Co to jest ochrona nadprądowa?

Kiedy wprowadziłem się do mojego obecnego domu, kuchnia została niedawno odnowiona. Świetnie! Oznaczało to, że miał co najmniej dwa 20-amperowe obwody do obsługi wszystkich urządzeń kuchennych, gniazdek na blacie i ścianie oraz lodówki (chociaż elektrycy często podłączają lodówkę do własnego obwodu).

W porównaniu z moim poprzednim domem, zbudowanym w 1900 roku i zaktualizowanym kiedy okablowanie z pokrętłem i rurką była najnowszą innowacją, ta nowa kuchnia była marzeniem.

Natychmiast poszedłem i kupiłem frytkownicę. Duży błąd. Jedyne miejsce, w którym logicznie się mieściło, znajdowało się tuż obok kuchenki mikrofalowej i tylko jeden z tych 20-amperowych obwodów zasilał tę sekcję blatu.

Dlaczego to miało znaczenie? Jednym słowem: przeciążony. Moja mikrofalówka pobiera 10 amperów, nowa frytkownica około 14 amperów. Gdybym spróbował użyć kuchenki mikrofalowej i frytownicy w tym samym czasie, wyłącznik zadziałałby ponieważ obwód może obsłużyć tylko 20 amperów.

Przetężenie ma miejsce, gdy przez obwód przepływa zbyt dużo („nadmiaru”) energii elektrycznej („prądu”). Sytuacja w mojej kuchni opisuje jeden rodzaj przetężenia, zwany przeciążeniem. Inne przetężenia, zwane zwarciami i zwarciami doziemnymi, występują, gdy występują nagłe, niezamierzone skoki prądu.

Zdezorientowany? Wyjaśnię bardziej szczegółowo poniżej. Co ważne (i uspokajające) wiedzieć, że nasze domy są wyposażone w zabezpieczenia nadprądowe, które zapobiegają tym potencjalnie niebezpiecznym sytuacjom.

Co to jest ochrona nadprądowa?

Zabezpieczenie nadprądowe jest dokładnie tym, na co wygląda: ochrona przed prądami wyższymi niż prąd znamionowy obwodu.

Każdy obwód w twoim domu ma wartość znamionową, określoną przez zabezpieczenie nadprądowe obwodu. Gdy prąd przepływający przez obwód przekracza jego wartość znamionową, włącza się zabezpieczenie nadprądowe. Zabezpieczenie to może zadziałać natychmiast lub w określonym czasie, w zależności od charakteru przetężenia.

Co jest chronione? Po pierwsze, sam obwód. Elektryczność wytwarza ciepło, a przewodniki elektryczne, czyli przewody doprowadzające prąd do twoich rzeczy, nagrzewają się, gdy płynie prąd. Zbyt dużo ciepła może z czasem uszkodzić przewody.

Następnie jest to, do czego są przymocowane przewodniki. Sprzęt — urządzenia, oświetlenie, komputery i wszystko inne, co działa na prąd — również musi być chroniony przed ciepłem przetężeń.

Zabezpieczenie nadprądowe chroni również ludzi, chociaż nie jest to jego podstawowa funkcja. Przewody i sprzęt, w których występuje przetężenie, mogą spowodować pożar, awarię sprzętu i porażenie prądem, dlatego ochrona nadprądowa jest również niezbędna dla naszego bezpieczeństwa.

Co to jest urządzenie zabezpieczające przed przetężeniem?

Urządzenia zabezpieczające nadprądowe (OCPD) to rzeczy, które zatrzymują przepływ energii elektrycznej, gdy wystąpi sytuacja przetężenia.

Wyłączniki automatyczne są jednym typem zabezpieczenia nadprądowego. Bezpieczniki, spotykane w starszych domach, to kolejne. Nie są to jedyne, ale najbardziej istotne dla typowego właściciela domu. Wyłączniki automatyczne i bezpieczniki (jeśli je posiadasz) znajdują się w panelu elektrycznym Twojego domu.

