Automatyka

Łączniki elektryczne

 Łączniki służą do:
- uzyskanie pożądanego układu połączeń  w instalacjach elektrycznych,
- spowodowanie pożądanych zmian w pracy odbiorników (np. załączenie, zmiana poboru mocy, zmiana kierunku wirowania silnika, itp.),
- zabezpieczenia odbiorników lub fragmentu instalacji elektrycznej np. przed przetężeniami

Zasadnicze elementy łączników:
- zestyk (zestyki) – układ dwóch styków
- układ gaszenia łuku elektrycznego (komora gaszeniowa)
- układ napędowy
- izolacja
- wyzwalacze (w samoczynnych)

Gaszenie łuku elektrycznego, który pojawia się przy przerywaniu prądów, odbywa się najczęściej przez szybkie rozdzielenie styków lub przy pomocy komór gaszeniowych z płytkami metalowymi, które dzielą łuk na krótkie odcinki, zwiększając tym samym jego rezystancję i odbierają ciepło z łuku.

Funkcjonalny podział łączników:

-odłączniki (łączniki izolacyjne) -służą do stworzenia bezpiecznej przerwy w obwodzie (w zasadzie nie przerywamy nimi prądów)

-rozłączniki (łączniki robocze) - służą do łączenia prądów roboczych i czasem również przeciążeniowych

-wyłączniki (łączniki zwarciowe) - są w stanie wyłączać wszystkie prądy zarówno robocze, jak przeciążeniowe i zwarciowe (posiada wyzwalacze, które automatycznie wyłączają określone prądy)

-bezpieczniki - potrafią jednorazowo wyłączyć prądy przeciążeniowe i zwarciowe

Symbole od lewej: odłącznik, rozłącznik, wyłącznik i bezpiecznik

Wyłączniki nadprądowe instalacyjne

Wyłączniki nadprądowe służą do zabezpieczania obwodów elektrycznych  oraz odbiorników przed przetężeniami.
W instalacjach odbiorczych stosujemy wyłączniki nadprądowe instalacyjne modułowe, a także wyłączniki wkrętkowe.

Wyłącznik nadprądowy instalacyjny modułowy EATON

Wyłącznik nadprądowy instalacyjny modułowy Schneider

Wyłącznik nadprądowy wkrętkowy (potocznie nazywany korkiem automatycznym)

Obecnie budowa wyłączników instalacyjnych jest najczęściej jest modułowa (potocznie nazywamy je "eskami"). Występują jako jedno-, dwu-, trzy-, i czterobiegunowe:

Liczba biegunów i wymiary wyłączników EATON serii CLS6

Symbole graficzne łączników

Budowa wyłączników instalacyjnych:

Budowa modułowego wyłącznika instalacyjnego

1. zaciski przyłączeniowe
2. wyzwalacz przeciążeniowy (termobimetalowy)
3. komora gaszeniowa łuku elektrycznego
4. styk stały
5. przestrzeń międzystykowa przedkomorowa
6. styk ruchomy
7. mechanizm przełączający
8. wyzwalacz zwarciowy (elektromagnetyczny)
9. trzpień wykonawczy wyzwalacza zwarciowego
10. dźwignia napędowa
11. sprężyna zwrotna

Na wyłącznikach znajdziemy następujące oznaczenia: producent, seria, typ, charakterystyka, prąd znamionowy, napięcie znamionowe, zdolność wyłączeniowa, klasa ograniczenia energii.

Oznaczenia na wyłącznikach instalacyjnych

Wyłącznik nadprądowy 1P, PLSM-B10; SAFO: 007574

Na zdjęciu:
-wyłącznik nadprądowy jednobiegunowy,
-producent: EATON,
-seria xPole,
-typ: PLSM, (dla wielobiegunowych jest cyfra po symbolu, np. B10/3)
-charakterystyka B,
-prąd znamionowy 10 A,
-napięcie znamionowe: 230/400 V,
-zdolność wyłączeniowa: 10000 A,
-klasa ograniczenia energii: 3 (dotyczy bezpieczeństwa użytkowania urządzenia)

 

 

 

Wyłącznik nadprądowy 4P, CLS6-B25/4; SAFO: 007459

 

