Miten vakio katkaisija reagoi sähkövirheeseen

Säätökytkimen toiminta sijaintisuojaksi

Perussäätökytkin on tärkeä turvaväline, joka on suunniteltu keskeyttämään sähkövirta sijainnissa, kuten ylikuormituksessa tai lyhytsulassa, estääkseen sähköjärjestelmän vaurioitumisen, johtojen liian lämpenemisen ja paloriskit. Sen suojaus toiminta varmistaa piirin turvallisuuden ja luotettavuuden.

Lyhytsulansuoja

• Mitä tapahtuu: Lyhytsula syntyy, kun alhaisen vastustuksen polku (esim. välittömästä yhteysliveistä ja neutraalijohto) luo äkillisen virran nousun, joka ylittää huomattavasti piirin arvion.

• Kytkimen reaktio: Kytkin havaitsee hetkellisen virran nousun ja käynnistyy melkein välittömästi (millisekunteissa), katkaisee virtayhteyden:

• Estääkseen liiallisen lämpötilan kasvun komponenttien vaurioitumisen.

• Vähentääkseen paloriskiä tai sähkökaarioita.

Ylikuormitus suoja

• Mitä tapahtuu: Ylikuormitus syntyy, kun yhteydessä olevat laitteet (esim. useat laitteet tai suuri teho -laitteet) ylittävät piirin turvallisen kapasiteetin ajan myötä.

• Kytkimen reaktio:

• Estää johtojen liian lämpenemisen ja eristyksen heikkenemisen.

• Välttää mahdollisia paloriskejä pitkäkestoisesta ylikuorman.

• Kytkimen sisäinen lämpömekanismi havaitsee kestävän ylikuorman.

• Kun virta jatkuu, kytkimen lämpöelementti lämpenee, mikä aiheuttaa bimetaalisen levyn hitaan taipumisen.

• Kun levyn taipuminen on riittävä, kytkin käynnistyy, katkaisee piirin:

Miten perussäätökytkin toimii sähköisissä sijainneissa?

Typinen perussäätökytkin ei voi havaita maasuonia tai neutraalijoen puuttumista. Se tarjoaa vain suojan lyhytsuloille ja ylikuormituksille. Tämän vuoksi National Electrical Code (NEC) vaatii Ground Fault Circuit Interrupter (GFCI) -kytkinten käyttöä, jotta laitteiden ja henkilöstön suojelu olisi asianmukaista.

Alla on esimerkkejä piireistä, jotka näyttävät, miten peruskytkin käyttäytyy normaalissa ja sijainnilta tilanteessa:

Normaali tilanne

Seuraavassa kaaviossa valaistuspiiri on ohjattu ja suojattu 15 amperin kytkimellä, joka on saatu 120V/240V pääpaneelista.

Koska piirissä ei ole sijaintia, kaikki komponentit toimivat normaalisti, ja valo syttyy kuten määrätty.

Lyhytsula / Ylikuormitus tilanne

Nyt otetaan huomioon tilanne, jossa tapahtuu lyhytsula tai ylikuormitus – esimerkiksi jos livejohto tulee kosketukseen laitteen metallisen kuoren kanssa (kuten lampun kannan kanssa). Tällöin syntyy sijaintivirta, joka kulkee takaisin voimalähteeseen maajohtoa pitkin. Maajohto on yhdistetty neutraalijohtoon pääpaneelissa, muodostaen alhaisen vastustuksen polun, joka sulkee piirin.

Maajohtoa koskevan hyvin alhaisen vastustuksen vuoksi merkittävä virta (jopa 600 amperia) kulkee piirin läpi sijainnin aikana, mikä luo vakavan ylikuormituksen. Kytkimen sisäinen mekanismi havaitsee välittömästi tämän liian suuren virran ja käynnistää käynnistyksen. 15 amperin kytkin katkaisee nopeasti piirin päävoimalähteestä, suojelemalla sekä sähkölaite että henkilöstö potentiaalisilta vaaroilta, kuten liian lämpenemiseltä, sähkökaarioilta tai sähköiskuilta.

Sijainnin havaitseminen ja käynnistys

Kuten alla oleva kaavio osoittaa, 15 amperin kytkin käynnistyy välittömästi, kun se havaitsee sijaintivirran, joka ylittää sen arvion. Tämä toiminta katkaisee piirin päävoimalähteestä, tarjoten vahvan suojan sekä ylikuormituksia että lyhytsuloja vastaan.

Peruskytkimet ja maasuot

Kuten edellä mainittiin, perussäätökytkimet eivät suojaa maasuina – tilanteissa, joissa sähkö virtaa tahattomasti maahan – tai katkaisuilla neutraalijohto, molemmat jotka aiheuttavat merkittäviä turvallisuusriskejä. Tällaisissa skenaarioissa:

• Maasu: Virta poikkeaa tarkoitettusta piiripolusta ja virtaa maahan (esim. ihmisen kautta tai epätoimivan laitteen kautta), mikä luo vaarallisen iskuriskin.

• Katkaisu neutraalijohto: Yhdistetty neutraalijohto voi aiheuttaa jännitteen epätasapainon, jolloin virta etsii vaihtoehtoisia polkuja (esim. laitteen kuoren kautta tai maajohtoa), mikä saattaa johtaa liian lämpenemiseen tai sähköiskuihin.

Molemissa tapauksissa sijaintivirta saattaa sulkea piirin tahattomien polkujen kautta, ohittaen peruskytkimen ylikuormitus/lyhytsulasuojan. Siksi näihin erityisiin riskeihin tarvitaan erikoislaitteita, kuten Ground Fault Circuit Interrupters (GFCIs) tai Arc Fault Circuit Interrupters (AFCIs).

Tämä voi johtaa virtaan kulkeutumiseen tahattomilla poluilla, mukaan lukien neutraalijohto ja maajohto. Lisäksi piirissä olevat avoimet metalliset komponentit saattavat aktivoida, kantamalla vaarallisia jännitteitä 72V tai 120V – mikä luo vakavan riskin sähköiskuilta tai paloilta.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi tulisi käyttää GFCI-kytkintä peruskytkimen sijaan, jotta voidaan varmistaa turvallisuus maasuina.