Figylem! Ez a cikk 17 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A villamos energia egyre szélesebb körű felhasználásakor az olvadóbiztosítók cseréje okozta kényelmetlenség elkerülésére fejlesztette ki a STOTZ cég az első kismegszakítót (l. 1. ábra), ami 1923-ban jelent meg a kereskedelemben.
A képen az eredetihez hasonló kismegszakító látszik, ami azonban már napjainkban is újra kapható. Az illusztráción látható, hogy a kismegszakító EDISON menetű, és a "D" rendszerű aljzatba csavarható. A nagyobb nyomógomb a "BE", míg a kisebb a "KI" nyomógomb funkcióját látja el.
1. ábra
Speciális, kisfeszültségű megszakítófajta a kismegszakító, amely főleg kisfeszültségű hálózatok egyedi leágazásaiban levő vezetékek vagy készülékek zárlat- és túlterhelésvédelmére szolgál. Háztartásokban, kommunális létesítményekben és egyéb felhasználási területeken az olvadóbiztosítókat helyettesíti. Ennek megfelelően tömeggyártási jelleggel készülnek, külön szabványelőírások szerint. Természetesen napjainkban a lapos, sínre pattintható kivitel az elterjedtebb (l. 2. ábra). A kismegszakító metszetén jól láthatók a következő elemek: 1. érintkezők, 2. zárlati kioldó gerjesztőtekercse, 3. a kiütőszeg, 4. ívterelő érintkező, 5. oltókamra, 6. deion- lemezek, 7. túlterhelés-kioldó (ikerfém).
2. ábra
Ezek a megszakítók épületek vezetékes villamos berendezésének és hasonló alkalmazásoknak túláramok elleni védelmére szolgálnak, szakképzetlen személyek általi, karbantartás nélküli használatra tervezik őket. Az MSZ EN 60898/1 szabvány előírásai vonatkoznak a háztartási és hasonló alkalmazásra, az ipari és egyéb körülményekre vonatkozó előírásokat az MSZ EN 60947/2 Kisfeszültségű kapcsolókészülékek/megszakítók szabvány tartalmazza.
A kismegszakítók 50 Hz-en vagy 60 Hz-en működő, legfeljebb (a fázisok között) 440 V névleges feszültségű, legfeljebb 125 A névleges áramú és legfeljebb 25 000 A névleges zárlati kapcsolóképességű, váltakozó áramú légmegszakítású megszakítók.
A (kis)megszakító olyan mechanikus kapcsolókészülék, amely alkalmas üzemszerű áramköri viszonyok mellett az áram bekapcsolására, vezetésére és kikapcsolására, ezenkívül az üzemszerűtől eltérő, meghatározott áramköri viszonyok (mint pl. zárlatok) esetén az áram bekapcsolására, meghatározott ideig való vezetésére és annak önműködő megszakítására. A kismegszakító szabad kioldású megszakító, amelynek mozgóérintkezői a zárási művelet kezdeményezése után meginduló automatikus nyitási művelet esetén nyitott helyzetbe térnek vissza, és abban maradnak akkor is, ha a zárási parancs fennáll.
A 2. ábra alapján ismerjük meg a kismegszakító szerkezeti felépítését. A következő elemekből áll.
Kapcsolószerkezet, amely tartalmazza az áramvezető részeket, csatlakozókapcsokat, érintkezőket és az oltókamrát (pólusonként).
Kioldó(k), a megszakítóval egy egységet képező szerkezet, amely kioldja a kilincsművet (az érintkező zárszerkezetét), késleltetéssel vagy anélkül, ha az áram a kioldóban egy előre meghatározott értéket elegendő ideig meghalad, és ezzel lehetővé teszi a megszakító önműködő nyitását. A kioldók határozzák meg a kismegszakító jelleggörbéit.
Két kioldó jellemző rájuk, a termikus vagy túlterhelési, és a zárlati, gyors vagy mágneses. Innen ered a termomágneses kioldó elnevezés (pólusonként).
