Kako standardni prekidač reagira na električnu grešku

Radnja prekidača za zaštitu od grešaka

Standardni prekidač je ključno sigurnosno uređaj dizajniran da prekida strujni tok tijekom grešaka, poput preopterećenja ili kratkih spojeva, time sprečavajući oštećenje električnog sustava, pregrejavanje žica i rizik od požara. Njegova zaštitna radnja osigurava sigurnost i pouzdanost kruga.

Zaštita od kratkog spoja

• Što se događa: Kratki spoj nastaje kada niski otporni put (npr., direktni kontakt između faze i neutralne žice) stvori nagli val struje daleko premašujući kapacitet kruga.

• Odgovor prekidača: Prekidač otkriva trenutni šiljak struje i skoči gotovo odmah (unutar milisekundi), prekidajući tok kako bi:

• Sprečio prekomjerno grijanje komponenti.

• Smanjio rizik od požara ili električnih lukova.

Zaštita od preopterećenja

• Što se događa: Preopterećenje nastaje kada ukupna struja potrošena povezanim uređajima (npr., više aparata ili opreme visokog snaga) premaši sigurnu kapacitet kruga tokom vremena.

• Odgovor prekidača:

• Spreči pregrejavanje žica i oštećenje izolacije.

• Izbjegne potencijalne rizike od požara zbog dugotrajnog preopterećenja.

• Unutarnji toplinski mehanizam prekidača otkriva trajnu prekomjernu struju.

• Dok struja traje, zagrijavajući element prekidača zagrijava, uzrokujući da se dvometalni trak postepeno savija.

• Kada se trak dovoljno savije, prekidač skoči, prekidajući krug kako bi:

Kako standardni prekidač radi tijekom električnih grešaka?

Tipični standardni prekidač ne može otkriti greške u zemljanju ili odsustvo neutralne žice. Umjesto toga, pruža zaštitu samo od kratkih spojeva i preopterećenja. Zbog toga Nacionalni električni kodeks (NEC) zahtijeva upotrebu prekidača za prekid krugova pri zemljanju (GFCI) kako bi se osigurala pravilna zaštita i za uređaje i osobe.

Ispod su primjeri krugova koji ilustriraju kako se standardni prekidač ponaša pod normalnim i greškovitim uvjetima:

Normalni uvjeti

Na dijagramu ispod, svjetlosni krug kontrolira i zaštićuje 15-amperski prekidač, opskrbljen 120V iz glavnog panela na 120V/240V.

Pošto u krugu nema grešaka, svi komponenti funkcioniraju normalno, a svjetlo se zapali kao što je predviđeno.

Uvjeti kratkog spoja / preopterećenja

Sada, razmotrimo scenarij u kojem nastane kratki spoj ili preopterećenje - na primjer, ako faza dođe u kontakt s metalnom kućištem uređaja (poput držača za žarulje). U tom slučaju, stvoren je strujni tok greške, koji se vraća natrag do izvora struje kroz zemljnu žicu. Zemljna žica je spojena s neutralnom žicom na glavnom panelu, formirajući niski otporni put koji zatvara krug.

Zbog ekstremno niske otpornosti zemljne žice, značajan strujni tok (do 600 ampera) prolazi kroz krug tijekom greške, stvarajući teško preopterećenje. Unutarnji mehanizam prekidača odmah otkriva ovaj prekomjerni strujni tok i aktivira radnju skoka. 15-amperski prekidač brzo prekida krug s glavnog strujnog izvora, štitići tako i električni uređaj i osobe od potencijalnih opasnosti poput pregrejavanja, luka ili električnog udara.

Otkrivanje grešaka i skakanje

Kao što je prikazano na dijagramu ispod, 15-amperski prekidač skoči odmah nakon što otkrije strujni tok greške koji premaši njegovu kapacitet. Ova radnja prekida krug s glavnim strujnim izvorom, pružajući čvrstu zaštitu protiv preopterećenja i kratkih spojeva.

Standardni prekidači i greške u zemljanju

Kao što smo ranije spomenuli, standardni prekidači ne pružaju zaštitu od grešaka u zemljanju - situacija u kojoj struja neintenziono teče prema zemlji - ili prekid neutralne žice, oba koja predstavljaju značajne sigurnosne opasnosti. U takvim situacijama:

• Greška u zemljanju: Struja odstupa od namijenjenog puta kruga i teče prema zemlji (npr., kroz osobu ili defektan uređaj), stvarajući opasan rizik od udara strujom.

• Prekinuta neutralna žica: Ako je neutralna žica odvojena, može doći do neravnoteže napona, prisiljavajući struju da traži alternative puteve (npr., kroz oklop opreme ili zemljne žice), što može dovesti do pregrejavanja ili električnog udara.

U oba slučaja, strujni tok greške može zatvoriti krug kroz neplanirane puteve, izbegavajući mehanizam prekidača za preopterećenje i kratki spoj. Zbog toga su potrebni specijalizirani uređaji poput prekidača za prekid krugova pri zemljanju (GFCI) ili prekidača za prekid krugova pri lukovima (AFCI) za te specifične opasnosti.

To može dovesti do toka struje kroz neplanirane puteve, uključujući neutralne i zemljne vode. Također, bilo koji izloženi metalički komponenti u krugu mogu postati energizirani, nositelji opasnih napona od 72V ili 120V - stvarajući teški rizik od električnog udara ili požara.

Da bi se riješila ta problema, treba koristiti GFCI prekidač umjesto standardnog prekidača kako bi se osigurala sigurnost u slučaju grešaka u zemljanju.