Google+

Phoenix Contact - Rozwiązania dla energetyki - Zapraszamy na Enegetab 2014, przyjdź na nasze stoisko i wygraj tablet

Do konieczności stosowania odpowiednich zabezpieczeń, mających na celu zapewnienie ochrony przez przed skutkami zwarć i przeciążeń nie trzeba nikogo przekonywać. Istotną rolę odgrywa bowiem zapobieganie przyspieszonemu starzeniu się izolacji, która może być przyczyną nie tylko awarii, ale i pożaru.

Fot. 1 Wyłącznik G62 z serii Redline firmy GE. Do wyłączników z tego typu można podłączyć do czterech styków pomocniczych z każdej strony.Fot. 1 Wyłącznik G62 z serii Redline firmy GE. Do wyłączników z tego typu można podłączyć do czterech styków pomocniczych z każdej strony.

Przypomnijmy, że wyłączniki nadprądowe oferowane są w kilku wykonaniach. Wyłączniki, które oznaczone są literą A cechują się działaniem natychmiastowym. W przypadku wystąpienia zwarcia następuje bezzwłoczne rozłączenie obwodu. Na rynku dostępne są także modele wyłączników nadprądowych oznaczone jako B, C oraz D. Cechują się one opóźnionym działaniem. Poszczególne modele odróżnia proporcja prądu zadziałania do prądu znamionowego. Różne jest także przeznaczenie poszczególnych grup wyłączników. Modele z grupy A przeznaczone są do ochrony urządzeń elektroniki. Odbiorniki niewrażliwe na przeciążenia termiczne, o małych prądach rozruchowych, zabezpieczane są wyłącznikami z grupy B. Modele oznaczone jako C są nieodzownym elementem instalacji zasilających o niewielkich mocach osiągających do kilku kilowatów. Silniki o dużych mocach chronione są za pomocą wyłączników z grupy D.

Dostępne na rynku wyłączniki nadprądowe pracują przy maksymalnym napięciu wynoszącym 440 V i prądzie do 125 A. Prądy wyłączalne wynoszą do 25 kA przy charakterystykach czasowych B, C oraz D. Najczęściej stosowane modele cechują się prądem znamionowym o wartości do 63 A i prądzie wyłączalnym nie przekraczającym 10 kA. Najważniejszą zaletą wyłączników nadprądowych jest możliwość wielokrotnego użycia. O ich przewadze nad wkładkami topikowymi decyduje również wysoka czułość działania.

Co na rynku

Dzięki wyłącznikom nadprądowym, które są nieodzownym elementem nowoczesnych instalacji elektrycznych, zyskamy zabezpieczenie przed skutkami zwarć i przeciążeń niskonapięciowych urządzeń elektrycznych prądu przemiennego i stałego. Konstrukcja typowego wyłącznika bazuje na budowie powietrznej, izolacyjnej i otwartej. Napęd najczęściej jest ręczny, jednak nabyć można modele ze sterowaniem zdalnym (elektromagnesowe lub silnikowe).

Fot. 2 Wyłączniki nadprądowe o znamionowej zdolności zwarciowej 10 kA firmy Hager produkowane są jako aparaty 1, 1+N, 2, 3, 3+N i 4-biegunowe. Prądy znamionowe zawierają się w zakresie od 0,5 do 63 A przy napięciach znamionowych 230/400 V AC, 50/60 Hz. Stosowane mogą być również w obwodach prądu stałego.Fot. 2 Wyłączniki nadprądowe o znamionowej zdolności zwarciowej 10 kA firmy Hager produkowane są jako aparaty 1, 1+N, 2, 3, 3+N i 4-biegunowe. Prądy znamionowe zawierają się w zakresie od 0,5 do 63 A przy napięciach znamionowych 230/400 V AC, 50/60 Hz. Stosowane mogą być również w obwodach prądu stałego.

W urządzeniach o charakterystyce B wyzwalacz przeciążeniowy nastawiony jest na 1,13 - 1,45 krotności prądu znamionowego, a zwarciowy na 3 - 5 krotności prądu znamionowego. A jak kształtują się parametry wyłączników o charakterystyce C i D? Otóż, wyłączniki cechujące się charakterystyką C wyłączają prąd zwarciowy, gdy osiągnie on wartość 5-10 krotności prądu znamionowego. Modele z charakterystyką D, wyzwalają się gdy natężenie prądu osiągnie wartość 10-20 krotności prądu znamionowego. Wyłączniki występują w odmianach 1, 2, 3 i 4 biegunowych. Oprócz tego oferowane są modele z torem neutralnym lub bez.

