Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Češi v domácnostech více svítí a experimentují se světlem, doma mají přes 48 milionů svítidel Češi začali v domácnostech více svítit a snaží se vytvořit lepší světelné podmínky:…

Více aktualit

Výkonové odpínače s pojistkami – spolehlivé, výkonné, prostorově úsporné

číslo 7/2005

Výkonové odpínače s pojistkami – spolehlivé, výkonné, prostorově úsporné

Ing. Zdeněk Hašek, Petr Rozsíval,
GHV Trading, spol. s r. o.

V nízkonapěťových rozvodech představují tavné pojistky solidní a cenově příznivé řešení jištění proudových obvodů. Renomovaný výrobce sběrnicových systémů, firma Wöhner, v současné době nabízí výkonové odpínače Secur®PowerLiner s tavnými pojistkami, které mají spolehlivý skokový spínací mechanismus a jsou určeny pro připojení na sběrnice. Kombinace těchto vlastností řadí odpínače Secur®PowerLiner mezi komfortní řešení jištění v nízkonapěťových rozvodech.

Pro rozvody vyšších elektrických výkonů se v nízkonapěťových rozvodných zařízeních používají především sběrnice. Nejvíce rozšířený je sběrnicový systém 60 mm. Koncepce sběrnicových systémů firmy Wöhner vychází z požadavků na:

  • maximální bezpečnost a spolehlivost systému,
  • modularitu jednotlivých komponent a univerzálnost jednotlivých aplikací,
  • efektivní a časově úspornou montáž, popř. rekonstrukci.

Obr. 1. Typický příklad použití: rozvod v komplexu budov
Obr. 2. Nesprávné dotažení hlavice může mít negativní vliv na funkci pojistky
Obr. 3. Řádné upevnění pojistky Secur®Power-Liner bez použití točivého momentu závislého

Obr. 1. Obr. 2. Obr. 3.

Jednou z klíčových vlastností jednotlivých komponent, které naplňují zmiňovanou koncepci, je připojit tyto komponenty elektricky i mechanicky na sběrnici jedním pracovním úkonem.

Proč sběrnicové systémy?

U rozvodných sítí s větším počtem silně zatížených vývodů (např. u zásuvek CE) je nutné zajistit, aby na všechny vývody bylo možné připojit maximální zátěž podle individuálních požadavků. Je-li celkový proud značně větší než maximální proud jednoho vývodu, může nastat situace, kdy je třeba použít vodič většího průřezu, než který lze připojit do svorek jednotlivých prvků. V takovém případě není možné použít průchozí smyčkové spoje. Při aplikaci sběrnicových systémů tento problém nenastává. Zde je současně zaručena i potřebná zkratová pevnost a ve srovnání s jiným řešením (např. aplikace s hřebenovými sběrnicemi) lze využít kombinace z daleko širší nabídky konstrukčních komponent (obr. 1).

Obr. 4.

Obr. 4. Porovnání větší bezpečnosti u pojistek a u výkonových vypínačů

Moderní a spolehlivé pojistkové vložky

Technologie výroby tavných pojistek dnes umožňuje zohlednit nejrozmanitější faktory, které ovlivňují jejich konkrétní funkci a současně dovolují optimalizovat jejich velikost pro jednotlivé aplikace. K přednostem těchto pojistek patří především spolehlivost, odolnost proti stárnutí, různé varianty charakteristik, vysoká selektivita, malé odchylky tolerancí a nízký ztrátový výkon. Pro své funkční vlastnosti se uvedené pojistky používají k jištění proudových obvodů proti přetížení a zkratu, popř. ke snadnému oddělení elektrických částí zařízení pří údržbě a opravě. Funkční princip tavných pojistek v zásadě eliminuje vnější rušivé vlivy.

Určité nebezpečí však představují závitové patice. Při otevřeném prvku může dojít k dotyku obsluhy s kontaktem patice. Nebezpečí úrazu představuje i pojistka zablokovaná v patici. Rovněž málo, nebo naopak příliš dotažené šroubové hlavice mohou vést k silnému zahřátí či poškození patice pojistky (obr. 2).

