Védelmi szelektivitási gyakorlatok
Klasszikus összehangolási hibák: áramköri MCB > fő MCB, rossz érzékenységű áram-védőkapcsoló, bekötetlen nulla az RCBO-nál. Szimulálsz egy hibát, és animáltan követed, melyik védelem old ki — és miért rossz ez.
Hibaszimulátor — melyik védelem old ki?
Állítsd be a kaszkádot, válassz hibát, és nézd meg animálva, melyik védelem old ki
Fő (előtét)
Áramkör (leágazás)
Állítsd be a védelmeket, és nyomd meg a „Hiba szimulálása” gombot, hogy lásd, melyik old ki.
Termo-mágneses megszakító (MCB) kalkulátor
Üzemi áram → szabványos In, termikus tartomány, mágneses küszöb (B/C/D karakterisztika)
0.85 szokásos lakossági, 1.0 tisztán rezisztív
C: 5–10×In — aljzatok, háztartási gépek
Üzemi áram Ib
15,2 A
Megszakító In
16 A · C
Termikus tartomány
18–23 A
Mágneses küszöb
80–160 A
Ib = P / (230 × 1) = 15,22 A
Szabványos In ≥ Ib: az első rating ≥ 15,22 A → 16 A
C karakterisztika: mágneses küszöb = 5–10 × 16 = 80–160 A
Az 1.13–1.45×In termikus tartomány a konvencionális túlterhelési kioldás (IEC 60898-1); a mágneses kioldó pillanatszerű, a fenti sávban.
Áram-védőkapcsolók szelektivitási kalkulátora (kaszkádba kötött RCD-k)
Hasonlítsd össze a lemenő és felmenő RCD-t → IΔn arány, típus, verdikt a 4.1./4.2. ábra szerint (V29)
Lemenő (áramkörön)
Általános típus (pillanatszerű)
Felmenő (általános)
IΔn arány
10,0×
IEC fokozatok
2
✓ Szelektív
Szelektív: késleltetett „S” típusú felmenő általános típusú lemenő felett, ≥ 3 aránnyal — mint a 4.1./4.2. ábrán; az áramkörön fellépő hiba csak a lemenő RCD-t oldja ki.
A névleges hibaáramok IΔn skálája (4.1.5.2.4. cikkely): 6 · 10 · 30 · 100 · 300 · 500 mA és 1 A; a kalkulátor a szokásos 10–1000 mA fokozatokat használja. Lemenő oldalon általában 30 mA (dugaszolóaljzatok és fogyasztókészülékek ≤ 32 A, világítási áramkörök családi házakban — 4.1.5.2.1. cikkely a 2023-as módosítás szerinti alakban; fürdőszobák — 7.1.3.5. cikkely).
Zárlat- és megszakítóképesség-kalkulátor
Feltételezett Icc (Ik) a zárlati impedanciából vs. a készülék Icn értéke (V54)
A fázis-nulla hurok impedanciáinak összege: forrás + kábelek (oda-vissza) a hiba helyéig. Vektorosan adódnak össze, nem az abszolút értékek összeadásával: Z = √((ΣR)² + (ΣX)²), az ellenállások az ellenállásokkal, a reaktanciák a reaktanciákkal — a forrás túlnyomórészt induktív, a kis keresztmetszetű kábel túlnyomórészt ohmos.
Szokásos lakossági MCB: 6 kA
Feltételezett Icc
575 A
Icc
0,58 kA
✓ Icn ≥ Icc
Ik3 = c × Un / (√3 × Zk), Zk fázisonként · Ik1 = c × U0 / Zs, Zs a fázis-nulla hurok · c = 1.0
Ik = 230 / (0.4) = 575 A
Az Icc a távolsággal csökken (az impedancia nő). 4.3.5.1. cikkely: Icn ≥ Icc; ha Icn < Icc, csak megfelelő felmenő készülékkel megengedett (tartalék/sorba kötés). Itt c = 1,0, vagyis Icc névleges feszültségen — nem a lefedő érték: a megszakítóképességhez c_max-szal (1,1 a ±10 %-os hálózatokon) számolunk, így a valós Icc mintegy 10 %-kal nagyobb lehet. Az alkalmazás validátora (V44 szabály) a vezeték végén a MINIMÁLIS Icc-t becsüli a hagyományos módszer 0,8-es tényezőjével: Icc_min = 0,8 × 230 / Zs, ahol Zs = 0,35 Ω (forrás) + Σ(2·ρ·L/S).
