Rozdzielnice w budynkach mieszkalnych, biurowych, handlowych, przemysłowych czy użyteczności publicznej zawierają m.in. modułowe aparaty zabezpieczające i łączeniowe

Zadaniem nowoczesnej aparatury rozdzielczej jest zapewnienie ciągłości zasilania odbiorników energią o wymaganej jakości oraz ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym, pożarem i innymi zakłóceniami. Nowoczesna aparatura rozdzielcza to przede wszystkim aparatura modułowa.

Aparatura modułowa, której wymiary są określone w normach PN-EN 60898 i PN-EN 60947, przeznaczona jest do montażu na szynie montażowej DIN nazywanej również TS35 lub TH35. Produkowane są trzy typy szyn DIN: typ O, typ C i Typ G. Szyna typu O, najczęściej stosowana w budownictwie, ma wysokość montażową 35 mm. Rzadziej spotykana szyna typu C ma wysokości 20, 30, 40 lub 50 mm. Szyna typu G nazywana również DIN 1 lub TS32 ma wysokość montażową 32 mm. Powszechnie stosowana i oferowana przez producentów rozdzielcza aparatura modułowa jest przystosowana do montażu na szynie TS35. Aparaty modułowe mogą mieć szerokość jednego modułu lub jego wielokrotności i podwielokrotności.

Wyłącznik nadprądowy z modułem różnicowym EPRPN6-10/1N/B/0,03 firmy Elektro-Plast Nasielsk

Wyłączniki instalacyjne modułowe

Wyłączniki instalacyjne nadprądowe są przeznaczone do ochrony instalacji i urządzeń elektrycznych przed skutkami zwarć i przeciążeń. Mogą być użytkowane przez osoby niewykwalifikowane i w zasadzie nie wymagają konserwacji. Ich napięcie znamionowe wynosi zazwyczaj do 400 V, zaś prąd znamionowy od 0,5 do 125 A.
Wyłączniki nadprądowe instalacyjne składają się z dwóch podstawowych członów – członu zwarciowego wyzwalacza elektromagnetycznego jednostopniowego o działaniu bezzwłocznym i członu przeciążeniowego termobimetalowego działającego z pewnym opóźnieniem. Poza wymienionymi wyzwalaczami w skład modułu jednofazowego wchodzą: przyłącza, zamek z dźwignią załączającą, zestyk składający się ze styku stałego i ruchomego, komora gaszeniowa, system mocowania aparatu na szynie montażowej TS35. Zazwyczaj oferowane wyłączniki instalacyjne mają pasmowe charakterystyki czasowo-prądowe typu B, C i D.
Charakterystyka typu B w zakresie prądów znamionowych przemiennych od 0,5 do 63 A – granice zadziałania wyzwalaczy termobimetalowych: od 1,13 do 1,45 krotności prądu znamionowego wyłącznika przy temperaturze odniesienia 30^oC. Obszar zadziałania wyzwalaczy elektromagnetycznych wynosi od 3 do 5 krotności prądu znamionowego. Wyłączniki o charakterystyce działania typu B przeznaczone są do zabezpieczania w obwodach oświetlenia, gniazd wtyczkowych i sterowania.
Charakterystyka typu C w zakresie prądów znamionowych przemiennych od 0,5 do 63 A – granice zadziałania wyzwalaczy termobimetalowych: od 1,13 do 1,45 krotności prądu znamionowego wyłącznika przy temperaturze odniesienia 30^oC. Obszar zadziałania wyzwalaczy elektromagnetycznych wynosi od 5 do 10 krotności prądu znamionowego. Aparaty te przeznaczone są do zabezpieczania instalacji, w których są zastosowane urządzenia elektryczne o prądach rozruchowych do wartości 5 x I_n – silniki, transformatory.
Charakterystyka typu D w zakresie prądów znamionowych przemiennych od 0,5 do 63 A – granice zadziałania wyzwalaczy termobimetalowych: od 1,13 do 1,45 krotności prądu znamionowego wyłącznika przy temperaturze odniesienia 30^oC. Obszar zadziałania wyzwalaczy elektromagnetycznych wynosi od 10 do 20 krotności prądu znamionowego. Wyłączniki o charakterystyce typu C przeznaczone są do zabezpieczania instalacji, w których są zastosowane urządzenia elektryczne o prądach rozruchowych do wartości 10 x I_n – silniki transformatory.
Znamionowa zdolność zwarciowa wyłączników instalacyjnych wynosi od 6 kA do 25 kA i niekiedy do 100 kA. Ze względu na biegunowość aparaty dzieli się na:
• jednobiegunowe z zabezpieczeniami,
• dwubiegunowe z zabezpieczeniami w obydwu biegunach,
• trójbiegunowe z zabezpieczeniami w trzech biegunach,
• czterobiegunowe z zabezpieczeniami w czterech biegunach,
• dwubiegunowe z rozłączalnym biegunem naturalnym z zabezpieczeniami w jednym biegunie,
• czterobiegunowe z rozłączalnym biegunem neutralnym i zabezpieczeniami w trzech biegunach.

