Artykuł został opracowany w ramach kampanii społecznej Bezpieczna elektryczność. Więcej interesujących treści znajdziesz na stronie akcji.
Każda instalacja elektryczna, niezależnie czy stanowiąca część domu mieszkalnego, zakładu przemysłowego, czy innego budynku, musi zostać odpowiednio zabezpieczona.
Kluczowym miejscem, w którym zlokalizowane są zabezpieczenia jest rozdzielnica. Idealnie zaprojektowana rozdzielnica zapewni wysoką selektywność zabezpieczeń, sensowny podział obwodów i przede wszystkim – bezpieczeństwo użytkowników.
Jak wygląda typowa rozdzielnica?
Typowa rozdzielnica ma postać wykonanej z metalu lub tworzywa sztucznego skrzynki z zamykanymi drzwiczkami. Wewnątrz skrzynki, na szynach zamontowanych jest szereg różnego rodzaju zabezpieczeń, które działają automatycznie, jak i mogą być wyzwalane ręcznie.
Wśród wielu aparatów w rozdzielnicy znajdą się wyłączniki nadprądowe, wyłączniki różnicowo-prądowe, ochronniki przeciwprzepięciowe, a potencjalnie także gniazda bezpiecznikowe, urządzenia pomiarowe czy nawet elementy automatyki.
W niniejszym artykule opowiemy o wyłącznikach nadprądowych, nazywanych też nadmiarowoprądowymi. Odpowiadają one za ochronę instalacji elektrycznej przed zwarciami czy nadmiernym poborem prądu, który mógłby doprowadzić do uszkodzeń przewodów lub gniazd elektrycznych.
W praktyce oznacza to, że chronią użytkowników i instalację przed wadliwie działającymi urządzeniami elektrycznymi, w tym ich uszkodzeniami, takimi jak przegrzanie czy wspomniane już zwarcie.
Rodzaje wyłączników nadprądowych
Dobierając wyłącznik nadprądowy musimy przede wszystkim zdecydować, jaki charakter obciążenia będzie występował w danym obwodzie. Podstawowe charakterystyki są cztery: A, B, C i D.
Określają one, w jakiej sytuacji zabezpieczenie zadziała, czyli kiedy spowoduje przerwanie obwodu. A to zdarza się, wtedy gdy wykryte zostanie przeciążenie obwodu lub zwarcie. W odniesieniu do przeciążenia, a więc sytuacji, w której pobierany prąd trwale przekracza wartość znamionową zabezpieczenia, cztery wspomniane wcześniej charakterystyki nie różnią się od siebie.
Zasadniczo oznaczają one, że wyłącznik przerwie obwód, gdy pobierany prąd przekroczy od 1,13- do 1,45-krotnie (lub bardziej) prąd znamionowy takiego bezpiecznika. Słowo „trwale” oznacza tu sytuację niekoniecznie awaryjną, lecz np. podłączenie do sieci urządzenia poprawnie działającego, ale nadmiernie ją obciążającego. Dobrym przykładem będzie użycie listwy rozdzielającej, do której użytkownik podłączy kilka sprzętów, takich jak np. suszarka do włosów. Typowe obwody w mieszkaniach bywają zabezpieczone wyłącznikiem nadprądowym o prądzie znamionowym 16 A.
Oznacza to, że jeśli do tak chronionego gniazdka elektrycznego, podłączymy listwę i do niej dwie suszarki o mocy 2200 W każda, to pobierany prąd przekroczy 19 A, a więc jest możliwe, że obwód rozłączy się, by nie spowodować przegrzania przewodów i styków.
Czym różnią się wyłączniki A, B, C, D od siebie?
Różnica pomiędzy charakterystykami A, B, C i D dotyczy zabezpieczenia zwarciowego, a więc wykrywania sytuacji, gdy podłączone urządzeni uległo awarii. Rzecz w tym, że zjawisko to jest rozpoznawane w oparciu o nagły wzrost pobieranego prądu, a w przypadku niektórych urządzeń, taki skokowy wzrost ilości pobieranych amperów jest zupełnie naturalny.
Wyłączniki nadprądowe A
Dotyczy to przede wszystkim różnego rodzaju silników i urządzeń wymagających rozruchu. W przypadku charakterystyki A rozłączenie obwodu następuje w momencie, gdy pobierany prąd przekroczy prąd znamionowy przynajmniej od 2 do 3-krotnie. Inaczej mówiąc, dla wyłącznika 3 A, model Wyłącznik nadprądowy 1P A 3A 10kA AC 5SY4103‑5, mowa o chwilowym poborze prądu na poziomie przynajmniej 6 lub 9 amperów.
