Wyłącznik nadprądowy – jak dobrać, podłączenie, charakterystyka

14 września 2020 0

Autor:

Z wyłącznikami nadmiarowo-prądowymi – zwanymi również nadprądowymi – do czynienia miał prawie każdy. Stacjonują w skrzynce rozdzielczej w większości współczesnych mieszkań i domów. Gdy w domu “jest prąd” zazwyczaj nikt się nimi nie interesuje. Po co zawracać sobie tym głowę, gdy wszystko jest w porządku? Mało tego, nawet gdy coś się wydarzy i wyłącznik nadprądowy zadziała (popularnie mówi się, że “wybije bezpiecznik”), najczęstszą reakcją jest próba jego załączenia i jeśli po tej czynności wszystko działa, myśli o wyłączniku nadprądowym znów wypływają w najdalsze zakątki umysłu. Taki już jego los.

Charakterystyka wyłączników nadprądowych

Ogólna definicja wyłącznika nadprądowego mówi, że jest to urządzenie, które chroni instalację elektryczną oraz podpięte poprzez nią odbiorniki przed skutkami zwarć oraz przeciążeń, które w tej instalacji mogą wystąpić.

Podział wyłączników nadprądowych ze względu na charakterystykę bazuję na kategoryzacji w zakresie szybkości zadziałania wyłączników w zależności od natężenia przepływającego przez nie prądu. W sytuacji wystąpienia zwarcia w obwodzie natychmiast wyzwala wyłącznik nadprądowy, niezależnie od jego charakterystyki czasowo-prądowej.

Każda charakterystyka posiada dwa progi natężenia prądu. Pierwszy – próg niezadziałania – z definicji należy rozumieć jako wartość graniczna, poniżej której wyzwalacz wyłącznika nie zadziała. Przekroczenie tego progu może spowodować zadziałanie wyłącznika.

Próg drugi – próg zadziałania – z definicji należy rozumieć jako wartość graniczną, powyżej której wyzwalacz wyłącznika zadziała na 100%.

No więc, czym różnią się od siebie charakterystyki? Progami zadziałania wyzwalacza elektromagnetycznego (szybkiego) są charakterystyki A, B, C, oraz D.

 

 

 

Rysunek 1. Charakterystyka czasowo-prądowa jest przedstawieniem w formie wykresu szybkości zadziałania wyłącznika w zależności
od natężenia prądu, który przez niego płynie. Powyżej przykładowa charakterystyka czasowo-prądowa wraz z legendą. Oznaczono obszary
działania wyzwalacza elektromagnetycznego oraz termicznego i progi działania charakterystyk A, B, C D.

Niebieskimi liniami zaznaczono obszar w którym działa wyzwalacz elektromagnetyczny. Natomiast czerwone linie wskazują obszar działania wyzwalacza termicznego.

W charakterystyce czasowo-prądowej dolna połowa wykresu pokazuje reakcję wyłącznika w ciągu pierwszych 5 sekund, a górna połowa pokazuje reakcję wyłącznika w czasie od 5 do 10000 sekund. I to jest właśnie moc skali logarytmicznej.

Jak odczytać charakterystykę wyłącznika nadprądowego?

W poniższej tabeli wyjaśniono zarys charakterystyk wyłączników nadprądowych wraz z zastosowaniem, prądem wyzwalania przeciążeniowego i prądem wyzwalania zwarciowego.

Charakterystyka A

Charakterystyka B

Charakterystyka C

Charakterystyka D

Nieczęsto spotykane wyłączniki nadprądowe o charakterystyce czasowo-prądowej A są to wyłączniki o działaniu bezzwłocznym.

Najpowszechniej stosowane wyłączniki nadprądowe które implementuje się przede wszystkim w rozwiązaniach mieszkaniowych i różnego rodzaju lokalach komercyjnych o mocach do kilku kW. Przykładem może być wyłącznik Hager 6KAB.

Ten rodzaj wyłączników czasowo prądowych, wykorzystywany jest przede wszystkim w aplikacjach przemysłowych.

Są to wyłączniki nadprądowe stosowane wyłącznie w rozwiązaniach typowo przemysłowych.

Służą do zabezpieczania wrażliwych na fluktuacje natężenia energii elektrycznej urządzeń elektronicznych.

