Sprawdź, czy to opracowanie jest dla Ciebie 

Materiał powstał z myślą o elektrykach projektantach, instalatorach i technikach utrzymania ruchu – wszystkich, którzy na co dzień odpowiadają za instalacje elektryczne niskiego napięcia. Jeśli szukasz rzetelnych informacji opartych na aktualnych normach (seria IEC 60364 oraz normy dotyczące poszczególnych typów aparatury), to właśnie tutaj je znajdziesz. 

Niezależnie od tego, czy projektujesz nową instalację, modernizujesz istniejącą, czy rozwiązujesz bieżące problemy eksploatacyjne – tutaj dostaniesz konkretne odpowiedzi. 

Co konkretnie zyskasz? 

Dokument szczegółowo omawia trzy podstawowe funkcje aparatury rozdzielczej: zabezpieczenie, izolowanie oraz sterowanie. Każdą z tych funkcji przedstawiono w kontekście wymagań normowych i – co ważniejsze – praktycznych zastosowań. 

W rozdziale o zabezpieczeniach elektrycznych znajdziesz wyczerpujące informacje o ochronie przed prądami przeciążeniowymi i zwarciowymi. Zrozumiesz różnice między zabezpieczeniem elementów instalacji a ochroną odbiorów, takich jak silniki elektryczne. Dowiesz się, kiedy wystarczy sam wyłącznik, a kiedy potrzebujesz dodatkowego przekaźnika termicznego. 

Część poświęcona izolacji to must-have dla każdego, kto dba o bezpieczeństwo personelu. Opracowanie precyzyjnie określa wymagania dotyczące urządzeń izolujących: odstępy między stykami, wytrzymałość przeciwudarową, dopuszczalne prądy upływu. Wszystko to, co musisz sprawdzić, zanim dopuścisz kogokolwiek do pracy przy instalacji. 

Poznasz również charakterystykę kluczowych urządzeń: odłączników, rozłączników, styczników, przekaźników impulsowych i bezpieczników. Dla każdego typu znajdziesz kategorie użytkowania według norm IEC, parametry znamionowe i typowe zastosowania. Szczególnie wartościowe są informacje o bezpiecznikach typu gG, gM i aM – opracowanie jasno wyjaśnia różnice między nimi i wskazuje, kiedy sięgnąć po konkretne rozwiązanie. 

Nie zabrakło też omówienia zespołów aparatów rozdzielczych: kombinacji rozłączników z bezpiecznikami, układów stycznik-przekaźnik termiczny. Zobaczysz, jak prawidłowo komponować urządzenia dla zapewnienia kompleksowej ochrony. 

Dlaczego warto pobrać? 

To nie jest kolejny teoretyczny podręcznik. To praktyczne narzędzie pracy, które realnie zaoszczędzi Twój czas. Znajdziesz tu przejrzyste tabele parametrów, schematy symboliczne aparatury oraz wykresy charakterystyk czasowo-prądowych. Systematyczne uporządkowanie informacji oznacza, że potrzebne dane znajdziesz w kilka sekund – nie w kilka godzin przeszukiwania różnych źródeł. 

Szczególnie pomocne są wyjaśnienia dotyczące konwencjonalnych prądów zadziałania i niezadziałania bezpieczników, ograniczania prądów zwarciowych oraz koordynacji zabezpieczeń. Zrozumiesz wreszcie, dlaczego w określonych przypadkach musisz stosować kable o większej obciążalności lub dlaczego bezpieczniki aM zawsze wymagają dodatkowego przekaźnika przeciążeniowego. 

Opracowanie pomoże Ci również uniknąć typowych błędów – wskazuje na krytyczne aspekty doboru aparatury, takie jak kategorie wytrzymałości udarowej czy wymagania dotyczące przełączania awaryjnego. Lepiej dowiedzieć się o tym teraz niż podczas kontroli czy – co gorsza – awarii. 

Pobierz i zastosuj od razu 

Masz przed sobą kolejny projekt? Zastanawiasz się nad doborem zabezpieczeń do obwodu silnikowego? Planujesz modernizację rozdzielnicy? To opracowanie da Ci pewność, że wybierasz prawidłowe rozwiązania – zgodne z normami i sprawdzone w praktyce. 

Pobierz  rozdział H z “Poradnika Inżyniera Elektryka” i zyskaj dostęp do aktualnej, usystematyzowanej wiedzy. To inwestycja, która zwróci się już przy pierwszym projekcie – oszczędzisz czas na poszukiwaniu informacji, będziesz pewien swoich decyzji i unikniesz kosztownych pomyłek. 

Materiał jest dostępny bezpłatnie na stronie Schneider Electric. 

Pobierz opracowanie w tym miejscu:  

>> Aparatura rozdzielcza niskiego napięcia – jak dobrać, zabezpieczyć i utrzymać?

Artykuł Bezpiecznik, wyłącznik czy rozłącznik – jak dobrać aparaturę w rozdzielnicy niskiego napięcia? pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

SPD (ang. Surge Protecting Device), czyli po polsku ogranicznik przepięć, jest stosunkowo prostą rzeczą, która przez większość czasu nic nie robi, za wyjątkiem sytuacji przepięcia. Takowe pojawiają się niemal codziennie, praktycznie wszędzie i o każdej porze roku.

Przepięcia możemy podzielić na łączeniowe oraz wyładowcze. Te pierwsze są związane z indukcyjnością przewodów zarówno w sieci, instalacji oraz nawet w przedłużaczach. Czym jest indukcyjność to temat na inny artykuł, jeśli nie na książkę. Warto wiedzieć, że zmiana natężenia prądu spowodowana włączeniem lub wyłączeniem każdego urządzenia powoduje, iż ta indukcyjność “broni się” przed tą zmianą, poprzez wytworzenie własnego napięcia.

Co innego gdy mamy do czynienia z malutką lampką nocną, inaczej gdy sąsiad korzysta z spawarki, a jeszcze inaczej gdy cała pobliska sieć ulega włączeniu po przerwie lub przełączeniu linii/transformatora na inną – co dzieje się bardzo często i może nawet nie zostać zauważone.

Inaczej bajka wygląda gdy piorun uderzy w słup energetyczny zaraz pod budynkiem lub w jego piorunochron połączony z tym samym uziemieniem co instalacja elektryczna. Osoby nieobeznane z tematem, a podające się za elektryków, z uporem maniaka twierdzą, że nie da się zabezpieczyć instalacji i urządzeń przed takowym zdarzeniem. Tym samym robią krzywdę wielu nieświadomym osobom, które nie chcą mieć uszkodzonych urządzeń, instalacji ani pożaru – gdyż źle zabezpieczona instalacja może właśnie wywołać pożar w ciągu ułamka sekundy już w trakcie bliskiego spotkania z piorunem.

