluczowym elementem. Im większe tym większa ilość ciepła. W instalacjach trzeba więc zadbać o to, aby przekroje przewodów do których podłączone są poszczególne odbiorniki odpowiadały ich mocy użytkowej. To od mocy odbiornika zależy wielkość natężenia płynącego prądu. Odbiornik o mocy 1000W w instalacji jednofazowej o napięciu 230V spowoduje przepływ prądu o wartości:

elektr73.jpg

Przy odbiorniku o mocy ponad 2000W (np. pralka) wartość prądu może już przekroczyć 10A. Tak duże wartości prądu wymagają odpowiedniego przekroju przewodów, im cieńsze tym szybciej się grzeją. Długotrwały przepływ dużego prądu może wywołać stopienie się izolacji na przewodach, aż do ryzyka wystąpienia pożaru. Przewód fazowy może też w takim przypadku połączyć się z neutralnym i dochodzi do "zwarcia" instalacji. Oba zjawiska są bardzo niebezpieczne z punktu widzenia użytkownika i budynku. Wyłącznik nadprądowy w przypadku zwarcia działa niemal błyskawicznie rozłączając fazę w czasie < 30milisekund. Rozłączenie wywołane przeciążeniem termicznym jest dłuższe i zależy od wartości płynącego przez wyłącznik natężenia prądu. Czas ten może wynosić od ułamka sekundy do nawet kilku godzin (niewielkie przeciążenie). W każdym przypadku instalacja jest chroniona.

Wyłącznik nadprądowy może nam też służyć za zwykły rozłącznik instalacji na czas wykonywania drobnych napraw, czy prac remontowych (np. wymiana oprawy oświetleniowej, wymiana gniazdka). W takim przypadku wyłączeniu podlega tylko jeden obwód na którym pracuje dane urządzenie. Nie musimy odcinać prądu do całej instalacji.

Rodzaje wyłączników nadprądowych

Wyłączniki nadprądowe wykonywane są jako jednopolowe (albo jednobiegunowe), dla ochrony pojedynczego obwodu elektrycznego w budynku, ale mogą też posiadać 2, 3 lub 4 pola.  W każdym przypadku, niezależnie od ilości członów wyłącznik w czasie przeciążenia wyłącza wszystkie podpięte do niego obwody. Wyłączniki 3 i 4 polowe mają sens w instalacjach trójfazowych, zwarcie na jednej z faz spowoduje wyłączenie całej instalacji. Wyłączniki pracują zawsze na przewodach fazowych, tzn. z obu stron wyłącznika podłączony jest przewód fazowy. Wyjątkiem są wyłączniki 4-ro polowe, które posiadają trzy pola do podpięcia faz i czwarte dla przewodu neutralnego N.

elektr74.jpg

Fot. Wyłącznik czteropolowy o charakterystyce B i prądzie znamionowym 25A.

 

Wewnątrz każdego wyłącznika znajdują się dwa wyzwalacze:

Elektromagnetyczny – odpowiada za zadziałanie wyłącznika w przypadku wykrycia zwarcia w obwodzie elektrycznym. Jest to wyzwalacz bezzwłoczny czyli natychmiastowy.
Termiczny – odpowiada za zadziałanie wyłącznika w przypadku długotrwałego przekroczenia prądu znamionowego wyłącznika. Jak już wspomniałem wcześniej szybkość jego zadziałania jest zależna od tego jak bardzo zostało przekroczone natężenie prądu. Ale Uwaga - granica zadziałania wyzwalaczy termobimetalowych zawiera się od 1,13 do 1,45 krotności prądu znamionowego wyłącznika (co to oznacza napiszę w dalszej części tekstu).

   Warto tutaj zwrócić uwagę, że wyzwalacz termiczny działa identycznie niezależnie od rodzaju wyłącznika, natomiast elektromagnetyczny (niezwłoczny), zależy od jego charakterystyki prądowej, czyli literki na obudowie. Dostępne są cztery różne charakterystyki definiujące wartości progowe prądu przy którym dany wyłącznik zadziała, a także wartości, przy których nie zadziała. Jest to istotne z punktu widzenia instalacji i podpiętych do niej urządzeń i tak:

Charakterystyka A:
– próg niezadziałania – 2x prąd znamionowy wyłącznika (In)
– próg zadziałania – 3x prąd znamionowy wyłącznika (In)

