Pojistkové vložky – ano či ne?

Softstartéry nebo frekvenční měniče určitě patří do této skupiny. Ale i u těchto přístrojů nesmíme zapomenout na důležitost jištěni a jejich zajištění před elektrickým přetížením a zkratem.

Na začátku si musíme uvědomit, jakou úroveň ochrany těchto spínacích přístrojů proti zkratu chceme zajistit, tj. s jakým typem koordinace budeme pracovat. Jak všichni víme, koordinace s přístroji chránícími proti zkratu vyžaduje, aby při zkratu přístroj nepředstavoval nebezpečí pro obsluhu nebo instalaci. Přitom přístroj s typem koordinace 1 nemusí být schopen další činnosti bez opravy nebo výměny některých jeho částí (stykač, nadproudové relé, …). S typem koordinace 2 další činnost musí být zajištěna, přičemž se připouští riziko lehkého svaření kontaktů, které se mechanickou cestou můžou snadno od sebe oddělit.

Podle zvoleného typu koordinace můžeme přistoupit k dalšímu kroku, a to volbě jisticích prvků. Ve většině případů mají tyto přístroje vnitřní ochranu před přetížením a pro jištění proti zkratu stačí kombinace jistič a chráněný přístroj nebo pojistky a chráněný přístroj, které v mnoha případech bývají doporučeny výrobcem spínacích přístrojů.
V případě, že ne a Vy jako jisticí prvek zvolíte pojistkové vložky, volbu můžete provést mezi několika typy, které se liší podle kategorií užití, tj. vypínacího rozsahu a účelu použití.
Vedle základních parametrů, jako jsou jmenovitý proud, napětí, vypínací schopnost a označení kategorie užití, najdeme na každé pojistkové vložce skupinu dvou až tří písmen. První písmeno je malé a označuje třídu kategorie užití, tj. udává vypínací rozsah pojistkové vložky.

• „g“ - pojistkové vložky jsou schopny vypínat veškeré nadproudy až do rozsahu své vypínací schopnosti
• „a“ - pojistkové vložky mají oblast nadproudů, ve které nesmí vypínat. Ostatní nadproudy vypínají až do své vypínací schopnosti. Velikost této zakázané oblasti je do 3 ÷ 5 násobku jmenovitého proudu v závislosti na hodnotě jmenovitého proudu pojistkové vložky. V případě potřeby jištění elektrických zařízení i v zakázané oblasti musí být pojistková vložka označená písmenem „a“ doplněna vhodným doplňkovým jisticím prvkem, jako je jistič, tepelné relé apod.

Pro lepší pochopení třídy „a“ je v prvním grafu znázorněn příklad pojistkové vložky s kategorií užití aM. Křivky 1 a 2 ohraničují pásmo, ve kterém se musí konkrétní reálná charakteristika nacházet. Křivka 3 tvoří hranici, nad kterou pojistková vložka nesmí vypínat a pod kterou musí být charakteristika doplňkového jisticího prvku.

Toto první písmeno nám ale neudává informaci, v jakém čase a s jakými dalšími parametry bude pojistková vložka vypínat. K tomu potřebujeme znát i druhé, v některých případech druhé a třetí písmeno, charakterizující účel a vhodnost použití pojistkové vložky. Můžeme říct, že definuje specifické požadavky, které pojistková vložka musí splnit (velikost smluvených proudů, smluvených dob, přípustných ztrát, …). Druhé písmeno je vždy velké.

• „G“ – pojistková vložka pro všeobecné použití, jištění vedení, kabelů a motorů, zajištěna vzájemná selektivita jmenovitých proudů
• „M“ – pojistková vložka pro jištění motorů, nadproudových relé, stykačů a podobných přístrojů, pouze proti zkratu
• „R“ – jištění polovodičových prvků, jako jsou frekvenční měniče, soft-startéry. Velmi rychlá charakteristika.
• „S“ – jištění polovodičových prvků a kabelů se speciálně upravenou charakteristikou v oblasti nízkých nadproudů pro jištění kabelů
• „PV“ – jištění fotovoltaických systémů
• „L“ – podobný význam jako „G“, definován podle standardu VDE. Liší se pouze v oblasti nízkých jmenovitých proudů
• „Tr“ – jištění distribučních transformátorů na sekundární straně

Kombinací těchto písmen definujeme pojistkové vložky s různými možnostmi jištění různorodých elektrických obvodů. Při jištění spínacích přístrojů se ale nejčastěji setkáváme s kategoriemi užití gG, gR, gS, aM a aR.