Wyłączniki instalacyjne selektywne
Wyłączniki instalacyjne nadprądowe selektywne są oferowane jako jednofazowe o prądach znamionowych od 20 do 100 A o charakterystyce czasowo-prądowej typu C. Wyłączniki trójfazowe uzyskuje się przez zestawienie trzech wyłączników jednofazowych. Pełnią wszystkie funkcje wyłączników instalacyjnych standardowych oraz:
• ograniczają prądy zwarciowe, zwłaszcza przy załączaniu napięcia na zwarcie,
• umożliwiają szybkie ponowne załączenie zasilania po wykryciu i wyłączeniu zwarcia,
• mogą zastąpić obecnie stosowane w liniach zasilających bezpieczniki topikowe, spełniając (przy odpowiednim doborze) warunki selektywnego funkcjonowania połączonych szeregowo zabezpieczeń przetężeniowych w obwodach zasilających i odbiorczych.

Aparat RX³ z nowej linii wyłączników nadprądowych i różnicowoprądowych firmy Legrand

Wyłączniki silnikowe

Parametry tych aparatów są przystosowane do zabezpieczania silników trójfazowych. Ich podstawowe części są podobne do części, z których składają się wyłączniki instalacyjne nadprądowe, jednak istnieją istotne różnice:
• możliwość nastawiania prądu zadziałania wyzwalacza przeciążeniowego,
• dostosowanie do pracy z odbiornikami trójfazowymi symetrycznymi,
• charakterystyka czasowo-prądowa wyzwalaczy specjalnie dobrana do ochrony silników przed skutkami zwarć i przeciążeń,
• kompensacja wpływu temperatury otoczenia,
• dostosowanie do pracy manewrowej w kategorii pracy AC, np. AC3.
Wyłączniki silnikowe zawierają w swojej konstrukcji dwa rodzaje wyzwalaczy:
• termobimetalowe – przeznaczone do kontroli przepływającego prądu obciążenia oraz odłączania go w przypadku osiągnięcia wartości granicznych,
• elektromagnesowe – do kontroli prądu zwarciowego i przetężeniowego o dużych wartościach występujących w instalacjach odbiorczych oraz odłączania ich, gdy będą przekroczone wartości graniczne.

Styczniki modułowe

Stycznik jest aparatem złożonym ze styków głównych (roboczych) wyposażonych w komory gaszeniowe łuku elektrycznego, powstającego podczas rozwierania zestyków głównych, oraz w cewkę napędową mechanizmu styków ruchomych. Zestyki zwierają się pod wpływem działania elektromagnesu przyciągającego zworę łączącą mechanicznie ruchome styki zestyków. Zestyki są rozwierane za pomocą sprężyny zwrotnej po zaniku napięcia zasilającego cewkę sterującą.
Styczniki mogą być wyposażone w przekaźniki termiczne i elektromagnetyczne włączone szeregowo w obwód zasilający cewkę napędową stycznika. W ten sposób tworzy się wyłącznik nadprądowy samoczynny stanowiący ochronę przed skutkami przeciążeń i zwarć. Zaletą łącznika stycznikowego jest możliwość włączenia w obwód sterujący cewki napędowej – poza wyzwalaczami przeciążeniowym i zwarciowym – innych przekaźników, np. podnapięciowego lub nadnapięciowego. Inną zaletą styczników jest to, że w przypadku zaniku napięcia w sieci zasilającej aparat wyłącza się samoczynnie, co uniemożliwia samoczynne uruchomienie się silnika po powrocie napięcia.

