Odabir automatskog prekidača: vrste i karakteristike električnih automata

Sigurno su se mnogi od nas zapitali zašto su automatski prekidači tako brzo istisnuli zastarjele osigurače iz električnih shema? Aktivnost njihove primjene opravdana je nizom vrlo uvjerljivih argumenata, među kojima je mogućnost kupnje ove vrste zaštite, savršeno usklađene s vremensko-strujnim podacima određenih vrsta električne opreme.

Sumnjate li koji vam je točno automatski prekidač potreban i ne znate kako ga ispravno odabrati? Pomoći ćemo vam pronaći pravo rješenje – u članku je razmotrena klasifikacija ovih uređaja. Također i važne karakteristike na koje treba obratiti posebnu pozornost pri odabiru automatskog prekidača.

Kako biste se lakše snašli s automatskim prekidačima, materijal članka dopunjen je preglednim fotografijama i korisnim video preporukama stručnjaka.

Klasifikacija automatskih prekidača

Automatski prekidač praktički trenutačno isključuje povjerenu mu liniju, čime se isključuje oštećenje ožičenja i opreme koja se napaja iz mreže. Nakon obavljenog isključivanja, grana se može odmah ponovno pokrenuti bez zamjene zaštitnog uređaja.

Obično se automatski prekidači biraju prema četiri ključna parametra – nazivnoj prekidnoj sposobnosti, broju polova, vremensko-strujnoj karakteristici, nazivnoj radnoj struji.

Prema nazivnoj prekidnoj sposobnosti

Ova karakteristika označava dopuštenu struju kratkog spoja (KZ), pri kojoj će prekidač djelovati i, otvarajući krug, isključiti napajanje ožičenja i uređaja koji su na njega spojeni.

Prema ovom parametru razlikuju se tri vrste automatskih prekidača – 4.5 kA, 6 kA, 10 kA.

1. Automatski prekidači od 4.5 kA (4500 A) obično se koriste za isključenje oštećenja električnih vodova privatnih stambenih objekata. Otpor ožičenja od trafostanice do mjesta kratkog spoja iznosi približno 0.05 Ohma, što daje graničnu struju od oko 500 A.
2. Uređaji od 6 kA (6000 A) koriste se za zaštitu od kratkog spoja u stambenom sektoru i javnim mjestima, gdje otpor vodova može doseći 0.04 Ohma, što povećava vjerojatnost nastanka kratkog spoja do 5.5 kA.
3. Prekidači od 10 kA (10000 A) koriste se za zaštitu električnih instalacija industrijske namjene. Struja do 10000 A može nastati u kratkom električnom krugu koji se nalazi blizu trafostanice.

Prije odabira optimalne modifikacije prekidača važno je razumjeti jesu li moguće struje kratkog spoja koje prelaze 4,5 kA ili 6 kA?

Nazivnu prekidnu sposobnost navode u dokumentaciji prekidača i na kućištu u obliku šifre – 4500A, 600A, 10000A ili 4,5kA, 6kA, 10kA. Na prednjem dijelu uređaja nalaze se informacije o proizvođaču, modelu, nazivnom naponu koji se sastoji od podataka vremensko-strujne karakteristike, radne struje.

Isključenje prekidača događa se pri kratkom spoju zadanih vrijednosti. Najčešće se za kućanske potrebe koriste prekidači modifikacije 6000 A.

Modeli od 4500 A za zaštitu modernih električnih mreža praktički se ne koriste, a u nekim zemljama njihov rad je zabranjen.

Ako vas zanima kako pravilno pretvoriti ampere u vate, preporučujemo da se upoznate s materijalom opisanim u sljedećem članku.

Pri registraciji kratkog spoja prekidačem, isključenje vrši elektromagnetska zavojnica (situacija A). Pri prekoračenju nazivnih struja mrežu otvara bimetalna pločica (situacija B).

Rad automatskog prekidača sastoji se u zaštiti ožičenja (a ne opreme i korisnika) od kratkog spoja i od taljenja izolacije pri prolasku struja iznad nazivnih vrijednosti.

Prema broju polova

Ova karakteristika označava najveći mogući broj vodiča koji se mogu spojiti na automatski prekidač za zaštitu mreže.

Njihovo isključenje događa se pri pojavi kvarne situacije (tijekom prekoračenja dopuštenih vrijednosti struje ili prekoračenja razine vremensko-strujne krivulje).

