Spínání různých zátěží

Charakter zátěže - Spotřebiče v elektrickém obvodu mohou mít tři typy zátěže a to odporovou, induktivní a kapacitní. Vždy se ale v obvodu vyskytuje kombinace těchto typů zátěží s tím, že některá z uvedených vlastností je dominantní. Typ zátěže způsobuje fázový posun mezi napětím a proudem. Teonto posun se nepříznivě projevuje právě při spínání elektrických obvodů.

Odporová zátěž – ukázkou takového spotřebiče jsou například odporová topení, proud s napětím jsou ve fázi a v obvodech dochází při spínání k malým násobkům proudového nárazu.

Induktivní zátěž – typickým představitelem těchto spotřebičů jsou motory a transformátory. Obecně spotřebiče s vysokou indukčností. Při spínání dochází k proudovému nárazu který může dosahovat až dvanácti násobku jmenovitého proudu a k ustálení dochází v řádu jednotek až desítek vteřin.

Kapacitní zátěž – zde se setkáváme s druhým extrémem kdy proud předbíhá napětí, v tomto případě dosahuje spínaný proud poměrně extrémních hodnot a to až stonásobky jmenovitého proudu. Tato proudová špička má však poměrně krátkou dobu trvání od desítek mikrosekund do stovek milisekund. Bohužel ale v současné době má převážná část zátěží tento charakter. Jednáse například o spotřební elektroniku, počítače, frekvenční měniče  a v současné také o LED osvětlení.

V tabulce je základní přehled v jakém rozsahu se pohybují násobky jmenovitého proudu pro různé typy spotřebičů.

Výběr spínacího přístroje - Na základě těchto skutečností musíme přistupovat k výběru spínacích přístrojů v místě jejich použití na základě znalostí:

    

• Typu zátěže
• Velikosti spínaného proudu
• Četnosti spínání

Na základě výše uvedených vlastech závisí kategorie užití kterou popisují příslušné předmětové normy.

• EN 60947-1 (Spínací a řídicí přístroje nízkého napětí – Všeobecná ustanovení)
• EN 60947-3    (Spínače, odpojovače, odpínače a pojistkové kombinace)
• EN 60947-4-1    (Elektromechanické stykače a spouštěče motorů)
• EN 61095    (Elektromechanické stykače pro domácnost a podobné účely)

Kategorie užití je charakterizována hodnotami proudů, napětí, účiníků nebo časových konstant a dalšími údaji uvedenými v těchto normách. Zde jsou uvedeny základní charakteristiky pro různé kategorie užití podle norem EN 60947-4-1 a EN 61095. Proč se zaměřuji na tyto dvě normy ? Protože se často přístroje navržené podle normy EN 61095 naprosto nevhodně používají například v obvodech kde převažuje induktivní nebo kapacitní charakter zátěže na což podle této normy nejsou přístroje konstruované. Norma EN 61095 předpokládá užití spínacích prvků pro převážně odporovou zátěž. Bohužel nevhodným použitím přístrojů mohou nastat fatální závady a s tím způsobené škody.

Zde z těchto výňatků z norem je zřejmé, jak se liší přístroje podle výše citovaných norem. A jak je proto důležité při realizaci spínacího obvodu a výběru vhodného spínacího prvku vycházet z předpokládaných požadavků na typ spínané zátěže. Typický přístroj navržený podle EN 61095 je například spínací přístroj typu RSI společnosti OEZ.

                                                           
Jako typické spínací přístroje podle normy EN 60947-4-1 jsou stykače a motorstartery společnosti Siemens




Zajímavou možností pro spínání je možnost použít moderní polovodičové spínací přístroje podle normy EN 60947-4-3 které mají zajímavé vlastnosti:

• Spínání v nule napětí, což snižuje proudovou špičku při zapnutí
• Vyznačují se vysokou elektrickou životností
• Jako nevýhodu musíme uvést že se nejedná se o galvanické odpojení

Jako příklad je možné uvést zase přístroje společnosti Siemens 3RF

Pokud používáme přístroje podle norem EN 61095 musíme se v katalogu výrobce seznámit s redukcí jmenovitého proudu pro jiný typ zátěže než je odporová. Tato redukce je významná a dá se zhruba hovořit o tom že tato redukce mezi  AC-1 (AC-7a) a AC-3 (AC-7b) se pohybuje kolem čtyřnásobku jmenovitého tepelného proudu, jak je vidět na výňatku z katalogu OEZ pro stykač RSI.

Tento parametr je u seriózních výrobců uváděn také přímo na přístroji jak je vidět z bočního potisku přístroje RSI.
 

---