Wyłącznik nadprądowy EPS6-B10 firmy Elektro-Plast Nasielsk o prądzie znamionowym In 10 A

Urządzenia ochronne różnicowoprądowe

W obwodach prądu przemiennego ochroną uzupełniającą w razie uszkodzenia przeciwporażeniowej ochrony podstawowej są urządzenia ochronne różnicowoprądowe (wyłączniki różnicowoprądowe). Produkowane są jako aparaty modułowe przystosowane do montażu na szynie TS35. Instaluje się je między siecią zasilającą i odbiornikami lub między obwodem rozdzielczym i obwodem odbiorczym. Ich zadaniem jest samoczynne wyłączenie zasilania, gdy prądy doziemne w obwodzie lub urządzeniu mogą spowodować pojawienie się na częściach przewodzących dostępnych niebezpiecznych napięć dotykowych oraz w przypadku dotknięcia przez człowieka lub zwierzę domowe części czynnych urządzeń elektrycznych. Podstawowymi podzespołami wyłączników ochronnych różnicowoprądowych są:
• przekładnik sumujący (Ferrantiego) jako człon pomiarowy,
• wyzwalacz odryglowujący zestyki wyłącznika,
• zestyki wyłącznika,
• obwód testujący.
Wyłączniki różnicowoprądowe reagują tylko na prądy różnicowe (uszkodzeniowe i upływowe) płynące do uziemionego przewodu ochronnego PE lub do ziemi przez izolację lub przez ciało człowieka. Nie reagują na prądy przeciążeniowe i zwarciowe, ale mogą być przez nie uszkodzone. Dlatego w każdym obwodzie z wyłącznikiem różnicowoprądowym powinny być zainstalowane bezpieczniki topikowe lub wyłączniki przetężeniowe samoczynne.
Wyłączniki różnicowoprądowe budowane są na napięcie znamionowe: 230 V – jednofazowe dwubiegunowe, oraz 230/400 V – trójfazowe czterobiegunowe. Prądy znamionowe ciągłe zazwyczaj nie przekraczają 63 A, choć oferowane są również wyłączniki różnicowoprądowe na większe prądy znamionowe. Wyłączniki różnicowoprądowe budowane są na różne znamionowe wartości prądów różnicowych (wyzwalających) I_Δn: 6 / 10 / 30 / 100 / 300 / 500 / 1000 / 1500 / 3000 mA. Wyłączniki o prądzie różnicowym I_Dn ≤ 30 mA uważane są za wysokoczułe, o prądach różnicowych 100 do 500 mA za średnioczułe i o prądach różnicowych > 500 mA za niskoczułe. Znamionowa zwarciowa zdolność łączeniowa to zazwyczaj typu AC – 6 kA lub 10 kA.

Wyłączniki kompaktowe mocy

Wyłączniki kompaktowe mocy również należą do aparatury modułowej niskiego napięcia. Ich zadaniem jest przede wszystkim:
• wyłączanie przeciążeń według nastawionej charakterystyki t-I,
• wyłączanie zwarć w jak najkrótszym czasie według nastawionej charakterystyki magnetycznej,
• ograniczenie amplitudy spodziewanego prądu zwarciowego Im,
• ograniczenie energii prądu zwarcia (cieplnej całki Joule’a (i²t).
Zalety wyłączników kompaktowych to: zdolność jednoczesnego rozłączania wszystkich biegunów, zdolności diagnostyczne odnośnie przyczyn wyzwolenia awaryjnego oraz możliwości zdalnego ponownego załączenia po ustaleniu i usunięciu przyczyny wyłączenia.
Rodziny wyłączników produkowane są w wersjach trój- i czterobiegunowych w sześciu podstawowych wielkościach i pokrywają zakres prądowy od 40 do 2500 A przy napięciach znamionowych do 690 V prądu przemiennego i 600 V prądu stałego. Zestyki główne są wykonywane jako jedno- lub dwuprzerwowe. Zastosowanie dwóch przerw zwiększa szybkość łączenia i zmniejsza ilość wydzielanego ciepła. Nowoczesne wyłączniki kompaktowe wyposażone są w zespolone wyzwalacze nadprądowe (termomagnetyczne) lub elektroniczne. Wyzwalacze te mają najczęściej regulowane nastawy prądów przeciążeniowych i zwarciowych oraz czasów zadziałania. Odpowiednie ustawienie charakterystyki prądowo-czasowej pozwala na uzyskanie pełnej selektywności w całym zakresie pracy aparatu.
Wyzwalacze termicznomagnetyczne mogą mieć dwa wykonania: do zabezpieczania urządzeń oraz kabli i przewodów lub do zabezpieczania silników. Wyzwalacz nadprądowy termicznomagnetyczny jest zazwyczaj podstawowym elementem zabezpieczającym w wyłącznikach o prądzie znamionowym do 630 A. Zaletą tego rozwiązania jest możliwość stosowania wyłączników w obwodach prądu stałego i w obwodach prądu przemiennego o częstotliwościach dochodzących do 400 Hz. W wyłącznikach kompaktowych spotyka się następujące kombinacje rodzajów wyzwalaczy stanowiących wyposażenie standardowe:
• nienastawialny wyzwalacz zwarciowy i nienastawialny wyzwalacz termiczny,
• nienastawialny wyzwalacz zwarciowy i nastawialny wyzwalacz termiczny,
• nastawialny wyzwalacz zwarciowy i nastawialny wyzwalacz termiczny.
Wyzwalacze elektroniczne mogą realizować znacznie szerszy zakres zabezpieczeń i regulacji niż wyzwalacze termomagnetyczne. Należą do nich regulacje: prądu roboczego, prądu zwarciowego bezzwłocznego, prądu zwarciowego zwłocznego, zwłoki czasowej przy przeciążeniu, zwłoki przy zwarciu, członu ziemnozwarciowego.
Wyzwalacze elektroniczne mają zazwyczaj bardzo szerokie możliwości komunikacyjne. Przeważnie oferują dwa porty komunikacyjne: do modułu DMI (Data Management Interface) i do komputera PC. Moduł DMI realizuje komunikację między wyłącznikiem i użytkownikiem przez wyświetlanie prądów mierzonych przez wyłącznik oraz przyczyn wyzwolenia wyłącznika i parametrów sieci.
Wyłączniki kompaktowe mogą być opcjonalnie wyposażone m.in. w zestyki pomocnicze i alarmowe, wyzwalacze podnapięciowe, wyzwalacze wzrostowe napięciowe, moduły czasowe, termiczne przekaźniki przeciążeniowe, napędy silnikowe, napędy ręczne obrotowe. Wyłączniki kompaktowe z mikroprocesorowym sterowaniem i z możliwością precyzyjnej regulacji charakterystyki t-I mogą być wyposażone w blok różnicowoprądowy oraz dodatkowy zestyk alarmowy do ostrzegania o przeciążeniu.

