Po jakim czasie zadziała wyłącznik? Symulator

Wyłącznik nadprądowy nie wyłącza się w chwili, gdy prąd przekroczy wartość znamionową. Uruchom pięć scenariuszy, od czajnika po zwarcie, i zobacz na wykresie czasowo-prądowym, jak działają bimetal i elektromagnes oraz jak nagrzewa się przewód.

Czajnik na wyłączniku B16, przewód 2,5 mm². Czy wyłącznik zadziała?

Załączony

Prąd: 8,7 A; 0,54 × In
Przewód: 30 °C; Granica PVC 70 °C
Upłynęło: 0:00; ×500

Wyzwalacz termiczny (bimetal): Nagrzanie do progu: 0 %
Wyzwalacz elektromagnetyczny: Zakres według normy: B16 48⁠–⁠80 A; Przykładowy wyłącznik: 64 A

Przykładowy wyłącznik
Pasmo tolerancji IEC/EN
Punkty kontrolne IEC/EN
Prąd znamionowy In
może nie zadziałać
Prąd

Te same dane w tabeli

Prąd, × In	Prąd	Nie wcześniej niż	Nie później niż	Przykładowy wyłącznik
0,5 × In	8 A	≥ 1 h	może nie zadziałać	nie zadziała
0,8 × In	12,8 A	≥ 1 h	może nie zadziałać	nie zadziała
1 × In	16 A	≥ 1 h	może nie zadziałać	nie zadziała
1,13 × In	18,1 A	≥ 1 h	może nie zadziałać	nie zadziała
1,3 × In	20,8 A	6,4 s	może nie zadziałać	nie zadziała
1,45 × In	23,2 A	4,3 s	1 h	1,6 min
1,7 × In	27,2 A	2,7 s	3,3 min	53 s
2 × In	32 A	1,8 s	1,9 min	33 s
2,55 × In	40,8 A	1 s	60 s	18 s
3 × In	48 A	0,7 s	41 s	12 s
4 × In	64 A	5 ms	22 s	10 ms
5 × In	80 A	5 ms	0,1 s	10 ms
7,5 × In	120 A	5 ms	0,1 s	10 ms
10 × In	160 A	5 ms	0,1 s	10 ms
15 × In	240 A	5 ms	0,1 s	10 ms
20 × In	320 A	5 ms	0,1 s	10 ms
25 × In	400 A	5 ms	0,1 s	10 ms

Wynik

Wyłącznik:: pozostaje załączony
Norma — musi wytrzymać:: ≥ 1 h
Ustalona temperatura przewodu:: 38 °C

Prąd jest wyraźnie mniejszy od znamionowego, więc wyłącznik pozostaje załączony przez cały czas pracy czajnika. Przewód ledwo się nagrzewa.

Ustaw samodzielnie

Urządzenia

Prąd, × In8,7 A, 0,54 × In

Charakterystyka

Nominał

Przekrój przewodu

Przewód a wyłącznik: pasują do siebie

Model edukacyjny. Pasmo wyznaczono przez punkty kontrolne IEC/EN 60898-1 przy 30 °C; linia między nimi to interpolacja. „Przykładowy wyłącznik” to jedno umowne urządzenie: jego cieplną stałą czasową oszacowano na podstawie protokołów badań, a nie wzięto z normy. Czas zadziałania własnego wyłącznika sprawdź na charakterystyce producenta. W ciepłej rozdzielnicy wyłącznik zadziała wcześniej: prąd zadziałania spada o około 5 % na każde 10 °C powyżej 30 °C. Nagrzewanie przewodu pokazano jako rząd wielkości: jedna stała czasowa oszacowana na podstawie badań przewodów w izolacji cieplnej, sposób ułożenia A1, 30 °C. To nie jest prognoza pożaru. Prąd zwarciowy obliczono dla obwodu o długości 20 m przy umownej impedancji sieci 0,35 Ω. Rzeczywisty prąd zależy od sieci zasilającej; elektryk wyznacza go, mierząc Zs.

Co dzieje się wewnątrz wyłącznika

Bimetal: przeciążenie

Prąd nagrzewa pasek z dwóch metali o różnej rozszerzalności cieplnej, więc pasek się wygina. Im większe przeciążenie, tym szybciej dosięga zatrzasku. Przy małym przeciążeniu może to trwać minuty albo godziny; już nagrzany bimetal zadziała wcześniej.

