Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Budowa wyłącznika nadmiarowo-prądowego obwodów napięć stałych.

jotko 25 Dec 2020 16:25 2859 23
  • Przyglądając się przykładowym produktom dedykowanym dla obwodów napięć stałych można spotkać wyłączniki nadmiarowo-prądowe dla polaryzacji napięć DC oznaczanymi dodatkowo symbolami „+” i „-”.

    Budowa wyłącznika nadmiarowo-prądowego obwodów napięć stałych.

    Jednakże porównując wnętrza wyłącznika różni się on od wyłączników stosowanych dla sieci napięć przemiennych.
    Budowa wyłącznika nadmiarowo-prądowego obwodów napięć stałych.

    Cytując instrukcję ABB
    „Wyłączniki nadprądowe typ DC używają małego magnesu, którego zadaniem jest skierowanie łuk z dala od styków do komory gaszenia.
    Jeżeli kierunek przepływu prądu przez urządzenie zostanie odwrócony, wówczas magnes skieruje łuk z dala od komory łukowej do mechanizmu urządzenia, niszcząc go w ten sposób.”
    Zatem nieprawidłowa polaryzacja napięć na wyłączniku w chwili zadziałania pod obciążeniem może spowodować jego uszkodzenie.
    Wyłączanie obwodów napięć DC jest znacznie bardziej skomplikowanym procesem w porównaniu z przypadkiem dla obwodów AC gdzie najkorzystniejsze warunki gaszenia łuku elektrycznego występują w chwilach naturalnego osiągania przez prąd sinusoidalny dla wartości zerowych.

    Na zapalenie się łuku elektrycznego między rozchodzącymi się stykami łączników składa się ciąg zjawisk, szybko po sobie następujących.
    Osłabienie siły docisku styków (poprzedzające wystąpienie przerwy między nimi) powoduje zwiększenie rezystancji zestykowej, a wraz z nią ciepła wydzielanego przez prąd w miejscach styczności.
    W efekcie gwałtownego nagrzania powierzchni styków, wydzielają się z nich pary metali i pojawia się emisja elektronów.
    Powstała plazma łukowa powoduje elektromigrację jonów metalu styku połączonego z biegunem dodatnim układu, co znacząco uszkadza część układu stykowego.

    Rozwiązanie problemu jest stosunkowo proste poprzez stosowanie:
    - podziału łuku na części w komorze gaszenia,
    - odpowiednie ukształtowanie styków wyłącznika,
    - rozwarcie styków na odpowiednią odległość,
    - oraz odchylania łuku, co technicznie jest realizowane za pomocą magnesu trwałego.
    Przy niskich napięciach korzystnie jest „rozbić” łuk na kilka łuków krótszych, aby polepszyć warunki odbioru ciepła i wykorzystać znaczne, przyelektrodowe spadki napięcia każdego z tych łuków.
    Natomiast zastosowanie magnesu trwałego jest typowym rozwiązaniem w standardowych wyłącznikach nadprądowych DC do ogólnych zastosowań.

    Spoglądając w dokumentację ABB wyłączników nadmiarowo-prądowych z serii S 200 M UC Z posiadają wewnętrzne komory gaszenia z magnesami trwałymi, służącymi do gaszenia łuków elektrycznych o napięciu do 500 V DC i prądzie Icu = 4,5 kA.
    Zastosowanie takich podzespołów ma jednak wpływ na biegunowość wyłączników, dlatego muszą być one zasilane z odpowiedniej strony. Schemat pokazujący prawidłowe połączenie zasilacza z odbiornikiem został przedstawiony poniżej.

    Budowa wyłącznika nadmiarowo-prądowego obwodów napięć stałych.

    Rozszerzając temat tego postu należy również spojrzeć na bezpieczeństwo instalacji fotowoltaicznych lub zabezpieczonych obwodów napięcia stałego.
    Jeśli instalacja elektryczna napięcia stałego, która jest zabezpieczona przez spolaryzowane wyłącznik nadprądowy typ DC podłączony nieprawidłowo, stanowi realne zagrożenie dla bezpieczeństwa obiektu, ponieważ wyłączany wyłącznik pod obciążeniem, może nie być w stanie zgasić łuku, co może być przyczyna jego uszkodzenia.
    Przykładem takiej usterki jest załączone zdjęcie z portalu Solar fires – DC arc faults.

