Osprzęt w rozdzielnicach domowych i mieszkaniowych – tzw. „bezpieczniki”, „ES-y”, „nadprądowe” – do czego służą i jak są dobierane parametry wyłączniki nadprądowe w rozdzielnicach.
W chwili obecnej najczęściej spotyka się wyłączniki nadprądowe o charakterystyce B i prądach znamionowych 10A i 16A w wersjach 1-fazowych (1-polowe) i 3-fazowych (3-polowe).
Służą one głównie do zabezpieczenia obwodów odbiorczych – przewodów umieszczonych w i na ścianach – przed uszkodzeniem zarówno przewodów jak i izolacji, czyli chronią instalację przed skutkami przepływu zbyt dużego prądu.
Podstawowe parametry wyłaczników nadprądowych:
– ilość pól – dla obwodów 1-fazowych stosuje się 1-polowe, dla obwodów 3-fazowych stosuje się 3-polowe
– prąd znamionowy – określający prąd zadziałania wyłącznika w powiązaniu z charakterystyką wyłącznika. Prąd znamionowy to nie jest prąd przy którym wyłącznik rozłączy obwód.
– charakterystyk prądowo-czasowa – określająca sposób reakcji wyłącznika naprądowego na przeciążenia i zwarcia. W instalacjach domowych stosuje głownie B, czasem także C.
Poza wymienionymi powyżej wyłączniki nadprądowe mają wiele innych parametrów, np. prąd znamionowy wyłączalny zwarciowy roboczy, znamionowa zwarciowa zdolność łączeniowa, napięcie znamionowe łączeniowe, znamionowe napięcie udarowe wytrzymywane, itp, itd.
Typowe wyłączniki nadprądowe składają się z dwóch członów – nadprądowego i zwarciowego.
Człon zwarciowy (natychmiastowy, bezzwłoczny) – jego zadaniem jest szybkie wyłączenie zasilania (max 0,2s) w przypadku wystąpienia zwarcia. Za zwarcie uważa się przeciążenie o wielokrotności ln (prądu znamionowego) zależnie od charakterystyki – dla B 3-5 x ln, dla C 5-10 x ln. Oznacza to że dla B16A człon zwarciowy zadziała przy prądzie pomiędzy 3x16A a 5x16A – czyli 48 a 80A. Dla C10 będzie to pomiędzy 5x10A a 10x10A – czyli pomiędzy 50 a 100A. Do obliczeń przyjmuje się większe prądy – czyli dla B – pięciokrotność prądu znamionowego, a dla C dziesięciokrotność prądu znamionowego.
Człon przeciążeniowy (zwłoczny) – jego zadaniem jest odłączenia zasilania w przypadku przeciążenia trwającego dłużej niż szybkie wyłączenie. Czas wyłączenia zależny jest od charakterystyki o odczytuje się go z wykresów – w postaci przedziałów.
Przykładowa charakterystyka B10A. Na zielono zaznaczyłem działanie członu nadprądowego, a na czerwono zwarciowego:
Wyznaczanie przedziału zadziałania członu przeciążeniowego dla B10A:
Jak widać na wykresie zadziałanie członu nadprądowego wyłącznika B10A nastąpi w czasie od 16 do 72 sekund. Czas ten zależy od modelu, producenta, konkretnego egzemplarza.
Występują tu także dwa kolejne pojęcia:
Prąd gwarantowanego wyłączenia – prąd przy którym na pewno wystąpi wyłączenie – szybkie, lub po dłuższym czasie, ale wystąpi – to 1,45 x ln – czyli dla B10A 14,5A
Prąd gwarantowanego niewyłączenia – prąd przy którym na pewno nie wystąpi wyłączenie – nawet po nieskończenie długim czasie – to 1,13x ln – czyli dla B10A 11,3A
Na wykresie prądy na lewo od lewej linii to gwarantowane niewyłaczenie, a na prawo od prawej linii to gwarantowane wyłaczenie.
Pojęcia te określają zakres prądów w którym nastąpi wyłączenie – zależy to np. od producenta, modelu, ale też konkretnego egzemplarza. Do obliczeń przyjmuje się skrajne wartości – jeśli dobieramy aparat na podstawie obciążalności długotrwałej przewodu – przyjmujemy gwarantowane wyłączenie – tak aby nie zostały uszkodzone przewody. Jeśli dobieramy na podstawie obciążenia obwodu odbiornikami – przyjmujemy gwarantowane niewyłączenie – tak aby nie następowało wyłączenie przy pracy odbiornika (tu konieczny jest także odpowiedni dobór przewodu).
Praktyczna różnica pomiędzy charakterystyką B i C to czas niewyłaczenia przy przeciążeniu. Niektóre urządzenia w czasie startu pobierają większy prąd niż w czasie późniejszego działania i może się okazać, ze zastosowanie wyłącznika nadprądowego o tym samym prądzie i charakterystyce C pozwoli na dłuższy zwiększony pobór prądu a przez to poprawny start urządzenia bez wyzwolenia zabezpieczeń nadprądowych.
Trochę o standardach. W budownictwie mieszkaniowym zazwyczaj spotykamy się ze standardowymi rozwiązaniami. Np. do oświetlenia stosujemy przewody 3×1,5mm2 i zabezpieczamy wyłącznikiem nadprądowym B10A, do gniazd 3×2,5mm2 i B16A. Zazwyczaj są to wystarczające i jednocześnie bezpieczne wartości w większości przypadków, a upraszczają zarówno projektowanie jak i wykonanie i późniejsze serwisowanie instalacji. Takie standaryzowanie ma wiele zalet – np. producenci osprzętu typu gniazda i łączniki czy urządzeń elektrycznych także się do tego dostosowali i można praktycznie stosować gotowe rozwiązania bez każdorazowego wykonywania obliczeń lub doboru urządzeń. Z punktu widzenia użytkownika – kupując sprzęt zakończony wtyczką można go bezpiecznie używać nie martwiąc się o przeciążenie przewodów. Jest to po prostu wygodne.
Dlaczego takie standardy? Wynikają one z norm i przepisów oraz kwestii technicznych. Do oświetlenia stosujemy najmniejszy przekrój przewodów miedzianych jaki można układać na stałe – 1,5mm2 – warunek wytrzymałości mechanicznej, chociaż nowoczesne oświetlenie nie wymaga takiego oprzewodowania. Natomiast wiele urządzeń posiada moc wymagającą większego przekroju niż 1,5mm2, dlatego zastosowano 2,5mm2. Urządzenia większej mocy i wymagające większych przekrojów – jak np. płyty indukcyjne, ogrzewanie elektryczne, itp zabezpiecza się indywidualnie i indywidualnie dobiera przewody.
Zabezpieczenia B10A dla oświetlenia i B16A dla gniazd zostały tak dobrane aby w standardowych warunkach spełnione były wszystkie wymagane warunki – wytrzymałość prądowa długotrwała przewodów, szybkie wyłączenie zasilania. Obliczenia są analogiczne jak dla doboru WLZ.