Wyłączniki nadprądowe dostępne są również w wersjach do rozwiązań przemysłowych. Nabyć je można w klasach wyzwalania B, C oraz D. Oferowane są również wykonania specjalne tych urządzeń. Na przykład wyłączniki nadprądowe z charakterystyką Z cechują się prądem zwarciowym 2-3 × In, co zapewnia szybką reakcję na pojawiające się przeciążenia. Podzespoły te mogą być zatem używane w instalacjach przeznaczonych do zabezpieczania czułych urządzeń elektronicznych. Dzięki dostępnym akcesoriom uzyskać można zwiększenie funkcjonalności zabudowy modułowej a montaż odbywa się bez narzędzi. Zwróćmy uwagę na fakt, że wyłączniki produkowane są również z myślą o instalacjach przemysłowych, gdzie występują prądy sinusoidalne, wyprostowane pulsacyjne oraz gładkie.

Wyłączniki nadprądowe wyposażone są w mocowanie do szyny DIN 35 a montaż podzespołu odbywa się bez konieczności odkręcania całej grupy. Na urządzeniu umieszczony jest czytelny schemat połączenia oraz podstawowe parametry. Zaciski mocujące współpracują z zaślepkami co zdecydowanie zwiększa bezpieczeństwo podczas użytkowania.

Fot. 3 Wyłączniki nadprądowe z serii Fixwell to modele z zaciskami bezśrubowymi (od góry) oraz zaciskami wtykowymi na szynę podłączeniową (od dołu). Podczas montażu zyskuje się więc oszczędność czasu w porównaniu z tradycyjnymi rozwiązaniami.Fot. 3 Wyłączniki nadprądowe z serii Fixwell to modele z zaciskami bezśrubowymi (od góry) oraz zaciskami wtykowymi na szynę podłączeniową (od dołu). Podczas montażu zyskuje się więc oszczędność czasu w porównaniu z tradycyjnymi rozwiązaniami.

Producenci oferują również wyłączniki nadprądowe selektywne. Są one nieodzownym elementem instalacji, gdzie wymaga się selektywności działania szeregowo połączonych zabezpieczeń. Stąd też rola dla wyłączników nadprądowych, dzięki którym możliwe jest selektywne działanie znajdujących się za nimi (od strony zasilania) standardowych wyłączników nadprądowych. Tym sposobem selektywność działania zabezpieczeń oznacza, że w razie uszkodzenia jednego z obwodów instalacji zadziała tylko to z szeregowo zainstalowanych zabezpieczeń, które znajduje się najbliżej miejsca uszkodzenia. Zachowana jest więc ciągłość zasilania obwodów nie uszkodzonych.

Trzy w jednym

Uniwersalność nowoczesnych urządzeń zabezpieczających pozwala na jednoczesną ochronę przed przeciążeniami i zwarciami oraz na zapobieganie porażeniom w instalacjach jedno- oraz trójfazowych. Dodatkową ochroną jest zabezpieczenie obwodów z gniazdkami ściennymi, znajdującymi się w miejscach narażonych na działanie wilgoci. Urządzenia te dostępne są wersjach dwu- i czterobiegunowych na prądy znamionowe od 16 do 125 A przy prądzie różnicowym od 30 do 500 mA.

Typowe wyłączniki różnicowo-prądowe selektywne, cechują się zwiększoną odpornością na udar prądowy, wynoszącą 5 kA. Minimalna zwłoka czasowa to 40 ms. Pracują one selektywnie w stosunku do zainstalowanych wyłączników bezzwłocznych. Dostępne są również modele przeznaczone do współpracy z przetwornicami częstotliwości, dzięki czemu zapewniona jest ciągłość pracy przy częstotliwości innej niż 50 Hz, a przetwornica chroniona jest przed częstym działaniem wyłącznika.

