A NEOZED és az olvadóbiztosítók fejlődése
A májusi lapszámunkban olvasható első részben meginvitáltuk az olvasót egy találkozóra a védelmi készülékek neves képviselőivel, az olvadóbiztosítókkal. Bár régi ismerősökről van szó, azt állítottuk, hogy bőven van még mit megtudni róluk. A „kályhától” indultunk: összehasonlítottuk az olvadóbiztosítókat riválisaikkal - szívesebben mondom, hogy csapattársaikkal -, a túláramvédelem másik családjával, a megszakítókkal. Beszéltünk a kezdetekről, részletesen bemutatva az első próbálkozásokat, a mai, korszerű olvadóbiztosítók őseit, és azok megalkotóit.
Az első áramfejlesztő gépeknek határt szabott gerjesztő állandó mágnesük, ami meghatározta adott gép méret mellett a termelhető energiát. Az öngerjesztésű dinamók megjelenésével ez a korlát leomlott, a gerjesztő elektromágnes hatalmas távlatokat nyitott a növekedésre. Erre szükség is volt, mert az izzólámpás villamos világítás hamar népszerűvé vált, és az energiaigény rohamosan növekedett. Ugyanakkor megfelelő villamos védelmek nélkül sem a közterületi, sem a magán épületeken belüli alkalmazás kockázata nem volt felvállalható. A hálózatok (a zárlati teljesítmények) mind nagyobbak lettek, és a távíróvezetékeknél alkalmazott megoldások már nem bizonyultak elég hatékonynak.
Az ólomszalagos megoldásoknál az Edison menetes foglalatba ültetett, jól beszabályozható ezüstszálas „biztonsági előtétek” már sokkal biztosítószerűbbek voltak, de - egy 1904-es hivatalos német vizsgálatsorozat jelentése szerint - „Sok biztonsági előtét hangos durranással hibásan működött, és nem lévén a tápoldalon tartalék betét, súlyos tüzet okozhatott volna."
A DIAZED biztosítók: Az áttörés a villamos védelemben
A fenti megállapításra mintegy válaszul született meg Németországban a Siemens által kifejlesztett DIAZED elnevezésű olvadóbiztosító-család. Ez a német „diametral abgestuften zweiteiligen Sichherungssystems mit Edisongewinde” szavak részleteiből áll össze, ami „átmérőben lépcsőzött, két részből álló, Edison-menetes biztosítórendszer”-nek fordítható. És ez a beszédes név szinte mindent el is mond róla.
Minek köszönhetők ezek a kiváló tulajdonságok? A korábbi biztonsági előtéttel ellentétben itt nem önmagában az olvadóbetét, hanem az olvadóbetét, és az azt körülölelő betétfej együttese csavarható az Edison-menetes tartóba. Ez érintésvédelmi szempontból sokkal biztonságosabbá teszi a betétcserét, így akár szakképzetlen személyek is elvégezhetik ezt a kényes műveletet.
A fém érintkezősapkákkal lezárt vastag falú, csőszerű kerámiatest homoktöltésű, szűk, belső kamrájában helyezkedik el az olvadóelem. Ez látványos hang- és fényjelenség nélkül, diszkréten oltja ki a legnagyobb zárlati áramokat is. Az egymással szemben álló elektródák a korábbinál jóval nagyobb távolságba kerültek egymástól, ez teszi lehetővé a magasabb feszültségű hálózaton való alkalmazását, ami már akkoriban is elérte az 550 V-ot.
A növekvő névleges áramerősségű olvadóbetétek átmérőben lépcsősen egyre nagyobbak, és egy közgyűrű alkalmazásával egyszerűen megakadályozható, hogy adott helyre nagyobb értékű betétet helyezzenek be a megengedettnél. Ráadásul a jelzőszem és a közbetét gyűrű a névleges áramra utaló színjelölést is kapott a könnyebb azonosítás végett. Ennek nyilvánvaló hasznát nem kell nagyon bizonygatni (például mennyivel érthetőbb, és könnyebben megjegyezhető Mari néni számára az, hogy mindig zöld pöttyös betétet kell betennie, mint az, hogy 6 amperest).
Ugyanakkor az nem nagyon köztudott, hogy a színjelzések mögött milyen logika áll. Nem véletlenszerűen rendelték azokat az egyes áramértékekhez, hanem -a könnyebb megjegyezhetőség érdekében - az akkoriban használatos bélyegsorozat színeihez igazították. A növekvő névértékű bélyegeken azonos mintázat volt, csak más-más színnel nyomtatva -ezzel egyezően kapták a növekvő áramértékek a színjelüket.
