Valg af automatisk afbryder: typer og egenskaber ved elektriske automater

Sikkert har mange af os spekuleret på, hvorfor automatiske afbrydere så hurtigt erstattede de forældede smeltesikringer i elektriske kredsløb? Deres implementering er begrundet i en række meget overbevisende argumenter, herunder muligheden for at købe denne type beskyttelse, der passer perfekt til tids-strøm dataene for specifikke typer elektrisk udstyr.

Er du i tvivl om, hvilken afbryder du har brug for, og ved du ikke, hvordan du vælger den rigtige? Vi hjælper dig med at finde den rigtige løsning – artiklen gennemgår klassificeringen af disse enheder. Samt vigtige karakteristika, som du bør være særlig opmærksom på ved valg af en automatisk afbryder.

For at gøre det lettere for dig at forstå afbrydere, er artiklen suppleret med illustrative billeder og nyttige videoanbefalinger fra eksperter.

Klassificering af automatiske afbrydere

Afbryderen afbryder næsten øjeblikkeligt den linje, den er betroet, hvilket forhindrer skader på ledninger og udstyr, der får strøm fra nettet. Efter afbrydelsen kan grenen straks genstartes uden at skulle udskifte sikringsenheden.

Normalt vælges automatiske afbrydere ud fra fire nøgleparametre – nominel afbrydelsesevne, antal poler, tids-strøm karakteristik og nominel driftsstrøm.

Efter nominel afbrydelsesevne

Denne karakteristik angiver den tilladte kortslutningsstrøm (KZ), ved hvilken afbryderen udløses og, efter at have åbnet kredsløbet, afbryder strømmen til ledninger og enheder, der er tilsluttet.

Ifølge denne parameter opdeles tre typer afbrydere – 4.5 kA, 6 kA, 10 kA.

1. Afbrydere på 4.5 kA (4500 A) bruges normalt til at forhindre skader på strømkabler i private boliger. Modstanden i ledningerne fra transformerstationen til kortslutningsstedet er cirka 0.05 ohm, hvilket giver en maksimal strøm på omkring 500 A.
2. Enheder på 6 kA (6000 A) anvendes til beskyttelse mod kortslutning i boligområder, offentlige steder, hvor linjemodstanden kan nå 0,04 ohm, hvilket øger sandsynligheden for en kortslutning på op til 5,5 kA.
3. Afbrydere på 10 kA (10000 A) bruges til beskyttelse af industrielle elektriske installationer. En strøm på op til 10000 A kan opstå i en kort elektrisk kreds, der er placeret tæt på transformerstationen.

Før valg af den optimale afbrydermodel er det vigtigt at forstå, om der kan forekomme kortslutningsstrømme, der overstiger 4,5 kA eller 6 kA?

Den nominelle afbrydelsesevne angives i dokumentationen til afbryderen og på huset i form af en kode – 4500 A, 600 A, 10000 A eller 4,5 kA, 6 kA, 10 kA. På enhedens frontside findes oplysninger om producent, model, nominel spænding, bestående af data for tidsstrømkarakteristik og driftsstrøm.

Afbryderen udløser ved kortslutning med specificerede værdier. Oftest anvendes afbrydere af modifikation 6000 A til husholdningsbrug.

Modeller på 4500 A bruges næsten ikke til beskyttelse af moderne elnet, og i nogle lande er de forbudt at anvende.

Hvis du er interesseret i, hvordan man korrekt omregner ampere til watt, anbefaler vi at læse materialet i den følgende artikel.

Ved registrering af kortslutning foretages udløsning af en elektromagnetisk spole (situation A). Ved overskridelse af mærkestrømmene afbryder en bimetallisk plade netværket (situation B).

Den automatiske afbryders funktion er at beskytte ledningerne (ikke udstyr og brugere) mod kortslutning og mod smeltning af isoleringen ved strømme over mærkeværdierne.

Efter antal poler

Denne karakteristik angiver det maksimalt mulige antal ledninger, der kan tilsluttes afbryderen til beskyttelse af netværket.

Deres udløsning sker ved opståen af en fejlsituation (ved overskridelse af tilladte strømværdier eller overskridelse af tidsstrømskurvens niveau).