Uderzenie pioruna, zwane inaczej elektrycznym wyładowaniem atmosferycznym, to de facto zwarcie elektryczne okładek kondensatora – jedną okładką jest naelektryzowana chmura, a drugą ziemia lub obiekt na ziemi.

Większość wyładowań atmosferycznych, to wyładowania ujemne i wyjątkowo zdarzają się dodatnie. W jego trakcie pojawia się bardzo krótki (krócej niż pół tysięcznej części sekundy) impuls o bardzo dużym natężeniu prądu. Konkretnie jego wartość wynosi kilkanaście-kilkadziesiąt kiloamperów (1 kA = tysiąc amper). W bardzo rzadkich przypadkach przekracza 100 kA.

Wbrew pozorom, od wielu lat istnieją zadajniki potrafiące wygenerować impuls prądu 100 kA o czasie trwania 0.35 ms. Na tej podstawie jesteśmy w stanie ocenić wytrzymałość danego ogranicznika oraz to czy np. nie ulegnie on częściowemu uszkodzeniu.

Znamionową wytrzymałość 100 kA 0.35 ms posiadają jedynie ograniczniki typu T1, które przeważnie są iskiernikowe i kosztują minimum tysiąc złotych, a nie kilkadziesiąt. Nawet najdroższy ogranicznik T2 nie wytrzyma takiej “imprezy”.

Co powoduje, że ogranicznik wybucha i jaka jest różnica między warystorem a iskiernikiem?

Każdy przewodnik oraz każdy izolator posiada rezystancję (oporność) elektryczną. W przypadku elementów mających charakter czysto rezystancyjny, cała energia elektryczna zamieniana jest na ciepło. Przy czym moc to ilość wydzielanej energii w ciągu danego czasu. Przykładowo 100 W to 100 J energii na każdą sekundę.

Wydzielaną moc można bardzo łatwo obliczyć za pomocą jednego z dwóch wzorów. I^2 * R oraz U^2 : R. Czyli natężenie prądu do kwadratu razy rezystancja, a to drugie to napięcie do kwadratu podzielone przez rezystancja.

Ograniczniki zarówno warystorowe, jak i iskiernikowe, podczas normalnej pracy mają bardzo bardzo dużą rezystancję, więc ilość wydzielanego przez nich ciepła, jest tak niska, że praktycznie niemożliwa do zmierzenia.

Są one elementami które nie posiadają stałej rezystancji i zależy ona głównie od wartości napięcia. Nie wdając się w niezbyt istotne szczegóły, po przekroczeniu napięcia progowego, rezystancja gwałtownie spada i płynie duży prąd – taki jest właśnie cel działania ogranicznika.

Całość obwodu elektrycznego, jaki tworzy wyżej wspomniany kondensator (chmura oraz ziemia), zostaje zamknięty poprzez powietrze (piorun to inaczej dosłownie prąd płynący poprzez powietrze wskutek gigantycznej wartości napięcia), sieć, instalację oraz ogranicznik. Tworzą one sumaryczną rezystancję. Czym szybciej i bardzie spadnie rezystancja ogranicznika, tym mniej energii wydzieli się na nim w postaci ciepła oraz z tych samych powodów wartość szczytowa przepięcia (niezbyt chcianego i krótkotrwałego wzrostu napięcia) zostanie bardziej ograniczona.

Jak widać, w powyższym akapicie, oszczędzanie na ograniczniku to ryzykowanie nie tylko uszkodzeniem zasilanych urządzeń, ale także ryzykowanie uszkodzeniem instalacji, pożarem, a nawet porażeniem prądem, gdyż piorun to płynący znaczny prąd o bardzo dużej wartości napięcia, dla którego powietrze często nie jest problemem.

W jaki sposób wzrost temperatury w ograniczniku powoduje eksplozję lub zapalenie się?

Druga możliwość jest chyba oczywista – trójkąt ognia to paliwo (materiał palny), temperatura oraz tlen. Tani osprzęt elektryczny często jest produkowany z użyciem palnych tworzyw bez dodatków materiałów tzw. samogasnących. Wybuch jest efektem gwałtownego i znacznego wzrostu temperatury, co powoduje pękanie od naprężeń (siła spowodowana rozszerzalnością termiczną) oraz wzrost temperatury powietrza w rozdzielnicy – bywały przypadki, że drzwi rozdzielnicy “przeinstalowały się” na przeciwległą ścianę…

Jest jeszcze jedna niepozorna rzecz, o której się często zapomina, a również może doprowadzić do pożaru podczas przepięcia. Wyżej wspomniałem o zamknięciu obwodu chmura-ziemia – oczywiście uczestniczą w tym przewody, które także mają swoją rezystancję i wydziela się na nich ciepło podczas przepływu prądu (tak samo jak przy prawie wszystkim innym). W prawidłowo zaprojektowanej i prawidłowo wykonanej instalacji, temperatura między miedzią (lub innym przewodnikiem – w tym aluminium) a izolacją przewodu, nie przekroczy 200 °C.

Aby spełnić normy i zarazem mieć bezpieczną instalację (ww. limit temperatury) to koniecznie należy pamiętać o minimalnym przekroju połączeń wyrównawczych i ochronnych, a mniejsze stosować dopiero za ogranicznikiem. W każdym projekcie powinna być podana wartość przekroju dla każdego przewodu, ale podstawowa zasada nie jest skomplikowana – dla ograniczników T2 nie mniej niż 6 mm^2 Cu oraz dla T1 nie mniej niż 16 mm^2 Cu. Przy czym uziom obligatoryjnie zawsze nie mniej niż 16 mm^2 Cu.

Na koniec nadmienię jeszcze o dwóch innych rzeczach, które są “wiedzą tajemną”

Przy stosowaniu równocześnie ogranicznika T1 oraz T2 powinno się stosować ograniczniki tego samego producenta i stosować minimalny odstęp przewodów między nimi podany w instrukcji lub na stronie internetowej oczywiście producenta.

Druga rzecz to sposób podłączenia (kształt T, V, obecność dobezpieczenia), który niekoniecznie ma wpływ na możliwość wybuchu SPD, ale mają bardzo bardzo duży wpływ na wartość szczytową przepięcia – na nic się nie zda nawet najdroższy ogranicznik, jeśli nie został on podłączony prawidłowo. Przy czym, jeśli to możliwe, należy stosować jak najkrótsze przewody przy SPD, a nie tyle ile maksymalnie pozwala norma, oraz to samo z ich przekrojem – oczko więcej nigdy nie zaszkodzi.

Artykuł Dlaczego ograniczniki przepięć wybuchają? pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Piekarz zlecił wykonanie instalacji firmie z innego województwa. Wykonawcy dali za małe przekroje przewodów i “za małe” zabezpieczenie, ale nie odbierają telefonu od kilku miesięcy.

