Wyłączniki dwu- i trójbiegunowe: przeznaczenie, charakterystyka, cechy montażu

Przeznaczenie wyłączników automatycznych wprowadzanych do schematów sieci elektrycznych dotyczy funkcji ochronnych. Jeśli w stanie przeciążenia sieci użyje się urządzenia ręcznego, prawdopodobieństwo wystąpienia znacznych uszkodzeń sprzętu znacznie wzrasta.

Automatyczne wyłączniki dwubiegunowe i trójbiegunowe redukują takie ryzyko do minimum, ponieważ zapewniają natychmiastowe przerwanie obwodów w razie awarii.

Omówimy cechy wyłączników elektrycznych, podamy porady dotyczące wyboru, montażu i eksploatacji takich urządzeń.

Wykonanie wyłączników automatycznych

W praktyce użytkowania tego rodzaju sprzętu często stosuje się trzy typy urządzeń: jednobiegunowe, dwubiegunowe, trójbiegunowe.

Na czym polega różnica między tymi trzema typami wyłączników? Spróbujmy to zrozumieć.

Gama tych urządzeń elektrycznych jest więcej niż różnorodna. Asortymentu nie sposób objąć wyobraźnią. Jednak duża liczba urządzeń ochronnych jest w pełni uzasadniona, ponieważ stosuje się je w bardzo różnych wariantach budowy schematów.

Urządzenie jednobiegunowe na ogół nie budzi większych wątpliwości. Jeśli włączy się wyłącznik w schemat jednofazowy, urządzenie będzie działać jak zwykły wyłącznik ręczny, tyle że w trybie automatycznej reakcji – to znaczy bez ingerencji użytkownika przerwie obwód w przypadku naruszenia określonych warunków pracy.

Krótka charakterystyka wyłącznika dwubiegunowego

Podobne urządzenie, ale wykonane w postaci dwubiegunowego wyłącznika automatycznego, nieco różni się pod względem funkcjonalności.

Układ elektryczny urządzenia dwubiegunowego został zaprojektowany z uwzględnieniem kontroli i porównania warunków pracy dwóch niezależnych linii prądowych.

Dwubiegunowa konstrukcja wyłącznika przeznaczona jest do ochrony i blokowania dwóch różnych linii jednego obwodu elektrycznego. Takie urządzenia, oprócz blokowania fazy, stosuje się również do przerywania obwodu przewodu neutralnego.

Wyłączniki dwubiegunowe stosuje się zazwyczaj do włączania w projekty budowy sieci elektrycznych, gdy wymagana jest kontrola i porównanie warunków pracy dwóch odcinków jednej sieci elektrycznej. W istocie konfiguracja dwubiegunowa urządzenia stanowi tandem pary urządzeń jednobiegunowych.

Jednak schemat ochrony i blokady wyłącznika dwubiegunowego działa na zasadzie porównywania parametrów każdego urządzenia z osobna w czasie rzeczywistym. Jeśli na którymkolwiek z dwóch odcinków kontrolnych parametry wykroczą poza ustawione granice, natychmiast rozłączane są obie linie.

Ten ważny moment pokazuje, że zastąpienie wyłącznika dwubiegunowego parą zwykłych urządzeń jednobiegunowych jest w zasadzie niemożliwe. W przypadku przeciążenia jednego z obwodów (lub zwarcia) zadziała tylko jeden wyłącznik.

Wykonanie wyłącznika dwubiegunowego: 1 – obudowa z dobrej jakości tworzywa sztucznego; 2 – dopuszczalna eksploatacja od -25 do +60°C; 3 – montaż na szynie DIN; 4 – mechanizm szybkiego uzbrajania; 5 – wskaźnik zadziałania; 6 – panel informacyjny; 7 – oznaczenia techniczne (+)

Ale biorąc pod uwagę, że sieć elektryczna jest jedna, prąd będzie nadal płynął przez drugie urządzenie, które zasila inny odcinek. Taka sytuacja prowadzi do poważnych konsekwencji.

