elektro.info

Z uwagi na rozległość tematyki zawartej w tytule artykułu, rozważania zostaną ograniczone do aparatów elektrycznych niskiego napięcia o prądzie znamionowym nieprzekraczającym 100 A, powszechnie stosowanych w instalacjach elektrycznych budynków.

Rozłącznik jest aparatem elektrycznym przeznaczonym do załączania i wyłączania prądów w normalnych warunkach pracy (prądów roboczych), w tym także przeciążeniowych, jak również do przewodzenia w ciągu określonego czasu prądów powstałych w określonych nienormalnych warunkach pracy obwodu, na przykład prądów zwarciowych (Czytaj więcej na ten temat).

Bardzo rozpowszechnioną odmianą rozłącznika jest aparat o nazwie rozłącznik izolacyjny. Różni się on od rozłącznika przede wszystkim tym, że posiada sygnalizację stanu (załączenia i rozłączenia) powiązaną bezpośrednio (mechanicznie) z układem zestykowym, dając pewną informację co do odcięcia zasilania obwodu (obwodów) odbiorczego.

Rozłączniki typowo stosowane w domowych instalacjach elektrycznych spełniają wymagania normy PN-EN 60947-3:2009 Aparatura rozdzielcza i sterownicza niskonapięciowa. Część 3: Rozłączniki, odłączniki, rozłączniki izolacyjne i zestawy łączników z bezpiecznikami topikowymi (oryg.). Podstawowymi ich parametrami oprócz parametrów prądowych i napięciowych są:

• trwałość łączeniowa, wynosząca przeciętnie 30 000 cykli łączeniowych,
• kategoria użytkowania, np. AC22A, oraz klasa pracy przerywanej, określające rodzaj obwodów obciążeniowych, do jakich przystosowany jest konkretny typ rozłącznika.

Z funkcji i wymagań opisanych w normie EN 60947-3 jednoznacznie wynika, że rozłączniki nie posiadają w torach prądowych żadnego wyzwalacza nadprądowego, a tym samym nie powodują samoczynnego przerwania zasilania w przypadku wystąpienia zakłócenia (przetężenia) w obwodzie, w którym są zainstalowane. Ale w obwodach, w których są one zainstalowane, występują stany zakłóceniowe, przez co rozłączniki muszą konstrukcyjnie być na nie przygotowane.

Podczas przepływu prądów zakłóceniowych a szczególnie prądów zwarciowych, przez układ zestykowy rozłącznika, na skutek sił elektrodynamicznych może dojść do odskoków jego styków, a w następstwie tego zjawiska może nastąpić ich sklejenie (zespawanie). Aby zapobiec takiemu zjawisku, stosuje się w tych aparatach odpowiednio silne dociski styków ruchomych do styków stałych, wprowadza się niekiedy układy gaszenia łuku elektrycznego, a także odpowiednio dobiera się materiały styków.

Prądy zakłóceniowe które przepływają przez rozłącznik, muszą być wyłączane przez odpowiednio dobrane zabezpieczenia nadprądowe (wyłączniki nadprądowe, bezpieczniki topikowe) instalowane w obwodach odbiorczych oraz od strony zasilania rozłącznika. Te właściwości (pewność połączenia elektrycznego, sygnalizacja rozłączenia, duży docisk pomiędzy stykami, brak wyzwalaczy w torze prądowym) określają budowę wewnętrzną rozłączników. Na fotografii 1. zostały przedstawione przykładowe konstrukcje rozłączników izolacyjnych.

Dźwignia załączająca powiązana jest ze stykiem ruchomym najczęściej poprzez jedno cięgno (brak zamka). Zapewnia to możliwość realizacji dużej wartości docisku stykowego, pewność połączenia elektrycznego, pewność i stabilność wytworzenia przerwy stykowej oraz jej sygnalizację (położenie dźwigni załączającej lub specjalny sygnalizator sprzęgnięty mechanicznie ze stykiem ruchomym). Cechą charakterystyczną tych rozwiązań, niezbyt wygodną dla użytkownika, jest stosunkowo duża siła potrzebna do przestawienia dźwigni załączającej rozłącznika (uwidacznia się to w aparatach wielobiegunowych, a szczególnie w czterobiegunowych). W celu łatwego i jednoznacznego odróżnienia rozłączników w instalacjach elektrycznych od innych aparatów (np. od wyłączników) stosuje się w nich dźwignie załączające w kolorze szarym lub czerwonym (w wyłącznikach dźwignie załączające są na ogół koloru czarnego).

Przeznaczeniem rozłączników jest świadome odłączanie zasilania obwodów podczas prac serwisowych wykonywanych w instalacji (w tym pomiarowych), odłączanie zasilania obwodów przy dłuższych nieobecnościach (np. wyjazd na urlop itp.). Rozłącznik powinien wytwarzać przerwę izolacyjną we wszystkich przewodach czynnych (łącznie z przewodem neutralnym). Po rozłączeniu należy zabezpieczyć dźwignię załączającą przed przypadkowym załączeniem przez osoby postronne przez zastosowanie blokady lub kłódki.

Wyłączniki różnicowoprądowe są to łączniki mechanizmowe przeznaczone do załączania, przewodzenia i wyłączania prądów w normalnych warunkach pracy i powodujące otwarcie zestyków toru prądowego zasilającego obwody odbiorcze wtedy, gdy wartość prądu różnicowego (upływowego) osiągnie określoną wartość w określonych warunkach.

