90
bezpi eczni ki topi kowe i wye" Ączni ki nadprĄdowe ni ski ego napi ci a
Bezpieczniki topikowe
i wyłączniki nadprądowe
niskiego napięcia
Roman Kłopocki
W artykule, bdĄcym drugĄ czściĄ publikacji, przedstawiono w prosty sposb fizyczne te"o
dziae"ania bezpiecznikw topikowych i wye"Ącznikw nadprĄdowych niskiego napicia w warun-
kach dułych prĄdw zwarciowych.
dalszej czści zostae"y wypro- Na rysunku 1 czas t0 to czas op-
wadzone wnioski ze szczegl- nienia mechanicznego. PrĄd zwarcio-
Wnych we"aściwości dziae"ania wy zaczyna pe"ynĄĘ, jednak sie"a F jest
tych aparatw, ktre znaczĄco wpe"ywajĄ na jeszcze za mae"a, aby moge"a rozpoczĄĘ
praktyczne zastosowanie bezpiecznikw proces otwierania stykw, napicie
i wye"Ącznikw nadprĄdowych w ochronie w wye"Ączniku U jest bardzo niskie i jest
instalacji elektroenergetycznych. rwne spadkowi napicia na rezystan-
cji pomidzy zaciskami, system styko-
Dziae"anie wye"Ącznikw wy jest juł zwolniony, jednak styki
w czasie zwarcia z powodu opnie mechanicznych
wciĄł jeszcze sĄ zwarte.
Poniłsze rysunki przedstawiajĄ prosty Rysunek 2 przedstawia czas t1
schemat wye"Ącznika nadprĄdowego i od- (przede"ukowy) ń poczĄtek palenia si
powiadajĄce mu graficzne wykresy prze- e"uku elektrycznego midzy stykami.
biegu prĄdu i napicia. System e"ukowo- PrĄd osiĄga takĄ wartośĘ, łe sie"a F za-
-stykowy wye"Ącznika przedstawiony jest czyna juł otwieraĘ styk ruchomy.
schematycznie za pomocĄ modelu. System Rysunek 3 to czas t1 (e"ukowy) ń ko-
wyzwalajĄcy jest natomiast pokazany niec fazy przede"ukowej midzy styka-
w postaci cewki elektromagnesu, ktry si- mi. Styki sĄ otwarte do tego stopnia, łe
e"Ą F dziae"a na styk ruchomy wye"Ącznika pojawia si e"uk, ktry pali si doke"ad-
w kierunku otwierania. nie midzy miejscami stykowymi.
Rys. 1. Czas t0 opnienia mechanicznego Rys. 2. Czas t1 (przede"ukowy)
90 stycze 2006
bezpieczniki topikowe i wye"Ączniki nadprĄdowe...
Rys. 3. Czas t1 (e"ukowy) Rys. 4. Czas tr
Rys. 5. Koniec fazy tr Rys. 6. Faza podziae"u e"uku elektrycznego pomi-
dzy pe"ytkami komory gaszenia (e"ukowej)
Rys. 7. Faza utrzymywania si wysokiego napi- Rys. 8. Zgaszenie e"uku elektrycznego i przerwa-
cia e"uku elektrycznego i ograniczania prĄdu zwar- nie prĄdu zwarciowego
ciowego
Rzeczywista odlege"ośĘ midzy stykami Rysunek 4 to czas tr ń e"uk pod wpe"ywem
wynosi 1-2mm, napicie na zaciskach sie"y Lorenza zaczyna przesuwaĘ si w kie-
wzrasta o wartośĘ napicia e"uku elektrycz- runku komory gaszenia (e"ukowej), rdze
nego, ktre jest jeszcze bardzo niskie i wy- e"uku zaczyna przesuwaĘ si zarwno na
nosi 10-20 V. styku ruchomym, jak i na styku nierucho-
92
REKLAMA
92
bezpi eczni ki topi kowe i wye" Ączni ki nadprĄdowe ni ski ego napi ci a
jĄca przy rozwarciu stykw, przez ktre
pe"ynie prĄd. Ske"ada si z kolumny plazmo-
wej i spadku katodowego oraz anodowego
(rys. 9).