Na zdjęciu:
-wyłącznik nadprądowy czterobiegunowy,
-producent: EATON,
-seria xClear,
-typ: CLS6 B25/4,
-charakterystyka B,
-prąd znamionowy 25 A,
-napięcie znamionowe: 230/400 V,
-zdolność wyłączeniowa: 6000 A,
-klasa ograniczenia energii: 3 (dotyczy bezpieczeństwa użytkowania urządzenia)







Charakterystyka wyłącznika mówi nam o zakresie działania wyzwalacza zwarciowego (elektromagnetycznego). Wyzwalacz zwarciowy zadziała jeśli prąd w zabezpieczanym obwodzie będzie miał wartość:
-dla ch-ki B od 3 do 5 razy większą od prądu znamionowego wyłącznika,
-dla ch-ki C od 5 do 10 razy większą od prądu znamionowego wyłącznika
-dla ch-ki D od 10 do 20 razy większą od prądu znamionowego wyłącznika

Zależność czasowo prądowa dla wyłączników B, C i D

Dla wyłączników nadprądowych instalacyjnych przyjęto:
-czas umowny t – który wynosi 1 h dla wyłączników o In≤63A, 2 h dla wyłączników o In>63A
-umowny prąd niezadziałania Int – największa wartość skuteczna prądu, który przepływając przez wyłącznik w czasie umownym t nie spowoduje jego zadziałania (dla wył. instalacyjnych Int=1,13 In)
-umowny prąd zadziałania It – najmniejsza wartość skuteczna prądu, który przepływając przez wyłącznik spowoduje jego zadziałanie przed upływem czasu umownego t (dla wył. instalacyjnych It=1,45In).
Zgodnie z tym oraz z przedstawionym powyżej wykresem działanie wyłączników nadprądowych instalacyjnych możemy opisać następująco:
1.wyłącznik nie otworzy się samoczynnie jeśli prąd będzie mniejszy niż 1,13xIn
2.może zadziałać wyzwalacz przeciążeniowy wyłącznika jeśli prąd będzie miał wartość od 1,13 do 1,45xIn
3.zadziała wyzwalacz przeciążeniowy i wyłączy wyłącznik w czasie zależnym od wartości prądu jeśli prąd będzie większy od 1,45xIn
4.wyłącznik otworzy się gdyż zadziała wyzwalacz przeciążeniowy lub zwarciowy jeśli prąd będzie miał wartość zależnie od charakterystyki:B 3-5xIn; C 5-10xIn; D 10-20xIn
5.zadziała wyzwalacz zwarciowy i bezzwłocznie wyłączy wyłącznik jeżeli prąd będzie miał wartość zależnie od charakterystyki:⥸5xIn dla B; ⥸10xIn dla C; ⥸20xIn dla D
6.wyłącznikowi grozi uszkodzenie jeśli prąd będzie większy od zdolności wyłączeniowej, czyli większy od 6000A lub 10000A

Wyłączniki nadprądowe silnikowe

Służą do zabezpieczania silników elektrycznych. Mogą być budowy modułowej (do montowania na szynie TS) lub przystosowane do montażu na płycie.

 

Wyłącznik silnikowy EATON

Wyłącznik silnikowy ABB

Wyłącznik silnikowy PKZMO-4  Moeller (Eaton)

 

Symbol graficzny wyłącznika silnikowego

Budowa wyłączników silnikowych jest podobna do instalacyjnych, dodatkowo występuje tu możliwość regulacji w pewnym zakresie prądu wyzwalania wyzwalacza przeciążeniowego, mogą posiadać również zabezpieczenie przed zanikiem fazy.

Wyłączniki różnicowo-prądowe 

Wyłączniki różnicowoprądowe służą do ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym. Działanie jego polega porównywaniu prądów płynących w obwodzie elektrycznym, dopływających i odpływających z odbiorników. Jeśli pojawi się różnica między tymi prądami to wynika z tego, że prąd płynie poza obwodem elektrycznym i na częściach przewodzących dostępnych urządzeń może pojawić się niebezpieczne napięcie. Wyłącznik wówczas przerywa zasilanie takiego obwodu.

Wyłącznik dwubiegunowy Legrand

 

Wyłącznik czterobiegunowy Legrand

Symbol graficzny wyłącznika różnicowoprądowego

Budowa wyłącznika różnicowoprądowego:

Schemat wyłącznika czterobiegunowego

Najistotniejszy element budowy wyłącznika to transformator toroidalny (przekładnik Ferrantiego), przez który przeprowadzamy wszystkie przewody czynne. Wyposażone są też w przycisk TEST, dzięki któremu można sprawdzić poprawność działania wyłącznika.

