Automaatkaitselüliti valik: elektriautomaatide tüübid ja omadused

Kindlasti on paljud meist mõelnud, miks kaitselülitid nii kiiresti elektriringskeemidest vananenud sulavkaitsmed välja tõrjusid? Nende kasutuselevõtu aktiivsust õigustab rida väga veenvaid argumente, mille hulgas on võimalus osta see kaitseviis, mis sobib ideaalselt konkreetsete elektriseadmete aja-voolu andmetega.

Kas kahtlete, millist kaitselülitit Te vajate, ega tea, kuidas seda õigesti valida? Me aitame leida õige lahenduse – artiklis vaadeldakse nende seadmete klassifikatsiooni. Samuti olulised omadused, millele tuleb kaitselüliti valimisel tähelepanelikult tähelepanu pöörata.

Et Teil oleks lihtsam kaitselülititest aru saada, on artikli materjal täiendatud illustreerivate fotode ja kasulike videosoovitustega spetsialistidelt.

Kaitselülitite klassifikatsioon

Kaitselüliti lülitab talle usaldatud liini peaaegu hetkega välja, mis väldib juhtmestiku ja võrgust toidetavate seadmete kahjustamist. Pärast väljalülitamist saab haru kohe uuesti käivitada, ilma et oleks vaja kaitseseadet vahetada.

Tavaliselt valitakse kaitselülitid nelja põhiparameetri alusel – nimiväljalülitusvõime, pooluste arv, aja-voolu karakteristik, nimitalitlusvool.

Vastavalt nimiväljalülitusvõimele

See omadus näitab lubatud lühisvoolu (LV), mille korral kaitselüliti rakendub ja, vooluringi katkestades, vabastab juhtmestiku ning sellega ühendatud seadmed pingest.

Selle parameetri alusel jagatakse kaitselülitid kolme tüüpi – 4.5 kA, 6 kA, 10 kA.

1. Kaitselülitid nimivooluga 4.5 kA (4500 A) kasutatakse tavaliselt eraelamutes toiteliinide kahjustamise vältimiseks. Juhtmestiku takistus alajaamast lühisekohani on umbes 0.05 oomi, mis annab piirvooluks umbes 500 A.
2. Seadmed nimivooluga 6 kA (6000 A) kasutatakse elamurajoonide, ühiskondlike kohtade lühisekaitseks, kus liinide takistus võib ulatuda 0.04 oomini, mis suurendab tõenäosust saada lühis kuni 5,5 kA.
3. Kaitselülitid nimivooluga 10 kA (10000 A) kasutatakse tööstuslike elektriseadmete kaitseks. Vool kuni 10000 A võib tekkida lühikeses elektriahelas, mis asub alajaama lähedal.

Enne optimaalse lüliti modifikatsiooni valimist on oluline mõista, kas on võimalikud lühisvoolud, mis ületavad 4,5 kA või 6 kA?

Nimilülitusvõime näidatakse lüliti dokumentatsioonis ja korpuses koodina – 4500A, 600A, 10000A või 4,5kA, 6kA, 10kA. Seadme esiküljel on teave tootja, mudeli, nimipinge kohta, mis koosneb aeg-voolu karakteristiku ja töövoolu andmetest.

Lüliti väljalülitamine toimub kindlaksmääratud väärtustega lühise korral. Kõige sagedamini kasutatakse kodumajapidamises 6000 A modifikatsiooniga lüliteid.

4500 A mudeleid kaasaegsete elektrivõrkude kaitseks praktiliselt ei kasutata ja mõnes riigis on nende kasutamine keelatud.

Kui Teid huvitab, kuidas õigesti ampreid vattideks teisendada, soovitame tutvuda materjaliga, mis on esitatud järgmises artiklis.

Lühise registreerimisel lüliti poolt teeb väljalülituse elektromagnetiline mähis (olukord A). Nimivoolu ületamisel katkestab voolu bimetallplaat (olukord B).

