Rozłączniki z bezpiecznikami 3KF chronią przed przeciążeniami i zwarciami jako rozłączniki główne i awaryjne w tablicach rozdzielczych, rozdzielnicach mocy i odpływach silnikowych. Aparaty umożliwiają załączanie oraz wyłączanie prądów znamionowych pod obciążeniem, jednocześnie tworzą bezpieczną przerwę izolacyjną w obwodach niskiego napięcia. Są odporne na warunki klimatyczne i spełniają wymagania norm IEC 60947-1, IEC 60947-3, VDE 0660-107. Artykuł prezentuje zasady doboru do aparatów wkładek SITOR do ochrony półprzewodników.

Rozłączniki bezpiecznikowe znajdują zastosowanie tam, gdzie niezbędne jest czasowe odłączenie odbiornika od napięcia, stworzenie bezpiecznej przerwy oraz zapewnienie ochrony przetężeniowej w obwodzie za pomocą wkładek bezpiecznikowych, instalowanych na rozłączniku. Zgodnie z normą 60947-3 rozłącznik to aparat elektryczny, który jest zdolny do załączania, przewodzenia i wyłączania prądów w normalnych warunkach pracy, jak również takich, które mogą uwzględniać określone warunki przeciążenia. Rozłączniki mogą także przewodzić prądy powstałe w wyniku nieprawidłowej pracy obwodu, na przykład w przypadku zwarcia. Wynika z tego fakt, że oprócz istotnego parametru, jakim jest prąd znamionowy, bardzo ważne jest również rozpatrzenie w trakcie doboru urządzenia takich parametrów, jak: kategoria użytkowania, prąd znamionowy wytrzymywany oraz innych omówionych w artykule.

Rys. 1. Rozłącznik z bezpiecznikami 3KF

Rozłącznik bezpiecznikowy a rozłącznik z bezpiecznikami

Istnieje znacząca różnica między rozłącznikiem bezpiecznikowym a rozłącznikiem z bezpiecznikami. Pierwszy wykorzystuje do manewru rozłączania noże wkładki bezpiecznikowej. Polega to na stopniowym uchylaniu pokrywy z zainstalowanymi wkładkami do takiego momentu, aż nastąpi ześlizgnięcie noża ze styku mocującego i w konsekwencji dojdzie do przerwania obwodu. Czynność ta wymaga zdecydowanego ruchu obsługi w celu uniknięcia ewentualnego wyciągnięcia łuku z rozłącznika. W przypadku stosowania rozłącznika z bezpiecznikami, czynność rozłączania odbywa się w rozłączniku z napędem migowym, natomiast nie manewruje się samą wkładką, a noże są stale zamontowane w stykach.
Warto również zaznaczyć, że schematy elektryczne tych urządzeń różnią się od siebie, podkreślając gwarantowaną izolację napięciową – z jednej strony w przypadku rozłączników bezpiecznikowych i z dwóch stron w przypadku rozłączników z bezpiecznikami.

Rys. 2. Przykład bezpiecznika szybkiego z rodziny Sitor do ochrony półprzewodników

Kategoria użytkowania

Kategoria użytkowania określa odpowiednie warunki prądowe i napięciowe dla załączania i wyłączania urządzenia. Im wyższa kategoria, tym trudniejsze warunki elektryczne do łączenia obwodu. Przykładowo, jedna z niższych kategorii użytkowania wyrażona oznaczeniem AC-21B opisuje łączenie obwodów rezystancyjnych, w których może dochodzić do sporadycznych i niewielkich przeciążeń. Z kolei nazwa AC-23B oznacza, że rozłączniki posiadające tę kategorię służą do łączenia silników oraz innych odbiorników o bardzo dużej indukcyjności. Warto również wspomnieć, że ostatni znak A lub B w oznaczeniu identyfikuje odpowiednio łączenia częste lub rzadkie. Z kolei AC i DC na początku oznaczają stosowanie w prądzie przemiennym lub stałym.

Rozłączniki bezpiecznikowe 3KF
Rozłączniki bezpiecznikowe 3KF firmy Siemens to grupa aparatów w pięciu różnych wielkościach, przygotowanych odpowiednio do łączenia prądów: 32-80 A, 125-160 A, 250 A, 400 A oraz 630-800 A. Wartości te dotyczą co najmniej kategorii AC-21A. W celu ułatwienia doboru rozłącznika do odpowiedniego silnika, a zatem do kategorii AC-23A, przygotowano odpowiednie dane techniczne.

Dobór rozłącznika do wkładki bezpiecznikowej szybkiej typu Sitor

1. Sprawdź wielkość wkładki
Przy doborze rozłącznika do wkładki bezpiecznikowej o danej wielkości należy przede wszystkim dostosować wymiar i mechaniczną możliwość montażu wkładki. Standardowo rozłączniki 3KF umożliwiają montaż wkładek od wielkości NH 00 do wielkości NH 3 (tabela 1).

2. Zweryfikuj straty mocy
Następnie należy sprawdzić maksymalną moc strat wkładki, jaką dany rozłącznik 3KF jest w stanie przyjąć. Moc strat wkładki bezpiecznikowej nie może przekraczać zdolności pochłaniania mocy przez rozłącznik 3KF, gdyż może to doprowadzić do uszkodzenia rozłącznika. W standardowych wkładkach gG moc strat dopasowana jest do maksymalnej wartości prądów znamionowych. W przypadku stosowania wkładek szybkich o stratach mocy znacząco większych od typu gG, należy wziąć pod uwagę charakterystykę strat mocy wkładki do prądu jej obciążenia. Należy ustalić taką wartość obciążenia, by moc strat nie przekraczała maksymalnej możliwej mocy strat wkładki zamontowanej na rozłączniku 3KF. Charakterystykę strat mocy wkładek typu Sitor firmy Siemens można przeanalizować na rysunku 3. W tabeli 2 przedstawione są maksymalne straty mocy zainstalowanych wkładek bezpiecznikowych.

