Automatinis jungiklis yra įtaisas, kuris atjungia elektros grandinę atsiradus gedimui, tuo apsaugodamas elektros imtuvą ir maitinimo grandinę. Daugeliu atveju automatiniai jungikliai yra daug lankstesnė saugiklių alternatyva, nes yra lengvai atstatomi ir jų nereikia keisti atsiradus gedimui.
Įvairių tipų automatiniai jungikliai
Automatinių Jungiklių Tipai
Automatiniai jungikliai būna įvairių formų bei dydžių, bet labiausiai paplitę yra šių tipų:
- Miniatiūriniai automatiniai jungikliai (angl. MCB)
- Ardomo korpuso automatiniai jungikliai (angl. MCCB)
- Skirtuminės srovės įrenginiai (angl. RCD)
Miniatiūriniai Automatiniai Jungikliai
Pats paprasčiausias miniatiūrinis automatinis jungiklis yra jungiklis tik su bimetaliniu atkabikliu. Jis yra paprastas bei nebrangus. Toks jungiklis gerai apsaugo nuo mažų ir vidutinių perkrovų, tačiau bimetalinis atkabiklis lėtai suveikia prie didelių perkrovų. Todėl esant trumpam jungimui grandinė yra blogai apsaugoma.
Termo-Magnetiniai Automatiniai Jungikliai
Dažniausiai yra naudojami termo-magnetiniai automatiniai jungikliai. Jie turi šiluminius atkabiklius, atjungiančius elektros grandinę esant mažoms ir vidutinėms perkrovoms.
Automatiniai jungikliai su temperatūrine kompensacija sumažina savo suveikimo srovę automatiškai, pakilus aplinkos temperatūrai.
Automatinio Jungiklio Pasirinkimo Faktoriai
Pasirenkant automatinį jungiklį, svarbu atsižvelgti į 3 faktorius:
- Nominali srovė
- Suveikimo charakteristika
- Maksimali atkirtos srovė
Nominali Srovė
Nominali srovė - tai srovė, kurią automatinis jungiklis gali atlaikyti nesuveikdamas.
Teoriškai automatinis jungiklis turi suveikti iškart, kai tik atsiranda gedimas. Tai yra reikalinga, kai grandinėje atsiranda trumpasis jungimas, tačiau, kai grandinėje atsiranda perkrova, situacija darosi komplikuota.
Daug elektros įrenginių, pvz. fluorescensinės lempos, transformatoriai bei varikliai įjungimo metu (kelias sekundes) ima iš tinklo žymiai daugiau srovės, nei nusistovėjusiame darbo režime (gaunasi srovės impulsas). Automatinis jungiklis, kuris suveikia iškart, suveiks kiekvieną kartą, atsiradus srovės impulsui, taigi tokio jungiklio panaudoti praktiškai bus neįmanoma.
Todėl automatinio jungiklio šiluminis atkabiklis suprojektuojmas taip, kad atsiradus srovės impulsui, atkabiklis nespėtų suveikti (įkaisti). Gamintojai projektuodami šiluminius atkabiklius nustato, kokio dydžio srovės impulsą ir kiek laiko automatinis jungiklis atlaikys neišsijungdamas.
Suveikimo Charakteristika
Sąsaja tarp srovės ir suveikimo laiko paprastai yra nubraižoma kaip kreivė, vadinama automatinio jungiklio suveikimo charakteristika. Kad vartotojams nereikėtų dirbti su kreivėmis, BS EN 60898 standartas numato kelias standartines charakteristikas, svarbiausios jų yra B, C ir D.
Standartinės charakteristikos:
- B charakteristika: automatiniai jungikliai suveikia prie nedidelės perkrovos. Jie nustatyti suveikti, kai srovė, tekanti per jungiklį, bus nuo 3 iki 5 kartų didesnė už jungiklio nominalią srovę.
- C charakteristika: automatiniai jungikliai mažiau jautrūs ir yra rekomenduojami naudoti tinkluose su induktyvinėmis apkrovomis, kai grandinėje galimas didelis srovės padidėjimas, pvz. apšvietimo tinklas su fluorescensinėmis lempomis.