Tymczasem istnieją dwa podtypy urządzeń dwubiegunowych:

• z ochroną jednego bieguna i zwykłym przełączaniem przewodu neutralnego;
• z ochroną obu biegunów i ich jednoczesnym przełączaniem.

Pierwsze są zwykle używane jako wyłączniki wejściowe, dzięki którym przełączane są przewody fazowy i neutralny. Przy tym taki schemat połączenia przewiduje użycie dodatkowej linii PE – przewodu uziemiającego.

To urządzenie konstrukcyjnie również wygląda jak wyłącznik dwubiegunowy. Jednak w rzeczywistości jest to jednobiegunowy wyłącznik ochronny z funkcją blokowania (przełączania) linii neutralnej sieci elektrycznej.

Drugie znajdują zastosowanie w schematach jednej sieci, gdzie zasilane są dwa odcinki działające w warunkach różnych obciążeń prądowych.

Specyfika budowy wyłącznika trójbiegunowego

Głównym przeznaczeniem trójbiegunowego wyłącznika automatycznego jest zastosowanie w schematach sieci trójfazowych. Cechy konstrukcyjne tego typu urządzeń polegają na obecności funkcji ochronnych na każdym oddzielnym biegunie.

Zadziałanie zabezpieczenia na którymkolwiek z biegunów powoduje rozłączenie wszystkich biegunów.

Konstrukcja do pracy z siecią trójfazową. Wyłącznik automatyczny na trzy niezależne bieguny ze wspólnym blokowaniem. Jak widać na schemacie urządzenia, ochrona odbywa się za pomocą działania płytek bimetalicznych oraz wyzwalaczy elektromagnetycznych (+)

Pomimo konkretnego przeznaczenia wyłączników tego typu, można je całkowicie dopuścić do stosowania na liniach jednofazowych lub dwufazowych.

Konstrukcyjnie wyłącznik trójbiegunowy zawiera następujące elementy:

• mechanizm sterujący;
• układ styków;
• moduł gaszenia łuku elektrycznego;
• urządzenie wyzwalające.

Styki swobodne są zazwyczaj montowane wewnątrz pokrywy urządzenia. Układ styków łączy się z trawersą styków głównych w sposób kinematyczny.

Węzły funkcjonalne urządzenia zamontowane są wewnątrz obudowy. Pokrywa i obudowa wyłącznika wykonane są z materiałów nieprzewodzących prądu elektrycznego (tworzywo sztuczne, tekstolit itp.).

Zawartość wewnętrzna klasycznych konstrukcji wyłączników trójbiegunowych: 1, 6 – komora gaszenia łuku elektrycznego; 2, 6 – wyzwalacz elektromagnetyczny (cewka z rdzeniem); 3, 4 – wyzwalacz termiczny (bimetaliczna płytka) (+)

Mechanizm zabezpieczenia wyłączników trójbiegunowych zapewnia natychmiastowe wyłączenie zarówno w trybie automatycznym, jak i w przypadku ręcznego działania. Przy tym, jeśli występuje przeciążenie w układzie elektrycznym, natychmiastowe wyłączenie następuje niezależnie od siły przyłożonej do dźwigni sterującej.

To znaczy, nawet jeśli użytkownik będzie przytrzymywał dźwignię w stanie załączenia, wyłącznik w trybie przeciążenia i tak rozłączy wszystkie bieguny.

Istnieją modyfikacje wyłączników trójbiegunowych, w których dodano jeszcze jeden biegun dla przewodu neutralnego. W zasadzie chodzi o wykonanie czterobiegunowe z punktu widzenia szczegółów konstrukcyjnych.

Zmodyfikowane urządzenie na trzy bieguny fazowe z dodatkowym biegunem neutralnym. Często ten typ wyłączników nazywany jest czterobiegunowym, co w zasadzie w pełni odpowiada rzeczywistości z konstrukcyjnego punktu widzenia.

