A Késes Olvadóbiztosítók Átfogó Ismertetése: Működés, Kiválasztás és Alkalmazás

Harmadik alkalommal van találkozásunk a védelmi eszközök „cápájával”, az elektrotechnika hőskorában kialakult és látszólag máig változatlan, igen sikeres egyedével: az olvadóbiztosítóval. Az eddigiekben eljutottunk a kezdetektől a ma használatos kis- és középfeszültségű olvadóbiztosítók áttekintéséig. Az olvadóbiztosító (a köznyelvben téves elnevezéssel biztosíték) olyan készülék, melynek elsődleges feladata az áramköri elemek (vezetékek, villamos motorok, elektronikai berendezések) védelme a túlterhelési- és zárlati áramok káros hatásai ellen, vagyis az áramkör megszakítása az erre a célra méretezett, vékony huzal kiolvadásával.

Másodlagos feladatuk a névleges elektromos áramerősségüknél nem nagyobb áramok üzembiztos vezetése. Egy olvadóbiztosító tervezésekor el kell dönteni, hogy mi az adott esetben a legfontosabb szempont, amiben bajnoknak kell lennie. A mérete legyen a lehető legkisebb, vagy a működési sebessége a legnagyobb? A hőveszteségét minimalizáljuk, vagy a zárlati megszakítóképességét tornásszuk föl a lehető legnagyobb értékre? Persze lehet, hogy több is fontos ezek közül, de egyszerre minden tekintetben nem lehet a maximumot hozni. Mindig kompromisszumokra kényszerülünk, mert a felsorolt kívánságok gyakran ellentétes intézkedésekkel valósíthatók meg.

A megoldás tehát az, hogy különböző eszközök védelmére, különböző környezetbe, eltérő igényekhez más-más olvadóbiztosítót kínálnak a gyártók. Minden feladathoz meg lehet találni az optimális megoldást, de ehhez el kell tudni igazodni a gazdag választékban. Csúnyán melléfoghat egy dilettáns, aki félvállról veszi a dolgot: védelem helyett akár időzített bombát is telepíthet. Szerencsére nem nagy ördöngösségről van szó, az alapok ismeretében egy villanyszerelő mester biztos kézzel választ.

A Késes Olvadóbetétek Jelölései és Paraméterei

Vegyünk kézbe például egy késes olvadóbetétet, és nézzük meg, mi olvasható le róla! A gyártó azonosítója mellett biztos megtaláljuk a típus- és méretjelzését (például NH2). Az 1-es, 2-es, 3-as, 4-es, majd a 4a-s méretszám jelöli az egyre nagyobb áramerősség-sorokhoz tartozó egyre nagyobb szabványos geometriai méreteket. Persze a technológia fejlődésével megindult a méretcsökkentés irányába is a törekvés. A korábbiakhoz hasonló, sőt, akár jobb képességű betétek váltak elkészíthetővé egyre kisebb térfogatban.

A „titkosügynökök” között a dupla nullások számítanak a legvagányabbaknak, a késes betétek világában azonban már megjelentek a tripla nullások is. Egyes gyártók ezt 00C-vel jelölik („C”, mint Compact), ami arra utal, hogy ezek igazából nem jelentenek újabb méretkategóriát, „csupán” szélességi méretük csökkentett a 00-áshoz képest. A 000-ás (vagy 00C-s) betétek tehát csereszabatosak a 00-ásokkal (ugyanabba a foglalatba illeszkednek, mint a 00-ások), de keskenyebbek (azaz kompaktabbak) náluk.

Késes biztosítékok: minden, amit tudni kell

Névleges Áram és Feszültség

A névleges áram - amelynek vezetésére korlátlan ideig képes a biztosítóbetét, például 63A - általában az egyik legszembetűnőbben jelzett érték. Ugyanaz a névleges áramérték sokszor több geometriai méretben is megtalálható. Ezeknek az átfedéseknek az oka lehet például a visszamenőleges csereszabatosság. Persze a helyigény mellett az árban és egyéb tulajdonságokban (például veszteségi teljesítmény) is van köztük különbség.

Mindjárt itt következik a névleges feszültség. Ez (kisfeszültség esetén) jellemzően 400, 500, 690 V vagy 1000 V váltakozó áramú hálózaton. Természetesen a beépítési hely maximális hálózati feszültsége a meghatározó kiválasztáskor. De érdemes figyelmesnek lenni, mert néha a kevesebb a drágább: egyes gyártóknál nem igaz, hogy a nagyobb tudású betétért kell többet fizetni. Esetenként például a nagyobb számban gyártott 500 V-os betét olcsóbb lehet, mint a kisebb darabszámú 400 V-os.

