23-28 minut 
Osprzęt 
Teolin 18B 92-701 Łódź 
Rola wyłącznika nadprądowego w instalacji elektrycznej
Wyłącznik nadprądowy jest jednym z podstawowych elementów zabezpieczających instalację elektryczną przed skutkami przeciążeń i zwarć. Gdy natężenie prądu przekroczy dopuszczalną wartość, aparat automatycznie odłącza zasilanie, ograniczając ryzyko przegrzania przewodów, uszkodzenia urządzeń, a w skrajnych przypadkach także pożaru.
Prawidłowy dobór wyłącznika nadprądowego wpływa więc bezpośrednio na bezpieczeństwo użytkowników, trwałość instalacji oraz niezawodność podłączonych odbiorników. Znaczenie ma nie tylko prąd znamionowy zabezpieczenia, lecz także jego charakterystyka czasowo-prądowa, liczba biegunów i znamionowa zwarciowa zdolność wyłączania.
Jak dobrać wyłącznik nadprądowy do obciążenia?
Wyłącznik nadprądowy musi być dopasowany zarówno do zasilanego urządzenia, jak i do przewodów tworzących dany obwód. Zadaniem aparatu jest przede wszystkim ochrona instalacji, dlatego jego prąd znamionowy nie może przekraczać długotrwałej obciążalności zastosowanego przewodu.
Podczas doboru trzeba uwzględnić rodzaj odbiornika, jego moc i prąd roboczy, a także ewentualny prąd rozruchowy. Istotne są również przekrój, długość i sposób ułożenia przewodów, temperatura otoczenia, impedancja pętli zwarcia oraz napięcie znamionowe instalacji.
Znaczenie ma także współpraca wyłącznika z pozostałymi zabezpieczeniami. Aparaty powinny być skoordynowane w taki sposób, aby zwarcie lub przeciążenie w jednym obwodzie nie powodowało niepotrzebnego odłączenia większej części instalacji.
Najważniejsze parametry wyłącznika nadprądowego
Prąd znamionowy określa wartość prądu, którą wyłącznik może przewodzić w ustalonych warunkach bez zadziałania. Parametr ten należy dobierać w odniesieniu do prądu obciążenia oraz dopuszczalnej obciążalności przewodów.
Charakterystyka czasowo-prądowa informuje, jak szybko wyłącznik zareaguje na przeciążenie lub gwałtowny wzrost natężenia prądu. To właśnie ten parametr decyduje, czy zabezpieczenie będzie odpowiednie dla standardowego obwodu oświetleniowego, czy dla urządzenia generującego wysoki prąd rozruchowy.
Znamionowa zwarciowa zdolność wyłączania określa maksymalny prąd zwarciowy, który aparat może bezpiecznie przerwać. Wartość zabezpieczenia nie może być niższa od spodziewanego prądu zwarciowego w miejscu jego montażu.
Liczba biegunów wskazuje natomiast, ile torów prądowych jest jednocześnie załączanych i rozłączanych. Najczęściej stosuje się wyłączniki jednobiegunowe 1P w obwodach jednofazowych oraz trójbiegunowe 3P w obwodach trójfazowych.
Charakterystyka B, C czy D?
Charakterystyka wyzwalania określa zakres prądu, przy którym zadziała bezzwłoczny człon elektromagnetyczny wyłącznika. W instalacjach mieszkaniowych, komercyjnych i przemysłowych najczęściej spotyka się aparaty o charakterystykach B, C oraz D.
Wyłączniki nadprądowe typu B reagują bezzwłocznie przy prądzie wynoszącym około 3–5-krotność prądu znamionowego. Są przeznaczone przede wszystkim do obwodów zasilających odbiorniki o niewielkich prądach rozruchowych.