Működtető szerkezet, amely a kézi működtetést biztosítja (pólusoknak közösen).
Vázszerkezet, amely az egyes szerkezeti részek együttműködését és a felerősíthetőséget biztosítja.
Pólus: a megszakító főáramkörének villamosan elkülönített, kizárólag egy áramútjához tartozó azon része, amely magának a főáramkörnek az összekapcsolására és leválasztására szolgáló érintkezőkkel van ellátva, kivéve a pólusok rögzítésére és azok együttes működésére szolgáló részeket. A pólus lehet védett, amikor túláramkioldóval van ellátva, és nem védett, amikor az hiányzik.
A szerkezeti felépítés alapján rátérhetünk a kismegszakítók legfontosabb jellemzőire.
I. Pólusszám: egypólusú megszakítók, kétpólusú megszakítók egy védett pólussal, kétpólusú megszakítók két védett pólussal, hárompólusú megszakítók három védett pólussal, négypólusú megszakítók három védett pólussal, négypólusú megszakítók négy védett pólussal.
II. A névleges üzemi feszültség ajánlott értékeit az 1. táblázat mutatja. A megszakító névleges üzemi feszültsége (a továbbiakban: névleges feszültség) az a gyártó által megadott feszültségérték, amelyre annak működése (különösen zárlati működése) vonatkozik. Ugyanarra a megszakítóra több névleges feszültség és hozzá tartozó névleges zárlati kapcsolóképesség adható meg (váltakozó feszültségekre, egyenfeszültségre.).
Megszakító
A megszakító által táplált áramkör
Névleges feszültség
Egypólusú
Egyfázisú (fázis a nullavezetőhöz)
230 V
240 V
Egyfázisú (fázis a nullavezetőhöz) vagy háromfázisú (3 külön megszakító) (három- vagy négyvezetékes)
230/400 V
240/415 V
Kétpólusú (pólusok egyszerre működnek)
Egyfázisú (fázis a nullavezetőhöz)
230 V
240 V
Egyfázisú (fázisvezető a fázisvezetőhöz)
400 V
415 V
Hárompólusú vagy négypólusú (pólusok egyszerre működnek)
Háromfázisú (három- vagy négyvezetékes)
240 V 400 V
415 V
III. A névleges áram javasolt értékei: 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 és 125 A. Természetesen ezen értékektől eltérő névleges áramú kismegszakítók is vannak. A névleges áram a gyártó által megadott olyan áram, amelynek folytonos üzemben történő vezetésére a megszakítót tervezték az előírt referencia környezeti hőmérsékleten. A szabványos referencia környezeti hőmérséklet 30 °C. Ha a megszakítóra eltérő referencia környezeti hőmérsékletet alkalmaznak, a vezetékek túlterhelésvédelmére kifejtett hatását kell tekintetbe venni, mivel ez szintén 30 °C referencia környezeti hőmérsékleten alapul a létesítési előírások szerint. A kismegszakító névleges áramát a környezeti hőmérséklet befolyásolja. A referenciahőmérséklet felett a névleges áram csökken, míg alatta növekszik. Közelítőleg 1 °C hőmérsékletváltozás 0,5% ellentétes irányú névleges áramváltozást okoz.