Denne karakteristik angiver det maksimalt mulige antal ledninger, der kan tilsluttes afbryderen til beskyttelse af netværket. Deres udløsning sker ved opståen af en fejlsituation (ved overskridelse af tilladte strømværdier eller overskridelse af tidsstrømskurvens niveau).

Enpolede automatiske afbrydere

En enpolet afbryder er den enkleste version af afbryderen. Den er beregnet til beskyttelse af individuelle kredsløb samt enfaset, tofaset og trefaset elektrisk installation. Til afbryderens konstruktion kan der tilsluttes 2 ledninger – en strømførende ledning og en udgående ledning.

Funktionen af en enhed af denne klasse er kun at beskytte ledningen mod brand. Selve neutralledningen placeres på null-skinne, hvorved afbryderen omgås, og jordledningen tilsluttes separat til jordingsskinnen.

Tilslutning af en 1-polet AF udføres med én-leder, men nogle gange bruges to-lederkabler. Strømforsyningen tilsluttes øverst på afbryderen, og den beskyttede linje i bunden, hvilket forenkler monteringen. Installationen sker på en 18 mm DIN-skinne.

En 1-polet afbryder udfører ikke funktionen som hovedafbryder, fordi ved en tvungen afbrydelse afbrydes fasetråden, mens nul-lederen forbliver forbundet til spændingskilden, hvilket ikke giver 100 % beskyttelsesgaranti.

2-polede automatiske afbrydere

Når det er nødvendigt at afbryde hele ledningsnettet fra spændingen, anvendes en 2-polet afbryder.

Den anvendes som hovedafbryder, når hele ledningsnettet skal afbrydes samtidigt under kortslutning eller netfejl. Dette gør det muligt at udføre rettidige reparations- og opgraderingsarbejder på kredsløbene fuldstændig sikkert.

2-polede afbrydere anvendes i tilfælde, hvor der er brug for en separat afbryder til en enfaset elektrisk enhed, f.eks. en vandvarmer, en kedel, en maskine.

Tilslutning af en 2-polet afbryder sker i henhold til elbeskyttelsesskemaet ved brug af 1- eller 2-lederkabel (antal ledere afhænger af afgreningens skema). Montering sker på en 36 mm DIN-skinne.

Afbryderen tilsluttes den enhed, der skal beskyttes, med 4 ledere, hvoraf to er strømforsyningsledere (den ene tilsluttes direkte til nettet, den anden forsyner strøm via en bro) og to er udgående ledere, der kræver beskyttelse, og de kan være 1-, 2- eller 3-ledere.

3-polede automatiske afbrydere

Til beskyttelse af et trefaset 3- eller 4-ledernetværk anvendes 3-polede afbrydere. De er egnede til tilslutning i stjernekonfiguration (midterlederen efterlades ubeskyttet, og faselederne tilsluttes polerne) eller delta-konfiguration (uden en central leder).

Ved en fejl på en af linjerne vil de to andre frakobles automatisk.

Tilslutning af en 3-polet AF udføres med 1-, 2- eller 3-leder kabler. Til montering kræves en DIN-skinne med bredde 54 mm.

En 3-polet afbryder fungerer som hoved- og generel afbryder for alle typer trefasede belastninger. Modifikationen bruges ofte i industrien til at forsyne elektriske motorer med strøm.

Op til 6 ledere tilsluttes modellen, hvoraf 3 er faseledere fra det trefasede elnet. De resterende 3 er de beskyttede. De repræsenterer tre enfasede eller én trefaset ledning.

Firepolede automatiske afbrydere

Til beskyttelse af et tre- eller firefaset elnet, f.eks. en kraftig motor tilsluttet efter “stjerne med udledt nulpunkt”, anvendes en firepolet afbryder. Den bruges som indgangsafbryder til et trefaset fireleder net.

Tilslutning af en firepolet afbryder foretages med 1-, 2-, 3-, 4-leder kabel. Kredsløbet afhænger af tilslutningstypen. Kabinettet monteres på en din-skinne med bredde 73 mm.

Til afbryderens kabinet kan der tilsluttes otte ledninger, hvoraf tre er fasetråde i elnettet (+ en nul) og fire er udgående ledninger (3 faser + 1 neutral).

Enfasede forbrugere forsynes med 220 V, som kan opnås ved at tage en af faserne og nullederen (neutralen) i elnettet. I dette tilfælde er der udover de tre faser i elnettet også en nul-leder, så for at beskytte og afbryde et sådant elnet installeres firepolede automatiske afbrydere, som afbryder alle fire ledere.