Cewka i rdzeń: zwarcie

Duży prąd magnesuje cewkę, która wciąga rdzeń, a ten w ciągu milisekund zwalnia zatrzask. Litera charakterystyki określa, od jakiego prądu to następuje: B przy 3–5 × In, C przy 5–10 × In, D przy 10–20 × In.

Przewód: co chronimy

Przewód nagrzewa się stopniowo i tak samo stygnie. Izolacja z PVC jest przewidziana do pracy ciągłej w 70 °C. Wyłącznik musi zadziałać, zanim przewód osiągnie tę temperaturę, dlatego jego nominał dobiera się do przekroju.

Jak czytać wykres czasowo-prądowy

Prąd rośnie od lewej do prawej w amperach, a czas od dołu do góry; obie skale są logarytmiczne. Zacieniowane pasmo pokazuje, gdzie norma pozwala zadziałać wyłącznikowi o tej charakterystyce i tym nominale: dla każdego prądu dolna krawędź to najwcześniejszy dopuszczalny czas zadziałania, a górna — najpóźniejszy. Linia ciągła to jeden przykładowy wyłącznik wewnątrz pasma. Pionowa linia oznacza prąd wybranego scenariusza; punkt wznosi się z upływem czasu i zatrzymuje, gdy dotknie krzywej. Kółka oznaczają punkty kontrolne IEC.

Punkty kontrolne IEC/EN 60898-1 (a–e)

Norma nie narzuca jednej krzywej. Określa kilka punktów kontrolnych, które musi przejść każdy wyłącznik, a charakterystyki rzeczywistych aparatów przebiegają gdziekolwiek między nimi. Tabela pokazuje wymaganie dla każdego punktu i to, jak spełnia je przykładowy wyłącznik.

Punkt	Prąd	Stan wyjściowy	Wymaganie	Przykładowy wyłącznik B16	Przykładowy wyłącznik C16	Przykładowy wyłącznik D16
a	1,13 × In	zimny	nie może zadziałać · ≥ 1 h	nie zadziała	nie zadziała	nie zadziała
b	1,45 × In	nagrzany, tuż po a	musi zadziałać · < 1 h	42 s	42 s	42 s
c	2,55 × In	zimny	musi zadziałać · 1 s – 1 min	18 s	18 s	18 s
d	B 3 · C 5 · D 10 × In	zimny	nie może zadziałać · ≥ 0,1 sEN 60898-1 — musi zadziałać w ciągu: B 45 s · C 15 s · D 4 s	12 s	4,2 s	1 s
e	B 5 · C 10 · D 20 × In	zimny	musi zadziałać · < 0,1 s	10 ms	10 ms	10 ms

Punkt b zaczyna się od wyłącznika już nagrzanego prądem z punktu a, tak jak w samej próbie. W punkcie c dopuszcza się 1–60 s dla In ≤ 32 A i 1–120 s powyżej. Punkty d i e zależą od litery charakterystyki; górne limity czasu w punkcie d pochodzą z EN 60898-1 i nie występują w IEC 60898-1. Czasy podano dla temperatury otoczenia 30 °C.

Scenariusze w liczbach

Pięć scenariuszy symulatora z wartościami z modelu. Zabezpieczenie to B16 na przewodzie miedzianym 2,5 mm², jeśli w wierszu nie podano inaczej; zwarcie występuje na końcu obwodu o długości 20 m.

Scenariusz	Zabezpieczenie	Obciążenie	Prąd	Wyłącznik	Przewód
1. Czajnik	B16 · 2,5 mm²	Czajnik	8,7 A · 0,54 × In	pozostaje załączonyNorma — musi wytrzymać: ≥ 1 h	Ustalona temperatura przewodu: 38 °C
2. + grzejnik	B16 · 2,5 mm²	Czajnik + Grzejnik	17,4 A · 1,09 × In	pozostaje załączonyNorma — musi wytrzymać: ≥ 1 h	Ustalona temperatura przewodu: 62 °C
3. + piekarnik	B16 · 2,5 mm²	Czajnik + Grzejnik + Piekarnik	30,4 A · 1,9 × In	Zadziałał · bimetal · 38 sNorma — musi zadziałać w ciągu: 2 s – 2,2 min	Przewód w chwili zadziałania: 35 °C · Bez wyłącznika: > 120 °C
4. Zwarcie 20 m dalej	B16 · 2,5 mm²	Zwarcie na końcu obwodu	310 A · 19,4 × In	Zadziałał · elektromagnes · 10 msNorma — musi zadziałać w ciągu: 5 ms – 0,1 s	Przyrost temperatury przewodu: +0,8 °C · Przewód wytrzymałby (od roboczych 70 °C): ≈ 0,86 s
5. B16 na 1,5 mm²	B16 · 1,5 mm²	Czajnik + Grzejnik	17,4 A · 1,09 × In	pozostaje załączonyNorma — musi wytrzymać: ≥ 1 h	Ustalona temperatura przewodu: 88 °C
Zamontuj B10 i uruchom	B10 · 1,5 mm²	Czajnik + Grzejnik	17,4 A · 1,74 × In	Zadziałał · bimetal · 49 sNorma — musi zadziałać w ciągu: 2,5 s – 3 min	Przewód w chwili zadziałania: 36 °C · Bez wyłącznika: > 80 °C