A védett DIAZED márkanév időközben fogalommá és típusjelzéssé vált. Egy korábbi írásomban párhuzamot vonva a villamos kapcsolók és az állatvilág között, a megszakítókat neveztem a kapcsolók csúcsragadozóinak. Persze az evolúció során az első, nagyméretű légmegszakítóktól (őket tekinthetjük a megszakítók Tiranoszaurusz Rexjeinek) eljutottunk a kisebb, műgyantaházas kompaktokig (mondhatjuk ők a ma királyai, az oroszlánok). Ezt a képet tovább bővítve a Diazed biztosítók afféle cápák: több, mint 100 éve (a cápák mintegy 400 millió éve!) mondhatni változatlanul uralják a maguk területét.
NEOZED: A DIAZED modern utódja
Világszerte sokfelé folyt az olvadóbetétek tökéletesítése, rengeteg változatuk szolgálta a létesítmények biztonságát. A DIAZED (van ahol ZED-nek nevezik) biztosítók fejlesztése is folytatódott, ami végül az 1960-as években elvezetett a NEOZED, vagyis az „új-diazed” rendszerhez.
Használati Útmutató: Citroën C4 Picasso (2007)
A NEOZED nem egyszerűen kisebb, mint a „bátyja”, hanem az időközben kifejlesztett, és világszerte elterjedt modulrendszerű készülékekhez illeszkedik. Ez azt jelenti, hogy azok az eszközök, amikbe behelyezhetők, körvonalméretükkel besorolhatók a többi modulrendszerű készülék (kismegszakítók, áram-védőkapcsolók, mágneskapcsolók stb.) közé.
D-rendszer és C-rendszer
A DIAZED és a NEOZED rendszer együttesen alkotja hivatalosan a D-rendszert. Bár szakmai körökben D-rendszer alatt továbbra is csak a DIAZED-et értik általában, és attól megkülönböztetésül a NEOZED-et D0-nak hívják. Mindkettőnek több méretsora van. Előbbit római (I, II, II, IV, V), utóbbit arab (01, 02, 03) számokkal jelölik.
Létezik emellett a C-rendszerű olvadóbetét típus is. Arról az olvadóbetét típusról beszélünk, amit francia vagy hengeres típusnak - a latinból származó szóval cilinder alakúnak, ezért röviden C-rendszerűnek hívunk. A lehető legegyszerűbb alakú eszköz ez: szabályos henger kerámiacső két végén teljesen szimmetrikusan lezárva fémsapkákkal. A C-rendszerű betéteket az energiaátvitelben alkalmazzuk.
Electrical Safety Animation
Kisfeszültségű ipari és energiaelosztói biztosítók: Az NH rendszer
Az eddig tárgyalt olvadóbetétek névleges áramtartománya gyártótól függően valahol a 100-200 A-nél befejeződik. Természetesen kisfeszültségű ipari és energiaelosztói rendszerekben ennél jóval nagyobb áramértékek is előfordulnak, ezekre azonban másfajta biztosítókat alkalmaznak. Nálunk az NH rendszer terjedt el. Ez (talán nem meglepő) szintén Németországból indult világhódító útjára, a betűjele is német megnevezésből származik: „Niederspannungs Hochleistungs” (azaz kisfeszültségű, nagyteljesítményű). Jogosan, mert 1000 V-nál nem nagyobb névleges feszültségű és jellemzően 100 kA zárlati megszakítóképességű védelmi eszközökről beszélünk.
Az NH betétek felépítése alapvetően hasonló az eddig tárgyaltakéhoz, de van néhány jellegzetes megkülönböztető jelük. A kerámia test itt is csőszerű, de jellegzetesen hasáb alakú. A lezáró szerelvények fémlapok, amiket csavarok rögzítenek. Ezekhez csatlakozik az érintkezőkés, valamint az ugyancsak fém kiemelő fül - ebbe kapaszkodik a betét kiemeléséhez, illetve behelyezéséhez használt betétfogó. Egyes típusoknál ezt a biztonság növelése érdekében szigetelőlappal választják le a potenciálon lévő szerelvényről. A porcelán testen belül itt is homoktöltetbe ágyazva találjuk az olvadóelemet - vagy inkább a párhuzamos olvadóelemeket -, valamint a segédszálat.
