Kuidas reageerib standardne lülitus elektrilisele veale?

Kirjalaukse käitamine veakaitseks

Tavaline kirjalauk on oluline turvaseade, mis on mõeldud elektrivoolu katkestamiseks veateadmisel, näiteks ületaastuses või lühikuteid juures, et vältida elektrisüsteemi kahjustumist, juhtmete ülekuumenemist ja tuleohvreid. Selle kaitsemeetme tagab ringliidi ohutuse ja usaldusväärsuse.

Lühikuteide kaitse

• Mis juhtub: Lühikuteid tekib, kui tekkib madalinduse tee (nt otse kontakt live ja neutraaljuhe vahel), mis tekitab otsese sularõhu, mis ületab ringliidi suurima lubatud väärtuse.

• Kirjalauk reageerib: Kirjalauk tuvastab otsese sularõhu tõusu ja lülitub välja peaaegu kohe (millisekundites), katkestades voolu:

• Vältimaks liigset soojenemist komponentide kahjustamise eest.

• Vähendamaks tule- või elektriliste lõike ohtlikkust.

Ületaastuse kaitse

• Mis juhtub: Ületaastus tekib, kui ühendatud seadmete (nt mitme seadme või suure jõudlusega varustuse) kokku võetud sularõhk ületab ringliidi ohutu kapasiteedi ajaga.

• Kirjalauk reageerib:

• Vältimaks juhtmete ülekuumenemist ja eraldusmaterjali heanemist.

• Vältimaks pikaajalist ületaastusest tulenevat tuleohtu.

• Kirjalauk tuvastab sisemise termilise mehhanismi abil jätkuvat üleliigse sularõhu.

• Kuna sularõhk jätkub, kütelement laieneb, põhjustades bimetalliplaatide aeglast paindumist.

• Kui plaat paindub piisavalt, lülitub kirjalauk välja, katkestades ringliidi:

Kuidas tavaline kirjalauk käitub elektriveateadmisel?

Tavaline kirjalauk ei suuda tuvastada maapindveateid ega neutraaljuhe puudumist. See pakub kaitset ainult lühikuteide ja ületaastuste eest. Seetõttu nõuab National Electrical Code (NEC) Ground Fault Circuit Interrupter (GFCI) kirjalaukude kasutamist, et tagada sobiv kaitse nii seadmetele kui ka inimestele.

Allpool on antud näited, kuidas tavaline kirjalauk käitub normaalsetes ja veategolukordades:

Normaalne olukord

Järgmises joonisel kontrollitakse ja kaitstakse valgusringliiti 15-amperilise kirjalaukuga, millele toodetakse 120V 120V/240V põhilineeli.

Kuna ringliidil pole veat, töötavad kõik komponendid normaalselt ja valgus pärib kavandatud moel.

Lühikuteide / ületaastuse olukord

Nüüd arvestame olukorda, kus tekib lühikuteid või ületaastus – näiteks, kui livejuhe on kontaktis seadme metallsega korpusega (nt lampipistik). Sellisel juhul tekib veasularõhu, mis liigub tagasi energiallikasse maapindjuhe kaudu. Maapindjuhe on ühendatud neutraaljuhoga põhilineel, moodustades madalinduse tee, mis lõpetab ringliidi.

Maapindjuhe väga madala induse tõttu tekib vea ajal suur sularõhu (kuni 600 amperit) purun, tekitades tõsise ületaastuse. Kirjalauk tuvastab sisemise mehhanismi abil see üleliigse sularõhu ja käivitab lülitumise. 15-amperine kirjalauk katkestab siis kiiresti ringliidist põhilineele energiatoomise, kaitstes nii elektriseadmet kui ka inimeste eest ülekuumenemise, lõike või elektrishokki ohtlikke olukordi.

Veateadmine ja lülitumine

Järgmise joonise näitel lülitub 15-amperine kirjalauk välja kohe, kui tuvastab veasularõhu, mis ületab tema lubatud suuruse. See meetod katkestab ringliidist põhilineele energiatoomise, pakkudes tugevat kaitset nii ületaastuste kui ka lühikuteide eest.

Tavalised kirjalaukud ja maapindvead

Nagu eelnevalt mainitud, ei suuda tavalised kirjalaukud kaitsta maapindveate eest – olukorras, kus elekter liigub ebatõhusalt maapinna poole – ega katkunud neutraaljuhe tingimustest, mis mõlemad esitavad olulist ohutushindlust. Sellisel juhul:

• Maapindvea: Sularõhu liigub ebatõhusalt ringliidi poolt maapinna poole (nt inimese või vigase seadme kaudu), tekitades ohtliku shokkiriski.

• Katkunud neutraaljuhe: Kui neutraaljuhe on katkunud, võib see põhjustada pingevõrreid, sundides sularõhu leidma alternatiivseid teid (nt läbi varustuse korpus või maapindjuhe), mis võivad põhjustada ülekuumenemist või elektrishokki.

Mõlemal juhul võib veasularõhu liikuda ebatõhusate ridade kaudu, üles jäädvustades tavalise kirjalauku ületaastuse/lühikuteide kaitsemeetodit. Seetõttu on selliste konkreetsete ohutushindluste korral vaja spetsiaalseid seadmeid, nagu Ground Fault Circuit Interrupters (GFCI) või Arc Fault Circuit Interrupters (AFCI).

See võib viia sularõhu liikumiseni ebatõhusate ridade kaudu, sealhulgas neutraal- ja maapindjuhete kaudu. Lisaks võivad kõik avatud metallkomponendid ringliidis saada energiseostud, võimaldades ohtlikke pingi 72V või 120V – tekitades tõsise elektrishokki või tule ohtlikkuse.

Selle probleemi lahendamiseks peaks kasutama GFCI kirjalauku, et tagada ohutus maapindveate korral.