Amit az olvadóbiztosítókról tudni érdemes... Írta: dr. Papp Gusztáv villamosmérnök május 13. szerda, 13:45

Amit az olvadóbiztosítókról tudni érdemes... Írta: dr. Papp Gusztáv villamosmérnök 2015. május 13. szerda, 13:45

Az olvadóbiztosító az elektrotechnika kezdete óta jelen van a védelmi eszközök táborában. Nincs villamos szakember, aki ne találkozott volna vele, ne ismerné jól ezt a hihetetlenül egyszerű, igénytelen, de hasznos és megbízható jó barátot. Vajon lehet-e még újat mondani róla?

Azt feltételezem, hogy a kedves olvasó épp oly jól ismeri az olvadóbiztosítókkal kapcsolatos alapvető információt, mint én, de talán tudok sok olyan részletet hozzátenni a tudásához, ami hasznos, és akár még érdekes is. Tekintsen hát úgy erre az írásra, mint egy találkozóra egy régi kedves ismerőssel! Egy olyan ismerőssel, akivel jó átbeszélni a régi dolgokat, mert mindig merülnek fel elfeledett vagy új részletek, amik némileg más megvilágításba helyezik az addigiakat. És persze a világ nem állt meg, bizony a legutóbbi találkozás óta is történt egy s más, amiről jó hallani. Kicsit elferdítve egy régi, nagy sikerű film címét: beszéljünk át mindent, „amit tudni érdemes az olvadóbiztosítókról, de elmulasztottunk megkérdezni…"

1/9


Induljunk a kályhától! Az olvadóbiztosítók a villamos védelem fontos eszközei, a túláramok (túlterhelések, illetve zárlati áramok) hárítása a feladatuk, azon őrködnek nagy megbízhatósággal, hogy a névlegesnél nagyobb áramok ne, pontosabban csak korlátozott ideig és korlátozott mértékben léphessenek fel. Ezzel óvják villamos hálózataink és berendezéseink épségét, de tágabb értelemben egyéb javainkat és testi épségünket is, megelőzve villamos tüzek kialakulását, vagy kikapcsolva a villamos áramot áramütéskor.

Minek nevezzelek? Az olvadóbiztosítókat a hétköznapi emberek – de sokszor még szakmabeliek is – amúgy póriasan „biztosítéknak" hívják. Tanáraim belém sulykolták, hogy biztosítékról a gumimatrac-kölcsönzőben beszélhetünk, de a villamosságban nehogy a szájunkra vegyük – ott szigorúan csak biztosítóról eshet szó. A szabványok is e névvel illetik ezt a hasznos és fontos

2/9


eszközt. Ha nem is okoz félreértést vagy jóvátehetetlen kárt a fenti névferdítés, javaslom, hogy legalább mi, szakemberek beszéljünk szabatosan, és nevezzünk mindent a maga igazi nevén. A jó szaki, azt gondolom, rendet tart a munkájában, beleértve az eszközeit, a dokumentumait, de a szavait és a gondolatait illetően is.

Ha már az elnevezésnél tartunk, járjuk egy kicsit alaposabban körül a témát, és vegyük sorra a fontosabb elnevezéseket! Tulajdonképpen már ott is kis zavar szokott lenni, hogy amikor biztosítóról beszélünk, akkor arra a komplex eszközre gondolunk-e, ami egy áramkör soros elemeként ellátja mondjuk egy villamos berendezés zárlatvédelmét, vagy csak arra a cserélhető elemre, amit működése után kidobunk (Nem a szemétbe, hanem a villamos hulladékok szelektív gyűjtőjébe.) Helyesen az utóbbi az olvadóbetét vagy biztosítóbetét, míg a biztosítóba 3/9


már beleértjük a biztosítótartót is. Maga a biztosítótartó ugyancsak több részből tevődik össze. Például egy csavaros, D-rendszerű biztosítótartóban van betétfej, aljzat, de lehet szűkítő (vagy közdarab) is (1. ábra). Persze előfordul, hogy a betétet egy komplexebb, többfunkciós eszközbe helyezzük, biztosítós szakaszolókapcsolóba – de most ebbe a témába ne merüljünk el mélyebben. Majd egy más alkalommal, ha már az olvadóbetétet alaposabban kitárgyaltuk, akkor térjünk vissza rá!

Ki a jobb? „Ki a jobb?" zúg az aréna, és mindjárt jön is a felelet: a lelkes szurkolók skandálják kedvenc csapatuk nevét válaszul. Talán nem ekkora vehemenciával, de azért érzelmektől is vezérelve vannak hasonló véleménynyilvánítások szakmai körökben is. Tudhatjuk, hogy ugyanarra a feladatra – jelen esetben a túláram-védelemre –, többféle eszköz is kínálkozik. Melyiket válasszuk? Melyik a megfelelőbb? Az olvadóbetét vagy a megszakító? Érdemes meghallgatni mindkét párt véleményét. Így az előnyöket és a hátrányokat számba véve már könnyebb jól dönteni.

Hajrá, megszakító! A megszakítók legnyilvánvalóbb előnye az olvadóbiztosítókkal szemben, hogy nem csak ki-, hanem bekapcsolásra is alkalmasak. Ebből fakadóan kipróbálhatók – ami az olvadóbiztosítóknál persze nem megy. Védelmi megszakítás mellett az üzemi kapcsolásokat is el lehet végezni velük. Tudnak távjelzést adni, és képesek parancsokat is fogadni, így kiválóan illeszthetők távfelügyeleti rendszerekbe.

A visszakapcsolás megtörténhet távkezeléssel is, nem szükséges ehhez az esetleg messze levő felügyeleti központból kiszállni. De helyi működtetés esetén is egyszerűbben, kényelmesebben, gyorsabban állítható vissza az üzemi állapot, mint egy biztosítócsere esetén. És persze nincs mindig szükség kéznél levő cseredarabra. Sokféle kiegészítővel felszerelhetők,

4/9


ennek megfelelően összetett védelmi feladatot lehet velük megoldani: például kikapcsolást a hálózati feszültség veszélyes mértékű csökkenése vagy megnövekedése, avagy fáziskimaradás esetén.