Szivargyújtó biztosíték csere Octavia
Az olvadóelem (itt már valóban nem beszélhetünk egyszerűen olvadószálról!) áramerősségtől függően egy vagy több vékony lemez, kicsípésekkel, helyenként rátét fémmel vagy egyéb kiegészítőkkel, ami gondos mérnöki tervezés, valamint sok-sok kísérlet nyomán fölhalmozott tapasztalat eredménye. Adott esetben 100 kA zárlati áram nyomán kialakuló több ezer fokos villamos ívvel elbánni ilyen kis térfogatban nem tréfadolog! A kvarchomok töltetnek ebben kulcsszerepe van: megolvadása során rengeteg hőt von el az ívből, ami segíti annak kioltását, ráadásul jó hővezető képességével gyorsan ki is viszi a termelődő hőt a kerámia test falára, a környezet felé. Legalább ilyen fontos azonban az olvadóelemek anyaga és geometriája. A kicsípések pozíciója és száma határozza meg hol, hány helyen alakul ki majd ív. Több kis ív kioltására nagyobb az esély, mint egyetlen összefüggőére. Az olvadóbetéteken értelemszerűen nem lehet működéspróbát végezni, ráadásul a lezárt betétbe nehéz (bár nem lehetetlen!) belelátni, ezért nagyon fontos a jól kidolgozott, pontos gyártástechnológia és a szigorú ellenőrzés.
Középfeszültségű biztosítékok: A HH rendszer
Az olvadóbetétek között a legnagyobbak - méretre, feszültségszintre, teljesítményre - középfeszültségen, 1000 V felett, de jellemzően a 3-tól 36 kV-ig terjedő névleges feszültségen működnek, és kb. 63-20 kA zárlati áram megszakítására alkalmasak (a nagyobb feszültségszinthez tartozik a kisebb zárlati megszakítóképesség). Megjegyzendő, hogy a szóhasználatban van egy kis bizonytalanság. A vonatkozó nemzetközi szabvány ezeket a betéteket „nagyfeszültségű” biztosítóknak nevezi, jól lehet ez a nagyfeszültségű titulus általában csak 72,5 kV felett jár ki az elektrotechnika világában. Természetesen a középfeszültségű (mi nevezzük csak így) biztosítókból is több fajta alakult ki, és került szabványosításra világszerte. A műszaki optimalizálás persze nagyjából hasonló útra terelte a fejlesztőket, így szemre nem látszik jelentős különbség például a német DIN, a britt BS vagy az amerikai UL szabványnak megfelelő betétek között.
Magyarországon - mint a világon egyébként sokfelé - az első csoportba tartozó, szintén németföldről indult HH biztosítók terjedtek el. Ennek megnevezése (lassan megtanulunk németül) a „Hochspannung-Hochleistungs” (nagyfeszültségű, nagyteljesítményű) megnevezésből eredeztethető. Használatosak szabadban és épületen belül egyaránt. Valamikor a kültériek jellemzően barna, a beltériek fehér mázas porcelánba kerültek.
Az olvadóelem nagyfeszültségen már olyan hosszú, amekkorát fizikailag kezelhetetlenül hosszú betét tudna kiterített állapotában befogadni. Ezért az olvadóelemet (ami több párhuzamos szálat is jelenthet) egy rendszerint csillag keresztmetszetű belső, kerámia csévetestre tekercselik föl. A cső két végét lezáró hengeres sapka palástja a villamos és mechanikai csatlakozást is szolgálja. A homoktöltet hasonlóan a kisfeszültségű betétekhez, itt is elengedhetetlen segítője az ívoltásnak. A kerámia csévetest belsejében fut a kiütőszeggel egybeépített segédszál.
Bizonyos típusoknál ez nem csak a kiolvadáskor működik (és adott esetben működtet valamilyen segédérintkezőt vagy kioldó mechanizmust), hanem például akkor is, ha az olvadóbetét hőmérséklete veszélyes mértékben megnövekedett. Ez ugyanis károsíthatja az őt magába foglaló berendezést. Különösen olyan esetben fordulhat elő ilyesmi, amikor a betét (például SF6 szigetelésű kapcsolóknál szokásos módon) egy nagyon szűk, műgyantatest üregében foglal helyet, ahol kedvezőtlenek a hűlési viszonyok. A középfeszültségű betétek tekintélyt parancsoló, súlyos darabok. A masszív, robusztus külső azonban érzékeny belsőt takar. A lelkük - akarom mondani, a belsejük, különösen az olvadóelemük - sérülékeny. Ezért csak kellő körültekintéssel szabad őket mozgatni szállításkor, beépítéskor. Ha bármilyen külsérelmi nyom van rajtuk, ne adj’ isten pereg belőlük a homok, vagy akár ha a csomagolásukon ütésre, leejtésre utaló nyom látszik, nem szabad őket beépíteni.
