A kapcsolókról I.
2007/12. lapszám | Kemény József | 9241 |
Figylem! Ez a cikk 18 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A címben megnevezett kapcsolókészülékek alapvetően a fogyasztói berendezések, egyszerű fogyasztók névleges és üzemszerű túlterhelési áramának rendeltetésszerű ki- és bekapcsolására szolgálnak, valamint zárt állapotban véges ideig el tudják viselni a ...
A kapcsolók jellemzői, (amennyiben értelmezhetők) a következők: a készülék típusa; a névleges és határértékek a főáramkörre vonatkozóan; az alkalmazási kategória; a tartósság; a vezérlőáramkörök; a segédáramkörök; a kapcsolási túlfeszültségek. A készülék típusai az alábbiak szerint osztályozhatók: a pólusok száma, a kapcsolható független áramkörök száma; az áramnem (váltakozó áram vagy egyenáram), váltakozó áram esetén a fázisok száma, valamint a névleges frekvencia brés a cos , míg egyenáram esetén az áramkör villamos időállandója; a főérintkezők helyzeteinek száma (ha kettőnél több). A névleges és határ- értékekről a főáramkörre vonatkozóan a következőket állapíthatjuk meg.
A névleges értékeket a gyártó adja meg. Ezeket a következők szerint kell meghatározni, mindazonáltal nem feltétlenül szükséges az összes, itt felsorolt névleges értéket megállapítani.
Névleges feszültségek
Egy készüléket a következő névleges feszültségek határoznak meg.
Névleges üzemi feszültség (Ue).
Egy készülék névleges üzemi feszültsége az a feszültségérték, amely a névleges üzemi árammal együtt meghatározza a készülék alkalmazását, és amelyre a vonatkozó vizsgálatok és az alkalmazási kategóriák utalnak.
Névleges szigetelési feszültség (Ui).
Egy készülék névleges szigetelési feszültsége az a feszültségérték, amelyre a szigetelési próbafeszültség és a kúszó- áramutak utalnak.
Névleges lökőfeszültség-állóság (Uimp).
Annak az előírt alakú és polaritású lökő- feszültségnek a csúcsértéke, amelyet a készülék hiba nélkül kiállni képes az előírt vizsgálati feltételek mellett és amelyre a légközértékeket vonatkoztatják. Egy készülék névleges lökőfeszültség-állósága egyenlő vagy nagyobb kell legyen annál az értéknél, amelyet abban az áramkörben fellépő tranziens túlfeszültségekre határoztak meg, amelybe a készüléket beépítik.
Áramok
Egy készüléket a következő áramok határoznak meg.
Egyezményes, nyitott szerelési (szabad levegőjű) termikus áram (Ith).
Az egyezményes, nyitott szerelési termikus áram annak a vizsgálati áramnak a legnagyobb értéke, amelyet a szabad levegőn, tokozás nélküli készülék melegedés-vizsgálatánál kell alkalmazni.
Egyezményes, tokozott szerelési termikus áram (Ithe).
Az egyezményes, tokozott szerelési termikus áram az a gyártó által meghatározott áramérték, amelyet a készülék melegedés-vizsgálatánál kell alkalmazni, amikor az az előírt tokozásba van szerelve.
Névleges üzemi áramok (Ie) (vagy névleges üzemi teljesítmények).
A készülék névleges üzemi áramát a gyártó határozza meg, amely tekintetbe veszi a névleges üzemi feszültséget, a névleges frekvenciát, a névleges üzemmódot, az alkalmazási kategóriát és a védőburkolat típusát, ha vonatkozik rá.
Névleges folytonos áram (Iu).
Egy készülék névleges folytonos árama az a gyártó által meghatározott áramérték, amelyet a készülék folytonos (megszakítás nélküli) üzemben vezetni tud.
Névleges frekvencia.
Az a hálózati frekvencia, amelyre a készüléket tervezték, és amelyre más jellemző értékek vonatkoznak.
Névleges üzemmódok. A szokásosként tekintetbe vett név- leges üzemmódok a következők.
