Υπερφόρτιση ενός κυκλώματος είναι η αύξηση του ρεύματος κανονικής λειτουργίας του μέχρι και 40 % για κάποιο χρονικό διάστημα, χωρίς να εμφανίζεται σφάλμα μόνωσης στους αγωγούς τροφοδοσίας. Βραχυκύκλωμα είναι η αύξηση του ρεύματος  σε πολύ υψηλή τιμή, εξαιτίας του μηδενισμού της σύνθετης αντίστασης του κυκλώματος. Η δυσμενέστερη περίπτωση  είναι όταν ενεργός αγωγός  έρχεται σε άμεση επαφή με άλλο ενεργό αγωγό ή με τον ουδέτερο αγωγό ή με τον αγωγό προστασίας του κυκλώματος. Το βραχυκύκλωμα αυτό προκαλεί τη μεγαλύτερη ένταση ρεύματος στο κύκλωμα, άρα και τη μεγαλύτερη θερμική καταπόνηση των μονώσεων των αγωγών.

Τα ηλεκτρικά κυκλώματα πρέπει να προστατεύονται με διατάξεις αυτόματης διακοπής της τροφοδότησης σε περίπτωση υπερφορτίσεων ή βραχυκυκλωμάτων.

Οι διατάξεις προστασίας που χρησιμοποιούνται στα κυκλώματα Χαμηλής Τάσης είναι:

  • Οι ασφάλειες τήξης
  • Οι αυτόματοι διακόπτες

Ασφάλειες τήξης

    Στις ασφάλειες τήξης η διακοπή του κυκλώματος προκαλείται από την τήξη ενός χάλκινου  σύρματος ή ταινίας, που βρίσκεται μέσα σε σκόνη χαλαζία, που ονομάζεται «τηκτό» ή «νήμα». Αυτό έχει υπολογιστεί ώστε να αντέχει το ονομαστικό ρεύμα για το οποίο έχει κατασκευαστεί. Αν περάσει ρεύμα μεγαλύτερο τότε ύστερα από κάποιο χρονικό διάστημα, που προσδιορίζεται από τις καμπύλες χρόνου ενεργοποίησης-ρεύματος βραχυκύκλωσης ή υπερφόρτισης, λιώνει το νήμα και διακόπτεται το κύκλωμα τροφοδοσίας.

    Κατασκευαστικά οι ασφάλειες τήξης αποτελούνται από τέσσερα μέρη:neozed

  • Πώμα: Βιδώνεται στην ασφαλειοθήκη και έτσι συγκρατεί το φυσίγγι στη θέση του.

  • Φυσίγγι: Περιέχει το νήμα και ένα χρωματισμένο δείκτη με χρώμα ανάλογο του ονομαστικού ρεύματος  της ασφάλειας. Ο δείκτης μένει στη θέση του όσο το νήμα δεν έχει καεί. Το φυσίγγι κατασκευάζεται από πορσελάνη και στο εσωτερικό φέρει άμμο χαλαζία

  • Μήτρα: Τοποθετείται ανάμεσα στο φυσίγγι και την βάση. Έχει συγκεκριμένη εσωτερική διάμετρο, αντίστοιχη για κάθε φυσίγγιο. Σκοπός της είναι να εμποδίζεται η τοποθέτηση φυσιγγίου μεγαλύτερου ονομαστικού ρεύματος σε βάση που προορίζεται για μικρότερο ρεύμα.

  • Ασφαλειοθήκη ή βάση: Στερεώνεται πάνω στον πίνακα και στο εσωτερικό της εφαρμόζεται το υσίγγιο. Ο αγωγός παροχής συνδέεται στη μήτρα.

Τα χαρακτηριστικά μεγέθη των ασφαλειών τήξης είναι:

(α) το ονομαστικό ρεύμα διακοπής. Είναι η μέγιστη τιμή του ρεύματος για να μη καταπονηθεί η μόνωση του αγωγού. Τυποποιημένες  εντάσεις 1, 2, 3, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125Α

(β)  η ονομαστική τάση λειτουργίας (π.χ 500 V)

(γ) οι χαρακτηριστικές καμπύλες  χρόνου- ρεύματος από τις οποίες προκύπτουν οι χρόνοι στους οποίους επέρχεται η τήξη του σύρματος για διάφορες τιμές υπερέντασης Οι χαρακτηριστικές καμπύλες χρόνου-ρεύματος των μέσων διακοπής και

δ) η ικανότητα διακοπής, δηλαδή το μέγιστο ρεύμα σε kA που μπορούν να διακόψουν χωρίς βλάβη.