Efter tids-strøm karakteristik

Afbrydere kan have samme nominelle belastningseffekt, men apparaternes strømforbrugskarakteristika kan være forskellige.

Den forbrugte effekt kan være ujævn, ændre sig afhængigt af type og belastning, samt ved tænd, sluk eller konstant drift af en given enhed.

Svingninger i forbrugt effekt kan være betydelige, og deres variationsområde bredt. Dette fører til, at afbryderen slukker på grund af overskridelse af mærkestrømmen, hvilket betragtes som en falsk netafbrydelse.

For at undgå risikoen for unødvendig udløsning af sikringen ved ikke-farlige standardændringer (strømstigning, effektændring) bruges afbrydere med bestemte tids-strøm karakteristika (VTX).

Dette gør det muligt at betjene afbrydere med samme strømparametre med vilkårlige tilladte belastninger uden falske afbrydelser.

VTX viser, efter hvor lang tid afbryderen udløses, og hvad forholdet mellem strømstyrke og afbryderens mærkestrøm vil være på det tidspunkt.

Egenskaber ved afbrydere med karakteristik B

Afbryderen med denne karakteristik slukker inden for 5-20 sekunder. Strømstyrken er da 3-5 gange afbryderens mærkestrøm. Disse modeller bruges til beskyttelse af kredsløb, der forsyner standard husholdningsapparater.

Oftest bruges modellen til beskyttelse af ledninger i lejligheder og private huse.

Karakteristik C – arbejdsprincipper

Afbryderen med nomenklaturbetegnelsen C slukker inden for 1-10 sekunder ved 5-10 gange mærkestrøm.

Afbrydere i denne gruppe bruges i alle sektorer – i hjemmet, byggeri og industri, men de er mest efterspurgte til elektrisk beskyttelse af lejligheder, huse og boliger.

Drift af afbrydere med karakteristik D

Automatiske afbrydere af D-klasse anvendes i industrien og fås i trepolede og firepolede varianter. De bruges til beskyttelse af kraftige elektromotorer og forskellige 3-fasede enheder.

Afbrydertiden for en automatisk afbryder er 1-10 sekunder ved en strøm, der er 10-14 gange den nominelle strøm, hvilket gør den effektiv til beskyttelse af forskellige ledninger.

I den nederste del af diagrammet vises multiplum af den nominelle strøm, og på den lodrette akse vises frakoblingstiden. For karakteristik B sker frakobling ved 3-5 gange den nominelle strøm, for C ved 5-10 gange, og for D ved 10-14 gange.

Kraftige industrielle motorer arbejder udelukkende med automatiske afbrydere med karakteristik D.

Du vil måske også være interesseret i at læse om mærkning af automatiske afbrydere i en af vores andre artikler.

Efter nominel driftsstrøm

Der findes i alt 12 varianter af automatiske afbrydere, der adskiller sig med hensyn til nominel driftsstrøm – 1A, 2A, 3A, 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A. Parameteren bestemmer afbryderens udløsningshastighed, når den aktuelle strøm overstiger den nominelle værdi.

Tabellen viser den maksimale effekt for hver afbrydervariant baseret på tilslutningsdiagram og netspænding. Afbryderens maksimale ydeevne opnås, når belastningen tilsluttes i en trekantkonfiguration.

Valget af afbryder efter den angivne karakteristik foretages under hensyntagen til ledningernes effekt og den tilladte strøm, som ledningerne kan modstå ved normal drift. Hvis strømmen er ukendt, bestemmes den ved hjælp af formler baseret på ledningens tværsnit, materiale og lægningsmetode.

Afbrydere på 1A, 2A, 3A anvendes til beskyttelse af kredsløb med lave strømme. De er velegnede til at forsyne et lille antal apparater, f.eks. en lampe eller lysekrone, et lavenergikøleskab og andre enheder, hvis samlede effekt ikke overstiger afbryderens kapacitet.

En 3A-afbryder anvendes effektivt i industrien, hvis den tilsluttes trefaset i en trekantkonfiguration.

Afbrydere på 6A, 10A, 16A kan bruges til at forsyne individuelle elektriske kredsløb, små rum eller lejligheder.