Stosowane są do zabezpieczania obwodów gniazdkowych, obwodów oświetleniowych oraz urządzeń AGD i RTV o niewielkim prądzie rozruchowym.

Służą do zabezpieczania urządzeń o dużych prądach rozruchowych – np. trójfazowych silników elektrycznych.

Stosowane do zabezpieczania urządzeń elektroenergetycznych o dużych prądach rozruchowych – np. turbin czy generatorów.

Prąd wyzwalania przeciążeniowego: 1,13-,145

Prąd wyzwalania przeciążeniowego: 1,13-,145

Prąd wyzwalania przeciążeniowego: 1,13-,145

Prąd wyzwalania przeciążeniowego: 1,13-,145

Prąd wyzwalania zwarciowego: 3-5

Prąd wyzwalania zwarciowego: 5-10

Prąd wyzwalania zwarciowego: 10-20

W sklepie EBMiA spotkać można zróżnicowaną ofertę wyłączników nadprądowych. Wyłączniki pracują na znamionowym napięciu do 415 V i prądzie do 100 A. Każdy wyłącznik nadprądowy ma zunifikowaną szerokość – wynosi ona 17,7 mm w przypadku pojedynczego modułu. W górnej i dolnej części wyłączników umieszczone są przyłączeniowe zaciski śrubowe, do których dołącza się przewody zasilające i odpływowe, a w przedniej części wyłącznika umieszczona jest dźwignia napędowa załączająca napięcie w obwodzie zabezpieczanym przez aparat. Na przednim panelu wyłączników nanoszone są parametry urządzenia – jego typ, charakterystyka, napięcie i prąd znamionowy.

Producenci oferują wyłączniki nadmiarowo-prądowe z 1, 2, 3 oraz 4 biegunami, a także z opcjonalnym neutralnym torem prądowym. Większość nowoczesnych wyłączników wyposażona jest w konstrukcję umożliwiającą montaż do szyny DIN TH35 bez konieczności odkręcania całej grupy aparatów elektrycznych. Wyłączniki wyposażone są w dwa wyzwalacze – termiczny, który chroni przed przeciążeniem, oraz elektromagnetyczny, który chroni przed zwarciem. Wszystkie dostępne na rynku wyłączniki nadprądowe produkowane są zgodnie z normami: DIN EN 60890-1, EN 60 898-1 oraz IEC 60 947-2

Normy budowy wyłączników nadprądowych. IEC, DIN, EN dla wyłączników nadprądowych

Poniżej krótki opis norm stosowanych do budowy, zastosowania i określające warunki działania wyłączników nadprądowych.

IEC 60 947-2 – Norma przemysłowa „Aparatura rozdzielcza i sterownicza niskonapięciowa” Niniejsza norma dotyczy wyłączników, których tory główne są przeznaczone do pracy w obwodach o napięciu znamionowym nie większym niż 1 000 V prądu przemiennego (a.c.) lub 1 500 V prądu stałego (d.c.); podano w niej również wymagania dodatkowe dotyczące wyłączników z wbudowanymi bezpiecznikami

DIN EN 60890-1 – Sprzęt elektroinstalacyjny — Wyłączniki do zabezpieczeń przetężeniowych instalacji domowych i podobnych – „Wyłączniki do obwodów prądu przemiennego”

EN 60 989-1 – Sprzęt elektroinstalacyjny – Wyłączniki do zabezpieczeń przetężeniowych instalacji domowych i podobnych – „ Wyłączniki do obwodu prądu przemiennego do instalacji przemysłowych

Do czego służy wyłącznik nadprądowy?

Do czego służy wyłącznik nadprądowy? Przede wszystkim do zabezpieczania przewodów przed uszkodzeniem wywołanym płynącym prądem elektrycznym o zbyt dużym natężeniu.

Otóż każdy przewód ma określoną, maksymalną wartość natężenia prądu, jaka może przez niego płynąć długotrwale, bez ryzyka jego uszkodzenia. Jeżeli ustalona wartość zostanie przekroczona, temperatura przewodu może się zwiększyć do niebezpiecznego poziomu. Ma to związek z tym, że przewód posiada swój opór elektryczny. Niewielki, jednak im większy prąd przez niego płynie, tym większa moc “odłoży się” na przewodzie w postaci ciepła.

