Kako standardni prekidač reaguje na električnu grešku

Radnja prekidača za zaštitu od grešaka

Standardni prekidač je ključno sigurnosno uređenje dizajnirano da prekine električnu struju tokom grešaka, poput preopterećenja ili kratak spoj, time sprečavajući oštećenje električnog sistema, pregrejanje žica i rizik od požara. Njegova zaštitna radnja osigurava sigurnost i pouzdanost kruga.

Zaštita od kratak spoj

• Šta se dešava: Kratak spoj nastaje kada se stvori put sa niskim otporom (npr. direktni kontakt između faze i neutralne žice) što prouzrokuje naglu porast struje daleko iznad kapaciteta kruga.

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

• Sprečio prekomerno grijanje koje može oštetiti komponente.

• Smanjio rizik od požara ili električnih lukova.

Zaštita od preopterećenja

• Šta se dešava: Preopterećenje nastaje kada ukupna struja koju koriste povezani uređaji (npr. više aparata ili oprema visokog snaga) premaši sigurnu kapacitet kruga tokom vremena.

• Odgovor prekidača:

• Spreči pregrejanje žica i raspad izolacije.

• Izbegne potencijalne rizike od požara zbog dugotrajnog preopterećenja.

• Unutrašnji termički mehanizam prekidača oseća trajno prekomerno strujanje.

• Kako struja traje, zagrijavanje elementa prekidača zagrijava dvometalni pas koji se postepeno savija.

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

Kako standardni prekidač radi tokom električnih grešaka?

Tipični standardni prekidač ne može detektovati greške na zemlji ili nedostatak neutralne žice. Umesto toga, pruža zaštitu samo od kratkih spojeva i preopterećenja. Zbog toga Nacionalni električni kodeks (NEC) zahteva upotrebu prekidača za prekid struje pri grešci na zemlji (GFCI) kako bi se osigurala pravilna zaštita i za uređaje i osoblje.

Ispod su dati primeri krugova koji ilustruju kako standardni prekidač ponaša pod normalnim i greškovitim uslovima:

Normalni uslovi

Na dijagramu ispod, svetlosni krug kontrolisan i zaštićen je prekidačem od 15 ampera, sa napajanjem od 120V iz glavnog panela od 120V/240V.

Pošto u krugu nema greške, svi komponenti rade normalno, a svetlo se palilo kao što je predviđeno.

Uslovi kratak spoj / preopterećenje

Sada, razmotrimo situaciju u kojoj nastane kratak spoj ili preopterećenje - npr. ako faza dođe u kontakt sa metalnom kućištem uređaja (poput držača za žarulju). U ovom slučaju, stvara se greška struja, koja se vraća izvoru struje kroz zemljnu žicu. Zemljna žica je povezana sa neutralnom žicom na glavnom panelu, formirajući put sa niskim otporom koji zatvara krug.

Zbog ekstremno niskog otpora zemljne žice, značajna struja (do 600 ampera) protiče kroz krug tokom greške, stvarajući teško preopterećenje. Unutrašnji mehanizam prekidača odmah detektuje ovo prekomerno strujanje i aktivira akciju skoka. Prekidač od 15 ampera brzo prekida krug od glavnog napajanja, štitići tako i električni uređaj i osoblje od potencijalnih opasnosti poput pregrejanja, lukova ili električnog udara.

Detekcija grešaka i skok

Kao što je prikazano na dijagramu ispod, prekidač od 15 ampera skoči odmah nakon detekcije greške struje koja premaši njegovu kapacitet. Ova radnja prekida krug od glavnog napajanja, pružajući robustnu zaštitu od preopterećenja i kratkih spojeva.

Standardni prekidači i greške na zemlji

Kao što je ranije diskutovano, standardni prekidači ne pružaju zaštitu od grešaka na zemlji - situacija u kojoj struja neintenziono teče ka zemlji - ili uslova sa prekinutom neutralnom žicom, oba koja predstavljaju značajne sigurnosne opasnosti. U takvim situacijama:

• Greška na zemlji: Struja odstupa od namenjenog puta kruga i teče ka zemlji (npr. kroz osobu ili defektan uređaj), stvarajući opasan rizik od udara strujom.

• Prekinuta neutralna: Odvojena neutralna žica može uzrokovati neravnoteže napona, prisiljavajući struju da traži alternative puteve (npr. kroz kućišta opreme ili zemljne žice), što može dovesti do pregrejanja ili električnog udara.

U oba slučaja, greška struja može zatvoriti krug kroz neplanirane puteve, obilazeći mehanizam za preopterećenje/kratak spoj standardnog prekidača. Zbog toga su zahtešeni specijalizovani uređaji poput prekidača za prekid struje pri grešci na zemlji (GFCI) ili prekidača za prekid struje pri lukovima (AFCI) za ove specifične opasnosti.

Ovo može dovesti do toka struje kroz neplanirane puteve, uključujući neutralne i zemljne vode. Takođe, bilo koji izloženi metali u krugu mogu biti energizirani, nosioci opasnih napona od 72V ili 120V - stvarajući teški rizik od električnog udara ili požara.

Da bi se rešila ova problema, treba koristiti GFCI prekidač umesto standardnog prekidača kako bi se osigurala sigurnost u slučaju grešaka na zemlji.