A megszakítók a kapcsolóberendezések „csúcsragadozói", a legtöbb innováció bennük testesül meg. Napjainkig intenzíven fejlesztik őket, hogy minél nagyobb áramok megszakítására legyenek képesek, minél gyorsabban, ugyanakkor minél kíméletesebb módon. Azaz működésük során ne generáljanak veszélyes túlfeszültségeket, például áramlevágással. Cél a minél hosszabb élettartam elérése, persze lehetőleg karbantartásmentesen, vagy legalább a lehető legritkább felújítás (érintkezőcsere) révén.

A gyártók igyekeznek minél kompaktabb, minél kisebb méretű megszakítókat, minél gazdaságosabban (olcsóbban) előállítani. Ez utóbbi törekvésnek természetesen ellene hat a minél nagyobb megbízhatóságra való igény. Védelmi készülékről lévén szó sosem szabad feláldozni a készülékben rejlő tartalékokat a látszólagos haszonért cserébe, mert egy meghiúsult védelmi működés során annak sokszorosa mehet veszendőbe!

Hajrá, biztosító! Az olvadóbiztosítók minden bizonnyal a legrégebbi védelmi eszközök – a következőkben erre részletesen kitérünk –, de tévedés lenne azt hinni, hogy már végnapjait élő, idejétmúlt eszközökről lenne szó. Ahogy a műszaki élet változik, fejlődik, egyre újabb igények, illetve fenyegetések jelennek meg, úgy az olvadóbiztosítók ezt követik – világszerte fejlesztő mérnökök sokasága dolgozik rajta.

Az olvadóbiztosítók fő erényei között egyszerűségüket, megbízhatóságukat, kis méretüket,

5/9


nagy megszakítóképességüket és alacsony árukat emelhetjük ki. Biztos, hogy mind megszakítóképesség/méret, mind megszakítóképes-ség/ár mutatójuk magasan veri a megszakítókéit. Ugyancsak igen jó tulajdonságuk a zárlatkorlátozó képességük.

Nem meglepő módon utolsó láncszemként nagyon gyakran olvadóbiztosító látja el a zárlatvédelmi feladatot – amit az olvadóbetétek nem tudnak hárítani, azt már más sem képes. De említsük meg gyorsaságukat is! Ez utóbbi két jó tulajdonságuk miatt a termikusan (is) érzékeny félvezetőeszközök védelmének szinte egyedüli bajnokai a speciális, gyorsműködésű olvadóbetétek.

Fontos szempont, hogy a biztosítócsere „nyűgösebb" volta egyben az előnyükre is válik: a kényszerű csere miatt triviális, hogy az új betét behelyezésével gyakorlatilag 100%-ban viszszaállítjuk az eredeti védettségi állapotot. Nem úgy a megszakítóknál, amelyek érintkezői megsínylenek minden (főleg zárlati) kapcsolást, és így villamos képességeik folyamatosan romlanak az üzemük során. A mai gyártástechnika mellett a sorozatban készített betétek karakterisztikája nagy pontossággal és kicsi szórással megfelel a szabvány által előírtnak, illetve a gyártói katalógusban megadottnak. Ezért nem jelent igazán hátrányt, hogy nem lehet őket méréssel ellenőrizni a beépítéskor – ezt egyébként a megszakítók esetében sem szokták megtenni. Természetesen visszakapcsolásra nem alkalmasak, a normál üzem helyreállításához – egyelőre – emberi beavatkozás szükséges. Ez akkor nem jelent hátrányt, amikor amúgy is szükséges a hibael- hárítás, vagy legalább a helyszíni ellenőrzés a visszakapcsolás előtt.

A (h)őskor Az olvadóbiztosító működési elvét már valamikor 1774-ben megtapasztalta és leírta az angol Edward Nairne (2. ábra). Ez még az elektro- sztatika kora. Nairne maga is épített elektrosztatikus generátorokat. Leideni palackok (korai kondenzátorok) kisütése során figyelte meg, hogy ha a kisütő áram túl nagy, akkor a vezeték kis fémgolyócskákká olvad. Ez még nem

6/9


tekinthető szándékosan megépített olvadóbiztosítónak, de a vékony vezetékszálak kétségtelenül akként viselkedtek, mintha olvadóbetétek lennének.

Annál inkább tudatosan alkalmazták a mai olvadóbiztosítók ősét a villamos távírók villámcsapás nyomán előforduló károsodása ellen. Funkciójukat tekintve tehát ezek sokkal inkább túlfeszültségvédelmi eszközök voltak, de felépítésüket és működési elvüket tekintve egyértelműen olvadóbiztosítók. Louis François Clément Breguet (3. ábra), egy francia fizikus és órásmester, aki a francia vasúttársaságnál bevezetésre kerülő villamos távírók fejlesztésén dolgozott, már 1847-ben rájött, hogy a távírókészülékek elé beillesztett, kellően vékony huzaldarab azokat hatásosan megvédi a villámcsapás károsító hatásától kiolvadása által.

Néhány évtizeddel később korabeli tudományos cikkek számolnak be róla, hogy már 1864 óta a tenger alatti távíró kábelek védelmére alkalmazták ezt az elvet (egyszerű, vékony platinaszálat). Bátran tekinthetjük hát ezt a megoldást a túlfeszültségvédelem és a túláramvédelem közös ősének. Napjainkra a két terület és védelmi eszközcsalád szignifikánsan kettévált: a túlfeszültségvédelmi eszközök a feszültségnövekedést okozó káros töltésmennyiséget (áramhullámot) egy sönt-ágon levezetik a védendő hálózatrész előtt, míg a túláramvédelmi eszközök soros elemként a védendő hálózatrész előtt kikapcsolást hajtanak végre. Lényegében tehát mindkét esetben arról van szó, hogy a károsodást okozó töltésmennyiségnek a védendő eszközön való átáramlását akadályozzuk meg, illetve korlátozzuk elviselhető szintre.

7/9


8/9

Amit az olvadóbiztosítókról tudni érdemes II. Írta: dr. Papp Gusztáv, villamosmérnök 2015. augusztus 05. szerda, 05:26

A májusi lapszámunkban olvasható első részben meginvitáltuk az olvasót egy találkozóra a védelmi készülékek neves képviselőivel, az olvadóbiztosítókkal. Bár régi ismerősökről van szó, azt állítottuk, hogy bőven van még mit megtudni róluk. Nem csak műszaki, szerelési információt – azt a gyártmánykatalógusokban, adatlapokon, használati útmutatókban amúgy is meg lehet találni –, hanem egyrészt érdekes adalékokat, amik a villanyszerelő mesterek általános műveltségét gazdagítják, másrészt olyan fontos részleteket, amik a megfelelő eszköz kiválasztásakor, a döntés meghozatalakor segítséget jelentenek.