Elementy budowy dwubiegunowego wyłącznika różnicowoprądowego

Wnętrze przykładowego czterobiegunowego wyłącznika różnicowoprądowego

 

Elementy i symbol wyłącznika różnicowo-prądowego dwubiegunowego

Oznaczenia na wyłączniku różnicowo-prądowym

 Wyłączniki różnicowoprądowe mogą występować w jednej obudowie wraz wyłącznikiem nadprądowym, stosowane są wówczas następujące oznaczenia literowe:
RCCB – wyłącznik różnicowoprądowy bez wbudowanego zabezpieczenia nadmiarowo-prądowego
RCBO – wyłącznik różnicowoprądowy z wbudowanym zabezpieczeniem nadmiarowo-prądowym

Przekaźniki programowalne

 Przekaźniki programowalne (zwane także przekaźnikami inteligentnymi, przekaźnikami logicznymi lub mini-sterownikami) to uniwersalne urządzenia łączeniowo - sterujące przeznaczone do małych aplikacji automatyki i elektrotechniki. Zbudowane są w oparciu o funkcje standardowych styczników, przekaźników, przekaźników czasowych, liczników, komparatorów i innych.
Podstawowe elementy budowy przekaźników programowalnych:
- procesor
- zasilacz
- wejścia/wyjścia dyskretne i opcjonalnie analogowe
- wyświetlacz i klawiatura (opcjonalnie)
- porty komunikacyjne rs232/485, ethernet (opcjonalnie).

Przekaźnik programowalny NEED, prod. Relpol; SAFO: 021534

Przekaźnik programowalny EASY, prod. EATON: 009693

Bezpieczniki 

Bezpiecznik służy do zabezpieczenia obwodów lub odbiorników przed przeciążeniem i/lub zwarciem.Zbudowany jest z podstawy bezpiecznikowej i wkładki bezpiecznikowej. Działa jednorazowo, to znaczy po zadziałaniu trzeba wymienić jego wkładkę.
Wkładki bezpiecznikowe zbudowane są z:
-izolacyjnej obudowy (najczęściej w postaci tulei z porcelany lub szkła),
-elementu topikowego (najczęściej w postaci drutu lub taśmy z posrebrzonej miedzi),
-okuć zamykających obudowę z dwóch stron, dzięki którym możemy wkładkę umieścić w podstawie,
-gasiwa umożliwiającego przerwanie łuku elektrycznego (najczęściej drobnoziarnisty piasek kwarcowy otaczający elementy topikowe),
-elementów wskaźnikowych, informujących o zadziałaniu bezpiecznika.

Zasadniczy podział bezpieczników to:
-instalacyjne (typu D)
-przemysłowe (stacyjne, mocy)
-aparatowe (aparaturowe)
-specjalne (np. trakcyjne, samochodowe, do wózków widłowych, itd.)

Bezpiecznik instalacyjny-gniazdo, wstawka dolna, główka oraz wkładka bezpiecznika

Bezpieczniki przemysłowe-wkładki oraz wkładki w podstawach

Bezpieczniki aparatowe-podstawa i wkładki

Wkładki bezpieczników specjalnych- samochodowe, do wózków akumulatorowych i trakcyjne

Oznaczenia literowe wkładek bezpiecznikowych składają się z dwóch liter:

• pierwsza, mała litera, określa zdolność wyłączenia wkładki:

         -a- charakterystyka niepełnozakresowa (zabezpiecza tylko przed zwarciami),
         -g- charakterystyka pełnozakresowa (zabezpiecza przed zwarciami i przeciążeniami)

• druga litera precyzuje charakterystykę czasowo-prądową i oznacza kategorię zabezpieczanego urządzenia:

          -B – urządzenia górnicze
          -D – urządzenia wymagające wkładek topikowych zwłocznych
          -L, G – urządzenia ogólnego przeznaczenia, kable i przewody
          -F,N – urządzenia wymagające wkładek topikowych szybkich
          -M – silniki
          -R – półprzewodniki (diody, tyrystory)
          -Tr – transformatory

 Spotykane są również inne oznaczenia wkładek np.stare oznaczenia instalacyjnych: BiWts (wkładka szybka) i BiWtz (wkładka zwłoczna).