Ogranicznik przepięć klasy V25-B+C firmy OBO Bettermann

Modułowe ograniczniki przepięć

Ochrona przeciwprzepięciowa instalacji zasilających (elektroenergetycznych) i obwodów elektronicznych wewnątrz obiektu budowlanego dzieli się, zgodnie ze strefową koncepcją ochrony, na trzy stopnie. Pierwszy stopień ochrony tworzony jest za pomocą ograniczników typu 1 (B) instalowanych w złączu lub w jego pobliżu, ewentualnie w głównej rozdzielnicy obiektu budowlanego. Ograniczniki typu 1 mają element ochronny o największej mocy – przerwę iskrową (iskiernik). Dzięki temu mogą wytrzymywać prądy powstające przy bezpośrednim uderzeniu pioruna o wartościach dochodzących nawet do 100 kA przy udarze 10/350 µs.
Drugi stopień ochrony realizuje się za pomocą ograniczników przepięć typu 2 zazwyczaj warystorowych o zdolności odprowadzania prądów udarowych do 40 kA jednorazowo przy udarze 8/20 µs lub wielokrotnie prądów o natężeniu do 20 kA przy udarze 8/20 µs i obniżeniu napięcia do wartości bezpiecznej dla odbiorników.
W większości przypadków dwa stopnie ochrony zawierające ograniczniki typu 1 i typu 2 powinny zapewnić ochronę w dostatecznym stopniu. W przypadku istnienia w instalacji urządzeń bardzo czułych na przepięcia konieczne jest tworzenie trzeciego stopnia ochrony. Tworzy się go zazwyczaj za pomocą ograniczników typu 3 stanowiących złożone układy ochronne zawierające iskierniki gazowane, warystory i diody ochronne (lawinowe), ewentualnie diody Zenera w różnych konfiguracjach.
Współczesne wykonania ograniczników typu 1 spełniają również wymagania stawiane ogranicznikom typu 2. Umożliwia to zastąpienie dotychczas stosowanych układów składających się z ograniczników typu 1 i ograniczników typu 2 z umieszczonym między nimi elementem odsprzęgającym lub ograniczników kombinowanych. Nową generację ograniczników kombinowanych, składających się np. z iskierników wieloprzerwowych umieszczonych w atmosferze gazu szlachetnego, nazwano ogranicznikami typu 1 + 2.
W bogatej ofercie rynkowej oprócz aparatury łączeniowej i zabezpieczającej w wykonaniu modułowym znajduje się szereg innych urządzeń przeznaczonych do montażu na szynie TS35, m.in. akcesoria do aparatów łączeniowych i zabezpieczających, przekaźniki czasowe, liczniki energii elektrycznej, minizasilacze, zegary astronomiczne, programatory czasowe, przekaźniki impulsowe, ograniczniki przepięć różnych typów, przekaźniki programowalne, sterowniki SZR, mierniki analogowe i cyfrowe.

Opracowano na podstawie
materiałów firmowych,
stron www i powołanych norm