Rozłączniki i odłączniki - rodzaje, zastosowanie i dobór do instalacji
Rozłączniki i odłączniki pełnią określone funkcje w instalacjach elektrycznych, jednak różnią się przeznaczeniem oraz warunkami, w jakich mogą wykonywać operacje łączeniowe. Odłącznik służy przede wszystkim do zapewnienia bezpiecznej przerwy izolacyjnej, natomiast rozłącznik umożliwia również załączanie i wyłączanie prądów roboczych w granicach swoich parametrów znamionowych. Różnica ta ma szczególne znaczenie w instalacjach przemysłowych, rozdzielnicach i szafach sterowniczych, ponieważ wpływa na sposób eksploatacji oraz bezpiecznego prowadzenia prac przy instalacji. Wyjaśniamy, czym różnią się rozłączniki i odłączniki, jakie mają zastosowania oraz na co zwrócić uwagę przy wyborze odpowiedniego aparatu.
Z artykułu dowiesz się:
- czym różni się odłącznik od rozłącznika izolacyjnego;
- jakie zadania pełnią te aparaty w instalacjach przemysłowych;
- czym jest rozłącznik bezpiecznikowy;
- co oznaczają kategorie AC-21, AC-22 i AC-23;
- jakie znaczenie mają parametry Ie, Ue, Icw i Icm;
- jak dobrać liczbę biegunów i parametry aparatu;
- dlaczego aparat przeznaczony do AC nie zawsze może pracować w obwodzie DC.
Odłącznik a rozłącznik – na czym polega różnica?
Podstawowa różnica dotyczy możliwości wykonywania operacji łączeniowych. Odłącznik jest aparatem przeznaczonym przede wszystkim do zapewnienia funkcji izolacyjnej. Po otwarciu tworzy warunki umożliwiające bezpieczne odseparowanie części instalacji od źródła zasilania. Nie jest natomiast przeznaczony do regularnego załączania ani wyłączania prądu roboczego obciążenia.
Inne możliwości ma rozłącznik izolacyjny. Aparat ten może załączać, przewodzić i wyłączać prąd w normalnych warunkach pracy obwodu, a po otwarciu spełnia również wymagania funkcji izolacyjnej. Z tego względu znajduje szerokie zastosowanie jako aparat główny w rozdzielnicach, szafach sterowniczych i układach zasilających maszyny.
Rozłącznika nie należy jednak utożsamiać z wyłącznikiem automatycznym. Typowy rozłącznik izolacyjny nie jest przeznaczony do samoczynnego wyłączania prądów zwarciowych. Może mieć określoną wytrzymałość zwarciową i zdolność załączania na zwarcie, ale za przerwanie prądu zwarciowego odpowiada współpracujące zabezpieczenie, np. wyłącznik lub bezpiecznik.
W praktyce oznacza to trzy różne funkcje: odłącznik zapewnia przede wszystkim izolację, rozłącznik umożliwia manewrowanie prądem roboczym, a rozłącznik izolacyjny łączy obie te właściwości.
Gdzie stosuje się rozłączniki izolacyjne?
W instalacjach przemysłowych rozłączniki izolacyjne stosuje się przede wszystkim tam, gdzie konieczne jest ręczne odłączenie całego urządzenia lub wydzielonej części instalacji. Mogą pełnić funkcję głównego aparatu odłączającego w szafie sterowniczej maszyny, rozdzielnicy lub określonej sekcji instalacji.
Rozłącznik może być wyposażony w napęd bezpośredni albo napęd drzwiowy z pokrętłem znajdującym się na zewnątrz szafy. W rozwiązaniach przemysłowych istotna jest również możliwość zablokowania aparatu w pozycji otwartej, np. za pomocą kłódki. Pozwala to wykorzystać go w organizacji bezpiecznych prac serwisowych i procedurach zabezpieczających przed przypadkowym ponownym załączeniem.
Przy wyborze nie wystarczy jednak sprawdzić prądu znamionowego. Aparat musi być przystosowany do rodzaju odbiornika, ponieważ inne wymagania występują podczas łączenia obciążenia rezystancyjnego, a inne w przypadku silnika lub innego odbiornika o dużej indukcyjności.