Kilökődő típusú biztosítók (Expulsion Type)
Magyarországon inkább csak technikai érdekesség, de a szabványban szerepel, és van, ahol mindennapi használatban van a „kilökődő” típusú („expulsion type”) biztosító. Az ilyen biztosítóbetétben nincs homoktöltés, az olvadóelem levegőben ég. Az ív kioltása az olvadóelem kilökődése által történik meg. Ezt persze ne valami finom, udvarias távozásnak képzeljük: itt inkább hangos, lángjelenséggel kísért kirobbanásról van szó. Értelemszerűen ilyen betétet leginkább lakott területtől távoli helyeken célszerű alkalmazni. Maga az olvadóbetét olcsóbb, működés után pedig csak az olvadóelemet kell bele újratölteni.
A biztosítékok jelentősége és típusai
Nagyjából áttekintettük azokat a biztosítórendszereket, amikkel manapság az installációkban vagy a villamossági szakkereskedésekben találkozhatunk, de igazából azt a változatosságot, ami ezeken a családokon belül van, még nem is érintettük. És hogy tényleg kell ennyiféle olvadóbetét, amikor lényegében mind ugyanazt csinálja?
A biztosítékok minden elektromos berendezés elengedhetetlen részét képezik. Hatékonyan védik a terhelést és az elektromos rendszereket rövidzárlat, túláram és túlterhelés esetén. Biztosítékokat minden elektromos áramkörben használnak - épületgépészeti berendezésekben, járművek elektromos rendszerében, valamint az elektronikai és háztartási készülékekben. Nehéz elképzelni az áramkörök és a terhelések hatékony védelmét anélkül, hogy az áramkört túlzott áram esetén megbontanánk.
A biztosítékokat arra tervezték, hogy túláram esetén megszakítsák az áramkört. Alapvető alkotóelemük egy fémdrót vagy szál (egyes esetekben több fémszál). Az olvadást okozó áram nagysága és az olvadásához szükséges idő közötti kapcsolatot a biztosíték olvadási idő-áram jellemzői adják meg. A válaszidőtől függően a biztosítékokat fel lehet osztani késleltetett és gyors működésű biztosítékokra. Az idő/áram jellemzőit, amelyek mutatják az áram és az idő közötti korrelációt a biztosítékelem megolvadásáig, sávokban jelölik.
Ezenkívül leválasztóként is működnek, mivel az áramkörben állandó és látható törés keletkezik, amikor a biztosítóbetétet eltávolítják vagy a biztosítékot kicsavarják. Az alacsony feszültségű biztosítékokat általános célú, nagy szakadási képességű és speciális célú biztosítékokra osztják. A bi-típusú biztosítékok egypólusú foglalatból, egy alsó biztosítóbetétből, egy fejből és egy biztosítóbetétből állnak. A gyors (BiWts) és a lassú működésű (BiWtz) biztosítékok névleges áramai 6 és 200 A között mozognak. A Bu vagy Bm biztosítékok nagyobb szakadási képességet biztosítanak. Felépítésük alapvető elemei a sapkák és a biztosítóbetétek. Transzformátor állomásokon és nagyobb kapcsolótáblákon használják őket. A nehéz és gyakori indítással rendelkező gépek hatékony védelmére, valamint az elektromos vezetékek védelmére szolgálnak. A mérőműszereket vagy a terheléseket olyan biztosítékok védik, amelyek akár tíz milliamper és több amper közötti intenzitású áramokat vezetnek.
A biztosítékok különféle típusúak, amelyek kivitelükben, teljesítményükben és felhasználásukban különböznek egymástól. A leggyakrabban használt biztosítékok között megtalálhatók a hőbiztosítékok, a maradékáramú készülékek, a gépjármű-biztosítékok, a PTC-vel visszaállítható biztosítékok, az SMD-biztosítékok, az ipari- és a miniatűr biztosítékok.
Különleges biztosítéktípusok
Hőbiztosítékok
A termikus biztosítékokat arra tervezték, hogy megszakítsák az áramkört, ha a hőmérséklet veszélyes szintet érne el. Védőelem, amely nem a túlzott áram következtében kapcsolja ki az áramkört, hanem egy bizonyos hőmérséklet túllépése esetén. A hőre adott reakció elve alapján működik. Elsősorban terhelések védelmére szolgálnak a rendszer túlzott hőmérséklete által okozott károkkal szemben. A termikus biztosítékok tesztelésének tervezésekor ne feledje, hogy azokat gyakran az elektromos rendszerek egyes alkatrészeinek, - például a tranzisztorok - védelmére használják.