Więc żeby nie wybijało zabezpieczenia inwestor doraźnie zamontował sobie wentylator nad rozdzielnicą:

Podobno działa

Artykuł Chłodzenie rozdzielnicy PV w piekarni pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Ważny jak dobór zabezpieczeń

Artykuł Zeszyt młodego elektryka pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Wyłączniki silnikowe są odmianą wyłączników nadprądowych, które są dedykowane do ochrony uzwojeń silników elektrycznych. Główną cechą wyróżniającą je spośród standardowych wyłączników nadprądowych, a tym samym ich niewątpliwą zaletą, jest możliwość regulacji termicznego wyzwalacza przeciążeniowego i to z dokładnością do dziesiątych części ampera, pozwalającą na bardzo precyzyjne dostosowanie ochrony. Najczęściej stosowane są wyłączniki termomagnetyczne, czyli takie, które posiadają wyzwalacz termobimetalowy do wyłączania przeciążeń i asymetrii zasilania oraz wyzwalacz elektromagnetyczny do wyłączania zwarć. Zwarciowy wyzwalacz elektromagnetyczny ma stałą nastawę, np. kilkunastokrotność maksymalnego prądu przeciążenia.

W celu doboru wyłącznika silnikowego trzeba wiedzieć, jaki prąd znamionowy ma silnik – możemy to odczytać z jego tabliczki znamionowej lub z karty katalogowej podanej przez producenta.
A co w przypadku, gdy tabliczki znamionowej nie ma lub jest nieczytalna, a znamy tylko moc silnika? Wtedy mamy dwie możliwości:

1. Dobieramy wyłącznik na podstawie tabeli z katalogu producenta wyłączników.
2. Możemy skorzystać z konfiguratora.

Według mnie to drugie rozwiązanie jest zdecydowanie szybsze i praktycznie wyklucza możliwość pomyłki. Na stronie firmy Schneider Electric jest dostępny rozbudowany konfigurator EcoStructure Motor Control Configurator, który pozwoli nam to zrobić.

W celu sprawdzenia jak on działa przeprowadzimy proste ćwiczenie – dobór wyłącznika oraz stycznika dla silnika o poniższych parametrach:

Już na starcie mamy możliwość wyboru, w jaki sposób chcemy sterować silnikiem: przy pomocy przemiennika częstotliwości, układu łagodnego rozruchu czy rozrusznika bezpośredniego?

Przy każdej z opcji znajaduje się pole, gdzie możemy zapoznać się z dokładnym opisem danego rowiązania – w związku z tym, że potrzebujemy dobrać wyłącznik silnikowy wybieramy pozycję: Rozrusznik bezpośredni i kilkamy „Przejdź do aplikacji”.

W kolejnym kroku należy podać napięcie zasilania. W naszym przypadku wybieramy 400 V.

Następnie należy podać moc silnika – wybieramy 15 kW.

I gotowe! – zostajemy automatycznie przeniesieni na kolejną stronę, gdzie mamy podaną gotową konfigurację układu rozruchowego silnika, którą możemy dostosować do naszych potrzeb.

Na wstępie zaznaczę, że nie wszystko zostało poprawnie przetłumaczone na język polski, ale miejmy nadzieję, że niebawem firma Schneider to poprawi Poniżej krótki opis dostępnych opcji:

1. Rodzaj współpracy, czyli wybór koordynacji.

Należy przez to rozumieć wybraną kombinację aparatów elektrycznych, która jest bezpieczna dla ludzi i otoczenia, nawet w razie wystąpienia w układzie przeciążenia lub zwarcia.

Typ koordynacji 1 – rozwiązanie najczęściej stosowane – układ rozrusznika skutecznie wyłącza prąd zwarciowy. Obsługa i urządzenie nie są zagrożone. Przed ponownym załączeniem rozrusznika układ powinien zostać sprawdzony. Stycznik i zabezpieczenie przeciążeniowe są prawdopodobnie do wymiany. W konsekwencji czas unieruchomienia urządzenia jest dłuższy, a do prac sprawdzających/naprawczych konieczny jest wykwalifikowany personel.

Typ koordynacji 2 – układ rozrusznika skutecznie wyłącza prąd zwarciowy. Obsługa i urządzenie nie są zagrożone. Po sprawdzeniu układu może on pracować dalej. Nie jest wymagana wymiana apratów. Czas unieruchomienia urządzenia jest znacznie krótszy, wymagane są tylko proste czynności sprawdzające.

Całkowita koordynacja – po wyłączeni zwarcia nie ma zagrożenia dla obsługi i instalacji. W tym rozwiązaniu niedopuszczalne są jakiekolwiek uszkodzenia aparatów i możliwe jest natychmiastowe ponowne rozpoczęcie pracy. Nie ma konieczności sprawdzania układu przed ponownym uruchomieniem.

2. Parametry hamowania, czyli zdolność wyłączeniowa

Konfigurator w tym miejscu podaje największą skuteczną wartość prądu, która może zostać przerwana przez wyłącznik (lub inne urządzenie elektryczne) bez zniszczenia lub spowodowania łuku elektrycznego o niedopuszczalnym czasie trwania.

3. Liczba produktów, czyli wybór rozwiązań produktowych

• 2 produkty – wyłącznik termiczno-magnetyczny oraz stycznik
  
• 3 produkty – wyłącznik magnetyczny, stycznik oraz termiczny przekaźnik przeciążeniowy
  
• All in one – układy rozruchowe do 18,5 kW, które w jednym aparacie zawierają zabezpieczenie termiczne i magnetyczne, dając możliwość sterowania jak w styczniku.

4. Starter type, czyli wybór możliwości kierunku pracy silnika

DOL (Direct Online) – pojedynczy stycznik, możliwe sterowanie tylko w jednym kierunku.

Reversing – podwójny stycznik, możliwe sterowanie w obu kierunkach.

5. Sterowanie PLC

Możliwość bezpośredniego sterowania stycznikiem za pomocą sterownika PLC.

6. Zasięg, czyli wybór systemu sterowania silnikiem

TeSys D – styczniki mocy wykorzystywane do sterowania silnikami w zakresie od 9 do 150[A].

TeSys U – kompaktowe układy rozruchowe i zabepieczające typu ‘All in one’.

7, 8. Typ i napięcie cewki

Wybór rodzaju cewki stycznika (standardowa, o niskim poborze mocy, elektroniczna)  oraz jej napięcia sterującego.

Na kolejnej stronie mamy możliwość wyboru dodatkowych akcesoriów, takich jak moduły łączeniowe czy styki pomocnicze.

Czym różnią się wyłączniki silnikowe?

Porównajmy teraz wyspecyfikowane aparaty. Ze względu na możliwość różnorodnej konfiguracji wykorzystam rozwiązania 2-produktowe w odniesieniu do koordynacji typu 1 oraz 2.

