ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟΙ ΔΙΑΚΟΠΤΕΣ

Οι βιομηχανικοί διακρίνονται, ανάλογα με την ισχύ ή το ρεύμα διακοπής τους, σε :

Αποζεύκτες
Διακόπτες φορτίου
Διακόπτες ισχύος (αυτόματοι)
Διακόπτες εκκινητές κινητήρων 

Το πρόβλημα της ζεύξης και απόζευξης

 Ζεύξη

Το ρεύμα εκκίνησης που περνά παροδικά (για χρόνους από ms έως s) από το διακόπτη είναι πολλαπλάσιο του ονομαστικού (1 – 20 IN)

 Πριν από το κλείσιμο των επαφών των μηχανικών διακοπτών το διάκενο διασπάται, δημιουργείται τόξο και φθορά των επαφών

Απόζευξη

Υπάρχουν πάντα στα κυκλώματα μικρές ή μεγάλες αυτεπαγωγές ⇒ Το άνοιγμα των επαφών δεν συνεπάγεται διακοπή του κυκλώματος αλλά δημιουργία τόξου μεταξύ των επαφών του διακόπτη
Η διακοπή του κυκλώματος γίνεται όταν μηδενιστεί το ρεύμα

 Όταν μηδενιστεί το ρεύμα εμφανίζεται στα άκρα των επαφών του διακόπτη τάση που εξαρτάται από το φορτίο (επανερχόμενη τάση, restriking voltage ή μεταβατική τάση αποκατάστασης, transient recovery voltage)

Μεγάλη ταχύτητα ανόδου της επανερχόμενης τάσης (rate of rise of restriking voltage, r.r.r.v., kV/μs) μπορεί να προκαλέσει διάσπαση του διακένου μεταξύ των επαφών του διακόπτη
Η επανερχόμενη τάση που εφαρμόζεται στα άκρα των επαφών ενός διακόπτη αμέσως μετά την απόζευξη δεν πρέπει να προκαλεί διάσπαση Γρήγορη ψύξη του τόξου, υπολογισμός της μέγιστης τιμής της επανερχόμενης τάσης και της παραγώγου της: απαραίτητα για επιτυχή απόζευξη Τα επαγωγικά κυκλώματα έχουν μεγάλη ταχύτητα ανόδου επανερχόμενης τάσης Τα χωρητικά κυκλώματα διπλασιάζουν την επανερχόμενη τάση
 

Αυτόματοι Διακόπτες Ισχύος

Ο διακόπτης ισχύος (Δ.Ι) στην αγγλική ορολογία εμφανίζεται αποκλειστικά με το όνομα Circuit-breaker. Οι αυτόματοι διακόπτες είναι διακόπτες ισχύος (ΔΙ) που ανοίγουν αυτόματα το κύκλωμα σε προκαθορισμένο χρόνο αν το ρεύμα του κυκλώματος που προστατεύουν υπερβεί μια προκαθορισμένη τιμή.

 Προστατεύουν από υπερφόρτιση και βραχυκυκλώματα και αποτελούνται από:
ένα θερμικό στοιχείο ή έναν ΗΝ που δίνει εντολή στο ΔΙ να ανοίξει (υπερφόρτιση)
χρόνος απόκρισης: δευτερόλεπτα – λεπτά (ανάλογα με το ρεύμα)

 ένα ΗΜ στοιχείο που δίνει εντολή στο ΔΙ να ανοίξει ακαριαία (βραχυκύκλωμα) χρόνος απόκρισης: 10-100 ms, όταν το ρεύμα υπερβεί μία τιμή ≅ 2 – 15 IN

Οι αυτόματοι διακόπτες μπορούν να συνδεθούν με ΗΝ υπότασης ή υπέρτασης για την προστασία κινητήρων

Επίσης οι αυτόματοι διακόπτες ισχύος δεν χρησιμοποιούνται για χειρισμό

Διακόπτες ισχύος κλειστού και ανοικτού τύπου

Παράγονται για ονομαστικά ρεύματα από 16Α μέχρι 3200Α και είναι χωρισμένοι σε μεγέθη όπως φαίνεται στις παρακάτω εικόνες.
Χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικούς πίνακες για την προστασία των καλωδίων.

Για In μέχρι 200Α είναι εφοδιασμένοι με ρυθμιζόμενα θερμικά και μαγνητικά στοιχεία (thermomagnetic releases).