Charakterystyka B jest powszechnie stosowana w instalacjach domowych i biurowych. Może zabezpieczać obwody oświetleniowe, gniazda wtyczkowe ogólnego przeznaczenia, sprzęt RTV i AGD, komputery, urządzenia biurowe oraz inne standardowe odbiorniki. Ostateczny wybór zawsze powinien jednak wynikać z obliczeń i parametrów konkretnej instalacji.
Wyłączniki typu C mają próg bezzwłocznego zadziałania wynoszący około 5–10-krotność prądu znamionowego. Stosuje się je przy odbiornikach generujących większy, ale stosunkowo krótki prąd rozruchowy. Mogą to być między innymi niewielkie silniki, wentylatory, pompy, sprężarki, transformatory oraz wybrane zasilacze.
Charakterystyka D oznacza zadziałanie przy prądzie wynoszącym około 10–20-krotność prądu znamionowego. Takie wyłączniki są przeznaczone do obwodów o bardzo wysokich prądach rozruchowych, występujących na przykład przy większych silnikach, transformatorach, urządzeniach spawalniczych lub aparaturze przemysłowej.
Poradnik
Zastosowanie charakterystyki C albo D wymaga sprawdzenia warunków samoczynnego wyłączenia zasilania. Zbyt „wolna” charakterystyka przy niewystarczającym prądzie zwarciowym może nie zapewnić zadziałania zabezpieczenia w wymaganym czasie.
Zakres 3–5 × In dla charakterystyki B potwierdzają dane aparatów zgodnych z EN/IEC 60898-1, natomiast aparaty D są przeznaczane między innymi do obciążeń o wysokich prądach rozruchowych.
Wyłącznik 1P czy 3P?
Oznaczenia 1P i 3P informują o liczbie biegunów wyłącznika. Nie oznaczają one liczby niezależnych obwodów, które można zabezpieczyć jednym aparatem. Wyłącznik wielobiegunowy powinien chronić i jednocześnie rozłączać przewody należące do tego samego obwodu.
Wyłącznik nadprądowy 1P zabezpiecza jeden przewód fazowy. Jest stosowany przede wszystkim w jednofazowych instalacjach 230 V, na przykład w obwodach oświetleniowych, gniazdach jednofazowych, indywidualnych obwodach urządzeń AGD oraz prostych instalacjach biurowych.
Aparaty 1P są kompaktowe i zajmują niewiele miejsca w rozdzielnicy. Występują w szerokim zakresie prądów znamionowych i charakterystyk wyzwalania, dlatego można je dopasować do większości typowych obwodów jednofazowych.
Wyłączniki 3P są przeznaczone do obwodów trójfazowych, najczęściej pracujących przy napięciu 400 V. Jednocześnie zabezpieczają i rozłączają trzy przewody fazowe. Stosuje się je między innymi w obwodach silników, pomp, wentylatorów, maszyn produkcyjnych, urządzeń grzewczych oraz rozdzielnic przemysłowych.
Jednoczesne rozłączenie wszystkich faz jest szczególnie istotne w przypadku urządzeń trójfazowych. Zadziałanie zabezpieczenia nie powinno pozostawiać odbiornika zasilanego tylko z części faz. Dane producentów określają aparaty 3P jako wyłączniki z trzema chronionymi biegunami przeznaczone do zabezpieczania obwodów trójfazowych.
Jak obliczyć prąd obciążenia?
Dobór zabezpieczenia należy rozpocząć od określenia prądu obciążenia obwodu. W przypadku jednofazowego odbiornika rezystancyjnego lub urządzenia, dla którego współczynnik mocy jest bliski jedności, można zastosować uproszczony wzór:
I = P/U
Symbol I oznacza prąd wyrażony w amperach, P jest mocą urządzenia podaną w watach, a U napięciem zasilania wyrażonym w woltach.