Nyolcórás üzem
Olyan üzemmód, amelyben a készülék főérintkezői zárva maradnak, mialatt állandó áramot vezetnek a készülék szempontjából elegendő ideig, megszakítás nélkül, hogy az a termikus állandósult állapotot elérje. Az üzemidő a 8 órát nem haladhatja meg.
Folytonos üzem
Olyan terhelésmentes időszak nélküli üzemmód, amelyben a készülék főérintkezői zárva maradnak, mialatt állandó áramot vezetnek, megszakítás nélkül 8 óránál hosszabb időszak (hetek, hónapok vagy évek) folyamán. Állandó és 8 órás üzem esetén van idő az állandósult melegedés kialakulására, ezért a kapcsoló névleges áramának (In) legalább akkorának kell lennie, mint a fogyasztó név- leges árama IB (In>IB).
Szakaszosan ismétlődő vagy szakaszos üzem
Olyan terheléses időszakokkal bíró üzemmód, amelyben a készülék főérintkezői zárva maradnak, és amely a terhelésmentes időszakokkal meghatározott viszonyban van, de mindkét időszak túl rövid ahhoz, hogy lehetővé tegye a készülék hőegyensúlyának elérését (bekapcsoláskor nem érheti el az állandósult melegedést, és kikapcsoláskor nem hűlhet le a környezeti hőmérsékletre).
A szakaszos üzemet az áram értéke, az áramfolyás időtartama és a terhelési tényező jellemzi, ez utóbbi az üzemi szakasznak a teljes időszakhoz való viszonya, gyakran százalékban kifejezve. A terhelési tényező szabványosított értékei: 15%, 25%, 40% és 60%. A műveleti ciklusok száma szerint, amelyeket óránként teljesíteni tudnak, a készülékeket a következő osztályokba sorolják (1. táblázat). A műveleti ciklusok óránkénti nagy számához tartozó szakaszos üzem esetén a gyártónak vagy a valóságos ciklus fogalmaival - ha az ismert -, vagy az általa megjelölt egyezményes ciklus fogalmaival meg kell adnia a névleges üzemi áramok értékeit. A szakaszos üzemre szánt kapcsolókészülék meg- jelölhető a szakaszos üzem jellemzőivel.
Időszakos üzem
Olyan üzemmód, amelyben a készülék főérintkezői nem elegendő ideig maradnak zárva ahhoz, hogy lehetővé tegyék a készülék hőegyensúlyának elérését, és a terheléses időszakokat elegendő időtartamú terhelésmentes időszakok választják el, hogy a hűtőközeggel helyreállítsák a hőegyensúlyt, vagyis a készülék le tud hűlni a környezeti hőmérsékletre.
Ismétlődő (periodikus) üzem
Olyan üzemmód, amelyben a művelet - akár állandó, akár változó terheléssel - rendszeresen ismétlődik.
Rendeltetésszerű terhelési és túlterhelési jellemzők
Ellenálló képesség motorkapcsolási túlterhelési áramokkal szemben
A motorok kapcsolására szánt készülék legyen alkalmas a motor indításával, az üzemi fordulatszámra való felgyorsításával és a működési túlterhelésekkel járó termikus hatások elviselésére. Az ezeknek a körülményeknek megfelelő részletes követelményeket a vonatkozó termékszabványok adják meg.
Névleges bekapcsoló-képesség
Egy készülék névleges bekapcsolóképessége az a gyártó által meghatározott áramérték, amelyet a készülék előírt bekapcsolási feltételek mellett megfelelően be tud kapcsolni. A bekapcsolási feltételek, amelyeket elő kell írni, a következők: az alkalmazott feszültség, illetve a vizsgálati áramkör jellemzői. A névleges bekapcsolóképességet a névleges üzemi feszültségre, a névleges üzemi áramra és az alkalmazási kategóriára való utalással határozzák meg.
Névleges megszakítóképesség
Egy készülék névleges megszakítóképessége az a gyártó által meghatározott áramérték, amelyet a készülék az előírt megszakítási feltételek mellett megfe- lelően meg tud szakítani.