    Budowa wyłącznika nadmiarowo-prądowego obwodów napięć stałych.

    Jak podaje producent (ABB) wyłącznik nadmiarowo-prądowy typ DC przystosowany jest do zabezpieczania prądu przemiennego i stałego — jedno urządzenie do każdego zastosowania.

    *Autor oparł artykuł głownie na dokumentacji ABB, ponieważ w materiałach znalezionych w sieci temat zastosowania wyłącznik nadmiarowo-prądowy typ DC dla rozwiązań napięć stałych zostały w nich opisane najbardziej dostępnie.

    Pozdrawiam Wszytskich Światecznie.

    Cool! Ranking DIY
    About Author
    jotko
    Level 20  
    Offline 
    Od lat pracuje w słuzbach utrzymania ruchu . Znam ten zawód od podszewki , z zamiłowania automatyk, serwisant troszkę programista.
    Im temat trudniejszy tym ciekawszy jeżeli nie ma presji czasowej. :-)
    Has specialization in: energetyk/automatyk
    jotko wrote 700 posts with rating 112, helped 35 times. Live in city mazowsze. Been with us since 2008 year.
  • HelukabelHelukabel
  • #2
    TechEkspert
    Editor
    Osprzęt DC jest jeszcze mniej popularny i mniej jest aparatów z demontażu, pierwszy raz widzę wnętrze wyłącznika nadmiarowo-prądowego DC, dobry materiał. Zajrzałem kiedyś do wnętrza RCD i wyłącznika nadprądowego widać, że każdy element takiego aparatu jest efektem optymalizacji niezawodności/kosztu, nie ma tam przypadkowych elementów konstrukcyjnych.
  • HelukabelHelukabel
  • #3
    fotomh-s
    Level 22  
    Instalacje DC są bardzo popularne w lokomotywach. Tam bardzo często stosowano zabezpieczenia nadprądowe, jednak stosowano chyba identyczny osprzęt jak dla AC.
    We wszelkiego rodzaju szafach NN montowanych w lokomotywach i wagonach zawsze było sporo wyłączników nadmiarowych. Obstawiam że stary tabor idący do kasacji, co często stoi i czeka na swoją kolej, może być dobrym źródłem takich elementów jak wyłączniki nadmiarowe, przekaźniki, lampki kontrole i inne podobne elementy ;-)

    Osobiście jeszcze nadmiarów DC z gaszeniem łuku nigdzie nie widziałem.

    Swoją drogą to jak wybija przekaźnik nadmiarowy silników trakcyjnych (WN) w EU-07, szczególnie przy ustawionym wysokim rozruchu (750A przy około 3kV), to ponoć łuk tak daje po uszach że wentylatory silników trakcyjnych to przy nim nic. Ciekawe czy tam ten łuk jest jakoś neutralizowany i na ile takich cykli jest on obliczony.
  • #4
    luxior33
    Level 11  
    Ciekawy artykuł mało popularnego tematu. Nie ma zbytnio różnic pomiędzy zwykłymi ac a ac/dc.
    Phoenix contact posiada w ofercie fajne wyłączniki serii TMC (Termomagnetyczne wyłączniki zabezpieczające - TMC).
    Cena ich jest mało przystępna jak na parametry ale działają bezproblemowo.
    Choć co do ceny to jak wszystko do przemysłu co nie dotkniesz to w setkach jak nie w tysiącach leci z kieszeni (ktoś powie "klient płaci" ... ale wiadomo jak to jest).
  • #5
    Szyszkownik Kilkujadek
    Level 36  
    fotomh-s wrote:
    Swoją drogą to jak wybija przekaźnik nadmiarowy silników trakcyjnych (WN) w EU-07, szczególnie przy ustawionym wysokim rozruchu (750A przy około 3kV), to ponoć łuk tak daje po uszach że wentylatory silników trakcyjnych to przy nim nic. Ciekawe czy tam ten łuk jest jakoś neutralizowany i na ile takich cykli jest on obliczony.