Przykładowo urządzenie o mocy 3,68 kW, zasilane napięciem 230 V, pobiera około 16 A:
I = 3680 W / 230 V = 16 A
W przypadku silników, transformatorów i innych odbiorników o charakterze indukcyjnym obliczenia są bardziej złożone. Należy uwzględnić między innymi współczynnik mocy, sprawność urządzenia i prąd rozruchowy. Najbardziej wiarygodnym źródłem danych pozostaje dokumentacja techniczna lub tabliczka znamionowa odbiornika.
Standardowe wartości prądu znamionowego wyłączników nadprądowych to między innymi 6 A, 10 A, 16 A, 20 A i 25 A. Nie należy jednak automatycznie wybierać pierwszej wartości wyższej od obliczonego prądu. Trzeba najpierw sprawdzić, czy jest ona dopuszczalna dla przewodów i czy spełnione zostaną pozostałe warunki ochrony.
Zasada Ib ≤ In ≤ Iz oraz I2 ≤ 1,45 × Iz
Zgodnie z normą PN-HD 60364-4-43:2012 urządzenia zabezpieczające należy dobierać w taki sposób, aby w przypadku przepływu prądu przekraczającego długotrwałą obciążalność prądową przewodów Iz zabezpieczenie zadziałało, zanim temperatura żył wzrośnie do niebezpiecznego poziomu.
Wymagania dotyczące ochrony przewodów przed przeciążeniem uznaje się za spełnione, gdy zachowane są następujące zależności:
Ib ≤ In ≤ Iz
I2 ≤ 1,45 × Iz
gdzie Ib oznacza prąd obliczeniowy obwodu lub prąd znamionowy odbiornika, jeżeli z obwodu zasilane jest tylko jedno urządzenie. Iz to dopuszczalna długotrwała obciążalność prądowa przewodu, In oznacza prąd znamionowy albo nastawiony prąd urządzenia zabezpieczającego, natomiast I2 jest prądem powodującym zadziałanie zabezpieczenia.
Wartość prądu zadziałania I2 określa się jako wielokrotność prądu znamionowego In wyłącznika nadprądowego lub bezpiecznika topikowego:
I2 = k × In
Współczynnik k określa wielokrotność prądu znamionowego, przy której następuje zadziałanie urządzenia zabezpieczającego. Dla wkładek bezpiecznikowych przyjmuje on wartość 1,6 lub 2,1, natomiast dla wyłączników nadprądowych o charakterystyce B, C i D wynosi 1,45.
Ta wersja zachowuje wszystkie zależności i oznaczenia, ale ogranicza powtórzenia i ułatwia czytanie tekstu technicznego.
Zdolność zwarciowa 6 kA czy większa?
Znamionowa zwarciowa zdolność wyłączania musi być co najmniej równa spodziewanemu prądowi zwarciowemu w miejscu montażu aparatu. Jeśli zabezpieczenie ma zbyt małą zdolność wyłączania, podczas zwarcia może nie przerwać prądu w bezpieczny sposób i ulec poważnemu uszkodzeniu.
W budownictwie mieszkaniowym często stosuje się wyłączniki o zdolności zwarciowej 6 kA. Nie oznacza to jednak, że wartość ta będzie prawidłowa w każdej instalacji. Spodziewany prąd zwarciowy zależy między innymi od parametrów sieci, mocy transformatora, długości przewodów oraz odległości instalacji od źródła zasilania.
Zdolność zwarciową należy sprawdzić na podstawie obliczeń projektowych, pomiarów albo warunków przyłączenia określonych przez operatora sieci. Producenci oferują aparaty o różnych zdolnościach wyłączania, na przykład 6 kA, 10 kA lub wyższych, przeznaczone do konkretnych warunków pracy i napięć.
Najczęstsze błędy przy doborze zabezpieczenia
Jednym z najczęściej popełnianych błędów jest dobór prądu znamionowego wyłącznika wyłącznie do mocy odbiornika, bez uwzględnienia obciążalności przewodów. Prowadzi to do sytuacji, w której zabezpieczenie pozwala na przepływ prądu mogącego powodować niebezpieczne nagrzewanie instalacji.