Kaitselüliti töö seisneb juhtmestiku (mitte seadmete ja kasutajate) kaitsmises lühise ja isolatsiooni sulamise eest voolude läbimisel, mis ületavad nimiväärtusi.

Vastavalt pooluste arvule

See karakteristik näitab maksimaalset võimalikku juhtmete arvu, mida saab ühendada kaitselülitiga võrgu kaitseks.

Nende väljalülitamine toimub hädaolukorra tekkimisel (lubatud voolunäitajate ületamisel või aeg-voolu kõvera taseme ületamisel).

See karakteristik näitab maksimaalset võimalikku juhtmete arvu, mida saab ühendada kaitselülitiga võrgu kaitseks. Nende väljalülitamine toimub hädaolukorra tekkimisel (lubatud voolunäitajate ületamisel või aeg-voolu kõvera taseme ületamisel).

Ühepooluselised kaitselülitid

Ühepooluseline lüliti on kõige lihtsam lüliti modifikatsioon. See on ette nähtud üksikute ahelate, aga ka ühe-, kahe- ja kolmefaasilise elektrijuhtmestiku kaitseks. Lüliti konstruktsiooni on võimalik ühendada 2 juhet – toitejuhe ja väljuv juhe.

Selle klassi seadme funktsioonide hulka kuulub ainult juhtme kaitsmine süttimise eest. Juhtme nulljuhe paigutatakse nullsiinile, möödudes seeläbi kaitselülitist, ja maandusjuhe ühendatakse eraldi maandussiinile.

Ühepooluselise kaitselüliti ühendamine toimub ühesoonelise juhtmega, kuid mõnikord kasutatakse kahesoonelisi kaableid. Toide ühendatakse lüliti ülemisest osast ja kaitstav liin alumisest osast, mis lihtsustab paigaldust. Paigaldus toimub 18 mm din-siini külge.

Ühepooluseline automaat ei täida sisendkaitselüliti funktsiooni, kuna selle sundväljalülitamisel katkeb faasijuhi ühendus, kuid nulljuhe jääb pingega ühendatuks, mis ei taga 100% kaitset.

Kahepooluselised automaatsed kaitselülitid

Kui on vaja vooluvõrgu täielikku pingest lahtiühendamist, kasutatakse kahepooluselist kaitselülitit.

Seda kasutatakse sisendkaitselülitina, kui lühise või võrgu rikke korral kogu elektrijuhtmestik üheaegselt pingest vabastatakse. See võimaldab teha õigeaegselt remonti ja ahelate uuendamist täiesti ohutult.

Kahepooluselisi kaitselüliteid kasutatakse juhtudel, kui on vaja eraldi lülitit ühefaasilise elektriseadme jaoks, näiteks veesoojendi, boiler, masin.

Kahepooluselise automaadi ühendamine toimub vastavalt kaitse elektriskeemile, kasutades 1- või 2-soonelist juhet (soonide arv sõltub lahtisidumise skeemist). Paigaldus toimub 36 mm din-siini külge.

Automaat ühendatakse kaitstava seadmega 4 juhtmega, millest kaks on toitejuhtmed (üks neist ühendatakse otse võrku ja teine annab toite hüppaja kaudu) ja kaks on väljuvad juhtmed, mis vajavad kaitset, mis võivad olla 1-, 2- või 3-juhtmelised.

Kolmepooluselised automaatsed kaitselülitid

Kolmefaasilise 3- või 4-juhtmelise võrgu kaitseks kasutatakse kolmepooluselisi kaitselüliteid. Need sobivad ühendamiseks tähtühenduse (keskmine juhe jäetakse kaitsmata ja faasijuhtmed ühendatakse poolustele) või kolmnurkühenduse (keskjuheta) järgi.

Ühe liini rikke korral lülituvad ülejäänud kaks automaatselt välja.

