Výber automatického vypínača: druhy a charakteristiky elektrických automatov

Určite sa mnohí z nás zamysleli, prečo automatické ističe tak rýchlo vytlačili z elektrických schém zastarané poistky? Aktivita ich zavedenia je odôvodnená radom veľmi presvedčivých argumentov, medzi ktorými je možnosť kúpiť tento druh ochrany, ktorý ideálne zodpovedá časovo-prúdovým údajom konkrétnych typov elektrických zariadení.

Pochybujete, aký istič presne potrebujete a neviete, ako ho správne vybrať? Pomôžeme Vám nájsť správne riešenie – v článku je preskúmaná klasifikácia týchto zariadení. A tiež dôležité charakteristiky, na ktoré by ste mali venovať zvýšenú pozornosť pri výbere automatického ističa.

Aby ste sa ľahšie zorientovali v ističoch, materiál článku je doplnený názornými fotografiami a užitočnými video odporúčaniami od špecialistov.

Klasifikácia automatických ističov

Istič prakticky okamžite vypne zverenú linku, čím vylúči poškodenie vedenia a techniky napájanej zo siete. Po vykonanom vypnutí je možné vetvu ihneď znova spustiť bez výmeny ochranného zariadenia.

Zvyčajne sa automatické ističe vyberajú podľa štyroch kľúčových parametrov – menovitej vypínacej schopnosti, počtu pólov, časovo-prúdovej charakteristiky, menovitého pracovného prúdu.

Podľa menovitej vypínacej schopnosti

Táto charakteristika udáva prípustný skratový prúd (KZ), pri ktorom istič zareaguje a po rozpojení obvodu odpojí vedenie a prístroje, ktoré sú k nemu pripojené.

Podľa tohto parametra sa rozdeľujú tri druhy ističov – 4.5 kA, 6 kA, 10 kA.

1. Ističe na 4.5 kA (4500 A) sa zvyčajne používajú na elimináciu poškodenia silových vedení súkromných obytných objektov. Odpor vedenia od rozvodne po miesto skratu je približne 0.05 Ohm, čo dáva limitný prúd okolo 500 A.
2. Zariadenia na 6 kA (6000 A) sa používajú na ochranu pred skratom v obytnej zóne, verejných miest, kde odpor vedení môže dosahovať 0.04 Ohmu, čo zvyšuje pravdepodobnosť vzniku skratu až na 5,5 kA.
3. Ističe na 10 kA (10000 A) sa používajú na ochranu elektrických zariadení priemyselného určenia. Prúd až do 10000 A môže vzniknúť v krátkom elektrickom obvode, ktorý sa nachádza blízko rozvodne.

Pred výberom optimálnej modifikácie ističa je dôležité pochopiť, či sú možné skratové prúdy presahujúce 4,5 kA alebo 6 kA?

Menovitú vypínaciu schopnosť uvádzajú v dokumentácii k ističu a na tele vo forme kódu – 4500 A, 600 A, 10000 A alebo 4,5 kA, 6 kA, 10 kA. Na prednej časti zariadenia sa nachádzajú informácie o výrobcovi, modeli, menovitom napätí, ktoré pozostáva z údajov časovo-prúdovej charakteristiky a pracovného prúdu.

Vypnutie ističa nastáva pri skrate daných hodnôt. Najčastejšie sa na domáce potreby používajú ističe modifikácie 6000 A.

Modely 4500 A na ochranu moderných elektrických sietí sa prakticky nepoužívajú a v niektorých krajinách je ich prevádzka zakázaná.

Ak vás zaujíma, ako správne a odborne previesť ampéry na watty, odporúčame oboznámiť sa s materiálom uvedeným v nasledujúcom článku.

Pri registrácii skratu ističom vykonáva vypnutie elektromagnetická cievka (situácia A). Pri prekročení menovitých prúdov sieť rozpojí bimetalová doska (situácia B).

Činnosť automatického ističa spočíva v ochrane vedenia (nie zariadení a používateľov) pred skratom a pred roztavením izolácie pri prechode prúdov nad menovité hodnoty.

Podľa počtu pólov

Táto charakteristika udáva maximálny možný počet vodičov, ktoré je možné pripojiť k ističu na ochranu siete.

Ich vypnutie nastáva pri vzniku núdzovej situácie (pri prekročení prípustných hodnôt prúdu alebo prekročení úrovne časovo-prúdovej krivky).

Táto charakteristika udáva maximálny možný počet vodičov, ktoré je možné pripojiť k ističu na ochranu siete. Ich vypnutie nastáva pri vzniku núdzovej situácie (pri prekročení prípustných hodnôt prúdu alebo prekročení úrovne časovo-prúdovej krivky).