Wartości pochodzą z opisanego wyżej modelu edukacyjnego, a nie z konkretnego produktu; rzeczywisty czas zadziałania wyłącznika podaje charakterystyka producenta. Obciążalność przewodów według IEC 60364-5-52, tabl. B.52.2 (sposób ułożenia A1, 30 °C); tabele krajowe mogą się różnić, np. w Niemczech dla 1,5 mm² jest to 15,5 A. Czas wytrzymania obliczono z k = 115 według IEC 60364-4-43, tabl. 43A, od temperatury roboczej 70 °C.

Częste pytania

Dlaczego wyłącznik nie zadziała, choć obciążenie przekracza jego nominał?

Wyłącznik może przewodzić niewielkie przeciążenie. Przy prądzie do 1,13 × In nie może zadziałać w ciągu godziny; między 1,13 a 1,45 × In może zadziałać albo nie, a przy 1,45 × In musi zadziałać w czasie krótszym niż godzina. Dlatego wyłącznik dobiera się do przewodu: przewód musi wytrzymać to samo przeciążenie.

Czym różni się bimetal od elektromagnesu?

Bimetal reaguje na ciepło, więc wyłącza przeciążenie z opóźnieniem, które maleje wraz ze wzrostem prądu. Elektromagnes reaguje bezpośrednio na prąd i działa niemal natychmiast, gdy prąd przekroczy próg właściwy dla litery charakterystyki. Zwykły wyłącznik nadprądowy ma oba mechanizmy.

Czy C16 zadziała później niż B16?

Przy przeciążeniu oba spełniają te same wymagania cieplne, więc opóźnienie jest podobne. Różnica dotyczy wyzwalania natychmiastowego: C potrzebuje 5–10 × In zamiast 3–5 × In, więc umiarkowane zwarcie, które B16 wyłączy natychmiast, C16 może wyłączyć dopiero wolniejszym wyzwalaczem termicznym.

Czy symulator pokazuje dokładny czas zadziałania mojego wyłącznika?

Nie. To model edukacyjny: pasmo wyznaczają punkty kontrolne IEC, a przykładowy wyłącznik to jedno prawdopodobne urządzenie w tym paśmie. Rzeczywiste aparaty różnią się w zależności od producenta, a ich czas zadziałania zależy od temperatury i wcześniejszego obciążenia. Przy projektowaniu korzystaj z charakterystyki producenta, a obwód niech sprawdzi elektryk.

Po jakim czasie zadziała wyłącznik nadprądowy? Symulator przeciążenia i zwarcia

Wynik

Co dzieje się wewnątrz wyłącznika

Bimetal: przeciążenie

Cewka i rdzeń: zwarcie

Przewód: co chronimy

Jak czytać wykres czasowo-prądowy

Punkty kontrolne IEC/EN 60898-1 (a–e)

Scenariusze w liczbach

Częste pytania

Źródła i dalsza lektura

Po jakim czasie zadziała wyłącznik nadprądowy? Symulator przeciążenia i zwarcia

Po jakim czasie zadziała wyłącznik? Sprawdź

Wynik

Co dzieje się wewnątrz wyłącznika

Bimetal: przeciążenie

Cewka i rdzeń: zwarcie

Przewód: co chronimy

Jak czytać wykres czasowo-prądowy

Punkty kontrolne IEC/EN 60898-1 (a–e)

Scenariusze w liczbach

Częste pytania

Źródła i dalsza lektura