ΑΥΤΟΜΑΤΕΣ ΑΣΦΑΛΕΙΕΣ MCB

Ο Hugo Stotz πρώτος το 1923 συνδύασε σε μια συσκευή ένα θερμικό και ένα μαγνητικό στοιχείο προστασίας, κατοχυρώνοντας τον πρώτο διακόπτη με αυτόματη ενεργοποίηση. Στην ουσία λοιπόν δημιούργησε μια συσκευή που μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ξανά και ξανά για την απενεργοποίηση υψηλών ρευμάτων, χωρίς όμως να καταστρέφεται η ασφάλεια της. Για τη συσκευή του αυτή το 1924 έλαβε το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας.  

Χωρίς την ανακάλυψη αυτή του Hugo Stotz ο κόσμος της ηλεκτρικής ενέργειας θα μπορούσε να είναι πολύ διαφορετικός από αυτόν που γνωρίζουμε σήμερα, αφού σε κάθε σφάλμα υπερφόρτισης θα έπρεπε να αντικαθιστούμε το μέσο προστασίας (ασφάλεια τήξεως).Λόγω αυτού του μικροαυτόματου διακόπτη, ο υπολογιστής σας, η τηλεόραση, το ψυγείο και άλλες συσκευές, μπορούν να λειτουργούν με ασφάλεια για πολλά χρόνια, αφού τυχόν επιβλαβή ρεύματα ανιχνεύονται από αυτόν και στιγμιαία διακόπτεται η τροφοδοσία τους. Άρα, το μόνο που χρειάζεται να κάνετε εσείς είναι όταν «πέφτει» ο διακόπτης, να τον ανεβάζετε πάλι στο ΟΝ.

1. 1923 - Ο πρώτος μικροαυτόματος διακόπτης ισχύος (MCB)  

2. 1928 - MCB παλαιού τύπου με K-χαρακτηριστική για ηλεκτροκινητήρες  

3. 1957 -- S201-K4, MCB παλαιού τύπου υψηλής απόδοσης 
4. 1961 - MCB S161 παλαιού τύπου  

5. 2012 MCB από System pro M compact S200 

Οι αυτόματες ασφάλειες είναι μηχανισμοί που παρεμβάλλονται σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα με σκοπό να διακόψουν την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε όλη την ηλεκτρική εγκατάσταση ή σε επιμέρους κυκλώματα της εγκατάστασης, όταν εμφανιστούν μεγάλες τιμές ρεύματος που οφείλονται σε βραχυκύκλωμα ή σε υπερφόρτωση ώστε να προστατεύσουν τις γραμμές της ηλεκτρικής εγκατάστασης.

Εσωτερικά φέρουν μηχανισμό στιγμιαίας λειτουργίας που ενεργοποιείται όταν έχουμε βραχυκύκλωμα και ο οποίος αποτελείται από πηνίο με πυρήνα σιδήρου που μετακινείται στιγμιαία και με σκανδαλισμό ανοίγει τις επαφές του διακόπτη της ασφάλειας. Επίσης φέρουν μηχανισμό διμεταλλικού ελάσματος για υπερφορτίσεις. Το διμεταλλικό έλασμα όταν υπερθερμανθεί λόγω ρεύματος μεγαλύτερου του ονομαστικού, για κάποιο χρονικό διάστημα, ενεργοποιεί τις επαφές του διακόπτη της ασφάλειας.

Δείτε τον σπινθηρισμό που δημιουργείται την ώρα του βραχυκυκλώματος σε μια αυτόματη ασφάλεια.

Οι αυτόματες ασφάλειες τοποθετούνται μετά τους διακόπτες ηλεκτρικών κυκλωμάτων και προστατεύουν αυτά, διακόπτοντας αυτόματα το κύκλωμα σε περίπτωση μεγάλων ρευμάτων.

Σήμερα χρησιμοποιούνται κατά κύριο λόγο σε όλες τις κατηγορίες ηλεκτρικών εγκαταστάσεων και τείνουν να εκτοπίσουν τις ασφάλειες τήξης.

 Χαρακτηριστικό τους γνώρισμα είναι ότι μετά την αποκατάσταση της βλάβης, μπορούν εύκολα να επαναλειτουργήσουν, όταν φυσικά εκλείψει η αιτία που προκάλεσε την ενεργοποίηση τους, χωρίς να χρειάζεται αντικατάσταση τους όπως συμβαίνει με τις ασφάλειες τήξης.

Οι αυτόματες ασφάλειες ανάλογα με τους αγωγούς που προστατεύουν και διακόπτουν  διακρίνονται σε:

Μονοπολικές
Διπολικές
Μονοπολικές +Ν
Τριπολικές
Τριπολικές+Ν

Χαρακτηριστικά γνωρίσματα των ασφαλειών είναι:

1) Η ονομαστική τάση λειτουργίας

2) Το ονομαστικό ρεύμα λειτουργίας (συνήθεις διαθέσιμες στο εμπόριο: 0,5-1-2-3-4-6-10-16-20-25-32-40-50-63-80-100-125Α)
Είναι το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να περνάει μέσα από τον μικροαυτόματο συνεχώς.