3. Sprawdź ochronę przeciążeniową
Należy również zweryfikować charakterystykę czasowo-prądową wkładki. Jeśli charakterystyka przekracza możliwości obciążenia rozłącznika bezpiecznikowego, należy taki układ dobezpieczyć, na przykład za pomocą przekaźnika termicznego lub wyłącznika kompaktowego. Warto również skorzystać z funkcji ochrony przeciążeniowej stosowanej w przemiennikach częstotliwości lub układach łagodnego rozruchu – soft starterach.

4. Zweryfikuj maksymalny prąd roboczy wkładki półprzewodnikowej
Typowe wkładki bezpiecznikowe gG, na przykład wielkości NH 2, wykonane są dla maksymalnej obciążalności 400 A. Pokrywa się to z typowymi wielkościami rozłączników. W przypadku wkładek półprzewodnikowych nie ma jednej zasady ich stosowania, a prąd może znacząco przekraczać możliwości instalowania danej wielkości wkładki. Ważne jest, by układ był zabezpieczony przed przekroczeniem maksymalnego prądu roboczego rozłącznika, w którym wkładka jest zainstalowana.

Rys. 3. Zależność strat mocy od obciążenia bezpieczników Sitor

5. Prąd zwarciowy rozłącznika
Wkładka bezpiecznikowa charakteryzuje się krzywą ograniczania zwarcia. Należy z niej odczytać wartość prądu ograniczanego Ic dla konkretnej wartości spodziewanego prądu zwarcia. Wartość ta nie powinna przekraczać prądu zwarciowego, wytrzymywanego rozłącznika bezpiecznikowego.

Projektowanie w CAD
Przydatnym narzędziem do szybkiej weryfikacji poprawności doboru nowych rozłączników 3KF jest program Simaris design. Jest to najnowsza wersja oprogramowania Siemensa wspierającego projektowanie instalacji elektrycznych niskiego napięcia. Po krótkiej instalacji użytkownik ma do dyspozycji spis wszystkich aparatów zabezpieczeniowych i łączeniowych z całej oferty firmy Siemens. Dzięki temu narzędziu tworzenie koncepcji projektu z obliczeniem i doborem odpowiednich urządzeń zostaje skrócone do minimum. Aplikacja pozwala również na szybkie podjęcie decyzji o zasadności stosowana danego rozłącznika 3KF w instalacji elektrycznej. Ponadto w serwisie CAX Siemensa znajdują się wszystkie i niezbędne dane pozwalające zaimplementować rozłącznik w specjalistycznych narzędziach projektowych, jak na przykład Eplan. Dostępne są m.in. dane techniczne oraz bloki dynamiczne z opisem, jak również z rysunkami 2D i 3D do tworzenia własnej dokumentacji wykonawczej.

Rys. 4. Blokowanie rozłącznika 3KF w położeniu rozłączony

Funkcja Test

Rozłączniki z bezpiecznikami 3KF są przeznaczone do wymagających instalacji elektrycznych stosowanych w przemyśle czy w aplikacjach o dużych prądach rozruchowych. Jednak dzięki swojej prostej i modułowej budowie sprawdzają się również w standardowych zastosowaniach. Jednostki 3-biegunowe mogą zostać rozbudowane o dodatkowy biegun przewodu neutralnego. W zależności od wymagań obsługi, może to być biegun załączany, rozłączany oraz nieprzełączany, ale z montażem trwałym lub takim, który umożliwia stworzenie przerwy w przewodzie neutralnym bez odkręcania kabli od zacisków rozłącznika. Ten typ bloku przewodu neutralnego może okazać się przydatny ze względu na możliwość znacznego przyspieszenia prac pomiarowych, w których konieczne jest odłączenie przewodu neutralnego. Podobnie funkcja położenia dźwigni w pozycji Test usprawnia działania serwisowe. Można z jej pomocą załączyć obwody pomocnicze bez uruchamiania styków głównych rozłącznika.

Bezpieczne odstawienie maszyny

Jedną z ważniejszych funkcjonalności rozłącznika izolacyjnego jest możliwość jego blokowania zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 60204. Stosowana blokada musi być na tyle odporna, aby podczas próby nieautoryzowanego załączenia nie doszło do zbliżenia na niebezpiecznie bliską odległość styków głównych rozłącznika. Rozłączniki 3KF można blokować za pomocą kłódek na rękojeści. Gdy do dyspozycji jest dostateczna ilość miejsca, można zastosować do trzech kłódek. Natomiast w przypadku niewielkiej głębokości można zainstalować specjalne pokrętło, które umożliwia zablokowanie załączenia rozłącznika bez zmiany jego głębokości zabudowy. Jest to potrzebne w szczególności tam, gdzie płytkie szafy elektroinstalacyjne muszą pozostać zamknięte, gdyż zasilają inne odbiory.

Podsumowanie

Najważniejszym zadaniem rozłącznika jest zapewnienie bezpiecznej przerwy w obwodzie. Oferowany przez firmę Siemens nowy rozłącznik 3KF zapewnia pełne bezpieczeństwo, a jednocześnie dostarcza również wielu dodatkowych usprawnień – od etapu tworzenia dokumentacji, poprzez montaż, aż do sprawnej i niezawodnej obsługi.

mgr inż. Łukasz Bancarzewski
Autor jest pracownikiem
firmy Siemens