Instytut Energoelektryki Politechniki Wrocławskiej
Bezpieczniki topikowe
Instalacje elektryczne  wykład
URZ
DZENIA ZABEZPIECZAJ
CE
STOSOWANE W INSTALACJACH ELEKTRYCZNYCH
NISKIEGO NAPI
CIA
Dr inż. Janusz Konieczny
Wrocław 2012
2
Bezpieczniki topikowe Bezpieczniki topikowe
Bezpieczniki instalacyjne
Przeznaczenie: do samoczynnego wyłączania obwodów przy przepływie prądów
przetężeniowych Wkładka topikowa - składa się z ceramicznej rury (stanowiącej obudowę) z
topikiem i wskaz
nika zadziałania. Obudowa z obu stron jest zakończona
stykami, a wewnątrz wypełniona gasiwem (piasek kwarcowy).
Rodzaj konstrukcji:
- instalacyjne
Wkładka kalibrowa (wstawka redukcyjna) - porcelanowy pierścień o określonej
- przemysłowe (stacyjne, mocy).
średnicy wewnętrznej, tym większej im większy jest prąd znamionowy wkładki.
Podstawowe parametry:
Podstawa bezpiecznika (gniazdo) - służy do włączenia wkładki topikowej w
obwód elektryczny.
bezpieczników instalacyjnych:
- napięcia znamionowe: 380/500/660/750/1000 V
- prądy znamionowe ciągłe: 2/4/6/10/16/20/25/35/50/63/80/100/125/160/200 A
- prÄ…dy znamionowe gniazd: 25/63/100/200 A
- prądy wyłączalne: 50 (100) kA
bezpieczników stacyjnych:
- prądy znamionowe wkładek: 6/10/16/20/25/35/50/63/80/100/125/160/200/
Rys. Przekrój bezpiecznika instalacyjnego:
250/315/400/500/(630÷1250) A
1 - korpus gniazda; 2 - pokrywa gniazda;
- prądy wyłączalne: e" 100 kA
3 - wstawka kalibrowa; 4 - główka;
5 - wskaz
nik główki; 6 - szyna gniazda;
7 - zacisk wejściowy; 8 - zestyk gwintowy;
9 - zacisk wyjściowy; 10 - topik;
Tor prÄ…dowy: 7-6-3-10-8-9.
3 4
Bezpieczniki topikowe Bezpieczniki topikowe
Oznaczenia wkładek: określają zdolność bezpieczników do ochrony przewodów i
TABLICA. Barwne oznaczenia wkładek bezpiecznikowych instalacyjnych oraz
urządzeń przed skutkami przetężeń są oznaczane dwoma literami, np:
właściwy rozmiar gniazd zależny od prądu znamionowego wkładki.
Wkładka bezpiecznikowa Gniazdo bezpiecznikowe gL, aM, aR, gR, gB, gTr, gG
barwa oczka Wielkość
IN [A] IN [A] Wielka litera - przeznaczenie bezpieczników:
wskaz
nikowego gwintu
L - przewody i kable
zielona 6
M - silniki
czerwona 10
R - elementy energoelektroniczne (diody, tyrystory, prostowniki)
szara 16
25 E 27
B - urządzenia elektroenergetyczne górnicze
niebieska 20
Tr- transformatory
żółta 25
G- ogólnego przeznaczenia.
jasnozielona 32
czerwona 40
Mała litera - zdolność wyłączania:
63 E33
białą 50
g - pełnozakresowa - od prądów minimalnych powodujących przetopienie topika, do
miedziana 63
prądów równych znamionowej zdolności wyłączania
srebrna 80
100 R1 1/4 a - niepełnozakresowa - od wartości większej niż najmniejsza wartość prądu
czerwona 100
wyłączeniowego (równej k2.IN) do znamionowej zdolności wyłączania
żółta 125
miedziana 160 200 R2
niebieska 200
Dawne oznaczenia wkładek:
" Bi-Wts - o działaniu szybkim
" Bi-Wtz - o działaniu zwłocznym
5 6
Bezpieczniki topikowe Bezpieczniki topikowe
Pojęcia związane z bezpiecznikami:
Zdolność wyłączalna (prąd wyłączalny) - największa wartość skuteczna prądu,
którą wkładka może przerwać przy określonym napięciu i układzie probierczym. Po
zadziałaniu wkładka ani podstawa bezpiecznikowa nie powinny być uszkodzone w
stopniu utrudniającym wymianę wkładki.