Łuk elektryczny, pe"onĄcy w komorze e"u-
kowej wye"Ącznika, gdzie obecne sĄ rłne
rodzaje gazw lub para, to plazma w rw-
Rys. 9.
Uproszczony nowadze termicznej. Katoda produkuje
schemat e"uku
elektrony na potrzeby prĄdu poprzez e"uk
elektrycznego
elektryczny. Natomiast w obrbie anody sĄ
(UA ń anodowy spadek
napicia;
wytwarzane jony. Podziae" napicia midzy
UK ń katodowy spadek
obiema elektrodami nie jest wic liniowy,
napicia;
lecz blisko obu elektrod pojawiajĄ si tzw.
US ń napicie rdzenia e"uku
elektrycznego;
anodowy i katodowy spadek napicia. Na
Ue"uk ń napicie e"uku
rdze e"uku elektrycznego przypada mniej-
elektrycznego)
sza czśĘ napicia. Suma wszystkich
trzech wartości to sumaryczne napicie e"u-
ku elektrycznego, ktre wynosi okoe"o 20 V.
Rzeczywisty ksztae"t e"uku elektrycznego
jest w dułej mierze określony charaktery-
stycznymi cechami konstrukcyjnymi prze-
e"Ącznika i z regue"y rłni si znacznie od
opisanego schematu ideowego.
Rys. 10.
Przy podziale e"uku elektrycznego na
Powstawanie
wysokiego napicia tzw. e"uki Ńczściowe dochodzi do sumo-
e"uku elektrycznego
wania si poszczeglnych napiĘ e"uko-
wych i do osiĄgnicia przez napicie e"uku
mym oraz wsporniku styku. Napicie e"uku Pomidzy pe"ytkami komory gaszenia (e"u- elektrycznego niezbdnego poziomu na-
91
elektrycznego rośnie. kowej) utrzymujĄ si e"uki czściowe. Cae"- picia, ktry wraz ze spadkiem napicia na
Na rysunku 5 pod koniec fazy tr rdze e"u- kowite napicie e"uku elektrycznego jest su- wye"Ączniku stanowi dostatecznie wysokĄ
ku przechodzi na drugi wspornik styku ń za- mĄ napiĘ e"ukw czściowych. Tak wic wartośĘ napicia na zaciskach wye"Ącznika,
czyna si faza wnikania e"uku do komory ga- wysokośĘ napicia e"uku elektrycznego za- dla zapewnienia funkcji ograniczania prĄ-
szenia (e"ukowej) wye"Ącznika. Napicie e"u- leły od liczby pe"ytek w komorze gaszenia du zwarciowego.
ku elektrycznego bardzo szybko wzrasta. (e"ukowej) wye"Ącznika. Mechanizm inicjo- W praktyce w wye"Ącznikach nadprĄdo-
Rysunek 6 przedstawia faz podziae"u e"u- wania napicia e"uku elektrycznego w pa- wych uływa si komr gaszenia z 12-13
ku elektrycznego pomidzy pe"ytkami ko- kiecie pe"ytek komory gaszenia jest poka- pe"ytkami, co oznacza, łe wytwarza si
mory gaszenia (e"ukowej). Napicie e"uku zany w dalszej czści. w nich 13-14 e"ukw czściowych. Napi-
przekracza napicie sieciowe, nastpuje fa- cie e"uku elektrycznego w komorze gasze-
za ograniczania prĄdu. Łuk elektryczny nia ma wic decydujĄce znaczenie w ogra-
Rysunek 7 to faza utrzymywania si wy- niczaniu prĄdu zwarciowego.
sokiego napicia e"uku elektrycznego i tym Łuk elektryczny to samoistne wye"ado- Jeśli teraz wrcimy do oscylogramu prĄ-
samym ograniczania prĄdu zwarciowego. wanie w gazie ń palĄca si plazma powsta- du i napicia, to widzimy, łe wartośĘ na-
picia e"uku elektrycznego jest w zasadzie
niezalełna od wartości spodziewanego
prĄdu zwarciowego, co oznacza, łe ze
wzrostem prĄdu zwarciowego wzrasta
rwnieł cieplna cae"ka wye"Ączania wye"Ącz-
nika.
