background image

Kierunki rozwoju technicznego bezpieczników topikowych produkcji firmy

 

ETI

 

 
 

W ostatnich latach zamiast zapowiadanego przez wiele grup specjalistycznych tendencji 
zanikowych bezpieczników topikowych, pojawiło się wiele nowych i udoskonalonych 
rozwiązań konstrukcyjnych i technologicznych bezpieczników topikowych niskiego napięcia. 

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

-  doskonalenia i wprowadzania nowych charakterystyk czasowo-prądowych  
-  rozszerzanie zakresów prądów znamionowych bezpieczników instalacyjnych D 
-  polepszanie parametrów elektrycznych bezpieczników jak - obniżanie strat mocy 

poprzez stosowanie srebrzonych styków przy wkładkach instalacyjnych i styków 
nożowych przy wkładkach przemysłowych,  
(Rys. 1) powiększanie zdolności 
zwarciowej poprzez modyfikację geometrii ich elementów topikowych, 

 
-  opracowywania konstrukcji nowych 

bezpieczników np. o charakterystyce nie 
pełno zakresowej Am (dobezpiecze-
niowe – przemysłowe 

WT i 

cylindryczne  C) przeznaczone do 
współpracy z zabezpieczeniami 
automatycznymi nadprądowymi. 

-  doskonalenia konstrukcji bezpieczników 

o charakterystyce transformatorowej 
gTr do zabezpieczania transformatorów. 

-  rozszerzanie rodziny bezpieczników o 

charakterystyce bardzo szybkiej gR i aR 
przeznaczonych do zabezpieczania 
urządzeń półprzewodnikowych – diod, 
tyrystorów o bardzo małych wartościach 
całek wyłączania Joule’a i bardzo małych wartościach przepięć generowanych 
podczas wyłączania zwarć. 

 

 

Rys. 1 

 

 

-  opracowywanie nowych wykonań bezpieczników ułatwiających ich eksploatację – 

bezpieczniki kompaktowe (C) – mniejsze korpusy ceramiczne, izolowane zaczepy do 
ich zakładania i wyjmowania z podstawy – aby zwiększyć bezpieczeństwo obsługi, 
boczny wskaźnik zadziałania – aby ułatwić określenie stanu pracy wkładki pracującej 
w rozłączniku bezpiecznikowym. 

-  modernizacja 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. 

Cechą wspólną prowadzonych obecnie prac nad rozwojem bezpieczników topikowych jest 
dostosowanie ich konstrukcji do optymalnego zabezpieczania instalacji wg. wymagań 
obowiązujących norm europejskich. Jednym z najważniejszych parametrów wkładek 
topikowych jest ich strata mocy 

∆P 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. Aby na bezpieczniku występowały jak najniższe 
przyrosty temperatur jego straty mocy muszą być też jak najniższe. W konstrukcji 

 

background image

bezpieczników występuje bardzo ścisła zależność pomiędzy trzema najważniejszymi 
parametrami elektrycznymi: Znamionową stratą mocy - 

∆P, Całką Joule’a wyłączania I

2

t, oraz 

zwarciową zdolnością wyłączania I

c

 bezpiecznika. Im mniejsza znamionowa strata mocy, tym 

trudniejsza do uzyskania jest wysoka zwarciowa zdolność wyłączania oraz niska wartość 
całki Joule’a. Wkładki topikowe firmy ETI dzięki zastosowaniu specjalnej technologii, 
wysokiej jakości metali kolorowych (miedź, mosiądz, srebro, aluminium) gwarantują wysoką 
zwarciową zdolność wyłączania, niskie straty mocy (niższe niż dopuszczają normy) a także 
małe wartości cieplnych całek Joule’a I

2

t. Ograniczenie strat mocy na wkładkach topikowych 

uzyskano poprzez odpowiednią konstrukcję elementu topikowego oraz poprzez dobranie 
odpowiedniego profilu ich noży stykowych i pokryciu ich galwaniczną warstwą srebra. O 
ważności parametru – znamionowa strata mocy świadczy fakt, że wkładki topikowe 
przemysłowe najczęściej stanowią zabezpieczenie przedlicznikowe, a zatem wszystkie straty 
energii wynikające z nadmiernego grzania się wkładek topikowych ponosi zakład 
energetyczny. Szacując ilość zamontowanych i pracujących w kraju wkładek topikowych 
przemysłowych i instalacyjnych na ok. kilkanaście milionów sztuk to- teoretycznie obniżenie 
znamionowej straty mocy wkładki o 1W daje oszczędność energii ok. kilkunastu megawatów. 

Ponadto srebrzone styki zapewniają niską rezystancję styku wkładka-podstawa 
bezpiecznikowa zapobiegając tym samym miejscowemu przekroczeniu dopuszczalnego 
przerostu temperatury. Powłoka srebrna zapobiega też utlenianiu się miedzianego lub 
mosiężnego noża stykowego. Niską wartość parametru I

2

t – cieplnej całki Joule’a 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 pokazano na Rys. 2.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b b 

b a 

Rys. 2 

Całka I

2

t doskonale nadaje się do analizy selektywności zwarciowej zabezpieczeń obwodu 

dotkniętego zwarciem. Jest miarą energii cieplnej w dżulach - A

2

s (na jednostkę rezystancji 1 

oma) wydzielonej we wkładce i na wszystkich elementach rozpatrywanego obwodu. Na 
rysunku 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 

 

background image

zgodnym z jego charakterystyką t-I. W przypadku zwarcia, element topikowy bezpiecznika 
przepala się na wszystkich przewężeniach zwarciowych (Rys.3) po przejęciu określonej 
wartości energii I

2

t uzależnionej silnie od przekroju poprzecznego przewężenia zwarciowego 

S

z

 wg. zależności: 

 

dt = S

2

tp

i

0

2

z

 

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 element 
topikowy rozpadł się na jak najdłuższym odcinku, 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 korzystnych warunków do 
zgaszenia  łuku elektrycznego przy wyłączaniu dużych prądów zwarciowych. Szczegółowe 
wartości I

2

t wkładek topikowych są podane w tabeli w katalogu zbiorczym firmy ETI Polam. 

Wkładki topikowe firmy ETI dzięki precyzyjnej konstrukcji zapewniają prawidłowe 
wyłączanie prądów przeciążeniowych oraz najwyższych prądów zwarciowych. Zapewniają 
zdolność wyłączania 120 kA dla napięcia 500V (gG) i 100kA dla napięcia 400V (gF). 

Rys. 3 

 
 
 Mgr 

inż. Roman Kłopocki 

 

Autor jest pracownikiem firmy ETI Polam 


Document Outline