Łączniki niskiego napięcia

Łączniki automatyczne służą do przerywania obwodów automatycznie w momencie powstania zakłóceń. Zakłóceniem tym może być zwarcie, przeciążenie lub obniżenie albo zanik napięcia.
W produkcji łączników automatycznych występuje podział na dwa zasadnicze rodzaje:
- styczniki
- wyłączniki
Styczniki mają przede wszystkim zapewnić dużą częstotliwość łączeń ze względu na ich charakter pracy.
Stycznik to taki łącznik, w którym styki ruchome utrzymywane są w położeniu wymuszonym pod wpływem siły zewnętrznej. Ze względu na położenie styków rozróżnia się styczniki zwierne, rozwierne i zwierno-rozwierne, natomiast ze względu na rodzaj siły zewnętrznej mamy styczniki elektromagnetyczne i pneumatyczne.
Ponieważ styczniki nie są dostosowane wyłączania prądów zwarciowych, dla ochrony przed zwarciami muszą współpracować z bezpiecznikami.

Dużą zaletą styczników jest możliwość ich zdalnego sterowania z wielu różnych miejsc. Łącząc w obwodzie sterowania odpowiednią liczbę przycisków zwiernych i rozwiernych uzyskuje się możliwość sterowania z tylu miejsc ile zastosowano przycisków.

Styczniki zgodnie ze swoim przeznaczeniem charakteryzują się dużą częstością łączeń, oraz dużą wytrzymałością mechaniczną zapewniającą trwałość do kilku milionów połączeń.

Do zasadniczych części stycznika elektromagnetycznego zalicza się:
- elektromagnes z ruchomą zworą
- styki robocze
- komorę gaszącą
- styki pomocnicze
- urządzenia dodatkowe (przyciski, przekaźniki)
Elektromagnes-zwora wykonywany może być w różny sposób.
Dla prądu przemiennego elektromagnesy i zwory wykonuje się z blach o dużej przenikalności magnetycznej.
Strumień magnetyczny zmieniający się sinusoidalnie powoduje zmienność siły przyciągania zwory z tendencją do odpadania przy przechodzeniu strumienia przez zero. Powoduje to drgania zwory.
Eliminuje się to poprzez zastosowanie na rdzeniu poprzecznej pętli tłumiącej, która wytwarza dodatkowy strumień magnetyczny przesunięty w fazie względem głównego i wzmacniała siłę przyciągania w krytycznym momencie.
W eksploatacji w masowym użyciu znajdują się styczniki olejowe. Są to styczniki o przestarzałej konstrukcji, jednak znajdują szerokie zastosowanie ze względu na duże możliwości instalowania na zewnątrz budynków, w pomieszczeniach wilgotnych, zapylonych.

Styczniki najczęściej wykonywane są w dwóch wersjach;
z przekaźnikami termobimetalowymi lub też bez nich.

Tak jak bezpieczniki chronią przed zwarciami, tak przed
przeciążeniami chronią przekaźniki termobimetalowe.
Elementy termiczne przekaźnika grzane są bezpośrednio z głównego obwodu prądowego, lub za pośrednictwem przekładników prądowych.

Przekaźnik termobimetalowy składa się z elementów termicznych, tzn. z dwumetalowych pasków o różnej rozszerzalności cieplnej połączonych na całej długości, oraz zestyku rozwiernego.
Pod wpływem nagrzania prądem pasek wygina się w kierunku metalu o mniejszej rozszerzalności cieplnej. Gdy prąd przekroczy nastawioną wartość,wyginający się pasek rozwiera zestyk powodując przerwę w obwodzie sterowanym stycznika powodując wyłączenie stycznika.

Natomiast wyłączniki powinny zapewnić dużą wytrzymałość zwarciową przy niezbyt dużej częstotliwości łączeń, co pozwoli na ich stosowanie jako sieciowych łączników zwarciowych.
Wyłączniki nisko napięciowe produkowane są jako suche.
Do podstawowych zespołów wyłącznika zaliczamy:
- układ zestyków głównych i pomocniczych,
- komory gaszące,
- urządzenie wyzwalające
- zamek,
- napęd
Stosuje się napędy różnego typu, najczęściej stosowane są napędy ręczny, elektromagnetyczny i silnikowy. Siła napędzająca poprzez przekładnię przenosi się na wał główny wyłącznika, na którym umocowane są styki ruchome wyłącznika.
Najistotniejszym elementem konstrukcyjnym różniącym wyłącznik od stycznika jest istnienie zamka. Powoduje on, że po zamknięciu się styków wyłącznika układ napędowy zostaje zaryglowany i ustanie siły nacisku na niego np. przerwanie prądu w obwodzie cewki elektromagnesu napędowego nie powoduje rozwarcia styków.
Zamek wyłącznika składa się z urządzenia zwanego wolnym sprzęgłem i zapadki.
Urządzenie powodujące obrót zapadki nazywa się urządzeniem wyzwalającym. Rozróżnia się wyzwalacze i przekaźniki, różnica między nimi polega na tym, że wyzwalacze działają bezpośrednio na odryglowanie zamka, natomiast przekaźniki sterują wyzwalaczami przez zamknięcie lub otwarcie obwodu elektrycznego.
W wyłącznikach stosowane są najczęściej wyzwalacze termiczne oraz napięciowo zanikowe lub, wybijakowe.