- D charakteristika: automatiniai jungikliai yra dar mažiau jautrūs, ir yra nustatyti suveikti, kai srovė, tekanti per jungiklį, bus nuo 10 iki 20 kartų didesnė už jungiklio nominalią srovę.
- K charakteristika: automatiniai jungikliai suveikia, kai srovė, tekanti per jungiklį, bus nuo 8 iki 12 kartų didesnė už jungiklio nominalią srovę. Taigi pagal suveikimo srovę šie jungikliai yra tarp C ir D charakteristikų jungiklių.
- S charakteristika: automatiniai jungikliai skirti valdymo transformatorių apsaugai. Jie suveikia, kai srovė, tekanti per jungiklį, bus nuo 13 iki 17 kartų didesnė už jungiklio nominalią srovę.
- Z charakteristika: automatiniai jungikliai suveikia, kai srovė, tekanti per jungiklį, bus nuo 2 iki 3 kartų didesnė už jungiklio nominalią srovę. Todėl šie automatiniai jungikliai tinka elektroninių komponentų ir prietaisų apsaugai, kurie gali būti greitai sugadinti mažų srovės impulsų.
Kaip pavyzdį galima pateikti firmos „Hager“ automatinių jungiklių suveikimo kreives. Kreivėse pavaizduotas suveikimo laikas priklausomai nuo perkrovos srovės (Time (sec) - laikas sekundėmis, I/In - jungikliu tekančios srovės ir jungiklio nominalios srovės santykis).
„Hager“ automatinių jungiklių suveikimo kreivės
Maksimali Atkirtos Srovė
Galutinis faktorius, į kurį turi būti atsižvelgta renkantis automatinį jungiklį, yra maksimali atkirtos srovė. Dabar daugelis gamintojų siūlo miniatiūrinius automatinius jungiklius su atkirtos srove nuo 6kA iki 10kA. Ji turi būti visada didesnė už laukiamą trumpojo jungimo srovę tame taške, kur stovės automatinis jungiklis.
Ardomo Korpuso Automatiniai Jungikliai (MCCB)
Praeityje ardomo korpuso automatiniai jungikliai (MCCB) turėdavo tokio pat tipo šilumines ir magnetines apsaugas kaip ir miniatiūriniai automatiniai jungikliai, tačiau šiandien vis populiaresni tampa elektroniniai atkabikliai, valdomi mikroprocesorių. Tai leidžia padidinti jungiklių funkcionalumą, pvz.: automatinis jungiklis gali siųsti informaciją apie savo padėtį (išjungtas, įjungtas, suveikęs).
Priešingai nei miniatiūriniai automatiniai jungikliai, išardomo korpuso automatiniai jungikliai turi suveikimo charakteristiką, kurią gali pareguliuoti pats vartotojas.
Skirtuminės Srovės Jungikliai (RCD)
Atskiras miniatiūrinių automatinių jungiklių tipas yra skirtuminės srovės jungikliai (RCD), dar vadinami nuotėkio relėmis. Jie suveikia ne esant srovės perkrovai, o atsiradus srovės nuotėkiui į žemę. Tai įvyksta žmogui palietus neizoliuotą laidininką, kuriuo teka elektros srovė, arba esant blogai saugomos įrangos izoliacijai.
Skirtuminės srovės jungiklių pagrindinis tikslas yra saugoti žmogų nuo pavojingo elektros smūgio. Šie jungikliai suveikia akimirksniu ir yra skirstomi pagal atkirtos srovę ir jautrumą. Jautrumas - tai nuotėkio srovės dydis, reikalingas, kad jungiklis suveiktų.
Nuotėkio relės schema
Daug gamintojų gamina jungiklius (angl. RCBO), kurie turi savyje ir apsaugą nuo nuotėkio srovės (RCD), ir apsaugą nuo perkrovos (MCB). Tokie kombinuoti jungikliai taupo vietą ir pinigus.