Zárlati Megszakítóképesség és Szabványok

Biztosan megtaláljuk a betéten a névleges zárlati megszakítóképességét kA-ben kifejezve. Ez azt a legnagyobb áramot jelzi, amit kötelessége minden körülmények között megszakítani. Késes betéteknél 100-120 kA ez az érték, de még a háztartásokban használt D-rendszerű biztosítóknál is eléri az 50 kA-t. Feltüntetik a betéten a vonatkozó szabványokat (IEC, EN, DIN vagy VDE) és a vizsgálatra utaló jelet, a gyártót, esetleg az országot.

Alkalmazási Kategória (Karakterisztika)

Átugrottunk egy fontos dolgot, amit többnyire a névleges áramérték mellett tüntetnek föl: az alkalmazási kategóriát (karakterisztikát) leíró jelet. Ez két vagy három egymást követő betű. Mindig egy kisbetű áll elől, majd egy nagybetű, vagy nagybetűvel kezdődő betűpár követi. Az elöl álló „g” arra utal, hogy „teljes tartományú”, az „a” pedig arra, hogy „résztartományú” biztosítóról van szó. Előbbi alkalmas a teljes túláramtartományban a működésre, utóbbi csak a nagyobb, a zárlati áramok megszakítására. Az „a” jelű olvadóbetéteket tehát csak olyan helyre szabad beépíteni, ahol a kisebb túlterheléseket más eszköz időben hárítja.

Nem nehéz az alkalmazási kategória hátul álló, nagybetűs részének megfejtése. A „G” az általános célú („G”, mint generális) felhasználásra utal. Ez a legnagyobb számban használatos, legelterjedtebb típus. Korábban ehelyett „L”-et írtak, arra utalva, hogy főleg kábelek, vezetékek („L”, mint Line) védelmére szolgálnak. Az „M” a motorok, az „S” a félvezetők (Semiconductor), a „Tr” a transzformátorok, a „PV” a napelemes (Photo Voltaic) rendszerek védelmére kifejlesztett karakterisztikával rendelkező betéteket jelöli. A „B” a bányászati alkalmazásra szánt betétek jele, az „R” pedig szintén főleg félvezetők védelmét látja el az „S” jelűeknél is gyorsabb (rapid) működésével. Az egyes alkalmazások mögött különböző kiolvadási karakterisztikák, különböző környezetállósági képességek, eltérő típusú vizsgálati követelmények húzódnak meg.

Mire jó a késes biztosíték?

Színjelölések és Egyéb Jelek

Beszéltünk már arról, hogy a D-rendszerű betéteknél a felhasználót színjelölések segítik: a kiolvadásjelző szem színe utal a betét névleges áramerősségére. Hasonlóképpen vannak színkonvenciók a késes betéteknél is: például a gG és aM jelűeknél normál fekete, illetve zöld karakterekkel jelölik az 500 V-os értéket, és inverz fekete, illetve zöld nyomtatással a 400 és a 690 V-osat. A barna a gTr betétek színjele, a piros pedig a gB alkalmazási osztályé. Természetesen egyéb jelek is szerepelnek, szerepelhetnek még az olvadóbetéten. Késes betéteknél nyomtatásban piktogrammal is jelölni szokták, ha a kiemelő fül szigetelt.

Az Olvadóbiztosító Működési Elve

A tankönyvek azt írják az olvadóbiztosítóról, hogy az a hálózat egy tudatosan meggyengített pontja, amely a túláramok hatására a védendő hálózatrésznél (vezetéknél, transzformátor- vagy motortekercselésnél stb.) hamarabb megy tönkre. Egészen pontosan a „gyenge láncszem” az olvadóelem kicsípéseinél levő keresztmetszet szűkület. Jól érzékelhető, milyen jelentős kicsípésekről van szó. A védendő vezeték keresztmetszetének alig 1-2%-át teszi ki itt az aktív keresztmetszet. Sőt, a félvezetővédő olvadóbetéteknél ez még az egy századrészt sem éri el! Az egész dolog tehát egyszerűnek tűnik: ezek a hihetetlenül elvékonyított lemezkék hipp-hopp elolvadnak, például egy zárlat során, és meg is vagyunk. Javaslom azonban, gondoljuk végig részleteiben, hogy is működik ez!

