Strona główna...  Kontakt...  Mapa strony...
ZNAJDŹ PRODUKT
MENU Artykuły całe Rozwiązania konstrukcyjne bezpieczników topikowych firmy ETI

Rozwiązania konstrukcyjne bezpieczników topikowych firmy ETI

W ostatnich latach, wbrew zapowiadanej przez wiele grup specjalistycznych tendencji zanikowej, na rynku pojawiło się wiele nowych i udoskonalonych rozwiązań konstrukcyjnych i technologicznych bezpieczników topikowych niskiego napięcia. Elementy te nadal należą do najpewniejszych zabezpieczeń przewodów i aparatów przed prądem zwarciowym i przeciążeniowym. Artykuł prezentuje planowane kierunki rozwoju konstrukcji bezpieczników to- pikowych wytwarzanych przez firmę ETI oraz już stosowane rozwiązania podnoszące jakość i skuteczność produktów.

 

 

Rys. 1. Bezpieczniki topikowe przemysłowe NH firmy ETI

Aktualnie główne kierunki prac nad rozwojem bezpieczników topikowych instalacyjnych (powszechnego użytku) i przemysłowych firmy ETI obejmują:

  • ulepszanie i wprowadzanie nowych charakterystyk czasowo-prądowych,

  • rozszerzanie zakresów prądów znamionowych bezpieczników instalacyjnych wielkości D i DO,

  • polepszanie parametrów elektrycznych bezpieczników, takich jak: obniżanie strat mocy ΔP poprzez stosowanie srebrzonych styków przy wkładkach instalacyjnych D i styków nożowych przy wkładkach przemysłowych NH (rys. 1), powiększanie zdolności zwarciowej Ic poprzez modyfikację geometrii elementów topikowych,

  • opracowywanie konstrukcji nowych bezpieczników np. o charakterystyce niepełno zakresowej aM (dobezpieczeniowe - przemysłowe WT i cylindryczne C) przeznaczonych do współpracy z zabezpieczeniami automatycznymi nad prądowymi w obwodach zasilających silniki elektryczne,

  • opracowywanie konstrukcji nowych bezpieczników o charakterystyce niepełno zakresowej i pełno zakresowej przeznaczonych do zabezpieczania w obwodach prądu stałego DC - urządzeń fotowoltaicznych, energetyki wiatrowej itp.,

  • doskonalenie konstrukcji bezpieczników o charakterystyce transformatorowej gTr do zabezpieczania obwodów wtórnych transformatorów mocy,

  • rozszerzanie rodziny bezpieczników o charakterystyce bardzo szybkiej gR i aR (do zabezpieczania urządzeń półprzewodnikowych - diod, tyrystorów itp.) o bardzo małych wartościach całek wyłączania Jo- ulea i bardzo małych wartościach przepięć generowanych podczas wyłączania zwarć,

  • opracowywanie nowych wykonań bezpieczników ułatwiających ich eksploatację - bezpieczniki kompaktowe C - mniejsze korpusy ceramiczne, izolowane zaczepy do wkładania i wyjmowania z podstawy - aby zwiększyć bezpieczeństwo obsługi, boczny wskaźnik zadziałania - aby ułatwić wizualne określenie stanu pracy wkładki pracującej w rozłączniku bezpiecznikowym,

  • modernizację rozwiązania technicznego bocznego wskaźnika zadziałania - aby wyeliminować odpadanie jakiejkolwiek części (nawet izolacyjnej) po zadziałaniu bezpiecznika (wymóg Dyrektywy Niskiego Napięcia),

  • zastępowanie korpusów porcelanowych bardziej odpornym na różnicę temperatur i bardziej podatnym na odprowadzanie ciepła steatytem. 


