Przekaźniki półprzewodnikowe

Rozdzielnice niskiego napięcia to zespoły urządzeń elektroenergetycznych do rozdziału energii elektrycznej, łączenia oraz ochrony obwodów zasilania i odbiorczych. Stanowią nagromadzenie łączników, współpracującego sprzętu sterowniczego, sygnalizacyjnego, zabezpieczającego i regulującego oraz elementów konstrukcyjnych. W artykule przedstawiamy wybrane kwestie z zakresu zgodności rozdzielnic z obowiązującymi przepisami i przykłady aparatury nn w nich instalowanej.

Posłuchaj
00:00
Spis treści

Wyłączniki nadmiarowoprądowe

Wyłączniki nadmiarowoprądowe (nadprądowe) chronią instalację przed przepływem prądów o zbyt dużym natężeniu. Stanowią one alternatywę dla bezpieczników topikowych. W przeciwieństwie do nich nie ulegają przepaleniu, co pozwala na ich wielokrotne użycie. Inaczej niż różnicowoprądowe nie chronią jednak użytkowników przed porażeniem prądem.

Długotrwały przepływ prądu o nadmiernym natężeniu może spowodować stopienie się izolacji na przewodach. To zwiększa ryzyko wystąpienia pożaru. Oprócz tego może wówczas dość do zwarcia się przewodów. Głównymi zadaniami wyłączników nadmiarowo-prądowych w związku z tym są: ochrona przewodów przed uszkodzeniem termicznym, zabezpieczenie ich przed skutkami zwarć i zapobieganie przyspieszonemu starzeniu się izolacji elektrycznej.

Najważniejsze elementy typowego wyłącznika nadmiarowoprądowego to: dźwignia napędowa, styk stały, styk ruchomy, zaciski i wyzwalacze, przeciążeniowy i zwarciowy. Te pierwsze to wyzwalacze termiczne (termobimetalowe), zbudowane z dwóch złączonych ze sobą płaskich płytek metalowych różniących się współczynnikami rozszerzalności cieplnej. Wzrost temperatury bimetalu wywołany przepływem prądu powoduje jego stopniowe wyginanie się, bo każda jego część ulega termicznemu odkształceniu w innym tempie. Ostatecznie odgina się on w stopniu powodującym mechaniczne przerwanie ciągłości obwodu elektrycznego.

Co wyróżnia wyzwalacze elektromagnetyczne?

Wyzwalacz termobimetalowy nie reaguje więc na przekroczenie prądu znamionowego natychmiast, zamiast tego aktywuje się dopiero w razie długotrwałego przeciążenia (stosunkowo niewielkiego 1,13‒1,45 prądu znamionowego) inaczej bowiem niepotrzebnie wyłączałby zasilanie w sytuacji niestwarzającego zagrożenia chwilowego przeciążenia, przykładowo w czasie rozruchu maszyn. Czas reakcji zależy od wartości natężenia prądu, typowo mieszcząc się w przedziale od ułamków sekundy do 1 godziny.

Na zwarcie reagują wyzwalacze elektromagnetyczne. Są zbudowane z cewki z dwoma rdzeniami. Jeden z nich może się przemieszczać. W przypadku nagłego wzrostu natężenia prądu na skutek namagnesowania rdzeni ten ruchomy wysuwa się z cewki. To powoduje mechaniczne rozwarcie styków wyłącznika i przerwanie ciągłości obwodu elektryczne go. Ponieważ przy zwarciu natężenie prądu szybko wzrasta do bardzo dużej wartości, wyzwalacz elektromagnetyczny powinien działać natychmiast – w praktyce w czasie krótszym niż 30 ms.

Charakterystyki wyzwalania

Wyłączniki nadprądowe klasyfikuje się ze względu na charakterystykę wyzwalania w zależności od natężenia przepływającego przez nie prądu. Wyróżnia się ich cztery typy podstawowe: A, B, C i D.

Wyłączniki nadprądowe o charakterystyce czasowo-prądowej typu A, o działaniu bezzwłocznym, które są wyzwalane przy prądzie przekraczającym 2‒3 razy prąd znamionowy, są rzadko używane, przede wszystkim do zabezpieczania wrażliwych urządzeń elektronicznych.

Popularne w instalacjach domowych są wyłączniki o charakterystyce typu B, które są wyzwalane przy prądzie zwarciowym stanowiącym 3‒5-krotność prądu znamionowego. Te o charakterystyce wyzwalania typu C przy prądach zwarciowych od 5 do 10 razy przekraczających prąd znamionowy są z kolei najczęściej wykorzystywane w instalacjach w przemyśle. Zabezpieczają w nich maszyny o dużych prądach rozruchowych, na przykład silniki elektryczne. Najmniej czułe są wyłączniki o charakterystyce typu D wyzwalane przy prądach zwarciowych od 10 do 20 razy większych niż prąd znamionowy. Także są popularne w przemyśle, w ochronie transformatorów, generatorów, sprzętu spawalniczego.

Wyłącznik nadprądowy PL6-C2/2 286562 firmy Eaton

 
Wyłącznik nadprądowy PL6-C2/2 286562 firmy Eaton
Charakterystyka wyzwalania: C, liczba biegunów: 2, stopień ochrony: IP20, liczba modułów: 2, prąd znamionowy: 2 A, napięcie znamionowe: 400 V, klasa ograniczenia energii: 3, znamionowa zwarciowa zdolność łączeniowa zgodnie z EN 60898: 6 kA, kategoria przepięcia: 3, liczba biegunów: 2.
 