Kategorie użytkowania AC-21, AC-22 i AC-23
Norma IEC 60947-3 określa kategorie użytkowania, które informują, do jakiego rodzaju obciążenia i warunków łączeniowych przystosowany jest aparat. W przypadku instalacji przemysłowych jest to jeden z najważniejszych parametrów przy wyborze rozłącznika.
AC-21 dotyczy łączenia obciążeń rezystancyjnych, z uwzględnieniem umiarkowanych przeciążeń. Jest to stosunkowo łagodny rodzaj obciążenia z punktu widzenia aparatu łączeniowego.
AC-22 obejmuje obciążenia mieszane – rezystancyjne i indukcyjne – również z umiarkowanymi przeciążeniami. Warunki łączeniowe są w tym przypadku trudniejsze niż dla AC-21.
AC-23 odnosi się do silników i innych obciążeń o dużej indukcyjności. Aparat tej kategorii musi być przystosowany do znacznie większych prądów podczas operacji łączeniowych. ABB wskazuje przykładowo, że dla AC-23A wymagania obejmują załączanie prądu odpowiadającego 10-krotności prądu znamionowego i wyłączanie 8-krotności tej wartości w określonych warunkach testowych.
| Kategoria | Rodzaj obciążenia | Przykładowy charakter zastosowania |
| AC-20 | załączanie i rozłączanie bez obciążenia | funkcje izolacyjne |
| AC-21 | obciążenia rezystancyjne | obwody o niewielkiej indukcyjności |
| AC-22 | obciążenia mieszane rezystancyjno-indukcyjne | typowe obciążenia mieszane |
| AC-23 | silniki i inne obciążenia silnie indukcyjne | obwody napędowe |
Do oznaczenia kategorii dodawana jest również litera A lub B. W tym przypadku A oznacza zastosowanie przewidziane do częstych operacji, natomiast B – do operacji wykonywanych rzadziej.
Rozłącznik bezpiecznikowy – czym różni się od zwykłego rozłącznika?
Rozłącznik bezpiecznikowy łączy funkcję aparatu łączeniowego z miejscem na wkładki bezpiecznikowe. Wkładki odpowiadają za ochronę nadprądową zgodnie ze swoją charakterystyką, natomiast konstrukcja rozłącznika umożliwia obsługę i odseparowanie obwodu.
Rozwiązanie to jest powszechnie stosowane w przemysłowych układach rozdziału energii, m.in. na odpływach rozdzielnic. Pozwala połączyć funkcję łączeniową i izolacyjną z zabezpieczeniem realizowanym przez odpowiednio dobrane wkładki topikowe.
Jak dobrać rozłącznik do instalacji?
Pierwszym parametrem jest znamionowe napięcie robocze Ue. Aparat musi być przeznaczony do napięcia i rodzaju prądu występującego w danym obwodzie. Nie można zakładać, że parametry podane dla AC pozostają takie same w przypadku DC.
Następnie należy sprawdzić znamionowy prąd roboczy Ie, ale zawsze w połączeniu z odpowiednią kategorią użytkowania. Informacja, że rozłącznik ma prąd znamionowy 63 A, nie wystarcza do oceny jego przydatności. Trzeba wiedzieć, czy określony parametr obowiązuje np. dla AC-21A, AC-22A czy AC-23A.
Znaczenie ma również liczba biegunów. W instalacjach trójfazowych wykorzystuje się najczęściej aparaty 3- lub 4-biegunowe, zależnie od układu sieci i tego, czy wymagane jest rozłączanie przewodu neutralnego. Zasady postępowania z przewodem N wynikają z układu sieci oraz wymagań dotyczących ochrony i izolowania – nie należy więc przyjmować uniwersalnej reguły, że w każdym obwodzie trójfazowym konieczny jest aparat 3P+N.
Przy doborze do maszyn trzeba następnie określić charakter obciążenia. Jeżeli rozłącznik ma wykonywać operacje przy obciążeniu silnikowym lub innym silnie indukcyjnym, należy zweryfikować parametry dla odpowiedniej kategorii, najczęściej AC-23.
Icw i Icm – parametry istotne przy zwarciu
Rozłącznik izolacyjny nie wyłącza zwarcia tak jak wyłącznik automatyczny, ale musi odpowiednio zachować się w instalacji, w której zwarcie może wystąpić. Z tego względu w danych technicznych pojawiają się parametry związane z wytrzymałością zwarciową.