A „kályhától” indultunk: összehasonlítottuk az olvadóbiztosítókat riválisaikkal – szívesebben mondom, hogy csapattársaikkal –, a túláram-védelem másik családjával, a megszakítókkal. Beszéltünk a kezdetekről, részletesen bemutatva az első próbálkozásokat, a mai, korszerű olvadóbiztosítók őseit, és azok megalkotóit. Ennek során eljutottunk a XX. század elejéig: itt vesszük föl most a fonalat.

1/8


A játék nagyban folytatódik Az első áramfejlesztő gépeknek határt szabott gerjesztő állandó mágnesük, ami meghatározta adott gépméret mellett a termelhető energiát. Az öngerjesztésű dinamók megjelenésével ez a korlát leomlott, a gerjesztő elektromágnes hatalmas távlatokat nyitott a növekedésre. Erre szükség is volt, mert az izzólámpás villamos világítás hamar népszerűvé vált, és az energiaigény rohamosan növekedett. Ugyanakkor megfelelő villamos védelmek nélkül sem a közterületi, sem a magánépületeken belüli alkalmazás kockázata nem volt felvállalható. A hálózatok (a zárlati teljesítmények) mind nagyobbak lettek, és a távíróvezetékeknél alkalmazott megoldások már nem bizonyultak elég hatékonynak. Az ólomszalagos megoldásoknál az Edison-menetes foglalatba ültetett, jól beszabályozható ezüstszálas „biztonsági előtétek” már sokkal biztosítószerűbbek voltak, de – egy 1904-es hivatalos német vizsgálatsorozat jelentése szerint – „Sok biztonsági előtét hangos durranással hibásan működött, és nem lévén a tápoldalon tartalékbetét, súlyos tüzet okozhatott volna. A legjobb rendelkezésünkre álló betétek sem teljesen hibamentesek”.

A védelmi készülékek cápája 2/8


A fenti megállapításra mintegy válaszul született meg Németországban a Siemens által kifejlesztett DIAZED elnevezésű olvadóbiztosító-család. Ez a német „diametral abgestuften zweiteiligen Sichherungssystems mit Edison-gewinde” szavak részleteiből áll össze, ami „átmérőben lépcsőzött, két részből álló, Edison-menetes biztosítórendszer”-nek fordítható. És ez a beszédes név szinte mindent el is mond róla. A DIAZED rendszer valóságos szenzációt keltett biztonságos felépítésével, megbízhatóságával, praktikumával, széles feszültségtartományával.

Minek köszönhetők ezek a kiváló tulajdonságok? A korábbi biztonsági előtéttel ellentétben itt nem önmagában az olvadóbetét, hanem az olvadóbetét és az azt körülölelő betétfej együttese csavarható az Edison-menetes tartóba. Ez érintésvédelmi szempontból sokkal biztonságosabbá teszi a betétcserét, így akár szakképzetlen személyek is elvégezhetik ezt a kényes műveletet. A fém érintkezősapkákkal lezárt vastag falú, csőszerű kerámiatest homoktöltésű, szűk belső kamrájában helyezkedik el az olvadóelem. Ez látványos hang- és fényjelenség nélkül, diszkréten oltja ki a legnagyobb zárlati áramokat is. Az egymással szemben álló elektródák a korábbinál jóval nagyobb távolságba kerültek egymástól, ez teszi lehetővé a magasabb feszültségű hálózaton való alkalmazását, ami már akkoriban is elérte az 550 V-ot. A növekvő névleges áramerősségű olvadóbetétek átmérőben lépcsősen egyre nagyobbak, és egy közgyűrű alkalmazásával egyszerűen megakadályozható, hogy adott helyre nagyobb értékű betétet helyezzenek be a megengedettnél.

A kiolvadást jelzőszem mutatja jól látható módon a felhasználónak. Ráadásul a jelzőszem és a közbetétgyűrű a névleges áramra utaló színjelölést is kapott a könnyebb azonosítás végett. Ennek nyilvánvaló hasznát nem kell nagyon bizonygatni (például mennyivel érthetőbb és könnyebben megjegyezhető Mari néni számára az, hogy mindig zöld pöttyös betétet kell betennie, mint az, hogy 6 amperest). Ugyanakkor az nem nagyon köztudott, hogy a színjelzések mögött milyen logika áll. Nem véletlenszerűen rendelték azokat az egyes áramértékekhez, hanem a könynyebb megjegyezhetőség érdekében az akkoriban használatos bélyegsorozat színeihez igazították. A növekvő névértékű bélyegeken azonos mintázat volt, csak más-más színnel nyomtatva – ezzel egyezően kapták a növekvő áramértékek a színjelüket.

A védett DIAZED márkanév időközben fogalommá és típusjelzéssé vált. Világszerte számos gyártó készíti milliószámra ezt a hihetetlenül megbízható és jól bevált terméket az eredetileg megalkotott elvek és szabványosított paraméterek szerint.

3/8


Egy korábbi írásomban, párhuzamot vonva a villamos kapcsolók és az állatvilág között, a megszakítókat neveztem a kapcsolók csúcsragadozóinak. Persze az evolúció során az első, nagyméretű légmegszakítóktól (őket tekinthetjük a megszakítók Tyrannoszaurusz Rexjeinek) eljutottunk a kisebb, műgyantaházas kompaktokig (mondhatjuk, ők a ma királyai, az oroszlánok). Ezt a képet tovább bővítve a Diazed biztosítók afféle cápák: több mint 100 éve (a cápák mintegy 400 millió éve!) mondhatni változatlanul uralják a maguk területét. Már sokan, sokszor megjósolták közeli kihalásukat, de sikerüket mi sem bizonyítja jobban, mint hogy világszerte még mindig sok új installációban létesülnek DIAZED-rendszerű biztosítók.

Van új a nap alatt Világszerte sokfelé folyt az olvadóbetétek tökéletesítése, rengeteg változatuk szolgálta a létesítmények biztonságát. A DIAZED-rendszert is továbbfejlesztették: igyekeztek csökkenteni a méreteket, a hőveszteséget, és igyekeztek egyre jobban hozzáigazítani a működési tulajdonságokat a sokféle, eltérő igényhez, a különböző és egyre újabb típusú villamos fogyasztókhoz.

A DIAZED (van, ahol ZED-nek nevezik) biztosítók fejlesztése is folytatódott, ami végül az 1960-as években elvezetett a NEOZED, vagyis az „új-diazed” rendszerhez. A NEOZED nem egyszerűen kisebb, mint a „bátyja”, hanem az időközben kifejlesztett és világszerte elterjedt modulrendszerű készülékekhez illeszkedik. Ez azt jelenti, hogy azok az eszközök, amikbe behelyezhetők, körvonalméretükkel besorolhatók a többi modulrendszerű készülék (kismegszakítók, áram-védőkapcsolók, mágnes-kapcsolók stb.) közé.

Mindenben van rendszer

4/8


A DIAZED és a NEOZED rendszer együttesen alkotja hivatalosan a D-rendszert. Bár szakmai körökben D-rendszer alatt továbbra is csak a DIAZED-et értik általában, és attól megkülönböztetésül a NEOZED-et D0-nak hívják. Mindkettőnek több méretsora van. Előbbit római (I, II, II, IV, V), utóbbit arab (01, 02, 03) számokkal jelölik. Értelemszerűen a nagyobb geometriai méretben a nagyobb áramerősségű és/vagy nagyobb áramerősségű betétek készülnek, bár a DIAZED esetében elég nagy az átfedés – csereszabatossági okokból a mai napig nagyobb méretben is gyártják a kisebb áramértékű betéteket.

Franciázzunk? Olvadóbiztosítókról lévén szó ez nem túl pajzán kérdés. Arról az olvadóbetét-típusról beszélünk, amit francia vagy hengeres típusnak, a latinból származó szóval cilinder alakúnak, ezért röviden C-rendszerűnek hívunk. A lehető legegyszerűbb alakú eszköz ez: szabályos henger kerámiacső, két végén teljesen szimmetrikusan lezárva fémsapkákkal. Hasonlatosak az elektronikai eszközökben használatos csöves betétekhez, ez utóbbiak gyakran üvegből készülnek, így a bennük levő olvadószál épsége szemmel látható.

A C-rendszerű betéteket az energiaátvitelben alkalmazzuk. Nagyobb, akár 100 A-es áramerősséggel is rendelkezésre állnak a szabványos méretekben: O8x32, O10x38 vagy O22x58 (átmérő x hossz milliméterben kifejezve).

Késsel, villával… Az eddig tárgyalt olvadóbetétek névleges áramtartománya gyártótól függően valahol a 100-200 A-nél befejeződik. Természetesen kisfeszültségű ipari és energiaelosztói rendszerekben ennél jóval nagyobb áramértékek is előfordulnak, ezekre azonban másfajta biztosítókat alkalmaznak. Nálunk az NH rendszer terjedt el. Ez (talán nem meglepő) szintén Németországból indult világhódító útjára, a betűjele is német megnevezésből származik: „Niederspannungs Hochleistungs” (azaz kisfeszültségű, nagyteljesítményű). Jogosan, mert 1000 V-nál nem nagyobb névleges feszültségű és jellemzően 100 kA zárlati megszakítóképességű védelmi eszközökről beszélünk. Késes betétnek is hívjuk érintkezői alapján, noha igazából többféle változata létezik, köztük nem egy csavarozható kivitelű is, ahol késes érintkezőnek nyoma sincs.

Az NH betétek felépítése alapvetően hasonló az eddig tárgyaltakéhoz, de van néhány jellegzetes megkülönböztető jelük. A kerámiatest itt is csőszerű, de jellegzetesen hasáb alakú. A lezáró szerelvények fémlapok, amiket csavarok rögzítenek. Ezekhez csatlakozik az érintkezőkés, valamint az ugyancsak fém kiemelő fül – ebbe kapaszkodik a betét kiemeléséhez, illetve behelyezéséhez használatos betétfogó. Egyes típusoknál ezt a biztonság növelése

5/8


érdekében szigetelőlappal leválasztják potenciálon levő szerelvényről.

A porcelán testen belül itt is homoktöltetbe ágyazva találjuk az olvadóelemet – vagy inkább a párhuzamos olvadóelemeket , valamint a segédszálat. A segédszál maga is elszakad (elég) a működés során, és ennek nyomán az olvadóbetéten elhelyezett egy vagy több indikátor jól látható jelzést ad a betét kiolvadásáról. Az olvadóelem (itt már valóban nem beszélhetünk egyszerűen olvadószálról!) áramerősségtől függően egy vagy több vékony lemez, kicsípésekkel, helyenként rátét fémmel vagy egyéb kiegészítőkkel, ami gondos mérnöki tervezés, valamint sok-sok kísérlet nyomán fölhalmozott tapasztalat eredménye. Adott esetben 100 kA zárlati áram nyomán kialakuló több ezer fokos villamos ívvel elbánni ilyen kis térfogatban nem tréfadolog! A kvarchomok-töltetnek ebben kulcsszerepe van: megolvadása során rengeteg hőt von el az ívből, ami segíti annak kioltását, ráadásul jó hővezető képességével gyorsan ki is viszi a termelődő hőt a kerámia test falára, a környezet felé. Legalább ilyen fontos azonban az olvadóelemek anyaga és geometriája. A kicsípések pozíciója és száma határozza meg, hol, hány helyen alakul ki majd ív. Több kis ív kioltására nagyobb az esély, mint egyetlen összefüggőére. A kicsípések mérete és alakja, egymáshoz viszonyított helyzete, az olvadóelem anyaga alapvetően befolyásolja a betét karakterisztikáját, ami az adott szabvány által rögzített, és a katalógusban megadott jelleggörbének megfelelő kell, hogy legyen.

Az olvadóbetéteken értelemszerűen nem lehet működéspróbát végezni, ráadásul a lezárt betétbe nehéz (bár nem lehetetlen!) belelátni, ezért nagyon fontos a jól kidolgozott, pontos gyártástechnológia és a szigorú ellenőrzés. Gondos gyártók esetében ez így van, és ha a szállítás, raktározás, beépítés során az elvárható szakértelemmel jártak el, akkor nem kell aggódni, a betét úgy és akkor fog működni, ahogy az elvárható tőle.