Működés Névleges Áramon és Túlterheléskor

Kezdjük a vizsgálódást a névleges értékű vagy annál kisebb áramnál! Ilyenkor is működik az olvadóbiztosító. Egész pontosan azt teszi, hogy nem olvad ki. Ha a fentiekbe belegondolunk, ez nem is olyan egyszerű, hiszen az olvadóelem a kiolvadás határán kell, hogy biztonsággal vezesse az áramot elvileg végtelen ideig. Az óriási áramsűrűség nagy hőveszteséggel jár, ezt hatásosan el kell vezetni tőle, hogy ne sérüljön. Szerencsére a kvarchomok jó hővezető, segít a kerámiatest falához juttatni a hő nagy részét. A kések is részt vesznek a hűtésben, miközben az érintkezési pont miatt itt is többlethő keletkezi. Fontos, hogy az összes veszteség ne legyen túl nagy. Egyrészt a felhasználók szeretnének minél kevesebbet fizetni a védelemért, másrészt szeretnék a lehető legkisebb méretű elosztószekrényben elhelyezni eszközeiket úgy, hogy azok ne melegítsék tönkre magukat és egymást.

Zárlati Áramok Megszakítása

Persze igazából akkor beszélünk az olvadóbiztosító működéséről, amikor a túláram hatására kiolvad. Az olvadóbiztosítóban összetett termikus, áramlási, mechanikai és kémiai folyamatok zajlanak le. Ezek összességén múlik, hogy a végeredmény sikeres zárlathárítás vagy katasztrófa lesz-e. A kvarchomoktöltet minősége (szemcseméret, tisztaság, a homokszemek méreteloszlása), mennyisége (tömörsége) alapvetően fontos a jó működés szempontjából. A villamos ív hőhatása gyors és nagy nyomásnövekedést okoz a kerámiatesten belül, amit annak el kell viselnie. A robbanásszerűen elpárolgó fémgőz bepréselődik a homokszemek közötti résekbe. Ha nincs elég hely - túl tömör a töltet, az apró porszemcsék kitöltik a hézagokat -, akkor túl nagy nyomás alakul ki, aminek végzetes következménye a betét felrobbanása lesz.

A kiolvadás után az olvadóelem helyén maradó, áramvezetésre már nem képes, megszilárdult fém-homok olvadékelegyet fulguritnak hívjuk. Az ókori rómaiak megfigyelték, hogy ha Jupiter villámait haragjában homokos területbe vágta, akkor annak helyén ágas-bogos olvadékmaradvány található. Ezt illették a latin villám (fulgur) szóval. Az olvadóbiztosítóban a több ezer fokos villamos ív hatására megolvadó kvarchomok is ilyen képződménnyé válik az olvadóelem mentén.

Késes biztosítékok alkalmazása

Különleges Esetek és Biztosító Típusok

Résztartományú Biztosítók

Most térjünk vissza arra a korábbi, meglepő kijelentésre, miszerint vannak olyan olvadóbetétek, amelyek a nagy zárlati áramokat vígan megszakítják, ugyanakkor a kisebbek kifognak rajtuk! Egyes konstrukciókban a kisebb kiolvadási áramok esetén az történik, hogy a homoktöltetnek már igen nagy része megolvad, miközben az ív még nem aszik ki, és az olvadék eléri a belső falat. Ez biztos kudarc: a kerámia ennek nem áll ellen, és végeredményben elszabadul a pokol. Az ilyen, résztartományú (például aG vagy aM alkalmazási kategóriájú) biztosítóknál tehát meg van adva az a minimális megszakítási áramérték (a szabvány jelölése szerint I3), amelyre még megbízhatóan működnek. A névleges áramtól a minimális megszakítási áramértékig terjedő tartományban tehát tilos ezeket túláramvédelemre használni.

Váltakozó és Egyenáramú Betétek

Fontos észrevenni, hogy példánkban váltakozó áramú betétről beszélünk. Az adott feszültségszinten tehát csak AC hálózatba építhető be ez a betét. DC alkalmazásra más típus való. A DC-s biztosítók, bár ránézésre nem látunk a feliraton (meg a drágább árcédulán) kívül különbséget, belső felépítésben mások. Ez tehát nem kereskedelmi, hanem kőkemény műszaki kérdés. Tudvalevő, hogy az egyenáramú ív sokkal stabilabban, makacsabbul ég, kioltása drasztikusabb eszközöket igényel. Egy egyenáramú körbe beépített váltakozó áramú betét, azon túl, hogy hamis biztonságérzetet kelt, több kárt okozhat, mint hasznot. Egyenáramú körbe mindig DC-s olvadóbetétet válasszunk!