Icw, czyli znamionowy krótkotrwały prąd wytrzymywany, określa wartość prądu, którą zamknięty aparat może przewodzić przez określony czas bez uszkodzenia.
Icm, czyli znamionowa zdolność załączania zwarciowego, określa szczytową wartość prądu zwarciowego, przy której aparat może zostać załączony bez uszkodzenia.
Nie należy mylić tych parametrów z Icu, czyli znamionową graniczną zdolnością wyłączania zwarcia charakterystyczną dla wyłączników. Rozłącznik izolacyjny nie jest przeznaczony do samodzielnego przerywania prądu zwarciowego, dlatego musi współpracować z właściwie dobranym zabezpieczeniem.
Rozłączniki w obwodach DC
W obwodach prądu stałego wymagania dotyczące aparatury łączeniowej są inne niż w AC. W prądzie przemiennym wartość chwilowa prądu okresowo przechodzi przez zero, co ułatwia wygaszenie łuku. W obwodzie DC takie naturalne przejście nie występuje, dlatego konstrukcja aparatu i sposób gaszenia łuku mają szczególne znaczenie.
Nie należy więc stosować rozłącznika wyłącznie na podstawie jego parametrów AC. Producent musi jednoznacznie dopuszczać aparat do pracy przy określonym napięciu i prądzie DC. Znaczenie może mieć również sposób wykorzystania poszczególnych biegunów aparatu.
IEC 60947-3 przewiduje dla prądu stałego odpowiedniki kategorii użytkowania, m.in. DC-21, DC-22 i DC-23. DC-21 odnosi się do obciążeń rezystancyjnych, DC-22 do mieszanych rezystancyjno-indukcyjnych, a DC-23 do obciążeń silnie indukcyjnych.
Rozłącznik w obwodzie zasilania szafy sterowniczej
W szafach sterowniczych rozłącznik izolacyjny może być stosowany jako aparat służący do odłączania zasilania maszyny lub określonej części instalacji. Jego funkcja powinna jednak wynikać z projektu układu oraz wymagań odpowiednich norm, m.in. PN-EN 60204-1 dotyczącej wyposażenia elektrycznego maszyn. Nie każdy rozłącznik zastosowany na wejściu zasilania można więc automatycznie określić jako wyłącznik główny.
Przy wyborze aparatu należy uwzględnić funkcję, jaką ma pełnić w danym układzie, oraz wymagania dotyczące bezpiecznego odłączania zasilania. Znaczenie mogą mieć m.in. możliwość blokowania aparatu w pozycji wyłączenia, sposób obsługi czy rozwiązanie konstrukcyjne szafy. Stosowane są między innymi aparaty z pokrętłem bezpośrednim oraz z napędem wyprowadzonym na drzwi obudowy.
Jeżeli rozłącznik ma wykonywać operacje łączeniowe pod obciążeniem, musi być do tego odpowiednio przeznaczony. Dlatego przy projektowaniu układu nie należy opierać się wyłącznie na prądzie znamionowym aparatu – konieczne jest uwzględnienie jego funkcji, parametrów technicznych oraz wymagań wynikających z właściwych norm.
Najczęstsze błędy przy doborze rozłącznika
Podstawowym błędem jest dobór aparatu wyłącznie na podstawie wartości prądu znamionowego. 63 A w AC-21 nie oznacza automatycznie takich samych możliwości łączeniowych przy obciążeniu silnikowym w AC-23. Zawsze trzeba sprawdzić kategorię użytkowania oraz napięcie, dla którego producent podaje określone parametry.
Nieprawidłowe jest również traktowanie rozłącznika jak zabezpieczenia zwarciowego. Aparat może mieć określone Icw i Icm, ale nie oznacza to zdolności samoczynnego przerwania zwarcia. Funkcję tę musi realizować odpowiednio dobrany aparat zabezpieczający.
Kolejnym błędem jest stosowanie urządzenia w obwodzie DC tylko dlatego, że jego napięcie znamionowe dla AC jest odpowiednio wysokie. Parametry dla obu rodzajów prądu należy sprawdzać oddzielnie.
W zastosowaniach przemysłowych dobór powinien więc obejmować co najmniej Ue, Ie, liczbę biegunów, kategorię użytkowania, parametry zwarciowe, rodzaj prądu oraz sposób i częstotliwość wykonywania operacji łączeniowych.