Για In μεγαλύτερα από 200Α είναι εφοδιασμένοι με ηλεκτρονικές μονάδες προστασίας που μας επιτρέπουν να ρυθμίσουμε με ακρίβεια τις χαρακτηριστικές καμπύλες για να πετύχουμε τη σωστή επιλεκτικότητα.

Ασφάλεια λειτουργίας στους MCCBs

Μια από τις βασικές απαιτήσεις των προτύπων που αναφέρονται στα ηλεκτρολογικά υλικά είναι η οπτική ασφάλεια (visual safety).
Δηλαδή η ένδειξη της κατάστασης ενός MCCB, MCB θα πρέπει να είναι σαφής.

 Ενας διακοπτης ισχύος μπορεί να πάρει τις παρακάτω τρείς θέσεις

Θέση ON, οι επαφές τους είναι κλειστές

Θέση OFF , οι επαφές τους είναι ανοκτές και αυτό έγινε χειροκίνητα

Θέση TRIPPED , οι επαφές τους είναι ανοικτές και αυτό έγινε αυτόματα δηλαδη η μονάδα προστασίας του Δ.Ι (π.χ θερμικό ή το μαγνητικό) διαπίστωσε κάποιο σφάλμα και έδωσε εντολή να ανοίξει οι επαφές.

Αυτό ακριβώς δείχνει και η παρακάτω εικόνα.

Η φορά του ρεύματος η καλύτερα η πλευρά της ηλεκτρικής πηγής να είναι από κάτω ή από πάνω όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.
Αυτό γενικά ισχύει για το σύνολο των διακοπτών.

Προσοχή !!! Αν ο MCCB είναι εξοπλισμένος με ρελαί έλλειψης τάσης τότε η ηλεκτρική πηγή θα πρέπει να συνδεθεί από την σωστή πλευρά.

Πηνίο έλλειψης τάσης (Undervoltage trip)

Χρησιμοποιείται σε πολύ ειδικές περιπτώσεις. Για παράδειγμα στο MCCB που είναι στο δευτερεύον του Μ/Σ 20000/400V του προσθέτουμε ΄ΠΑΝΤΑ πηνίο έλλειψης τάσης ώστε να μην μπορεί να κλείσει αν δεν έλθει τάση από το δευτερεύον του Μ/Σ. Αντίθετα αν χαθεί η τάση αυτή αυτόματα ο MCCB κάνει απόζευξη. Ετσι αποφεύγουμε το ενδεχόμενο να δουλέψει ο Μ/Σ αντίστροφα δηλαδή να περάσει τάση (για οποιοδήποτε λόγο) από τη χαμηλή και να μετασχηματιστεί στα 20000V στην διάρκεια της συντήρησης του Μ/Σ.

Πηνίο έργασίας (Shunt trip)

Το συναντάμε όταν θέλουμε να δώσουμε από μακριά εντολή απόζευξης του MCCB. Το συναντάμε ΠΑΝΤΑ στον MCCB που βρίσκεται στο δευτερεύον του Μ/Σ 20000/400V και παίρνει εντολή αυτόματης απόζευξης από το θερμόμετρο του Μ/Σ. Για να το παραγγείλουμε θα πρέπει να γνωρίζουμε την βοηθηική τάση που διαθέτουμε στον υποσταθμό π.χ, 100 VDC Σημειώνουμε ότι η εντολή ζεύξης του MCCB από μακριά είναι σπάνια και την αποφεύγουμε για λόγους αποφυγής ατυχήματος. Αν όμως απαιτείται, τότε θα πρέπει να εφοδιάσουμε τον MCCB με κινητήρα που θα τον οπλίζει (δηλαδή θα τανίζει το ελατήριο ζεύξης)

Το πηνίο εργασίας μας επιτρέπει να κλείσουμε τον Δ.Ι με τη βοήθεια μιας ηλεκτρικής εντολής. Η λειτουργία του πηνίου είναι εγγυημένη αν η τάση λειτουργίας του είναι μεταξύ 80% και 110% της ονομαστικής βοηθητικής τάσης

MCCB παραλλαγές (versions)

Στην παρακάτω εικόνα βλέπουμε τις τρεις βασικές παραλλαγές των MCCBs.

Σταθερού τύπου (Fixed). Είναι η πλέον συχνή και προφανώς πιο οικονομική παραλλαγή των MCCBs.