Charakterystyka czasowo-prądowa - krzywa przedstawiająca średnie czasy
przedłukowe lub czasy wyłączania w zależności od prądu spodziewanego w
określonych warunkach wyłączania. Przy czasach dłuższych niż 0,1 s pomija się
różnice między czasem przedłukowym i czasem wyłączania.
Charakterystyka czasowo-prądowa pasmowa - obszar zawarty pomiędzy
charakterystyką najkrótszych czasów przedłukowych, a charakterystyką najdłuższych
czadów wyłączania.
Rys. Przykładowe charakterystyki czasowo-prądowe pasmowe bezpieczników typu gG
7 8
Bezpieczniki topikowe Bezpieczniki topikowe
Pojęcia związane z bezpiecznikami  c.d.:
PrÄ…d probierczy dolny (Inf) -
największa wartość skuteczna Prąd probierczy
Typ PrÄ…d znamionowy Czas
(krotność prądu
prądu, który przepływając przez
wkładki wkładki, A próby, h
znamionowego)
wkładkę nie powoduje jej
Inf If
zadziałania (przetopienia topika)
gG 4 l 1,5 2,1
6÷16 l 1,5 1,9
przed upływem czasu umownego.
20÷63 l 1,25 1,6
80÷160 2 1,25 1,6
Prąd probierczy górny (If) -
200÷400 3 1,25 1,6
najmniejsza wartość skuteczna
> 400 4 1,25 1.6
gL 4 l 1,5 2,1
prądu, który przepływając przez
6÷10 l 1,5 1,9
wkładkę bezpiecznikową
16÷25 l 1,4 1,75
spowoduje jej zadziałanie
32÷63 l 1,3 1,6
(przetopienia topika) przed 80÷160 2 1,3 1,6
200÷400 3 1,3 1,6
upływem czasu umownego.
400 4 1,3 1,6
aM wszystkie wartości prądu 60 s 4,0 6,3
aR 63 1 1,1 -
80÷100 2 1,1 -
125÷250 3 1,1 -
315÷630 4 1,1 -
100 30 s 1,8 2,7
125÷250 30 s 2,0 3,0
315÷630 30 s 2,2 3,3
Rys. Przykładowa charakterystyka czasowo-prądowa wkładki topikowej (BiWts, In=20 A)
9 10
Bezpieczniki topikowe Bezpieczniki topikowe
Bezpieczniki przemysłowe
Pojęcia związane z bezpiecznikami  c.d.:
t
W bezpiecznikach przemysłowych wkładki bezpiecznikowe są wykonane w
+"i2 Å"dt
Charakterystyka I2.t - krzywa przedstawiająca zależność od prądu
t
0 postaci ceramicznych prostopadłościanów, zakończonych z obu stron stykami
spodziewanego. Charakterystyki mogą dotyczyć prądu i czasu przedłukowego oraz
nożowymi srebrzonymi, umocowanymi w podstawie bezpiecznikowej ze stykami
wyłączania.
szczękowymi.
Wewnątrz wkładki topikowej znajduje się topik. Wnętrze wkładki wypełnione jest
Prąd ograniczony - największa chwilowa wartość, jaką osiąga prąd wyłączeniowy
drobnoziarnistym piaskiem kwarcowym. Wkładki topikowe stacyjne pracują w
wkładki bezpiecznikowej.
położeniu pionowym, więc sprężynowy wskaz
nik zadziałania wkładki znajduje się
w ich górnej pokrywie.
