Jak funguje tepelné vypínání jističe?

Modulární jističe (dále jen jističe) jsou široce používány v různých elektroinstalacích, od průmyslových až po domácí, a to pro svou kompaktnost, jednoduchost konstrukce (tedy spolehlivost) a nízkou cenu. Výrobci vyrábějí poměrně širokou škálu modulárních jističů s různým počtem pólů (od 1 do 4) pro různé jmenovité proudy až do 125A včetně. Modulární se jim říká proto, že se vyrábějí ve formě shodných, v celkových rozměrech a principu provedení, jednopólových modulů, ze kterých jsou sestaveny 2, 3 a 4 pólové jističe (tj. vícepólové jističe nemají pevné těleso, skládající se z příslušného počtu jednopólových modulů). Šířka modulu je standardizovaná a rovná se 17,5 mm. Některé modely strojů mají šířku korpusu větší než je šířka standardního modulu, ale zpravidla se výrobci snaží dodržet násobek standardní šířky, což usnadňuje navrhování vnitřního uspořádání panelů a skříní. Násobnost může být zlomková v krocích po 0,5, například 1,5, což znamená, že šířka pouzdra je rovna 26,25 mm (v praxi 26,5 mm, což není podstatné):

Zvětšená šířka pouzdra je způsobena především zvýšenou vypínací schopností těchto jističů.
Bez ohledu na jmenovitý proud, pro který je stroj navržen, je jeho vypínací schopnost, charakteristika časově-proudého proudu, stejně jako druh proudu (střídavý nebo stejnosměrný), princip jeho činnosti a princip konstrukce jeho součástí stejné. Všechny výše uvedené parametry jsou dány konstrukčními vlastnostmi jednotlivých funkčních celků stroje, které nemají žádný vliv na samotný princip jejich činnosti. Níže uvedená fotografie ukazuje, co bylo řečeno:

Prezentované stroje se liší konstrukcí pouze elektromagnety (různý počet závitů a průřez drátu), tepelnou ochranou (bimetalová deska), zhášecím zařízením oblouku (tvar zhášecí komory, mřížka zhášení oblouku, vzájemná poloha vodivých prvků) . Zbývající prvky konstrukce stroje jsou navzájem shodné, což umožňuje výrazně zjednodušit (zlevnit) jejich výrobu díky sjednocení jednotlivých komponentů a dílů.

Modulární jističe současně realizují dva typy ochrany: tepelnou a elektromagnetickou.

Tepelná ochrana (obvykle se nazývá tepelný uzávěr) se vyrábí na bimetalové desce:

Jeho vlastnosti jsou takové, že při zahřívání se v důsledku různých koeficientů lineární roztažnosti kovů v něm obsažených jedna strana desky prodlužuje více než druhá. V důsledku to vede k jeho ohýbání. Čím vyšší je stupeň zahřátí desky, tím větší je ohyb. Vzhledem k tomu, že jeden konec desky je pevně upevněn, díky skutečnosti, že druhý konec desky je volný, s dostatečným stupněm ohybu, může působit přes pohyblivou konzolu na uvolňovací mechanismus:

Zahřívání bimetalové desky je způsobeno proudem, který protéká buď přímo skrz, nebo, jako v případě na fotografii výše, přes hadovitý vodič, který ji obklopuje. Zdůrazňujeme tedy, že přestože je to elektrický proud, který způsobuje ohřev desky, stupeň jejího ohřevu je určen nejen velikostí proudu, ale také výměnou tepla s okolím a časem během kterého tento proud protéká. Je zřejmé, že deska zvládá předat část tepla do okolního prostoru a rychlost přenosu tepla je tím vyšší, čím větší je rozdíl teplot mezi prostředím a deskou samotnou. To znamená, že při stejné hodnotě proudu, ale při různých teplotách okolí, za stejnou dobu bude deska dostávat nestejný stupeň ohřevu, a tedy i stupeň ohybu. Nebo, aby deska se stejným proudem, ale při různých okolních teplotách, obdržela stejný stupeň ohybu (například takový, že by to mohlo ovlivnit uvolňovací mechanismus), bude to trvat různé časy, ale při určitých hodnotách proudu a teploty se to vůbec nemusí stát. Jako analogii si můžeme představit proces varu vody za studena, pokud je výkon řekněme kotle nedostatečný, voda se nikdy neuvaří, ačkoli se bude dále ohřívat. V souvislosti s těmito okolnostmi výrobci stanovují, že tepelná spoušť je dimenzována na určitý jmenovitý proud za předpokladu, že okolní teplota je 30°C (někdy může být tento údaj jiný a proto bude vždy dobré podívat se na technické dokumentace pro konkrétní model). Navíc vzhledem k rozptylu různých parametrů tepelných spouště při jejich výrobě nelze získat spouště s naprosto shodnými charakteristikami jejich činnosti a pro přesnější nastavení se ve výrobě používá seřizovací šroub, pomocí kterého je možné rozptyl do určité míry zúžit, ale nesnižovat jej na nulu.