Wyłącznik różnicowoprądowy RGMD-2-16-30 P13231 firmy Circutor
Znamionowy prąd różnicowy: 30 mA, prąd znamionowy: 16 A, klasa A, 2 polowy,
 
Rozdzielnica nn typu ZR-W
Napięcie znamionowe izolacji: 690 / 1000 / 1500 VAC, do 1500 VDC, napięcie znamionowe łączeniowe: 400 / 500 / 690 / 1000 VAC, do 1200 VDC, odporność na działanie łuku wewnętrznego: 100 kA / 0,3 s, napięcie probiercze udarowe wytrzymywane: 8 kV, częstotliwość znamionowa: 50 Hz, prąd znamionowy rozdzielnicy: od 1000 do 6300 A, prąd znamionowy krótkotrwały wytrzymywany: do 105 kA (1 s), prąd znamionowy szczytowy wytrzymywany: do 231 kA, stopień ochrony: IP20 do IP54, stopień ochrony: do IK 10, szkielet z blachy stalowej ocynkowanej 2,5 mm, osłony (drzwi) z blachy malowanej 1,5 / 2 mm3, maskownice z blachy stalowej malowanej 1,5 mm, zgodność z normami: PN-EN 61439-1, PN-EN 61439-2, PN-EN 60529, PN-EN 50102, EC/TR 61641.

Główne komponenty przekaźnika elektromagnetycznego to cewka i styki. Po podłączeniu cewki do napięcia sterującego na skutek przepływu prądu dookoła wytwarzane jest pole magnetyczne, które oddziałując na metalową zworkę, przyciąga ją. To powoduje zamknięcie lub otwarcie styku. Kiedy cewka zostaje odłączona od napięcia sterującego, sprężyna zwrotna w przekaźniku odciąga zworkę, powodując rozwarcie lub zwarcie styku. Wyróżnia się trzy konfiguracje styków: zwierne, rozwierne oraz przełączne.

Pierwsze przed załączeniem napięcia sterującego nie przewodzą prądu, natomiast po zasileniu ich cewki zwierają się. Drugie domyślnie przewodzą prąd, a żeby przerwać obwód, należy podłączyć cewkę do zasilania. Styki przełączane są najpopularniejsze. Łączą one w sobie funkcje styków zwiernych i rozwiernych, gdyż po podaniu napięcia sterującego na cewkę przełączają się między dwoma stanami, otwartym i zamkniętym. Przekaźniki też klasyfikuje się m.in. na podstawie liczby styków, na jedno- i wielostykowe, z odpowiednio jednym i większą liczbą styków, załączającymi jeden albo równocześnie kilka niezależnych torów prądowych.

Przekaźniki półprzewodnikowe

Zasada pracy i klasyfikacja przekaźników półprzewodnikowych są takie jak elektromagnetycznych. Różnią się one jednak budową, co ma konsekwencje. Elementami przełączającymi w przekaźnikach półprzewodnikowych są tyrystory lub tranzystory, zaś cewkę zastępuje element optoelektroniczny – transoptor (optoizolator), zapewniający również izolację galwaniczną między sekcjami sterownika i obciążenia. Dzięki temu, że w przekaźnikach półprzewodnikowych nie ma części ruchomych, są od elektromagnetycznych odporniejsze na czynniki zewnętrze (brud, pył, drgania), a zatem trwalsze i mniej awaryjne.

Poza tym pracują cicho. Nie występują w nich też drgania ani łuk na stykach. Oprócz tego zużywają mniej energii, ale niestety silniej się grzeją. Za to działają szybciej. Niestety, w przeciwieństwie do przekaźników elektromagnetycznych, te półprzewodnikowe nie zapewniają izolacji galwanicznej po stronie obciążenia. Z kolei w tych pierwszych styki mechaniczne po wielokrotnych cyklach pracy mogą się zablokować albo ze sobą zgrzać.

 

Monika Jaworowska

Spis treści
Powiązane treści
Kontrolery ruchu do miniaturowych napędów i mikronapędów - nowy członek rodziny w dziedzinie średniego zakresu mocy
Szybkie łączenia grup przekaźników - nieograniczone możliwości powielania wspólnych sygnałów
Zobacz więcej w kategorii: Temat miesiąca
Przemysł 4.0
Sztuczna inteligencja i cyfrowy przemysł
Artykuły
Wod-kan, uzdatnianie wody i oczyszczanie ścieków
Roboty
Produkcja spożywcza, farmaceutyczna i medyczna - nowe technologie i wysoka czystość
Komunikacja
Szkolenia w przemyśle
Silniki i napędy
Kompendium serwonapędów i Motion Control
Artykuły
Oil&gas i sektor chemiczny - automatyka i pomiary w branżach procesowych
Zobacz więcej z tagiem: Zasilanie, aparatura nn
Gospodarka
Ruszyła pierwsza w Polsce biogazownia E.ON
Gospodarka
Grupa LAPP otworzyła we Wrocławiu Centrum Usług Biznesowych
Technika
Współczynnik mocy – co to jest, jak działa i dlaczego ma znaczenie w instalacjach elektrycznych

Poradnik doboru rozwiązań drukujących - drukarki mobilne, stacjonarne i przemysłowe

Jak dobrać drukarkę do zastosowań w logistyce, przemyśle czy handlu? Na co zwrócić uwagę, jeżeli chodzi o cechy i funkcje urządzenia? Jak zapewnić wysoką niezawodność pracy oraz trwałość systemu drukującego? A co z oprogramowaniem? W artykule odpowiadamy na powyższe pytania, przedstawiając przykłady nowoczesnych urządzeń drukujących, które z powodzeniem sprawdzają się w wymienionych zastosowaniach.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów