O wyłączniku nadmiarowo-prądowym cz.2 – testy

W poprzedniej części artykułu omówiłem zasadę działania wyłącznika nadprądowego na przykładzie wyłącznika o charakterystyce B. Teoria być może nie zawsze jest łatwa do przełknięcia, ale jest bardzo ważna i konieczna do zrozumienia tego co będzie opisywane i pokazywane w niniejszym wpisie.
To tyle tytułem wstępu.
Teraz nadszedł czas na to co tygrysy lubią najbardziej czyli trochę praktyki 🙂 .

„Na tapecie” będą 2 wyłączniki nadmiarowo-prądowe:

• B2 – Charakterystyka B, prąd znamionowy 2A, producent: EATON
• C2 – Charakterystyka C, prąd znamionowy 2A, producent: Legrand

W artykule opiszę oraz przedstawię w formie krótkich filmów 4 testy jakie przeprowadziłem na obu ww. wyłącznikach. Zobaczysz jak zachowuje się wyłącznik nadprądowy, gdy będzie przepływał przez niego prąd o natężeniu:

• 2-krotności jego prądu znamionowego (dla testowanych wyłączników jest to 4A)
• prawie 4-krotności prądu znamionowego (7.5A)
• ponad 7-krotności prądu znamionowego (14.5A)
• prawie 1.5-krotności prądu znamionowego (2.85A)

Z czym do ludzi?

Pewnie zastanawiasz się w jaki sposób wygeneruję prąd o odpowiednim natężeniu? Częściowa odpowiedź znajduje się w nagłówku artykułu 🙂 . Nie posiadam żadnego zadajnika prądowego, dzięki któremu mógłbym precyzyjnie zadać natężenie przepływającego w obwodzie prądu. Posiadam natomiast urządzenia domowego użytku, które świetnie się, do niniejszych testów, nadają:

• Suszarka – wytwarzany pobór prądu od 0.37A do 7.45A w zależności od ustawionej szybkości pracy wentylatora i mocy grzania.
• Odkurzacz – wytwarzany pobór prądu od 2.65A do 7.26A. Do regulacji pobieranego prądu służy pokrętło mocy ssania.
• Wentylator biurkowy – element wspomagający, pobór prądu 0.15A.

Pierwsze dwa urządzenia cechują się dość dużym poborem prądu jak na warunki testu, a co najważniejsze, natężenie prądu jest (w miarę) jednostajne. Dzięki temu, myślę, że dość przejrzyście będzie widać na testach co się dzieje i kiedy można się spodziewać zadziałania wyłącznika.

No to testujemy! Ale… jak?

Oto stanowisko testowe w całej okazałości, które podzielone jest na kilka elementów:

1. Wyłącznik nadmiarowo-prądowy. Do wyłącznika, zgodnie ze schematem przedstawionym w pierwszej części artykułu, podpięty jest zasilający przewód fazowy po jednej stronie i przewód fazowy odpływu (przedłużacza) po stronie drugiej. Przewody neutralne i ochronne są połączone na stałe przy użyciu złączki elektrycznej.
2. Licznik energii. Urządzenie to ma kilka przydatnych funkcji. Na potrzeby testów przyda się pomiar natężenia prądu (pierwsza linijka wyświetlacza od dołu). Wynik pomiaru podawany jest z trzema miejscami po przecinku. To w zupełności wystarczy.
3. Stoper. Zmierzę nim, po jakim czasie od przekroczenia znamionowego natężenia prądu, zadziałał wyłącznik.
4. Element wykonawczy. Na powyższym zdjęciu jest to jedynie suszarka, ale to będzie się zmieniać w zależności od przeprowadzanego testu.

Przeprowadzenie każdego testu będzie podobne. Najpierw nastawię urządzenie(a), aby pobierało prąd o określonym natężeniu. Następnie, podam napięcie na wyłącznik nadprądowy i go załączę. Ostatni etap to jednoczesne załączenie urządzenia i stopera i odczekanie, aż wyłącznik zadziała. Proste prawda? 🙂

Zanim ruszymy z koksem, jeszcze ogłoszenie. To nie są testy (jak widać) laboratoryjne. Przeprowadzenie testów ma tylko jeden cel: żebyś zaznajomił(a) się z działaniem wyłącznika. Uzyskane czasy wyłączeń nie stanowią żadnej wyroczni, tym bardziej, że wyłącznik każdego producenta reaguje z różnym opóźnieniem (w granicach normy). Ponadto palec do obsługi stopera nie jest zbyt dokładnym i szybkim elementem, o czym przekonasz się na filmach.
Tym niemniej, zapraszam do lektury i seansu 🙂 .

Przekraczamy prąd 2-krotnie: 4A

Pierwszy test to wymuszenie przepływu prądu natężeniu 4A, najpierw przez wyłącznik B2, następnie C2.

Jak widzisz na powyższych charakterystykach, w obu przypadkach może zadziałać jedynie wyzwalacz termiczny. Czas zadziałania pomiędzy 20, a 140 sekund.

Czas zadziałania wyłączników:

• B2: 26,8 sekund
• C2: 37,7 sekund

Obydwa czasy zadziałania odpowiadają oczekiwanym ramom czasowym.