Tabulka parametrů odpínačů s pojistkami D0 a válcovými pojistkami 10 × 38

Parametry/provedení

pojistky D0

válcové pojistkové vložky 10 × 38

Druh proudu

AC (50 Hz)

AC (50 Hz)

Jmenovité provozní napětí

400 V AC

400 V AC

Jmenovité izolační napětí

800 V

800 V

Jmenovitá rázová pevnost

6 kV

6 kV

Jmenovitý proud

63 A

32 A

Kategorie užití

AC-23A (400 V)

AC-23A (400 V)

AC-22A (690 V)

AC-21A (690 V)

Jmenovitý zkratový proud

50 kA

50 kA

Dovolený ztrátový výkon pojistkových vložek na vnějším vodiči

5,5 W

3 W

Spínání bez nebezpečí a s malým opotřebením

Cílem vývoje nového výkonového odpínače s pojistkami Secur®PowerLiner bylo vyloučit nebezpečí úrazu elektrickým proudem, popř. poškození systémů vlivem selhání mechanismu odpínače nebo chybou obsluhy.

Obr. 5.

Obr. 5. Každá fáze je vybavena skokovým spínacím mechanismem

Spínací mechanismus je konstruován tak, že při vkládání pojistky jsou všechny části přístupné dotyku bez napětí. Pomocné pružné kontakty vyrovnávají rozměrové tolerance tavných vložek a zajišťují potřebný kontaktní tlak bez poškození krytu, resp. pouzdra (obr. 3). Oddělené pružiny pro každý skokový spínací mechanismus zaručují, aby k přerušení kontaktu došlo výlučně na předem určených místech. Okamžik sepnutí je nezávislý na obsluze a dochází tak k menšímu opotřebení.

Pojistkové odpínače versus výkonové vypínače

Pojistkové odpínače omezují díky tavné pojistce zkratový proud daleko rychleji a účinněji než stejně proudově dimenzované výkonové spínače. To platí obzvlášť při odpínání či vypínání velkých proudů, neboť propustná energie u výkonových vypínačů je závislá na zkratovém proudu zdroje (obr. 4). Omezení špičkové hodnoty zkratového proudu má výrazný vliv na zmenšení velikosti propustné energie (I2t), která vyvolává dynamické namáhání připojeného provozního zařízení a může mít negativní následky v případě závady.

Obr. 6.

Obr. 6. Možnost kombinací s nízkonapěťovými výkonovými odpínači

Další výhodou odpínačů s tavnými pojistkami je vyloučení závad způsobených selháním vypínací dráhy. Instalace cenově příznivějších vypínačů s ohledem na menší vypínací schopnost a větší riziko selhání má proto své opodstatnění jen v malých rozvodných soustavách.

Spolehlivá jisticí a vypínací funkce

Pojistkové odpínače Secur®PowerLiner mohou bez omezení převzít jisticí i vypínací funkci. Vypínací funkci zajišťují skokové vypínací mechanismy nezávislé na uživateli. Vestavěné pružiny, resp. pera, zde fungují jako akumulátor energie pro vysokou rychlost spínání. Vypínací proces proběhne teprve tehdy, když má pružina plné předpětí a je k dispozici akumulovaná energie pro rychlý vypínací pohyb. Při ovládání je zaručeno, že vypínací proces se uskuteční úplně, nebo nebude proveden vůbec. V každé fázi se nachází kompletní vypínací zámek (obr. 5), takže funkce je zajištěna i při jednopólovém vypnutí, čehož lze s výhodou využít ve střídavých rozvodech v budovách.

Obr. 7.

Obr. 7. Bezúdržbový kontakt sběrnic s aretační páčkou

Kromě jednopólového spínání se na trh dodává i trojpólově spínatelné provedení, na kterém jsou vypínací víčka vzájemně spojena táhlem. Při trojpólovém spínání se dosahuje vysoké přesnosti současného sepnutí všech fází.