Jednopólové automatické ističe

Istič jednopólového typu je najjednoduchšou modifikáciou ističa. Je určený na ochranu samostatných okruhov, ako aj jednofázového, dvojfázového a trojfázového elektrického vedenia. Ku konštrukcii ističa je možné pripojiť 2 vodiče – napájací vodič a odchádzajúci vodič.

Do funkcie zariadenia tejto triedy patrí iba ochrana vodiča pred vznietením. Samotný neutrálny vodič sa umiestňuje na nulovú lištu, čím obchádza istič, a uzemňovací vodič sa pripája na uzemňovaciu lištu samostatne.

Pripojenie jednopólového ističa sa vykonáva jednožilovým vodičom, ale niekedy sa používajú dvojžilové káble. Napájanie sa pripája zvrchu ističa a chránený obvod zdola, čo zjednodušuje montáž. Inštalácia sa vykonáva na 18-milimetrovú din lištu.

Jednopólový istič neplní funkciu hlavného ističa, pretože pri jeho nútenom vypnutí dochádza k prerušeniu fázového vodiča, pričom neutrálny vodič je spojený so zdrojom napätia, čo neposkytuje 100% záruku ochrany.

Dvojpólové automatické ističe

Keď je potrebné úplné odpojenie siete elektrického vedenia od napätia, používa sa dvojpólový istič.

Používa sa ako vstupný istič, keď počas skratu alebo poruchy siete je celé elektrické vedenie súčasne odpojené od napätia. To umožňuje vykonávať včasné opravy a modernizáciu obvodov úplne bezpečne.

Dvojpólové ističe sa používajú v prípadoch, keď je potrebný samostatný vypínač pre jednofázový elektrický spotrebič, napríklad ohrievač vody, bojler, stroj.

Pripojenie dvojpólového ističa sa vykonáva s ohľadom na elektrickú schému ochrany s použitím 1- alebo 2-žilového vodiča (počet žíl závisí od schémy zapojenia). Montáž sa vykonáva na din lištu šírky 36 mm.

Istič sa pripája k chránenému zariadeniu pomocou 4 vodičov, z ktorých dva sú napájacie vodiče (jeden z nich sa pripája priamo do siete a druhý dodáva napájanie prepojkou) a dva sú odchádzajúce vodiče, ktoré vyžadujú ochranu, pričom môžu byť 1-, 2- alebo 3-vodičové.

Trojpólové automatické ističe

Na ochranu trojfázovej 3- alebo 4-vodičovej siete sa používajú trojpólové ističe. Sú vhodné na pripojenie typu hviezda (stredný vodič sa ponechá bez ochrany a fázové vodiče sa pripájajú na póly) alebo trojuholník (s chýbajúcim centrálnym vodičom).

Pri poruche na jednej z liniek sa samostatne odpoja zvyšné dve.

Pripojenie trojpólového ističa sa vykonáva 1-, 2- alebo 3-žilovými vodičmi. Na inštaláciu je potrebná din lišta šírky 54 mm.

Trojpólový istič slúži ako vstupný a hlavný istič pre všetky typy trojfázových záťaží. Túto modifikáciu často používajú v priemysle na napájanie elektromotorov.

K modelu sa pripája až 6 vodičov, z ktorých 3 sú fázové vodiče trojfázovej elektrickej siete. Zvyšné 3 sú chránené vodiče. Predstavujú tri jednofázové alebo jedno trojfázové vedenie.

Štvorpólové automatické ističe

Na ochranu troj- a štvorfázovej elektrickej siete, napríklad výkonného motora pripojeného podľa princípu “hviezdy s vyvedeným nulovým bodom”, sa používa štvorpólový istič. Používa sa ako vstupný vypínač pre trojfázovú štvorvodičovú sieť.

Pripojenie štvorpólového ističa sa vykonáva 1-, 2-, 3-, 4-žilovým vodičom, schéma závisí od typu pripojenia, kryt sa montuje na DIN lištu so šírkou 73 mm

Ku krytu ističa je možné pripojiť osem vodičov, z toho tri sú fázové vodiče elektrickej siete (+ jeden nulový) a štyri sú odchádzajúce vodiče (3 fázové + 1 neutrálny).

Jednofázové spotrebiče sú napájané napätím 220 V, ktoré je možné získať, ak sa vezme jedna z fáz a nulový vodič (neutrála) elektrickej siete. To znamená, že v tomto prípade okrem troch fáz elektrickej siete existuje ešte jeden vodič – nulový, preto sa na ochranu a spínanie takejto elektrickej siete inštalujú štvorpólové automatické ističe, ktoré vykonávajú rozpojenie všetkých štyroch vodičov.