Wdrożone rozwiązania - strata mocy ΔP

Cechą wspólną prowadzonych obecnie prac nad rozwojem bezpieczników topikowych jest dostosowanie ich konstrukcji do optymalnego zabezpieczania instalacji według wymagań norm europejskich. Jednym z najważniejszych parametrów wkładek topikowych jest ich strata mocy ΔP, tj. moc tracona na bezpieczniku podczas przepływu przez niego prądu. Podana w katalogach znamionowa strata mocy jest zmierzona przy przepływie przez wkładkę jej prądu znamionowego In w ciągu jednej godziny. Aby na bezpieczniku występowały jak najniższe przyrosty temperatur, jego straty mocy muszą być też jak najniższe. W konstrukcji bezpieczników występuje bardzo ścisła zależność pomiędzy czterema najważniejszymi parametrami elektrycznymi: znamionową stratą mocy ΔP, charakterystyką czasowo-prądową t-I, cieplną całką Joulea wyłączania I2t oraz zwarciową zdolnością wyłączania Ic bezpiecznika. Im mniejsza znamionowa strata mocy ΔP, tym trudniejsza do uzyskania jest wysoka zwarciowa zdolność wyłączania Ic oraz niska wartość całki Joulea I2t.



 

Rys. 2. Elementy topikowe bezpieczników mocy

Wkładki topikowe firmy ETI dzięki zastosowaniu specjalnej technologii i wysokiej jakości metali kolorowych (miedź, mosiądz, cyna, srebro, aluminium) zapewniają wysoką zwarciową zdolność wyłączania Ic, niskie straty mocy ΔP (niższe niż dopuszczają normy IEC), a także niskie wartości cieplnych całek Joulea wyłączania I2t. Ograniczenie strat mocy we wkładkach topikowych uzyskano poprzez odpowiednią konstrukcję elementu topikowego oraz poprzez dobranie odpowiedniego profilu ich noży stykowych i pokryciu ich galwaniczną warstwą srebra. Norma europejska IEC 60269-2 precyzyjnie definiuje dopuszczalne straty mocy ΔP dla bezpieczników poszczególnych wielkości (tabela 1).


Zamienniki

W katalogach bezpieczników topikowych importowanych głównie ze wschodu można spotkać znacznie wyższe deklarowane straty mocy niż dopuszcza wspomniana norma IEC. I tak np. dla NH 00C jest to na- wet 11 W, dla NH-1 - 25 W, NH-2 - 40 W. W rzeczywistości pomierzone laboratoryjnie straty mocy są o wiele wyższe (od 20 do 200%). Tak duże przekroczenie dopuszczalnych strat mocy ΔP grozi przegrzaniem się wkładki, a tym samym osprzętu bezpiecznikowego - podstaw bezpiecznikowych, rozłączników bezpiecznikowych, zacisków kablowych, co prowadzi do szybszego zestarzenia się i osłabienia izolacji i wystąpienia zwarcia w rozdzielnicy. Ponadto bezpiecznik charakteryzujący się wysokimi stratami mocy, pracujący w warunkach podwyższonej temperatury otoczenia - około 40oC - może zadziałać (przepalić się) już przy obciążeniu prądem znamionowym In. Używanie bezpieczników tańszych i o dużej stracie mocy ΔP może skutkować brakiem pewności zasilania oraz ponoszeniem dodatkowych kosztów wynikających z awarii sprzętu elektrycznego, częstej wymiany bezpieczników i wyższego zużycia energii elektrycznej.


Rys. 3. Przepalony element topikowy bezpiecznika


Srebrzone styki

Zastosowane w bezpiecznikach ETI srebrzone styki zapewniają niską rezystancję styku wkładka-styk podstawy bezpiecznikowej, zapobiegając tym samym miejscowemu przekroczeniu dopuszczalnego przerostu temperatury ΔT. Powłoka srebrna zapobiega też utlenianiu się miedzianego lub mosiężnego noża stykowego. Niską wartość parametru I2t - cieplnej całki Joulea uzyskano poprzez specjalną konstrukcję elementu topikowego wykonanego z paska miedzianego pokrytego galwaniczną warstwą srebra, a w przypadku bezpieczników Ultra-Quick o charakterystyce tyrystorowej gR lub aR - z czystego srebra. Przykładowe wykroje elementów topikowych bezpieczników pokazano na rysunku 2.