Kolmepooluselise kaitselüliti ühendamine toimub 1-, 2- või 3-sooneliste juhtmetega. Paigaldamiseks on vaja 54 mm laiust din-siini.

Kolmepooluseline lüliti toimib sisend- ja üldlülitina mis tahes tüüpi kolmefaasiliste koormuste jaoks. Seda modifikatsiooni kasutatakse sageli tööstuses elektrimootorite toiteks.

Mudeliga ühendatakse kuni 6 juhet, millest 3 on kolmefaasilise vooluvõrgu faasijuhtmed. Ülejäänud 3 on kaitstavad. Need esindavad kolme ühefaasilist või ühte kolmefaasilist juhtmestikku.

Neljapooluselised automaatlülitid

Kolm- või neljafaasilise elektrivõrgu kaitsmiseks, näiteks võimsa mootori puhul, mis on ühendatud “tähtnullpunktiga” põhimõttel, kasutatakse neljapooluselist automaati. Seda rakendatakse sisendlülitina kolmefaasilise neljajuhtmelise võrgu jaoks.

Neljapooluselise lüliti ühendamine toimub 1-, 2-, 3-, 4-soonilise juhtmega, skeem sõltub ühenduse tüübist, korpus paigaldada 73 mm laiusele din-siinile

Automaadi korpusesse saab ühendada kaheksa juhet, millest kolm on elektrivõrgu faasijuhtmed (+ üks nulljuhe) ja neli on väljuvad juhtmed (3 faasi + 1 neutraaljuhe).

Ühefaasilised tarbijad toituvad pingest 220 V, mida saab, kui võtta üks faasidest ja elektrivõrgu nulljuhe (neutraal). See tähendab, et sel juhul on lisaks kolmele elektrivõrgu faasile veel üks juht – nulljuhe, seetõttu paigaldatakse sellise elektrivõrgu kaitsmiseks ja lülitamiseks neljapooluselised automaatlülitid, mis katkestavad kõik neli juhti.

Vastavalt aja-voolu karakteristikule

Automaatlülititel võib olla sama koormuse nimivõimsuse näitaja, kuid seadmete elektritarbimise omadused võivad olla erinevad.

Tarbitav võimsus võib tulla ebaühtlaselt, muutuda sõltuvalt liigist ja koormusest, samuti seadme sisse- või väljalülitamisel või pideval töötamisel.

Tarbitava võimsuse kõikumised võivad olla üsna märkimisväärsed ja nende muutuste ulatus lai. See viib automaadi väljalülitumiseni nimivoolu ületamise tõttu, mida peetakse võrgu valehäireks.

Et välistada kaitselüliti sobimatu rakendumise tõenäosust mitteavariiliste standardsete muutuste korral (voolutugevuse tõus, võimsuse muutus), kasutatakse kindlate aja-voolu karakteristikutega (AVK) automaate.

See võimaldab kasutada lüliteid samade vooluparameetritega suvaliste lubatud koormustega ilma valehäireteta.

AVK näitavad, kui aja pärast lüliti rakendub ja millised on selle ajal voolutugevuse ja automaadi nimivoolu suhte näitajad.

B-karakteristikuga automaatide omadused

Nimetatud karakteristikuga automaat lülitub välja 5–20 sekundi jooksul. Voolu näitaja on seejuures 3–5 automaadi nimivoolu. Neid modifikatsioone kasutatakse kodumajapidamises kasutatavate standardsete seadmete toiteahelate kaitsmiseks.

Kõige sagedamini kasutatakse mudelit korterite ja eramute juhtmestiku kaitsmiseks.

C-karakteristik – tööpõhimõtted

Nomenklatuurtähisega C automaat lülitub välja 1–10 sekundi jooksul 5–10 nimivoolu korral.

Selle rühma lüliteid kasutatakse kõigis valdkondades – igapäevaelus, ehituses, tööstuses, kuid kõige enam on need nõutud korterite, majade ja eluruumide elektrikaitse valdkonnas.