Funkcjonalnie wyłącznik na cztery bieguny przypomina układ dwubiegunowy. Zadanie urządzenia jest to samo, tylko w odniesieniu do sieci trójfazowej.

Uogólnione parametry techniczne wyłączników

Informacje o podstawowych parametrach wyłączników automatycznych podane są na ich obudowie. Aby zrozumieć oznaczenia alfanumeryczne, należy umieć “czytać” oznaczenia urządzeń.

Urządzenia, które są powszechnie stosowane w domu i przemyśle, charakteryzują się następującymi podstawowymi parametrami technicznymi, w zależności od ich konstrukcji:

Urządzenia dobiera się według określonych kryteriów, wśród których są napięcie, wartość prądu znamionowego, parametry temperaturowe.

Więcej na temat wyboru wyłączników automatycznych można przeczytać w artykułach:

1. Wybór wyłącznika automatycznego: rodzaje i charakterystyki automatów elektrycznych
2. Wybór wyłącznika według mocy obciążenia, przekroju kabla i prądu: zasady i wzory do obliczeń

Szczegóły montażu wyłączników

Dla wszystkich urządzeń elektrycznych tego typu określona jest procedura włączania ich w skład układu elektrycznego.

Montaż wyłączników automatycznych – na pierwszy rzut oka procedura technicznie nieskomplikowana. Jednak jeśli dokładnie uwzględnić wszystkie istniejące zasady instalacji, proces montażu wyłączników można porównać do pracy nad tworzeniem oprogramowania komputerowego.

Zgodnie z ustaloną procedurą przewiduje się w szczególności następujące działania montażystów, zanim zainstalowane zostaną wyłączniki dwubiegunowe i trójbiegunowe:

• urządzenie musi odpowiadać wykonaniu dla aktualnego schematu;
• obudowa wyłącznika nie ma odkształceń i uszkodzeń;
• dźwignia włączania/wyłączania działa wyraźnie w trybie ręcznej aktywacji.

Podłoże, na którym planowana jest instalacja urządzenia, należy sprawdzić pod kątem równości powierzchni. Niedopuszczalny jest montaż na podłożach, gdzie z powodu nierównej powierzchni po zamocowaniu obudowa wyłącznika jest poddawana naprężeniom zginającym.

Połączenie z przewodami sieci

Przyłączanie przewodów miedzianych o przekroju 16 – 25 mm² wykonuje się przez końcówki kablowe (GOST 9688-82). Jeśli konieczne jest wykonanie połączenia przewodami miedzianymi o przekroju 4 – 16 mm², stosuje się końcówki kablowe innego typu (GOST 7386-80).

W przypadku połączeń przewodów aluminiowych stosuje się elementy końcowe analogiczne do TAM-7, odpowiadające parametrom GOST 9581-80.

Końcówki przewodów doprowadzanych do zacisków stykowych wyłączników. Często ten aspekt jest ignorowany, przewody po prostu skręca się i w takim stanie podłącza do urządzenia. W zasadzie takie podejście jest już uważane za naruszenie. Wyjątek stanowią przewody o przekroju mniejszym niż 4 mm.

Przewody sieciowe doprowadzające napięcie ze źródła zasilania podłącza się do górnej grupy nieruchomych styków wyłączników automatycznych. Przewody należy doprowadzać i podłączać tak, aby nie wywierały siły na zaciski wyłącznika.

Końcówki należy dokręcać zaciskami stykowymi mocno, ale bez krytycznych sił, które mogłyby doprowadzić do zerwania gwintu. Osadzaniu przewodów w końcówkach kablowych należy poświęcić szczególną uwagę. Konieczne jest użycie rurek izolacyjnych, taśmy jako osłony ochronnej.

Niuanse rozmieszczenia i mocowania

Podczas montażu kilku jednostek wyposażenia należy przestrzegać zasad rozmieszczenia urządzeń względem siebie. I tak, odległość między blisko umieszczonymi urządzeniami powinna wynosić co najmniej 5 mm.