Jak pamiętamy, zgodnie z tabliczką znamionową silnika prąd znamionowy to 29[A]. Konfigurator zaproponował dwa typy wyłączników silnikowych: GV2ME32 (A) oraz GV2P32 (B), gdzie w obu przypadkach prąd znamionowy wynosi 32[A], a zakres nastawy wyzwalacza przeciążeniowego wynosi 24…32[A] – oznacza, że dobór został wykonany poprawnie.

Rodzaje zabezpieczeń silnikowych

Tak naprawdę możemy wskazać dwie główne różnice występujące pomiędzy wyłącznikami. Pierwsza z nich jest widoczna z zewnątrz, jest to typ sterowania – przycisk (GVME32) oraz pokrętło obrotowe (GVP32). Natomiast druga to zdolność wyłączania, która dla koordynacji typu 1 (A) wynosi 10[kA], a dla koordynacji typu 2 aż 50[kA].

W tym miejscu warto zauważyć, że istnieje możliwość blokady wyłącznika w pozycji wyłączonej, co znajduje praktyczne zastosowanie w przypadku procedur bezpieczeństwa takich jak LOTO. Jest to standardowe rozwiązanie w oferowanych przez Schneidera urządzeniach i i nie wymaga jakichkolwiek akcesoriów dodatkowych, co niestety często się zdarza w przypadku innych producentów. W obu przypadkach dobór stycznika pozostaje ten sam – LC1D32P7 (A) i (B). Jego znamionowy prąd łączeniowy to 32[A].

Należy pamiętać, że wyłącznik silnikowy ustawiamy na prąd znamionowy silnika podczas pracy normalnej (najlepiej jest dokonać pomiaru poboru prądu podczas pracy silnika pod obciążeniem znamionowym). Ustawienie mniejszej wartości może spowodować, że zabezpieczenie będzie rozłączało obwód w przypadku prawidłowej pracy układu zasilania oraz silnika. Natomiast ustawienie zbyt wysokiej wartości będzie powodowało brak prawidłowego zabezpieczenia przed przeciążeniem.

Osobiście spotkałem się z przypadkiem na obiekcie, gdzie „lekarstwem” na zbyt częste wyzwalanie wyłącznika silnikowego było zwiększenie nastawy jego wyzwalacza przeciążeniowego do maksimum. Jest to niedopuszczalna praktyka, ponieważ w żaden sposób nie eliminuje ona przyczyny, a jedynie maskuje skutek, co może doprowadzić do uszkodzenia silnika lub maszyny. Po krótkiej analizie problemu okazało się, że powodem całego zamieszania była usterka mechaniczna – łopaty wentylatora blokujące się o uszkodzoną podczas montażu obudowę.

Artykuł Dobór styczników i zabezpieczeń silnikowych pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

W sieciach, instalacjach oraz urządzeniach elektrycznych i elektronicznych stosuje się wiele różnych zabezpieczeń. W tym artykule skupię się wyłącznie na zabezpieczeniach nadprądowych oraz różnicowo-prądowych w sieciach i instalacjach elektroenergetycznych.

W czasach gdy większość zabezpieczeń stanowiły bezpieczniki topikowe, układy sieci i ewentualnie kilka innych (w przemyśle) to temat selektywności był poruszany stosunkowo rzadko. Dużo rzadziej niż obecnie.

Wraz z nadejściem wyłączników nadprądowych w miejsce bezpieczników, można było przypuszczać, że problem selektywności stanie się jeszcze rzadziej poruszaną kwestią, jednak stało się wręcz przeciwnie…

Część osób zapewne oczekuje w tym momencie iż artykuł zakończy się podaniem gotowego rozwiązania. Otóż tak nie będzie, gdyż pewne rzeczy wymagają indywidualnej matematyki. Tak samo nie da się wybudować bloku mieszkalnego na działce mającej pół ara powierzchni. Zainteresowanych dalszym czytaniem, proponuję przygotować kalkulator, gdyż ułatwi to zrozumienie tematu.

Aby znacznie ułatwić zrozumienie problemu i “ominąć” pierwsze prawo Kirchhoffa, posłużę się przykładem, przy którym jest źródło zasilania AC 230V, przewody, zabezpieczenia oraz odbiornik energii.

W przypadku gdy mamy jeden bezpiecznik lub wyłącznik nadprądowy (MCB – ang. Miniature Circuit Braker), jego wyłączenie jest bardzo przewidywalne ze względu na jego pracę według norm, co można jeszcze dokładniej ocenić na podstawie dokumentacji producenta.

Mało obeznanym w temacie muszę objaśnić/przypomnieć kiedy zabezpieczenie nadprądowe wyłącza, a ściślej: w jakich granicach. Dla ułatwienia przyjmujemy warunki normalne określone w normach, z temperaturą otoczenia na czele. Wewnątrz bezpiecznika topikowego jest drucik zwany często topikiem. Podczas przepływu prądu nie przekraczającego wartości jego prądu znamionowego ulega on rozgrzaniu jak każdy inny przewodnik przez który płynie prąd. Jeśli wszystko inne jest w stanie prawidłowym, to ten drucik nie ulegnie przepaleniu i prąd będzie płynął cały czas. Oczywiście brudny styk w wkładce i/lub w podstawie może spowodować jego przedwczesne przepalenie, ale przyjmijmy, że jakimś cudem każdy okresowo czyści styki w podstawach bezpiecznikowych podczas wymiany wkładki – choć co prawda większość osób o tym myśli dopiero gdy rozdzielnica ulegnie spaleniu…

Przy przekroczeniu prądu znamionowego wkładki, na nasze szczęście ten drucik nie ulega przepaleniu. Wartość tego prądu musi znacznie przekraczać wartość znamionową – czasami nawet dwukrotnie. Lecz i to samo w sobie nie spowoduje jego przepalenia, gdyż potrzebny jest jeszcze czas aby została osiągnięta temperatura topnienia, lub inne zjawisko spowodowało przerwanie się drutu topikowego. Stosunek czasu wyłączenia do płynącego prądu można najłatwiej ocenić z pomocą danych zawartych w normach i od producentów w postaci tabel i wykresów.

Mniej znany, lecz bardzo skuteczny i szybki sposób obliczenia granicy możliwości wyłączenia zwarcia to uproszczona całka Joula. Na pierwszy rzut oka brzmi skomplikowanie, jednak tak nie jest. Mianowicie uproszczona całka Joula to I^2*t, czyli kwadrat natężenia prądu razy czas. Przy obliczeniach należy wziąć pod uwagę, iż od momentu przepalenia się wkładki jest jeszcze czas potrzebny na zgaszenie się łuku, podczas czego płynie jeszcze prąd, który może mieć wpływ na pozostałe zabezpieczenia znajdujące się w obwodzie (pętli).