Wyzwalacze termiczne działają na zasadzie takiej samej jak przekaźniki termobimetalowe, z tą różnicą, że działają bezpośrednio na zamek wyłącznika, a nie na obwód sterowania.

Wyzwalacze elektromagnetyczne działają przy zwiększeniu prądu ponad wartość nastawioną. Zwiększenie prądu na skutek zwarcia lub przeciążenia powoduje przyciągnięcie ruchomej zwory i obrót zapadki zamka.
Wyzwalacze elektromagnetyczne stosowane są jako zabezpieczenia zwarciowe lub przeciążeniowe bezzwłoczne.

Wyzwalacze napięciowo zanikowe działają na zasadzie stycznika elektromagnetycznego. Gdy na cewkę elektromagnesu podane jest napięcie zwora jest przyciągnięta i nie działa na zapadkę. W momencie zaniku lub obniżenia się napięcia zwora pod wpływem sprężyny zostaje odciągnięta i powoduje obrót zapadki zamka.
Wyłączniki podzielić można w zależności od zwarciowej zdolności łączeniowej na:
-instalacyjne
-przemysłowe
Przykładem wyłącznika instalacyjnego jest powszechnie spotykany wyłącznik instalacyjny wkrętakowy, stosowany w instalacjach mieszkaniowych i oświetleniowych. Działa on zarówno przy zwarciach jak i przy przeciążeniach, można go wyłączać za pomocą przycisku.
Z wyłączników przemysłowych do najczęściej stosowanych należą wyłączniki typu WIS i APU
Do wyłączników zaliczyć możemy również bezpieczniki gdyż automatycznie wyłączają prądy zwarciowe.
Podczas zwarć i przeciążeń w instalacjach elektrycznych nadmierny prąd może uszkodzić zainstalowane urządzenia lub przepalić przewody instalacji. Bezpieczniki są najsłabszym elementem w instalacjach i aparatach elektrycznych i w przypadku przepływu nadmiernego prądu ulegają uszkodzeniu, wyłączając obwód i chroniąc tym samym pozostałe urządzenia.
Najistotniejszą częścią bezpiecznika jest wkładka topikowa, składająca się z ceramicznej rury stanowiącej obudowę orz umieszczonego wewnątrz topiku. Obudowa z obu stron zakończona jest stykami, a wewnątrz wypełniona gasiwem.

Topiki wykonane są w postaci drutów lub cienkiej taśmy z posrebrzanej miedzi lub stopu srebra.
Stopienie się topiku powoduje powstanie łuku elektrycznego.
Istotną rolę w gaszeniu łuku odgrywa gasiwo, którym jest najczęściej drobny piasek kwarcowy.
W zależności od wykonania topiku rozróżnia się wkładki bezpiecznikowe o działaniu szybkim lub zwłocznym.
W zależności od przeznaczenia bezpieczniki dzieli się na:
- instalacyjne
- stacyjne
- aparatowe
- specjalne

Bezpieczniki instalacyjne stosowane są w budownictwie mieszkaniowym, komunalnym jak i przemysłowym.
Bezpieczniki stacyjne zwane bezpiecznikami mocy, stosowane są najczęściej w rozdzielniach i stacjach, gdzie wymagane są większe wartości prądów znamionowych jak i wyłączalnych.
Bezpieczniki aparatowe stosowane są do zabezpieczenia poszczególnych aparatów o niewielkim poborze prądu.
Dobór bezpieczników polega na ustaleniu następujących danych:
- typu bezpiecznika
- napięcia znamionowego
- prądu znamionowego
- rodzaju wkładki topikowej
- prądu wyłączalnego
Dobór typu bezpiecznika zależy od miejsca jego zainstalowania, instalacje, rozdzielnice, silniki itp.
Napięcie znamionowe bezpiecznika nie powinno być mniejsze niż międzyprzewodowe napięcie znamionowe sieci.
Dobór prądu znamionowego wkładki topikowej zależy od rodzaju zabezpieczanych urządzeń. Prąd długotrwałego obciążenia obwodu nie powinien przekraczać prądu znamionowego wkładki topikowej.

Rodzaj wkładki topikowej o działaniu szybkim lub zwłocznym, zależy od wartości i czasu trwania przeciążeń.