Disse modeller bruges i industrien til at forsyne elektromotorer, solenoider, varmeapparater og svejsemaskiner, der er tilsluttet via en separat ledning.

Trepolede og firepolede afbrydere på 16A bruges som indgangsafbrydere i trefasede strømforsyningssystemer. I produktionen foretrækkes enheder med D-karakteristik.

Automatsikringer på 20A, 25A, 32A bruges til at beskytte ledninger i moderne lejligheder. De kan levere strøm til vaskemaskiner, varmeapparater, elektriske tørretumblere og andet udstyr med høj effekt. Modellen 25A bruges som indgangsautomatsikring.

Afbrydere på 40A, 50A, 63A tilhører klassen af apparater med høj effekt. De bruges til at levere strøm til kraftfuldt udstyr i hjemmet, industrien og civilbyggeri.

Valg og beregning af automatiske afbrydere

Når man kender egenskaberne for automatsikringer, kan man bestemme, hvilken automatsikring der passer til et bestemt formål. Men før man vælger den optimale model, skal man udføre nogle beregninger, som kan hjælpe med at bestemme parametrene for den ønskede enhed.

Trin #1 – bestemmelse af afbryderens effekt

Ved valg af automatsikring er det vigtigt at tage hensyn til den samlede effekt af de tilsluttede apparater.

For eksempel er der brug for en automatsikring til at tilslutte køkkenapparater til strømforsyningen. Antag, at en kaffemaskine (1000 W), et køleskab (500 W), en ovn (2000 W), en mikrobølgeovn (2000 W) og en elkedel (1000 W) vil blive tilsluttet stikkontakten. Den samlede effekt vil være 1000+500+2000+2000+1000=6500 (W) eller 6,5 kW.

Tabellen viser den nominelle effekt for nogle husholdningsapparater, der er nødvendig for deres drift. Ifølge normative data vælges tværsnittet af strømkablet til deres forsyning og automatsikringen til beskyttelse af ledningerne.

Hvis man ser på tabellen over automatsikringer efter tilslutningseffekt, og tager i betragtning at standard spænding i husholdningsledninger er 220 V, så vil en enpolet eller topolet automatsikring på 32A med en samlet effekt på 7 kW være egnet til drift.

Man bør tage højde for, at der kan være behov for større forbrugseffekt, da der under drift kan være behov for at tilslutte andre elektriske apparater, som ikke oprindeligt var medregnet. For at forudse denne situation bruges en forøgelsesfaktor i beregningerne af det samlede forbrug.

Antag at der som følge af tilføjelse af ekstra elektrisk udstyr kræves en effektforøgelse på 1,5 kW. Så skal man tage en faktor 1,5 og gange den med den beregnede effekt.

I beregninger kan det nogle gange være hensigtsmæssigt at bruge en reduktionsfaktor. Den anvendes, når samtidig brug af flere apparater ikke er muligt.

Antag at den samlede effekt for ledningerne i køkkenet er 3,1 kW. Så er reduktionsfaktoren lig med 1, da der tages hensyn til et minimum antal apparater, der er tilsluttet samtidigt.

Hvis et af apparaterne ikke kan tilsluttes sammen med andre, så tages reduktionsfaktoren mindre end 1.

Trin #2 – beregning af afbryderens nominelle effekt

Nominel effekt er den effekt, ved hvilken ledningerne ikke afbrydes.

Den beregnes efter formlen:

M = N * CT * cos(φ),

Hvor

• M – effekt (Watt);
• N – netspænding (Volt);
• CT – strømstyrke, som kan passere gennem afbryderen (Ampere);
• cos(φ) – værdien af cosinus for vinklen, der repræsenterer faseforskydningsvinklen mellem faser og spænding.

Cosinusværdien er normalt 1, da der stort set ikke er nogen faseforskydning mellem strøm og spænding.

Ud fra formlen udtrykker vi CT:

CT = M/N,

Effekten er allerede bestemt, og netspændingen er normalt 220 Volt.

Hvis den samlede effekt er 3.1 kW, så:

CT = 3100/220 = 14.

Den resulterende strøm vil være 14 A.

Ved beregning af trefaset belastning bruges samme formel, men der tages højde for vinkelforskydninger, som kan nå store værdier. Normalt er de angivet på det tilsluttede udstyr.