Elektros instaliacija ant degių paviršių turėtų būti montuojama nedegiais kabeliais (pvz. HDGs, NHXH ar pan. markės), kurie būtų įverti į mechaninę apsaugą užtikrinančius instaliacinius vamzdžius (rekomenduotina nedegius).
Visiems standartiniams buitiniams 16A 230V kištukiniams lizdams, kurie yra prijungti 3×2,5 mm² kabeliu yra tinkamas tiek C16A, tiek B16A automatinis jungiklis. B16A perkrovos srovė yra mažesnė, tad suveiks greičiau, tačiau buityje skirtumo praktiškai nepasijusite, nes trumpojo jungimo atveju abiejų tipų automatinių jungiklių suveikimo srovės vienodos.
Nuotėkio Relės Pajungimas
Srovės nuotėkio relės (kitaip dar vadinama skirtuminių srovių apsauga) fazinis ir nulinis laidininkai yra jungiami taip kaip yra numatęs to konkretaus įrenginio gamintojas. Nuotėkio relė skirstomajame skydelyje yra jungiama taip kaip yra patogiau jos montavimo metu: jeigu "L" ir "N" įėjimas iš viršaus, tuomet išėjimas bus apačioje arba atvirkščiai.
Jeigu elektros instaliacija yra montuojama mediniuose, karkasiniuose namuose arba kitokiais degiais paviršiais, tuomet tokią elektros instaliaciją papildomai rekomenduotina jungti per nuotėkio relę, kuri tuo pačiu atliks papildomą priešgaisrinės apsaugos funkciją. Kad ši apsauga būtų efektyvi absoliučiai visi kabeliai (ir visos atšakos), kurie yra prijungti prie srovės nuotėkio relės turi turėti apsauginio įžeminimo ("PE") laidininką, kuris turi būti prijungtas prie skirstomojo skydelio apsauginio įžeminimo kontaktų.
Ši sąlyga yra būtina tuo atveju, kuomet kurioje nors prijungtų prie nuotėkio relės kabelių vietoje, esant pablogėjusiam kontaktui, pradėjus kaisti kabeliams atsiras natūralus srovės nutekėjimas į apsauginio įžeminimo laidininką ir nuotėkio relė suveiks dėl atsiradusio fazinių ir nulinio laidininkų srovių skirtumo. Pagrindinė apsauginio įžeminimo laidininko elektros instaliacijoje paskirtis yra apsaugoti elektros įrenginių naudotoją nuo prisilietimo įtampos, kuri dėl įrenginio gedimo gali netikėtai atsirasti įrenginio korpuse, o kaip papildoma yra priešgaisrinė funkcija, kuri yra aprašyta aukščiau.
Lietuvos sąlygomis vienfazio tinklo elektros instaliacijoje pakanka ir vienpolio įvadinio automatinio jungiklio (atitinkamai trifaziame - tripolio), kadangi nulinis laidininkas AB ESO elektros apskaitos skyde yra įžemintas, todėl papildomas nulinio laidininko atjungimas neturi praktinės naudos, o tik yra papildomas judantis kontaktas, kuris sąlyginai didina nulinio kontaktinio sujungimo patikimumo riziką ir sąlyginai mažina elektros energijos tiekimo patikimumą.
Jeigu planuojama jungti keletą atskirų kabelių prie atskirų automatinių jungiklių ir šią grupę automatinių jungiklių reikia prijungti prie srovės nuotėkio relės, tuomet atitinkamai nuosekliai sujungus visą reikalingą schemą tos kabelių grupės turės ir papildomą apsaugą nuo prisilietimo įtampos įrenginio korpuse. Tik reikėtų prisiminti, kad kurioje nors vienoje vietoje atsiradus gedimui ir suveikus nuotėkio relei, vienu metu bus atjungtos visos kabelių grupės, kurios buvo prijungtos prie šios nuotėkio relės.
Naudojant nuotėkio reles apšvietimui, rekomenduotina naudoti bent keletą, tuomet dėl gedimo atsijungus apšvietimui vienose patalpose, liks neatjungtas kitų patalpų apšvietimas. Taupant skirstomojo skydelio vietą taip pat galima naudoti ir kombinuotas srovės nuotėkio reles, kurios turi perkrovos, trumpojo jungimo ir skirtuminių srovių apsaugas (pvz., C10+30mA).