A hőbiztosítékok egy kis olvadó szál megolvadásával szakítják meg az áramkört, ezáltal felszabadítják a rugós mechanizmust és elválasztják az érintkezőket. A piacon sok olyan hőbiztosíték található, amelyeknek a leválasztási hőmérséklete nagyon széles skálán mozog, ez 72 és 257°C között változik. Az ESKA 770.104 leválasztási hőmérséklete 104°C.
A termikus biztosítékok különféle típusúak lehetnek. A leggyakrabban használt hőbiztosítékokban egy olvadó láncszem (pellet) megolvad, amikor egy adott áram áthalad rajta. Léteznek bimetál hővédő biztosítékok is, amelyekben a bimetál egy adott irányba hajlik, ha felmelegszik, ezzel leválasztva az áramot. Amikor a biztosíték lehűl, a bimetál visszaáll az előző állapotába, és újra bekapcsolja az áramkört. A bimetál biztosítékokat többek között elektromos vízforralókban használják.
Kerámia biztosítékok
A kerámia biztosítékok általában kvarchomok töltettel rendelkeznek, amely megakadályozza az ív kialakulását. Kiégésük szabad szemmel nem mindig látható - ezért szükséges a tesztelő használata. A kerámia burkolat mikrorepedései vagy szennyeződései a szigetelési teljesítmény romlásához vagy helyenkénti túlmelegedéshez vezethetnek.
Biztosítékok tesztelése multiméterrel
Hogyan ellenőrizhető, hogy a biztosíték nincs-e kiégve? Ehhez a biztosíték vezetékének állapotát kell ellenőrizni. Amikor egy biztosíték kiég, azzal lekapcsolja az áramkört. Használjon multimétert annak ellenőrzéséhez, hogy a biztosíték kiégett-e.
Állítsa a multimétert folytonosság módba. A használt mérőműszertől függően változhat, de általában egy egyenirányító dióda szimbólumot kell keresni. Csatlakoztassa a mérővezetékeket a multiméterhez - a pirosat a VΩmA aljzatba, a feketét a negatívba (COM aljzatba). Érintse a két mérőszondát a vizsgálandó áramkörbe. A biztosíték típusától függetlenül a mérési eljárás ugyanaz.
Gépjármű biztosítékok esetében a biztosíték tetején két penge található. A kisméretű biztosítékok mérésekor, mindkét fémvégére mérőszondát helyezünk. A biztosítékházak elülső részén speciális mélyedések helyezkednek el, amelyek lehetővé teszik az áramkör folytonosságának mérését. A termikus biztosítékon átfolyó áramot a folytonosság üzemmódra beállított multiméterrel is ellenőrizni kell. A biztosítékhoz hasonlóan, mérőszondákat kell alkalmazni a biztosíték két vezető érintkezőjén, ellenőrizve, hogy a mért érték alacsony-e. A legegyszerűbb, ha egy multimétert használ, amely rendelkezik áramkör folytonossági mérési funkcióval.
Ha az áramkör folytonos, a kapott értéknek alacsony ellenállási értéknek kell lennie. A nullához közeli ellenállás működőképes biztosítékot jelez. Ha a mérőműszer nem jelez vezetést (nincs hangjelzés vagy magas ellenállás), a biztosíték valószínűleg kiégett. A biztosíték kiégésekor a mérő végtelen ellenállást, semmit vagy akusztikai és/vagy fényjelzéssel kísért vezetékhibát jelez. A kiégett biztosítóbetétet ki kell cserélni egy újra, amely ugyanolyan paraméterekkel és idő\áram jellemzőkkel rendelkezik. Ha más elemek is megsérültek, a teljes biztosítékot ki kell cserélni.
Electrical Safety Animation
Igen, a fejlett diagnosztikában hőkamerás képalkotást használnak.
TME: Elektronikai alkatrészek disztribúciója
A Transfer Multisort Elektronik (TME) a világ egyik legnagyobb elektronikai alkatrész-, elektrotechnikai eszköz-, műhelyfelszerelés- és ipari automatizálás-disztribútora. A katalógus több mint 1 500 000 terméket tartalmaz 1 300 vezető gyártótól.
tags: #neozed #biztositek #leiras