Firma Jean Mueller Polska jest przedstawicielem niemieckiej firmy Jean Müller oraz największego europejskiego producenta bezpieczników – firmy Mersen (dawniej Ferraz Shawmut). Przedsiębiorstwo oferuje na polskim rynku ponad 40 tys. typów wkładek topikowych. Artykuł przedstawia różnorodność wkładek topikowych nożowych NH oraz praktyczne aspekty ich doboru i stosowania.

Wkładki topikowe NH (oznaczane też symbolem BM od Bezpieczniki Mocy) należą do najpopularniejszych wkładek topikowych pracujących w instalacjach w Polsce, głównie dzięki powszechnemu stosowaniu w energetyce zawodowej i w przemyśle. Popularnie nazywa się je bezpiecznikami, chociaż według normy bezpiecznik to wkładka topikowa wraz z podstawą (aparatem). Wkładki NH wykonywane są zgodnie z normą IEC 60269.

Właściwości

Spośród podstawowych cech wkładek topikowych typu NH należy wymienić:

Skuteczność działania
Wkładki topikowe są tak skonstruowane, że w przypadku ich właściwego dobrania do warunków pracy istnieje pewność zadziałania wkładki i tym samym przerwania obwodu prądowego. Stosowanie wyłączników nadprądowych lub kompaktowych jest rozwiązaniem wygodnym (możliwość ponownego załączenia bez wymiany), ale prawie każde zadziałanie takiego aparatu w wyniku przeciążenia lub zwarcia powoduje wypalenia styków. W efekcie może się zdarzyć, że tego typu automatyczny wyłącznik przy którymś kolejnym przetężeniu nie zadziała. Ponadto pod wpływem starzenia się styków (utlenianie), wilgoci i pyłu zmienia się z czasem charakterystyka zadziałania takich urządzeń. Przy zastosowaniu wkładek topikowych problemy te zostają wyeliminowane – po wymianie wkładki system zabezpieczający odzyskuje pełną funkcjonalność, bez ryzyka pogorszenia jego parametrów. Ponadto wkładki topikowe mogą działać w bardzo różnych warunkach (niska i wysoka temperatura, zapylenie itp.).

Rys. 1. Wkładka topikowa firmy Jean Müller z izolowanymi uchwytami

Różnorodność
W zakresie wkładek topikowych dostępna jest bardzo szeroka gama wyrobów o różnych charakterystykach. Dzięki temu istnieją duże możliwości doboru wkładki do potrzeb chronionego obwodu.

Bezpieczeństwo i trwałość
Wkładki w wysokim stopniu ograniczają prąd zwarciowy, zwykle wytrzymywana zdolność zwarciowa wynosi lub przekracza 100 kA. Tłumią skutki dynamiczne wywołane prądem zwarciowym i redukują wydzielanie się ciepła. Wkładki dobrych producentów są wykonywane z wysokiej jakości materiałów, dzięki czemu są w stanie pracować nawet po kilkanaście lat.

Selektywność
Stosując szeregowo zainstalowane wkładki topikowe NH w układzie elektrycznym można osiągnąć pełną selektywność zadziałania (np. wkładki NH firm Jean Müller i Ferraz pracujące w tych samych warunkach atmosferycznych). Przy doborze zgodnym z zasadami selektywności zadziała wkładka najbliższa miejscu zwarcia.

Budowa wkładek NH

Wkładki NH mają zwykle korpus wykonany z ceramiki (były podejmowane próby wytwarzania ich z tworzywa sztucznego, ale to rozwiązanie nie przyjęło się). Wewnątrz znajduje się topik w formie perforowanej taśmy (im większy prąd znamionowy, tym więcej równolegle umocowanych taśm). Przy wkładkach zwłocznych materiałem topika jest miedź lub jej stop, a na zwężeniach są dodane kropelki lutu cynowego. Taśma będąca topikiem nie może być zbyt napięta, gdyż pod wpływem ciągłego kurczenia się i rozciągania (w wyniku zmian temperatury na skutek przepływu prądu) następuje uszkodzenie miejsc przewężonych. Z korpusu wkładki wychodzą po dwóch stronach tzw. noże, które powinny być wykonane z miedzi lub jej stopu (ważne, żeby stop ten nie zawierał dużo niklu) i muszą być posrebrzone. Na rynku polskim były m.in. (ze względu na niższe ceny) sprzedawane wkładki NH wykonane ze stopu mosiądzu zawierającego dużo niklu, które grzały się powyżej dopuszczalnych wartości wynikających z normy, oraz wkładki z nożami niklowanymi, także o sporej oporności i innych wadach (informacje w ramce).