Jei tik pradedate statybos darbus, greičiausiai tokį terminą dar išgirsite. Jei ruošiatės susirinkti savo namo skydelį patys, bus naudinga pasiskaityti, kaip jos sutvertos, kodėl tokios jau reikalingos ir kaip išsirinkti.
Lietuviškas terminas - nuotėkių relė (NR) - tarsi užsimena apie pagrindinę šio įrenginio funkciją - apsaugą nuo srovės nutekėjimo. Ankstesniame straipsnyje apžvelgėme automatinius jungiklius ir išsiaiškinome, kad jų pagrindinė paskirtis - apsaugoti laidus.
Pateiksiu pavyzdį, kuris paaiškins NR veikimo principą. Tarkim, nusipirkote virtuvinį blenderį. Visą tokį gražų, nerūdijančio plieno, blizgantį ir už labai jau gerą kainą. Tarkim, kad nuolaida buvo nemaža dėl to, kad surinktas jis nekažkaip ir per kažkurį laiką nuo vibracijų viduje blenderio fazės laidas atsikratė ir susilietė su metaliniu korpusu, t.y., užtrumpino. Bandant sutrint rytinį kokteilį staiga netikėtai mus nemaloniai papurto elektra.
Jei nuotėkių relė skydelyje įrengta, tuomet ji pastoviai lygina srovės, kuri teka per fazės laidininką ir srovės tekančios per nulį stiprumą. Paprastai kalbant, stebi, kad kiek srovės “įtekėjo“ į laidų instaliaciją, tiek ir “ištekėtų“. Jei kažkas ne taip ir “išteka“ mažiau srovės, vadinasi kažkur yra nutekėjimas. Tarkim, per minėto hipotetinio blenderio korpusą. Jei tas skirtumas didesnis, nei nustatytas slenkstis, relė atjungia grandinę tuo pačiu galbūt išgelbėdama mums gyvybę.
Nuotėkio Relių Skirstymas Pagal Konstrukcinius Ypatumus
Pagal konstrukcinius ypatumus NR skirstosi į elektromechanines ir elektronines. Jos skiriasi darbo principu, tačiau svarbiausia yra tai, kad elektroninės relė priklauso nuo maitinančio tinklo įtampos, nes maitinimas būtinas įmontuotai elektroninei schemai. Elektromechaninės NR nuo įtampos nepriklauso, nes ten nėra, ką maitinti. Jei maitinimo tinklas dėl kokių nors priežasčių bus pažeistas (dings nulis ir pan.), elektroninė relė geriausiu atveju atsijungs.
Kalbant toliau apie skirtumus, mums svarbu kaip žymimos NR:
- AC - sinusoidinei kintamajai srovei, t.y.
- Diferencialinė srovė rodo nuotėkio srovę, kuriai esant suveikia NR.
- 30 mA - buitinis variantas. Suveikia tada kai (žr. 100mA, 300mA - taip vadinamos priešgaisrinės NR.
Srovė per didelė, kad būtų aktuali žmogaus gyvybės apsaugai, bet vis tiek naudingas reikalas, jei, tarkim, ūkyje apsaugomos ne visos linijos jautresnėmis NR, tai vieną tokio nominalo verta įrengti ant įvado. Apsaugoti NR visas linijas. Išimtimi gali būti šviesos linijos sausose patalpose.
Srovės Transformatorius
NR širdimi yra srovės transformatorius. Pirminės šio transformatoriaus apvijos - nulio ir fazės laidai. Jei fazių laidų srovių suma lygi nulio srovei, magnetinės srovės atsveria viena kitą ir srovė antrinėse apvijose nesusidaro. Jei fazių srovių suma didesnė nei nulio srovė ir tas skirtumas didesnis nei diferencialinės srovės nominali reikšmė, tuomet antrinėse apvijose atsiranda srovė, kurios pakanka suveikti elektromagnetui, o šis atjungia grandinę.