3) Ο χρόνος ενεργοποίησης ή διακοπής που καθορίζεται από την καμπύλη λειτουργίας τους (Β,C, D, Κ, Ζ)

Σύμφωνα με διεθνείς προδιαγραφές ΙΕC, υπάρχουν κάποιες χαρακτηριστικές καμπύλες που εκφράζουν το χρόνο ενεργοποίησης του μηχανισμού διακοπής της ασφάλειας από τη στιγμή που θα εμφανιστεί το βραχυκύκλωμα, συναρτήσει αυτού του ρεύματος.

 Έτσι για κάθε ικανότητα διακοπής έχουμε πέντε χαρακτηριστικούς τύπους ασφαλειών που προσδιορίζονται με τα γράμματα «Β», «C», «D», «Κ», «Ζ» και αναφέρονται σε μια περιοχή ρευμάτων βραχυκύκλωσης που είναι πολλαπλάσια του ονομαστικού ρεύματος Ιn  της ασφάλειας.

Παράδειγμα επεξήγησης του παραπάνω πίνακα

Δοκιμή σε υπερφόρτιση

Ένας μικροαυτόματος τύπου C με ονομαστικό ρεύμα ΙΝ=40Α θα ενεργοποιηθεί σε χρόνο περισσότερο από 1 ώρα, όταν περάσει από αυτόν το μικρό ρεύμα Ι=1,13*ΙΝ=1,13*40=45,2Α

Ο ίδιος μικροαυτόματος θα ενεργοποιηθεί σε χρόνο περισσότερο από 1 ώρα όταν περάσει από αυτόν το μεγαλύτερο ρεύμα Ι=1,45*ΙΝ=1,45*40=58Α

Δοκιμή σε βραχυκύκλωμα

Ένας μικροαυτόματος θα ενεργοποιηθεί σε χρόνο περισσότερο από 0,1 sec όταν περάσει από αυτόν το μικρό ρεύμα Ι=5*ΙΝ=5*40=200Α

Ο ίδιος μικροαυτόματος θα ενεργοποιηθεί σε χρόνο μικρότερο από 0,1 sec όταν περάσει από αυτόν το μεγαλύτερο ρεύμα Ι=10*ΙΝ=10*40=400Α 

4) Ικανότητα διακοπής ή αντοχή σε βραχυκύκλωμα (3, 4.5, 6 ή 10kA / 16, 25kA για ασφάλειες υψηλών ονομαστικών εντάσεων)

Ένα πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό των μικροαυτόματων είναι η ονομαστική ικανότητα απόζευξης (breaking capacity) σε βραχυκύκλωμα. Κατατάσσονται σε κατηγορίες σύμφωνα με τον παρακάτω πίνακα:

Για παράδειγμα μια MCB ασφάλεια 16Α με ικανότητα διακοπής 10ΚΑ σημαίνει ότι αν δημιουργηθεί βραχυκύκλωμα 12ΚΑ τότε η ασφάλεια δεν θα μπορεί να διακόψει το κύκλωμα και θα καταστραφεί, με ταυτόχρονη ζημιά στο κύκλωμα που προστατεύει.

Οι διατάξεις προστασίας άρα και οι αυτόματες ασφάλειες για να μας προστατεύουν θα πρέπει να αντιδρούν σε προκαθορισμένο χρόνο ανάλογα με την τάση και το σύστημα γείωσης

Επίδραση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος και των συνθηκών εγκατάστασης στο ονομαστικό ρεύμα του μικροαυτόματου

Τα διμεταλλικά των αυτομάτων ρυθμίζονται για συγκεκριμένη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Σε περίπτωση εμφάνισης υψηλότερων θερμοκρασιών περιβάλλοντος π.χ μέσα σε πίνακες λόγω απωλειών θερμότητας, επιβάλλεται η μείωση του φορτίου των αυτομάτων.

Αυτόματοι μέσα σε πίνακα που καταλαμβάνουν μια σειρά και λειτουργούν ταυτόχρονα πρέπει να φορτίζονται κατά 15% λιγότερο από την ονομαστική τους ένταση.
Πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στις εγκαταστάσεις των πινάκων, ώστε αυτόματες ασφάλειες με υψηλές και διαρκείς εντάσεις να μη βρίσκονται δίπλα-δίπλα ( πρόβλημα θερμικής αλληλεπίδρασης)
Αν οι αυτόματοι καταλαμβάνουν δύο σειρές του πίνακα τότε πρέπει να φορτίζονται κατά 20% λιγότερο από την ονομαστική τους ένταση.
Βέβαια οι εταιρείες δίνουν πίνακες της ονομαστικής έντασης In των αυτόματων ασφαλειών ανάλογα με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος για χαρακτηριστικές B, C και D, Κ, Ζ.

Τα παραπάνω εξηγούν γιατί μερικές φορές ο μικροαυτόματος αντιδρά, ενώ με βάση το ρεύμα κανονικής λειτουργίας του μηχανήματος που τροφοδοτεί δεν θα έπρεπε.