Η ασφάλεια μπαίνει πάντα στον αγωγό της φάσης, στην αρχή του κυκλώματος που προστατεύει. Δεν επιτρέπεται να τοποθετηθεί στον αγωγό προστασίας (γείωσης) ή στον ουδέτερο.

Οι τύποι των ασφαλειών τήξης είναι: diazedΑσφάλεια Diazed

• Ασφάλειες Diazed ή τύπου D. Μεγάλες βιδωτές ασφάλειες με μέγιστο ρεύμα διακοπής 50 kA.

• Ασφάλειες Neozed ή τύπου DO. Μικρές βιδωτές ασφάλειες με μέγιστο ρεύμα διακοπής 25 kA.  οι ασφάλειες NEOZED είναι καταλληλότερες, αφού οι διαστάσεις των βάσεων τους ταιριάζουν με το μέγεθος (κατά DIN) των μικροαυτομάτων (πλάτος  18 mm ) που τοποθετούνται στις ράγες πινάκων.

NH1_asfaleiajpgnh_moxlosΜαχαιρωτές ασφάλειες NH (Niederspannung-Hochleistungssicherungen) ή HRC (High Rupture Capacity). Πρόκειται για ασφάλειες ισχύος Χαμηλής Τάσης με ικανότητα μέγιστου ρεύματος διακοπής 100 kA. 

Μικροασφάλειες συσκευών τύπου G.gfuse Πρόκειται για μικρές κυλινδρικές ασφάλειες προστασίας συσκευών. 

Στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις κτιρίων, όταν τα αναμενόμενα ρεύματα σφάλματος δεν ξεπερνούν τα 50 kA χρησιμοποιούνται ασφάλειες τύπου D και D0. Όταν το ρεύμα  σφάλματος  είναι μεγαλύτερο των 50 kA χρησιμοποιούνται μαχαιρωτές ασφάλειες τύπου ΝΗ.

Οι ασφάλειες τήξης χαρακτηρίζονται με δύο γράμματα.

το πρώτο γράμμα δηλώνει την περιοχή ρευμάτων προστασίας των γραμμών της εγκατάστασης.

το δεύτερο γράμμα υποδηλώνει το είδος της εγκατάστασης

1ο g πλήρης προστασία σε όλη την περιοχή ρευμάτων
  a μερική προστασία, διακόπτουν ρεύματα με τιμές μόνο πάνω ένα καθορισμένο πολλαπλάσιο της ονομαστικής έντασης. Παρέχουν προστασία μόνο έναντι βραχυκυκλωμάτων.
2o L γραμμές, καλώδια
  G γενική χρήση
  M κινητήρες
  R ημιαγωγοί
  B εγκαταστάσεις ορυχείων
  Tr μετασχηματιστές

Παραδείγματα :

  • aG: πλήρης προστασία στη γενική χρήση
  • gL: πλήρης προστασία για γραμμές. εξασφαλίζουν προστασία των γραμμών τόσο σε υπερφόρτιση όσο και σε βραχυκυκλώματα
  • aΜ: μερική προστασία για υψηλά ρεύματα για κινητήρες. Λειτουργούν σε υψηλά ρεύματα βραχυκύκλωσης αλλά δεν διακόπτουν τον κινητήρα κατά την εκκίνησή του, όπου για σύντομο χρονικό διάστημα, απορροφά μεγαλύτερη ένταση ρεύματος από την ονομαστική του.
Μέγεθος φυσιγγίων ασφαλείας DIAZED Μέγεθος βάσεων ασφαλείας NEOZED Ονομαστικό ρεύμα σε Α Αναγνωριστικό χρώμα
D II (E27) D01 (E14) 2 Ροζ
>> >> 4 Καφέ
>> >> 6 Πράσινο
>> >> 10 Κόκκινο
>> >> 16 Γκρι
>> D02 (E18) 20 Μπλε
>> >> 25 Κίτρινο
D III (E33) >> 35 Μαύρο
>> >> 50 Άσπρο
>> >> 63 Χρυσό
D IV D03 80 Ασημί
>> >> 100 Κόκκινο

    Τοποθετούνται:

  • Στην αρχή κάθε ηλεκτρικής γραμμής μετά από τους διακόπτες
  • Στη διακλάδωση αγωγών με μικρότερη διατομή
  • Σε κεντρικές διακλαδώσεις

Δεν τοποθετούνται:

  • Σε αγωγούς γείωσης
  • Στον ουδέτερο αγωγό
  • Σε διακλαδώσεις εναέριων αγωγών και υπόγειων καλωδίων

Αυτόματοι διακόπτες

Οι αυτόματοι διακόπτες είναι διακόπτες ισχύος που ανοίγουν αυτόματα το κύκλωμα που προστατεύουν, όταν το ρεύμα υπερβεί μια ορισμένη τιμή, εντός καθορισμένου χρόνου.