Podľa časovo-prúdovej charakteristiky

Ističe môžu mať rovnaký ukazovateľ menovitého výkonu záťaže, ale charakteristiky spotreby elektrickej energie zariadeniami môžu byť rôzne.

Spotrebovaný výkon môže prichádzať nerovnomerne, meniť sa v závislosti od druhu a záťaže, ako aj pri zapínaní, vypínaní alebo nepretržitej prevádzke daného zariadenia.

Výkyvy spotrebovaného výkonu môžu byť dosť významné a rozsah ich zmien – široký. To vedie k vypnutiu ističa v dôsledku prekročenia menovitého prúdu, čo sa považuje za falošné odpojenie siete.

Aby sa vylúčila pravdepodobnosť neúčelného spúšťania ističa pri nehavarijných štandardných zmenách (zvýšenie prúdu, zmena výkonu), používajú sa ističe s určitými časovo-prúdovými charakteristikami (ČPCH).

To umožňuje prevádzkovať ističe s rovnakými prúdovými parametrami s ľubovoľnými prípustnými záťažami bez falošných odpojení.

ČPCH ukazujú, po akom čase sa istič spustí a aké budú ukazovatele pomeru prúdu a menovitého prúdu ističa.

Vlastnosti ističov s charakteristikou B

Istič s uvedenou charakteristikou sa vypne za čas 5–20 sekúnd. Ukazovateľ prúdu pritom predstavuje 3–5 menovitých prúdov ističa. Tieto modifikácie sa používajú na ochranu obvodov napájajúcich štandardné domáce spotrebiče.

Najčastejšie sa model používa na ochranu elektroinštalácie bytov a rodinných domov.

Charakteristika C – princípy fungovania

Istič s označením C sa vypne za čas 1–10 sekúnd pri 5–10 menovitých prúdoch.

Vypínače tejto skupiny sa používajú vo všetkých oblastiach – v domácnosti, stavebníctve, priemysle, no najviac sú žiadané v oblasti elektroochrany bytov, domov, obytných priestorov.

Prevádzka vypínačov s charakteristikou D

Automaty D-triedy sa používajú v priemysle a sú zastúpené trojpólovými a štvorpólovými modifikáciami. Používajú sa na ochranu výkonných elektromotorov a rôznych 3-fázových zariadení.

Čas vybavenia ističa – 1-10 sekúnd pri prúde, ktorý je násobkom 10-14, čo umožňuje jeho efektívne použitie na ochranu rôznych vedení.

V spodnej časti grafu je uvedená násobnosť hodnôt menovitého prúdu, na zvislej čiare – čas odpojenia. Pre charakteristiku B dochádza k odpojeniu pri 3-5 násobnom prekročení skutočného prúdu nad menovitý, pre C – 5-10 násobnom, pre D – 10-14 násobnom.

Výkonné priemyselné motory pracujú výhradne s ističmi s charakteristikou D.

Možno vás bude tiež zaujímať oboznámenie sa s označovaním automatických vypínačov v našom inom článku.

Podľa menovitého pracovného prúdu

Celkovo existuje 12 modifikácií ističov, líšiacich sa podľa ukazovateľa menovitého pracovného prúdu – 1A, 2A, 3A, 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A. Parameter je zodpovedný za rýchlosť vybavenia ističa pri prekročení skutočného prúdu nad menovitý.

Tabuľka ilustruje maximálny výkon každej modifikácie ističa, vychádzajúc zo schémy zapojenia a napätia siete. Maximálny výkon vypínača nastáva pri pripojení záťaže podľa schémy trojuholníka.

Výber vypínača podľa uvedenej charakteristiky sa vykonáva s ohľadom na výkon elektrického vedenia, prípustný prúd, ktorý vedenie znesie v normálnom režime. Ak hodnota prúdu nie je známa, určí sa pomocou vzorcov s použitím údajov o priereze vodiča, jeho materiáli a spôsobe uloženia.

Ističe 1A, 2A, 3A sa používajú na ochranu obvodov s malými prúdmi. Sú vhodné na napájanie malého množstva spotrebičov, napríklad lampa alebo luster, málo výkonná chladnička a iné zariadenia, ktorých celkový výkon nepresahuje možnosti ističa.

Vypínač 3A sa efektívne využíva v priemysle, ak sa vykoná jeho trojfázové pripojenie podľa typu trojuholníka.

Vypínače 6A, 10A, 16A je prípustné používať na napájanie jednotlivých elektrických obvodov, malých izieb alebo bytov.