1. Θερμοκρασία περιβάλλοντος:

Η ονομαστική ένταση In όλων των μικροαυτομάτων, αναφέρεται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 20 °C για τις χαρακτηριστικές K και Z και για 30 °C για τις χαρακτηριστικές B, C και D.

Οποιαδήποτε απόκλιση της θερμοκρασίας από τις ονομαστικές τιμές εντός των ορίων  -40 °C και 70 °C, επηρεάζει την ονομαστική ένταση In. Οι τιμές που παίρνει το In για κάθε τιμή θερμοκρασίας περιβάλλοντος, φαίνονται στον πίνακα της ΑΒΒ που ακολουθεί

2. Γειτονικές συσκευές

 Όταν υπάρχουν μικροαυτόματοι σε σειρά ο ένας δίπλα στον άλλο, λόγω της θερμοκρασίας που αναπτύσσεται, επηρεάζεται η ικανότητα διακοπής του κάθε μικροαυτομάτου. Ανάλογα με το πόσες συσκευές εφάπτονται πολλαπλασιάζουμε το συντελεστή Fm με το ονομαστικό ρεύμα In των μικροαυτομάτων.
Δείτε τον πίνακα που δίνει η ΑΒΒ

Τέλος η ικανότητα διακοπής των μικροαυτομάτων επηρεάζεται και από δύο άλλους παράγοντες που είναι το υψόμετρο και η συχνότητα του ρεύματος

Για υψόμετρο έως 2.000 m, οι μικροαυτόματοι διατηρούν τα ονομαστικά χαρακτηριστικά λειτουργίας (In, Icn, κ.α.). Πάνω από αυτό το ύψος, οι ιδιότητες της ατμόσφαιρας μεταβάλλονται από άποψη σύνθεσης, διηλεκτρικής ικανότητας, ψυκτικής ικανότητας και πίεσης, επηρεάζοντας τις επιδόσεις των μικροαυτομάτων διακοπτών. Ουσιαστικά όταν αυξάνεται το υψόμετρο παρατηρείται μείωση στην ονομαστική ικανότητα διακοπής των μικροαυτομάτων.

Όπως είπαμε στην αρχή του άρθρου οι αυτόματες ασφάλειες τείνουν να εκτοπίσουν τις ασφάλειες τήξης. Σήμερα πολλοί χρησιμοποιούν τις αυτόματες ασφάλειες στα επιμέρους κυκλώματα μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης αλλά όχι σαν γενική.

Προτιμούμε να χρησιμοποιούμε σαν γενική ασφάλεια ασφάλεια τήξης ;;;

 1. Πολλοί θεωρούν την ασφάλεια τήξης πιο αξιόπιστη γιατί περιέχει ένα νήμα το οποίο θα κοπεί σε περίπτωση μεγάλων εντάσεων.
Έχει παρατηρηθεί σε περίπτωση βραχυκυκλώματος να κολλήσει η αυτόματη ασφάλεια

2. Eπίσης με την ασφάλεια τήξης σαν γενική ασφάλεια έχουμε καλύτερη επιλεκτικότητα στον γενικό πίνακα (σε περίπτωση βραχυκυκλώματος σε μια γραμμή είμαστε σίγουροι ότι θα πέσει η αυτόματη ασφάλεια της γραμμής και όχι η γενική)

3. Σε αντιδιαστολή με τους μικροαυτόματους οι ασφάλειες τήξης εισάγουν μετά την τήξη τους μια μεγάλη ωμική αντίσταση στο κύκλωμα. Αυτή η μεγάλη ωμική αντίσταση προκαλεί μείωση του ρεύματος βραχυκύκλωσης.

4. Ας υποθέσουμε ότι κάνουμε μια εργασία και έχουμε αφαιρέσει και κρατήσει στην τσέπη μας το φυσίγγιο (για λόγους ασφαλείας), οπότε δεν μπορεί σε αυτή την περίπτωση, άλλο πρόσωπο που βρίσκεται στο χώρο μας να πάει και να σηκώσει την ασφάλεια...εκτός αν είναι τόσο χαζός που έχει άλλο φυσίγγιο στην τσέπη του και το βάλει.

Αντίθετα οι αυτόματες ασφάλειες έχουν τα εξής πλεονεκτήματα

1. Οι αυτόματες ασφάλειες έχουν το πλεονέκτημα ότι όταν πέφτουν μπορούμε με μια απλή κίνηση να τις επαναφέρουμε. (αφού πρώτα έχουμε εντοπίσει και επισκευάσει την αιτία που την έριξε!)

2. Οι αυτόματες ασφάλειες έχουν αρκετά μεγάλη αντοχή σε ζεύξη – απόζευξη, περίπου στις 20000 φορές!!

ΠΡΟΣΟΧΗ- Ο ΕΛΟΤ HD384 δεν μας περιορίζει τι τύπο ασφάλειας θα χρησιμοποιήσουμε

Δείτε και για τις ασφάλειες τήξης καθώς κια για την επιλεκτικότητα των μέσων προστασίας