Na základě výše uvedeného můžeme dojít k závěru:

Činnost tepelné spouště závisí na okolní teplotě a může mít poměrně dlouhou reakční dobu od okamžiku, kdy proud překročí jmenovitou hodnotu, až do spuštění spouštěcího mechanismu, od sekund do desítek minut, v závislosti na velikosti tohoto proudu.

Elektromagnetická ochrana (obvykle nazývané elektromagnetické uvolnění nebo okamžité uvolnění) je realizováno pomocí cívky s pružinovým jádrem:

Je známo, že kolem cívky s proudem vzniká magnetické pole. Vlivem sil tohoto pole je jádro, překonávající tlakovou sílu pružiny, vtaženo do cívky. Velikost posunutí jádra uvnitř cívky závisí na elasticitě pružiny a silách magnetického pole, které zase závisí na počtu závitů cívky, přítomnosti nebo nepřítomnosti magnetického obvodu, který zvyšuje magnetické pole a síla proudu procházejícího cívkou. To znamená, že při určité síle magnetického pole (když proud protékající cívkou dosáhne vypočtené vypínací hodnoty) se jádro zatáhne natolik, že může ovlivnit spouštěcí mechanismus a bude fungovat. Rychlost zatahování jádra také závisí na síle proudu, ale je vždy dost vysoká, a to natolik, že je ve většině případů nepřístupná pro pozorování lidským okem.
Z výše uvedeného můžeme vyvodit následující závěr:

činnost elektromagnetické spouště nezávisí na okolní teplotě, závisí pouze na velikosti protékajícího proudu a má krátkou reakční dobu (zlomky sekund) od okamžiku vzniku vybavovacího proudu do aktivace spouštěcího mechanismu, proto se také nazývá okamžité uvolnění.

Uvolňovací mechanismus navrženy tak, že při přesunutí rukojeti stroje do polohy ON se pohyblivé části mechanismu zapojí do pohyblivého kontaktu se stacionárním, čímž se uzavřou elektrický obvod a současně se natáhne uvolňovací pružina. Uvolňovač zůstává v tomto nataženém stavu, dokud neobdrží spoušť z některého z následujících zdrojů: jádro elektromagnetu (okamžité uvolnění), bimetalová deska (tepelné uvolnění), rukojeť stroje (když je otočena do polohy OFF), vnější do těla stroje, náraz. Vnějším vlivem rozumíme především případ vícepólových jističů. Při montáži vícepólových strojů nejen fixují těla jednopólových modulů k sobě, ale také spojují rukojeti strojů společným držákem nebo čepem a také otvory v těle instalují speciální čepy, lišty popř. závorky pro přenos spouštěcí akce z libovolného spouštěného modulu na zbytek:

Tito. Když je spuštěno uvolnění jednoho z jednopólových modulů obsažených ve vícepólovém jističi, pomocí takového držáku je spínací akce přenášena na další moduly vícepólového jističe, což zaručuje jeho spolehlivý provoz. jako celek.

Zde můžeme vyvodit další důležitý závěr:

Je nemožné samostatně sestavit spolehlivě fungující vícepólový jistič z jednopólových jističů, aniž byste měli příslušné komponenty a rozuměli složitosti konkrétního modelu jističe! Tejpování, omotávání a jakékoli jiné způsoby fixace rukojeti stroje v poloze ON nic nedávají – uvolňovací mechanismus v případě nouze bude fungovat v každém případě!

Pro ty, kdo jsou zvědaví, fotka částí uvolňovacího mechanismu:

Shrneme-li to, co bylo řečeno, lze provoz stroje znázornit následovně (viz všechny fotografie výše). Když se rukojeť stroje přesune do polohy ON, uvolňovací pružina se nabije a pohyblivé a pevné kontakty se sepnou, čímž se vytvoří uzavřený obvod (pokud je samozřejmě stroj připojen k síti a spotřebiče jsou připojeny k stroj). Přes stroj, podél obvodu: šroubová svorka spojená s tepelnou sponou – tepelná spoušť – pružný vodič – pohyblivý kontakt – pevný kontakt – elektromagnetická spoušť – šroubová svorka spojená s elektromagnetickou spouští (nebo naopak směru, na tom nezáleží), začne protékat elektrický proud. Když nastane některý z výše uvedených spouštěcích efektů, uvolní se energie uložená nabitou pružinou spouště, vrátí celý mechanismus do původního stavu a rozpojí pohyblivé a pevné kontakty, čímž se přeruší elektrický obvod. Ale práce stroje ještě neskončila!