Tieto modely sa používajú v priemysle, pomocou nich sa napájajú elektromotory, solenoidy, ohrievače, zváracie automaty, pripojené samostatnou linkou.

Troj- a štvorpólové ističe 16A sa používajú ako vstupné pri trojfázovej schéme napájania. Vo výrobe sa uprednostňujú prístroje s D-krivkou.

Automaty 20A, 25A, 32A sa používajú na ochranu vedenia v moderných bytoch, sú schopné zabezpečiť elektrickou energiou práčky, ohrievače, elektrické sušičky a ďalšie zariadenia s vysokým výkonom. Model 25A sa používa ako vstupný automat.

Vypínače 40A, 50A, 63A patria do triedy zariadení s vysokým výkonom. Používajú sa na zabezpečenie elektrickej energie pre výkonné zariadenia s veľkým výkonom v domácnostiach, priemysle a stavebníctve.

Výber a výpočet automatických ističov

Poznať charakteristiky AV (automatických vypínačov) umožňuje určiť, ktorý automat je vhodný na daný účel. Pred výberom optimálneho modelu je však potrebné vykonať niekoľko výpočtov, pomocou ktorých je možné presne určiť parametre požadovaného zariadenia.

Krok #1 – určenie výkonu ističa

Pri výbere automatu je dôležité zohľadniť celkový výkon pripájaných zariadení.

Napríklad je potrebný automat na pripojenie kuchynských spotrebičov k elektrickému napájaniu. Predpokladajme, že do zásuvky sa bude pripájať kávovar (1000 W), chladnička (500 W), rúra (2000 W), mikrovlnná rúra (2000 W) a rýchlovarná kanvica (1000 W). Celkový výkon bude 1000+500+2000+2000+1000=6500 W alebo 6,5 kW.

V tabuľke je uvedený menovitý výkon niektorých domácich spotrebičov potrebný na ich prevádzku. Podľa normatívnych údajov sa vyberá prierez silového vodiča na ich napájanie a automat na ochranu vedenia.

Ak sa pozrieme na tabuľku automatov podľa výkonu pripojenia a vezmeme do úvahy, že štandardné napätie vedenia v domácnostiach je 220 V, potom na prevádzku bude vhodný jednopólový alebo dvojpólový automat 32A s celkovým výkonom 7 kW.

Je potrebné zohľadniť, že môže byť potrebný vyšší výkon, pretože počas prevádzky môže byť potrebné pripojenie ďalších elektrických spotrebičov, ktoré pôvodne neboli zohľadnené. Aby sa predišlo tejto situácii, pri výpočte celkovej spotreby sa používa zvyšujúci koeficient.

Predpokladajme, že v dôsledku pridania ďalšieho elektrického zariadenia bolo potrebné zvýšenie výkonu o 1,5 kW. Potom je potrebné vziať koeficient 1,5 a vynásobiť ním vypočítaný výkon.

Pri výpočtoch je niekedy vhodné použiť koeficient zníženia. Používa sa vtedy, keď súčasné používanie viacerých zariadení nie je možné.

Predpokladajme, že celkový výkon vedenia pre kuchyňu bol 3,1 kW. Potom je koeficient zníženia rovný 1, pretože sa zohľadňuje minimálny počet súčasne pripojených zariadení.

Ak nie je možné pripojiť jedno zariadenie s ostatnými, potom sa koeficient zníženia berie menší ako jedna.

Krok #2 – výpočet menovitého výkonu ističa

Menovitý výkon je výkon, pri ktorom nedochádza k vypnutiu vedenia.

Vypočíta sa podľa vzorca:

M = N * CT * cos(φ),

Kde

• M – výkon (Watt);
• N – napätie elektrickej siete (Volt);
• CT – sila prúdu, schopná prejsť cez istič (ampér);
• cos(φ) – hodnota kosínusu uhla, ktorý nadobúda hodnotu uhla posunu medzi fázami a napätím.

Hodnota kosínusu je zvyčajne rovná 1, pretože posun medzi fázami prúdu a napätia prakticky neexistuje.

Zo vzorca vyjadrujeme CT:

CT = M/N,

Výkon už máme určený, a napätie siete je zvyčajne 220 Voltov.

Ak je celkový výkon rovný 3.1 kW, potom:

CT = 3100/220 = 14.

Získaný prúd bude rovný 14 A.

Pre výpočet pri trojfázovej záťaži používajú rovnaký vzorec, ale zohľadňujú uhlové posuny, ktoré môžu dosahovať veľké hodnoty. Obyčajne sú uvedené na pripájanom zariadení.