Problemem może być również zastosowanie charakterystyki C lub D tylko po to, aby wyeliminować niepożądane wyłączenia występujące podczas uruchamiania urządzenia. Taka zmiana powinna być poprzedzona sprawdzeniem impedancji pętli zwarcia i warunków samoczynnego wyłączenia zasilania.
Poważnym błędem jest także niedopasowanie znamionowej zwarciowej zdolności wyłączania. Aparat o wartości 6 kA nie może być stosowany automatycznie w każdym obiekcie tylko dlatego, że jest popularny w instalacjach mieszkaniowych.
Nie można pomijać wpływu temperatury, sposobu zabudowy rozdzielnicy i sąsiedztwa innych aparatów. Warunki środowiskowe mogą wpływać zarówno na przewody, jak i na zachowanie termicznego członu wyłącznika.
Wyłącznik nie powinien być również traktowany jako uniwersalne zabezpieczenie urządzenia. W niektórych zastosowaniach potrzebne są dodatkowe aparaty, takie jak wyłączniki silnikowe, zabezpieczenia przeciążeniowe, różnicowoprądowe albo ograniczniki przepięć.
Wyłączniki nadprądowe PROF w ofercie Onninen
Kompletując aparaturę modułową, warto zwrócić uwagę na powtarzalność parametrów, zgodność z wymaganymi normami, łatwość montażu i dostępność poszczególnych wariantów. Znaczenie ma także możliwość dobrania wszystkich elementów rozdzielnicy w ramach jednego, kompatybilnego systemu.
Oferta hurtowni Onninen obejmuje aparaturę przeznaczoną do instalacji mieszkaniowych, komercyjnych i przemysłowych. Jedną z dostępnych propozycji są wyłączniki nadprądowe PROF, czyli produkty marki własnej Onninen, przygotowane z myślą o typowych zastosowaniach instalacyjnych.
Wśród rekomendowanych aparatów o charakterystyce B znajdują się wyłącznik nadprądowy B20 3P 6 kA, wyłącznik nadprądowy B16 1P 6 kA oraz wyłącznik nadprądowy B10 1P 6 kA.
Aparat B10 jest często wykorzystywany w obwodach oświetleniowych, a B16 w typowych obwodach gniazd wtyczkowych. Wyłączniki B20 mogą być stosowane w dedykowanych obwodach o większym obciążeniu, o ile taki wybór jest zgodny z przekrojem przewodów, sposobem ich ułożenia i wynikami obliczeń.
Podane przykłady nie zastępują indywidualnego doboru zabezpieczenia. Także w przypadku wyłączników PROF konieczne jest zachowanie zależności Ib ≤ In ≤ Iz oraz sprawdzenie prądu zwarciowego, impedancji pętli zwarcia i wymaganych czasów wyłączenia.
Bezpieczny dobór wyłącznika nadprądowego
Prawidłowo dobrany wyłącznik nadprądowy powinien umożliwiać normalną pracę odbiornika, a jednocześnie skutecznie chronić przewody przed przeciążeniem i zwarciem. Wymaga to jednoczesnego uwzględnienia prądu obciążenia, obciążalności przewodów, charakterystyki wyzwalania, liczby biegunów oraz zdolności zwarciowej.
W standardowych obwodach domowych najczęściej stosowana jest charakterystyka B. Charakterystykę C lub D dobiera się przede wszystkim do urządzeń generujących większe prądy rozruchowe, po sprawdzeniu warunków ochrony przeciwporażeniowej i zwarciowej.
Projektowanie obwodów, dobór zabezpieczeń oraz wykonywanie pomiarów powinny być powierzane osobom posiadającym odpowiednie kwalifikacje. Pozwala to uniknąć zarówno niepotrzebnych wyłączeń, jak i sytuacji, w której zabezpieczenie nie zapewni wymaganej ochrony instalacji.
źródło i zdjęcia:
