Warto przeczytać

Wyłącznik nadmiarowo‑prądowy (Rys. 1.) zabezpiecza instalację elektryczną przed zniszczeniem wskutek zbyt dużego natężenia płynącego prądu. Wyłącza on zasilanie w dwóch sytuacjach:

• przeciążenia – gdy natężenie prądu jest wyższe od znamionowego (nadmierne) przez pewien czas,

• zwarcia – gdy natężenie prądu nagle wzrośnie do bardzo dużej wartości.

R1P00TU9vCNr2

Rys. 1. Zdjęcie przedstawia wyłącznik (bezpiecznik) nadmiarowo‑prądowy w postaci plastikowego wąskiego białego pudełka. W jego górnej i dolnej części znajdują się otwory na śruby mocujące, a pośrodku znajduje się czarny przełącznik, który wyłącza prąd automatycznie po przekroczeniu granicznej wartości natężenia prądu opadając w dół. Prąd można znów włączyć podnosząc przełącznik do góry.

Przeciążenie jest niebezpieczne, gdyż wskutek zbyt długiego przepływu prądu o nadmiernej wartości może dojść do stopienia przewodów lub innych elementów instalacji, wywołanego wydzieleniem się dużej ilości ciepła. Zasada działania nadmiarowej części wyłącznika opiera się także o efekty termiczne. Wyzwalacz termobimetalowy zbudowany jest tak samo, jak na przykład w żelazku. Składa się z dwóch złączonych ze sobą płaskich elementów metalowych o różnych współczynnikach rozszerzalności termicznejwspółczynnik rozszerzalności termicznejwspółczynnikach rozszerzalności termicznej. Wzrost temperatury bimetalu, wywołany przepływem prądu, powoduje stopniowe wygięcie elementu, gdyż każda z jego części rozszerza się w innym tempie. Gdy wygięty bimetal naciśnie na wyłącznik, nastąpi mechaniczne przerwanie obwodu elektrycznego.

Wyzwalacz termobimetalowy nie reaguje więc na nadmiar prądu natychmiast. Czas reakcji zależy od wartości natężenia prądu oraz parametrów wyłącznika i waha się w granicach od ok. 0,2 sekundy do 1 godziny. Gdyby wyłącznik reagował natychmiast, niepotrzebnie wyłączałby zasilanie w typowych sytuacjach chwilowego wzrostu natężenia prądu, jakie zdarzają się podczas rozruchu urządzeń oraz włączania i wyłączania prądu w obwodzie.

Zwarcie w instalacji to nagły wzrost natężenia prądu do bardzo dużych wartości (ponad 6 kA). W takiej sytuacji, wyzwalacz prądowy (zwarciowy) wyłącznika musi zadziałać natychmiast, to jest w czasie krótszym niż 30 milisekund. Odpowiada za to wyzwalacz elektromagnetyczny, którym jest cewka z dwoma łatwo magnesującymi się rdzeniami w środku: ruchomym i nieruchomym. Nagły wzrost natężenia prądu wzbudza w cewce bardzo duży prąd indukcyjnyprąd indukcyjnyprąd indukcyjny, który magnesuje rdzenie jednoimiennie. Rdzeń ruchomy wysuwa się z cewki i powoduje mechaniczne rozwarcie styków wyłącznika.

Shemat budowy wyłącznika nadmiarowo‑prądowego pokazano na Rys. 2.

RUKWqOlETYbYw

Rys. 3. Rysunek przedstawia schemat budowy wyłącznika (bezpiecznika) nadmiarowo‑prądowego. Na rysunku zaprezentowano schemat przekroju bocznego bezpiecznika. Obudowa ma kształt przypominający czarny prostokąt. W jego najniższym punkcie znajduje się przyłącze zasilania z sieci oznaczone na rysunku numerem jeden i przedstawione w postaci czarnego niskiego prostokąta pomalowanego na niebiesko, z którego w prawo wystaje czarny element o kształcie dużej litery T położonej na prawym boku. Za pomocą niebieskiego kabla do tego przyłącza podłączona jest wyżej szara prostokątna poprzeczka z bimetalu, która zmienia kształt pod wpływem ciepła, oznaczona na rysunku numerem trzy. Bimetal pod wpływem przepływającego przez niego prądu wykrzywia się i porusza niebieskim zamkiem obrotowym oznaczonym numerem siedem znajdującym się ponad nim za pomocą białego pręta oznaczonego numerem osiem. Ruch ten zaznaczono czerwoną strzałką skierowaną w dół. Powoduje to wyłączenie bezpiecznika przez rozwarcie styków oznaczonych numerem dwa i opadnięcie podłączonej do zamka czarnej dźwigni oznaczonej numerem sześć. Ruch ten zaznaczono czerwoną strzałką skierowaną w dół. Nad zamkiem znajduje się wyłącznik zwarciowy w postaci cewki oznaczonej numerem cztery, nawiniętej niebieskim przewodem, w której znajduje się ruchomy rdzeń w kształcie walca oznaczony numerem pięć. Gwałtowny wzrost natężenia prądu powoduje wypchnięcie rdzenia z cewki w dół i rozłączenie bezpiecznika. Ruch ten zaznaczono czerwoną strzałką skierowaną w dół. Na samej górze bezpiecznika znajduje się przyłącze odbiornika oznaczone na rysunku numerem jeden i przedstawione w postaci czarnego niskiego prostokąta pomalowanego na niebiesko, z którego w prawo wystaje czarny element o kształcie dużej litery T położonej na prawym boku.

Musimy w tym miejscu podkreślić, że wyłącznik nadmiarowo‑prądowy nie zabezpiecza człowieka przed porażeniem prądem elektrycznym. Zarówno dłuższy przepływ prądu o dużym natężeniu, jak i krótkotrwały jego skok do ogromnych wartości, są zabójcze dla naszego organizmu i mogą spowodować śmierć lub kalectwo. Zachęcamy do zapoznania się z e‑materiałem „Jak działa i jaką funkcję pełni wyłącznik różnicowo‑prądowy?”, opisującym taki element, który zabezpiecza człowieka przed porażeniem prądem.

Słowniczek