Inna aparatura modułowa

Do aparatury modułowej, czyli charakteryzującej się odpowiednim kształtem, określonymi wymiarami i możliwością mocowania na szynie TS 35, należą też:

-rozłączniki

Rozłącznik FR 300, prod. Legrand

-rozłączniki izolacyjne

Rozłącznik izolacyjny bezpiecznikowy R323, prod. Legrand

-przełączniki

Przełącznik 1NO+1NC, prod. Legrand

-gniazda wtykowe

Gniazdo wtykowe, prod. Legrand

-lampki sygnalizacyjne

Lampki sygnalizacyjne, prod Legrand

-dzwonki

Dzwonki, prod. Legrand

-przyciski

Przycisk pojedynczy z lampką sygnalizacyjną, prod. Legrand

-styczniki

Stycznik SM363, prod. Legrand

-przekaźniki bistabilne

Przekaźnik bistabilny, prod Legrand

-przekaźniki priorytetowe

Przekaźnik priorytetowy, prod Hager

Przekaźnik priorytetowy PPM-05  prod. Zamel

-przekaźniki czasowe

Przekaźniki czasowe, prod. Legrand

-wyłączniki zmierzchowe

Wyłącznik zmierzchowy z czujnikiem światła, prod. Legrand

-zegary sterujące

Programator cyfrowy astronomiczny, prod. Legrand

 -liczniki energii

Licznik 1-fazowy, prod. Legrand

-mierniki elektryczne

Amperomierz, prod. Legrand

-regulatory oświetlenia

Regulator natężenia oświetlenia, prod. Legrand

Aparatura modułowa EATON, serii xPole Home:

Wyłącznik różnicowoprądowy z serii xPole Home prod. EATON z nowymi rozwiązaniami serii

 

Łączniki przemysłowe

rozłączniki- to łączniki do łączenia prądów roboczych, stosowane jako łączniki manewrowe oraz jako wyłączniki główne w rozdzielnicach lub tablicach rozdzielczych

Rozłącznik izolacyjny RIN 630, In=630A  prod.Apator; SAFO:019192

Łącznik krzywkowy zatablicowy 4G80  prod. Apator; SAFO: 018854

Łącznik krzywkowy zatablicowy ŁK-63 gwiazda/trójkąt, prod. Spamel; SAFO: 032145

rozłączniki bezpiecznikowe-szeregowe połączenie rozłącznika i bezpiecznika

-łączą w sobie funkcje obu łączników, a także odłącznika czyli łączą prądy robocze, zabezpieczają przed prądami przeciążeniowymi i zwarciowymi, a po wyjęciu wkładek bezpiecznikowych tworzą przerwę izolacyjną,
-w obwodach gdzie nie spodziewamy się częstych zwarć mogą zastępować wyłączniki,
-mogą być montowane na szynach zasilających (listwowe) lub na tablicy montażowej (kasetowe)

Rozłącznik listwowy ARS 2-6-V, prod. Apator; SAFO: 163460

Rozłącznik kasetowy RBK-2, prod. Apator; SAFO: 019141

styczniki-są rozłącznikami, ale są przystosowane do dużej ilości i częstotliwości łączeń, mają napęd elektromagnetyczny
Główne elementy budowy stycznika to: cewka (uruchamiająca napęd stycznika), styki główne (robocze), styki pomocnicze

Stycznik z dodatkowym wyposażeniem

Aby uruchomić stycznik należy należy zasilić cewkę prądem stałym lub zmiennym w zależności od typu cewki. Najczęściej spotykane cewki ze względu na napięcie zasilania to:
12, 24, 48 V prądu stałego (DC) oraz 12, 24, 110 i 230 V prądu przemiennego (AC).

Dobór styczników polega na określeniu jego parametrów jak:
-napięcia znamionowego stycznika Un [V]
-mocy znamionowej P [kW] lub znamionowego prądu łączeniowego Ie [A] w określonej kategorii użytkowania, zależnej od charakteru odbiorników (np. silnikowy, grzejny, oświetleniowy, trakcyjny) oraz dla danego napięcia znamionowego
-prądu cieplnego Ith[A] (największa wartość prądu probierczego stosowanego w sprawdzeniu nagrzewania aparatu elektrycznego bez obudowy, w otwartej przestrzeni).
-dopuszczalnej częstości łączeń [1/h]
-napięcia sterowania - rodzaj i wartość (zależy od dostępnej sieci lub źródła)

Kategorie użytkowania styczników

Stycznik DILM 12-01, prod. EATON; SAFO: 007979

wyłączniki-mogą zabezpieczać obwody przed dużymi prądami przeciążeniowymi i zwarciowymi ponieważ posiadają wyzwalacze.