Ova karakteristika označava najveći mogući broj vodiča koji se mogu spojiti na automatski prekidač za zaštitu mreže. Njihovo isključenje događa se pri pojavi kvarne situacije (tijekom prekoračenja dopuštenih vrijednosti struje ili prekoračenja razine vremensko-strujne krivulje).

Jednopolni automatski prekidači

Prekidač jednopolnog tipa najjednostavnija je modifikacija automatskog prekidača. Namijenjen je za zaštitu pojedinačnih krugova, kao i jednofaznog, dvofaznog i trofaznog električnog ožičenja. Na konstrukciju prekidača moguće je spojiti 2 vodiča – dovodni i odlazni.

Funkcija uređaja ove klase uključuje samo zaštitu vodiča od požara. Neutralni vodič se postavlja na neutralnu sabirnicu, čime se zaobilazi automatski prekidač, a uzemljivački vodič se zasebno spaja na sabirnicu uzemljenja.

Spajanje jednopolnog automatskog prekidača vrši se jednožilnim vodičem, ali se ponekad koriste dvožilni kabeli. Napajanje se spaja na gornji dio prekidača, a zaštićeni vod na donji, što pojednostavljuje montažu. Ugradnja se vrši na DIN tračnicu širine 18 mm.

Jednopolni automatski prekidač ne obavlja funkciju glavnog prekidača jer pri njegovom prisilnom isključivanju dolazi do prekida faznog voda, a neutralni vod je spojen na izvor napona, što ne daje 100% garanciju zaštite.

Dvopolni automatski prekidači

Kada je potrebno potpuno isključiti mrežu električnih instalacija od napona, koristi se dvopolni automatski prekidač.

Koristi se kao glavni prekidač kada se tijekom kratkog spoja ili kvara mreže istovremeno isključi napajanje cijele električne instalacije. To omogućuje pravovremene radove popravka i modernizacije krugova na potpuno siguran način.

Dvopolni automatski prekidači koriste se u slučajevima kada je potreban zasebni prekidač za jednofazni električni uređaj, poput bojlera, grijača vode ili stroja.

Spajanje dvopolnog automatskog prekidača vrši se u skladu s električnom shemom zaštite, koristeći 1- ili 2-žilni vodič (broj žila ovisi o shemi spajanja). Montaža se vrši na DIN tračnicu širine 36 mm.

Prekidač se spaja na zaštićeni uređaj pomoću 4 vodiča, od kojih su dva napojna (jedan se izravno spaja na mrežu, a drugi dovodi napajanje preko premosnice), a dva su odlazna vodiča koji zahtijevaju zaštitu, a mogu biti 1-, 2- ili 3-žilni.

Troopolni automatski prekidači

Za zaštitu trofazne 3- ili 4-žilne mreže koriste se tropolni automatski prekidači. Prikladni su za spajanje u spoju zvijezda (neutralni vodič se ostavlja nezaštićen, a fazni vodiči se spajaju na polove) ili trokuta (bez središnjeg vodiča).

U slučaju kvara na jednom od vodova, automatski se isključuju i ostala dva.

Spajanje tropolnog automatskog prekidača vrši se 1-, 2- ili 3-žilnim vodičima. Za ugradnju je potrebna DIN tračnica širine 54 mm.

Troopolni prekidač služi kao glavni i opći prekidač za sve vrste trofaznih opterećenja. Često se koristi u industriji za napajanje elektromotora.

Na model se spaja do 6 vodiča, od kojih su 3 fazni vodiči trofazne električne mreže. Preostala 3 su zaštićeni. Oni predstavljaju tri jednofazne ili jednu trofaznu instalaciju.

Četveropolni automatski prekidači

Za zaštitu trofazne i četverofazne električne mreže, na primjer, snažnog motora spojenog prema principu “zvijezde s izvedenom nultom točkom”, koristi se četveropolni prekidač. On se primjenjuje kao ulazni prekidač za trofaznu četverovodnu mrežu.

Spajanje četveropolnog prekidača izvodi se 1-, 2-, 3-, 4-žičnim kabelom, shema ovisi o vrsti spajanja, kućište se postavlja na din-vodilicu širine 73 mm

Na kućište prekidača moguće je spojiti osam žica, od kojih su tri fazne žice električne mreže (+ jedna nulta) i četiri su odlazne žice (3 fazne + 1 neutralna).