    To nie jest przekaźnik tylko wyłącznik szybki prądu stałego.
    Jest przy tym duży huk, ale nie jakiś przerażający.
    Cykle idą w grube tysiące.
    Są polaryzowane i są też dwukierunkowe.
  • #6
    kmr
    Level 17  
    Czy wkrętem regulacyjnym możemy znacząco zmienić (obniżyć) prąd np. Z 10A przejść do 2-3A?
  • #7
    Andrusza1
    Level 12  
    fotomh-s wrote:

    Swoją drogą to jak wybija przekaźnik nadmiarowy silników trakcyjnych (WN) w EU-07, szczególnie przy ustawionym wysokim rozruchu (750A przy około 3kV), to ponoć łuk tak daje po uszach że wentylatory silników trakcyjnych to przy nim nic. Ciekawe czy tam ten łuk jest jakoś neutralizowany i na ile takich cykli jest on obliczony.


    Efekty dźwiękowe towarzyszące przekroczeniu prądu na lokomotywach z rodziny EU, EP, czy też ET związane są z otwarciem "wyłącznika szybkiego", oraz podczas rozruchu więcej niż połowy styczników rozruchowych, a że są to styczniki z napędem pneumatycznym to efekt jest słyszalny, ale żeby od razu jakoś nadzwyczajnie to bym nie powiedział.
    Co do neutralizacji łuku to komora gaszeniowa na WS ma wymiary grubo ponad 1,0m x 0,75m z kompletem cewek wydmuchowych, rożków wydłużających łuk i dzielących go na krótsze odcinki.
    Jeżeli ma kolega więcej pytań na tematy związane z lokomotywami to proszę pisać, chętnie odpowiem.
  • #8
    jotko
    Level 20  
    Quote:
    Czy wkrętem regulacyjnym możemy znacząco zmienić (obniżyć) prąd np. Z 10A przejść do 2-3A?

    Niemalże w każdym wyłączniku nadprądowym są niezabezpieczone (czytaj dostępne ) śruby regulacyjne.
    Budowa wyłącznika nadmiarowo-prądowego obwodów napięć stałych.
    Stosując bezpieczniki typu S190 oraz S300 odeszliśmy od ery bezmyślnego naprawiania zabezpieczeń topikowych domowym sposobem.
    Twoje pytanie dotyczy zmiany zakresu prądu wyłączalnego w wyłączniku nadmiarowo prądowym.
    Odpowiedź na pytanie, jako rozważanie czysto teoretyczne brzmi tak można go przeskalować ale nie wiem, w jakim zakresie.
    Zabezpieczenie typu S190 oraz S300 to nie termik ze zmienna nastawą, ale są i takie np Wyłączniki taryfowe Z-TS lub Wyłączniki silnikowe 2-biegunowe Z-MS-2,5/2 ze zmiennym zakresem pradowym.

    Więc, po co produkować inny bezpiecznik zmieniając jego nastawę i brać na siebie odpowiedzialność za powstałe szkody?

    Mowa tu o zainstalowanym takim wyłączniku i ryzyku w ubezpieczeniach majątkowych czyli:
    Art. 827. § 1. Ubezpieczyciel jest wolny od odpowiedzialności, jeżeli ubezpieczający wyrządził szkodę umyślnie; w razie rażącego niedbalstwa odszkodowanie nie należy się,
    chyba że umowa lub ogólne warunki ubezpieczenia stanowią inaczej lub zapłata odszkodowania odpowiada w danych okolicznościach względom słuszności.

    oraz ustawie
    Dz.U. 2010 nr 109 poz. 719
    § 4 ust. 1 rozporządzenia w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków dot badan okresowych.

