Elektriohutus - Liigvoolukaitse elektripaigaldistes (1)

Tallinna Polütehnikum
SA-10
Liigvoolukaitse elektripaigaldistes
Referaat
Õpilane: Matis Himbek
Juhendaja: Hergi Kruusimaa
Tallinn 2012
Sisukord
Sissejuhatus................................................................................................................................3Automaatkaitselüliti...................................................................................................................4
Madalpingekaitselülitite liigitus ................................................................................................5
Rikkevoolukaitselüliti................................................................................................................6
Sulavkaitse .................................................................................................................................8
Kasutatud kirjandus..................................................................................................................10
Lisad..........................................................................................................................................11
Referaadis kirjutan etteantud teemast “Liigvoolu kaitse elektripaigaldistes“. See on väga hea teema just minu jaoks, kuna minu tulevane töökoht võib just olla elektripaigaldistes, seetõttu on hea teha uurimistööd just elektripaigaldise kohta. Annan ülevaate automaatkaitselülititest, sulakaitsmest jms.
Automaatkaitselüliti
Automaatkaitseüliti ehk kaitselüliti on lüliti, mis voolutugevuse liigsel suurenemisel , näiteks lühise või ülekoormuse korral  vooluahela  automaatselt katkestab.
Kaitselüliti oluline osa on  relee  (kas  termorelee  või voolurelee). Releed koos tema juurde kuuluva väljalülitusmehhanismiga nimetatakse vabastiks. Enamlevinud kaitselülitid on kas elektromagnetiliste, soojuspõhiste või kombineeritud vabastitega. Tänapäeval on suuremate nimivooludega kaitselülitite puhul üha enam levinud elektroonilised mikroprotsessorvabastid. Eraldi tooterühma moodustavad hüdromagnetiliste vabastitega kaitselülitid.
Kaitselüliti lahutab koormusahela kontaktid siis, kui vabastit läbib lubatust suurem vool ja see rakendub.
Esimesena kirjeldas automaatkaitselülitit oma patenditaotluses 1879  Thomas Alva Edison , kuigi hiljem kasutas ta tootmises sulavkaitset.
Automaatkaitselüliti tööpõhimõte
Automaatkaitselüliti peab avastama ja välja lülitama normaalsest talitlusest kõrvalekalduva voolu - enamasti liigvoolu. Madalpingeautomaatkaitselülitites toimub see harilikult kaitselüliti korpuse sees, kõrgpingeautomaatkaitselülitites on harilikult juhtseade, mis tunneb ära liigvoolu ja käivitab vooluahela katkestamise mehhanismi. Elektromagnetkaitselülitit käivitab tavaliselt eraldi aku, kuigi mõnes kõrgpingeautomaatkaitselülitis on omaenese trafo, kaitsereleed ja vooluallika juhtseade.
Kui tuvastatakse ettenähtud piirväärtust ületav liigvool , siis peavad automaatkaitselüliti kontaktid avanema ja vooluahela katkestama. Mõned automaatkaitselülitid kasutavad mehaaniliselt salvestatud energiat, näiteks vedrusid või suruõhku, mõned katkestavad vooluahela liigvoolu enese energia abil. Väikeseid kaitselüliteid saab käsitsi sisse ja välja lülitada, suurematel võib olla vinnastamiseks kas käsiajam või ka ektrimootor, et lülitamiseks vajalikku energiat vedrudesse salvestada .
Kaitselüliti kontaktid peavad vastu pidama koormusvoolule ilma ülemäära kuumenemata ja elektrikaare tekitatavale kuumusele vooluahelat katkestades. Kontaktid valmistatakse  vasest , vasesulamist, hõbedasulamist või teistest materjalidest . Kontaktide kasutuskestust vähendab vooluahela katkestamise käigus toimuv  erosioon . Kaitselüliti kasuliku tööea pikendamiseks võivad neil olla vahetatavad kontaktid.
Kui vooluahel katkeb, tekib elektrikaar . See kaar tuleb enamasti hoida kaitselüliti korpuse sees, jahutada ja kustutada kontrollitud moel nii, et kontaktid oleks ka edaspidi võimelised koormusvoolu liigselt kuumenemata juhtima. Erinevates kaitselülites võidakse kasutada keskkonnana kus elektrikaar tekib kas vaakumit, õhku, mõnda muud isoleerivat gaasi või õli.
Lõpuks, kui rikketingimused on kadunud, tuleb kontaktid jällegi sulgeda, et saaks taastada pinge katkenud ahelas.
Madalpingekaitselülituste liigitus
Sõltuvalt ehitusest, võib madalpingekaitselülitid jagada kolme suuremasse klassi:
Minikaitselüliti (ingl. lüh. MCB - Miniature Circuit Breaker):
ühepooluselistest kinnistest moodulitest (mis sisaldavad eneses enamasti termomagnetilist vabastit, lahutusmehhanismi, kontakte ja kaarekustutusseadet) kokkupandud kaitselüliti, tänapäeval tavaliselt hõlpsalt monteeritav DIN-montaažilatile. Kaitselüliti mitmesugused lisaseadmed (abikontaktid, täiendavad vabastid jne.) on monteeritavad kaitselüliti külge. Nimivoolude vahemik 0,1 A - 125 A, (Viimasel ajal on hakatud valmistama ka väiksema nimivooluga (kuni 32A) ühe standardmooduli (18 mm) laiuseid kaitselülitid, mis on kahepooluselised. 2010 aastal jõudsid neist Eesti turule juba ka sellised, mis sisaldavad samas 1 mooduli laiuses korpuses ka rikkevooluvabastit.)
Kompaktkaitselüliti (ingl. lüh. MCCB - Moulded Case Circuit Breaker):
ühes kompaktses korpuses paiknev enamasti mitmepooluseline kaitselüliti, elektrikaare kustutamine toimub kaitselüliti sees. Erinevad lisaseadmed on enamasti monteeritud (või on monteeritavad) samasse korpusesse. Nimivoolude vahemik 10 A - 1600 A
Õhkkaitselüliti (ingl. lüh. ACB - Air Circuit Breaker):
ühes korpuses paiknev mitmepooluseline lahtine kaitselüliti - elektrikaar paiskub lülitamisel kaitselülitist välja. Nimivoolude vahemik 800 A - 6300 A
Madalpinge kaitselülitite olulisemad tunnussuurused
Nimivool  In
Nimilahutusvõime lühisel Icn
Maksimaalne lahutusvõime lühisel Icu
Korduv lahutusvõime lühisel Ics
Nimi-lühiajataluvusvool Icw
Nimipinge  Un
Kasutuskategooria
Nimi-impulsstaluvuspinge Uimp
Madalpinge kaitselülitite rakendumistunnusjooned
Kaitselüliti rakendumistunnusjoon on teda läbiva voolu ja selle voolu toimel rakendumise aja vahelise sõltuvuse graafiline kujutis. Kompakt -ja õhk-kaitselülitite rakendumistunnusjooned ja nende modifitseerimise võimalused on enamasti ära toodud tooja poolt kaasa antavas tehnilises dokumentatsioonis ja vastavates tootekataloogides.
Minikaitselülitite valiku ja vahetatavuse lihtsustamiseks tähistatakse minikaitselülitite tüüpilisi rakendumistunnusjooni sageli kokkuleppelise täh(tede)ega (näiteks A,B,C,D,E,G,H,HG,K,L,MA,R,S,U,Z) . Eestis kehtivas kodutarbijate ja sarnastes paigaldistes (kus lülitusi pääsevad tegema elektrialast koolitust mitteomavad isikud) kasutatavatele minikaitselülititele on asjakohases tootestandardis (EVS-EN 60898) kindlaks määratud kolm tüüpset rakendumistunnusjoont (B,C,D). Muud minikaitselülitite rakendumistunnusjooned ei ole standarditega reglementeeritud, tööstuspaigaldistes kasutavate kaitselülitite üldstandard (EVS-EN 60947-2) esitab vaid üldised nõuded kaitselülitite erinevatele näitajatele.

