Kismegszakítók működése, beazonosítása és bekötése.
Sokféle elnevezéssel lehet találkozni a kismegszakító esetében: automata, kisautomata, vonalvédő kapcsoló, biztosíték, biztosító, vezetékvédő kapcsoló és még lehetne sorolni. Az angol nyelvterületen miniature circuit breaker (MCB) a megnevezése. A kismegszakítók elsődleges feladata, hogy túlterhelés és zárlatvédelemmel lássák el az elektromos hálózatot. A berendezés vezetékeit megkell védeni a túláramok következtében kialakuló káros hőhatásoktól. A folyamatos túlterhelés a vezetékek szigetelésének az élettartamát csökkenti. A rövidzárlat következtében meginduló, a vezeték terhelhetőségét drámaian túllépő áram hatására, a keletkezett hő a vezeték szigetelését néhány másodpercen belül megsemmisítheti. Tehát a kismegszakító elsődleges feladata, hogy névlegesnél nagyobb áramon felül az áramkört automatikusan lekapcsolja a hálózatról. Két, egymástól függetlenül működő kioldó, ugyanarra a kapcsolómechanikára fejti ki hatását. A kismegszakítókból több típust különböztetünk meg felhasználási terület szerint. Megkülönböztetjük a névleges áram, névleges feszültség, pólusszám, kioldási karakterisztika, névleges megszakítási képesség alapján. A kismegszakító praktikus a kis mérete, és az egyszerű kezelhetősége miatt. A háztartások vezeték védelmét mára kötelezően kismegszakítók biztosítják, az olvadóbiztosítékokat teljesen kiszorították erről a területről.
A kismegszakító működése:
A tartós túlterhelést egy bimetál segítségével kapcsolja le (hő kioldás). A kioldás időtartalma függ az átfolyó áram nagyságától. A névlegesnél nagyobb átfolyó áram melegíti az ikerfémet így az kimozdul eredeti pozíciójából és működésbe hozza a kapcsolómechanikát. Zárlat esetén viszont egy elektromágnes oldja ki a kapcsolómechanikát (elektromágneses kioldás). A kismegszakító a zárlati áram megszakításakor létrejövő villamos ívet is képes biztonságosan kioltani. Minden kismegszakító tartalmaz egy deion lemezes ívoltó kamrát. A létre jött villamos ív beterelődik a kamrába, ahol feldarabolóik és ki is kihűl. A kismegszakító továbbá alkalmas az áramkörök kézzel történő zárására, és nyitására. A hiba megszüntetése után, a kioldott automata egyszerűen és azonnal visszakapcsolható. Látható, hogy mennyire sokoldalú túláramvédelmi készülék a kismegszakító.
Kismegszakító működése I.: Áramérzékeny elektromágneses gyorskioldó (zárlat elleni védelem).
Vezeték terhelhetőségét többszörösen, drámaian túllépő áramot, akár több ezer ampert is eredményezhet a rövidzárlat. Az elhanyagolható ellenállású hiba (tökéletes zárlat) hatására keletkező hő, a vezetéknek a szigetelését nagyon rövid időn belül meg semmisítheti. A kismegszakítónak meg kell szólalnia mielőtt akkora hő keletkezhetne, ami elérné a szigetelés határhőmérsékletét. Rövidzárlat ellen a védelmi készülék késleltetés nélküli, áramérzékeny elektromágneses gyorskioldója véd. A kismegszakító a zárlatos fogyasztó vagy berendezés rész táplálását önműködően megszakítja.
A hűtőszekrény elektromos rendszerében az üzemi vezetők között zárlat keletkezett. A hibahely alacsony impedanciája miatt több száz amper indul meg. A több száz amper hatására az áramérzékeny, késleltetés nélküli zárlati kioldó azonnal működésbe hozza a megszakítómechanikát és a kismegszakító lekapcsol. A lekapcsolás bekövetkezik még mielőtt kár keletkezne az áramkörben. Néhány tized ohm impedanciájú zárlat esetebében a meginduló áram már 1000-es nagyságrendű is lehet.
Kismegszakító működése II.: Időkésleltetett ikerfémes hőkioldó (túlterhelés elleni védelem).
A tartósan túlterhelt vezeték melegszik. A keletkezett hő hatására a vezeték szigetelésének az élet tartalma csökken, idővel komoly veszélyforrássá válik. Jelentős anyagi károkhoz, tűzesethez, veszélyes érintési feszültség létrejöttéhez vezet a vezetőnek a szigetelés romlása. A szigetelőképesség romlásnak mértéke csak is attól függ, hogy a vezetéken, a megengedett áramterhelhetőségen felül, mekkora teljesítményű fogyasztó vagy fogyasztók üzemelnek és mennyi ideig. Hőkioldás esetén a 1,13-as és a 1,45-ös szorzó a meghatározó tényező. A kismegszakítónak a 13%-os túlterhelést több mint 1 órán át kell engednie, ez a legkisebb vizsgáló áram. Viszont 45%-os túlterhelés esetén 1 órán belül megkell szólalnia. A vezeték túlterhelése ellen időkésleltetett hőérzékeny ikerfémes kioldó véd. Az áramkör bontásának a gyorsasága a túlterhelés nagyságától függ.