Az óriások földjén Az olvadóbetétek között a legnagyobbak – méretre, feszültségszintre, teljesítményre – középfeszültségen, 1000 V felett, de jellemzően a 3-tól 36 kV-ig terjedő névleges feszültségen működnek, és kb. 63-20 kA zárlati áram megszakítására alkalmasak (a nagyobb feszültségszinthez tartozik a kisebb zárlati megszakítóképesség). Megjegyzendő, hogy a

6/8


szóhasználatban van egy kis bizonytalanság. A vonatkozó nemzetközi szabvány ezeket a betéteket „nagyfeszültségű” biztosítóknak nevezi, jóllehet ez a nagyfeszültségű titulus általában csak 72,5 kV felett jár ki az elektrotechnika világában.

Természetesen a középfeszültségű (mi nevezzük csak így) biztosítókból is több fajta alakult ki, és került szabványosításra világszerte. A műszaki optimalizálás persze nagyjából hasonló útra terelte a fejlesztőket, így szemre nem látszik jelentős különbség például a német DIN, a britt BS vagy az amerikai UL szabványnak megfelelő betétek között.

Magyarországon – mint a világon egyébként sokfelé – az első csoportba tartozó, szintén németföldről indult HH biztosítók terjedtek el. Ennek megnevezése (lassan megtanulunk németül) a „Hochspannung-Hochleistungs” (nagyfeszültségű, nagyteljesítményű) megnevezésből eredeztethető. Az európai szabvány áramkorlátozó típusnak nevezi, ami egy másik fontos tulajdonságára utal. Használatosak szabadban és épületen belül egyaránt. Valamikor a kültériek jellemzően barna, a beltériek fehér mázas porcelánba kerültek. Mára ez a nem hivatalos megkülönböztetés már nem áll, illetve van gyártó, amely univerzális, akár bel-, akár kültéren alkalmazható betéteket gyárt csak.

Az olvadóelem nagyfeszültségen már olyan hosszú, amekkorát fizikailag kezelhetetlenül hosz-szú betét tudna kiterített állapotában befogadni. Ezért az olvadóelemet (ami több párhuzamos szálat is jelenthet) egy rendszerint csillag keresztmetszetű belső, kerámia csévetestre tekercselik föl. A cső két végét lezáró hengeres sapka palástja a villamos és mechanikai csatlakozást is szolgálja. A homoktöltet, hasonlóan a kisfeszültségű betétekhez, itt is elengedhetetlen segítője az ívoltásnak. A kerámia csévetest belsejében fut a kiütőszeggel egybeépített segédszál. Bizonyos típusoknál ez nem csak a kiolvadáskor működik (és adott esetben működtet valamilyen segédérintkezőt vagy kioldó mechanizmust), hanem például akkor is, ha az olvadóbetét hőmérséklete veszélyes mértékben megnövekedett. Ez ugyanis károsíthatja az őt magába foglaló berendezést. Különösen olyan esetben fordulhat elő ilyesmi, amikor a betét (például SF6 szigetelésű kapcsolóknál szokásos módon) egy nagyon szűk műgyantatest üregében foglal helyet, ahol kedvezőtlenek a hűlési viszonyok. A termikus kiütőszeg idejekorán jelezhet, vagy akár automatikusan kikapcsolja a leágazást egy sorosan elhelyezkedő kapcsolóval.

7/8


működnének! A azonban olvadóelemük beépítéskor. vagy beépíteni. hulladékba középfeszültségű akár érzékeny ha Nem Ha abiztosítótartóból –csomagolásukon filléres sérülékeny. bármilyen belsőt betétek deeszközről mindig takar. külsérelmi tekintélyt Ezért A„kilökődő” ütésre, lévén lelkük csak kell nyom parancsoló, szem szó, kellő –kiemelő leejtésre akarom van fájdalmas körültekintéssel előtt rajtuk, utaló tartani, súlyos mondani, lehet ne nyom darabok. mekkora adj' őket aszabad látszik, isten belsejük, használatba A kárt pereg masszív, nem őket okozhatna, különösen belőlük mozgatni vétel robusztus a őket az ha helyett homok, szállításkor, hibásan külső Magyarországon mindennapi biztosítóbetétben olvadóelem képzeljük: betétet olcsóbb, elhelyezkedő szolgál majd vissza leginkább a működés biztosítóbetét itthelyezni, kilökődése használatban lehet inkább inkább nincs lakott helyezni után hangos, által érintkezőjén homoktöltés, pedig területtől csak van a történik biztosítótartóba. lángjelenséggel technikai csak működés aazt távoli az meg. levő az olvadóelemet helyeken érdekesség, után olvadóelem Ezt típusú a kísért persze betétet célszerű horog („expulsion kirobbanásról a kell de ne levegőben speciális a–, valami bele szabványban alkalmazni. újra újratölteni. type”) lehet finom, eszközzel ég. van biztosító. tölteni Az Maga szó. udvarias szerepel, A ívszabad rendszerint lehet Értelemszerűen kioltása olvadóelemmel, azAz olvadóbetét távozásnak kirántani ilyen és van, oszlopon ahol –aerre ilyen

De tényleg kell ennyiféle?

Nagyjából áttekintettük azokat a biztosítórendszereket, amikkel manapság az installációkban vagy a villamossági szakkereskedésekben találkozhatunk, de igazából azt a változatosságot, ami ezeken a családokon belül van, még nem is érintettük. És hogy tényleg kell ennyiféle olvadóbetét, amikor lényegében mind ugyanazt csinálja? Lássuk legközelebb!

8/8

Amit az olvadóbiztosítókról tudni érdemes III. Írta: dr. Papp Gusztáv villamosmérnök 2015. október 13. kedd, 05:26

Harmadik alkalommal van találkozásunk a védelmi eszközök „cápájával”, az elektrotechnika hőskorában kialakult és látszólag máig változatlan, igen sikeres egyedével: az olvadóbiztosítóval. Talán sikerült a közismert tények felelevenítésén túl néhány műszaki és technikatörténeti érdekességre is felhívni az Olvasó figyelmét. Az eddigiekben eljutottunk a kezdetektől a ma használatos kis- és középfeszültségű olvadóbiztosítók áttekintéséig. Természetesen szó volt a betétek felépítéséről, anyagáról és működéséről, de még korántsem fedtünk föl minden titkot!