Faktem je, že při přerušení elektrického obvodu s proudem vzniká elektrický oblouk mezi pohyblivými a pevnými kontakty, a to i v okamžiku, kdy se začnou rozpojovat. A přestože se pohyblivý kontakt zcela přesune zpět do své původní polohy a mezi pohyblivými a stacionárními kontakty není zcela žádné kovové spojení (a bude pouze vzduchová mezera), oblouk bude hořet dál. A úkolem stroje je co nejdříve uhasit oblouk, který svou existencí generuje dva škodlivé faktory.

První. Proud v obvodu chráněném jističem (a tedy i přes zátěž nebo místo poruchy, například při zkratu) teče tak dlouho, dokud oblouk hoří.
Za druhé. Teplota oblouku je poměrně vysoká, což negativně ovlivňuje celistvost stroje a možnost jeho dalšího použití.

Zařízení pro zhášení oblouku sestává z obloukové zhášecí komory, obloukové zhášecí mřížky, vodivých částí zobrazených na předchozích fotografiích a majících krásně zakřivený tvar (tvar těchto prvků nebyl zvolen kvůli kráse), stejně jako speciální vložky umístěné na boční stěny komory a chránící tyto stěny před vyhořením v důsledku působení tepelného oblouku. Také tělo stroje má otvory pro odvod plynů vznikajících při hoření oblouku.
Oblouk lze v určitém přiblížení znázornit jako velmi lehký vláknitý vodič s proudem, který se velmi snadno deformuje a pohybuje (uvádí do pohybu v prostoru) vlivem magnetických sil. Vzhledem k tomu, že se kolem jakéhokoli vodiče s proudem vytváří magnetické pole, tato pole spolu zjevně interagují. V tomto případě je směr výsledné síly takové interakce určen vektorovým sčítáním směrů magnetických sil od každého vodiče zvlášť a samozřejmě závisí na vzájemné orientaci (geometrii) vodičů. To znamená, že proud v krásně zakřivených vodivých částech zhášecího zařízení oblouku při interakci s magnetickým polem proudu oblouku vytváří takový výsledný směr magnetických sil, který způsobí pohyb oblouku ve směru mřížky zhášení oblouku. . Pod vlivem této výsledné magnetické síly je oblouk s velkým zrychlením foukán směrem k mřížce zhášení oblouku (tzv. metoda „magnetického foukání“). Při zrychleném pohybu se částečně ochlazuje, ztrácí energii. V blízkosti mřížky také vznikají (díky speciálnímu tvaru mřížkových desek) dodatečné magnetické síly, které oblouk vtahují dovnitř, kde je mřížkovými deskami lámán do mnoha malých oblouků, které velmi rychle ztrácejí svou energii a jako výsledek, zmizí:

V tuto chvíli můžeme předpokládat, že stroj zcela přerušil elektrický obvod a splnil svou funkci.
Stojí za zmínku, že konstrukce obloukových zhášecích mřížek strojů určených pro různé typy proudu (stejnosměrného nebo střídavého) je různá:

Odlišná jsou i provedení vodičů zhášecího zařízení oblouku (viz druhé foto na začátku článku) a do konstrukce stejnosměrného stroje přibyl magnet. Je to dáno samozřejmě tím, že stejnosměrný proud nemění svůj směr. Proto je formování směru sil „magnetického výbuchu“ odlišné. V tomto ohledu můžeme dojít k závěru:

Maximální účinnosti uhašení oblouku stejnosměrným nebo střídavým proudem je dosaženo pouze při použití vhodného stroje určeného pro práci s určitým typem proudu.

Závěrem lze dodat, že podle našeho názoru vizuální posouzení kvality strojů, které spočívá pouze ve čtení názvu značky, určení „na zub“ materiálů, ze kterých je vyrobena, nebo podle zásady „ úhledně neúhledně sestaveno“ je naprostá profanace. Skutečně hodnotit kvalitu, s jistou mírou odpovědnosti nade vší pochybnost, je možné pouze pomocí speciálních nástrojů. Nebo na základě dlouhodobých statistik, které však nic moc nedají, jelikož i ti nejlevnější výrobci neustále mění své produkty. Pro zpestření fotografie všech nemilovaných IEC, jak se říká, najděte deset rozdílů :

Součástí konstrukce jističe (jističe) je tepelná spoušť. Faktem je, že uvnitř jističe existují dva způsoby ochrany proti proudovému přetížení:

• elektromagnetická spoušť, která otevře obvod, když je jmenovitý proud několikanásobně vyšší (při zkratu);

• tepelná spoušť, která pracuje při nižších přetěžovacích proudech, ale má nižší provozní rychlost než její elektromagnetický protějšek.