Az áramkörön két csatlakozóaljzat van felfűzve. Az áramkör vezetékvédelmét 13 amperes kismegszakító látja el. A két elektromos fűtőtest együtt megközelítőleg 20 ampert vesz ki a rendszerből, ami bőven túllépi a kismegszakító névleges áramát, és egy szakaszon a vezeték terhelhetőségét is. A kismegszakító bimetálját melegíti a rajta átfolyó, a megengedettnél nagyobb áram. A létrejött hő hatására a bimetál elmozdul, amivel működésbe hozza a megszakítómechanikát és a kismegszakító lekapcsol.
Kismegszakító bekötése:
A kismegszakítók szinte mindegyike megtáplálható az alsó és a felső csatlakozóterminál irányából is. Ritkák és Magyarországon nem igazán vannak forgalomban olyan kismegszakítók melyeknél a táplálás iránya meglenne határozva. Azokon a típusokon, ahol a bekötés irányát meghatározza a gyártó, egyértelműen meg is jelöli a kismegszakítón. A LINE jelöli a kismegszakító bemenetét és a LOAD jelenti a kimenetét. De mért van ennyi vita még szakmai körökben is a kismegszakító bekötésével kapcsolatban? Sokan a pólusok számozása szerint kötnek, mások a kismegszakító szimbólumában látnak bekötési rajzot. Biztosan nem ezek, a más szempontból viszont fontos jelölések fogják a kismegszakító bekötésének az irányát meghatározni.
A kismegszakító bekötését csak szakember végezheti. A megfelelő kismegszakító megválasztásához számos olyan tényezőt kell figyelembe venni, melyek az alkalmazandó védelmi készülék paramétereit meghatározzák. Ezeket a szempontokat és előírásokat ez a cikk nem tárgyalja!
Kismegszakítók B, C és D kioldási karakterisztikája:
A kioldási karakterisztika azt mutatja meg hogy a késleltetés nélküli elektromágneses kioldó a névleges áram hányszorosára van be állítva. Ez rendkívül fontos paramétere a kismegszakítóknak, a különböző karakterisztikák jelentős mértékben eltérnek egymástól. A késleltetett hőkioldó viszont a karakterisztikáktól teljesen független. A hőkioldás lefutási ideje megegyezik mind a három tárgyalt karakterisztika esetében.
B kioldási karakterisztika: B karakterisztikával rendelkező túláramvédelmi készülék esetében a késleltetés nélküli elektromágneses gyors kioldó a névleges áram 3-5 szörösére van állítva. Vagyis egy B10-es kismegszakító esetében azt fogja jelenteni, hogy a késleltetés nélküli pillanatkioldó 30A és 50A közötti tartományban fog megszólalni. Jellemzően ohm-os fogyasztók túláram védelmére alkalmazhatóak, mint például elektromos tűzhely, hőtárolós vízmelegítő vagy elektromos fűtőkészülékek stb.
C kioldási karakterisztika: C karakterisztikával rendelkező kismegszakítók késleltetés nélküli gyors kioldója a névleges áram érték 5-10 szeresére van állítva. Ez azt jelenti, hogy C10-es kismegszakító gyors kioldója 50A és 100A közötti tartományban fog megszólalni. C karakterisztikájú védelmi készüléket érdemes használni az induktív jellegű és kapcsoló üzemű tápegységekkel rendelkező fogyasztók vezeték védelmére. A háztartásokban is számos induktív fogyasztó fordul elő, ilyen készülék például a mosógép és mosogatógép, légkondicionáló berendezés, szagelszívó, hűtőszekrény mikrohullámú sütő stb.
D kioldási karakterisztika: D kioldási karakterisztika esetében a késleltetés nélküli kioldó már a névleges áramérték 10-20 szorosára van állítva. Ebben az esetben a D10-es kismegszakító gyors kioldója már 100A és 200A közötti tartományban fog működésbe lépni. Első sorban ipari felhasználása a jellemző. Fogyasztócsoportok vezeték védelmére alkalmazzák. Háztartási jellegű felhasználása a legritkább esetekben lehet indokolt.
