Jak działa wyłącznik instalacyjny?

Do czego służą wyłączniki instalacyjne?

Wyobraźmy sobie, że mamy mieszkanie z lat 60. Zdecydowaliśmy się na wiosenne porządki i chcemy uporać się z nimi w jeden wieczór. W ramach przygotowań włączyliśmy na komputerze odtwarzanie ulubionej playlisty MP3 we wszystkich pomieszczeniach.

Napełniliśmy i uruchomiliśmy zmywarkę, załadowaliśmy do pełna pralkę oraz wyciągnęliśmy ze schowka odkurzacz i podłączyliśmy go do gniazdka. Nie mija dużo czasu, a z kąta (lub w przypadku starszych mieszkań z przedpokoju) dobiega ciche kliknięcie.

Gaśnie światło, muzyka milknie lub gra tylko w kilku pomieszczeniach, a pralka, zmywarka i odkurzacz przestają pracować. Jesteśmy nieco poirytowani i próbujemy ustalić, co się stało. Zazwyczaj szybko udaje się odkryć przyczynę: wyłączyło się to coś w skrzynce na ścianie.

Przestawiamy dźwignię niesfornego wyłącznika i wracamy do sprzątania. Po chwili znowu słychać kliknięcie wyłącznika odcinającego przeciążoną część instalacji. Komuś pomysłowemu mogłaby nawet zaświtać myśl, aby zablokować wyłącznik w pozycji załączenia i bez dalszych przeszkód dokończyć odkurzanie.

Przed czym chronią domowników wyłączniki instalacyjne ABB?

Na szczęście mimo takiego zabiegu obecnie nie udałoby się odkurzyć mieszkania. Wyłącznik instalacyjny ABB zabezpiecza przewody przed przeciążeniem i zwarciami, nawet jeśli wymusi się ustawienie dźwigni w położeniu załączenia, gdyż zastosowano w nim mechanizm tzw. swobodnego wyzwalania wyłącznika. Nawet gdy przytrzymamy palcem wyłącznik w pozycji załączenia, zadziała wewnętrzny mechanizm, bezpiecznie odłączając przeciążony obwód.

Krótko mówiąc, zabezpiecza on obwody przed przeciążeniami i zwarciami. Zaglądając do wnętrza wyłącznika instalacyjnego, można przekonać się jak działa to urządzenie. Dla zabezpieczenia przeciążeniowego kluczowe znaczenie ma temperatura bimetalu, przez który przepływa prąd (żółty obszar). Jeśli prąd znamionowy, czyli taki, dla którego jest przeznaczony wyłącznik, minimalnie wzrośnie, elementy bimetaliczne nagrzeją się i po określonym czasie spowoduje to zadziałanie mechanizmu rozłączania.

Z kolei zabezpieczenie zwarciowe jest realizowane przez cewkę elektromagnetyczną (zielony obszar). W razie zwarcia prąd gwałtownie wzrasta, więc cewka wytwarza pole magnetyczne powodujące zadziałanie mechanizmu rozłączania oraz otwarcie styków za pośrednictwem mechanizmu szybkiego wyzwalania. To dodatkowe szybkie wyzwalanie w celu otwarcia styków w warunkach zwarcia sprzyja ograniczeniu do minimum energii zwarcia, co z kolei zapewnia możliwie najmniejsze obciążenie, jakiemu poddawane są przewody.

W obu przypadkach, tzn. przy zwarciu lub przeciążeniu, proces wyłączania powoduje powstanie łuku elektrycznego między stykami wyłącznika instalacyjnego. Łuk ten utrudnia rozdzielenie obu obwodów, a jego temperatura przekracza kilka tysięcy stopni Celsjusza. W celu zgaszenia łuku musi on zostać skierowany z dala od styków do komory łukowej (niebieski obszar). W komorze łukowej łuk elektryczny o dużej dotąd mocy jest rozdzielany na kilka mniejszych łuków, aż napięcie przestanie być wystarczające do podtrzymania łuków i zostaną one wygaszone.

Pierwszy włącznik instalacyjny ma prawie 100 lat

Obecnie wyłączniki instalacyjne montuje się we wszystkich domach, biurach i innych budynkach, aby zabezpieczyć przewody elektryczne przed uszkodzeniem. Jednak pod względem zasady działania opierają się one na pierwszym "wyłączniku elektromagnetycznym", opatentowanym przez Hugona Stotza w 1924 r. Od czasów pierwszych konstrukcji wyłączniki instalacyjne zostały znacznie unowocześnione.

źródło i zdjęcia: ABB