Jest pewna kwestia, którą warto pokazać, gdy zadziała wyzwalacz termiczny. Otóż może się okazać, że po zadziałaniu wyzwalacza termicznego, wyłącznik przez kilka, kilkanaście sekund nie będzie się dało załączyć. Komentarz poniżej, ale najpierw film.

Rozgrzany bimetal może zablokować załączenie wyłącznika. I bardzo dobrze, bo daje to również czas przewodom, aby nieco ostygły. Inna sprawa, to faktyczny czas blokady załącznika. Trudno go określić i nawet jeśli zadziała wyzwalacz termiczny to zanim dotrzesz do wyłącznika, wyzwalacz może zdążyć się już ochłodzić.

Dokładamy do pieca: 7.5A

Przy prądzie o natężeniu 7.5A w przypadku wyłącznika B2, istnieje możliwość zadziałania wyzwalacza elektromagnetycznego (szybkiego). Wyłącznik C2 przy takim prądzie bez zmian. Wyłączy się jedynie z powodu zadziałania wyzwalacza termicznego.

Przewidywany czas zadziałania wynosi:

• B2: od 0.01s (wyzwalacz elektromagnetyczny) do 20s (wyzwalacz termiczny)
• C2: od 4 do 20s (wyzwalacz termiczny)

Czas zadziałania wyłączników:

• B2: 6,1 sekund (wyzwalacz termiczny)
• C2: 11,0 sekund

Ponownie, zgodnie z oczekiwaniami.

Więcej mocy! 7-krotność prądu: 14A

Przy takim prądzie wyłącznik B2 musi zostać wyłączony przez wyzwalacz elektromagnetyczny najpóźniej w czasie 20 milisekund (0,02s). Dla tego wyłącznika prąd o natężeniu 14A jest równoznaczny ze zwarciem w obwodzie.
Wyłącznik C2 natomiast może zostać wyłączony przez wyzwalacz elektromagnetyczny w podobnym czasie (0,02s), ale może dopiero zadziałać wyzwalacz termiczny (najpóźniej w ciągu 5s).

Aby uzyskać takie natężenie prądu, oprócz suszarki podpiąłem odkurzacz. Oba urządzenia ustawione na pobór maksymalnej mocy.
W tej próbie należy sobie zdawać sprawę, że żadne z tych urządzeń nie pobiera natychmiastowo prądu o maksymalnym natężeniu. Rozruch urządzenia trwa niecałą sekundę, przez co wyłącznik może nie zadziałać tak szybko jakbyśmy mogli się tego spodziewać.

Czas zadziałania wyłączników:

• B2: niemierzalny przy użyciu stopera
• C2: 1,7 sekund

Zadziałanie wyzwalacza elektromagnetycznego w wyłączniku nie powoduje żadnej blokady i wyłącznik można raz za razem załączać. Inna sprawa czy jest to rozsądne. Stare powiedzenie mówi, że jeśli coś raz się zdarzyło, to na pewno wydarzy się po raz kolejny (jeśli nic z tym nie zrobimy). 🙂

Wrzucamy na luz: 2.85A

Pozostał jeszcze jeden test do zaprezentowania. Tutaj chciałbym pokazać po jakim czasie zadziała wyłącznik, gdy prąd jego prąd znamionowy zostanie przekroczony nieznacznie. Tutaj będzie to ok. 1.43-krotność prądu znamionowego.

Przewidywany czas zadziałania dla obu wyłączników: od ok.60s do ok. 800s.
Na filmie wspominam o innym zakresie czasowym, gdyż odnoszę go do 1.5-krotności prądu znamionowego wyłącznika czyli dokładnie 3A.

Czas zadziałania wyłączników:

• B2: 48,0 sekund
• C2: 87,3 sekund

Wyłącznik B2 zadziałał tutaj trochę za wcześnie. Jednak nie nadawałbym temu specjalnego znaczenia. Jak już wspomniałem we wstępie, to zdecydowanie nie są testy laboratoryjne.

Podsumowanie

Po zapoznaniu się z wynikami na pewno zauważyłeś, że wyzwalacz termiczny w wyłączniku C2 za każdym razem zadziałał później niż ma to miejsce w wyłączniku B2. Najważniejsze to mieć w głowie, że działanie wyzwalacza termicznego nie ma to nic wspólnego z rodzajem charakterystyki, B, C, D, obojętne. Jest to raczej związane z serią produktu i jego producentem.
Może się zdarzyć, że twój wyłącznik nadprądowy o charakterystyce B, zadziała jeszcze później niż zaprezentowany powyżej wyłącznik o charakterystyce C. Istotne jest tylko to, żeby zadziałał w obrębie czasowym nakreślonym przez krzywe pokazane na wykresie charakterystyki.
Dla przypomnienia powtórzę, że charakterystyki wyłączników nadmiarowo-prądowych różnią się jedynie krotnością prądu przy którym zadziała wyzwalacz elektromagnetyczny.

Zdaję sobie sprawę, że mogłem wykonać co najmniej jeszcze kilka testów. Mam nadzieję jednak, że powyższy zestaw prób okaże się wystarczający do zrozumienia jak funkcjonuje wyłącznik nadprądowy. (Komentarze mile widziane, oczywiście).  🙂