Kinematické schéma jističe

1 – tepelné uvolnění; 2 – elektromagnetické uvolnění; 3 – minimální uvolnění; 4 – nezávislé uvolnění; 5 – elektromagnetický pohon; 6 – ovládací rukojeť; 7 – vypnutí zrychlení pružiny; 8, 9, 10 – mechanismus volného uvolnění; 11 – pohyblivý kontakt; 12 – pevný kontakt; 13 – kontaktní pružina.

Vydání – zařízení, která zajišťují automatické rozepnutí kontaktů ovlivněním mechanismu volného uvolnění při nouzovém provozu obvodu nebo která slouží k dálkovému vypínání jističe.
Zařízení jističe:

Časově proudová charakteristika – závislost doby odezvy ochranného zařízení (doba vyhoření tavné vložky pojistkové vložky) na hodnotě proudu protékajícího jejím měřicím prvkem (pojistkovou vložkou), topným článkem elektrotepelného relé. Někdy se můžete setkat s jinými názvy pro časově proudovou charakteristiku – ampérsekundová charakteristika nebo jednoduše – ochranná charakteristika. Časově proudová charakteristika je hlavní charakteristikou jističe, odrážející závislost doby odezvy jističe při vzniku nouzového režimu na hodnotě proudu obvodu. Má podobu hyperboly, takže čím větší proud protéká ochranným zařízením, tím kratší je doba jeho odezvy. Tato doba však nemůže být kratší než její vlastní doba odezvy.

V závislosti na typu spouští nainstalovaných v jističi může mít následující charakteristiky časově-proudé:

• charakteristika doby odezvy závislá na proudu. Tepelné uvolnění má tuto vlastnost. Vyznačuje se provozním proudem při přetížení a provozní doba závisí na velikosti proudu;
• charakteristika doby odezvy nezávislá na proudu. Tuto vlastnost má elektromagnetická spoušť. Vyznačuje se vypínacím proudem. Spouštění může být okamžité nebo časově zpožděné;
• omezená proudově závislá (dvoustupňová) charakteristika doby odezvy. Kombinovaná spoušť (tepelná a elektromagnetická) má tuto charakteristiku.

Tepelná spoušť je postavena na bázi bimetalové desky, která se zahřívá proudem, který jí prochází, a postupně se ohýbá, pokud je proud vyšší a vyšší oproti jmenovitému pro daný stroj (typické, jak je uvedeno v označení), což v konečném důsledku vede k vypnutí chráněného tohoto jističe. Když se deska ohne, síla jejího ohybu se přenese na tyč, která zase tlačí na spoušť spouštěcího mechanismu. Minimální provozní proud pro konkrétní tepelnou spoušť je 1,45 jejího jmenovitého proudu (nastavení). čas závisí na charakteristikách časoproudého proudu daného stroje a v závislosti na velikosti přetěžovacího proudu a počáteční teplotě bimetalové desky se může pohybovat od několika sekund do hodiny nebo dokonce dvou, v závislosti na typu stroje Tepelná spoušť jističe:

Provoz tepelného uvolnění

Studený jistič s proudem 2,55krát větším, než je jmenovitý proud, otevře obvod maximálně do jedné minuty a v horkém stavu – za několik sekund (to platí pro jističe s jmenovitým proudem do 32A) . Proto při výběru stroje pro váš štít musíte tomu rozumět jmenovitý proud stroje není jeho provozním proudemJe vhodné porovnat maximální přípustný proud pro zapojení, při kterém musí být stroj vypnut, s časově-proudovou charakteristikou vybraného stroje se zaměřením na jeho typ (B, C, D).

Bimetalová deska jističe se skládá ze dvou pevně slisovaných, ale nestavených kovových pásků vyrobených z kovů s různými koeficienty tepelné roztažnosti. Dva pásy jsou k sobě připojeny na jednom konci pájením nebo svařováním. Jejich druhé konce jsou pevně upevněny v tělese spínače.

Když je jistič instalován v obvodu, je bimetalový pásek zapojen do série se zátěží. V důsledku svého ohřevu procházejícím elektrickým proudem se deska ohýbá směrem ke kovu s nižším koeficientem lineární roztažnosti. V případě přetížení ohnutí desky zajistí vypnutí jističe aktivací vypínacího mechanismu.

Označení tepelné spouště na těle jističe Hager

Když je jistič teprve ve fázi výroby, seřizuje se vybavovací proud tepelné spouště pomocí speciálního seřizovacího (nastavovacího) šroubu, který je ukryt uvnitř jističe a je umístěn v blízkosti jedné z jeho svorek vypadl jistič, jeho bimetalová deska se začne ochlazovat a narovnávat, takže po nějaké době je stroj opět připraven k plnému provozu, stačí znovu natáhnout páku. Pojistka se takovými schopnostmi nechlubí.