V případě použití pojistkových vložek s kategorií užití gG, aM pro jištění spínacích přístrojů typu soft-startér, frekvenční měnič dosahujeme jen koordinace typu 1. Jistíme vedení a výkonovou část přístroje buď proti přetížení a zkratu nebo jenom proti zkratu, v závislosti na tom, který typ pojistkové vložky jsme zvolili. Při výměně pojistkových vložek musíme dávat pozor. Pojistkové vložky jednoho typu kategorie užití nemůžou nahradit pojistkové vložky jiné kategorie užití, tj. pojistkovou vložku aM nemůžeme nahradit pojistkovou vložkou gG stejného jmenovitého proudu. Liší se jak základní charakteristikou každé pojistkové vložky, a to ampérsekundovou charakteristikou, tak i schopností omezit zkratový proud a tím i potenciálně likvidačním působením elektrodynamických sil a Jouleova integrálu I²t, které by se jinak na jištěném zařízení mohly objevit a zničit ho.
Ampérsekundová charakteristika nám udává dobu, za kterou pojistková vložka přeruší elektrický obvod v závislosti na předpokládaném proudu I_p při stanovených podmínkách. Nejčastěji udávají jen tavnou část charakteristiky z důvodu jejich nezávislosti na napětí. Proto i jejich název tavné charakteristiky.

Hodnoty udávající schopnost omezení proudu pojistkovými vložkami závisí na efektivní hodnotě předpokládaného zkratového proudu při nejnepříznivějších podmínkách v elektrickém obvodu (zkratu). Konkrétní hodnoty můžeme odečíst v omezovacích charakteristikách I_c = f(I_p).

Např. pojistková vložka s jmenovitou hodnotou proudu 25 A by předpokládaný zkratový proud 80 kA omezila na vrcholovou hodnotu omezeného proudu 5 kA.
Pojistkové vložky kategorie užití gG a aM začínají omezovat proud od 10 ÷ 50 násobku svého jmenovitého proudu. Nižší hodnoty odpovídají nižším jmenovitým hodnotám proudu (desítky ampér). Vyšší odpovídají vyšším hodnotám jmenovitých proudů (stovky ampér). Velikost omezovacího proudu se s napětím mění zanedbatelně.
Tato schopnost pojistkových vložek je často využívána na začátku elektrických obvodů, kde jako předřazený jisticí prvek před kompaktními nebo modulárními jističi omezí zkratový proud a zajistí kaskádování.
Má-li ale vývod soft-startéru nebo frekvenčního měniče splňovat požadavky na typ koordinace 2, musí být použita pojistková vložka pro jištění polovodičů s kategorií užití gR/aR. Při výběru pojistkové vložky musíme vybírat nejen podle předepsané hodnoty jmenovitého proudu a napětí, ale hlavně podle celkového množství propuštěné energie, tj. Jouleova integrálu I2t (energie uvolněná v rezistenci 1 Ω, v závislosti na proudu I_p, kde I_p je předpokládaný zkratový proud). Jeho přesně definovaná hodnota celkové propuštěné energie je zvlášť důležitá při jištění. V podstatě nám tato hodnota říká, jak velké množství energie se dostane za pojistkovou vložku na chráněné zařízení, než se pojistková vložka přetaví a přeruší elektrický obvod.
Tato energie v žádném případě nesmí být vyšší, než jsou schopné pojmout polovodičové prvky chráněného zařízení a běžně bývá definována ze strany výrobce. Nesprávnou volbou pojistkové vložky můžeme zničit chráněné zařízení, i když pojistková vložka správně přeruší obvod.

I²t _{pol. prvek} ≥ I²t _{poj. vložky}

Hodnoty celkové propuštěné energie I²t výrobci pojistkových vložek udávají buď v podobě tabulek nebo v grafické podobě.

Celková doba pro výpočet Jouleova integrálu je dána celkovou vypínací dobou pojistkové vložky, tj. součtem tavné doby a doby hoření oblouku. Protože je při vyšším napětí doba hoření oblouku delší a při nižším napětí kratší, je i velikost Jouleova integrálu pojistkové vložky závislá na napětí.
Pokud bychom zjišťovali hodnotu I²t při nižší hodnotě provozního napětí, než je definováno pro jmenovitou hodnotu pojistkové vložky, musíme kvůli jeho závislosti na napětí provést přepočet pomocí korekčního koeficientu „k“, viz následující charakteristika.

V tomto případě vidíme, že při použití pojistkové vložky na 400 V místo 500 V hodnota Jouleova integrálu klesá na 87 % své hodnoty.
Jak můžete z článku vidět, výběr správné pojistkové vložky není tak jednoduchý. Musíte vzít v potaz mnoho aspektů a technických parametrů, které Vám zajistí správnou funkci Vámi chráněného přístroje. Více informací k pojistkovým vložkám OEZ můžete najít v našem katalogu Pojistkové systémy Varius nebo na našich www stránkách www.oez.cz.

OEZ s.r.o.
Šedivská 339, 561 51 Letohrad
Tel.: +420 465 672 111
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.oez.cz