D-omadusega kaitselülitite kasutamine

D-klassi automaatkaitselüliteid kasutatakse tööstuses ning need on saadaval kolme- ja neljapooluseliste modifikatsioonidena. Neid kasutatakse võimsate elektrimootorite ja erinevate 3-faasiliste seadmete kaitseks.

Automaatkaitselüliti rakendumisaeg on 1–10 sekundit voolu korral, mis on 10–14-kordne, mis võimaldab seda tõhusalt kasutada erinevate juhtmestike kaitseks.

Graafiku alumises osas on näidatud nimivoolu väärtuste kordsus, vertikaalteljel on väljalülitusaeg. B-karakteristiku korral toimub väljalülitus, kui tegelik vool ületab nimivoolu 3–5 korda, C-karakteristiku puhul 5–10 korda ja D-karakteristiku puhul 10–14 korda.

Võimsad tööstusmootorid töötavad ainult D-karakteristikuga automaatkaitselülititega.

Võib-olla pakub Teile huvi tutvuda ka automaatkaitselülitite märgistusega meie teises artiklis.

Vastavalt nimitalitlusvoolule

Kokku on 12 automaatkaitselüliti modifikatsiooni, mis erinevad nimitöövoolu näitaja poolest – 1A, 2A, 3A, 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A. Parameeter määrab automaatkaitselüliti rakendumiskiiruse, kui tegelik vool ületab nimivoolu.

Tabel illustreerib iga automaatkaitselüliti modifikatsiooni piirvõimsust, lähtudes ühendusskeemist ja võrgupingest. Kaitselüliti maksimaalne võimekus saavutatakse koormuse ühendamisel kolmnurkskeemi järgi.

Kaitselüliti valimisel määratud karakteristiku järgi võetakse arvesse elektrijuhtmestiku võimsust, lubatud voolu, mida juhtmestik normaalses režiimis talub. Kui voolu väärtus pole teada, määratakse see valemite abil, kasutades juhtme ristlõike, materjali ja paigaldusviisi andmeid.

Automaatkaitselüliteid 1A, 2A, 3A kasutatakse väikeste vooludega ahelate kaitsmiseks. Need sobivad väikese arvu seadmete, näiteks lambi või lühtri, väikese võimsusega külmiku ja muude seadmete elektriga varustamiseks, mille koguvõimsus ei ületa automaatkaitselüliti võimalusi.

3A kaitselüliti on tõhus tööstuses, kui see ühendada kolmefaasiliselt kolmnurkskeemi järgi.

6A, 10A, 16A kaitselüliteid on lubatud kasutada üksikute elektriahelate, väikeste ruumide või korterite elektriga varustamiseks.

Neid mudeleid kasutatakse tööstuses, nende abil varustatakse toitega elektrimootoreid, solenoidid, küttekehad, keevitusautomaadid, mis on ühendatud eraldi liiniga.

Kolm- ja neljapooluselisi 16A automaatkaitselüliteid kasutatakse sisendkaitselülititena kolmefaasilises toiteskeemis. Tootmises eelistatakse D-kõveraga seadmeid.

Kaitselülitid 20A, 25A, 32A kaitsevad kaasaegsete korterite juhtmestikku. Need suudavad toita elektriga pesumasinaid, küttekehasid, elektrilisi kuivateid ja muud suure võimsusega seadmeid. Mudelit 25A kasutatakse sisendkaitselülitina.

Kaitselülitid 40A, 50A, 63A kuuluvad suure võimsusega seadmete klassi. Neid kasutatakse suure võimsusega jõuseadmete elektriga varustamiseks kodumajapidamises, tööstuses ja tsiviilehituses.

Kaitselülitite valik ja arvutus

Teades kaitselülitite omadusi, saab kindlaks teha, milline kaitselüliti sobib üheks või teiseks otstarbeks. Enne optimaalse mudeli valikut tuleb aga teha mõned arvutused, mille abil saab täpselt määrata vajaliku seadme parameetrid.