U odpínačů Secur®PowerLiner je zaručena nejvyšší vypínací schopnost AC-23A podle doporučení IEC 60947-3 při maximálním napětí a maximálním proudu, a proto jsou vhodné pro časté vypínání. Při vypínání probíhá dvojí přerušení průtoku proudu. Kontaktní prvky z heterogenních vrstvených materiálů na bázi kovových sloučenin s vysokým bodem tavení zaručují dlouhou životnost.

Dalšími přednostmi těchto kontaktních prvků jsou:

  • trvale nízký přechodový odpor,
  • ochrana před nánosem vrstev cizích látek na povrchu kontaktů,
  • ochrana před zavařením kontaktů (odrazy spínání a předprůrazový elektrický oblouk),
  • ochrana před opalováním kontaktů vypínacím elektrickým obloukem.

Prostorově úsporná a montážně nenáročná technika

Narůstající decentralizace a moderní konstrukční prvky vedou ke značnému omezování velikosti rozváděčů. Díky malým rozměrům tavných pojistek D0 bylo možné zkonstruovat odpínače, které na sběrnicovém systému zabírají šířku pouze 27 mm. To umožňuje v rozváděči minimalizovat místo pro uvedené přístroje. Tato přednost je významná zejména při velkém počtu vývodů (obr. 6).

Obr. 8.

Obr. 8. Dobře přístupné připojovací svorky vodičů

Za pozornost stojí rovněž vzájemné tepelné účinky podle EN 60439-1. Funkční princip tavných pojistek spočívá v jejich oteplování při průchodu proudu. Tavící teplota u pojistek dosahuje asi 170 °C. To za určitých podmínek může značně ovlivnit zvýšení teploty částí krytu. Proto jsou kryty zhotoveny z tepelně odolného duroplastu V0/UL 94. Tento materiál vykazuje i při vysokých teplotách vynikající stabilitu tvaru. Pro přídavný odvod tepla jsou dodávány boční moduly.

Při vývoji byl také kladen velký důraz na maximální zefektivnění montážních prací. Výrobky Secur®PowerLiner se na sběrnice připevňují bez použití přídavného nástroje pouhým nacvaknutím.

Upínací patici lze snadno upravit pro použití na sběrnice šířky 5 nebo 10 mm.

Spojování bez údržby

Odpružený kontakt patice zaručuje spolehlivé a trvalé spojení se sběrnicí. Spoje nevyžadují žádnou údržbu a není třeba je dotahovat (obr. 7). Proti neúmyslnému uvolnění jsou přístroje vybaveny samočinně nastavitelnou aretací pro všechny velikosti sběrnic (12, 15, 20, 25 a 30 mm při tloušťkách 5 a 10 mm), kterou lze aplikovat i na profilové sběrnice. Ve spodní části přístroje se nacházejí rámové svorky pro všechny tři vodiče, jež jsou chráněny proti náhodnému dotyku. Svorky umožňují připojení všech běžných vodičů s průřezy od 1,5 do 16 mm2.

Obr. 9.

Obr. 9. Pomocný kontakt k hlídání polohy víka odpínače

Jelikož jsou svorky pohodlně přístupné i u plně osazených systémů, může se pořadí při připojování volit podle vlastního uvážení, aniž by si vodiče a prvky vzájemně překážely (obr. 8). Zvláště výhodné je to, že se vývody nezaplétají mezi sběrnicemi. U některých aplikací je účelné sledovat mechanickou spínací polohu, proto může být přístroj vybaven kontaktem pro připojení pomocného spínače k signalizaci polohy víka (obr. 9).

Výrobky Secur®PowerLiner se vyrábějí ve dvou provedeních – pro pojistky D0 a pro válcové pojistky 10 × 38. K pokrytí rostoucí potřeby byla uvedena do provozu výkonná výrobní linka. Optimalizované výrobní prostředky a fotooptické hlídání výrobního procesu zajišťují vysokou kvalitu těchto komponent.

[LENKER, H.: Lasttrennschalter mit Sicherungen – sicher, leistungstark, platzsparend. ETZ, č. 3-4/2003.]

GHV Trading, spol. s r. o.
Kounicova 67a
602 00 Brno
tel.: +420 541 235 386
fax: +420 541 235 387
e-mail: ghv@ghvtrading.cz
internet: www.ghvtrading.cz