Rys. 2. Wkładka topikowa Jean Müller wlk. NH2/gG/250A/400VAC

Uchwyty
Sprzedawane powszechnie wkładki mają tzw. uchwyty z aluminium, które podczas pracy znajdują się pod napięciem. W ofercie firmy Jean Mueller Polska dostępne są również wkładki z uchwytami izolowanymi (rys. 1). W przypadku zastosowania ich np. w listwach bezpiecznikowych, można bezpiecznie pracować pod napięciem (zachowane jest IP20). W Polsce bardzo niewielu odbiorców kupuje wkładki z izolowanymi uchwytami, chociaż mogłoby to zapobiec wielu wypadkom wśród elektryków i nie tylko. Różnica w cenie między wkładkami z izolowanymi i nieizolowanymi uchwytami wynosi, w zależności od wielkości, do kilku złotych.

Wskaźniki zadziałania
We wkładkach NH stosuje się obecnie jeden z kilku rodzajów wskaźników zadziałania:
• wskaźnik górny tj. blaszkę odskakującą przy górnym nożu wkładki,
• czerwony sygnalizator pośrodku korpusu wypadający na zewnątrz lub znikający w wyniku przesunięcia się w obudowie wkładki,
• wersję kombi, tj. oba powyższe systemy razem,
• wybijak u dołu.
Do wkładek NH oferowane są również różnego typu mikrowyłączniki, których zadaniem jest sygnalizacja zadziałania wkładki i przesłanie tej informacji dalej. Czujniki zadziałania montuje się bezpośrednio na wkładkach umieszczonych w podstawach lub w przypadku wkładek z wybijakiem, w rozłącznikach pokrywowych. Warto zwrócić uwagę, że w Europie istnieją dwa systemy wybijaków we wkładkach – niemiecki i francuski. Ze względu na inne położenie wybijaka w pokrywie wkładki systemy te nie są kompatybilne. W Polsce powszechnie stosuje się standard niemiecki.

Rys. 3. Wkładka topikowa Jean Müller typu NH3/gG/630A/500VAC z wybijakiem

Wykonania wkładek NH

Wkładki topikowe w zależności od prądów znamionowych występują w kilku wielkościach, co określa norma IEC 60269. W odniesieniu do najpopularniejszych wkładek o charakterystyce gG zgodnie z normą dostępne są następujące wielkości:
• 00 – do 160 A,
• 0 – do 200 A (występują rzadko),
• 1 – do 250 A,
• 2 – do 400 A (w ofercie Jean Mueller są też wkładki poza normą, np. do 500 A),
• 3 – do 630 A (w ofercie Jean Mueller są też wkładki poza normą, np. do 800 A),
• 4a – do 1600 A,
• 4 – do 1250 A (ten typ wkładek ma styki przykręcane do podstaw).
Wszyscy producenci wprowadzili również zmniejszone gabarytowo wersje wkładek, co nie jest sprzeczne z normą. Wkładki te z jednej strony zachowują istotne wymiary (tak żeby pasowały do podstaw i aparatów), z drugiej zaś pozwalają oszczędzić na materiałach i obniżyć koszty produkcji. Najpopularniejsze są wkładki 000 lub 00C – zwykle do 100 A (mają mniejszy korpus niż 00, a więc są tańsze). Pasują one do wszystkich aparatów o wielkości 00, ale trzeba pamiętać, że na rynku są także rozłączniki i aparaty dostosowane wyłącznie do wkładek 000 (00C). Istnieją także wykonania zmniejszonych wkładek 1C, 2C i 3C (korpusy i noże), ale w tym przypadku nie jest to istotne i sprzedaje się je jako 1, 2 i 3, jako że nie ma na rynku specjalnych aparatów do wkładek w wersji C.