IV. A névleges frekvencia: 50 Hz és 60 Hz.
V. A gyorskioldó kioldó áramának tartományait a 2. sz. táblázat foglalja össze.
Típus
Tartomány
A
2 In felenn 3 In-ig bezárólag
B
3 In felenn 5 In-ig bezárólag
C
5 In felenn 10 In-ig bezárólag
D
10 In felenn 50 In-ig bezárólag
VI. A névleges zárlati kapcsolóképesség (Icn) értékeit a 3. sz táblázat foglalja össze:
A névleges zárlati kapcsolóképesség szabványos értékei
1500 A
3000 A
4500 A
6000 A
10 000 A
Néhány országban az 1000, 2000, 2500, 5000, 7500 és 9000 A érték is szabványosnak tekintett. A zárlati (be- és ki-) kapcsolóképesség a független áram váltakozó áramú összetevőjének effektív értéke, amelynek előírt feltételek melletti bekapcsolására, a nyitási ideig történő vezetésére és megszakítására a megszakítót tervezték. A műveleti sorozat a következő: O - t - CO, ahol O kikapcsolást, C zárást és t ~3 perces várakozási időt jelent. A kismegszakítón zárt vízszintes téglalapban tüntetik fel az Icn áramot, A jelzés nélkül. A kismegszakítóra megadott megszakítóképességig terjedő minden túláramérték esetén a megszakító bekapcsolási-, valamint megszakítási működése nem járhat semmiféle külső jelenséggel (mint pl. lángkifúvás) a gyártó által megadott biztonsági határokon túl, valamint sem a pólusok között, sem a pólusok és a test között nem léphet fel átívelés, és az érintkezők sem hegedhetnek össze. Ezek szerint a kezelőt nem érheti semmilyen káros hatás kapcsoláskor!
VII. Az üzemi zárlati kapcsolóképesség (Ics ): Annyiban tér el az előző jellemzőtől, hogy most az áramérték O - t - O - t - CO ciklusra vonatkozik egy- és kétpólusú esetben, míg többpólusú kivitelnél O - t - CO - t - CO. A kismegszakítónak háromszor kell megszakítania a zárlati áramot.
VIII. Áramkorlátozó képesség: A 3. ábra mutatja az áramkorlátozási jelenséget. 1: gyengén áramkorlátozó, az ún. "0" átmenetnél kapcsoló megszakító (gyakorlatilag nem korlátozza a független áram csúcsértékét); 2: közepesen áramkorlátozó (korlátozza a független áramot); 3: erősen áramkorlátozó (erősen korlátozza a független áramot). A kismegszakítókon zárt négyzetben tüntetik fel az áramkorlátozási osztályt a 3. ábrának megfelelően.
3. ábra
IX. I2t vagy Joule-integrál:
Az áram négyzetének integrálját adja adott időtartamra, ami a zárlati áram melegítő hatását határozza meg. A 3. ábra mutatja, hogy az áram-idő területcsökkenés magával vonja a Joule-integrál csökkenését is. Ha az 1-es hullám I2t-t vesszük 100%-nak, akkor a 2-es hullámé, amelynek amplitúdója ~harmada, időtartama ~fele az 1-nek, az I2t kb. (1/3)2×1/2=1/18 része (~5,6%-a) az 1-nek. Az áramkorlátozással a hőhatás ~18-ad részére csökkent.
4. ábra
5. ábra
A "0" átmenetnél kapcsoló kismegszakító zárlati oszcillogramját az 5. ábra mutatja. Látható, hogy a "kevés" számú (4-5 db) deion lemeze miatt az ívfeszültség (UB) elenyésző a hálózati feszültséghez (UN) képest, ezért nem képes az áramot (IK´) elfojtani, csak az áram természetes nullaátmenete után az ív újragyulladását megakadályozni. Az áramkorlátozó kismegszakító zárlati viselkedése a 4. ábrán látható. A "kellő" számú deion lemez (~10 db, l. 2. ábra), elegendő a hálózati feszültségnél nagyobb ívfeszültség előállítására, és ezzel biztosítható, hogy a kismegszakító fél hálózati perióduson belül el tudja fojtani a zárlati áramot (IK).