W powyższym przykładzie dodajmy jeszcze jeden bezpiecznik. Pierwszy niech ma prąd znamionowy o wartości 400A i charakterystykę gG a drugi 35A gF. Dochodzi do zwarcia, przy którym wartość IPZ (Impedancja Pętli Zwarcia) wynosi 0.8Ω. Przy napięciu zasilania wynoszącym dokładnie 230V jak łatwo policzyć z wzoru z prawa Ohma, natężenie prądu podczas zwarcia wyniesie 287,5A.

Pierwszy bezpiecznik ma prąd znamionowy większy niż prąd zwarcia, więc nie ma nawet potrzeby sprawdzania jego szczegółowej charakterystyki i można śmiało założyć iż prąd jest zdecydowanie zbyt mały aby ten uległ przepaleniu.

Przy tym drugim, nie da się ukryć że jest inaczej i należało by sprawdzić dokładną charakterystykę u producenta dla danej konkretnej wkładki, a ściślej widełki czasowe w jakich nastąpi wyłączenie. Wciąż to jest przykład, więc aby posługiwać się okrągłymi wartościami, przyjmijmy, że te widełki wynoszą od 20ms do 0.2s (200ms) czyli dość blisko do tego czego można się spodziewać po większości wkładek gF (oczywiście przy wyżej podanych wartościach). Przy okazji widać iż warunek SWZ nie może być spełniony dla obwodu odbiorczego w środowisku wilgotnym – zwłaszcza że trzeba jeszcze uwzględnić współczynnik korekcyjny. Jednak SWZ to temat na osobny artykuł, więc przejdźmy dalej.

Za ostatnim bezpiecznikiem, dodajmy kolejne zabezpieczenie w postaci wyłącznika nadprądowego (MCB), czyli coś czego praktycznie nie było w czasach PRL. Zanim zaczniemy rozpatrywać selektywność lub jej brak, spójrzmy na istotne cechy MCB odróżniającego go od topików.

Zalety wyłączników nadprądowych (MCB):

• Charakterystyka czasowo-prądowa pozwalająca na znacznie wcześniejsze wyłączenie – mniejsze widełki od do po przekroczeniu prądu znamionowego. Na marginesie: to m.in. dzięki możliwości fabrycznej kalibracji, która w tym wypadku jest możliwa.
• Wyzwalacz zwarciowy zwany też wyzwalaczem elektromagnetycznym. Umożliwia on znacznie szybsze wyłączenie przy większym przekroczeniu prądu znamionowego, czyli zazwyczaj podczas zwarcia.
• Możliwość szybkiego ponownego i bezpiecznego załączenia.
• Znacznie trudniejsza możliwość “watowania” przez osoby niewykwalifikowane i nieświadome zagrożeń.
• Niemożność ponownego załączenia do chwili ostygnięcia bimetalu wewnątrz wyłącznika, przez co przewody w obwodzie mają możliwość ostygnięcia przed ponownym załączeniem (natychmiastowa wymiana wkładki topikowej nie daje tej możliwości).
• Brak konieczności rozplombowania rozdzielnicy czy podstawy zabezpieczenia w celu ponownego załączenia.
• Szybki i wygodny montaż modułowy.

Wady wyłaczników nadprądowych (MCB):

• Ograniczona trwałość mechaniczna i elektryczna.
• Przeważnie mniejsza zdolność zwarciowa.
• Podczas przekroczenia dopuszczalnego natężenia prądu podczas zwarcia (zdolności zwarciowej) może nastąpić jego uszkodzenie, podczas którego może dojść do sklejenia się styków, uszkodzenia części mechanicznych, czy nawet eksplozji w bardziej skrajnych wypadkach.
• Ogólny brak wiedzy kiedy należy, a kiedy nie można stosować tego rodzaju zabezpieczenia.
• Znacznie większa indukcyjność własna – głównie wskutek obecności elektromagnesu.

Istnieją również tzw. ograniczniki mocy w postaci wyłącznika nadprądowego pozbawionego wyzwalacza elektromagnetycznego. W obu wypadkach nie mają one jednej istotnej wady, którą niejednokrotnie można spotkać w topikach. Mianowicie podczas udaru spowodowanego rozruchem urządzenia lub np. ładowaniem się pojemności (zasilacze impulsowe) drucik w wkładce topikowej początkowo nie ulega spaleniu, jednak temperatura i jej nagły wzrost powoduje “nadpalenie” wkładki. Wskutek czego można się spotkać z sytuacją, że bezpiecznik się przepali przy prądzie znacznie mniejszym niż znamionowy prąd wkładki.

Powracając do zwykłego MCB, bez samego patrzenia na wykres prezentujący charakterystykę czasowo-prądową, można bardzo łatwo dojść do wniosku iż jest to dobry materiał do uzyskania selektywności zwarciowej. To oczywiście przez istnienie wyzwalacza zwarciowego, którego działanie jest na tyle szybkie, że jest znacznie łatwiej doprowadzić do sytuacji gdy zdąży on zadziałać zanim wkładka topikowa będzie miała szansę się przepalić. Oczywiście czas zadziałania jest ograniczony z jednej strony przez elementy mechaniczne, a z drugiej przez czas gaszenia łuku, który zależy od wielu czynników w budowie wyłącznika.

Z czystej praktyki, wyłącznik nadprądowy o tym samym prądzie znamionowym co bezpiecznik topikowy połączony szeregowo, może zadziałać kilka a nawet kilkanaście razy zanim wkładka zostanie przepalona wskutek wcześniejszego “nadpalenia” o czym było wspomniane dwa akapity wyżej. Może, lecz nie musi. Z rozważań teoretycznych i tak samo z obserwacji w praktyce, tani MCB (czyli mniej cenionej marki, lub ewentualnie tańsza seria) zwłaszcza w połączeniu z niską impedancją zwarcia, zadziała i równocześnie za każdym razem przepali się topik, nawet o wyraźnie większym In.

Aby zrozumieć selektywność lub jej brak na wyłącznikach nadprądowych, musimy spojrzeć na wykres przedstawiający charakterystyki czasowo-prądowe wg normy IEC 60898:

Skupmy się na najczęściej stosowanych charakterystykach, mianowicie B oraz C. Pola oznaczone literami wskazują na zakres działania wyzwalacza zwarciowego. Jak widać wartości czasów zadziałania są bardzo zbliżone. Jeśli doliczyć bezwładność części mechanicznych, to mamy wyjaśnienie czemu np. C20 zazwyczaj zadziała równocześnie z wyłącznikiem B10.

Jeśli być precyzyjnym, to trzeba zaznaczyć iż w charakterystyce B granice zadziałania wyzwalacza elektromagnetycznego to krotność 3-5 prądu znamionowego, a przy C te widełki wynoszą 7-10.

