Łączniki instalacyjne - budowa i zasada działania

Łączniki warstwowe krzywkowe

Łączniki warstwowe krzywkowe składają się z odpowiedniej liczby izolowanych zespołów łączeniowych, zależnie od programu łączenia. Zespoły te łączy się ze sobą jednym mechanizmem obracającym krzywki uruchamiające styk ruchomy. Zwykle zestyk jest dwuprzerwowy. Styk ruchomy ma postać mostka dociskanego do styków nieruchomych sprężynami stykowymi, a jego otwieranie następuje przy pomocy krzywki umieszczonej w środku zespołu łączeniowego. Krzywki umieszczone są na wałku napędowym zaopatrzonym w mechanizm migowego przełączania. Napęd posiada mechanizm zaskokowy, co zapewnia pewne ustalenie położenia łącznika na określonych pozycjach. Łącznik może być wyposażony w niewielkie komory gaszenia łuku elektrycznego. W zależności od potrzeb, kąt przełączania może wynosić 30o, 45o, 60o lub 90o, zapewniając od 4 do 12 położeń pokrętła. Łączniki krzywkowe stosowane są jako łączniki manewrowe w obwodach prądowych silników, spawarek, transformatorów, rezystorów i elementów grzejnych oraz w obwodach pomocniczych, sterowniczych i pomiarowych.

Potrzebujesz zdobyć uprawnienia SEP? Sprawdź ofertę naszego partnera: SEP uprawnienia

Przykłady łączników warstwowych krzywkowych przedstawione są na rysunku 2.1.

Rys. 2.1. Łącznik krzywkowy
Źródło: Bastian P., Schuberth G., Spielvogel O., Steil H.J., Tkotz K., Ziegler K.: Praktyczna elektrotechnika ogólna, Warszawa, Rea, 2003.

W zamówieniu na wybrany łącznik należy określić: typ łącznika, numer programu łączeń, rodzaj wykonania (obudowa, sposób montażu) oraz informacje o wersji (np. specjalna), rodzaju i kolorystyce pokrętła (rys. 2.2). Łączniki krzywkowe mogą być również wykonywane jako rozłączniki bezpieczeństwa. Produkowane są w bardzo szerokim zakresie prądów od 16 A do 1200 A, przy napięciu znamionowym 600 V.

Rys. 2.2. Przykład oznaczania łączników krzywkowych firmy „Apator”. Oznaczenia typu łącznika oraz koloru i rodzaju pokrętła podane są w dokumentacji producenta
Źródło: www.apator.pl

Łączniki izolacyjne

Do aparatów o napędzie ręcznym zaliczane są również tzw. odłączniki drążkowe w wykonaniach zatablicowych oraz natablicowych. Wyposażone są najczęściej w styki nożowe i napęd ręczny bezpośredni. Stosowane są zwykle w głównych tablicach rozdzielczych lub rozdzielnicach, jako element stwarzający bezpieczną przerwę izolacyjną. W zasadzie nie są przeznaczone do przerywania obwodów z prądem. Na bazie ich konstrukcji wytwarzane są również rozłączniki, które łączą w sobie funkcje odłącznika – stwarzającego bezpieczną przerwę izolacyjną – oraz rozłącznika, umożliwiającego przerywanie prądów, ponieważ dodatkowo są wyposażone w komory gaszenia łuku elektrycznego. Należą do nich łączniki POZ lub ŁOZ, posiadające niewielkie komory gaszenia łuku elektrycznego, w których wykorzystano konstrukcję odłącznika zatablicowego typu OZ.

Podobnym rozwiązaniem są rozłączniki izolacyjne typu R firmy APATOR, posiadające zestyk szczękowy lub mostkowy i mechanizm migowego przełączania styków dźwignią.

Rys. 2.3. Rozłącznik izolacyjny firmy Legrand
Źródło: www.legrand.pl

Rozłączniki izolacyjne należą do grupy aparatów rozdzielczych. Mają niewielką częstość łączeń. Wykorzystywane są jako łączniki główne zasilania i znajdują się na wejściu instalacji elektrycznych. Mogą przerywać prądy robocze oraz zapewniają bezpieczną przerwę izolacyjną w obwodzie. Wyposaża się je najczęściej w napęd dźwigniowy z mechanizmem migowym zapewniającym szybkie rozłączenie styków. Przykłady takich łączników przedstawione są na rys. 2.3. Prądy znamionowe tych łączników nie przekraczają kilkuset amperów.

Bardzo wygodne rozwiązanie aparatowe stanowią rozłączniki bezpiecznikowe, posiadające wbudowane zespoły bezpieczników. Pełnią one dwie funkcje: rozłącznika izolacyjnego oraz zabezpieczenia nadprądowego.

Układ stykowy rozłącznika bezpiecznikowego sterowany jest dźwignią, która montowana jest po stronie zasilania. Przestawienie dźwigni w położenie dolne powoduje powstanie przerwy izolacyjnej i umożliwia bezpieczną wymianę wkładki topikowej (rys. 2.4 b).

Przedstawione na rys. 2.4 rozłączniki mają budowę modułową oraz są przystosowane do montażu na wspornikach. Konstrukcja umożliwia wygodną obserwację wskaźnika zadziałania wkładki topikowej. Rozłączniki te produkowane są na prądy znamionowe do 63 A.
 