Kismegszakító kioldási karakterisztika összefoglalás:
16 Amper névleges áramú kismegszakító, ha B kioldási karakterisztikával rendelkezik 48A túláram már működésbe hozza az elektromágneses pillanatkioldót, azaz zárlati áramnak fog minősülni. Ugyan ez az áram C és D kioldási karakterisztika esetén még csak túlterhelésnek minősül, tehát a kismegszakító lekapcsolása később fog megtörténni. Látható, jelentős különbségek jelentkeznek a B, C és a D típusú kismegszakítók között! Hatással van a berendezés védelmére, üzembiztonságra, valamint az energiaellátás folytonosságára. A helytelenül megválasztott kioldási karakterisztikával rendelkező túláramvédelmi eszköz, indokolatlan megszólaláshoz vezet, vagy éppen ellenkezőleg, az indokolt lekapcsolás később következik be, mint kellene. Általánosságban talán kijelenthető, hogy a háztartási, illetve a szórakoztató elektronikai készülékek gyártói igyekeznek egyre kisebb áram felvételű, és kis indulási áramot felvevő fogyasztókat gyártani. Háztartások fixen kötött fogyasztói többnyire ohm-os jellegűek. Ezeknek a fogyasztóknak a vezeték védelmére B kioldási karakterisztikával rendelkező védelmi készülékek a legmegfelelőbbek. Egy újonnan kiépített, és kellő áramkörrel rendelkező berendezés vezetékvédelmére tapasztalataink szerint bőven elegendő C kioldási jelleggörbével rendelkező kismegszakító 10A névleges árammal, ritkább esetben C13-as kismegszakító.
Kismegszakítók csoportosítása pólusszám alapján:
1P és 1P+N (1DIN) kialakítású kismegszakítók: A legnagyobb számban alkalmazott, legáltalánosabb és a legalapvetőbb védelmi készülék az egy pólusú megszakító. 1 modulnyi helyre van szükségük a biztosítéktábla kalapos sínjén. Az egy modul széles 1P+N rendkívül hasznos és speciális kialakítással rendelkező kismegszakító típus kevésbé ismert. Nem csak a fázis, de a nullavezetőt is lehet csatlakoztatni, így leválasztás valósítható meg mindössze egy modulnyi helyen. Sajnos a praktikus kialakítás az ár képzésén is meglátszik. Fontos: az N kapocs nem rendelkezik túláram védelemmel, oda csak a nullavezető köthető be.
2P és 1P+N (2DIN) kialakítású kismegszakítók: 2 modulnyi helyre van szükségük a 2P és a 1P+N kiépítésű védelmi készülékeknek. A 2P típusú kismegszakítók mind a két pólusa rendelkezik túláramvédelemmel. Az 1P+N kialakítású ezzel szemben csak az egyik pólusa védett, az N kapocs csak kapcsolt. Az 1P+N túláramvédelmi készülékek kiválóan alkalmazhatóak egyfázisú fogyasztók leválasztására. 1P+N (15-20%-kal olcsóbbak, mint a 2P-s készülékek).
3P (3DIN) kialakítású kismegszakítók: Három modulnyi helyet foglal el a biztosítéktáblában, és mind a három pólusa rendelkezik túláramvédelemmel. Bármelyik póluson is folyik túláram mind a három póluson megszakít. Háromfázisú fogyasztók vezeték védelmére alkalmazhatók első sorban.
4P és 3P+N (4DIN) kialakítású kismegszakítók: A 4 pólusú védelmi készülékek is két csoportba oszthatok, hasonlóan a kétpólusú kismegszakítókhoz. Ebben az esetben is, az N betűvel jelölt kapocs nem rendelkezik sem elektromágneses gyorskioldóval sem késleltetett ikerfémes kioldóval. Ezért a 3p+N kismegszakítóknál is különösen ügyelni kell a nullavezető helyes bekötésre.
Továbbá az ilyen felépítésű védelmi készülékek elérhetők jobb és bal oldalra kialakított N kapoccsal is. Olyan háromfázisú elektromos szerkezetek vezeték védelmét valósítják meg, ahol a 3 fázisvezető mellett a nullavezetőt is meg kell szakítani hiba esetén. Bármelyik póluson is indul meg túláram (kivéve N kapocs!) mindegyik póluson megszakít mert a 4 pólus négy kapcsolókarja mechanikailag össze vannak kötve egymással. A 4p és 3p+N kismegszakítók 4 modulnyi helyet foglalnak el az elosztóban. 3P+N kismegszakítók árképzése valamivel kedvezőbb, mint a 4P kialakításúnak.
Kismegszakító beazonosítása:
Kismegszakító névleges értékei: 1. Kioldási karakterisztika. Azt mutatja meg hogy a késleltetés nélküli kioldó, a névleges áram (In) hányszorosára van állítva. | 2. Kismegszakító névleges árama In. Az az áram melyet folyamatosan lekapcsolás nélkül képesnek kell lennie vezetni. |3. Névleges üzemi feszültség. | 4. Névleges üzemi frekvencia. | 5. Maximális megszakító képesség amperben. | 6. Áram korlátozási osztály.
Kismegszakító szimbólumán látható jelölések: 7. elektromágneses zárlati kioldó jelölése (nem minden esetben van feltüntetve). | 8. Termikus kioldás jelölése (nem minden esetben van feltüntetve). | 9. Nyitott állapotban a mozgó és álló érintkezők távolsága megfelel a szigetelési és leválasztási követelményeknek. | 10. A kismegszakító szimbólumán található legfontosabb jelölés az X. Az X jelöli, hogy a készülék önműködő. Amelyik megszakítón nincs X az nem önműködő védelmi készülék!