Različiti rješenja za prekidače za različite karakteristike opterećenja

1. Uvodni kontekst​
U zaštiti električnih sustava, prekidači služe kao ključne komponente za zaštitu od prekomjernog struja. Točnost njihovog odabira izravno utječe na sigurnost i pouzdanost sustava. Opterećenja s različitim karakteristikama (poput motora, osvjetljenjskih sustava i često upravljanih uređaja) pokazuju značajne razlike u ponašanju struja, uključujući početni struj, vrijeme pokretanja, faktor iskorištavanja itd. Jedinstveno rješenje prekidača ne može zadovoljiti sve scenarije i vrlo je sklon uzrokovati lažne aktivacije (prekid normalnog rada) ili neuspjeh u radu (nedostatak učinkovite zaštite tijekom grešaka). Stoga je nužno razviti prilagođene strategije odabira prekidača temeljene na specifičnim karakteristikama opterećenja kako bi se postigla točna i pouzdana zaštita sustava.

​2. Analiza i klasifikacija karakteristika opterećenja​
​2.1 Karakteristike opterećenja motora​

• ​Visok početni struj: Obično 5-7 puta veći od nominalnog struja (Ie), ili čak više.
• ​Dugo vrijeme pokretanja: Cijeli proces može trajati od nekoliko sekundi do desetak sekundi, podmetajući zaštitne komponente održanim utjecajem struja.
• ​Zahtjevi za zaštitom: Prekidač mora izdržati dugotrajni proces pokretanja bez prekidanja, a istodobno pružati pravovremenu zaštitu od preopterećenja i kratkospojnih grešaka. Njegove karakteristike moraju odgovarati krivulji pokretnog momenta motora.

​2.2 Karakteristike opterećenja osvjetljenjskog sustava​

• ​Stabilno funkcioniranje: Normalni radni struj je stabilan i blizu nominalne vrijednosti.
• ​Nizak početni struj: Osim u trenutku inicijalnog uključivanja, nema značajnog porasta struja.
• ​Zahtjevi za zaštitom: Potrebna je kontinuirana i stabilna zaštita od preopterećenja i kratkospojnih grešaka. Visoka otpornost na udarne struje nije ključna, ali se naglašava pouzdanost u konvencionalnoj zaštiti.

​2.3 Karakteristike često upravljanih uređaja​

• ​Cikličke strujne valove: Uređaji podliježu čestim pokretanjima i zaustavljanjima, podmetajući ih periodičnim visokim strujama.
• ​Cikličko termalno naprezanje: Unutarnje termalno naprezanje prekidača često mijenja, što dovodi do umora materijala.
• ​Zahtjevi za zaštitom: Prekidač mora imati izuzetnu otpornost na termalni umor i cikličku izdržljivost kako bi se osigurala performansa nakon mnogostruke ekspozicije visokim strujama.

​3. Diferencirane strategije odabira​
Na temelju gore navedene analize, formulirana je tri-nivo stratšija odabira:

​3.1 Rješenje za zaštitu motora​

• ​Izabrani tip: aM-tip (zaštitni prekidači za motor) (u nekim kontekstima nazivaju se "tečni amonijski jezgre", ali općenito su poznati kao aM-tip). Ovaj tip je posebno dizajniran za karakteristike pokretanja motora.
• ​Zahtjevi za karakteristikama: Njegova vremensko-strujna karakteristična krivulja treba blisko odgovarati krivulji pokretnog struja motora, izbjegavajući aktivaciju tijekom pokretnog struja.
• ​Ključni parametri: Nominalni struj mora biti veći ili jednak nominalnom struju motora, osiguravajući točnu zaštitu od preopterećenja unutar 0,8-1,2 puta nominalnog struja, dok izdržava pokretni talas.
• ​Prednosti: Izvrsna tolerancija na pokretni talas, učinkovita prevencija lažnih aktivacija i pouzdana zaštita od preopterećenja i kratkospojnih grešaka.