Rys. Wkładka topikowa bezpiecznika stacyjnego:
Rys. Przykładowa charakterystyka
1 - styk nożowy; 2 - pokrywa gniazda; 3 - topik główny;
prÄ…du ograniczonego
4 - topik wskaz
nikowy; 5 - wskaz
nik zadziałania;
bezpieczników topikowych
6 - zaczep do izolacyjnego chwytaka do wymiany wkładek
11 12
 Przy sprawdzaniu poprawności działania
Tablica. Przedłukowe wartości minimalne i
zabezpieczeń zwarciowych w czasach
maksymalne I2t przy czasie 0,01 s
krótszych od 0,1 potrzebne jest
dla wkładek typu gG i gM
korzystanie z charakterystyk I2t wg PN-EN 60269-1:2010
Dla tak krótkich czasów wyłączania tylko In dla gG I2t I2t
min max
Ich dla gM 103 x [A2s] 103 x [A2s]
charakterystyki I2t pozwalajÄ… na
[A]
dokładne ustalenie tego warunku
16 0,3 1,0
Producenci bezpieczników coraz
20 0,5 1,8
25 1,0 3,0
częściej określają przebieg
charakterystyk czasowo-prÄ…dowych tylko 32 1,8 5,0
40 3,0 9,0
do czasów nie mniejszych niż 0,1 s
50 5,0 16,0
63 9,0 27,0
80 16,0 46,0
100 27,0 86,0
125 46,0 140,0
160 86,0 250,0
200 140,0 400,0
250 250,0 760,0
315 400,0 1300,0
Rys. Charakterystyki I2 t = f (IP) wkładek topikowych typu gG
400 760,0 2250,0
500 1300,0 3800,0 produkowanych przez firmÄ™ ETI Polam
630 2250,0 7500,0
800 3800,0 13600,0
13 14
Wyłączniki instalacyjne (nadprądowe) Wyłączniki instalacyjne (nadprądowe)
Przeznaczenie:
sterowanie i zabezpieczanie przed skutkami przetężeń obwodów odbiorczych
instalacji oraz urządzeń elektrycznych w instalacjach domowych i innych.
Podstawowe parametry charakterystyczne:
" IN: do 125 A (najbardziej rozpowszechnione: do 63 A)
" UN: do 440 V
" prądy wyłączalne: do 25 kA (najpowszechniejsze: 6 lub 10 kA)
" umowny prąd niezadziałania Int - największa wartość skuteczna prądu, który
może przepływać przez wyłącznik w określonym (umownym) czasie, nie
powodując jego zadziałania (Int =1,13. IN),
" umowny prąd zadziałania It - najmniejsza wartość prądu, który przepływając
przez wyłącznik spowoduje jego zadziałanie przed upływem określonego
(umownego) czasu (It =1,45. IN),
" prąd zadziałania bezzwłocznego - wartość prądu, który powoduje
Rys. Szkic budowy wyłącznika instalacyjnego: bezzwłoczne zadziałanie wyłącznika.
1 - zacisk przyłączeniowy, 2, 3 - styki: stały, ruchomy,
4 - komora gaszeniowa, 5 - wyzwalacz nadprÄ…dowy
elektromagnetyczny, 6 - wyzwalacz cieplny, 8 - zamek,
9 - dz
wignia napędu, 10 - obudowa
15 16
Wyłączniki instalacyjne (nadprądowe) Wyłączniki instalacyjne (nadprądowe)
Typy charakterystyk wyłączników instalacyjnych:
" B - zabezpieczenia obwodów oświetleniowych, gniazd wtyczkowych i
obwodów sterowniczych, szczególnie przydatne w instalacjach
mieszkaniowych
" C - zabezpieczenia obwodów o dużych prądach rozruchowych (silniki i
transformatory, obwody oświetleniowe z dużą liczbą opraw ze z
ródłami
wyładowczymi)
" D - zabezpieczania obwodów, w których występują bardzo duże prądy w
chwili załączania (obwody z silnikami o ciężkim rozruchu, z grupami lamp
wyładowczych lub z transformatorami)
Tabela. Prądy i czasy zadziałania wyzwalaczy wyłączników instalacyjnych
Termobimetal Elektromagnes
Typ
ch-ki
PrÄ…d I1 PrÄ…d I2 Czas PrÄ…d I4 PrÄ…d I5 Czas
1,13 In > 1 h 3 In e" 0,1 s