Fot. 4 Ogranicznik mocy ETIMAT T (wyłącznik nadprądowy) jest przeznaczony do montażu w rozdzielnicy instalacyjnej jako zabezpieczenie przedlicznikowe T. Zadaniem tego zabezpieczenia jest selektywne wyłączanie w stosunku do zabezpieczenia nadprądowego odbiorcy Z4. Prąd znamionowy ogranicznika mocy ETIMAT T dobiera się do mocy przyłączeniowej/umownej odbiorcy. Ograniczniki mocy ETIMAT T w zakresie swoich prądów znamionowych zastępują wyłączniki selektywne. Ogranicznik mocy ETIMAT T jest wyłącznikiem nadprądowym pozbawionym członu zwarciowego i posiada tylko człon przeciążeniowy (termiczny).Fot. 4 Ogranicznik mocy ETIMAT T (wyłącznik nadprądowy) jest przeznaczony do montażu w rozdzielnicy instalacyjnej jako zabezpieczenie przedlicznikowe T. Zadaniem tego zabezpieczenia jest selektywne wyłączanie w stosunku do zabezpieczenia nadprądowego odbiorcy Z4. Prąd znamionowy ogranicznika mocy ETIMAT T dobiera się do mocy przyłączeniowej/umownej odbiorcy. Ograniczniki mocy ETIMAT T w zakresie swoich prądów znamionowych zastępują wyłączniki selektywne. Ogranicznik mocy ETIMAT T jest wyłącznikiem nadprądowym pozbawionym członu zwarciowego i posiada tylko człon przeciążeniowy (termiczny).

Akcesoria

Typowe akcesoria, współpracujące z wyłącznikami nadprądowymi, to przede wszystkim styki pomocnicze. To właśnie dzięki nim zyskuje się możliwość zdalnego sygnalizowania działania wyłącznika nadprądowego. W naszej instalacji zastosować możemy także styki alarmowe, wskazujące pozycję styków tylko w przypadku wyzwolenia wyłącznika. Interesujące akcesoria stanowią również wyzwalacze napięciowe, które zdalnie otwierają styki wyłącznika w momencie pojawienia się napięcia. Zastosować możemy także wyzwalacze podnapięciowe, wyzwalające wyłącznik w razie spadku napięcia w odniesieniu do wartości znamionowej. Poprzez wyłączniki podnapięciowe istnieje możliwość awaryjnego wyłączania obwodów przy użyciu przycisku. Producenci oferują również aparaty pozwalające na ponowne automatyczne załączenie urządzenia zabezpieczającego. Nabywając wyłącznik nadprądowy warto również zadbać o elementy ochrony oznakowania.

Jak wybrać

Pamiętajmy, że urządzenia zabezpieczające powinny być tak dobrane, aby w przypadku przepływu prądów o wartości większej od długotrwałej obciążalności prądowej przewodów Iz, następowało ich działanie zanim nastąpi nadmierny wzrost temperatury żył przewodów. Wymagania te uważa się za spełnione, jeżeli zachowane są następujące warunki:

Ib ≤ In ≤ Iz

I2 ≤ 1,45 Iz

gdzie:
Ib - prąd obliczeniowy lub prąd znamionowy odbiornika, jeżeli z danego obwodu jest zasilany tylko jeden odbiornik,
Iz - obciążalność prądowa długotrwała przewodu,
In - prąd znamionowy lub prąd nastawienia urządzenia zabezpieczającego,
I2 - prąd zadziałania urządzenia zabezpieczającego.

Prąd zadziałania urządzenia I2 należy określać jako krotność prądu znamionowego In wyłącznika nadprądowego lub bezpiecznika topikowego według zależności:

I2 = k × In

gdzie:
k współczynnik krotności prądu powodującego zadziałanie urządzenia zabezpieczającego przyjmowany jako równy: 1,6 oraz 2,1 dla wkładek bezpiecznikowych i 1,45 dla wyłączników nadprądowych o charakterystyce B, C i D.

Wyzwalacze przeciążeniowe wyłączników nadprądowych mają tak ukształtowane charakterystyki, że ich prąd zadziałania I2 jest równy 1,45 Int, gdzie Int to prąd nastawienia wyzwalacza przeciążeniowego.

Fot. 5 Wyłącznik nadprądowy (ogranicznik mocy) Etimat T. Opracowany głównie do zastosowań w obszarze przedlicznikowym. Działa jako wyłącznik nadprądowy w sieci zasilającej i służy do ochrony części pomiarowej w razie zwarcia w instalacji odbiorczej. Dzięki zasadzie selektywności wyłącza się wyłącznik nadprądowy w podrozdzielnicy a nie wyłącznik selektywny w obszarze przedlicznikowym.Fot. 5 Wyłącznik nadprądowy (ogranicznik mocy) Etimat T. Opracowany głównie do zastosowań w obszarze przedlicznikowym. Działa jako wyłącznik nadprądowy w sieci zasilającej i służy do ochrony części pomiarowej w razie zwarcia w instalacji odbiorczej. Dzięki zasadzie selektywności wyłącza się wyłącznik nadprądowy w podrozdzielnicy a nie wyłącznik selektywny w obszarze przedlicznikowym.