Az időfüggvényekből látható, hogy az áramkorlátozó kismegszakító mindenképpen túlfeszültséget hoz létre (UBMAX>UNMAX), viszont a zárlati áram romboló hatását jelentősen korlátozza (IK´MAX>IKMAX). Az áramkorlátozás eredményeként az áramcsúcs- és az áram-idő terület csökken (l. Joule-integrál). Ezen ok miatt mind az erőhatás, mind a hőhatás is jelentősen kisebb. Ezen tulajdonságok miatt fejlesztették ki az áramkorlátozó kismegszakítókat, és gyakorlatilag a "0" átmenetnél kapcsoló változatok kezdenek kimenni a forgalomból, bár szelektivitási okokból szükségesek.
X. Jelleggörbék: Az értelmezéséhez nézzük meg az egysarkú kismegszakító kapcsolási rajzát a 6. ábra alapján. A szaggatott vonalak mechanikai kapcsolatot jelentenek. A kismegszakítót vagy kézi működtetéssel, vagy a kioldókon keresztül önműködően lehet kikapcsolni. Korábban már említettük a szabad kioldás elvét, amit a kapcsolási rajzon is követni tudunk. A szabad kioldású mechanizmus tetején levő T betű jelenti a kézi működtethetőséget. A jelleggörbéket alapvetően a kioldók határozzák meg.
6. ábra
XI. I(t)-, áram-idő- vagy működési jelleggörbe: Az In névleges áramértéktől az Ir a zárlati gyorskioldó megszólalási áramértékéig növekvő áramokhoz csökkenő működési idő tartozik (ún. függő [inverz] késleltetésű jelleggörbe-szakasz). Az olvadóbiztosítókhoz hasonlóan értelmezzük az I1 és I2 áramokat. I1 az egyezményes (konvencionális) nem kioldó áram, amellyel terhelve a kismegszakítót, az a tih időtartamig (t>1 óra) nem oldhat ki. I2 az egyezményes (konvencionális ) kioldó áram. Az áramot az I1-ről tih után I2-re növelve, annak innentől számítva tih-n belül kell kioldania. I1=1,13In, I2=1,45In, míg tih > 1 h (In < 63 A esetén) és tih > 2 h (In > 63 A esetén).
Ha I > Ir, a kismegszakító működési ideje gyakorlatilag az áramtól függetlenül állandó (t < 0,01 s a "0" átmenetnél kapcsolóknál, míg az áramkorlátozók működési ideje tovább csökken egy kisebb minimális értékig. A vízszintes vonal a működési idő lehetséges maximumát adja, az időtartamot befolyásolja, hogy a szinuszos hálózati feszültség mely pillanatánál kapcsolunk. A 8. ábrán a különböző típusú gyorskioldóval szerelt kismegszakítók idő-áram jelleggöbéjét összevontan adjuk meg. Jól láthatók a különböző kioldási áramtartományokra (l. korábbi táblázat) vonatkozó eltérések. Az "A" félvezetővédő, a "B" vezetékvédő, a "C" készülékvédő és a "D" berendezésvédő karakterisztikát jelent.
7. ábra
8. ábra
XII. Áramkorlátozási jelleggörbe: Ez ugyanúgy, mint az olvadóbiztosítóknál, a zárlati áramokra vonatkozik, amikor a 3. vagy 4. ábrán láthatóan nem alakul ki a zárlati áram csúcsértéke, hanem a kismegszakító azt annál kisebbre korlátozza. A jelleggörbe a levágott (korlátozott) áram (IKMAX) lehetséges maximumát tartalmazza a független áram függvényében (l. 9. ábra). Ezen lehetséges áramcsúcsok alapján tudjuk meghatározni a zárlati áram erő- (dinamikai) hatását.
9. ábra
10. ábra
XIII. I2t jelleggörbe: Az I2t jelleggörbe is a zárlati áramokra vonatkozik és a Joule integrál értékeit tartalmazza a működési időre vonatkoztatva (l. 10. ábra). Az ábrában a 10 ms-hoz és az 5 s-hoz tartozó szinuszos áramra vonatkozó I2t értékek is láthatók. Az 5 s-os határ gyakorlatilag a hőkioldó I2t értékeinek az alsó határa, míg a 10 ms-os értékek a zárlati kioldó I2t értékeinek a felső határa.