Aspekty zastosowań

Najpopularniejsze na rynku są wkładki typu NH gG na 500 V AC, a w przemyśle stosuje się także wkładki na 690 V AC. Niewiele osób wie, że w ofercie niektórych producentów dostępne są także wkładki NH na 400 V AC. W sieciach energetycznych 400 V AC powszechnie stosuje się jednak wkładki na 500 V AC. Dzieje się tak, ponieważ jest je łatwiej wyprodukować i są nieco tańsze. W niektórych sytuacjach bardziej zasadne byłoby jednak użycie wkładek na 400 V AC. W zależności od prądów znamionowych i wielkości mogą one mieć mniejsze straty mocy. Na przykład wkładka NH2 400A (tu różnica jest wyjątkowo duża) w wykonaniu na 400 V ma straty mocy do 25 W, a w wykonaniu 500 V – do 34 W. Jeśli obie wkładki pracowałyby stale obciążone prądem znamionowym 400 A, to różnica 9 W po 24 godzinach skumulowałaby się do 216 Wh, po pięciu dniach do około 1 kWh, a w ciągu roku do około 75 kWh. Tyle oszczędności przyniosłaby wymiana tylko jednej wkładki. Cena wkładki topikowej 400 A na 400 i 500 V AC jest zbliżona. Ponadto niższe straty mocy zwiększają bezpieczeństwo złącz i rozdzielnic, jak też dają możliwość montażu dodatkowych urządzeń.
Wkładki topikowe NH firmy Jean Müller na napięcie przemienne można także pod pewnymi warunkami stosować w układach napięcia stałego, co jest atrakcyjną cenowo alternatywą w stosunku do wkładek na prąd stały, które są także dostępne w ofercie. Ciekawym rozwiązaniem w tym zakresie są tzw. wkładki telekomunikacyjne NH o wielkości 00 – na napięcie 80 V DC i prądy do 800 A.
W Polsce obok najpopularniejszych wkładek gG w przetargach zakładów energetycznych często pojawiają się wkładki NH o charakterystyce gF. Ciekawostką jest fakt, że poza Polską takich wkładek NH prawie nigdzie na świecie się nie stosuje. Ponieważ jest to wykonanie tylko dla Polski (przykładowo najwięksi na świecie producenci wkładek topikowych, jak Bussmann czy Mersen, takich wkładek w ofercie nie mają), dlatego są one droższe niż gG.

Zabezpieczenia transformatorów
W większości zakładów energetycznych do zabezpieczania transformatorów stosuje się wkładki gG. W Niemczech od lat w takich układach powszechnie montowane są wkładki o charakterystyce gTr. Charakteryzują się one dłuższym czasem zadziałania przy przeciążeniu niż wkładki gG. Na przykład wkładki gG firmy Jean Müller przy przeciążeniu 1,3 In zadziałają po około 4 godzinach, natomiast odpowiednie wkładki o charakterystyce gTr wytrzymają minimum 10 godzin, natomiast przy przeciążeniu 1,5 In zadziałają poniżej 2 godzin. Wkładki te wytrzymują niewielkie przeciążenia dużo dłużej (a więc rzadziej się przepalają), przy zwarciach natomiast reagują tak samo jak wkładki gG. Charakterystyka wkładek gTr jest dokładnie dobrana do mocy chronionych transformatorów, dlatego podaje się na nich wartości nie w amperach [A] tylko w kilowoltoamperach [kVA].

Inne charakterystyki
Wkładki NH z kontaktami nożowymi oferowane przez Jean Mueller Polska występują również z innymi charakterystykami: aM (do ochrony silników), aR, gR i gS (do ochrony półprzewodników). W ofercie są też specjalne wkładki NH o wydłużonym korpusie na 1200 V AC i 1100 V DC o charakterystyce gG i gPV (ochrona urządzeń fotowoltaicznych).

Zbigniew Błażejewski
Autor jest prezesem
firmy Jean Mueller Polska