Bezpiecznik elektryczny
Zabezpieczenie elektryczne instalacji elektrycznej i odbiorników elektrycznych przed skutkami wynikającymi z powodu wystąpienia nadmiernego natężenia prądu w określonym czasie, polegające na przerwaniu przepływu prądu. Zabezpieczenie takie może, ale nie musi chronić instalację lub urządzenie przed uszkodzeniem, ponieważ głównym zastosowaniem bezpiecznika jest przerwanie przepływu prądu, aby nie doprowadzić do dalszych skutków nadmiernego przepływu prądu, takich jak porażenie prądem, wybuch czy pożar. Tak więc w pierwszej kolejności bezpiecznik chroni przed wypadkami, a przy okazji w pewnym stopniu również przed uszkodzeniami lub powiększeniem ich zasięgu. Zamiennie w mowie potocznej używane są też sformułowania: bezpiecznik (w domyśle elektryczny), bezpiecznik automatyczny (w stosunku do wyłączników instalacyjnych i różnicowoprądowych).
Wyłącznik instalacyjny
Element instalacji elektrycznej, którego zadaniem jest przerwanie ciągłości obwodu, gdy prąd płynący w tym obwodzie przekroczy wartość bezpieczną dla tego obwodu. Wyłączniki te przeznaczone są do sterowania i zabezpieczenia przed skutkami przetężeń (przeciążeń i zwarć) obwodów odbiorczych instalacji oraz urządzeń elektrycznych w gospodarstwach domowych i innych.
W Polsce, od lat dziewięćdziesiątych wyłączniki nadprądowe powoli wyparły stosowane powszechnie bezpieczniki topikowe, rzadziej bezpieczniki automatyczne. Istotnymi zaletami są wyższa czułość (rozłączenie prądu przy niższych natężeniach i krótszym czasie) oraz możliwość wielokrotnego zadziałania.
Wytwarza się je na napięcia do 440 V prądu przemiennego, prądy znamionowe do 125 A i prądy wyłączalne do 25 kA o charakterystykach czasowych B, C, D oraz innych, specjalnych. Najbardziej rozpowszechnione są jednak „B, C, D” na prądy znamionowe do 63 A i prądy wyłączalne nie większe niż 10 kA.
Budowa
W instalacjach elektrycznych stosuje się obecnie wyłączniki instalacyjne płaskie mocowane na wsporniku DIN TH35, o znormalizowanej szerokości jednego bieguna 17,7 mm dla wykonań standardowych, oraz 27 mm (1,5 modułu) dla wykonań przemysłowych (prądy znamionowe do 200 A i prądy zwarciowe do 25 kA). Występują w odmianach 1-, 2-, 3- i 4-biegunowych. Dodatkowo wyróżniamy odmiany wyłączników z torem neutralnym (np. 1P+N – jednobiegunowy z torem neutralnym) lub bez (np. 1P – jednobiegunowy bez toru neutralnego).
Na załączonym przekroju wyłącznika instalacyjnego wyróżnione zostały jego następujące elementy:
- Dźwignia napędowa
- Zamek
- Styk stały i styk ruchomy
- Zaciski przyłączowe
- Wyzwalacz termobimetalowy (przeciążeniowy)
- Wkręt regulacyjny
- Wyzwalacz elektromagnetyczny (zwarciowy)
- Komora gaszeniowa (do gaszenia łuku elektrycznego)
Wyłącznik ma dwa wyzwalacze:
- zwarciowy (elektromagnetyczny lub elektroniczny),
- przeciążeniowy (termobimetaliczny lub elektroniczny).
Popularne wyłączniki instalacyjne o charakterystyce B (np.: S301B16) mają wyzwalacz przeciążeniowy ustawiony na 1,13-1,45 krotności prądu znamionowego, a zwarciowy na 3-5 krotności prądu znamionowego. Natomiast wyłączniki o charakterystyce C wyłączają prąd zwarciowy, gdy osiągnie on wartość 5-10 krotności prądu znamionowego (typowe np. dla prądu rozruchowego silników indukcyjnych), a o charakterystyce D, gdy osiągnie wartość 10-20 krotności prądu znamionowego. Istnieją ponadto wyłączniki instalacyjne selektywne, których zadziałanie następuje z opóźnieniem, po zadanej zwłoce czasowej.
Do większości wyłączników instalacyjnych, producenci przewidują dodatkowe akcesoria w postaci dołączanych styków pomocniczych (AUX) i alarmowych (ALARM) oraz wyzwalaczy wzrostowych (SHUNT) i podnapięciowych (UVT).
Właściwy i umiejętny sposób doboru (na etapie projektu instalacji) wyłączników instalacyjnych w instalacji elektrycznej, ich prądów znamionowych i charakterystyk jest bardzo ważny dla ich właściwego i selektywnego działania, tzn. aby wyłączenie następowało przez najbliższy miejscu awarii wyłącznik. Ze względu na obecność komory gaszeniowej ważna jest orientacja (góra/dół) wyłącznika przy montażu.
Wyłącznik różnicowoprądowy
Wyłącznik różnicowoprądowy, potocznie różnicówka, wyłącznik przeciwporażeniowy, bezpiecznik różnicowoprądowy (w użyciu są angielskie skrótowce RCD, od residual current device, i RCCB, od residual current circuit breaker) – elektryczne urządzenie zabezpieczające
, które rozłącza obwód po wykryciu, że prąd elektryczny, który z niego wypływa nie jest równy prądowi wpływającemu. Służy do ochrony ludzi przed porażeniem prądem elektrycznym przy dotyku pośrednim i bezpośrednim i ogranicza skutki uszkodzenia urządzeń, w tym możliwość powstania pożaru.
Zasada działania
- Podczas normalnej pracy, wektorowa suma prądów płynących przez przekładnik jest równa zero (zgodnie z I prawem Kirchhoffa). Stąd w uzwojeniu wtórnym przekładnika Ferrantiego (nawiniętym na rdzeniu) nie indukuje się siła elektromotoryczna (SEM), przekaźnik spolaryzowany jest zamknięty (zwora przyciągana przez magnes trwały) i, tym samym, styki główne są zamknięte.
- Jeżeli w chronionym obwodzie pojawi się prąd upływowy (np. przez ciało człowieka do ziemi lub przez przewód PE), to wtedy suma prądów w oknie przekładnika będzie różna od zera. W uzwojeniu wtórnym indukuje się SEM, który powoduje przepływ prądu przez cewkę przekaźnika spolaryzowanego. Pole magnetyczne wytworzone przez cewkę kompensuje pole magnetyczne magnesu trwałego przekaźnika. Jeśli prąd upływu przekroczy próg zadziałania wyłącznika (w praktyce już od połowy IΔn), przekaźnik spolaryzowany zostanie otwarty, zwalniając zamek i otwierając styki główne, a przez to odłączając zasilanie obwodu.
- Podczas testowania przycisk testujący zwiera zacisk toru fazowego wyłącznika od strony odbiornika z przewodem neutralnym lub innej fazy w przełącznikach wielofazowych od strony zasilania poprzez wbudowany rezystor (zwykle 10 kΩ). W ten sposób przez wyłącznik płynie tylko prąd w torze fazowym, a suma prądów w oknie przekładnika będzie różna od zera, tak jak w przypadku upływu. Wyłącznik powinien wtedy zadziałać.