Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2018 vyšlo tiskem 5. 12. 2018. V elektronické verzi na webu 5. 1. 2019. 

Téma: Měření a měřicí přístroje; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Termovízne merania v energetike
Smart Cities (5. část)

Číslo 6/2018 vyšlo tiskem 3. 12. 2018. V elektronické verzi na webu 4. 1. 2019.

Svítidla a světelné přístroje
Modulární světlomety Siteco
Dekorativní svítidlo PRESBETON H-E-X z ucelené řady městského mobiliáře
LED svítidla ESALITE – revoluce v oblasti průmyslového osvětlení

Denní světlo
O mediánové osvětlenosti denním světlem
Odborný seminář Denní světlo v praxi

Aktuality

Elektromobil nabitý za 30 minut Společnost ABB jako celosvětový lídr v oblasti e-mobility pro hromadnou i osobní přepravu…

Zavedení družicové navigace na pražské tramvaje může zvýšit jejich bezpečnost Technologii dnes otestovali odborníci z Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze ve…

ŠKODA AUTO DigiLab začíná v Praze testovat mobilní nabíjecí stanice pro elektromobily ŠKODA AUTO DigiLab spustila v Praze pilotní fázi nového projektu mobilních nabíjecích…

Nejlepší projekt energetických úspor na Slovensku je z dílny ENESA z ČEZ ESCO V Bratislavě se předávaly ceny za nejlepší slovenské energeticky úsporné projekty. Letos…

Více aktualit

Pojistkové vložky – ano, či ne?

12.06.2018 | Ing. Blaženka Mandić | OEZ, s. r. o. | www.oez.cz

V době, kdy se postupně připravuje další průmyslová revoluce, kolem nás se stále víc věcí reguluje, měří a ovládáme je na dálku, se objevuje otázka: Pojistky – ti dinosauři jištění, se pořád používají? Co mají pojistky, co nemají ostatní jisticí prvky?

Odpověď na první otázku zní: ano, používají. Bez přerušení od konce 19. století, kdy je v roce 1890 patentoval W. M. Mordey. Původní pojistka se v principu od té současné ani moc neliší (obr. 1). Stále je součástí keramické těleso, tavný drát nebo pásek, zhášecí materiál a kontakty (obr. 2). Stejná je i jejich podstata, jsou nejslabším místem chráněného elektrického obvodu.


Obr. 1. Pohled dříve a nyní


Obr. 2. Průřez pojistkovou vložkou

Hlavní změna je však zřejmá na vlastnostech elektrických zařízení, která pojistková vložka musí dnes ochránit. Proto se z jednoho základního typu pojistkové vložky musely vyvinout další nové typy, které se dělí podle kategorií užití, tj. vypínacího rozsahu a účelu použití.

Vedle základních parametrů, jako jsou jmenovitý proud, napětí, vypínací schopnost, lze najít na každé pojistkové vložce skupinu dvou až tří písmen. První písmeno je malé a označuje třídu kategorie užití, tj. udává vypínací rozsah pojistkové vložky:

g – pojistkové vložky jsou schopny vypínat veškeré nadproudy až do rozsahu své vypínací schopnosti,

a – pojistkové vložky mají oblast nadproudů, ve které nesmí vypínat. Ostatní nadproudy vypínají až do své vypínací schopnosti. Velikost této zakázané oblasti je do tří- až pětinásobku jmenovitého proudu, v závislosti na hodnotě jmenovitého proudu pojistkové vložky. V případě potřeby jištění elektrických zařízení i v zakázané oblasti musí být pojistková vložka označená písmenem „a“ doplněna vhodným doplňkovým jisticím prvkem, jako je jistič, tepelné relé apod.

Pro lepší pochopení třídy a je na obr. 3 znázorněn příklad pojistkové vložky kategorie užití aM. Křivky 1 a 2 ohraničují pásmo, ve kterém se musí konkrétní reálná charakteristika nacházet. Křivka 3 tvoří hranici, nad kterou pojistková vložka nesmí vypínat a pod kterou musí být charakteristika doplňkového jisticího prvku (obr. 4).