Samm #1 – kaitselüliti võimsuse määramine

Kaitselüliti valimisel on oluline arvestada ühendatavate seadmete koguvõimsust.

Näiteks on vaja kaitselülitit köögiseadmete ühendamiseks elektrivarustusega. Oletame, et pistikupessa ühendatakse kohvimasin (1000 W), külmik (500 W), ahi (2000 W), mikrolaineahi (2000 W) ja veekeetja (1000 W). Koguvõimsus on 1000+500+2000+2000+1000=6500 (W) ehk 6,5 kW.

Tabelis on toodud mõnede kodumasinate nimivõimsus, mis on nende tööks vajalik. Normatiivandmete alusel valitakse toitejuhtme ristlõige ja juhtmestiku kaitseks kaitselüliti.

Kui vaadata kaitselülitite tabelit ühendusvõimsuse järgi ja arvestada, et kodustes tingimustes on juhtmestiku standardpinge 220 V, siis kasutamiseks sobib ühe- või kahepooluseline kaitselüliti 32A koguvõimsusega 7 kW.

Tuleb arvestada, et võib vaja minna suuremat tarbimisvõimsust, kuna kasutamise käigus võib tekkida vajadus ühendada teisi elektriseadmeid, mida algselt arvesse ei võetud. Selle olukorra ettenägemiseks kasutatakse kogutarbimise arvutustes tõusutegurit.

Oletame, et lisavarustuse lisamise tõttu on vaja võimsust suurendada 1,5 kW võrra. Siis tuleb võtta tegur 1,5 ja korrutada saadud arvutusliku võimsusega.

Arvutustes on mõnikord otstarbekas kasutada langustegurit. Seda kasutatakse siis, kui mitme seadme samaaegne kasutamine on võimatu.

Oletame, et köögi juhtmestiku koguvõimsus on 3,1 kW. Siis langustegur on 1, kuna arvesse võetakse minimaalne üheaegselt ühendatud seadmete arv.

Kui üht seadet ei ole võimalik teistega ühendada, võetakse langustegur väiksem kui üks.

Samm #2 – kaitselüliti nimivõimsuse arvutamine

Nimivõimsus on võimsus, mille juures juhtmestikku ei katkestata.

Seda arvutatakse valemi järgi:

M = N * CT * cos(φ),

Kus

• M – võimsus (vatt);
• N – elektrivõrgu pinge (volt);
• ST – vool, mis suudab läbida kaitselülitit (Amper);
• cos(φ) – koosinuse väärtus nihkenurgast faaside ja pinge vahel.

Koosinuse väärtus on tavaliselt 1, kuna voolu- ja pingefaaside vahel praktiliselt nihet ei ole.

Valemist väljendame ST:

CT = M/N,

Võimsus on meil juba määratud, ja võrgupinge on tavaliselt 220 volti.

Kui koguvõimsus on 3,1 kW, siis:

CT = 3100/220 = 14.

Saadav vool on 14 A.

Kolme faasi koormuse arvutamiseks kasutatakse sama valemit, kuid arvestatakse nurkade nihkeid, mis võivad ulatuda suurte väärtusteni. Tavaliselt on need ühendataval seadmel märgitud.

Samm #3 – nimivoolu arvutamine

Nimivoolu saab arvutada elektrijuhtmestiku dokumentatsiooni järgi, kuid kui seda pole, määratakse see juhi omadustest lähtudes.

Arvutusteks on vaja järgmisi andmeid:

• juhi ristlõike pindala;
• juhtmete jaoks kasutatav materjal (vask või alumiinium);
• paigaldusviis.

Olmetingimustes paikneb juhtmestik tavaliselt seinas.

Ristlõikepindala arvutamiseks on vaja mikromeetrit või nihikut. Mõõta tuleb ainult juhtivat südamikku, mitte juhet ja isolatsiooni.