Wyłączniki różnicowoprądowe bez wbudowanego zabezpieczenia nadprądowego, określane skrótowo RCCB, nie są przystosowane do pełnienia funkcji zabezpieczania przed przeciążeniami i/lub zwarciami. Wymagania dla RCCB zawarte są w normie PN-EN 61008-1:2007 Wyłączniki różnicowoprądowe bez wbudowanego zabezpieczenia nadprądowego do użytku domowego i podobnego (RCCB). Część 1: Postanowienia ogólne (oryg.)

W typowych wyłącznikach różnicowoprądowych wyzwalaczem reagującym na prądy upływowe jest przekaźnik spolaryzowany. Siła, z jaką przekazuje przekaźnik spolaryzowany informację o konieczności rozłączenia układu stykowego aparatu, wynosi od 20 do 50 G. Jest to bardzo mała wartość. Aby ją przenieść na mechanicznie rozłączany układ zestyków RCCB i zapewnić odpowiednio duży docisk stykowy, należy skonstruować specjalny układ mechaniczny, zwany popularnie zamkiem aparatu. Ze względu na występujące siły wyzwalania, zapewnienie odpowiedniego docisku styków, szybkość działania oraz niezawodność aparatu, rozwiązania konstrukcyjne tych zamków są precyzyjnie chronione przez producentów patentami. W zakresie budowy zamka RCCB, jego współpracy z przekaźnikiem spolaryzowanym, a realizacją napędu styków ruchomych w rozłącznikach, jest bardzo duża różnica. Objawia się ona liczbowo przede wszystkim w trwałości łączeniowej, która dla RCCB wynosi od 3000 do 4000 łączeń. Na rysunku 1. przedstawiona została poglądowa budowa dwubiegunowego wyłącznika RCCB typu P302 produkcji firmy Legrand.

Obwód prądowy wyłącznika P302 nie posiada wbudowanych szeregowo wyzwalaczy nadprądowych. Wyzwalacz różnicowoprądowy sprzęgnięty jest z torem prądowym magnetycznie poprzez przekładnik prądowy, tak jak jest to pokazane na fotografii 2.

Styki ruchome w rozwiązaniu pokazanym na fotografii 2. współpracują ze stykami stałymi połączonymi mechanicznie z przyłączami. Z powyższego można wysnuć wniosek, że tor prądowy RCCB bezpośrednio zawiera tylko układ zestykowy o określonych parametrach elektrycznych, tak samo jak rozłącznik.

Ze względu na konieczność przenoszenia przez RCCB prądów zakłóceniowych (przeciążeniowych i zwarciowych) dla tego typu aparatów producenci, spełniając wymagania normy PN-EN 61008, podają m.in. wartość prądu znamionowego zwarciowego przy konkretnym dobezpieczeniu od strony zasilania (wyłącznik nadprądowy lub bezpiecznik topikowy). Realizacja tych wymagań polega na wyeliminowaniu takich samych niekorzystnych zjawisk, tak jak to się wykonuje w rozłącznikach (zwiększony docisk pomiędzy stykami, gaszenie łuku, zastosowanie odpowiednich materiałów styków). W tym przypadku także można stwierdzić, że układy zestykowe rozłączników i RCCB muszą spełniać podobne wymagania.

Ze względu na konieczność szybkiego rozróżnienia RCCB od aparatów z wyzwalaczami nadprądowymi wiele firm stosuje w RCCB dźwignie załączające w kolorze szarym, podobnie jak w rozłącznikach. W niektórych krajach wymaga się, aby dźwignia załączająca rozłącznika miała kolor czerwony, w celu wyraźnego rozróżnienia m.in. od wyłącznika różnicowoprądowego

RCCB w Polsce nazwaliśmy wyłącznikami różnicowoprądowymi. Nazwa wynika z realizowanej przez nie funkcji polegającej na wychwytywaniu różnicy pomiędzy wartością chwilową prądów wpływających i wypływających z RCCB i wyłączaniu obwodu (instalacji), w którym została wykryta ta różnica za pomocą wyzwalacza różnicowoprądowego. Obecność wyzwalacza zadecydowała o przyporządkowaniu ich do grupy wyłączników. We Francji RCCB ze względu na to, że w torze prądowym nie posiadają bezpośrednio wbudowanych wyzwalaczy, nazywane są rozłącznikami różnicowoprądowymi (Interrupteur Differantiel, w skrócie ID).

Rozłączniki i wyłączniki różnicowoprądowe RCCB mają wiele wspólnych cech technicznych i funkcjonalnych:

• bardzo zbliżoną konstrukcję torów prądowych,
• podobnie dobrane układy zestykowe (dociski pomiędzy stykami, gaszenie łuku, materiały stykowe),
• w niektórych krajach taka sama kolorystyka dźwigni załączających,
• nazewnictwo w języku francuskim.

Jednak ze względu na:

• pełnioną przez RCCB bardzo ważną funkcję ochronną, ochronę przed przypadkami porażenia prądem elektrycznym,
• konieczność występowania skomplikowanego zamka w realizacjach RCCB, a co za tym idzie, brak bezpośredniego mechanicznego powiązania pomiędzy dźwignią załączającą a układem zestykowym, co uzewnętrznia znacznie mniejszą trwałość łączeniową, nie powinno się stosować w instalacjach elektrycznych wyłącznika różnicowoprądowego (RCCB) jako rozłącznika.