Właściwości topika, wypełnienie bezpiecznika

Wartości cieplnych całek Joulea I2t doskonale nadają się do analizy selektywności zwarciowej zabezpieczeń obwodu elektrycznego dotkniętego zwarciem. Parametr ten jest miarą energii cieplnej w dżulach [J/R] - A2s (na jednostkę rezystancji 1 ohm) wydzielonej we wkładce i na wszystkich elementach rozpatrywanego obwodu. Na rysunku 2 oznaczono (a) - rząd przewężeń przeciążeniowych i (b) - rząd przewężeń zwarciowych. W przypadku przeciążenia zabezpieczonego obwodu, element topikowy bezpiecznika powinien przepalić się na przewężeniach przeciążeniowych (a) w czasie zgodnym z jego charakterystyką t-I. W przypadku zwarcia, element topikowy bezpiecznika przepala się na wszystkich przewężeniach zwarciowych - (b) po przejęciu określonej wartości energii I2t, silnie związanej z przekrojem poprzecznym przewężenia zwarciowego Sz według zależności:


Z czego K jest współczynnikiem materiałowym (stała Meyera) przewężeń topika zależnym od jego temperatury topnienia, ciepła właściwego i konduktywności elektrycznej. W czasie wyłączania zwarcia chodzi o to, aby topik rozpadł się na jak najdłuższym odcinku, tak aby powstała jak najdłuższa przerwa izolacyjna.

Na skutek działania bardzo wysokiej temperatury łuku elektrycznego na piasek kwarcowy w przestrzeni łukowej bezpiecznika, tworzy się gruda szkła wymieszanego ze stopioną miedzią lub srebrem, tzw. zeszkleniec (rys. 3). Jego rezystancja nie jest nieskończenie wielka i w niesprzyjających okolicznościach bezpiecznik może ponownie zacząć przewodzić prąd. Stąd konieczność stworzenia przez konstruktora w wąskiej komorze łukowej bezpiecznika korzystnych warunków do zgaszenia łuku elektrycznego przy wyłączaniu dużych prądów zwarciowych. Jednym z tych warunków jest całkowite wypełnienie bezpieczników odpowiednio dobranym piaskiem kwarcowym. Niepełny poziom piasku kwarcowego w przestrzeni łukowej bezpiecznika (rys. 4) w momencie wyłączania zwarcia uniemożliwia wygaszenie palącego się łuku elektrycznego, co może spowodować eksplozję bezpiecznika lub wydostanie się łuku na zewnątrz przez górną pokrywę bezpiecznika (rys. 5).


 

Rys. 4. Zbyt niski poziom piasku kwarcowego w komorze łukowej bezpiecznika


 

Rys. 5. Skutki wydostania się łuku elektrycznego na zewnątrz bezpiecznika na skutek zbyt niskiego poziomu piasku kwarcowego

 

Są to zjawiska bardzo niebezpieczne, gdyż zarówno eksplozja bezpiecznika jak i wydostanie się łuku elektrycznego na zewnątrz mogą spowodować powstanie pełnego zwarcia w rozdzielnicy i w konsekwencji duże straty materialne jak również możliwość wypadku wśród osób obsługi.

Inne parametry

 Konstrukcja bezpieczników topikowych mocy NH według normy IEC 60269-1 powinna zapewniać stałość parametrów bezpieczników w zakresie temperatur od -5oC do +40oC. Jeżeli producent deklaruje inny zakres temperatur (np. -35oC do +35oC), musi posiadać potwierdzenie w postaci protokołu z badań przeprowadzonych w akredytowanym laboratorium. Szczegółowe dane techniczne bezpieczników firmy ETI Polam, zwłaszcza wartości całki Joulea I2t oraz strat mocy ΔP podane są w tabelach w katalogu zbiorczym. Bezpieczniki topikowe mocy firmy ETI dzięki swojej konstrukcji pozwalają zapewnić prawidłowe wyłączanie prądów przeciążeniowych oraz najwyższych prądów zwarciowych (zwarciowa zdolność wyłączania 120 kA dla napięcia 500 V (gG)).

inż. Roman Kłopocki (pracownik firmy Eti Polam)

Ta strona używa COOKIES. Korzystając z niej wyrażasz zgodę na wykorzystywanie cookies, zgodnie z ustawieniami Twojej przeglądarki. Więcej szczegółów na naszej stronie polityka prywatności