Kaj pomenijo B, C, D izklopne karakteristike pri inštalacijskih odklopnikih

1.Inštalacijski odklopnik – kaj pomeni B, C in D

Inštalacijski odklopnik je avtomatski stikalni aparat za varovanje nizkonapetostnih električnih vodnikov in kablov pred kratkimi stiki in preobremenitvami. Inštalacijske odklopnike poznamo kot enopolne izvedbe (slika 1), dvopolne , tripolne  in štiripolne.

Slika 1: enopolni inštalacijski odklopnik  (primeren za montažo v stanovanjske razdelilnike )

Slika 2 pa prikazuje vgrajene inštalacijske odklopnike  v stanovanjski razdelilnik.

 Slika 2: Vgrajeni inštalacijski odklopniki  v stanovanjski razdelilnik

V stanovanjih uporabljamo najpogosteje inštalacijske odklopnike za varovanje inštalacijskih kablov, ki napajajo tokokroge razsvetljave (običajno 10 amperski inštalacijski odklopnik), ter za tokokroge vtičnic, štedilnika...(običajno 16 amperski inštalacijski odklopnik).

V inštalacijskem  odklopniku imamo v vsakem polu vgrajene:

a)Termični preobremenitveni sprožnik, ki izkorišča lastnost bimetalnega traku, da se pri segrevanju s tokom upogne in povzroči izklop. Njegovo delovanje je z inverzno zakasnitvijo in odvisno od termičnega delovanja toka, ki teče skozi sprožnik. Drugače povedano: večji ko bo tok preobremenitve krajši bo čas izklopa. Termični preobremenitveni sprožnik ima torej funkcijo zaščite pred preobremenitvami. (glej slika 3, 4 – izklopilne karakteristike inštalacijskega odklopnika)

b)Magnetni kratkostični sprožnik je prav tako nadtokovni sprožniki, katerih delovanje je odvisno od sile, ki jo izvaja tok glavnega tokokroga, ko napaja tuljavo elektromagneta. V primeru dovolj velikega toka (večkratnik nazivnega toka inštalacijskega odklopnika ) je izklop trenuten – nekaj milisekund. Njihova naloga je zaščita pred učinki kratkostičnih tokov. Poznamo tipe B kjer je izklop med 3 do 5 x nazivnega toka, tip C 5-10 x nazivnega toka in tip D 10 -20 x nazivnega toka.

V primeru preobremenitve ali kratkega stika torej inštalacijski odklopnik prekine tokokrog, po odpravi okvare pa ga lahko ponovno vključimo, torej ni potrebno menjavati taljivega vložka kot pri klasičnih varovalkah.

2. Preobremenitev in kratki stik

V nadaljevanju bom na preprostem primeru razložil razliko med preobremenitvijo in kratkim stikom. Preobremenitev vodnika oziroma kabla je stanje, ko skozi njega teče električni tok večji, kot pa je zdržni oz. dopustni tok tega kabla. Glede na predvideno obremenitev posameznega tokokroga namreč projektant izbere ustrezen prerez kabla, glede na to, pa se izbere tudi ustrezen inštalacijski odklopnik (pomemben je njegov nazivni tok v amperih).

V primeru, če je tok večji od dopustnega mora reagirati inštalacijski odklopnik in izklopiti tokokrog. Na primer: preko 16 amperskega inštalacijskega odklopnika sta zaradi neustrezno izvedene električne inštalacije napajana dva porabnika,  to sta električni štedilnik s pečico in pomivalni stroj. Predpostavimo, da je v nekem času vse vključeno in teče tok 32 A (amperov), kar je dvakrat več kot 16 amperov (2 kratnik nazivnega toka).  Govorimo o preobremenitvi, in inštalacijski odklopnik mora prekiniti, saj prerez kabla 2,5 mm² ne zdrži tako velikega toka (krajšanje življenjske dobe izolacije kabla, lahko pa nastopi tudi požar zaradi prekomernega segrevanja). Zaradi tovarniške izdelave inštalacijskega odklopnika, ki mora biti izveden po standardih,  lahko dejanski čas izklopa samo ocenimo. V našem primeru bi znašal ta čas, nekje med 32 sekundami do dobrih 2,5 minut. (glej slika 3,4)

V primeru kratkega stika, to je stika med faznim (barva izolacije vodnika črna ali rjava) in nevtralnim vodnikom (barva izolacije modra), bo stekel zaradi zelo male upornosti kratkostični tok nekaj 100 A (amperov) in inštalacijski odklopnik bo izklopil v trenutku (nekaj milisekund).