Βυσματωτοί (Plug-In). Ο MCCB αποτελείται δύο μέρη, το κινητό και το σταθερό. Ο τεχνίτης ηλεκτρολόγος, με τη βοήθεια ενός απλού εργαλείου μπορεί να το αφαιρέσει από τη βάση του.
Τους συναντάμε σε κρίσιμες βιομηχανικές εγκαταστάσεις όπου δεν επιτρέπεται να διακοπεί η παραγωγή για να αντικαταστήσουμε ένα MCCB.

Συρταρωτοί (Withdrawable). Ο MCCB είναι πάνω σε φορείο και μπορεί να πάρει 3 διακριτές θέσεις, ON-OFF-ISOLATED.
Τους συναντάμε σε ειδικές βιομηχανικές εγκαταστάσεις με ειδικές απαιτήσεις για απόλυτη απομόνωση του μηχανήματος που τροφοδοτεί ο MCCB.

Αυτόματοι διακόπτες προστασίας κινητήρων (θερμομαγνητικοί διακόπτες)

Ενεργοποιούνται χειροκίνητα και παρέχουν σε ένα κινητήρα προστασία:

-Έναντι υπερφορτίσεων, μέσω θερμικού (ρυθμιζόμενο),
-Έναντι βραχυκυκλωμάτων, μέσω μαγνητικού.

H ενεργοποίηση γίνεται χειροκίνητα.

Το θερμομαγνητικό κάνει την ίδια δουλειά με το θερμικό αλλά δεν απαιτεί την ύπαρξη ρελέ για τον έλεγχο του μοτέρ η οποία γίνεται από τα πλήκτρα start και stop που διαθέτει.

Η κύρια διαφορά του με το θερμικό είναι η άμεση διακοπή της τροφοδοσίας του ρεύματος χωρίς να απαιτείται κύκλωμα αυτοματισμού.

Διακόπτες φορτίου-Ραγοδιακόπτες φορτίου-Ασφαλειοαποζεύκτες-Pacco-Περιστροφικοί διακόπτες φορτίου


Οι διακόπτες φορτίου είναι μηχανισμοί οι οποίοι χρησιμοποιούνται για να διακόψουν χειροκίνητα διάφορα κυκλώματα τροφοδοσίας μιας εγκατάστασης και δεν ανοίγουν σε υπερφόρτωση ή βραχυκύκλωμα.

Η διαστασιολόγησή τους γίνεται βάσει της κατηγορίας χρήσης (Utilization Category) που απαιτεί η εφαρμογή και θα είναι AC23 για έλεγχο επαγωγικών φορτίων και κινητήρων ή AC22 για μικτά ωμικά και επαγωγικά φορτία. Η ονομαστική τάση λειτουργίας τους θα πρέπει να είναι 750 ή 1.000 V (50/60 Hz), ανάλογα με την ονομαστική ένταση του διακόπτη και να είναι τριπολικοί ή τετραπολικοί. Επίσης θα πρέπει να συμμορφώνονται με τις απαιτήσεις των διεθνών προτύπων IEC/EN 60947-1 και IEC/EN 60947-3.

Ο μηχανισμός λειτουργίας των διακοπτών φορτίων θα πρέπει να είναι ταχείας ζεύξης-απόζευξης (quick make-quick break), συμπαγούς κατασκευής, αεροστεγώς κλεισμένος για την αποφυγή πρόσβασης στο μηχανισμό απόζευξης. Η επιφάνεια των επαφών ισχύος θα πρέπει να είναι επενδεδυμένη από ασήμι, τόσο για την ελαχιστοποίηση της σύνθετης αντίστασής τους, όσο και για την προστασία τους από διάβρωση. Το περίβλημα θα πρέπει να είναι κατασκευασμένο από μονωτικό πλαστικό υλικό, σχεδιασμένο να αντέχει σε απαιτητική χρήση χωρίς να διατρέχει τον κίνδυνο ρωγμής ή μόνιμης παραμόρφωσης και με μεγάλη αντοχή σε κρούση, για προστασία από πτώσεις. Οι ακροδέκτες και τα εκτεθειμένα γυμνά μέρη θα πρέπει να προστατεύονται για περίπτωση ακούσιας επαφής και να έχουν βαθμό προστασίας IP 20.

Οι διακόπτες φορτίου με ονομαστική ένταση έως 125 Α θα πρέπει να είναι κατάλληλοι για εφαρμογή σε σύστημα ράγας DIN (35mm), σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 60715. Για ονομαστική ένταση από 160 Α και πάνω θα πρέπει να είναι κατάλληλοι για τοποθέτηση σε μεταλλική πλάτη πίνακα.