Z drugiej strony cae"ka wye"Ączania wy-
e"Ącznika zaleły w znacznej mierze od cza-
sw opnie. Inaczej mwiĄc, im szyb-
ciej powstanie dostatecznie wysokie napi-
cie e"uku elektrycznego, tym mniejsza jest
wartośĘ cae"ki wye"Ączania wye"Ącznika. To
oznacza, łe wielkośĘ cae"ki wye"Ączania
w wye"Ączniku w dułym stopniu zaleły od
mechanicznych zdolności mechanizmu
oraz konstrukcji komory gaszenia (e"uko-
Rys. 11. Porwnanie charakterystyk energetycznych bezpiecznika (cae"ka przede"ukowa) i wye"Ącznika
wej) i stykw.
(cae"ka wye"Ączania).
92 stycze 2006
bezpieczniki topikowe i wye"Ączniki nadprĄdowe...
Rys. 12. Przyke"ad odcinka instalacji z wye"Ącznikiem nadprĄdowym 63 A dobezpieczonym bezpieczni-
kiem topikowym gG 100 A
Rys. 13. Wyznaczanie warunkw selektywnej wspe"pracy
wym 63 A dobezpieczonym bezpieczni-
Poe"Ączenie kiem topikowym gG 100 A. Do wyznacze-
szeregowe nia warunkw selektywności potrzeba cha-
rakterystyk cae"ek przede"ukowych bez-
Porwnanie dziae"ania bezpiecznikw piecznikw topikowych i charakterystyk
i wye"Ącznikw nadprĄdowych podczas wye"Ączania wye"Ącznikw nadprĄdowych,
zwarcia, przede wszystkim w warunkach ktre nanosi si na diagram ze skalĄ loga-
wzrastajĄcego spodziewanego prĄdu zwar- rytmicznĄ, podobny do tego na rysun-
ciowego, pokazuje nastpujĄce we"aściwo- ku 11.
ści: Energia wye"Ączania wye"Ącznika: obo-
bezpiecznik topikowy ń wartośĘ cae"ki wiĄzuje ta sama definicja co dla bezpiecz-
przede"ukowej (topienia) zmniejsza si od nikw z rozdziae"u 3.1, a wic chodzi
wartości przy prĄdzie krytycznym I2 do o energi cieplnĄ, ktra wydziela si w wy-
wartości przy I1, e"Ączniku pomidzy stykami.
wye"Ącznik nadprĄdowy ń wartośĘ cae"ki Cae"ka wye"Ączania wye"Ącznika: dla wy-
wye"Ączania wzrasta liniowo do najwik- e"Ącznikw nadprĄdowych nie istnieje wy-
szego prĄdu zdolności zwarciowej. rałenie Ńcae"ka przede"ukowa (topienia), ist-
nieje tylko cieplna cae"ka wye"Ączania.
Selektywna Na rys. 12 mołna sobie wyobraziĘ rw-
wspe"praca nieł inne odpowiednie wartości, na przy-
ke"ad prĄd znamionowy bezpiecznika
Rysunek 12 ilustruje przyke"ad odcinka gG 50 A i prĄd znamionowy wye"Ącznika
94
instalacji z wye"Ącznikiem nadprĄdo- nadprĄdowego B 20A.
REKLAMA
94
bezpi eczni ki topi kowe i wye" Ączni ki nadprĄdowe ni ski ego napi ci a
Z wykresu mołna odczytaĘ wartośĘ prĄ-
du ograniczonego przy 20 kA spodziewa-
nego prĄdu zwarciowego. Maksymalna
wartośĘ prĄdu ograniczonego wynosi 5 kA
w przypadku ułycia wke"adki topikowej
WT o prĄdzie znamionowym 63 A.
Tak samo korzysta si teł z wykresu dla
wye"Ącznikw instalacyjnych.
Podsumowanie
Dla optymalnej ochrony przewodw
i urzĄdze w warunkach wysokich prĄdw
zwarciowych w instalacji elektrycznej na-
leły wykorzystaĘ wszystkie zalety zarw-
no bezpiecznikw topikowych, jak i wy-
e"Ącznikw nadprĄdowych.