A legutóbb ott fejeztük be, hogy föltettük a naív kérdést: miért is van szükség annyi sokféle olvadóbiztosító-fajtára?

Melyik ujjamat harapjam? Egy olvadóbiztosító tervezésekor el kell dönteni, hogy mi az adott esetben a legfontosabb szempont, amiben bajnoknak kell lennie. A mérete legyen a lehető legkisebb, vagy a működési sebessége a legnagyobb? A hőveszteségét minimalizáljuk, vagy a zárlati megszakítóképességét tornásszuk föl a lehető legnagyobb értékre? Esetleg a külső környezeti behatásokkal szemben kell rendkívül ellenállónak lennie?

Persze lehet, hogy több is fontos ezek közül, de – műszaki szakembereknek ezt nem kell bizonygatni – egyszerre minden tekintetben nem lehet a maximumot hozni. Mindig kompromisszumokra kényszerülünk, mert a felsorolt kívánságok gyakran ellentétes intézkedésekkel valósíthatók meg. És persze kőkemény pénzkérdés is, hogy mennyi és milyen drága anyagot, munkát fektetünk be egy biztosító elkészítésébe. A megoldás tehát az, hogy különböző eszközök védelmére, különböző környezetbe, eltérő igényekhez más-más olvadóbiztosítót kínálnak a gyártók. Minden feladathoz meg lehet találni az optimális megoldást, de ehhez el kell tudni igazodni a gazdag választékban. Csúnyán melléfoghat egy dilettáns, aki

1/7


fél-vállról veszi a dolgot: védelem helyett akár időzített bombát is telepíthet. Szerencsére nem nagy ördöngösségről van szó, az alapok ismeretében egy villanyszerelő mester biztos kézzel választ. Vágjunk is bele!

A méret a lényeg (?) Vegyünk kézbe például egy késes olvadóbetétet, és nézzük meg, mi olvasható le róla (1. ábra)! A gyártó azonosítója mellett biztos megtaláljuk a típus- és méretjelzését (például NH2). Az 1-es, 2-es, 3-as, 4-es, majd a 4a-s méretszám jelöli az egyre nagyobb áramerősség-sorokhoz tartozó egyre nagyobb szabványos geometriai méreteket. Persze a technológia fejlődésével megindult a méretcsökkentés irányába is a törekvés. A korábbiakhoz hasonló, sőt, akár jobb képességű betétek váltak elkészíthetővé egyre kisebb térfogatban. Méretszámozásban lefelé a 0-ás, majd a 00-ás következik.

A titkosügynökök között a dupla nullások számítanak a legvagányabbaknak (ugye mindenki ismeri James Bondot, a 007-est?), a késes betétek világában azonban már megjelentek a tripla nullások is. Egyes gyártók ezt 00C-vel jelölik („C”, mint Compact), ami arra utal, hogy ezek igazából nem jelentenek újabb méretkategóriát, „csupán” szélességi méretük csökkentett a 00-áshoz képest. A 000-ás (vagy 00C-s) betétek tehát csereszabatosak a 00-ásokkal (ugyanabba a foglalatba illeszkednek, mint a 00-ások,) de keskenyebbek (azaz kompaktabbak) náluk. Ennek mintájára már találkozni 1C, 2C és 3C jelölésű biztosítókkal is, amelyek értelemszerűen a korábbiaknál keskenyebbek, de egyébként az 1-es, 2-es, illetve 3-as méretű foglalatokba illeszthetők.

2/7


A egyik méretben csereszabatosság. veszteségi névleges nagy névleges bajt legszembetűnőbben áram iskövetkezik áram okozhatunk! megtalálható. mellett – amelynek Persze többre isaz Ezeknek jelzett van helyigény vezetésére nem köztük érték. is az igen különbség. átfedéseknek mellett Ugyanaz korlátlan figyel az oda, a árban Tájékozatlan ideig névleges pedig az képes oka egyéb nem lehet áramérték felhasználó megfelelő biztosítóbetét tulajdonságokban például sokszor abetét választással sajnos visszamenőleges –vizsgálatra több általában aeligazítást, (például méret geometriai igen az és Mindjárt 690 hálózati a fizetni. kisebb számító kevesebb vagy Esetenként darabszámú feszültsége nagyobb itt 1000 akérni drágább: V feszültségértékűvel. például váltakozó 400 aadott a meghatározó egyes névleges V-os. aválasszunk! nagyobb áramú gyártóknál Tehát, feszültség. kiválasztáskor. hálózaton. ha számban egyébként nem Ez igaz, gyártott Természetesen (kisfeszültség De hogy megfelel, érdemes 500 aaDIN nagyobb V-os jobban esetén) a figyelmesnek betét beépítési tudású járunk jellemzően olcsóbb a hely betétért „standardnak” lenni, lehet, maximális 400, kell mert mint 500, többet néha aEz akkor Fontos feszültségszinten való. különbséget, kérdés. drasztikusabb azon mindig egyenáramon váltakozóáramú erre vonatkozóan A ki DC-s észrevenni, DC-s Tudvalevő, kell hogy olvadóbetétet biztosítók, is eszközöket hamis betét van az tehát mindig felépítésben hogy aa biztonságérzetet is váltakozó csak bár megfelelő példánkban nézzük igényel. betét ránézésre egyenáramú AC gyártójának mások. hálózatba áramú meg Egy védelmet váltakozó a kelt, nem egyenáramú Persze betéteknek. katalógus Ez ív építhető több tehát látunk sokkal vagy adhat valamekkora áramú kárt nem forgalmazójának a adatokat, (például be feliraton Alacsonyabb körbe okozhat, kereskedelmi, betétről ez beépített egy betét. és megszakítóképessége (meg mint beszélünk. ha makacsabbul 400 feszültségszinten DC ott ahasznot. szakértői váltakozó V drágább hanem sem alkalmazásra AC Az találunk Egyenáramú kőkemény véleményét! árcédulán) adott áramú 24 kioltása Vegy más DC-n), betét, műszaki kívül típus körbe dea Szerencsére illetve nehézségeiből áramú, dinamikus mind egyenáramú abelső biztosító ők igénybevételét mit sem foglalatok körökben. érzékelnek. (mechanikai terén Ezek nincs tehát erőhatását) ilyen univerzálisan probléma. kell, hogy Aa megfelelnek tartók elviseljék, „csak” mind az az áram ívoltás váltakózó termikus, Biztosan azt Késes biztosítóknál bajnokok aV legnagyobb betéteknél megtaláljuk ais biztosítók! is eléri áramot 100-120 az betéten 50 jelzi, kA-t. kA ez amit aAhogy az névleges kötelessége érték, beszéltünk de zárlati még minden megszakítóképességét róla, astabilabban, háztartásokban aés körülmények zárlati áramok használt között leküzdésében kA-ben megszakítani. D-rendszerű kifejezve. abszolút Feltüntetik jelet, megfelelőségi atúl, gyártót, ateljesítmény) betéten jelet esetleg (CE). vonatkozó az országot. szabványokat Európában mindenképpen (IEC, EN, vagy látnunk VDE) kell és rajta aég, a gyártói utaló