    I jaką wartość prądu wyzwalanego zostanie wpisana biorąc na siebie odpowiedzialność do protokołów dla wyliczanej impedancji zwarcia wynikającej ze współczynnika k?
    Mam nadzieję, że Twoje pytanie było czysto teoretyczne bez planu wybiegającego w przyszłość aby taki wyłącznik przeskalować w górna wartość i zainstalować go jako zabezpieczenie ograniczające wartość mocy przyłączeniowej.
    Pozdrawiam
  • #9
    Szyszkownik Kilkujadek
    Level 36  
    kmr wrote:
    Czy wkrętem regulacyjnym możemy znacząco zmienić (obniżyć) prąd np. Z 10A przejść do 2-3A?

    Mógłbyś doprecyzować pytanie? Nastawę prądu w małej aparaturze modułowej to mają zazwyczaj np. wyłączniki silnikowe, ale one są na AC.

    Dodano po 8 [minuty]:

    Zwracam uwagę, że chyba ktoś (@jotko) źle zrozumiał intencje pytającego (@kmr)
    jotko wrote:
    Mam nadzieję, że Twoje pytanie było czysto teoretyczne bez planu wybiegającego w przyszłość aby taki wyłącznik przeskalować w górna wartość i zainstalować go jako zabezpieczenie ograniczające wartość mocy przyłączeniowej.

    kmr wrote:
    Czy wkrętem regulacyjnym możemy znacząco zmienić (obniżyć) prąd np. Z 10A przejść do 2-3A?
  • #10
    kmr
    Level 17  
    Chodzi o zastosowanie takich wyłączników w prostej i taniej listwie warsztatowej do szybkiegi testowania sprzętu o "niewiadomym" stanie. Pisałem że chodzi mi o obniżenie prądu. Chodzi po prostu o to aby nie wywalało zabezpieczeń przy liczniku. Nie ma mowy o żadnym obchodzeniu zabezpieczeń!
  • #11
    Janusz_kk
    Level 29  
    Żarówka, zaczynam od 40W, czasami większa jak np falownik czy zasilacz większej mocy, tylko ona daje Ci gwarancję nie zepsucia bardziej, wyłącznik żeby szybko wyłączył potrzebuje wielokrotności prądu wyłączenia, nawet 10 krotnej, więc to jest kiepski pomysł.
  • #12
    Szyszkownik Kilkujadek
    Level 36  
    kmr wrote:
    Chodzi o zastosowanie takich wyłączników w prostej i taniej listwie warsztatowej do szybkiegi testowania sprzętu o "niewiadomym" stanie. Pisałem że chodzi mi o obniżenie prądu. Chodzi po prostu o to aby nie wywalało zabezpieczeń przy liczniku. Nie ma mowy o żadnym obchodzeniu zabezpieczeń!

    Wystarczy szeregowo wpiąć żarówkę (tradycyjną) i zwarcie w testowanym sprzęcie jest wtedy niestraszne.
  • #14
    rdk30
    Level 9  
    kmr wrote:
    Czy wkrętem regulacyjnym możemy znacząco zmienić (obniżyć) prąd np. Z 10A przejść do 2-3A?

    Podepnę się pod pytanie. Dobrze jak by można było zastosować takie zabezpieczenie
  • #15
    faradek
    Level 15  
    Po co kręcić śrubkami i próbować coś regulować, skoro są produkowane wyłączniki nadprądowe od 0,5 ampera?

    A sam artykuł ciekawy. Jednak potwierdzam że konstruktorzy i projektanci nie zawsze stosują dedykowane esy w obwodach DC.
  • #16
    zonku
    Level 13  
    Szyszkownik Kilkujadek wrote:
    fotomh-s wrote:
    Swoją drogą to jak wybija przekaźnik nadmiarowy silników trakcyjnych (WN) w EU-07, szczególnie przy ustawionym wysokim rozruchu (750A przy około 3kV), to ponoć łuk tak daje po uszach że wentylatory silników trakcyjnych to przy nim nic. Ciekawe czy tam ten łuk jest jakoś neutralizowany i na ile takich cykli jest on obliczony.