Kilka wskazówek

Pamiętajmy, że urządzenie zabezpieczające przed przeciążeniem powinno być usytuowane w miejscu, w którym występuje zmiana przekroju, rodzaju czy też sposobu ułożenia przewodów lub budowy instalacji pod warunkiem, że zmiany te pociągają za sobą zmniejszenie obciążalności prądowej przewodów. Gdy na odcinku między miejscem modyfikacji a urządzeniem zabezpieczającym nie ma rozgałęzień i gniazd a oprzewodowanie jest zabezpieczone przed prądami zwarciowymi lub odcinek oprzewodowania nie przekracza trzech metrów to ważne jest, aby miejsce montażu zabezpieczeń znajdowało się powyżej punktu zmiany. Należy również uwzględnić wykonanie taki w sposób, który ogranicza niebezpieczeństwo zwarcia. Warto zwrócić uwagę na fakt, że urządzenia zabezpieczające nie są wymagane gdy modyfikacje są zabezpieczone od strony zasilania lub w przewodach nie przewiduje się prądów przeciążeniowych. Zabezpieczenia nie muszą być instalowane w systemach telekomunikacyjnych, sterujących lub sygnalizujących. Brak zabezpieczeń dopuszcza się także w obwodach rozdzielczych wykonanych przy użyciu kabli ułożonych w ziemi lub jako linie napowietrzne.

Zarówno parametry jak i sposób instalowania zabezpieczeń powinny uwzględnić również rozpływ prądów. W przypadku, gdy rozchodzą się one w przewodach równomiernie, obciążalność długotrwała przewodów jest sumą obciążeń w poszczególnych przewodach. Jeżeli w takim samym obwodzie rozpływ prądów jest nierównomierny, ważne jest aby zabezpieczenia zainstalowane były na każdym przewodzie.

Są również sytuacje, w których zalecane jest pomijanie urządzeń przeciwprzeciążeniowych. Chodzi tu przede wszystkim o obwody zasilające odbiorniki, których wyłączenie może spowodować zagrożenie. W praktyce są to najczęściej obwody wzbudzenia maszyn wirujących, systemy zasilania elektromagnesów dźwigowych itp.

Adam Jezierski

Andrzej Szulik Product Manager Hager Polo Sp. z o.o.Andrzej Szulik
Product Manager
Hager Polo Sp. z o.o.

W jaki sposób dobrać odpowiednie do instalacji zabezpieczenia nadmiarowoprądowe?

Dobór zabezpieczeń nadprądowych zależny jest przede wszystkim od rodzaju obciążenia (odbiornika), którym zasilane są chronione zabezpieczeniami linie zasilające. Sprawą kluczową jest dokonanie prostych, ale mających kluczowe znaczenie obliczeń, pozwalających w sposób prawidłowy dobrać takie parametry jak: wytrzymałość zwarciowa aparatu zabezpieczającego i ilość jego biegunów, dobór charakterystyki wyzwalania oraz wartość prądu znamionowego. Najczęściej stosowanymi zabezpieczeniami w instalacjach elektrycznych w budownictwie mieszkaniowym są wyłączniki nadprądowe (MCB) do montażu na szynie montażowej TS35, o wartościach wytrzymałości zwarciowej 6kA i 10kA (zgodnie z normą PN-EN 60898). W sposób skuteczny i prosty zapewniają one ochronę kabli i przewodów przed skutkami cieplnymi (przeciążenia) oraz cieplnymi i dynamicznymi (zwarcia).

Dobór charakterystyki wyzwalania to określenie zależności pomiędzy wartością prądu znamionowego aparatu (czyli realną wartością prądu płynącego w obwodzie) a czasem wyzwalania zabezpieczenia. W elementach zabezpieczających instalacje zasilające domowe obwody oświetleniowe i gniazd wtyczkowych najczęściej stosowana jest charakterystyka „B”. Dla urządzeń o większym prądzie rozruchowym (lampy wyładowcze, silniki) stosowane są charakterystyki „C”; dla urządzeń o „najcięższym rozruchu” stosowane są charakterystyki „D”.

Dobierając zabezpieczenia nadprądowe należy pamiętać o możliwościach rozszerzenia ich funkcjonalności o np. styki pomocnicze, wyzwalacze czy napędy zdalne. W niektórych przypadkach wymagane jest także zapewnienie selektywności zabezpieczeń.

Montując w rozdzielnicy wiele wyłączników nadprądowych obok siebie, warto skorzystać z dedykowanych elementów łączeniowych, takich jak szyny grzebieniowe lub kołkowe.