Pełny artykuł dostępny dla abonentów!

Charakterystyki czasowo-prądowe

3.10.2019, , Źródło: Wydawnictwo Verlag Dashofer Sp. z o.o.

Charakterystyki czasowo-prądowe

Najbardziej znaną charakterystyką bezpiecznika topikowego jest charakterystyka czasowo-prądowa t-I. Przedstawia ona czas przedłukowy t w funkcji prądu zwarciowego spodziewanego I w układzie współrzędnych z podziałką logarytmiczną na obu osiach.

Czas pomiędzy początkiem przetężenia i stopieniem się przewężeń w elemencie topikowym (czas przedłukowy) zależy od wielkości tego przetężenia.

Przy czasach t większych od 100 ms są to rzeczywiste czasy zadziałania wkładek.

Charakterystyka czasowo-prądowa bezpiecznika jest charakterystyką zależną, typową dla aparatów elektrycznych o cieplnej zasadzie działania: im natężenie prądu jest większe, tym krótszy jest czas ich działania. Charakterystyki czasowo-prądowe bezpieczników są charakterystykami pasmowymi. Charakterystyka pasmowa jest ograniczona dwoma krzywymi – od dołu krzywą najmniejszych czasów przedłukowych tp i od góry krzywą największych czasów wyłączania tw (rys. 1).

Rys. 1 Przykłady charakterystyk czasowo-prądowych pasmowych w skali logarytmicznej

Czas przedłukowy jest to czas upływający pomiędzy początkiem przetężenia a stopieniem się przewężeń w elemencie topikowym. Czas ten jest zależny od wielkości przetężenia. Dlatego dla jednego bezpiecznika mogą być podawane różne czasy przedłukowe, które są charakterystyczne dla określonego rodzaju przetężenia.

Zależność między czasem przedłukowym a natężeniem przerywanego prądu nazywa się charakterystyką czasowo-prądową przedstawianą w postaci krzywych, które są wyznacznikiem charakteryzującym bezpiecznik. Aby można je było porównywać, są one wyskalowane logarytmicznie na obydwu osiach wg międzynarodowych normatywnych ustaleń. Na osi odciętych odkłada się skuteczną wartość składowej okresowej prądu zwarciowego (spodziewanego), bez uwzględnienia efektu ograniczającego prąd przetężeniowy w wyniku zadziałania. Asymptotą charakterystyki bezpiecznika jest linia wyznaczająca prąd niezadziałania wkładki (prąd graniczny dolny) - Inf, większy od prądu znamionowego o około 25%. Powoduje to, że bezpiecznik topikowy jest kiepskim zabezpieczeniem przeciążeniowym odbiorników. Nie reaguje on na znaczne przeciążenia rzędu 25% do 50%. W przypadku bezpieczników niepełnozakresowych „zakres zabroniony“ ich krzywej, w którym bezpiecznik nie jest zdolny działać, nawet jeżeli osiągnie odpowiednią temperaturę, wykreślany jest linią przerywaną. Charakterystyki czasowo-prądowe pozwalają na określenie właściwości zabezpieczeniowych oraz służą do koordynacji bezpieczników z pozostałymi urządzeniami zabezpieczającymi. Rozróżnia się charakterystyki czasowo-prądowe przedłukowe oraz charakterystyki czasowo-prądowe wyłączenia, w których ujęto czas łukowy.

W charakterystykach czasowo-prądowych, które zwykle podawane są przy czasach dłuższych od 100 ms, czasy przedłukowy i czas wyłączenia są praktycznie jednakowe. Czas łukowy bierze się pod uwagę tylko w przypadku bardzo krótkich czasów wyłączeniowych rzędu kilku milisekund. Producenci zwykle podają uśrednione wykresy czasowo-prądowe w swoich kartach katalogowych, dopuszczając odchyłki na poziomie ±20% na osi odciętych bezpieczników średniego napięcia oraz ± 10% bezpieczników NH i D.

Tolerancje charakterystyk prądowo-czasowych bezpieczników niskiego napięcia podane są w normach i muszą być dotrzymane w każdym przypadku.

Przy większych prądach i krótszych czasach bardziej wiarygodne są charakterystyki całki Jouel‘a I2t-I.

Wartości całki Jouel‘a I2t są fizycznymi wartościami bezpiecznika zależnymi tylko od jego konstrukcji, podczas gdy czas przedłukowy w najniższym zakresie czasowym zasadniczo zależy od szybkości narastania prądu.