Jednofazni potrošači napajaju se naponom od 220 V, koji se može dobiti uzimanjem jedne faze i nultog vodiča (neutrale) električne mreže. To znači da u ovom slučaju, osim tri faze električne mreže, postoji još jedan vodič – nulti, stoga se za zaštitu i komutaciju takve električne mreže ugrađuju četveropolni automatski prekidači koji prekidaju sva četiri vodiča.

Prema vremensko-strujnoj karakteristici

Prekidači mogu imati istu vrijednost nazivne snage opterećenja, ali karakteristike potrošnje električne energije uređaja mogu biti različite.

Potrošena snaga može biti neravnomjerna, mijenjati se ovisno o vrsti i opterećenju, kao i prilikom uključivanja, isključivanja ili stalnog rada pojedinog uređaja.

Oscilacije potrošene snage mogu biti prilično značajne, a raspon njihovih promjena – širok. To dovodi do isključivanja prekidača zbog prekoračenja nazivne struje, što se smatra lažnim isključenjem mreže.

Kako bi se isključila vjerojatnost neopravdanog aktiviranja osigurača pri normalnim standardnim promjenama (povećanje jakosti struje, promjena snage), koriste se prekidači s određenim vremensko-strujnim karakteristikama (VTK).

To omogućuje korištenje prekidača s istim strujnim parametrima s proizvoljnim dopuštenim opterećenjima bez lažnih isključenja.

VTK pokazuju nakon kojeg vremena će se prekidač aktivirati i koji će omjeri jakosti struje i nazivne struje prekidača pritom biti.

Značajke prekidača s karakteristikom B

Prekidač s navedenom karakteristikom isključuje se za 5-20 sekundi. Pritom iznos struje iznosi 3-5 nazivnih struja prekidača. Ove se modifikacije koriste za zaštitu krugova koji napajaju standardne kućanske uređaje.

Najčešće se model koristi za zaštitu instalacija u stanovima i privatnim kućama.

Karakteristika C – principi rada

Prekidač s oznakom C isključuje se za 1-10 sekundi pri 5-10 nazivnih struja.

Prekidači ove skupine koriste se u svim područjima – u kućanstvu, građevinarstvu, industriji, ali najviše su traženi u području električne zaštite stanova, kuća i stambenih prostorija.

Rad prekidača s karakteristikom D

Automati D-klase primjenjuju se u industriji i dostupni su u tropolnim i četveropolnim izvedbama. Koriste se za zaštitu snažnih elektromotora i raznih trofaznih uređaja.

Vrijeme djelovanja prekidača je 1-10 sekundi pri struji koja je 10-14 puta veća od nazivne, što omogućuje njegovu učinkovitu primjenu za zaštitu raznih vodova.

U donjem dijelu grafikona prikazana je višestrukost vrijednosti nazivne struje, a na okomitoj osi vrijeme isključenja. Za karakteristiku B, isključenje se događa pri 3-5 puta većoj stvarnoj struji od nazivne, za C pri 5-10 puta, a za D pri 10-14 puta.

Snažni industrijski motori rade isključivo s prekidačima s karakteristikom D.

Možda će vas također zanimati upoznavanje s označavanjem automatskih prekidača u drugom našem članku.

Prema nazivnoj radnoj struji

Ukupno postoji 12 izvedbi prekidača koje se razlikuju po vrijednosti nazivne radne struje – 1 A, 2 A, 3 A, 6 A, 10 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A. Parametar određuje brzinu djelovanja prekidača kada stvarna struja premaši nazivnu vrijednost.

Tablica prikazuje maksimalnu snagu svake izvedbe prekidača, na temelju sheme povezivanja i mrežnog napona. Maksimalna učinkovitost prekidača postiže se kada je opterećenje spojeno u trokut shemu.

Odabir prekidača prema navedenoj karakteristici vrši se uzimajući u obzir snagu električnih instalacija, dopuštenu struju koju instalacija može podnijeti u normalnom režimu. Ako vrijednost struje nije poznata, odreduje se pomoću formula, koristeći podatke o presjeku žice, njezinom materijalu i načinu polaganja.

Prekidači od 1 A, 2 A, 3 A koriste se za zaštitu krugova s malim strujama. Pogodni su za napajanje manjeg broja uređaja, poput žarulje ili lustera, hladnjaka male snage i drugih uređaja čija ukupna snaga ne prelazi mogućnosti prekidača.

Prekidač od 3 A učinkovito se koristi u industriji ako se izvede njegovo trofazno spajanje u trokut shemi.