Tak duży skok poboru faktycznie świadczy o awarii w urządzeniach typowo elektronicznych, ale już niekoniecznie w elektromechanicznych. Stąd o ile dobrym pomysłem może być podłączenie komputera czy telewizora do gniazd zabezpieczonych wyłącznikami o charakterystyce A, wspomniana już wcześniej suszarka może wymagać większego prądu rozruchowego i przez to spowodować zadziałanie zabezpieczenia w momencie jej włączania – nawet gdy wszystko działa poprawnie.
Wyłączniki nadprądowe B
Dlatego w instalacjach domowych, większość gniazdek elektrycznych chroni się wyłącznikami o charakterystyce B, która dopuszcza przynajmniej 3-, a nawet 5-krotne, chwilowe przekroczenie prądu znamionowego. Przykładem takiego wyłącznika jest model Wyłącznik nadprądowy 1P B 16A 6kA 230V SENTRON 5SL6116‑6 firmy SIEMENS. Przy prądzie znamionowym 16 A, jego zabezpieczenie zwarciowe uruchomi się, gdy prąd przekroczy 48 A - 80 A.
Wyłączniki nadprądowe C
Realia przemysłowe są jeszcze trudniejsze – bardzo wiele urządzeń, wyposażonych np. w silniki indukcyjne, albo lampy wyładowcze, wymaga chwilowego poboru istotnie większych prądów. Dla nich stosuje się wyłączniki o charakterystyce C, tj. takiej, w której zabezpieczenie zadziała po przekroczeniu prądu znamionowego przynajmniej 5 czy nawet 10 razy. Przykładem może być model Wyłącznik nadprądowy SENTRON 5SL6 1P C 16A 6kA AC 5SL6116‑7, w którym dla 16 A prądu znamionowego, zabezpieczenie zwarciowe zadziała już przy prądzie 80 A - 160 A.
Wyłączniki nadprądowe D
W końcu, w instalacjach z bardzo dużymi prądami rozruchowymi, np. tam, gdzie stosowane są większe transformatory, korzysta się z wyłączników o charakterystyce D, tj. takich, w których prąd wyzwalania zwarciowego mieści się w zakresie od 10- do 20-krotności prądu znamionowego. Tego typu zabezpieczenia są znacznie droższe niż pozostałych charakterystyk.
Wyłącznik nadmiarowoprądowy SENTRON 230/400V 10KA / 35KA 1‑BIEG D1A o prądzie znamionowym 1A rozłączy obwód przy zwarciu przy prądach na poziomie 10 A - 20 A.
Istnieją jeszcze inne charakterystyki, takie jak E, K, S i Z, ale są one przeznaczone raczej do zadań specjalnych i rzadko stosowane w typowych instalacjach.
Czy wyłączniki nadprądowe D są najlepsze? Porównanie wyłączników
Patrząc na powyższe charakterystyki, można by się zastanowić, czy nie byłoby najlepiej wszystkie obwody chronić wyłącznikami o charakterystyce D, bo przecież dzięki temu nie trzeba byłoby się obawiać, że podłączy się do instalacji urządzenie o zbyt dużym prądzie rozruchowym. Jednakże to błędne podejście.
Trzeba pamiętać, że w momencie zwarcia prąd, choć bardzo szybko, to jednak narasta stopniowo. Jeśli zastosujemy wyłącznik o prądzie znamionowym 16 A i charakterystyce D, to w momencie zwarcia prąd przez niego płynący zacznie wzrastać od około zera do przynajmniej 160 A, a być może i 320 A, zanim nastąpi rozłączenie obwodu.
A skoro tak, to znaczy, że będzie moment, przez który w uszkodzonym obwodzie popłynie ponad 100 amperów prądu – ilość, która z powodzeniem może nie tylko zabić człowieka i zniszczyć urządzenia, ale i przepalić przewody.
Użycie zabezpieczenia o charakterystyce B znacznie bardziej ograniczy ewentualne zniszczenia, gdyż prąd płynący w obwodzie nigdy nie przekroczy kilkudziesięciu amperów. To także bardzo duża ilość, lecz ta różnica może odegrać kluczowe znaczenie w konsekwencjach zaistniałej awarii.
Dobierając wartość prądu znamionowego wyłącznika trzeba wziąć pod uwagę nie tylko potencjalne parametry urządzeń, jakie będziemy chcieli podłączać do danego obwodu, lecz również samą grubość przewodu w instalacji mieszkaniowej. Bardzo istotnym zadaniem wyłączników nadprądowych jest powstrzymanie użytkownika przed podłączaniem zbyt „prądożernych” urządzeń do gniazdek, których instalacje nie zostały przystosowane do przewodzenia tak dużych prądów.