Jeżeli temperatura przewodu będzie się utrzymywać przez pewien czas na zbyt wysokim poziomie, jego izolacja zacznie tracić swoje właściwości izolacyjnie (rezystancja będzie się zmniejszać), w efekcie może zacząć się topić. Stąd już niedaleko do tragedii. Zasadę działania wyłącznika nadprądowego można wytłumaczyć następująco. Otóż wyłącznik nadmiarowo prądowy, o właściwych parametrach dla danego przewodu, zabezpieczy przed taką sytuacją i wyłączy w odpowiednim czasie napięcie w obwodzie. Szybkość zadziałania w przypadku wykrycia tzw. przeciążenia termicznego jest zależna od ilości płynącego przez wyłącznik prądu i waha się w granicach od ok. 0,2 sekundy do 2 godzin.

Zabezpieczania przewodów i urządzeń przed skutkami spowodowanymi zwarciem w obwodzie elektrycznym. Zwarcie czyli prąd, o bardzo dużym natężeniu, który może popłynąć w domowej instalacji elektrycznej, jeśli pomiędzy przewodem fazowym, a przewodem neutralnym jest bardzo mały opór (np. gdy przewód fazowy z neutralnym zostaną połączone).

W przypadku wykrycia zwarcia, wyłącznik nadprądowy musi zadziałać bardzo szybko tj. w czasie krótszym niż 30 milisekund.

Wyłącznik nadprądowy jak dobrać?

Zgodnie z normą PN-HD 60364-4-43:2012 wyłączniki nadmiarowo-prądowe muszą być dobrane w sposób, który zapewni zadziałanie aparatu elektrycznego w przypadku, gdy będzie przepływać przez nie prąd elektryczny o natężeniu większym, niż długotrwała obciążalność prądowa przewodów Iz. Wymóg ten jest możliwy do spełnienia, gdy zachowane zostaną warunki nierówności –

Ib ≤ In ≤ Iz;
I2 ≤ 1,45 Iż

Ib – prąd obliczeniowy (znamionowy) odbiornika/ów (prąd roboczy obciążenia)
Iz – obciążalność prądowa długotrwała przewodu,
In – prąd znamionowy lub prąd nastawienia urządzenia zabezpieczającego,
I2 – prąd zadziałania urządzenia zabezpieczającego.
Prąd I2 określa się jako krotność prądu znamionowego In „eski” lub bezpiecznika topikowego. I2 = k x In, gdzie:
k – współczynnik krotności prądu powodującego zadziałanie wyłącznika. Współczynnik k jest równy:
1,6-2,1 dla wkładek bezpiecznikowych,
1,45 dla wyłączników nadprądowych o charakterystyce B, C oraz D.

Przykład doboru wyłącznika nadmiarowo-prądowego

Aby lepiej nakreślić sposób doboru wyłącznika nadmiarowo-prądowego, przedstawię prosty przykład. Chcemy zabezpieczyć przed zwarciami i przeciążeniami obwód mieszkalny wykonany przewodem YDYp o przekroju 3×2,5 mm2 ułożony pod tynkiem. Łączna moc zainstalowanych w obwodzie odbiorników wynosi 2 Kw (obwód jednofazowy) Jak dobrać wyłącznik nadprądowy?

Etap I

Etap II

Etap III

Etap IV

Odczytujemy obciążalność prądową przewodu YDYp 3×2,5 mm2 z tabeli prezentującej obciążalność prądową przewodów w zależności od miejsca i sposobu ułożenia W tym przypadku 16

Przeliczamy prąd znamionowy odbiorników z ich mocy znamionowej. W naszym przypadku dajmy na to ok. 8,6 A.

Uzyskane wartości podstawiamy do wzoru: 8,6 A ≤ In ≤ 18,5 A.
Zatem prąd znamionowy mieści się w zakresie 10-16 A(prąd znamionowy wyłącznika). Wybieramy wyższą wartość i sprowadzamy do nierówności: 8,6 A ≤16 A ≤ 18,5 A

Przekształcamy nierówność, tak aby uzyskać wartość prądu działania urządzenia zabezpieczającego I2:
I2 ≤ 1,45 Iz
I2 ≤ 1,45×18,5 -> I2 ≤ 26,825
I2 = k × In = 1,45 -> 1,45 x 16 = 23,2 A
23,2 ≤ 26,825

Dzięki takiemu zabiegowi uzyskujemy odpowiedź, że do wymaganego zabezpieczenia danego obwodu wystarczy wyłącznik nadmiarowo prądowy o charakterystyce B. Więcej wyłączników tego typu oraz innej charakterystyki znajdziecie na naszej stronie pod tym linkiem

Do czego nie służy wyłącznik nadmiarowo prądowy?