Prekidače od 6 A, 10 A, 16 A dopušteno je koristiti za napajanje pojedinačnih električnih krugova, malih soba ili stanova.

Ovi modeli koriste se u industriji za napajanje elektromotora, solenoida, grijača, automatskih zavarivača koji su spojeni zasebnim vodom.

Tropolni i četveropolni prekidači od 16 A koriste se kao ulazni prekidači u trofaznoj shemi napajanja. U proizvodnji se prednost daje uređajima s D-krivuljom.

Automati 20A, 25A, 32A koriste se za zaštitu ožičenja modernih stanova; mogu osigurati električnu energiju za perilice rublja, grijalice, električne sušilice i druge uređaje velike snage. Model 25A koristi se kao ulazni automatski osigurač.

Prekidači 40A, 50A, 63A spadaju u klasu uređaja visoke snage. Koriste se za napajanje električnom energijom snažne opreme u kućanstvu, industriji i civilnoj gradnji.

Odabir i proračun automatskih prekidača

Poznavajući karakteristike automatskih osigurača, može se odrediti koji je osigurač prikladan za pojedinu svrhu. No prije odabira optimalnog modela potrebno je izvršiti određene izračune pomoću kojih se mogu točno odrediti parametri potrebnog uređaja.

Korak #1 – određivanje snage automatskog prekidača

Pri odabiru automatskog osigurača važno je uzeti u obzir ukupnu snagu priključenih uređaja.

Na primjer, potreban je automatski osigurač za priključivanje kuhinjskih uređaja na električno napajanje. Pretpostavimo da će se na utičnicu priključiti aparat za kavu (1000 W), hladnjak (500 W), pećnica (2000 W), mikrovalna pećnica (2000 W) i električni kuhalo za vodu (1000 W). Ukupna snaga bit će 1000+500+2000+2000+1000=6500 (W) ili 6,5 kW.

U tablici je navedena nazivna snaga nekih kućanskih uređaja potrebna za njihov rad. Prema normativnim podacima odabire se presjek napojnog kabela za njihovo napajanje i automatski osigurač za zaštitu ožičenja.

Ako pogledamo tablicu automatskih osigurača prema snazi priključka, uzimajući u obzir da standardni napon ožičenja u kućanskim uvjetima iznosi 220 V, tada će za rad biti prikladan jednopolni ili dvopolni automatski osigurač od 32 A s ukupnom snagom od 7 kW.

Treba uzeti u obzir da bi mogla biti potrebna veća potrošnja snage jer tijekom rada može biti potrebno priključiti druge električne uređaje koji prvotno nisu bili uzeti u obzir. Kako bi se predvidjela ova situacija, u izračunima ukupne potrošnje koristi se faktor povećanja.

Pretpostavimo da je zbog dodavanja dodatne električne opreme bilo potrebno povećanje snage za 1,5 kW. Tada je potrebno uzeti faktor 1,5 i pomnožiti ga s dobivenom proračunskom snagom.

U izračunima je ponekad korisno koristiti faktor smanjenja. On se primjenjuje kada istovremena uporaba više uređaja nije moguća.

Pretpostavimo da je ukupna snaga ožičenja za kuhinju iznosila 3,1 kW. Tada je faktor smanjenja jednak 1 jer se uzima u obzir minimalni broj istovremeno priključenih uređaja.

Ako je jedan od uređaja nemoguće priključiti s drugima, faktor smanjenja se uzima manjim od 1.

Korak #2 – izračun nazivne snage automatskog prekidača

Nazivna snaga je snaga pri kojoj ne dolazi do isključivanja ožičenja.

Izračunava se prema formuli:

M = N * CT * cos(φ),

Gdje

• M – snaga (Watt);
• N – napon električne mreže (Volt);
• CT – jakost struje koja može proći kroz prekidač (Amper);
• cos(φ) – vrijednost kosinusa kuta koji poprima vrijednost kuta pomaka izmedu faza i napona.

Vrijednost kosinusa obično je 1, budući da pomaka izmedu faza struje i napona praktički nema.

Iz formule izražavamo CT:

CT = M/N,

Snaga je već odredena, a mrežni napon obično je 220 Volti.

Ako je ukupna snaga 3.1 kW, tada:

CT = 3100/220 = 14.

Dobivena struja bit će 14 A.

Za proračun pri trofaznom opterećenju koristi se ista formula, ali se uzimaju u obzir kutni pomaci koji mogu doseći velike vrijednosti. Obično su navedeni na priključenoj opremi.