Persze valamekkora megszakítóképessége egyenáramon is van a váltakozó áramú betéteknek. Szerencsére a biztosító foglalatok terén nincs ilyen probléma. A tartók „csak” az áram termikus, illetve dinamikus igénybevételét (mechanikai erőhatását) kell, hogy elviseljék, az ívoltás nehézségeiből ők mit sem érzékelnek.

Egyéb Olvadóbiztosító Típusok

• Diazed biztosítók: Háztartásokban való használatra kifejlesztett, érintésvédett, csavarós biztosító rendszer. Az aljzatba szerelt illesztőgyűrű mérete megakadályozza, hogy nagyobb értékű betétet helyezzenek bele. A betét kiolvadását egy rugóra erősített színes gomb előugrása jelzi. A színek 4-200 amper erősségig jelzik a betét névleges áramerősségét.
• Csöves (ún. Wickmann-)biztosítók: Elektronikai, kis teljesítményű alkalmazásra készülnek. Az olvadószál vagy átlátszó üvegcsőben, vagy kerámia csőben van elhelyezve. A nálunk is általánosan használt biztosító 20 mm hosszú és 5 mm átmérőjű. A biztosító lehet nagyon gyors (jelölése: FF), gyors (F), normál (N), mérsékelten lassú (M), lassú (T), és nagyon lassú (TT) kiolvadású. Utóbbiaknál az olvadószál felmelegedését nagyobb hőtehetetlenséget biztosító fémcseppnek az olvadószálra helyezésével késleltetik.

Az Olvadóbiztosítók Rendszerekben: Kombinált Megoldások

Korábban a megszakítókról és az olvadóbiztosítókról, mint ugyanazon célra szolgáló, rivális védelmi eszközökről beszéltünk. De mi lenne, ha egymást kiegészítő társakként tekintenénk rájuk? Egy megszakító-biztosító párosból a legjobb hozható ki, ha az üzemi áramok kapcsolására, és a túlterhelések, kisebb zárlati áramok hárítására a megszakítót használjuk, míg a ritkán előforduló, igazán durva, nagy hibaáramok (kapocszárlat) esetén a biztosítóbetétet. Egy kisebb zárlati megszakító képességű megszakító, és egy résztartományú olvadóbetét együtt még mindig jóval olcsóbb és helytakarékosabb, mint egy, a feladatra önmagában alkalmas megszakító. Rengeteg helyet és pénzt spórolhatunk meg két „specialista” alkalmazásával egy „polihisztor” helyett, miközben a maximális biztonságot fönntartjuk.

Biztosítós Szakaszolók és Kapcsolók

Az olvadóbiztosítók verhetetlenek a zárlati áramok kioltásában (kis térfogatban, gyorsan, megbízhatóan elbánnak velük), a kapcsolók pedig a jól látható leválasztást, az üzemi áramok be- és kikapcsolását teszik lehetővé. Ha az áramkörnek ugyanazon a pontján minderre szükség van, akkor be kell építeni olvadóbiztosítót és kapcsolót is. Ebben az esetben pedig miért ne lehetnének mindjárt összeépítve? A biztosítós szakaszolók vagy biztosítós kapcsolók épp ilyenek: egy biztosítóbetéttartó és egy kapcsolókészülék soros összeépítéséből állnak. Közös vázszerkezeten vagy közös házban vannak, és természetesen már gyárilag össze vannak kötve egymással.

Kapcsoló-biztosítók

Lehet-e ennél integráltabb kapcsolatba hozni egymással a biztosítót és a kapcsolót? Igen. Ha az olvadóbetét tartójában már úgyis vannak elváló érintkezők, miért ne lehetnének ezek egyben a kapcsolókészülék érintkezői is? Vagyis legyen az olvadóbetét maga a kapcsoló mozgóérintkezője: ez a kapcsoló-biztosító. A rajzjele is szemléletesen mutatja az elvi felépítését. Persze a kapcsolók és az olvadóbiztosítók harmonikus együttműködésének - akár „társbérletben” akár külön-külön beépítve őrködnek egy hálózatrészen - megvannak a maga szabályai.

tags: #keses #biztositek #63a #nolgd #információk

• Suzuki alkatrész üzletek a Szegedi úton
• Részletes bemutató a Duster Szahara Bézs modellről
• Hol található a Corolla klíma elvezető csöve?
• Benelli BN 125 jogosítvány kategóriák
• Volkswagen Golf 4 fűtőmotor előtét ellenállás hibái