Obr. 3. Meze přetěžování pojistkové vložky aM


Obr. 4. Charakteristika pojistkové vložky a doplňkových jisticích prvků

Toto první písmeno ale nepodává informaci, v jaké době a s jakými dalšími parametry bude pojistková vložka vypínat. K tomu je třeba znát i druhé, v některých případech druhé a třetí písmeno, charakterizující účel a vhodnost použití pojistkové vložky. Je možné říct, že definuje specifické požadavky, které pojistková vložka musí splnit (velikost smluvených proudů, smluvených dob, přípustných ztrát apod.). Druhé písmeno je vždy velké:

G – pojistková vložka pro všeobecné použití, jištění vedení, kabelů a motorů, zajištěna vzájemná selektivita jmenovitých proudů,

M – pojistková vložka pro jištění motorů, nadproudových relé, stykačů a podobných přístrojů, pouze proti zkratu,

R – jištění polovodičových prvků, jako jsou měniče frekvence, softstartéry; velmi rychlá charakteristika,

S – jištění polovodičových prvků a kabelů se speciálně upravenou charakteristikou v oblasti malých nadproudů pro jištění kabelů,

PV – jištění fotovoltaických systémů,

L – podobný význam jako G, definováno podle standardu VDE; liší se pouze v oblasti malých jmenovitých proudů,

Tr – jištění distribučních transformátorů na sekundární straně.

Kombinací těchto písmen jsou definovány pojistkové vložky s různými možnostmi jištění různorodých elektrických obvodů. V praxi se lze ale nejčastěji setkat s kategoriemi užití gG, gR, gS, aM a aR (obr. 5).


Obr. 5. Příklady charakteristik pojistkových vložek

Pro odpověď na druhou otázku z úvodu je nejprve nutné podívat se na technické vlastnosti pojistkové vložky. Vedle jmenovité vypínací schopnosti, která u pojistkových vložek dosahuje až 120 kA, je oceňována hlavně její schopnost omezit zkratový proud a tím i potenciálně likvidační působení elektrodynamických sil a Jouleova integrálu I2t, které by se jinak na jištěném zařízení mohly objevit a zničit ho (obr. 6). Hodnoty udávající schopnost omezení proudu pojistkovými vložkami závisejí na efektivní hodnotě předpokládaného zkratového proudu při nejnepříznivějších podmínkách v elektrickém obvodu (zkratu). Konkrétní hodnoty lze odečíst v omezovacích charakteristikách Ic = f(Ip). Například pojistková vložka se jmenovitou hodnotou proudu 25 A by předpokládaný zkratový proud 80 kA omezila na vrcholovou hodnotu omezeného proudu 5 kA (obr. 7).


Obr. 6. Omezovací schopnost pojistkové vložky


Obr. 7. Omezovací charakteristika pojistkových vložek PNA, gG

Pojistkové vložky kategorie užití gG a aM začínají omezovat proud od deseti- až padesátinásobku svého jmenovitého proudu. Nižší hodnoty odpovídají nižším jmenovitým hodnotám proudu (desítky ampérů). Vyšší odpovídají vyšším hodnotám jmenovitých proudů (stovky ampérů). Velikost omezovacího proudu se s napětím mění zanedbatelně.

Tato schopnost pojistkových vložek je často využívána na začátku elektrických obvodů, kde jako předřazený jisticí prvek před kompaktními nebo modulárními jističi omezí zkratový proud a zajistí kaskádování.

Další výjimečná vlastnost, pro kterou nelze na pojistkové vložky zanevřít, je malá hodnota Jouleova integrálu I2t (energie uvolněná v rezistenci 1 , v závislosti na proudu Ip, kde Ip je předpokládaný zkratový proud). V podstatě tato hodnota říká, jak velké množství energie se dostane za pojistkovou vložku na chráněné zařízení, než se pojistková vložka přetaví a přeruší elektrický obvod.