A megszakítási feltételek, amelyeket elő kell írni, a következők: a vizsgálati áramkör jellemzői, illetve az üzemi frekvenciájú visszatérő feszültség. A név- leges megszakítóképességet a névleges üzemi feszültségre és a névleges üzemi áramra való utalással határozzák meg a vonatkozó termékszabvány szerint. A készülék legyen alkalmas a névleges megszakítóképességig terjedő bármilyen értékű áram megszakítására. A névleges megszakítóképességet a névleges üzemi feszültségre, a névleges üzemi áramra és az alkalmazási kategóriára való utalással határozzák meg.
Zárlati jellemzők
Névleges rövid idejű határáram (Icw) Egy kapcsoló rövid idejű határárama az a gyártó által megadott rövid idejű határáramérték, amelyet a készülék a vizsgálati feltételek mellett károsodás nélkül vezetni képes. A névleges rövid idejű határáram értéke ne legyen kisebb, mint a legnagyobb névleges üzemi áram tizenkétszerese, és az áram időtartama 1 s legyen, feltéve, hogy a gyártó ettől eltérő értéket nem ad meg (a megengedett I2t értékét határozza meg a következő képlet: I2tmeg=Icw2 x tih). Váltakozó áram esetén az áramérték a váltakozó áramú összetevő effektív értéke, és feltételezhető, hogy a legnagyobb csúcsérték, amely felléphet, nem haladja meg ennek az effektív értéknek az n-szeresét. Az n tényező 1,41 és 2,2 között változik az áram nagyságának függvényében. A nagyobb áramokhoz egyre induktívabb áramkör és ezért egyre nagyobb n tartozik.
Névleges zárlati bekapcsoló-képesség (Icm)
Egy kapcsoló névleges zárlati bekapcsoló-képessége a gyártó által a készülékre megadott zárlati bekapcsolóképesség érték, a névleges üzemi feszültség, a név-leges frekvencia (ha van), és az előírt teljesítménytényező (vagy időállandó) mellett. Ezt független csúcsáramként fejezik ki.
Névleges zárlati megszakítóképesség (Icn)
A készülék névleges zárlati megszakítóképessége a gyártó által a készülékre megadott zárlati megszakítóképesség érték a névleges üzemi feszültségnél, váltakozó áram esetén a névleges frekvencián és az előírt teljesítménytényező mellett, illetve egyenáram esetén az előírt idő- állandó mellett.
Névleges feltételes zárlati áram
A készülék névleges feltételes zárlati árama az a gyártó által meghatározott független áramérték, amelyet a gyártó által előírt zárlatvédelmi eszközzel védett készülék az eszköz működési idejéig megfelelően el tud viselni a vonatkozó termékszabványban előírt vizsgálati feltételek mellett.
Az alkalmazási kategória
A terheléseket alkalmazási kategóriákba sorolták mind a fő-, mind a segédáramkörre, valamint mind a váltakozó (AC), mind az egyenáramra (DC) vonatkozóan [1]..[4]. Az alkalmazási kategóriák függnek az áramnemtől és a terhelés jellegétől: a terhelés lehet ohmos, motorikus, világítótest és háztartási gép stb. Az alkalmazási kategóriákra be- és kikapcsolási korlátozások vonatkoznak, pl. a be- és kikapcsoláskor a feszültség, ill. áram hányszorosa lehet a névlegesnek, valamint AC esetben mekkora a cos
, DC esetben mekkora a T=L/R időállandó. A főáramkörökre vonatkozó alkalmazási kategóriák az áramnem-jelölés után egy, míg a segédáramkörökre, ill. a kapcsolóelemre vonatkozók mindig két számjegyűek. Főáramkörre vonatkozó alkalmazási kategóriák [4] a 2. táblázatban olvashatók.
A tartósság
A "tartósság" kifejezést az "élettartam" helyett használjuk abból a célból, hogy kifejezze a műveleti ciklusok számára vonatkozó elvárást, amelyeket a készüléknek az alkatrészek javítása vagy cseréje előtt teljesítenie kell. Ezenkívül az "élettartam" kifejezést általánosan alkalmazzuk az üzemi működésre is, és szükségesnek látszott, hogy ne használjuk az "élettartam" kifejezést annak érdekében, hogy a két fogalom közötti zavarokat elkerüljük. A kapcsolóknál kétféle tartósságot különböztetünk meg.