Oprcz tego bardzo wałne jest, aby znaĘ
we"aściwe dane techniczne poszczeglnych
wye"Ącznikw, ktre pomimo standaryzacji
w tej dziedzinie mogĄ si rłniĘ w zaleł-
Rys. 14. Wykres prĄdw ograniczonych ń przyke"ad dla bezpiecznikw topikowych typu WT ności od producenta. Od obu urzĄdze za-
bezpieczajĄcych (bezpiecznikw i wye"Ącz-
Warunki Wykres prĄdw nikw) oczekuje si:
93
selektywnej wspe"pracy ograniczonych jak najniłszej cae"ki wye"Ączania, co
zmniejsza obciĄłenie termiczne instala-
Najpierw trzeba odnaleĘ punkt prze- Zarwno bezpieczniki topikowe jak cji,
cicia krzywej cae"ki przede"ukowej wybra- i wye"Ączniki nadprĄdowe majĄ zdolnośĘ jak najmniejszych prĄdw ograniczo-
nego bezpiecznika i krzywej cae"ki wye"Ą- ograniczania prĄdu zwarciowego zanim nych, co zmniejsza obciĄłenia prĄdowe
czania wybranego wye"Ącznika instalacyj- ten osiĄgnie wartośĘ krytycznĄ i spowodu- i dynamiczne instalacji elektrycznych.
nego (rys. 13). Jeśli z punktu przecicia je szkody w instalacji. Rysunek ń Rys. 14
poprowadzi si pionowĄ lini na oś spo- pokazuje wykres prĄdw ograniczonych inł. Roman Ke"opocki
dziewanego prĄdu zwarciowego, otrzyma jako sposb podawania tych danych. Autor jest pracownikiem
si dwa pola: Dlaczego wałne jest jak najlepsze ogra- firmy ETI Polam w Pue"tusku
pole 1 ń cae"ka wye"Ączania wye"Ącznika niczenie prĄdu zwarciowego?
nadprĄdowego jest mniejsza od cae"ki Dlatego, łe zbyt wysoka wartośĘ prĄdu
przede"ukowej bezpiecznika ń w tym ob- ograniczonego (przejściowego) powoduje
szarze selektywnośĘ jest zapewniona, zbyt dułe dynamiczne obciĄłenia wszyst-
ETI-Polam Sp. z o.o.
pole 2 ń cae"ka wye"Ączania wye"Ącznika kich elementw instalacji przez ktrĄ pe"y-
06-100 Pue"tusk
instalacyjnego jest wiksza od cae"ki nie prĄd.
ul. Jana Pawla ll 18
przede"ukowej bezpiecznika. W tym ob- Rysunek 14 przedstawia przyke"ad dla
tel. (23) 691 91 00
szarze selektywnośĘ nie jest zapewnio- bezpiecznikw topikowych typu WT, po-
fax (23) 692 32 12
na stuprocentowo, i w przypadku zwar- dobne wykresy istniejĄ teł dla wye"Ączni-
e-mail: etipolam@etipolam.com.pl
cia obydwa aparaty zabezpieczajĄce kw instalacyjnych, tylko z innymi warto-
www.etipolam.com.pl
mogĄ wye"ĄczyĘ si rwnocześnie. ściami.
R E K L A M A
1/6
94 stycze 2006
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Bezpieczniki topikowe i wyłączniki nadprądowe niskiego napięcia (3)6 7 2006 Bezpiewczniki Topikowe i Wylaczniki nadpradoweBadanie bezpieczników topikowych i wyłączników automatycznychAnaliza porównawcza wkładek topikowych niskiego napięcia oferowanych w PolsceDobór bezpieczników topikowychNr 9 Badanie instalacji niskiego napięcia21 Montowanie rozdzielnic niskiego napięciaBezpieczniki topikowe niskonapieciowecharakterystyki bezpieczników topikowych przemysłowychTransmisja sygnału czasu poprzez sieć energetyczną niskiego napięciaInstalacje elektryczne Instalacje niskiego napięcia w domu EN DIYJakość energii w sieciach promieniowych niskiego napięciaBezpieczniki topikowe niskonapięcioweinstrukcja bhp eksploatacji instalacji elektrycznych niskiego napieciaBezpieczniki topikowe SN VV Thermo firmy ETI PolamWylaczniki instalacyjne nadpradowewylaczenie aktualizacji systemu XPBezpieceństwo militarne Polskiwięcej podobnych podstron