Életvédelem áram-védőkapcsolóval
2012. november 6. | Zollai András | 3729 |
Az alábbi tartalom archív, 14 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A villamos szakma fejődésének eredményképpen az elmúlt 100 évben életünk könnyebbé és komfortosabbá tételére mind lehetőségeink, mind igényeink nagymértékben bővültek. Az alapvető szükség viszont nem változott: a kényelmünket nyújtó villamos energia ...
A villamos szakma fejődésének eredményképpen az elmúlt 100 évben életünk könnyebbé és komfortosabbá tételére mind lehetőségeink, mind igényeink nagymértékben bővültek. Az alapvető szükség viszont nem változott: a kényelmünket nyújtó villamos energia nemcsak szolgál minket, de felügyeletet is igényel! Ahogy az élet minden területén: az erőben ott a teremtő lehetőség – de ott a pusztítás esélye is.
A szolgálni, de ártani is képes erőt, a villamos energiát minden létesítményben – a legnagyobb ipari üzemektől a legkisebb lakásokig – speciális védelmi berendezések, az elosztószekrények felügyelik. A villamos elosztószekrények fontos üzemviteli feladatokat látnak el, mindenekelőtt mégis védelmi berendezések, amelyeket alkalmasan megválasztott készülékekből a villanyszerelő szakemberek integrálnak rendszerré.
A védelmi rendszer feladata a létesítményt használó személyek és a hálózaton munkát végző villanyszerelők életének és testi épségének megóvása, valamint a vagyontárgyak védelme, ezen belül az áramütés elleni védelem, az emberi élet védelme. E szakterület korszerű, ismert és immár elterjedten alkalmazott alapkészüléke az érintésvédelmi relé által működtetett áram-védőkapcsoló.
Az áram-védő- kapcsolók megjelenése
Az áramütés elleni védelem funkcióját a régebbi érintésvédelmi rendszerekben a védőföldelés látta el, amelynek lényege, hogy a megérinthető és a földdel összekötött felületeken az érintésre veszélyes feszültségek megjelenésekor a rendszerben mesterséges zárlat jött létre. Ez a zárlat elleni – alapvetően vagyonvédelmi funkciót ellátó – védelmi készüléket működtette (a módszert vagyonvédelmi célokra ma is használjuk).
A védőföldelés hatására kialakuló zárlati áramot azonban számos körülmény, meghibásodás korlátozhatja („hosz-szú zárlatok” kialakulása rövidzárlatok helyett), ráadásul az átfolyó áram értékét a balesetet szenvedett személy testének ellenállása is befolyásolja. A figyelembe vett „átlagos” értékeknél így ritkán ugyan, de előfordulhat jóval veszélyesebb áramütés kialakulása – a szabványos érintési feszültségek betartása ellenére. Mindezek miatt a védőföldeléses rendszer által nyújtott áramütés elleni biztonság korlátozott volt, a rendelkezésre álló védelmi készülékek (olvadóbiztosítók, majd kismegszakítók) azonban a biztonság fokozására nem adtak lehetőséget.
Az előrelépés lehetőségét a finom- és elektromechanika, azon belül is a relétechnika fejlődése hozta meg. Lehetségessé vált olyan érzékeny életvédelmi relék (hibaáram-figyelő relék) tervezése és gyártása, amelyek alkalmazásával a villamos hálózatok szigetélésének kezdeti romlása által kialakuló hibaáramok már kapcsolókészüléket működtethettek. Az így kialakított védelmi készüléket nevezzük áram-védőkapcsolónak (elterjedt, bár nem pontos, német eredetű nevén „FI-relének”).
Az áram-védőkapcsolók felépítése és működése
Az áram-védőkapcsoló egy összegző áramváltó, egy érintésvédelmi relé és egy kioldó szerkezettel ellátott terheléskapcsoló egybeépítésével jön létre. Az összegző áramváltó gyűrűs szerkezetű, speciális anyagból készült, rendkívül jó mágneses tulajdonságokkal rendelkező (µr= cca. 300 000) toroid vasmagból és a rajta elhelyezett tekercsből áll, amely egy- és háromfázisú hibaáramok észlelésére is alkalmas.