Wyłącznik kompaktowy XT, In=250A,  prod.ABB; SAFO:192915

łączniki krańcowe-mają za zadanie wyłączyć, załączyć lub przełączyć obwód po osiągnięciu przez urządzenie wymaganego położenia pracy

Wyłącznik krańcowy LS-11S wraz z gamą głowic napędowych, prod. EATON; SAFO: 008897

Miniaturowy łącznik krańcowy 83133, popychacz z rolką, prod.Promet; SAFO: 025924

Łącznik krańcowy 83 400, popychacz z kulką, prod.Promet; SAFO:025938

przyciski sterownicze - stosowane do załączania lub wyłączania obwodów sterowania

Przycisk załączający, prod.Spamel

Przycisk wyłączający wypukły, prod.Spamel

Przycisk bezpieczeństwa z blokadą, prod.Spamel

Kaseta sterownicza z trzema przyciskami, prod.Spamel

Ochrona przed przepięciami

       Przepięcie to każdy wzrost napięcia ponad wartość znamionową.

        Przepięcia powstają na skutek:

• bezpośrednich lub bliskich wyładowań atmosferycznych w obiekt,

• procesów łączeniowych odbiorników o dużej mocy i charakterze reaktancyjnym,

• powstania elektryczności statycznej.

Urządzenia SPD (ochronniki przepięciowe)

Ponieważ przepięcia mogą osiągać wartości wielokrotnie przekraczające wytrzymałość napięciową urządzeń, stosuje się ochronę przepięciową zapobiegającą uszkodzeniu urządzeń.
Urządzenia służące do ograniczania przepięć nazywamy urządzeniami SPD (ang. Surge Protective Device)

Urządzenia SPD zbudowane są z iskierników i/lub warystorów i tworzą w instalacjach trójstopniowy system ochrony przepięciowej:
      - B,C i D (wg DIN VDE 0675), lub
      - klasy I,II i III (wg IEC 61643-1)

• ogranicznik przepięć klasy A - jest stosowany do zabezpieczania przed przepięciami atmosferycznymi linii napowietrznych niskiego napięcia (powinien ograniczyć przepięcia do wartości 6 kV, co ma zapewnić dostarczyciel energii elektrycznej),

Ogranicznik typ ASA klasy A, prod. Apator

• ogranicznik przepięć klasy I (B) - stanowi pierwszy stopień ochrony przeciwprzepięciowej w obiekcie, montuje się je w złączu lub rozdzielnicy głównej (powinien ograniczyć przepięcia do poziomu poniżej 4 kV),

                          Ogranicznik 1 polowy klasy B, prod. ETITEC  i  3 polowy klasy B prod.   DEHN 

• ogranicznik klasy II (C) – jego zadaniem jest ograniczanie przepięć do wartości 2,5 kV; montowane są w podrozdzielnicach, rozdzielnicach piętrowych, mogą być też w złączu lub rozdzielnicy głównej, jeśli nie wymagany jest I stopień ochrony;

Ogranicznik 4 polowy klasy C    EATON

•  ogranicznik klasy III (D) – służy do ochrony przed przepięciami odbiorników szczególnie wrażliwych na nawet krótkotrwałe przepięcia, ogranicza przepięcia do 1 – 1,5 kV. 

Ogranicznik 1 polowy klasy D  SIMTEC

Podtynkowy ogranicznik klasy D    F&G (Moeller)

• spotyka się rozwiązania ograniczników spełniających wymagania co do klasy B i C.

 

Ogranicznik  klasy B+C       ETITEC

Budowa ochronników przepięciowych

Ochronniki przepięciowe ze względu na budowę możemy podzielić na:
-odcinające (bazujące na iskierniku)
-ograniczające (bazujące na elemencie nieliniowym, jak warystor)
-kombinowane (wykorzystujące zarówno iskiernik jak i warystor)

Symbole graficzne: ogólny ochronnika, odcinającego i ograniczającego

 Sposoby podłączenia urządzeń SPD

Podłączenie SPD klasy B w układzie TN-S (do wyboru wariant A lub B)

Podłączenie SPD klasy B w układzie TN-C-S (do wyboru wariant A lub B)

Wymagane oznaczenia na ogranicznikach przepięć SPD