Přesně definovaná hodnota celkové propuštěné energie je zvlášť důležitá při jištění softstartérů nebo měničů frekvence používaných pro plynulý rozběh a doběh asynchronních motorů. Ve většině případů mají tyto přístroje vnitřní ochranu před přetížením a pro jištění stačí kombinace jistič a chráněný přístroj. Má-li ale vývod softstartéru nebo měniče frekvence splňovat požadavky na typ koordinace 2, musí být použita pojistková vložka pro jištění polovodičů gR/aR. Při výběru pojistkové vložky je nutné vybírat nejen podle předepsané hodnoty jmenovitého proudu a napětí, ale hlavně podle celkového množství propuštěné energie I2t (obr. 8).


Obr. 8. Pojistková vložka

Tato energie v žádném případě nesmí být větší, než jsou schopny pojmout polovodičové prvky chráněného zařízení, a běžně bývá určována výrobcem. Nesprávnou volbou pojistkové vložky je možné zničit chráněné zařízení, přestože pojistková vložka správně přeruší obvod.
I2t pol. prvekI2t poj. vložky

Hodnoty celkové propuštěné energie I2t výrobci pojistkových vložek udávají buď v grafické podobě (obr. 9), nebo v podobě tabulek (tab. 1.).

Tab. 1. Tabulkový přehled hodnot I2t pojistkových vložek P50U10, aR


Obr. 9. Charakteristiky I2t pojistkových vložek PNA, gG

Celková doba pro výpočet Jouleova integrálu je dána celkovou vypínací dobou pojistkové vložky, tj. součtem tavné doby a doby hoření oblouku. Protože je při vyšším napětí doba hoření oblouku delší a při nižším napětí kratší, je i velikost Jouleova integrálu pojistkové vložky závislá na napětí. Při zjišťování hodnoty I2t při hodnotě provozního napětí nižší, než je definováno pro jmenovitou hodnotu pojistkové vložky, je nutné z důvodu jeho závislosti na napětí provést přepočet pomocí korekčního koeficientu k, viz obr. 10. V tomto případě je zjevné, že při použití pojistkové vložky na
400 V místo 500 V hodnota Jouleova integrálu klesá na 87 % své hodnoty.


Obr. 10. Závislost korekčního koeficientu k na provozním napětí pojistkové vložky

Nelze zapomenout ani na základní charakteristiku každé pojistkové vložky, a to ampérsekundovou charakteristiku. Udává dobu, za kterou pojistková vložka přeruší elektrický obvod v závislosti na předpokládaném proudu Ip při stanovených podmínkách. Ampérsekundové charakteristiky nejčastěji udávají jen tavnou část charakteristik z důvodu jejich nezávislosti na napětí. Proto i jejich název: tavné charakteristiky (obr. 11).


Obr. 11. Tavná ampérsekundová charakteristika PNA2

Vyzdvihnout je třeba i její použití ve stejnosměrných obvodech, kde je v malém balení a za nízkou cenu ukryta velká jisticí schopnost. A takhle, ve výčtu výhod pojistkových vložek, by bylo možné pokračovat.

Podle mého názoru se mnou budete i Vy souhlasit, že i při vývoji dalších modernějších a lépe ovládaných jisticích prvků pojistka má a stále bude mít v elektrotechnických rozvodech své opodstatněné místo.

Více informací k pojistkovým vložkám OEZ než vidíte v tab. 2, můžete najít v katalogu Pojistkové systémy Varius nebo na internetových stránkách.

Tab. 2. Přehled pojistkových vložek OEZ



Vyšlo v časopise Elektro č. 6/2018 na straně 48. 
Tištěná verze – objednejte si předplatné: pro ČR zde, pro SR zde.
Elektronická verze vyšlých časopisů zde