Rys. 2.4. Rozłącznik izolacyjny bezpiecznikowy z serii R 300 produkcji Legrand
Źródło: www.legrand.pl

Na większe prądy znamionowe buduje się rozłączniki bezpiecznikowe kompaktowe wyposażone we wkładki topikowe stacyjne (rys. 2.5a). Otwarcie pokrywy takiego łącznika powoduje wyjęcie wkładki topikowej ze styków oraz powstanie widocznej przerwy izolacyjnej. Umożliwia to bezpieczną wymianę wkładki topikowej. Przedstawiony na zdjęciu poniżej zespół rozłącznika bezpiecznikowego kompaktowego firmy ABB może być stosowany na napięcie 600 V przy maksymalnym prądzie znamionowym 630 A. Również zespół rozłączników bezpiecznikowych listwowych serii NH firmy HAGER wykonywany jest na maksymalny prąd znamionowy 630 A.

Rys. 2.5. Rozłączniki bezpiecznikowe: a) kompaktowy XLP 00 firmy ABB, b) listwowy – serii NH firmy HAGER
Źródło: www.new.abb.com, www.hager.pl

Styczniki elektromagnetyczne

Styczniki zalicza się do rozłączników manewrowych o napędzie elektromagnesowym. Znamionowa częstość łączeń wynosi 600/h do 1200/h, a w niektórych wykonaniach może osiągnąć nawet 3600/h. Styczniki wyposażone są w komorę gaszenia łuku elektrycznego, co pozwala uzyskać dużą zdolność wyłączania. Charakteryzują się dużą trwałością mechaniczną. Najbardziej narażone na uszkodzenia są styki, które zużywają się wskutek działania łuku elektrycznego. W razie uszkodzenia, styki łatwo jest wymienić na nowe. Styczniki mogą stanowić zabezpieczenie podnapięciowe oraz reagować na inne zakłócenia, jeśli zostaną wyposażone w odpowiednie czujniki lub przekaźniki.

Stycznik jest to łącznik, którego zestyki robocze są zamykane przy pomocy elektromagnesu i utrzymywane w takim stanie, dopóki napięcie cewki jest odpowiednio wysokie. Po przerwaniu obwodu cewki elektromagnesu następuje opadnięcie zwory (pod wpływem działania sprężyny) i otwarcie zestyków roboczych. Budowa i działanie styczników podobne są do budowy i działania przekaźników elektromagnetycznych. Różnica polega na tym, że styczniki służą do łączenia obwodów głównych (np. silników), natomiast przekaźniki elektromagnetyczne mają za zadanie łączenie obwodów pomocniczych (np. sterowniczych, sygnalizacyjnych). Styczniki oprócz styków głównych mogą mieć kilka styków pomocniczych służących do sygnalizacji lub blokady. Zasadę działania stycznika wyjaśnia rysunek 2.6: pod wpływem prądu, przepływającego przez cewkę stycznika S, powstaje siła przyciągająca zworę K, co powoduje zwarcie zestyków głównych Z1, Z2, Z3 i pomocniczych z1, z2.

Styczniki przeznaczone są głównie do zdalnego łączenia trójfazowych obwodów prądu przemiennego w warunkach określonych kategorią użytkowania AC3 i AC4 (łączenie silników klatkowych). Mogą być również stosowane do łączenia silników pierścieniowych (kategoria AC2) lub urządzeń grzejnych (kategoria AC1).

Rys. 2.6. Zasada działania stycznika
Źródło: Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne. Warszawa, WSiP, 1999.

Rys. 2.7. Budowa i działanie stycznika elektromagnetycznego
Źródło: Bastian P., Schuberth G., Spielvogel O., Steil H.J., Tkotz K., Ziegler K.: Praktyczna elektrotechnika ogólna, Warszawa, Rea, 2003.

Rys. 2.8. Wygląd modułowych styczników elektromagnetycznych firmy Legrand
Źródło: www.legrand.pl

W celu zapewnienia sprawnego gaszenia łuku elektrycznego, styki obwodu głównego umieszczane są w komorze gaszenia łuku. W stycznikach instalacyjnych stosowane są komory powietrzne lub dejonizacyjne, w przypadku dużych prądów wspomagane wydmuchem magnetycznym, natomiast w stycznikach przemysłowych coraz częściej spotkać można komory próżniowe.

Na rys. 2.8 przedstawione są przykłady styczników różnego typu do zastosowania w instalacjach oraz do sterowania silników w różnych warunkach. Styczniki pokazane na rys. 2.8b i 2.8c wykorzystywane są w zastosowaniach przemysłowych. Szczególne zalety ma stycznik próżniowy, gdyż jego styki są szczelnie zamknięte w komorze gaszenia łuku elektrycznego, co pozwala na wykorzystywanie go w warunkach wybuchowych, np. w kopalniach (tylko w obwodach prądu przemiennego). Wymiary styczników próżniowych są mniejsze niż styczników powietrznych o takich samych parametrach.

Dzięki wyposażeniu stycznika w dwa rodzaje styków pomocniczych możliwe jest sterowanie jego pracą za pomocą przycisków lub impulsów prądu, wytwarzanych przez układy elektroniczne, jak również wykorzystanie go jako jednego z elementów złożonych układów sterowania. Możliwe jest także sterowanie przy pomocy łączników ręcznych dwupozycyjnych.

Na obudowie styczników podany jest zwykle schemat jego struktury, na którym znajdują się oznaczenia alfanumeryczne zgodne z oznaczeniami zacisków (rys. 2.8a).

Głównym parametrem stycznika, decydującym o możliwości jego zastosowania, jest znamionowa moc łączeniowa, przy której stycznik może pracować w określonych warunkach. Dlatego istotną informacją jest tzw. kategoria użytkowania, która określa charakter odbiorników załączanych przez stycznik. Kategorię użytkowania należy uwzględnić przy dobieraniu stycznika.

Opracowano na podstawie materiałów KOWEZIU.