Do wcześniejszego przykładu dodając C20, można obliczyć iż jego wyzwalacz zwarciowy z pewnością zadziała gdyż prąd przekracza 10x In czyli 287,5A > 200A. Jak widać pominąłem tutaj wpływ impedancji samego wyłącznika na wartość prądu zwarciowego.

Gdy dołożyć jeszcze B10 i tak samo pominąć jego wewnętrzną impedancję, to bez żadnych obliczeń można stwierdzić że zadziała przy tym prądzie. Tak jak wyżej wspomniałem, w większości wypadków oba zadziałają równocześnie.

Dolna granica zadziałania C20 to 5×20, więc 100A. O tyle właśnie musiałby być mniejszy prąd zwarcia aby “późniejszy” wyłącznik B10 miał 100% szansy zadziałania, zanim zrobi to C20 od zagrzania się bimetalu (wyzwalacz termiczny) w nim.

Warto tu wspomnieć o coraz popularniejszych ogranicznikach mocy, które są niemalże wyłącznikami nadprądowymi, z tą jedną różnicą że nie posiadają wyzwalacza elektromagnetycznego a tylko sam przeciążeniowy (termiczny). W połączeniu z zwykłymi MCB, pozwalają bardzo łatwo uzyskać selektywność zwarciową czy nawet przeciążeniową, nie tracąc przy tym zalet typowego esa.

Pozostaje pytanie czy przy powyższych wyłącznikach istnieje ryzyko przepalenia się ww. dwóch wkładek, czy nie. Wyjaśnić to można z pomocą wykresu charakterystyki czasowo-prądowej lub całki Joula dla przepalenia się topika. Oczywiście uwzględniamy całkę dla czasu przedłukowego, gdyż zapalenie się łuku i tak spowoduje wyłączenie obwodu.

Dla C20 oraz B10 przy prądzie 287,5A teoretyczny czas zadziałania wyniesie 10ms (patrz wykres). W praktyce to zależy od wartości chwilowej napięcia zasilania (z sieci) oraz indukcyjności pętli, która powoduje iż napięcie na rozsuwających się wzajemnie stykach chwilowo może być znacznie większe i tym samym wydłużyć czas palenia się łuku.

Zwykle te indukcyjności są stosunkowo małe, więc przyjmijmy 10ms czyli połowę okresu sieci o częstotliwości 50Hz. 287,5 podniesione do kwadratu daje 82656,25, a po pomnożeniu przez 0.01s (10ms) da nam 826,5.

Co prawda nie znalazłem wartości całki Joula czasu przedłukowego dla żadnej wkładki gF 35A, jednak udało mi się znaleźć dla gF 32A marki ETI i wynosi ona 820, a dla gF 40A 1210, więc jest praktycznie pewne iż przy tym prądzie zwarciowym, wkładka nie powinna ulec przepaleniu.

Trzeba też mieć na uwadze początkową temperaturę topika tuż przed wystąpieniem zwarcia – długotrwałe obciążenie obwodu zasilanego z niego może przechylić szalę i zostanie on przepalony. Tym bardziej jeśli doliczyć ww. “zjawisko” nadpalenia przez krótkotrwałe udary przy załączaniu obciążenia. Tak samo do jego przepalenia dojdzie gdy czas wyłączenia przez wyłącznik wyniesie 20ms, a nie 10ms. Wartość całki Joula jest liniowo zależna od czasu (razy czas), więc jak łatwo policzyć wyjdzie dwa razy tyle, czyli w przybliżeniu 1653, a w takim wypadku minimum wcześniejszego zabezpieczenia dla zapewnienia selektywności to gF 50A lub gG 32A (odpowiednio minimalna całka przedłukowa to 2500 i 1800).

Powyższe wartości całek są przykładowe – zostały zaczerpnięte z katalogów różnych producentów – u innych producentów może być identycznie lub porównywalnie, jednak podczas rozpatrywania konkretnych przypadków na własnym podwórku, należało by sprawdzić dokumentację posiadanych lub planowanych zabezpieczeń. Można też porównać lub nanieść na siebie wykresy dwóch różnych charakterystyk, jednak bez odpowiedniego oprogramowania może to być bardzo kłopotliwe, gdyż w katalogach często jest inne skalowanie – jeśli się uprzeć, to można jeden z wykresów przeskalować i nanieść jeden na drugi z pomocą specjalnego oprogramowania. Całkowitą selektywność uzyska się gdy na całej długości wszystkie charakterystyki nie mają punktów wspólnych jak na poniższym przykładzie:

Podkreślę fakt, iż we wkładkach topikowych dolną granicą jest minimalna całka przedłukowa (czyli moment do zapalenia się łuku a nie po jego zgaszeniu) a górną jest górna całka wyłączania czyli po całkowitym zgaszeniu się łuku.

Przy łączeniu bezpieczników topikowych, często można się spotkać z uniwersalną zasadą że przy tej samej charakterystyce, następna wkładka dla zachowania selektywności musi mieć In co najmniej 1,6 razy mniejszy. Równie często można się spotkać iż ten współczynnik jest nieco zaniżony i powinien wynosić np. 2. Ten sam współczynnik (1,6) znalazłem na stronie internetowej producenta ETI:

U tego samego producenta można odnaleźć ciekawą tabelę, która nieco ułatwia zrozumienie tematu całek, a ściślej minimalnej zależności między nimi dla zachowania selektywności:

Oczywiście w realnym świecie zabezpieczenia nie są łączone stricte szeregowo, tylko niczym drzewo genealogiczne rozchodzi się na poszczególne obwody i na wcześniejszych zabezpieczeniach sumuje się obciążenie oraz prądy zwarciowe, które mogą zamykać się L-N, doziemnie, oraz L-L. Z pomocą przychodzą współczynniki jednoczesności zabezpieczeń. Jednak mimo wszystko okresowo należy się spodziewać nadpalenia topików, no chyba że przewody i zabezpieczenia zostaną nieco przewymiarowane.

Z wyłącznikami różnicowo-prądowymi (RCD, różnicówka) jest bardzo podobnie jak z zabezpieczeniami nadprądowymi. Z tym, że nie wszystko jest tak oczywiste jakby mogło się wydawać. W ich przypadku po pierwsze należy pamiętać o typie RCD, co też jest tematem na osobny artykuł, a po drugie większy prąd różnicowy znamionowy niekoniecznie oznacza zachowanie selektywności. Wyłączniki RCD szybkie (bezzwłoczne), zwykle mają opóźnienie często sięgające niecałych 0.2s (200ms) czyli górnej granicy normy i zarazem są takie które wyłączają z zwłoką rzędu 10-30ms, czyli porównywalną do jednego okresu sieci. Jako wcześniejsze RCD (zazwyczaj w celu ochrony przeciwpożarowej WLZ) stosuje się wyłączniki RCD zwłoczne, najczęściej o prądzie różnicowym znamionowym nie mniejszym niż 100mA. Choć przeważnie nic nie stoi na przeszkodzie aby zastosować 30mA przed WLZ, a jako końcowe zabezpieczenie wykorzystać 10mA.

