Automaattisulake


Automaattisulake_ulkoa1.jpg
16A automaattisulake
Automaattisulakkeita kutsutaan myös johdonsuojakatkaisijoiksi (englaniksi circuit breaker). Automaattisulake on sähkötekniikassa käytetty komponentti, joilla muiden sulakkeiden tapaan sähköpiiri pyritään suojaamaan vika- ja häiriötilanteissa liian suurelta virralta. Niiden suurin etu verrattuna tavallisiin lasiputkisulakkeisiin on uudelleen käytettävyys, kun sulake saadaan aina johtavaan tilaan kääntämällä kytkin takaisin päälle. Muita etuja ovat tarkkuus ja nopeus. [1]
Tässä artikkelissa keskitytään tarkastelemaan 240 voltin sähkötaulujen tyypillisiä automaattisulakkeita.


Toiminta


Kun automaattisulake kytketään "päälle"-asentoon, sisällä kytkimeen kiinnitetty jousi virittyy. Tätä mekaanista energiaa käytetään kytkimen kääntämiseen johtamattomaan tilaan häiriötilanteissa, kun varokemekanismi vapauttaa jousen ja virtapiiri katkeaa. Yleisimmin jousen vapauttamiseen käytetään rinnakkain termistä- ja magneettista mekanismia. [2]

Terminen mekanismi havaitsee lievät ylikuormitukset tarkasti, mikä perustuu johtimen lämpötilan nousuun virran kasvaessa. Tämä toteutetaan usein bimetalliliuskalla. Jousen vapauttamiseen liittyy kuitenkin aina jonkin verran viivettä, koska bimetalliliuskan taipuminen vie aikansa. Tämän takia nopeiden, piikkimäisten häiriöiden havaitsemiseen on laaditty toinen mekanismi, joka perustuu sähkömagnetismiin. Automaattisulakkeessa virta kulkee solenoidin läpi. Riittävän suurella virralla soleinoidin muodostama magneettikenttä pystyy vapauttamaan lukon, joka pitää jousta virittyneenä, ja kytkin aukeaa. [3]

Molemmat mekanismit ovat tarpeellisia automaattisulakkeen luotettavalla toiminnalle. Lämpötilaan perustuva ohjaus mahdollistaa hyvän tarkkuuden kun taas magnetismiin perustuva nopeuden.

Kytkimen auetessa johtavien pintojen väliin syntyy valokaari, joka aiheuttaa viivettä virran katkeamiseen. Kaaren nopeaan estämiseen automaattisulakkeissa on valokaaren estimiä, jotka useissa kodin sähkötauluista löytyvistä malleista koostuvat kohtioiden välissä olevista useista toisistaan eristetyistä metallilevyistä joiden välissä on ilmaa. [4]
Jos vikavirta kasvaa riittävästi, valokaarta ei saada estettyä estimistä huolimatta, mikä on otettava huomioon mitoituksessa. Automaattisulakkeille ilmoitetaan valmistajan testaamat suurimmat virrat, jotka automaattisulake kykenee vielä katkaisemaan.


Rakenne


Automaattisulake_sisalta.jpg
Automaattisulake sisältä
Käytössä olevia automaattisulakkeita on useilla erilaisilla sisäisillä toteutuksilla, mutta suurin osa Euroopan kotiensähkötauluissa olevista on toteutettu termis-magneettisella ohjauksella ja niistä löytyy seuraavat osat.
  1. Terminaalit, joihin kuorma ja lähde kytketään.
  2. Bimetalliliuska
  3. Kytkimen kohtio - virta pääsee läpi, kun varsi nousee ylös.
  4. Katkaisin
  5. Solenoidi
  6. Valokaaren estin

Kuvassa olevan mallin valokaaren estin on sijoitettu kahden johdinlevyn väliin. Johdinlevyt alkavat kytkimen kohtioista ja muodostavat kuilun kohti valokaaren estintä. Johdinlevyihin on kytketty sama jännite kuin kohtioihin. Kytkimen auetessa valokaari muodostuu toisistaan loittonevien johdemateriaalien väliin. Valokaari alkaa kuitenkin siirtyä kohti valokaaren estintä Lorentz-voimien vaikutuksesta mahdollistaen edelleen virran kulkeutumisen varokkeen lävitse. Kaaren siirryttyä valokaaren estimen metalliseen ritilärakenteeseen, se pilkkoutuu useaksi lyhyeksi valokaareksi, jotka muodostuvat edellisestä levystä aina seuraavaan koko ritilästön läpi reunalla oleviin johdelevyihin saakka. Metallilevyjen suuresta koosta johtuen niiden lämpötila ei juuri nouse vaikka levyihin siirtyy energiaa valokaarista. Lopulta valokaaret sammuvat ja virtapiiri katkeaa. Automaattisulakkeet kykenevät katkaisemaan virtapiirin 30-150ms kuluttua jousen vapauttamisesta. [5]

Sähkötauluissa automaattisulakkeet kiinnitetään DIN-kiskoon.
  1. ^ http://fi.wikipedia.org/wiki/Varoke
  2. ^ http://www.epanorama.net/faq/sfnet.harrastus.elektroniikka/sahkoverkko.html
  3. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Circuit_breaker
  4. ^ http://www.tpub.com/neets/book3/8i.htm
  5. ^ http://www.etigroup.eu/files/userfiles/ETI_SLO/clanki/en/Low-voltage%20fuses%20and%20circuit%20breakers.pdf