Wyłączniki nadprądowe a klasa ograniczenia energii
Dodatkową kwestią jest klasa ograniczenia energii. Dotyczy to wyłączników o charakterystyce B i C, a więc spotykanych w domach, a rzadziej w przemyśle i stąd przeznaczonych do obsługi przez niewykwalifikowanych użytkowników. Klasa ograniczenia energii jest określana cyfrą 1, 2 lub 3 i wskazuje, jak wiele energii może wydzielić się na wyłączniku, podczas jego zadziałania. Im cyfra większa, tym skuteczniej wydzielana energia jest ograniczana, a więc, tym lepiej zabezpieczony jest użytkownik.
Przed czym? Przed łukiem elektrycznym, który powstaje wewnątrz obudowy wyłącznika w momencie zadziałania zabezpieczenia w sytuacji zwarcia. Szczeliny w obudowie aparatu sprawiają, że cześć energii się wydostaje na zewnątrz w postaci ciepła i może poparzyć osobę próbującą załączyć obwód, gdy zwarcie nie zostało usunięte.
Oczywiście ryzyko jest minimalne, ale lepszej jakości wyłączniki będą cechować się wyższą klasą ograniczenia energii i przez to będą bezpieczniejsze w użytku.
Wyłączniki wielofazowe
Przyglądając się produktom dostępnym na rynku, można znaleźć wyłączniki mające szerokość wielokrotnie większą niż zwykłe „bezpieczniki”. W przypadku zabezpieczeń nadprądowych będą to modele wielofazowe, tj. takie, do których podłącza się jednocześnie kilka faz.
Są one wygodne w użytku, gdyż zazwyczaj mają jedną dźwignię, którą wyłącza lub włącza się kilka faz za jednym razem. Liczba obsługiwanych faz jest symbolizowana cyfrą poprzedzającą literę P w oznaczeniu.
I tak: 1P to wyłączniki jednobiegunowe, a 3P to trójbiegunowe, takie jak Wyłącznik nadprądowy 3P B 25A 6kA AC 5SL6325‑6. Modele wielofazowe warto używać, szczególnie gdy mamy w budynku urządzenia wielofazowe, takie jak np. płyta indukcyjna w kuchni.
Kolejną grupę stanowią modele oznaczone znakami „+N”, takie jak np. Wyłącznik nadprądowy 4P B 25A 6kA AC 5SL6425‑6, które przeznaczone są do łączenia również przewodu neutralnego. Są one wykonane w specjalny sposób, gwarantujące odpowiednią kolejność rozłączania lub łączenia styków. W wyłącznikach z biegunem neutralnym ma się pewność, że przy załączaniu biegun neutralny nie zostanie załączony później niż bieguny fazowe, a przy wyłączaniu nie zostanie rozłączony wcześniej od biegunów fazowych.
Selektywność zabezpieczeń
Tak jak zostało to wcześniej wspomniane, dobrze zaprojektowana instalacja powinna uwzględniać wyłączniki działające selektywnie. Chodzi o to, by w przypadku wystąpienia awarii skutecznie zadziałało jedno zabezpieczenie, zamiast kilku jednocześnie oraz by było to zabezpieczenie zlokalizowane najbliżej miejsca wystąpienia usterki. Inaczej mówiąc, jeśli poszczególne fazy doprowadzone do mieszkania są podzielone na wiele oddzielnych obwodów i na jednym z nich dojdzie do awarii, zadziałać powinno tylko zabezpieczenie tego jednego obwodu, a nie całej fazy, a tym bardziej nie wszystkich faz jednocześnie. W ten sposób lokalna usterka nie przerywa dostawy energii do innych, sprawnych urządzeń, ani innych odbiorców, znajdujących się w okolicy.
Podsumowanie
Dobrze wykonana instalacja elektryczna, by była bezpieczna, musi opierać się zarazem o poprawnie zrobiony projekt, jak i o wysokiej jakości aparaturę. Jednakże to od użytkownika zależy, czy w instalacji nie będą stale występować problemy.
Jeśli tak się stanie, wiedza o rodzajach wyłączników nadprądowych pozwoli szybko ocenić, z czego wynika niesprawność instalacji i zdecydować się na przeprojektowanie instalacji. Oczywiście, wszelkich zmian w instalacji nie można wykonywać samodzielnie – konieczne jest skonsultowanie tematu z elektrykiem, posiadającym odpowiednie uprawnienia.
Komentarze (0)