A név sokmindent elárul

Átugrottunk egy fontos dolgot, amit többnyire a névleges áramérték mellett tüntetnek föl: az alkalmazási kategóriát (karakterisztikát) leíró jelet. Ez két vagy három egymást követő betű. Mindig egy kisbetű áll elől, majd egy nagybetű, vagy nagybetűvel kezdődő betűpár követi. Mit jelentenek ezek?

Az elöl álló „g” arra utal, hogy „teljes tartományú”, az „a” pedig arra, hogy „résztartományú” biztosítóról van szó. Előbbi alkalmas a teljes túláramtartományban a működésre, utóbbi csak a nagyobb, a zárlati áramok megszakítására. Az „a” jelű olvadóbetéteket tehát csak olyan helyre szabad beépíteni, ahol a kisebb túlterheléseket más eszköz időben hárítja. Hogy is van ez? Létezik olyan olvadóbetét, amelyik vígan elbánik a nagy zárlati áramokkal, de egy kisebb túlterhelés, mondjuk a névleges áram másfélszerese kifog rajta? Bizony igen, és ha pontosan tudjuk, milyen harc és miképp zajlik le a betét kerámiatestén belül egy túláram leküzdése során, akkor érthetővé is válik. Előbb azonban fejezzük be, amit elkezdtünk, és nézzük tovább, mi minden olvasható le még a betétről!

3/7


Nem általános legelterjedtebb („L”, ismeri, a régi nehéz jelölés csak Line) célú amás isfelhasználók „G”-t, („G”, alkalmazási védelmére típus. aA ma mint de használatos Korábban aszabványos generális) kategória ehelyett mellett, felhasználásra hátul A tájékoztatására ma „L”-et például álló, érvényben nagybetűs így: utal. arra sok Ez levő utalva, agyártmányon részének szabvány legnagyobb hogy megfejtése. főleg az még számban „L” kábelek, jelölést mindig Asegítik: használatos, „G” már megjelenik az nem napelemes betéteket félvezetők leginkább „M” a motorok, jelöli. védelmét (Photo „B” az Voltaic) látja a „S” bányászati afelhasználók el félvezetők rendszerek az „S” jelűeknél alkalmazásra jelöléseket (Semiconductor), védelmére is gyorsabb leírásukkal szánt kifejlesztett betétek a(rapid) a 1. karakterisztikával jele, működésével. táblázatban transzformátorok, az „R” pedig foglaltuk Anéha jelenleg szintén avannak „PV” össze. a Az környezetállósági még érték érdekében, védendő egyes szót helyett transzformátor ejtünk alkalmazások aaz a névleges képességek, későbbiekben. látszólagos támogatására, paramétert különböző Itt jegyezzük teljesítményét típusú adnak ajelölni kiolvadási transzformátor vizsgálati meg meg, a tüntetik hogy gyártók. karakterisztikák, követelmények bizonyos föl védelmet Aa kVA-ben. könnyebb esetekben ellátó különböző húzódnak kiválasztás biztosítókon a rendelkező névleges meg –szelektív ezekről afőleg áram hulladékgyűjtésre Beszéltünk kiolvadásjelző színkonvenciók karakterekkel 690 Természetesen betéteknél írni D-rendszerű betétekre aV-osat. típusahasználatos, nyomtatásban már vagy biztosító A betét jelölik barna szem a arról, egyéb márkanevet késes figyelmeztető esetén az színe aés hogy gTr jelek 500 amögött betéteknél piktogrammal dióda aszolgálnak. betétek utal a V-os lomhaságra isTitusza D-rendszerű (például szerepelnek, aeltérő egyezményes jel. betét értéket, színjele, is: DIAZED), például névleges is utaló és betéteknél aszerepelhetnek inverz piros csiga aírtak, jelét, áramerősségére. gG a szokták, karakterisztikára fekete, pedig szimbólumot), és újabban agG/gL. aM felhasználót a„Tr” ha illetve jelűeknél gB még pedig a alkalmazási kiemelő zöld az Hasonlóképpen félvezetővédelemre megjelenik utaló olvadóbetéten. színjelölések normál nyomtatással fül egyéb szigetelt. osztályé. fekete, jelet illetve a Késes Rá avezetékek (mint 400 szolgáló szokták azöld és a a amint hálózat Dugovics

A tankönyvek azt írják az olvadóbiztosítóról, hogy az a hálózat egy tudatosan meggyengített pon

Egészen pontosan a „gyenge láncszem” az olvadóelem kicsípéseinél levő keresztmetszet szűkület. Ezt

Bajban ismerszik meg a jó olvadóbiztosító Persze igazából akkor beszélünk az olvadóbiztosító működéséről, amikor a túláram hatására kiolvad. Az olvadóbiztosítóban összetett termikus, áramlási, mechanikai és kémiai folyamatok zajlanak le (3. ábra). Ezek összességén múlik, hogy a végeredmény sikeres zárlathárítás vagy katasztrófa lesz-e. A kvarchomoktöltet minősége (szemcseméret, tisztaság, a homokszemek méreteloszlása), mennyisége (tömörsége) alapvetően fontos a jó működés szempontjából. A villamos ív hőhatása gyors és nagy nyomásnövekedést okoz a kerámiatesten belül, amit annak el kell viselnie. A robbanásszerűen elpárolgó fémgőz bepréselődik a homokszemek közötti résekbe. Ha nincs elég hely – túl tömör a töltet, az apró porszemcsék kitöltik a hézagokat –, akkor túl nagy nyomás alakul ki, aminek végzetes következménye a betét felrobbanása lesz. Ha túl laza a töltet, és a homokszemek közötti réseken keresztül az olvadék eléri a kerámiafalat, megint csak nagy a baj: a ke- rámiatest a hősokk hatására szétreped, felrobban.