Charakterystyki czasowo-prądowe t-I są niezbędne przy:

  • doborze zabezpieczeń instalacji przed skutkami zwarć i przeciążeń,

  • przy doborze zabezpieczeń do ochrony przed dotykiem pośrednim (w razie uszkodzenia przeciwporażeniowej ochrony podstawowej,

  • określaniu selektywności zabezpieczeń.

Wkładki bezpiecznikowe, w zależności od szybkości działania przy takich samych przetężeniach, mogą mieć różne charakterystyki czasowo-prądowe. Najczęściej spotykane to charakterystyka - zwłoczna, szybka i superszybka (ekstraquick). Oznacza to, że wkładka o charakterystyce szybkiej zadziała wcześniej niż wkładka o takim samym prądzie znamionowym i takim samym prądzie obciążenia, lecz o charakterystyce zwłocznej.

Prądy wyłączalne

W przypadku bezpieczników pełnozakresowych, tzn. o pełnym zakresie zdolności wyłączeniowej oznakowanych literą „g“, największym prądem powodującym przepalenie wkładki topikowej w wymaganym czasie jest tzw. prąd wyłączalny Ia zgodny z zależnością:

Ia = k x In

Współczynnik k można odczytać i wyliczyć z charakterystyk czasowo-prądowych podawanych przez producentów w katalogach. Biorąc jednak pod uwagę utrudnione odczytywanie wartości liczbowych z charakterystyk t-I w skali logarytmicznej wytwórcy uzupełniają charakterystyki w formie graficznej tablicami zawierającymi odczytane i wyliczone wartości maksymalnych prądów zadziałania (przepalenia) wkładek topikowych w wymaganych czasach.

Wartości te są niezbędne do doboru:

  • bezpieczników do zabezpieczenia przewodów przed skutkami przepływu prądów przeciążeniowych i zwarciowych w instalacjach elektrycznych – prąd zadziałania wkładki w czasie mniejszym lub równym 1 godzinie,

  • bezpieczników do ochrony przed dotykiem pośrednim (w razie uszkodzenia) przez samoczynne wyłączenie zasilania w instalacjach niskiego napięcia przy czasach zadziałania wkładki mniejszych lub równych 0,2 s, 0,4 s i < od 5 min (tab. 1).

Największe wartości prądów wyłączania wkładek topikowych gG 
In  Imax, t = 0,2 s  Imax, t = 0,4 s  Imax, t < 5 s  
[A]  [A]  k  [A]  k  [A]  k  
2  19,0  9,5  16,0  8,0  9,0  4,5  
4  39,0  9,7  32,0  8,0  17,0  4,2  
6  37,2  6,2  32,0  5,3  18,9  3,1  
10  98,4  9,8  83,0  8,3  46,0  4,6  
16  192,0  12,0  148,0  9,3  84,5  5,2  
20  226,4  11,3  195,0  9,7  104,8  5,2  
25  315,0  12,6  255,0  10,2  131,0  5,2  
32  398,0  12,4  325, 0  10,1  175,0  5,4  
35  441,0  12,6  359,4  10,2  198,6  5,6  
40  492,0  12,3  405,0  10,1  205,0  5,1  
50  694,0  13,8  565,9  11,3  298,6  5,9  
63  820,0  13,0  653,2  10,3  354,2  5,6  

Tabela 1. Przykładowe współczynniki k bezpieczników topikowych klasy gG

Charakterystyki prądu ograniczonego

Charakterystyki prądu ograniczonego przedstawiają maksymalną wartość prądu ograniczonego w zależności od wartości skutecznej spodziewanego prądu zwarcia. Wkładki topikowe mają wysokie zdolności wyłączania i ograniczania prądu zwarciowego, dzięki czemu skutecznie zabezpieczają wszystkie elementy instalacji elektroenergetycznej. Producenci bezpieczników podają w katalogach maksymalne chwilowe wartości prądu zwarciowego ograniczonego przez bezpiecznik. Jest to prąd przepuszczony przez bezpiecznik podczas przetężenia.

Z tych krzywych można odczytać, na ile bezpiecznik zredukuje prąd zwarciowy spodziewany. Prądy ograniczone na osi rzędnych są wartościami chwilowymi, tzn. tymi wartościami prądu, które wyznaczają siłę magnetyczną działającą między przewodami.

 

Używamy plików cookie, żeby ciągle poprawiać jakość witryny.
Dowiedz się więcej.