B
1,45 In d" 1h 5 In < 0,1 s
1,13 In > 1 h 5 In e" 0,1 s
C
1,45 In d" 1h 10 In < 0,1 s Rys. Charakterystyki czasowo-prÄ…dowe
wyłączników instalacyjnych Rys. Charakterystyki I2t wyłączników
1,13 In > 1 h 10 In e" 0,1 s
D instalacyjnych
1,45 In d" 1h 20 In < 0,1 s
17 18
Wyłączniki instalacyjne (nadprądowe) Wyłączniki różnicowoprądowe
L1 L2 L3 N
zasilanie
Tabela. Współczynniki  k wyłączników
1 3 5 N
instalacyjnych starszego typu
D C
TEST
A
R
t
K
B
2 4 6 N
odbiór
L1 L2 L3 N
Rys. Jednobiegunowy wyłącznik instalacyjny wkrętny
Rys. Schemat blokowy wyłącznika różnicowoprądowego
1 - wyzwalacz przeciążeniowy termobimetalowy
A - człon pomiarowy
2 - zestyk, 3 - wyzwalacz zwarciowy
B - człon wzmacniacza-komparatora
4 - listwa wyzwalajÄ…ca; 5 - zapadka
C - człon wyłączający
6 - sprężyna powrotna; 7 - przycisk wyłączający;
D - człon kontrolny
8 - przycisk załączający;
19 20
Rt - rezystor kontrolny
Wyłączniki różnicowoprądowe Wyłączniki różnicowoprądowe
Tablica. Typy, oznaczenia i przeznaczenie wyłączników różnicowoprądowych
Podstawowe parametry:
Typ Oznaczenie Przeznaczenie
- napięcie znamionowe UN
- znamionowy prądróżnicowy I"N: Do stosowania w obwodach z prądem uszkodzeniowym sinusoidalnie
AC
zmiennym, doprowadzonym w sposób nagły lub wolno narastający
wyłączniki wysokoczułe: 6/10/30 mA
Do stosowania w obwodach z prÄ…dem uszkodzeniowym sinusoidalnie
wyłączniki średnioczułe: 100/300/500 mA
A zmiennym i stałym pulsującym ze składową stałą do 6 mA,
wyłączniki niskoczułe: 1000 mA i więcej
doprowadzonym w sposób nagły lub wolno narastający
- liczba biegunów:
Do stosowania w obwodach z prÄ…dem uszkodzeniowym sinusoidalnie
B zmiennym i stałym pulsującym oraz z prądem stałym wygładzonym,
2 (do obwodów 1-fazowych)
doprowadzonym w sposób nagły lub wolno narastający
4 (do obwodów 3-fazowych)
Wyłącznik bezzwłoczny odporny na udarowy prąd różnicowy o wartości
- prÄ…d znamionowy ciÄ…gÅ‚y IN: 16÷80 A
500 A, 8/20źs
- typ wyłącznika (rodzaj prądu różnicowego, przy którym wyłącznik będzie poprawnie
działał): G
G
Wyłącznik krótkozwłoczny odporny na udarowy prąd różnicowy o
AC - sinusoidalny
wartości 3 kA, 8/20 źs
A - sinusoidalny, wyprostowany jedno- i dwupołówkowo, pulsujący
kV
B - sinusoidalny, pulsujący, stały i o niewielkich częstotliwościach
Wyłącznik selektywny, działający z opóz
nieniem, przeznaczony do
S współpracy przy szeregowym połączeniu z wyłącznikiem
S
Wyłączniki różnicowoprądowe selektywne (S):
bezzwłocznym i odporny na udarowy prąd różnicowy 3 kA, 8/20źs
stosowane w obwodach odbiorczych i liniach zasilających, w celu spełnienia wymagań
Wyłącznik przeznaczony do pracy poza pomieszczeniami w
dot. selektywności działania połączonych szeregowo wyłączników RCD. Charakteryzują -25
temperaturze do minus 25 °C
się dłuższym czasem działania i mniejszą czułością (100, 300, 500 mA)
Wyłącznik wymaga zabezpieczenia od strony zasilania bezpiecznikiem
typu gG o prądzie nieprzekraczającym 63 A dla zapewnienia wyłączenia
6000 prądu zwarciowego podanego przez wytwórcę. Jeżeli dopuszczalny prąd
znamionowy jest inny niż 63 A, to jego wartość powinna być podana
21 22
przy symbolu bezpiecznika.