Charakterystyka B:
– próg niezadziałania – 3x In
– próg zadziałania – 5x In

Charakterystyka C:
– próg niezadziałania – 5x In
– próg zadziałania – 10x In

Charakterystyka D:
– próg niezadziałania – 10x In
– próg zadziałania – 20x In

O czym te paramety mówią? Każdy typ wyłącznika ma swoje określone przeznaczenie w instalacjach, np.
Wyłączniki o charakterystyce A - stosowane są głównie do ochrony urządzeń elektronicznych o dużej czułości 
Wyłączniki o charakterystyce B - są najpopularniejsze w ochronie instalacji mieszkaniowych oświetleniowych i obwodów gniazd wtykowych
Wyłączniki o charakterystyce C - wykorzystywane są do ochrony obwodów na których mogą być podpięte urządzenie o stosunkowo dużych prądach rozruchu, jak wiertarki, szlifierki kątowe itp.
Wyłączniki o charakterystyce D - ochrona obwodów dla maszyn o bardzo dużym prądzie rozruchowym, transformatorów.
    Teraz mały przykład, który to wyjaśni. Wyobraźmy sobie, że mamy w instalacji bezpiecznik o prądzie znamionowym 16A i włączamy do gniazda szlifierkę kątową o mocy 2300W i prądzie rozruchowym równym 6In. W czasie pracy ta szlifierka powoduje przepływ prądu o wartości 10A, ale w czasie rozruchu pobierze chwilowo prąd o natężeniu sześciokrotnie większym czyli 60A. Jeśli podzielimy wartość tego prądu przez wartość nominalną bezpiecznika wyjdzie nam 60/16= 3,75In. Wyłącznik nadprądowy o charakterystyce A od razu się wyłączy, bo jego próg zadziałania wynosi 3In. Wyłącznik o charakterystyce B prawdopodobnie się wyłączy, bo jego próg niezadziałania jest przekroczony. Wyłącznik typu C nie wyłączy się, bo ma próg niezadziałania wyższy 5In >3,75In.

   Inny przykład. Na obwodzie zabezpieczonym wyłącznikiem B10 pracuje oświetlenie o mocy 2500W. Powoduje to przepływ prądu o wartości 2500/230= 10,87 A, czyli prąd znamionowy bezpiecznika jest przekroczony i stanowi 1,09In. Czy bezpiecznik w takim wypadku sie wyłączy? Otóż nie, bo granica zadziałania wyzwalaczy termobimetalowych zawiera się pomiędzy 1,13-1,45 In. Wyzwalacz taki wyłączy prąd dopiero przy natężeniu 14,5A. Jeśli wartość ta przekroczy 11,3A wyłączenie nastąpi po pewnej zwłoce czasowej. Poniżej tej wartości wyłącznik taki nigdy się nie wyłączy.

Montaż

Wyłączniki nadprądowe montowane są na szynach w tablicy rozdzielczej, za wyłącznikami różnicowo-prądowymi. Przy montażu należy zwrócić uwagę na odpowiednie zamocowanie kabli, dlatego spójrzmy na wyłącznik od góry. Przy prawidłowym montażu kabel musi się znaleźć dokładnie w miejscu zacisku śrubowego, a nie obok. To najczęstszy błąd popełniany przez uczniów na ćwiczeniach.

elektr75.jpg

Fot. Prawidłowy i nieprawidłowy montaż przewodu w wyłączniku. (fot. www.elektrykadlakazdego.pl)

O taką pomyłkę jest wbrew pozorom łatwo, gdyż w czasie montażu kabli patrzymy na wyłącznik od przodu, a nie widzimy jego górnej części. Kabel powinien być odizolowany na długości około 12mm. Kable w postaci linki należy zabezpieczyć tulejką. Do jednego "wejścia" (zacisku śrubowego), można przyłączyć więcej niż jeden kabel i nie jest to błędem. Często zresztą stosujemy tzw. "mostkowanie", przenosząc napięcie z jednego wyłącznika na drugi. 

elektr76.jpg

elektr77.jpg

Rys. Przykładowe rozwiązanie rozdzielnicy w budynku. 1-rozłącznik główny trzypolowy, 2- wyłącznik różnicowo-prądowy, 3- wyłączniki nadprądowe.

Powyżej fragment tablicy rozdzielczej z podpiętą tylko jedną fazą. Nie chciałem zbyt wiele kreślić bo rysunek stałby się nieczytelny. Mamy tutaj zasilanie trójfazowe, trzy fazy L1, L2 i L3 podpięte są do trójpolowego rozłącznika (1). Tylko jedna faza (przewód brązowy) płynie dalej do różnicówki, a stąd zasila trzy niezależne obwody w budynku. Warto zwrócić uwagę, że wyłączniki nadprądowe są symetryczne i mogą być zasilane zarówno od góry jak i od dołu. W tym drugim przypadku stosuje się często specjalne listwy zasilające ułatwiające montaż. (zob. zdjęcie po prawej). Wyłączniki różnicowoprądowe mogą być lewe i prawe. Na zdjęciu poniżej mamy drugi typ, dlatego wyłączniki nadprądowe są z lewej strony wyłącznika.  

elektr78.jpg

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});