Mechanikai tartósság
A mechanikai elhasználódással szembeni ellenállás szempontjából a készüléket a vonatkozó termékszabványban meghatározott, terhelés nélküli (azaz a főérintkezőknél áram nélküli) műveleti ciklusok száma jellemzi, amely teljesíthető, mielőtt bármely mechanikai rész karbantartása vagy cseréje szükségessé válna; a gyártó útmutatásai szerinti rendes karbantartás azonban megengedhető a karbantartásra tervezett készülékek esetében. Az egyes műveleti ciklusok egy zárási, majd egy nyitási műveletből állnak. A terhelés nélküli műveleti ciklusok ajánlott számát a vonatkozó termékszabványban kell előírni.
Villamos tartósság (Tn)
A villamos elhasználódással szembeni ellenállás szempontjából a készüléket a vonatkozó termékszabványban megadott üzemi feltételeknek megfelelő, terheléses műveleti ciklusok javítás vagy csere nélkül végezhető száma jellemzi. A terheléses műveleti ciklusok ajánlott számát a vonatkozó termékszabványban kell előírni. Az alkalmazandó képlet alapján készülnek a tartóssági diagramok a különböző alkalmazási kategóriákra (l. 3. ábra), vagy a teljesítmény, vagy az áram alapján ábrázolják a tartósságot. A vezérlőáramkörök és a segédáramkörök jellemzőivel terjedelmi okok miatt most nem foglalkozunk.
A kapcsolási túlfeszültségek
A gyártónak meg kell adnia a kapcsolási túlfeszültségek legnagyobb értékét, amelyet a vizsgálat alkalmával a kapcsolókészülék működése okoz. Ez az érték ne legyen nagyobb, mint a névleges lökőfeszültség-állóság értéke.
A kapcsolók szerkezeti felépítése
A kapcsolók működtetésük szerint vagy külső (kézi) erővel kapcsolhatók más kapcsolási helyzetbe - a külső működtetést kiváltó erő megszűnésével többnyire új kapcsolási helyzetükben maradnak, kivéve a nyomógombokat -, vagy gépi működtetésűek. Ebből következik, hogy legalább egy stabil állapottal rendelkeznek. Legelterjedtebbek azok a kapcsolók, amelyek világítási és kisebb teljesítményű háztartási vagy ipari villamos berendezések ki- és bekapcsolására szolgálnak. Az új kapcsolási helyzetben való rögzítésük szerkezeti megoldása, kialakítása szerint a háztartásokban világítási vagy egyéb villamos fogyasztók működtetésére szolgáló kapcsolófajták a következők: nyomócsapos kapcsolók; forgócsapos kapcsolók (bütykös, görgős, kamrás, hengeres, helyzet-, vezérlőtárcsás kapcsolók stb.); billenőkapcsoló; kontaktorok. A kapcsolók 4 fő részből állnak: kapcsolószerkezet; helyzetbiztosító szerkezet; működtető szerkezet; vázszerkezet.
a. A nyomócsapos kapcsoló olyan kapcsoló, amelynek működtető szerve egy olyan csap, amelyet meg kell nyomni az érintkező állapotában végbemenő változás elérése érdekében. Egy stabil állapottal rendelkezik, főleg nyomógombokban alkalmazott. A 4. ábrán jól látható a nyomócsap két szélső állapota. A kapcsoló mind nyugalmi áramú, mind munkaáramú érintkezőkkel rendelkezik. Az érintkezők két megszakítási hellyel ellátottak.
b. A forgócsapos kapcsoló olyan kapcsoló, amelynek működtető szerve olyan tengely vagy orsó, amelyet egy vagy több kijelölt helyzetbe kell elfordítani az érintkezők állapotában végbemenő változás elérése céljából.
A legrégibb típusú kapcsoló, amelynek működési elvét az 5. ábrán láthatjuk: működtetőkar; az elforgatható szigetelőtest; a kivezetések, amelyek egyúttal a rugózott álló érintkezők; mozgó érintkezőpár; rugó, amely a kapcsolókar helyzetének biztosítására szolgál. Az áram be- és kivezetésére szolgáló állóérintkezők rugalmas anyaga lehetővé teszi a szükséges érintkező nyomást is.