Krok #3 – výpočet menovitého prúdu

Vypočítať menovitý prúd možno podľa dokumentácie k elektroinštalácii, ale ak nie je, určuje sa na základe vlastností vodiča.

Pre výpočty sú potrebné nasledujúce údaje:

• plocha prierezu vodiča;
• použitý materiál pre žily (meď alebo hliník);
• spôsob uloženia.

V domácich podmienkach je elektroinštalácia zvyčajne umiestnená v stene.

Na výpočet plochy prierezu bude potrebný mikrometer alebo posuvné meradlo. Je potrebné merať výlučne vodivú žilu, nie vodič a izoláciu.

Po vykonaní potrebných meraní vypočítame plochu prierezu:

S = 0,785 * D * D,

Kde

• D – je priemer vodiča (mm);
• S – plocha prierezu vodiča (mm²).

Ďalej používame nižšie uvedenú tabuľku.

Po určení, z akého materiálu boli vyrobené žily vodiča, a po výpočte plochy prierezu, možno určiť ukazovatele prúdu a výkonu, ktoré elektroinštalácia siete vydrží. Údaje sú uvedené pre elektroinštaláciu skrytú v stene.

S ohľadom na získané údaje vyberáme pracovný prúd ističa, ako aj jeho menovitý prúd. Mal by byť rovný alebo menší ako pracovný prúd. V niektorých prípadoch je povolené použitie ističov s menovitým prúdom presahujúcim skutočný prúd elektroinštalácie.

Krok #4 – určenie časovo-prúdovej charakteristiky

Aby sme správne určili ČPCH, je potrebné zohľadniť štartovacie prúdy pripájaných záťaží.

Potrebné údaje možno získať pomocou nižšie uvedenej tabuľky.

V tabuľke sú uvedené niektoré druhy elektrických zariadení, ako aj násobky štartovacieho prúdu a dĺžka impulzov v sekundách.

Z údajov tabuľky možno určiť silu prúdu (v ampéroch) pri zapnutí zariadenia, ako aj obdobie, po ktorom sa bude opäť vyskytovať medzný prúd.

Napríklad, ak vezmeme elektrický mlynček na mäso, ktorého výkon je 1,5 kW, vypočítame preň pracovný prúd z tabuliek (bude to 6,81 A) a, berúc do úvahy násobnosť štartovacieho prúdu (až 7-krát), dostaneme hodnotu prúdu 6,81*7=48 (A).

Prúd tejto sily preteká s periódou 1-3 sekundy. Vzhľadom na grafy VTC pre triedu B je možné vidieť, že pri preťažení automatický vypínač zareaguje v prvých sekundách po spustení mlynčeka.

Je zrejmé, že násobnosť tohto zariadenia zodpovedá triede C, preto je potrebné použiť automat s charakteristikou C na zabezpečenie prevádzky elektrického mlynčeka na mäso.

Pre domáce potreby sa zvyčajne používajú vypínače zodpovedajúce charakteristikám B, C. V priemysle pre zariadenia s veľkými násobnými prúdmi (motory, napájacie zdroje atď.) vzniká prúd až do 10-násobku, preto je vhodné použiť D-modifikácie zariadenia.

Treba však zohľadniť výkon takýchto zariadení, ako aj trvanie štartovacieho prúdu.

Autonómne automatizované vypínače sa líšia od bežných tým, že sa inštalujú do samostatných rozvodných skríň.

Funkcie zariadenia zahŕňajú ochranu obvodu pred neočakávanými prepätiami, vypnutím elektriny na celom alebo určitom úseku siete.

Závery a užitočné video k téme

Výber AV podľa prúdovej charakteristiky a príklad výpočtu prúdu sú uvedené v nasledujúcom videu:

Výpočet menovitého prúdu AV je demonštrovaný v nasledujúcom videu:

Automaty sa montujú na vstupe domu alebo bytu. Nachádzajú sa v plastových pevných boxoch. Prítomnosť AV v schéme domácej elektrickej siete – je zárukou bezpečnosti. Zariadenia umožňujú včas vypnúť elektrické vedenie, ak parametre siete prekročia stanovenú hranicu.

Berúc do úvahy základné charakteristiky automatických vypínačov, a tiež po vykonaní správnych výpočtov, je možné urobiť správny výber tohto zariadenia a jeho inštaláciu.

Ak máte znalosti alebo skúsenosti s vykonávaním elektroinštalačných prác, prosím, podeľte sa o ne s našimi čitateľmi. Zanechajte svoje komentáre o výbere automatického vypínača a nuansách jeho inštalácie v komentároch nižšie.