Elektrické ochrany v soustavách nízkého napětí - 1.díl: Pojistka

Dnešní příspěvek zahajuje miniseriál o elektrických ochranách v soustavách nízkého napětí (nn). První díl je rozdělen na dvě části. V první bude ujasněno základní názvosloví, které je společné pro všechny díly minisérie. Druhá část bude pojednávat o pojistkách. Pojistky jsou nejstarším typem elektrické ochrany před účinky nadproudů a zkratů. Bude vysvětlen princip funkce pojistky a všechny jednotlivé typy, které se dnes používají.

Názvosloví

Elektrický obvod je vodivé spojení, které je tvořeno elektrickými prvky (vodiče, odpory, cívky, atd.).

Nadproud je takový elektrický proud, který je větší než jmenovitý proud I_n (vyšší než je povolená kladná tolerance jmenovitého proudu).

Proudové přetížení je stav, při kterém (dlouhodobě) obvodem teče elektrický proud větší než přípustný. Proudové přetížení vzniká např. ve správně zapojených obvodech připojením většího množství spotřebičů.

Zkrat je bezodporové spojení dvou nebo více bodů obvodu, které mají při normální provozu různý potenciál. Zkrat vznikne:

• poruchovým spojením fází s různým (nenulovým) potenciálem navzájem
• poruchovým spojením fáze (fází) se zemí v soustavě s uzemněným uzlem

Zkratový proud je elektrický proud, který protéká elektrickým obvodem v době působení zkratu.

Pojistka

Pojistka je elektrický přístroj, který jistí elektrický obvod tím, že tepelným účinkem nadproudu nebo zkratového proudu přetaví tavný drátek ve vložce, a tím dojde k přerušení elektrického obvodu (=uměle vytvořené slabé místo) .

Se stoupající velikostí protékajícího proudu se výrazně zkracuje doba do přetavení tavného vodiče pojistky.

Tavný vodič musí mít následující vlastnosti:

• velká vodivost
• nízká teplota tavení
• malá náchylnost k oxidaci
• snadná vypařitelnost

Nejčastěji jsou používány tavné vodiče vyrobené ze stříbra nebo mědi (dráty, pásky).

V pojistkové patroně pro vyšší napětí nebo vyšší elektrické proudy je tavný vodič uložen v hasebním prostředku (obvykle v křemičitém písku). Úkolem hasebního prostředku je tlumit vnitřní tlakovou vlnu vzniklou působením elektrického oblouku, hasit vzniklý elektrický oblouk a tím urychlit vypnutí pojistky.

Pojistková patrona je určena pro jednorázové použití. Pojistkové patrony je zakázáno (!) opravovat.

Rozdělení pojistek

Pojistky pro bytové elektroinstalace se stále ještě vyskytují ve formě keramických pojistek. V praxi se využívají dvě řady – DII (6 A, 10 A, 13 A, 16 A, 20 A, 25 A) a DIII (35 A, 50 A, 63 A).

Pojistky mají válcový tvar. Elektrický kontakt na širším konci má v konkrétní řadě stejný průměr pro všechny proudové hodnoty. Uprostřed tohoto kontaktu je barevný signalizační terčík. Barva terčíku je přiřazena proudovému rozsahu. Při přetavení pojistky se terčík uvolní a odpadne. Druhý konec pojistky je zúžený a každému proudovému rozsahu je přiřazena konkrétní velikost keramické vložky v pojistkovém spodku. Barva vložky se shoduje s barvou terčíku na pojistce. Do vložky lze zasunout vždy jen správnou (nebo slabší) pojistku, nikdy (!) silnější.

Normalizované barvy pojistek jsou:

• 2 A – růžová
• 4 A – hnědá
• 6 A – zelená
• 10 A – červená
• 13 A – černá
• 16 A – šedá
• 20 A – modrá
• 25 A – žlutá
• 35 A – černá
• 50 A – bílá
• 63 A – měděná
• 80 A – stříbrná
• 100 A – červená
• 125 A – žlutá

Barvy se opakují, ale díky vložce nelze vložit jinou pojistku. Barevné značení pojistek se zachovalo dodnes a nyní se používá na jističích.

Válcové pojistky se používají zejména pro jištění v rozvaděčích výrobních objektů nebo přímo elektrických strojů. Pojistky jsou symetrické a oba konce, které jsou tvořeny kovovými čepičkami sloužící jako kontakty, jsou identické. Proudové rozsahy jsou rozlišeny pouze potiskem.

Existují tři rozměrové řady: 10×38 mm pro proudy 0,5–25 A, 14×51 mm pro proudy 2–50 A a 22×58 mm pro proudy 4–125 A.

Pojistky se zasazují do pojistkových odpínačů.  Samotná pojistka je umístěna ve výklopné schránce. Třífázové odpínače mají výklopnou schránku spojenou. Tím dochází při výměně jedné pojistky k odpojení celého třífázového obvodu.

Nožové pojistky slouží pro jištění výkonově silnějších obvodů (např.s trojfázovými motory, celé domy). Vyrábějí se v několika rozměrových řadách, které se proudovým rozsahem překrývají. Jednotlivé velikostní řady se rozlišují pouze potiskem. Nožové pojistky se vyměňují pouze (!) pomocí izolovaného držáku, tzv. žehličky.

Pro nožové pojistky existují odpínače, kde pojistky pro všechny tři fáze jsou umístěny ve společném nosiči a je možné je vypojit najednou ze všech fází.

Princip nožových pojistek je shodný s principem keramických pojistek.

Pojistky pro dopravní prostředky se obvykle používají s barevným plastovým tělesem a s nožovými kontakty. Barva tělesa pojistky odpovídá jmenovitému proudu.

Skleněné trubičkové pojistky se používají k jištění výrobků spotřební elektroniky. Proudový rozsah vyráběných pojistek je od několika desetin do několika ampérů. Všechny skleněné trubičkové pojistky mají stejné rozměry, proto se musí klást obzvláště důraz na použitou pojistku, aby nedošlo k záměně proudové hodnoty.

Rozdělení pojistek podle vypínacích charakteristik

V praxi se pojistky rozdělují na tzv. velmi pomalé (TT), pomalé (značeno T), středně pomalé (M), rychlé (značeno F) a velmi rychlé (TF) v závislosti na tom, za jak dlouho dojde k přepálení tavného drátku při konstantním nadproudu. Pomalejší pojistky se používají např. pro jištění elektromotorů, u kterých, při rozběhu, je zaběrný proud mnohonásobně větší než proud jmenovitý.

Pojistky dělíme podle dvou písmen (např. gG). První písmeno označuje funkční třídu:

• g – jištění v celém rozsahu
• a – vypínání pouze části nadproudů

Druhé písmeno označuje kategorii užití:

• G – všeobecné využití
• Tr – jištění transformátorů
• M – jištění motorů
• R – jištění polovodičů
• L – jištění vedení

Zdroj: ČVUT FEL, IN-EL