Az egyes kismegszakítók jelleggörbéjében szakadás látható a zárlati vagy gyorskioldó megszólalási áramánál. A szakadási ponttól balra a hőkioldó, míg jobbra a gyorskioldó jelleggörbéje látszik.
XIV. Pólusveszteség: A legnagyobb veszteség pólusonként, amelyet a 4. táblázat tartalmaz, mutatja a névleges árammal terhelt pólus melegítési teljesítményét. Ezen teljesítménnyel fűt a beépítési helyen. Ha több kismegszakítót szerelünk egymás mellé, akkor ezek kölcsönös melegítése miatt a névleges áramuk csökkenésére figyelemmel kell lennünk. A megengedett veszteségeket a 4. táblázat tartalmazza:
Névleges áram (In) tartomány (A)
Legnagyobb veszteség pólusonként (W)
In≤10
3
10<In≤16
3,5
16<In≤25
4,5
25<In≤32
6
32<In≤40
7,5
40<In≤50
9
50<In≤63
13
XV. Mechanikai és villamos élettartam. A megszakítók legyenek alkalmasak a névleges árammal végzett megfelelő számú működési ciklus teljesítésére, ami gyakorlatilag több ezer működést jelent.
XVI. Szelektivitás és fedővédelem. Mint korábban láttuk, a kismegszakító véges megszakítóképességgel rendelkezik. Ezért a beépítés helyén ismernünk kell a lehetséges legnagyobb zárlati áramot. Ha ez az áram kisebb, mint a kismegszakító megszakítóképessége, akkor minden rendben, egyébként fedővédelmi eszközt, többnyire olvadóbiztosítót kell alkalmaznunk. Minden gyártó megadja, milyen és mekkora névleges áramú fedővédelmi eszközt kell alkalmazni a kismegszakító megbízható működése érdekében (pl. 63 A-s gL alkalmazási kategóriájú késes olvadóbiztosító).
11. ábra
A 11. ábra együttesen ábrázolja a kismegszakító (C) és az olvadóbiztosító (A, B) idő-áram (fent) és I2t (lent) jelleggörbéjét. Látható, hogy az I < Is szelektivitási határig csak a kismegszakító működik (eddig beszélünk szelektivitásról), majd mindkét készülék együttesen működik, együtt szakítják meg a zárlati áramot. Ebben a tartományban az olvadóbiztosító a kismegszakítóra megengedhető értékűre korlátozza a zárlati áramot.
Végül táblázatosan összefoglaltuk a kétféle megszakító-szabvány szerinti előírásokat és lehetőségeket:
MEGSZAKÍTÓK
KISMEGSZAKÍTÓK
Szabvány
MSZ EN 60947/2
MSZ EN 60898/1
Un (V)
550-608
250-440
In (A)
10-6360
0,5-63 (125)
Lökőfeszültség / szennyezettség-állóság
III/3
Kioldók
termomágneses
termikus
mágneses
mágneses késleltetett
fesz. csökkenési
munkaáramú
ΔI (hibaáram)
kommunikációra képes
elektronikus
túlterhelés
gyorskioldó
gyorskioldó késleltetett
fesz. csökkenési
munkaáramú
ΔI
kommunikációra képes
termomágneses
termikus
mágneses
ΔI
Megállapodás szerinti áram
nem kioldó
1,05 In
1,13 In
kioldó
1,3 In
1,45 In
Megszólalási értékek
állíthatók
nem állíthatók
Megszakítóképesség (kA)
cosφ=0,25-8,2 20-120
cosφ=0,98-0,2 1,5-25 (40)
Pólusok száma
3,4
1-4
Működtetés
kézi, gépi
kézi/gépi távkioldó
Jelzések
BE, KI, KIOLDOTT, TESZT kommunikációra képes, 0, I, P, S, cosφ, szigetelés állapota stb.