A vasmagon átvezetik mind a fázis-, mind a nullavezetőket, így áramaik vektoros összege normál üzem esetén minden pillanatban nulla, ameddig földzárlat nem keletkezik a rendszerben. A föld felé elfolyó áram a fázis- és nullavezetők áramának egyensúlyát felborítja: megjelenik a hibaáram, amely a tekercsben arányos nagyságú feszültséget indukál, és a relé működtető tekercsével lezárt áramkörben áramot indít.
Ez az indukált áram működteti a készülékbe épített érintésvédelmi relét, amely az egy- vagy háromfázisú terheléskapcsoló kioldószerkezetére hat. A hiba megjelenése után meghatározott, rövid időn belül (néhány periódus, a hibaáram nagyságának függvényében) a lekapcsolás megtörténik. A készüléknek ki kell elégítenie a terheléskapcsolókkal szemben állított követelményeket: alkalmasnak kell lennie az üzemi áram vezetésére, be- és kikapcsolására, valamint el kell viselnie a zárlatra való rákapcsolás igénybevételeit, és meghatározott ideig (a sorba kapcsolt zárlat elleni védelmi készülék működése alatt) nem szabad károsodnia a fellépő túláramtól.
Az áram-védőkapcsoló „lelke” a rendkívül kis áramtartományokban is pontosan és megbízhatóan működő érintésvédelmi relé. Előállítása és kalibrálása csak laboratóriumi körülmények (sterilitás, előírt hőmérséklet és páratartalom) mellett történhet. A megoldandó feladat nagyságát érzékeltetheti, hogy az érintésvédelmi relé tekercsének működtető teljesítménye mindössze 10-30 µW! Az életvédelmet szolgáló áram-védőkapcsolók már 30 mA-nél kisebb hibaáram hatására meg kell szólaljanak: ezzel az áramütött személy életét már akkor is megvédhetik, ha a hibaáramot a rajta áramütés következtében közvetlenül átfolyó áram idézi elő. (Az emberi életre veszélyes áramütés mértéke rendkívül sok tényezőtől függ, és pontosan meg nem határozható, de a tapasztalatok szerint ebben az áramtartományban van.)
Szigorúbb, kedvezőtlenebb körülményekre (elsősorban vizes helyiségekben, fürdőkben, szaunákban bekövetkező áramütések elleni védelemre) gyárthatók olyan készülékek is, amelyeket már 10 mA alatti hibaáramok képesek működtetni. Normál körülmények között ez az érték a még érzékelhető, ám az emberi életre veszélytelen áramütések tartományában van! Minden áram-védőkapcsoló fontos szerkezeti eleme a készülék működőképes állapotának ellenőrzésére szolgáló próbaáramkör, amelyet az ún. „teszt” nyomógomb működtet. A gomb megnyomásával zárjuk az áramkörbe iktatott érintkezőt, ezzel a zárt áramkörön egy kalibrált ellenállás által meghatározott nagyságú áram indul, amely mesterséges hibaáramként átfolyik az áram-védőkapcsolón, és kioldja azt. Az áram-védőkapcsoló tesztgombbal való ellenőrzését minden gyártó meghatározott időszakonként előírja.
A cikk folytatódik, a teljes anyagot itt olvashatja.
A Villanyszerelők Lapja egy havi megjelenésű épületvillamossági szaklap, amely nyomtatott formában évente 10 alakommal jelenik meg. A VL elsődlegesen a villanyszereléssel, épületvillamossági kivitelezéssel foglalkozó szakembernek szól, de haszonnal olvashatják üzemeltetők, karbantartók, társasházkezelők és mindenki, aki érdeklődik a terület újdonságai, előírásai, problémái és megoldásai iránt.
A VL előfizetési díja egy évre 12 990 Ft, amelyért 10 lapszámot küldünk postai úton. Emellett az előfizetőink pdf-ben is letölthetik a legfrissebb lapszámokat, illetve korlátlanul hozzáférhetnek a korábbi számok tartalmához is, így 23 évnyi tudásanyagot vehetnek bírtokba.