Κυριότερα είδη αυτόματων διακοπτών είναι:

  • μικροαυτόματοι γραμμών (Miniature Circuit Breakers)
  • αυτόματοι προστασίας συσκευών
  • διακόπτες ισχύος
  • αυτόματοι διακόπτες κινητήρων

Η προστασία  αγωγών και καλωδίων στις ΕΗΕ επιτυγχάνεται συνήθως με μικροαυτόματους διακόπτες.

Οι μικροαυτόματοι ονομάζονται και αυτόματες ασφάλειες. Εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στην δεκαετία του 1960, η πρώτη τους εφαρμογή ήταν η αντικατάσταση των ασφαλειών τήξης στους οικιακούς πίνακες.

Οι αυτόματοι διακόπτες αποτελούνται: mcb

  • από τις επαφές με το θάλαμο σβέσης του ηλεκτρικού τόξου, που δημιουργείται κατά το άνοιγμα των επαφών
  • το θερμικό στοιχείο προστατεύει μια γραμμή ή συσκευή από παρατεταμένη υπερφόρτιση, η οποία μπορεί να προκαλέσει επικίνδυνη αύξηση της θερμοκρασίας.
  • το ηλεκτρομαγνητικό στοιχείο ή στοιχείο ακαριαίας λειτουργίας, προστατεύει τη γραμμή ή συσκευή από υπερβολική μηχανική και θερμική καταπόνηση, που προκαλείται από ισχυρά ρεύματα βραχυκύκλωσης.

Οι μικροαυτόματοι διατίθενται σε διαφορετικές χαρακτηριστικές χρόνου διακοπής-ρεύματος.

Χαρακτηριστική

B

C

D

εφαρμογές

γραμμές φωτισμού και ωμικά φορτία

ωμικά και ελαφρώς επαγωγικά φορτία

γραμμές διανομής βιομηχανικών εγκ. με πολύ υψηλά κρουστικά ρεύματα (επαγωγικά-χωρητικά)

Θερμικό στοιχείο (αντίδραση)

Αργή
1,13 -1,14

Ιον

Αργή
1,13 -1,14

Ιον

Αργή
1,13 -1,14

Ιον

Μαγνητικό στοιχείο (αντίδραση)

Γρήγορη

3,00 -5,00

Ιον

Μέση

5,00-10,00

Ιον

Πολύ αργή

10-20

Ιον

Χαρακτηριστική

K

Z

εφαρμογές

κινητήρες, λαμπτήρες & ηλεκτρονικό μπάλαστ, κλιματιστικά

Ημιαγωγοί, ιδιαίτερα ευαίσθητες ηλεκτρονικές συσκευές

Θερμικό στοιχείο (αντίδραση)

Γρήγορη

1,05 -1,2

Ιον

Γρήγορη

1,05 -1,2

Ιον

Μαγνητικό στοιχείο (αντίδραση)

Αργή

10-14

Ιον

Πολύ Γρήγορη

2,00 -3,00

Ιον

mcb-B mcb-C mcb-D

mcb-K mcb-Z

Στον οριζόντιο άξονα προσδιορίζουμε το πολλαπλάσιο της ονομαστικής έντασης του μικροαυτόματου. Στο σημείο αυτό χαράζουμε κάθετη στον οριζόντιο άξονα. Από το σημείο τομής της με τη χαρακτηριστική χαράσσουμε παράλληλη στον οριζόντιο, η οποία προσδιορίζει το χρόνο διακοπής στον κατακόρυφο άξονα 

 
 
Επιλογική συνεργασία

Επιλογική συνεργασία δύο ή περισσότερων διαδοχικών διακοπτικών μέσων επιτυγχάνεται όταν σε περίπτωση σφάλματος επεμβαίνει και αποζεύει το πλησιέστερο προς το σφάλμα διακοπτικό μέσο. Εάν αυτό αποτύχει, τότε πρέπει να αναλάβει τη διακοπή του κυκλώματος το επόμενο μέσο προστασίας κοκ.