Wyłącznik nadmiarowo prądowy nie służy do zabezpieczenia człowieka przed porażeniem prądem elektrycznym (w trakcie rażenia też nie pomoże). Natężenia prądów przy których wyłącznik instalacyjny (nawet najmniejszy) zadziała w ułamku sekundy są absolutnie zabójcze dla przedstawicieli ludzkiego gatunku Do ochrony przed porażeniem służy wyłącznik różnicowo-prądowy, któremu poświęcony będzie osobny artykuł.

Wyłącznik nadprądowy podłączenie

Rysunek 2. Podłączenie wyłącznika nadprądowego jest podobne do podłączenia wyłącznika światła. Inne jest oczywiście umiejscowienie i funkcjonalność wyłącznika natomiast idea pozostaje ta sama.

Do wyłącznika nadmiarowo prądowego wpinamy przewody fazowe. Po jednej stronie zasilanie, a po drugiej odpływ. Wyłącznik łącząc/rozłączając przewód fazowy podaje/zdejmuje potencjał elektryczny z elementów podpiętych do wyłącznika.

Powyższy schemat to najprostsze możliwe rozwiązanie. Jedno gniazdko dla jednego wyłącznika. Zwykle gniazdek (lub innych elementów elektrycznych), które są chronione przez jeden wyłącznik jest znacznie więcej. Jak wtedy wygląda podłączenie?

Rysunek 3.  Wyłącznik nadprądowy podłączony do wielu elementów elektrycznych chronionych wspólnie przez jeden wyłącznik.

Przewody podanego typu są połączone ze sobą w gniazdku lub innym elemencie np. w lampie. W ten sposób “podając fazę” (załączając wyłącznik) uzyskujemy potencjał elektryczny we wszystkich gniazdkach.

Nadprądowy wyłącznik podsumowanie

Dzięki temu artykułowi dowiedziałeś się czym są wyłączniki nadprądowe, poznałeś zasady i charakterystyki działania. Dowiedziałeś się do czego nie służą wyłączniki nadprądowe oraz zapoznałeś z metodyką podpięcia wyłącznika nadprądowego do jednego i do wielu elementów elektrycznych.

Wyłączniki nadprądowe stosuje się wszędzie tam, gdzie może wystąpić wzrost prądu w gniazdach lub też w sieci. Dobrze dobrane wyłączniki nadprądowe precyzyjnie zabezpieczają całą instalację elektryczną w maszynie, zapewniając bezpieczeństwo nawet niezwykle delikatnym czujnikom. Wierzymy, że będziesz mógł najlepiej dobrać wyłącznik nadmiarowo prądowy do swoich instalacji, tak, żeby spełniały swoje funkcje, wykorzystując maksymalnie ich możliwości.

Eksperci z EBMiA służą pomocą w zakresie doboru odpowiednich wyłączników nadprądowych. Dzięki współpracy z renomowanymi producentami jesteśmy w stanie dostarczać najwyższej jakości elementy i akcesoria. Wystarczy w tej sprawie oraz w przypadku każdej innej wątpliwości lub pytania skonsultować się z naszymi doświadczonymi doradcami handlowymi, którzy chętnie udzielą niezbędnych informacji.

Zapraszamy do kolejnych artykułów w których opisujemy:

Ogranicznik przepięć – podłączenie, co to jest, jak działa, budowa

Rozłącznik izolacyjny – co to jest, jak dobrać, budowa, zastosowanie

Wyłącznik różnicowoprądowy – czym jest i w jaki sposób działa?

Bezpieczniki, elementy zabezpieczające instalacje elektryczne

Wyłącznik silnikowy – skuteczny sposób na zabezpieczenie silnika

Łącznik krzywkowy – jak podłączyć, zasada działania

Przekaźnik czasowy – zasada działania, budowa, rodzaje

UdostępnijShare on FacebookShare on Google+Tweet about this on Twitter

Powiązane produkty

Newsletter
Bądź na bieżąco