Artykuł Selektywność zabezpieczeń – dawniej i obecnie pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Artykuł Bezpiecznik Sassin Electric pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Artykuł Instrukcja korzystania z czajnika elektrycznego pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Instalacje elektryczne powinny być tak zaprojektowane, aby ich użytkowanie było łatwe i bezpieczne. Przyczyniają się do tego odpowiednie rozprowadzenie okablowania, podział obwodów i dobór zabezpieczeń. Jednym z podstawowych i najbardziej rozpowszechnionych zabezpieczeń instalacyjnych są wyłączniki nadprądowe, które zastąpiły stosowane niegdyś bezpieczniki topikowe.
Oczywiście zabezpieczenia topikowe wciąż z powodzeniem wykorzystywane są w elektroenergetyce, jednak w mieszkalnictwie i domowych rozdzielnicach wyłączniki nadprądowe prezentują szereg  udogodnień związanych z funkcjonalnością i budową.

Wyłączniki nadprądowe to najpopularniejsze wśród aparatury zabezpieczającej elementy instalacji elektrycznej. Służą one do ochrony przed skutkami zwarć i przeciążeń. Produkowane są w modułowej obudowie i przeznaczone do montażu na szynie TH35 – czyli takiej, która posiada większość rozdzielnic i obudów, a to sprawia, że są uniwersalnym w montażu.

Dlaczego wymiana na nowy typ aparatury zabezpieczającej?

Jednym z podstawowych wymagań stawianych przed instalacją elektryczną jest bezpieczeństwo jej eksploatacji. Aby spełnić ten warunek, aparatura zabezpieczająca, której używamy przystosowana jest do obsługi przez osoby nieprzeszkolone.
Największą zaletą aparatury modułowej używanej w instalacjach domowych jest brak dostępu do części przewodzących. Nie można było tego powiedzieć o tablicach z bezpiecznikami topikowymi, używanymi jeszcze kilkanaście lat temu. Co prawda przy normalnym działaniu zabezpieczeń ceramiczna budowa bezpiecznika ograniczała dostęp do elementów pod napięciem, jednak sytuacja stawała się niebezpieczna, gdy trzeba było wymienić przepaloną wkładkę topikową. Po wykręceniu główki z podstawy ukazywał się styk pod napięciem, którego dotknięcie mogło grozić porażeniem. W przypadku stosowanych dziś wyłączników nadprądowych użytkownik ma dostęp jedynie do dźwigni załączającej, a cała obudowa wykonana jest z nieprzewodzącego i niepalnego tworzywa odpornego na oddziaływania mechaniczne.

Mówiąc o wymianie wkładki topikowej w zabezpieczeniach minionego wieku, nie sposób nie wspomnieć o tym, że niestety rzadko zdarzało się, aby wkładka wymieniona została na taką o identycznych parametrach. W najlepszym przypadku nieświadomy zagrożenia użytkownik wymieniał ją na większą, o znacznie przekroczonej wartości prądu znamionowego.

Najczęściej jednak wkładka nie była wymieniana, a rolę drutu topikowego, który miał przepalić się w razie wystąpienia zwarcia lub przeciążenia, „przejmował” gwóźdź lub kawałek miedzianej linki. Odtąd każde kolejne zwarcie mogło wywołać dreszcz emocji, wszak nikt nie wiadział co przepali się zamiast zabezpieczenia. Mogła być to zarówno puszka łączeniowa, przewód prowadzony po drewnianej więźbie, jak i zaciski licznika energii elektrycznej. Takie działania były przyczyną wielu pożarów i poważnych awarii.

W przypadku wyłączników nadprądowych jakakolwiek manipulacja ze strony użytkownika nie spowoduje pominięcia zabezpieczenia. Zablokowanie dźwigni przez jej zaklejenie czy podparcie w nadziei na blokadę działania nie daje żadnych efektów, ponieważ mechanizm wyłącznika, który znajduje się w środku, i tak rozłączy obwód.

Uwaga! Następuje awaria

Mnogość urządzeń, które podłączamy do gniazd i opraw oświetleniowych w naszych mieszkaniach powoduje, że nietrudno o usterkę. Zniszczony przewód zasilający, uszkodzona elektronika, czy zbyt duża liczba odbiorników wpiętych w listwę rozdzielacza – i przetężenie gotowe. Przetężenie to, ogólnie mówiąc, awaria związana z przepływem zbyt dużego prądu przez obwód elektryczny.

Wyłącznik nadmiarowoprądowy reaguje na dwa rodzaje prądów przetężeniowych:

1. Prąd przeciążeniowy.
   2. Prąd zwarciowy.

Przeciążenie to ponad znamionowy przepływ prądu przez obwód. Następuje przy podłączeniu do instalacji odbiornika o zbyt dużej mocy. Ma charakter długotrwały (co najmniej kilka sekund), a przepływający prąd powoduje nagrzewanie się elementów instalacji.

Długotrwałe przeciążenie może skutkować uszkodzeniem izolacji, w efekcie czego, przetężenie rozwinie się do zjawiska bardziej gwałtownego, przy którym prądy osiągają znacznie większe wartości, czyli do zwarcia.

Zwarcie to uszkodzenie polegające na bezpośrednim połączeniu elementów obwodu o różnym potencjale. Połączenie to może być realizowane poprzez łuk elektryczny lub element metaliczny, na przykład drut zwierający dwa przewody – L i N.

Zwarcie może mieć także charakter międzyfazowy – kiedy zewrzemy przewody L1 i L2, stąd też produkowane wyłączniki nadprądowe mają różne rozmiary. Najpopularniejsze z nich to wyłączniki:

• Jednobiegunowe
• Dwubiegunowe
• Trójbiegunowe
• Czterobiegunowe
  

W zrozumieniu istoty działania wyłącznika nadprądowego pomocne będzie zapoznanie się z jego budową:

1. Dźwignia – element służący do załączenia obwodu.
2. CPI – wskaźnik rzeczywistego położenia styków.
3. Zamek – mechanizm załączający styk ruchomy.
4. Wyzwalacz elektromagnetyczny (zwarciowy) – cewka z ruchomym rdzeniem.
5. Wyzwalacz termobimetalowy (przeciążeniowy) – termobimetalowa blaszka.
6. Komora gaszeniowa – służąca do gaszenia łuku elektrycznego.
7. Wylot gazów z komory gaszeniowej
8. Zaciski przyłączeniowe.