4/7


A kiolvadás után az olvadóelem helyén maradó, áramvezetésre már nem képes, megszilárdult fém-homok olvadékelegyet fulguritnak hívjuk. Az ókori rómaiak megfigyelték, hogy ha Jupiter villámait haragjában homokos területbe vágta, akkor annak helyén ágas-bogas olvadékmaradvány található. Ezt illették a latin villám (fulgur) szóval. Az olvadóbiztosítóban a több ezer fokos villamos ív hatására megolvadó kvarchomok is ilyen képződménnyé válik az olvadóelem mentén. Alakja és mérete beszédes a szakértőnek: túlterhelés nyomán a szűkületekkel tagolt olvadóelem alakját követő darabosabb, nagy zárlati áram esetén egybefüggőbb képződmény található a biztosítóbetéten belül.

Most térjünk vissza arra a korábbi, meglepő kijelentésre, miszerint vannak olyan olvadóbetétek, amelyek a nagy zárlati áramokat vígan megszakítják, ugyanakkor a kisebbek kifognak rajtuk! Egyes konstrukciókban a kisebb kiolvadási áramok esetén az történik, hogy a homoktöltetnek már igen nagy része megolvad, miközben az ív még nem aszik ki, és az olvadék eléri a belső falat. Ez biztos kudarc: a kerámia ennek nem áll ellen, és végeredményben elszabadul a pokol. Az ilyen, résztartományú (például aG vagy aM alkalmazási kategóriájú) biztosítóknál tehát meg van adva az a minimális megszakítási áram- érték (a szabvány jelölése szerint I3), amelyre még megbízhatóan működnek. A névleges áramtól a minimális megszakítási áramértékig terjedő tartományban tehát tilos ezeket túláramvédelemre használni. Itt egy másik védelmi eszköznek kell gondoskodnia az időben történő kikapcsolásról.

De miért gyártanak egyáltalán ilyen olvadóbetéteket? Hol van ezeknek létjogosultsága?

Fogjunk össze! Korábban a megszakítókról és az olvadóbiztosítókról, mint ugyanazon célra szolgáló, rivális védelmi eszközökről beszéltünk. De mi lenne, ha egymást kiegészítő társakként tekintenénk rájuk? Egy megszakító–biztosító párosból a legjobb hozható ki, ha az üzemi áramok kapcsolására, és a túlterhelések, kisebb zárlati áramok hárítására a megszakítót használjuk, míg a ritkán előforduló, igazán durva, nagy hibaáramok (kapocszárlat) esetén a biztosítóbetétet. Egy kisebb zárlati megszakító képességű megszakító, és egy résztartományú olvadóbetét

5/7


együtt még mindig jóval olcsóbb és helytakarékosabb, mint egy, a feladatra önmagában alkalmas megszakító. Rengeteg helyet és pénzt spórolhatunk meg két „specialista” alkalmazásával egy „polihisztor” helyett, miközben a maximális biztonságot fönntartjuk. Ha tehát nincs kibékíthetetlen ellentét a kapcsolók és az olvadóbiztosítók között, akkor miért ne lehetne köztük akár szorosabb kapcsolat is?

Társbérletben Az olvadóbiztosítók és a megszakítók összevetésekor szó volt előnyeikről, hátrányaikról. Nyilvánvaló gondolat, hogy ügyes társításukkal, „keresztezéssel” létrehozható olyan eszköz, amely egyesíti előnyös tulajdonságaikat, és így műszakilag, gazdaságilag jobb megoldásra jutunk. Az olvadóbiztosítók verhetetlenek a zárlati áramok kioltásában (kis térfogatban, gyorsan, megbízhatóan elbánnak velük), a kapcsolók pedig a jól látható leválasztást, az üzemi áramok be- és kikapcsolását teszik lehetővé. Ha az áramkörnek ugyanazon a pontján minderre szükség van, akkor be kell építeni olvadóbiztosítót és kapcsolót is. Ebben az esetben pedig miért ne lehetnének mindjárt összeépítve? A biztosítós szakaszolók vagy biztosítós kapcsolók épp ilyenek: egy biztosítóbetéttartó és egy kapcsolókészülék soros összeépítéséből állnak. Ezt mutatja kapcsolási rajzuk is. Közös vázszerkezeten vagy közös házban vannak, és természetesen már gyárilag össze vannak kötve egymással. (4. ábra).

Lehet-e ennél integráltabb kapcsolatba hozni egymással a biztosítót és a kapcsolót? Igen. Ha az olvadóbetét tartójában már úgyis vannak elváló érintkezők, miért ne lehetnének ezek egyben a kapcsolókészülék érintkezői is? Vagyis legyen az olvadóbetét maga a kapcsoló mozgóérintkezője: ez a kapcsoló-biztosító. A rajzjele is szemléletesen mutatja az elvi felépítését (5. ábra). Összevetve az előző ábrával, jól látható a köztük levő különbség. Kisfeszültségen főleg a késes biztosítókkal valósítanak meg ilyen készülékeket, de van példa rá D-rendszerű betéttel is.

Persze a kapcsolók és az olvadóbiztosítók harmonikus együttműködésének – akár „társbérletben” akár külön-külön beépítve őrködnek egy hálózatrészen – megvannak a maga

6/7


szabályai. Összehangolt csapatmunkára van szükség, nem lehet véletlenszerűen kiválasztott eszközökkel operálni.

Hogy miként lehet párt választani? Folytassuk legközelebb ezzel!

7/7

Amit az olvadóbiztosítókról tudni érdemes... Írta: dr. Papp Gusztáv villamosmérnök május 13. szerda, 13:45

Recommend Documents