3.Izklopilna ali I-t karakteristika inštalacijskega odklopnika B 10

Izklopilna karakteristika je lastnost inštalacijskega odklopnika, ki določa, kako hitro bo inštalacijski odklopnik izklopil tok, ko pride do preobremenitve ali kratkega stika.

Preprosto povedano, izklopilna karakteristika pove, kako hitro bo odklopnik izklopil tok v primeru težave v električni napeljavi. Obstajajo tri vrste izklopilnih karakteristik: B, C in D.  V nadaljevanju  bom najprej predstavil izklopilno karakteristiko B.

Slika 3 prikazuje I-t ali izklopilno karakteristiko inštalacijskega odklopnika tipa B 10 A. Če je tok 10 A ali manj,  izklopa ni, če pa je tok večji kot 10 A pride do izklopa, vendar hitreje, če je tok večji. Tako karakteristika prikazuje tri primere preobremenitve:

1,5 x I_n

2 x I_n

2,5 x I_n

V primeru da pride do kratkega stika (dovolj je že tok med 3 do 5 x nazivnega toka), praviloma je mnogo višji-več 100 A,  pa pride do reagiranja elektromagnetnega sprožnika in takojšnjega izklopa.

 Slika 3: izpis s pomočjo programa ETISON, podjetja ETI- inštalacijski odklopnik B10, kjer se vidi, da bo npr. pri dvakratniku nazivnega toka, čas izklopa med 32 s in 175 s

Tabela 1 prikazuje izklopne čase  pri različnih preobremenitvenih tokih (x I_n ) inštalacijskega odklopnika tipa B10 na podlagi slike 3, ki prikazuje I-t karakteristiko inštalacijskega odklopnika B10.

Tabela 1: izklopni časi  pri različnih preobremenitvenih tokih (x I_n ) inštalacijskega odklopnika tipa B10

3.C in D tip , kdaj pa ta pride v uporabo?

Slika 4 prikazuje I-t karakteristike inštalacijskih odklopnikov B, C in D. Izklopilno karakteristiko tipa B smo že spoznali. Kje pa je razlika, v primerjavi z C in D ? Če pozorno pogledamo karakteristike ugotovimo naslednje:  vsi trije tipi v preobremenitvenem področju delujejo enako –v istem času. Razlika pa je v delovanju magnetnega ali  kratkostičnega sprožnika , saj ta takoj proži pri  tipu B  med 3 do 5 x nazivnega toka, pri tipu C je trenutni izklop pri  5-10 x nazivnega toka in pri tipu D bo trenuten izklop 10 -20 x nazivnega toka.

Če pogledamo tabelo 1,  in bi imeli, na primer, namesto B 10 A, C 10 A inštalacijski odklopnik, bi bil trenuten izklop (4. vrstica v tabeli 1) med 50 in 100 A ali večjem toku, pri tipu D 10 A pa bi bil trenuten izklop med 100 in 200 A ali večjem toku. Časi v primeru preobremenitev pa bi bili enaki. Pojavlja se vprašanje, zakaj te vrednosti niso fiksne. Proizvajalci inštalacijskih odklopnikov imajo neke meje v katerih lahko po standardu naredijo ustrezen izdelek.

Kdaj pa se naj odločimo,  da namesto običajnega inštalacijskega odklopnika tipa B vzamemo raje tip C ali tip D. Tip C pride prav, kadar nameravamo preko tega varovanega  tokokroga priključiti porabnike z visokim vklopnim tokom , kot so asinhronski motorji, ki imajo velik zagonski tok, in bi lahko inštalacijski odklopnik nepotrebno izklopil pri zagonu.

Potrebno pa je opozoriti,  da inštalacijski odklopnik varuje kabel, motor pa vseeno potrebuje ustrezno motorsko zaščito (bimetalni rele ali pa motorsko zaščitno stikalo).

Tip D pa bi prišel v poštev pri varovanju  tokokrogov na katere  so priključeni porabniki z izrazito visokimi vklopnimi tokovi, kot so npr. transformatorji (variaki, varilni transformatorji..)  ali pri vklopih kondenzatorjev.

                                                                                                                                        Slika 4: I-t karakteristike inštalacijskih odklopnikov B, C, D