Korak #3 – izračun nazivne struje

Nazivnu struju moguće je izračunati iz dokumentacije za elekričnu instalaciju, ali ako je nema, odreduje se na temelju značajki vodiča.

Za izračun su potrebni sljedeći podaci:

• površina poprečnog presjeka vodiča;
• materijal koji se koristi za žile (bakar ili aluminij);
• način polaganja.

U kućnim uvjetima instalacija se obično nalazi u zidu.

Za izračun površine presjeka potreban je mikrometar ili pomično mjerilo. Potrebno je mjeriti isključivo vodljivu žilu, a ne žicu i izolaciju.

Nakon potrebnih mjerenja izračunavamo površinu presjeka:

S = 0.785 * D * D,

Gdje

• D – promjer vodiča (mm);
• S – površina presjeka vodiča (mm²).

Zatim koristimo donju tablicu.

Odredivši od kojeg su materijala izrađene žile vodiča i izračunavši površinu presjeka, moguće je odrediti vrijednosti struje i snage koje električna instalacija može podnijeti. Podaci su dani za instalaciju skrivenu u zidu.

Uzimajući u obzir dobivene podatke, odabiremo radnu struju prekidača, kao i njegovu nazivnu vrijednost. Ona bi trebala biti jednaka ili manja od radne struje. U nekim slučajevima dopušteno je korištenje prekidača čija nazivna vrijednost prelazi stvarnu struju instalacije.

Korak #4 – određivanje vremensko-strujne karakteristike

Da bi se ispravno odredila VTΧ, potrebno je uzeti u obzir udarne struje priključenih opterećenja.

Potrebne podatke možete saznati korištenjem donje tablice.

U tablici su navedeni neki tipovi električnih uređaja, kao i višekratnici udarne struje i trajanje impulsa u sekundama.

Prema podacima iz tablice može se odrediti jakost struje (u amperima) pri uključivanju uređaja, kao i razdoblje nakon kojeg će se granična struja ponovno pojaviti.

Na primjer, ako uzmemo električni mlin za meso, čija snaga iznosi 1,5 kW, izračunamo radnu struju iz tablica (to će biti 6,81 A) i, uzimajući u obzir višestrukost startne struje (do 7 puta), dobivamo vrijednost struje 6,81*7=48 (A).

Struja ove jakosti teče s periodičnošću od 1-3 sekunde. Uzimajući u obzir grafove VTK za klasu B, može se vidjeti da će pri preopterećenju automatski prekidač djelovati u prvim sekundama nakon pokretanja mlina za meso.

Očito je da višestrukost ovog uređaja odgovara klasi C, stoga je potrebno koristiti prekidač s karakteristikom C kako bi se osigurao rad električnog mlina za meso.

Za kućne potrebe obično se koriste prekidači koji odgovaraju karakteristikama B, C. U industriji se za opremu s velikim višestrukim strujama (motori, napajanja itd.) stvara struja do 10 puta veća, stoga je preporučljivo koristiti D-modifikacije uređaja.

Međutim, treba uzeti u obzir snagu takvih uređaja, kao i trajanje startne struje.

Samostalni automatizirani prekidači razlikuju se od običnih po tome što se ugrađuju u zasebne razvodne ploče.

Funkcije uređaja uključuju zaštitu kruga od neočekivanih skokova napona, isključivanje električne energije na cijelom ili određenom dijelu mreže.

Zaključci i koristan video na temu

Odabir prekidača prema strujnoj karakteristici i primjer izračuna struje razmatrani su u sljedećem videu:

Izračun nazivne struje prekidača prikazan je u sljedećem videu:

Prekidači se ugrađuju na ulazu u kuću ili stan. Smješteni su u čvrste plastične kutije. Prisutnost prekidača u shemi kućne električne mreže – jamstvo je sigurnosti. Uređaji omogućuju pravovremeno isključenje električne linije ako parametri mreže premaše zadani prag.

Uzimajući u obzir glavne karakteristike automatskih prekidača, kao i izvodeći točne izračune, moguće je donijeti ispravan odabir ovog uređaja i njegovu ugradnju.

Ako imate znanje ili iskustvo u izvođenju električnih instalacijskih radova, molimo podijelite ih s našim čitateljima. Ostavite svoje komentare o odabiru automatskog prekidača i nijansama njegove ugradnje u komentarima ispod.