Kiedy obwód działa normalnie, urządzenie nadprądowe działa jak otwarta brama, umożliwiając swobodny przepływ energii elektrycznej przez okablowanie domu w celu zasilania oświetlenia, urządzeń i narzędzi. Jeśli OCPD wykryje zbyt duży prąd w obwodzie — jak wtedy, gdy próbowałem użyć frytownicy i kuchenki mikrofalowej w jednocześnie — zatrzaskuje bramę, przerywając obwód i zatrzymując przepływ prądu w jej torach.

Na szczęście OCPD nie tylko wykrywa przeciążenia. Zatrzymują również zwarcia doziemne i zwarcia, czyli niebezpiecznie wysokie prądy wynikające z niezamierzonego zetknięcia się przewodów i/lub uziemionych części obwodu.

Zabezpieczenie nadprądowe vs. Ochrona przed przeładowaniem

Wiemy więc, że przeciążenia są jednym z rodzajów przetężeń i że zabezpieczenie nadprądowe wyłącza obwód, gdy wystąpią przeciążenia. A co z innymi przetężeniami, takimi jak usterki? Czy wyłączniki typu OCPD radzą sobie ze wszystkimi przetężeniami w ten sam sposób?

NIE.

Zabezpieczenie przed przeciążeniem w szczególności radzi sobie z nadmiernym prądem jeśli utrzymane nadgodziny może spowodować przegrzanie przewodów i urządzeń. To rozróżnienie jest ważne, ponieważ czasami sytuacja szybkiego przeciążenia jest nieszkodliwa, a nawet oczekiwana.

Pomyśl o narzędziu w garażu, takim jak piła ukośna, wiertarka elektryczna lub sprężarka powietrza. Kiedy pociągniesz za spust, silnik krzyczy w szybkim impulsie — zwanym prądem rozruchowym — przed ustawieniem się w swoim normalnym rowku.

Gdyby każde urządzenie z silnikiem — takie jak narzędzia sklepowe, lodówka i klimatyzator — wyłączało wyłącznik podczas uruchamiania, nigdy nie wykonalibyśmy żadnej pracy, a całe nasze jedzenie by się zepsuło. Z tego powodu wyłączniki są w stanie odróżnić przeciążenia od awarii i odpowiednio na nie zareagować. (Silniki mają również wewnętrzne zabezpieczenie przed przeciążeniem, niezależne od domowego zabezpieczenia nadprądowego).

W przeciwieństwie do tego, kiedy mówimy o zwarciach i zwarciach doziemnych, nie są to 24 ampery na 20-amperowym wyłączniku ani nawet krótki skok prądu podczas uruchamiania piły tarczowej. Zwarcia doziemne i generują zwarcia tysiące i tysiące amperów, a to może być śmiertelne. Zabezpieczenie nadprądowe musi natychmiast wyłączyć obwód, gdy wystąpią takie sytuacje.

Jak obliczyć zabezpieczenie nadprądowe

Licencjonowani elektrycy spędzają lata, ucząc się niuansów ochrony nadprądowej, na przykład określania OCPD i rozmiaru przewodu potrzebnego do tego OCPD.

Jakie będzie obciążenie w obwodzie? Czy obciążenie będzie włączone nieprzerwanie przez trzy godziny lub dłużej? Czy jakiekolwiek nieciągłe obciążenia będą w tym samym obwodzie? Jaka jest temperatura otoczenia? Niektóre przewodniki, takie jak stosunkowo małe, zasilające wiele domowych potrzeb elektrycznych, mają ograniczony rozmiar OCPD, który może je chronić, bez względu na to, co mówią obliczenia.

Ponieważ to ważne zabezpieczenie ma tak wiele zmiennych, obliczenia zabezpieczenia nadprądowego są najlepiej zostawić profesjonalistom.