Kaitselülitite valik

Nimivool tuleb valida kaabli ristlõike pindala, paigaldusviisi ja materjali järgi (näiteks 0,75 mm² ristlõikega vaskkaablile tohib rakendada voolutugevust kuni 6 A).
Nimivoolu valimisel tuleb samas arvestada ka pistikupesade, valguslülitite ja klemmide maksimaalset lubatud voolu. Kui kaabli maksimaalne lubatud koormus on 25 A, aga pistikupesal ainult 16 A, siis ei tohi seda ahelt kaitsva kaitselüliti nimivool ületada 16 A. Kui pistikupesa maksimaalne lubatud koormusvool on 16 A, aga kaablil ainult 10 A, siis ei tohi kaitselüliti nimivool olla suurem kui 10 A .

Vabansti
Vabasti on seadis automaatkaitselülitis, mille abil toimub vooluringi ühendavate kontaktide automaatne lahutamine. Elektromagnetiline vabasti on mõeldud kaitseks lühise eest, elektrotermiline aga liigkoormuse eest. Vabasti on Automaatkaitselülitite üheks oluliseks osaks.

Rikkevoolukaitselüliti

 
Rikkevoolukaitselüliti ehk  rikkevoolukaitse  on kaitse, mis on dimensioneeritud eelkõike inimeste, ka elektripaigaldistes püsivalt viibivate loomade kaitseks nendele eluohtliku elektrivoolu eest või ka ehitiste ja rajatiste elektripaigaldiste rikete põhjustatava tuleohu minimiseerimiseks. Rikkevoolukaitselüliti reageerib ehk rakendub elektritoiteahela kontaktide tõhusa lahutamisega rikke tagajärjel tekkinud kaitsmes seadistatust suurema ja ohtlikuma ahelate(faasi(de)- ja neutraali) voolude erinevus(t)e ehk rikkevoolu tõttu.
Levinenumad rikkevoolukaitselülitid ei kaitse ülekoormuse(liigvoolu) eest, st. näiteks pildil oleva 2 pooluselise