Po podniesieniu dźwigni zamek zmienia położenie, łącząc tym samym styk ruchomy ze stykiem nieruchomym. Prąd przepływa od zacisku przez wyzwalacz termiczny, następnie wyzwalacz elektromagnetyczny aż do drugiego zacisku.

Na skutek wzrostu prądu ponad znamionowy blaszka termobimetalowa nagrzewa się i ulega deformacji, co powoduje uruchomienie zamka i rozłączenie styków. W przypadku wystąpienia zwarcia rdzeń cewki zostaje wypchnięty i również wyzwala zamek.

Przy rozłączaniu styków może pojawić się łuk elektryczny. Jest on kierowany do komory gaszeniowej i tam ulega wygaśnięciu.

Dobór wyłącznika nadmiarowoprądowego

Instalacja elektryczna powinna być zabezpieczona w taki sposób, aby w razie zwarcia lub przeciążenia nastąpiło samoczynne wyłączenie zasilania. Ponadto przerwanie prądu przetężeniowego powinno nastąpić zanim wystąpią skutki elektrodynamiczne i elektrotermiczne w obwodzie. W skrócie – zabezpieczenie musi zadziałać, zanim nastąpi nadmierny wzrost temperatury żył przewodu.
Wymagania te są spełnione, jeżeli pozostają zachowane następujące warunki:

Ib ≤ In ≤ Iz

I2 ≤ 1,45 Iz

Ib – prąd obliczeniowy lub prąd znamionowy odbiornika, jeżeli z danego obwodu zasilany jest 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 określić jako krotność prądu znamionowego In wyłącznika nadprądowego według zależności:

I2 = k × In

k – współczynnik krotności prądu powodującego zadziałanie urządzenia zabezpieczającego
Dla wyłączników nadprądowych o charakterystyce B, C i D wynosi 1,45.

W instalacjach domowych dla przewodu YDYp 3×2,5 przyjmuje się maksymalne zabezpieczenie o prądzie znamionowym 16 A, a dla przewodu YDYp 3×1,5 przyjmuje się maksymalne zabezpieczenie o prądzie znamionowym 10 A.

Prąd znamionowy wyłącznika nadprądowego informuje o tym, jaki prąd może przepływać przez wyłącznik nie powodując jego zadziałania. O tym, w jakim czasie i po jak dużym przekroczeniu prądu znamionowego aparat zostanie wyzwolony, informują nas charakterystyki. Charakterystyka wyłącznika nadprądowego to zestawienie krotności prądu znamionowego i czasu jego przepływu, z której możemy wywnioskować, kiedy nastąpi wyzwolenie aparatu.
Dla wyłączników nadprądowych stosowanych w instalacjach domowych stosuje się trzy główne charakterystyki:

• B
• C
• D

Człony termobimetalowe we wszystkich trzech charakterystykach wyzwalają przy prądzie od 1,13- do 1,45-krotności prądu znamionowego. Oznacza to, że przy prostym mnożeniu:
1,13 × 16 A = 18,08 A
1,13 x 10 A = 11,3 A

Otrzymujemy progi zadziałania członu przeciążeniowego, dopiero powyżej którego nastąpi zadziałanie wyłącznika.

Dla członu zwarciowego zakres działania odczytujemy z drugiej części wykresu:
Dla charakterystyki B – 3-5 In
Dla charakterystyki C – 5-10 In
Dla charakterystyki D – 10-20 In

Oznacza to, że człon zwarciowy wyłącznika D16 wyzwoli w najlepszym wypadku przy 160 A, a w najgorszym przy 320 A.
Aby odpowiednio dobrać wyłącznik nadprądowy konieczna jest więc znajomość prądu zwarciowego w danym obwodzie. Gdybyśmy zastosowali wyłącznik nadprądowy w obwodzie o tak dużej impedancji pętli zwarcia, że prąd zwarciowy będzie mniejszy niż próg zadziałania wyzwalacza zwarciowego, to wyłącznik rozłączy obwód ze zwłoką. Zwłoka ta może być katastrofalna w skutkach.

Konkretne różnice w budowie wyłączników nadprądowych powodują, że mają one także inne zastosowania niż te do aplikacji mieszkaniowych.

Doposażać możemy je również w elementy pomocnicze, takie jak styki czy inne wyzwalacze. Użycie akcesoriów ułatwi sterowanie i sygnalizację – możemy dodać na przykład sygnalizację dźwiękową, która poinformuje nas o wyzwoleniu jakiegoś ważnego obwodu – lodówki lub ogrzewania domu.

Nieraz zdarza się, że przy awarii, zamiast wyłącznika nadprądowego, który znajduje się w najbliższej nam rozdzielnicy wyłączane są wszystkie zabezpieczenia – w skrzynce licznikowej, w złączu. Co powoduje, że odcinane jest zasilanie w sumie na wszystkie obwody. Spowodowane jest to złym doborem stopniowania zabezpieczeń i brakiem zachowania selektywności – czyli ich wybiórczości.

Selektywność polega na tym, że wyłączone zostaje tylko jedno najbliższe nam zabezpieczenie.

W przypadku stosowania zwykłych wyłączników nadprądowych o znanych nam charakterystykach bardzo trudne jest zachowanie selektywności.

Wyobraźmy sobie, że w rozdzielnicy warsztatu zabezpieczenie gniazda realizowane jest wyłącznikiem B10. Podrozdzielnica ta zasilana jest z rozdzielnicy głównej, w której zastosowano wyłącznik C16.

Rozdzielnica główna zasilana jest natomiast z rozdzielni budynku i zabezpieczona jest wyłącznikiem D20. Nastąpiło zwarcie…
Na pierwszy rzut oka stopniowanie wydaje się właściwe, jednak znając przewidywany prąd zwarciowy – na przykład na poziomie 450 A, zobaczymy, że wyłącznik nadprądowy:

B10 wyzwala przy 50 A
C16 wyzwala przy 160 A
D20 wyzwala przy 400 A

Zatem prąd zwarciowy jest większy od górnego progu zadziałania wszystkich trzech wyłączników i oczywiste jest, że wyzwolą one jednocześnie.
Aby zachować selektywność zabezpieczeń konieczne będzie użycie wyłącznika nadprądowego selektywnego. Co prawda nie zapewni on selektywności w każdych warunkach, ale dzięki swojej budowie ograniczy szeregowe wyzwalanie wszystkich zabezpieczeń jednocześnie.

Podsumowanie

Szereg wartości wynikających z budowy i funkcji wyłączników nadprądowych powoduje, że są one bardzo dobrym rozwiązaniem przy zabezpieczeniach obwodów przed skutkami zwarć. Stosując aparaturę wysokiej jakości, możemy być pewni, że przez wiele lat będzie ona chroniła nasze instalacje i nas samych przed skutkami niebezpiecznych awarii.

Artykuł Dobór zabezpieczeń nadmiarowoprądowych w instalacjach elektrycznych pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.