Wyłączniki różnicowoprądowe Wyłączniki różnicowoprądowe
L1
RCCB (residual current circuit-breaker)  wyłącznik różnicowoprądwy bez
L2
wbudowanego zabezpieczenia nadprÄ…dowego (zwarciowego)
" I L3
RCBO (residual current circuit-breaker with overload protection)  wyłącznik
N
różnicowoprądowy z wbudowanym zabezpieczeniem nadprądowym
PE
PEN
Warunek sprawności wyłącznika RCD typu AC:
RB (badanie prądem sinusoidalnie zmiennym nieodkształconym):
Rys. Sposób instalowania wyÅ‚Ä…cznika RCD w sieci o ukÅ‚adzie TN-S 0,5·I"n < I" d" I"n
Tabela. Czasy wyłączania wyłączników RCD typu AC
L1
Czas wyłączenia (s) dla
L2
PrÄ…d In PrÄ…d I"n prÄ…du uszkodzeniowego I"
" I L3 Typ
Uwagi
o wartości:
wyłącznika
N N
[A] [A] I"n 2Å"I"n 5Å"I"n
PE
czas
bezzwłoczny dowolny dowolny 0,3 0,15 0,04
maksymalny
czas
RA
0,5 0,2 0,15
maksymalny
selektywny 25 0,03
RA
0,13 0,06 0,05 czas minimalny
Rys. Sposób instalowania wyłącznika RCD w sieci o układzie TT 23 24
Wyłączniki różnicowoprądowe Wyłączniki różnicowoprądowe
Rys. Przykład instalacji elektrycznej z wyłącznikami RCD w budynku wielorodzinnym
Rys. Przykład instalacji elektrycznej z wyłącznikami RCD w budynku jednorodzinnym
25 26
Wyłączniki silnikowe Wyłączniki silnikowe
Przeznaczenie: sterowanie i zabezpieczanie przed skutkami przetężeń oraz przed
skutkami zaniku lub obniżenia napięcia, przed asymetrią obciążenia i niepełnofazową
pracą silników elektrycznych
Zakresy podstawowych parametrów:
- IN: do 80 A (najbardziej rozpowszechnione do 40 A)
- UN: do 690 V
- prądy wyłączalne: do 100 kA, najbardziej rozpowszechnione do 6 (10) kA
Wartości niektórych innych parametrów:
.
" szeroki zakres wyÅ‚Ä…czalny przeciążeÅ„: (0,1÷1) IN
" duża trwałość mechaniczna i łączeniowa
" ilość zadziałań: do 5. 105
" czÄ™stość Å‚Ä…czeÅ„: do 15÷60 cykli na godzinÄ™
" krótki czas wyłączania prądów zwarciowych: kilka ms
x IN
.
" umowny prąd niezadziałania Int =1,05 IN
.
" umowny prąd zadziałania It =1,20 IN
gdzie: IN - prąd znamionowy wyzwalacza przeciążeniowego wyłącznika
Rys. Wyłącznik silnikowy typu M250: a) widok; b) charakterystyka czasowo-prądowa.
Objaśnienia oznaczeń: z - stan nienagrzany; n - stan nagrzany.
27 28
Wyłączniki silnikowe
Rys. Rozłącznik bezpiecznikowy firmy
Rys. Rozłączniki izolacyjne firmy Lovato
Siemens (16 do 630 A)
Electric (16 do 1250 A)
29 30
Rys. Rozłączniki izolacyjne
typu FR 300 firmy Legrand
31