Trin #3 – beregning af nominel strøm

Mærkestrømmen kan beregnes ud fra dokumentationen for elinstallationen, men hvis den ikke findes, bestemmes den ud fra lederens egenskaber.

Til beregningerne er følgende data nødvendige:

• tværsnitsarealet af lederen;
• materialet anvendt til leder (kobber eller aluminium);
• lægningsmetode.

I boligforhold er installationen normalt placeret i væggen.

Til beregning af tværsnitsarealet skal du bruge et mikrometer eller en skydelære. Det er nødvendigt kun at måle den ledende kerne, ikke ledningen og isoleringen.

Efter at have foretaget de nødvendige målinger, beregner vi tværsnitsarealet:

S = 0,785 * D * D,

Hvor

• D – er lederens diameter (mm);
• S – lederens tværsnitsareal (mm²).

Derefter bruger vi nedenstående tabel.

Når man har bestemt, hvilket materiale lederens kerner er lavet af, og har beregnet tværsnitsarealet, kan man bestemme strøm- og effektværdierne, som elinstallationen kan modstå. Dataene er givet for installation skjult i væggen.

Baseret på de opnåede data vælger vi afbryderens driftsstrøm samt dens mærkestrøm. Den skal være lig med eller mindre end driftsstrømmen. I nogle tilfælde er det tilladt at bruge afbrydere med en mærkestrøm, der overstiger den aktuelle strøm i installationen.

Trin #4 – bestemmelse af tids-strøm karakteristik

For korrekt at bestemme TSK (tids-strømkarakteristik) er det nødvendigt at tage hensyn til startstrømmene for de tilsluttede belastninger.

De nødvendige data kan findes ved at bruge nedenstående tabel.

Tabellen viser nogle typer af elektriske apparater samt startstrømmens multiplanheder og impulsvarighed i sekunder.

Ud fra tabeldata kan man bestemme strømstyrken (i ampere) ved tænding af apparatet samt den periode, hvorefter den maksimale strøm igen vil opstå.

For eksempel, hvis man tager en elektrisk kødhakker, hvis effekt er 1,5 kW, beregner man driftsstrømmen fra tabellerne (det vil være 6,81 A), og under hensyntagen til startstrømmens multiplum (op til 7 gange) får man strømværdien 6,81*7=48 (A).

Strøm af denne styrke løber med en periodicitet på 1-3 sekunder. I betragtning af VTK-graferne for klasse B kan man se, at ved overbelastning vil afbryderen udløse i de første sekunder efter start af kødhakkeren.

Det er tydeligt, at multiplum for dette apparat svarer til klasse C, derfor skal en afbryder med karakteristik C anvendes for at sikre driften af den elektriske kødhakker.

Til husholdningsbrug anvendes normalt afbrydere, der svarer til karakteristika B, C. I industrien for udstyr med store multiple strømme (motorer, strømforsyninger osv.) skabes der strøm op til 10 gange, derfor er det hensigtsmæssigt at anvende D-modifikationer af enheden.

Dog bør man tage hensyn til effekten af sådanne apparater samt varigheden af startstrømmen.

Autonome automatiserede afbrydere adskiller sig fra almindelige ved, at de installeres i separate fordelertavler.

Enhedens funktioner omfatter beskyttelse af kredsløbet mod uventede spændingsspring, afbrydelse af strømmen på hele eller et bestemt afsnit af netværket.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Valg af afbryder efter strømkarakteristik og eksempel på strømberegning er gennemgået i følgende video:

Beregning af afbryderens nominelle strøm er vist i følgende video:

Afbrydere monteres ved indgangen til huset eller lejligheden. De placeres i plastikstærke bokse. Tilstedeværelsen af afbrydere i det private elnet – garantien for sikkerhed. Enhederne gør det muligt rettidigt at afbryde strømledningen, hvis netværksparametrene overstiger den indstillede tærskel.

Idet man tager hensyn til de grundlæggende egenskaber ved afbrydere samt foretager korrekte beregninger, kan man træffe det rigtige valg af denne enhed og dens installation.

Hvis du har viden eller erfaring med at udføre elektrisk installationsarbejde, bedes du dele det med vores læsere. Del dine kommentarer om valg af afbryder og nuancerne ved dens installation i kommentarerne nedenfor.