Instalacja wyłączników w grupie. Wygląda całkiem ładnie i schludnie. Tymczasem w tym przypadku proces montażu jest wykonywany z błędami. Zgodnie z normami, podczas montażu w grupie odległość między ściankami sąsiednich urządzeń powinna wynosić co najmniej 5 mm.

Minimalne odległości od metalowych części rozdzielnic: z góry 30–50 mm, z boku 5–10 mm, w zależności od wartości przyłożonego napięcia.

Jeśli podczas montażu stosowane są urządzenia wykonane konstrukcyjnie w dodatkowej obudowie, wszelkie czynności montażowe z nimi przeprowadza się przy zdjętej pokrywie obudowy. Zakładanie pokrywy wykonuje się z uwzględnieniem prawidłowego wejścia popychacza mechanizmu napędowego. Mocowanie pokrywy śrubami wykonuje się równomiernie.

Po zakończeniu montażu wyłączniki automatyczne należy sprawdzić pod kątem wyraźności momentu załączania/wyłączania.

Schematy montażowe i zasady podłączania wyłącznika są szczegółowo opisane w tym artykule.

Konserwacja techniczna w okresie eksploatacji

Normalne warunki pracy dwubiegunowych i trójbiegunowych wyłączników automatycznych pozwalają przeznaczyć czas na przegląd techniczny urządzeń nie częściej niż raz na trzy lata eksploatacji. Fakt ten po raz kolejny potwierdza wysoką jakość wykonania praktycznie wszystkich wyłączników.

Konserwacja urządzeń. Procedura ta obejmuje testowanie integralności urządzeń oraz niezawodności zestyków. W ramach konserwacji przeprowadza się czyszczenie urządzeń i miejsc ich umieszczenia. Sprawdza się jakość działania mechanizmów automatycznych.

Tymczasem, zgodnie z instrukcjami, przegląd techniczny należy bezwzględnie przeprowadzić, jeśli wyłącznik automatyczny zadziałał z powodu prądu zwarciowego.

Niezależnie od przyczyny, czy to zadziałanie urządzenia w warunkach awaryjnych, czy konserwacja zgodnie z harmonogramem, przegląd techniczny urządzeń obejmuje:

• diagnostyka mechanizmu załączania/wyłączania w trybie ręcznym bez obciążenia;
• sprawdzenie dokręcenia śrub głównych i wolnych styków;
• niezawodność mocowania urządzenia do podstawy;
• oczyszczenie z zanieczyszczeń i ciał obcych;
• symulację wyłączenia poprzez mechaniczne oddziaływanie na element czuły;
• sprawdzenie działania w trybie pracy.

Praktyka korzystania z sieci elektrycznych odnotowuje obchodzenie się z urządzeniami różnych producentów, w tym krajowych i zagranicznych.

Większość wszystkich eksploatowanych urządzeń automatycznej ochrony charakteryzuje się nienaganną pracą pod względem jakości.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Czym są wyłączniki automatyczne i czym się różnią, można dowiedzieć się z następującego filmu:

O kryteriach wyboru urządzeń ochronnych:

Niezawodność działania urządzeń automatycznego blokowania często determinuje nie marka, ale prawidłowy dobór uwzględniający obciążenie robocze. Również istotny wpływ na działanie urządzeń ma dokładne obliczenie przekroju przewodów zasilających obciążenie od wyłącznika oraz obliczenie przekroju kabla wejściowego.

Gdy wszystkie niuanse montażu są uwzględnione, nawet chińskie urządzenia, które są kilkakrotnie tańsze od markowych, działają przez dość długi okres czasu bez większych zastrzeżeń.

Proszę podzielić się z czytelnikami swoim doświadczeniem podłączania wyłączników dwubiegunowych i trójbiegunowych. Proszę zostawiać komentarze, zadawać pytania dotyczące tematu artykułu i brać udział w dyskusjach – formularz do opinii znajduje się poniżej.