    To nie jest przekaźnik tylko wyłącznik szybki prądu stałego.
    Jest przy tym duży huk, ale nie jakiś przerażający.
    Cykle idą w grube tysiące.
    Są polaryzowane i są też dwukierunkowe.

    Dokładnie do przekażnik nadmiarowy powoduje wyzwolenie wyłącznika szybkiego ;)
    Kolego fotomh-s, to jakie "S-ki" są na lokomotywie, zależy jaki konstruktor zasiadł. Ja przy tworzeniu elektryki na nowej lokomotywie stosowałem wyłacznik nadprądowe przystosowane właśnie do prądu stałego.
  • #17
    fotomh-s
    Level 22  
    zonku wrote:
    Kolego fotomh-s, to jakie "S-ki" są na lokomotywie, zależy jaki konstruktor zasiadł. Ja przy tworzeniu elektryki na nowej lokomotywie stosowałem wyłacznik nadprądowe przystosowane właśnie do prądu stałego.

    Teraz tak, jednak kiedyś wszędzie wsadzali to co było, czyli zwykłe AC.
    Teraźniejsze lokomotywy to w pewnym sensie inny świat, kiedyś opory i boczniki, potem czopery, teraz falowniki. Nic dziwnego że i "S-ki" się zmieniają.

    Swoją drogą wiesz może jak zrobione są liniowe? Rozumiem że rozłączają silniki trakcyjne. Mają też takie wielkie komory od gaszenia łuku? Bo z tego co rozumiem można je rozłączyć przyciskiem w dowolnej pozycji nastawnika (czyli również pod sporym obciążeniam).
  • #18
    zonku
    Level 13  
    Akurat w lokomotywach przy rozruchu oporowym S-ki do obwodów rozrządu zaczęli stosować stosunkowo niedawno najcześciej podczas modernizacji. A nowe lokomotywy obwody sterowania nadal mają na prąd stały, czasami 24V, czasami 110V.
    Co do liniowych. W takiej EU07 mają większe komory, ale nie są jakoś specjalnie wielkie. W grupie masz po 2 styczniki liniowe połączone w szereg. Dlatego też łuk rozrywa się w dwóch miejscach jednocześnie. Dodatkowo jeśli pojedziesz pod sporym obciążeniem (duży prąd, zwarte opory) to dzięki uzależnieniom sterowania, gdy mają rozłączyć się styczniki liniowe to dołączają się opory ograniczając prąd rozwarcia.
  • #20
    zonku
    Level 13  
    Rzeczywiście może za bardzo poleciałem ze skrótem myślowym. Chodziło po prostu że na EU07 włączone w obwód styczników liniowych są dwa rezystory (R25 i R26) przez co ograniczony jest prąd przy którym następuje otwarcie tychże styczników.
  • #21
    Jlab
    Level 15  
    Witam. Pytanie może infantylne, ale nie mogę się powstrzymać bo nic ciekawego i miarodajnego nie znalazłem. Czy wyłącznika nadmiarowo-prądowego, zwykłego "esa", takiego "domowego" można użyć jako bezpiecznika na prąd stały o napięciu 12V? Jestem ciekaw, czy mógłbym go skutecznie użyć do zasilacza 12V i powiedzmy 60A, którego używałbym czasem do napraw wzmacniaczy "car-audio". Czy przy tak niskim napięciu i budowie standardowego wyłącznika (zwykły na prąd przemienny) jest duże zagrożenie zapalenia łuku wewnątrz?
  • #22
    fotomh-s
    Level 22  
    Jlab wrote:
    Czy wyłącznika nadmiarowo-prądowego, zwykłego "esa", takiego "domowego" można użyć jako bezpiecznika na prąd stały o napięciu 12V?

    12V, 24V, 110V, to nie ma większego znaczenia. Tak jak pisałem stosuje się to często w zastosowaniach kolejowych do zabezpieczania obwodów DC niskiego napięcia. Skoro się od lat coś takiego stosuje to raczej można.
  • #23
    zonku
    Level 13  
    Stosuje i wychodzą różne większe lub mniejsze usterki.