Pärast vajalikke mõõtmisi arvutame ristlõikepindala:

S = 0,785 * D * D,

Kus

• D – juhi läbimõõt (mm);
• S – juhi ristlõikepindala (mm²).

Järgmisena kasutame allolevat tabelit.

Olles kindlaks teinud, millisest materjalist on juhi südamikud tehtud, ja arvutanud ristlõikepindala, saab määrata voolu ja võimsuse näitajad, mida elektrivõrgu juhtmestik talub. Andmed on toodud seina peidetud juhtmestiku kohta.

Saadud andmete põhjal valime kaitselüliti töövoolu ja selle nimiväärtuse. See peab olema võrdne või väiksem töövoolust. Mõnel juhul on lubatud kasutada kaitselüliteid, mille nimiväärtus ületab juhtmestiku tegelikku voolu.

Samm #4 – aja-voolu karakteristiku määramine

Õigeks AVK määramiseks tuleb arvestada ühendatavate koormuste käivitusvoolusid.

Vajalikud andmed saab teada allolevat tabelit kasutades.

Tabelis on toodud mõned elektriseadmete tüübid, samuti käivitusvoolu kordsed ja impulsside kestused sekundites.

Tabeli andmetel saab määrata voolutugevuse (amprites) seadme sisselülitamisel, samuti ajavahemiku, mille järel piirvool uuesti tekib.

Näiteks kui võtta elektriline hakklihamasin, mille võimsus on 1,5 kW, arvutada sellele töövool tabelitest (see on 6,81 A) ja arvestades käivitusvoolu kordset (kuni 7 korda) saame voolu väärtuseks 6,81*7=48 (A).

Sellise tugevusega vool kulgeb perioodilisusega 1–3 sekundit. Arvestades vooluaja karakteristikute (VTK) graafikuid klassi B puhul, on näha, et ülekoormuse korral rakendub kaitselüliti esimestel sekunditel pärast hakklihamasina käivitamist.

Ilmselt vastab selle seadme kordsus klassile C, seetõttu tuleb elektrilise hakklihamasina töö tagamiseks kasutada kaitselülitit karakteristikuga C.

Koduseks kasutuseks kasutatakse tavaliselt karakteristikutele B, C vastavaid kaitselüliteid. Tööstuses, suurte kordsete vooludega seadmete (mootorid, toiteplokid jne) puhul tekib vool kuni 10-kordne, seetõttu on otstarbekas kasutada seadme D-modifikatsioone.

Siiski tuleb arvestada selliste seadmete võimsust ja käivitusvoolu kestust.

Autonoomsed automatiseeritud kaitselülitid erinevad tavalistest selle poolest, et need paigaldatakse eraldi jaotuskilpidesse.

Seadme funktsioonid hõlmavad ahela kaitset ootamatute pingehüpete eest, elektrienergia väljalülitamist kogu võrgus või kindlas võrguosas.

Järeldused ja kasulik video teemal

Kaitselüliti valikut voolu karakteristiku järgi ja voolu arvutamise näidet käsitletakse järgmises videoklipis:

Kaitselüliti nimivoolu arvutamist demonstreeritakse järgmises videos:

Kaitselülitid paigaldatakse maja või korteri sisendisse. Need paiknevad plastikust tugevates kastides. Kaitselüliti olemasolu koduse elektrivõrgu skeemis on ohutuse tagatis. Seadmed võimaldavad elektriliini õigeaegselt välja lülitada, kui võrgu parameetrid ületavad seatud piiri.

Arvestades kaitselülitite põhiomadusi ja tehes õiged arvutused, saab teha õige valiku selle seadme ja selle paigalduse osas.

Kui teil on teadmisi või kogemusi elektripaigaldustööde tegemisel, palun jagage neid meie lugejatega. Jätke oma kommentaarid kaitselüliti valiku ja selle paigalduse nüansside kohta allolevatesse kommentaaridesse.