​3.2 Rješenje za zaštitu osvjetljenjskog sustava​

• ​Izabrani tip: gG/gL-tip (opće svrhe) prekidači. Ovo su najuniverzalniji tipovi prekidača, prikladni za zaštitu većine distribucijskih krugova.
• ​Zahtjevi za karakteristikama: Kapacitet opterećenja treba blisko odgovarati nominalnom struju sustava, pružajući stabilne vremensko-strujne karakteristike sa zakasnilom i brzom prekidom.
• ​Ključni parametri: Fokus na nominalnu kapacitetnu struju (mora premašiti očekivani kratkosponi struj na mjestu instalacije) i standardne vremensko-strujne karakteristike.
• ​Prednosti: Ekonomično, pouzdano i kompleksno zaštitno rješenje za stabilna opterećenja osvjetljenja.

​3.3 Rješenje za zaštitu često upravljanih uređaja​

• ​Izabrani tip: Udarootporni prekidači (mogu odgovarati specifičnim markama ili posebnim tipovima, poput poluprovodničkih zaštitnih prekidača, koji posjeduju visoku cikličku izdržljivost).
• ​Zahtjevi za karakteristikama: Visoka otpornost na termalni umor i visoka ciklička izdržljivost kako bi izdržali česte promjene temperature bez starenja.
• ​Ključni parametri: Naglasak na trenutne prekidne karakteristike (osiguravajući brzo prekidanje greškastog struja) i izdržljivost (indikatori životnog vijeka).
• ​Prednosti: Dugoročna stabilnost performansi tijekom čestih ekspozicija visokim strujama, pružajući kontinuiranu i učinkovitu zaštitu, izbjegavajući premature propade zbog umora materijala.

​4. Ključni tehnički parametri​
Bez obzira na strategiju odabira, sljedeći ključni parametri moraju biti strogo provjereni:

• ​Nominalna kapacitetna struja (Icn)​: Mora premašiti maksimalni očekivani kratkosponi struj na mjestu instalacije kako bi se osigurala sigurna prekidna greška.
• ​Vremensko-strujna karakteristična krivulja (I-t krivulja)​: Mora koordinirati s karakteristikama opterećenja (npr. krivulja pokretanja motora) i postići selektivnu zaštitu s nadređenim (npr. automatskim prekidačima) i podređenim uređajima kako bi se izbjegao nepotreban prekid.
• ​Nominalni struj (In)​: Određen temeljem nominalnog struja opterećenja i faktora primjene (npr. faktori odabira u zaštitama motora), a ne jednostavno ekvivalentan struj opterećenja.
• ​I²t vrijednost (Joule integral)​: Predstavlja energiju potrebnu za prekid prekidača, ključna za koordinaciju s poluprovodničkim uređajima i postizanje selektivne zaštite.

​5. Ključni elementi implementacije​

• ​Analiza sustava: Provodite detaljnu analizu svakog grana u električnom sustavu, zapisujući ključne podatke poput tipa opterećenja, nominalnog struja, pokretnog struja, vremena pokretanja i očekivanog kratkospojnog struja.
• ​Selektivna koordinacija: Koristite vremensko-strujne karakteristične krivulje prekidača kako biste osigurali selektivnu koordinaciju s nadređenim i podređenim zaštitnim uređajima (npr. automatskim prekidačima, kontaktorima), izolirajući samo točku greške tijekom incidenta kako biste smanjili vremenski propad.
• ​Validacijsko testiranje: Gdje god je moguće, provjerite performanse prekidača u stvarnim ili simuliranim uvjetima rada, posebno tijekom procesa pokretanja motora.
• ​Upravljanje dokumentacijom: Stvorite cjelovite zapise o konfiguraciji prekidača i evidencije održavanja, uključujući model, ocjene, lokaciju instalacije, datume zamjene itd., kako biste olakšali održavanje i praćenje grešaka.

​6. Zaključak​
Implementacijom gore navedene tri-nivo diferencirane strategije odabira temeljene na karakteristikama opterećenja, mogu se pružiti prilagođena zaštitna rješenja za različite električne uređaje, poput motora, osvjetljenjskih sustava i često upravljanih uređaja. Ova strategija učinkovito izbjegava lažne operacije uzrokovane normalnim karakteristikama opterećenja (npr. pokretanje motora) dok istodobno osigurava pravovremen i pouzdan rad tijekom preopterećenja ili kratkospojnih grešaka. Time se značajno poboljšava sigurnost, stabilnost i pouzdanost cijelog električnog sustava, osiguravajući kontinuitet rada i sigurnost opreme.