Οι διακόπτες φορτίου θα πρέπει να λειτουργούν με χειροκίνητο κλείσιμο και άνοιγμα, να διαθέτουν δυνατότητα κλειδώματος και χειριστήριο τοπικού ελέγχου στην πρόσοψή τους. Θα πρέπει επίσης να έχουν τη δυνατότητα τοποθέτησης χειριστηρίου και άξονα για τον έλεγχο του διακόπτη από πόρτα πίνακα, με δυνατότητα μανδάλωσης για ασφάλεια του χειριστή (η πόρτα του πίνακα θα πρέπει να ανοίγει μόνο εάν ο διακόπτης φορτίου είναι σε θέση OFF). Όλοι οι πόλοι θα πρέπει να ενεργοποιούνται και να απενεργοποιούνται ταυτόχρονα. Στη θέση OFF θα πρέπει να διασφαλίζεται ότι όλες οι επαφές των διακοπτών θα είναι ανοιχτές και θα διαθέτουν οπτική ένδειξη της θέσης των επαφών μέσω του χειριστηρίου (ON, OFF).

Η προστασία από υπερφόρτιση ή βραχυκύκλωμα θα πρέπει να παρέχεται από προπορευόμενο αυτόματο διακόπτη με ενσωματωμένη θερμομαγνητική προστασία, όπως θα προβλέπεται από τον κατασκευαστή των διακοπτών. Οι διακόπτες φορτίου και οι προπορευόμενοι διακόπτες θερμομαγνητικής προστασίας θα πρέπει να είναι του ίδιου κατασκευαστή για να πληρούνται οι συνθήκες συνεργασίας (coordination) μεταξύ τους.

Ονομαστική τάση
750 V AC (για ονομαστική ένταση έως 125 Α / AC21)
1.000 V AC (για ονομαστική ένταση από 160 έως 3.150 Α / AC21)

Τάση μόνωσης (διηλεκτρική αντοχή)
6 kV (έως 125 Α / AC21)
10 kV (από 160 έως 2.500 Α / AC21)
8 kV (3.150 Α / AC21)

Ονομαστική ένταση βραχέως χρόνου ICW
0,5 kA (από 16 έως 40 Α / AC21 στα 690 V / 1 sec.)
1 kA (για 63 Α / AC21 στα 690 V / 1 sec.)
1,5 kA (για 80 Α / AC21 στα 690 V / 1 sec.)
2,5 kA (από 100 έως 125 Α / AC21 στα 690 V / 1 sec.)
15 kA (από 315 έως 400 Α / AC21 στα 1.000 V / 1 sec.)
20 kA (από 630 έως 800 Α / AC21 στα 1.000 V / 1 sec.)
50 kA (από 1.000 έως 1.600 Α / AC21 στα 690 V / 1 sec.)
55 kA (από 2.000 έως 2.500 Α / AC21 στα 690 V / 1 sec.)
80 kA (για 3.150 Α / AC21 στα 690 V / 1 sec.)8 kA (από 160 έως 250 Α / AC21 στα 1.000 V / 1 sec.)

Μηχανική αντοχή
20.000 χειρισμοί (έως 250 Α / AC21)
16.000 χειρισμοί (από 315 έως 250 Α / AC21)
10.000 χειρισμοί (από 630 έως 800 Α / AC21)
6.000 χειρισμοί (από 1.000 έως 2.500 Α / AC21)
1.200 χειρισμοί (3.150 Α / AC21)

Αριθμός πόλων

3 ή 4

Εξαρτήματα

Οι διακόπτες φορτίου θα πρέπει να μπορούν να δεχθούν τα κάτωθι εξαρτήματα: 4ος πόλος για τριπολικούς διακόπτες, βοηθητικές επαφές, χειριστήρια με κλείδωμα, άξονες προέκτασης και χειριστήρια για έλεγχο από πόρτα πίνακα.

Πιστοποίηση Ποιότητας

Ο προμηθευτής θα πρέπει να διατηρεί αποδεκτό σύστημα διασφάλισης ποιότητας των προϊόντων και υπηρεσιών και να επιδεικνύει συμμόρφωση σε πιστοποίηση ISO 9001, η οποία παρέχεται από ανεξάρτητο πιστοποιημένο φορέα. Οι διακόπτες φορτίου θα πρέπει να συνοδεύονται από δήλωση συμμόρφωσης CE.