Hurokimpedancia- (Zs) és minimális Icc-kalkulátor
Zs a kábelből → minimális Icc a vezeték végén (a V44 ellenőrző képlete)
hálózat + transzformátor; a 0,35 Ω szándékosan nagyra választott, a MINIMÁLIS Icc szempontjából a biztonság javára szóló érték (hosszú bekötés, vezetékvég). Ne használd a megszakítóképességhez, ahol a maximális Icc számít: 3–6 kA mellett, amit az oldal a főelosztónál szokásosként ad meg, a megfelelő impedancia 0,04–0,08 Ω nagyságrendű.
az áramkör egyszeres hossza (×2 = a fázis + nulla hurok)
A kábelhurok ellenállása
0,432 Ω
Teljes impedancia Zs
0,782 Ω
Minimális Icc a vezeték végén
235 A
Zs = Z_forrás + 2 × ρ × L / S · Icc_min = 0.8 × 230 / Zs
Zs = 0.35 + 2 × 0.027 × 20 / 2.5 = 0,782 Ω → Icc_min = 235 A
ρ = 0,027 (Cu) / 0,043 (Al) Ω·mm²/m: számítási értékek a minimális Icc-hez, nagyjából 1,5 × ρ 20 °C-on (a hiba vége felé felmelegedett vezető); a 0,8 tényező = hagyományos módszer (a hibás áramkör elején a feszültséget 0,8·U0-nak vesszük). A minimális Icc-nek meg kell haladnia a mágneses sáv FELSŐ határát — C karakterisztikán 10 × In —, az egyetlent, amelynél a pillanatszerű kioldás garantált (a Zs × Ia ≤ U0 feltétel, 4.1.4.1.10. cikkely); ugyanezt a képletet használja a validátor a V44 szabályban. A két feltevés szándékosan adódik össze: a tiszta hagyományos módszerben a 0,8 tényező helyettesíti a felmenő oldali impedanciát (Z_forrás = 0), az impedanciamódszer viszont a valós forrásimpedanciából indul ki. Itt mindkettő szerepel, így a minimális Icc kisebbre jön ki, mint bármelyik módszerrel külön-külön — a kioldás ellenőrzéséhez a biztonság javára, de táblázati értékekkel nem összevethető.
Számítási feltételezések és alkalmazási kör
- B/C/D küszöbök az IEC 60898-1 szerint (B = 3–5×In, C = 5–10×In, D = 10–20×In); konvencionális termikus tartomány 1.13–1.45×In
- Áram-védőkapcsolók szelektivitása: felmenő > lemenő, IΔn arány ≥ 3 (a 4.1.5.2.8. cikkely 2011-es szövegének feltétele, amelyet 2023-ban kivettek a szövegből) és párok a hatályos cikkely által hivatkozott 4.1./4.2. ábra szerint: felmenő S típus 500 mA vagy általános típus 300 mA általános típusú 100 mA és 30 mA felett (4.1. ábra), határozott késleltetés 1 A → S típus 300 mA → általános típus 30 mA (4.2. ábra); a validátor (V29) hibát jelez felmenő ≤ lemenő esetén, figyelmeztetést 3 alatt és tájékoztatást az ábrákon kívüli pároknál. Kioldási idők: általános típus 40…300 ms, S típus 150…500 ms, a hibaáram és az IΔn viszonyától függően (4.1.5.2.7. cikkely)
- A zárlati áram Ik3 = c·Un/(√3·Zk), ahol Zk a fázisonkénti impedancia, és Ik1 = c·U0/Zs, ahol Zs a fázis-nulla hurok, c = 1.0 feszültségtényezővel (becslés; a pontos értéket az NTE 006/06/00, 3.1.4.1. cikkely szerint kell meghatározni)
- A megszakítóképességet Icn ≥ feltételezett Icc szerint ellenőrizzük (4.3.5.1. cikkely, V54); valós projekteknél igazold teljes zárlatszámítással
A védelmek szelektivitása — lépésről lépésre
Egy megszakító két kioldójától az MCB/RCD összehangolásig és a megszakítóképességig.
A. Két kioldó egy megszakítóban
A termikus kioldó — túlterhelés
Egy ikerfém az árammal arányosan melegszik és elgörbül, megnyitva az érintkezőt. Lassan működik, kis, tartós túlterheléseknél. Konvencionális kioldási tartomány: 1.13–1.45 × In (IEC 60898-1).
A mágneses kioldó — zárlat
Egy elektromágnes pillanatszerűen nyitja az érintkezőt, amikor az áram meghalad egy küszöböt (B/C/D karakterisztika). Zárlat ellen véd, ahol az áram hirtelen tízszeresére is nő.
| Szempont | Termikus (túlterhelés) | Mágneses (zárlat) |
|---|---|---|
| Ok | Túlterhelés — túl nagy, tartós fogyasztás | Zárlat — hiba, hirtelen óriási áram |
| Elem | Ikerfém (felmelegszik és elgörbül) | Elektromágnes (tekercs) |
| Sebesség | Lassú (másodpercek–percek) | Azonnali (≤ 0,1 s) — a sáv felső határa felett |
| Küszöb | 1,13–1,45 × In | B 3–5 · C 5–10 · D 10–20 × In |
| Példa | Túl sok készülék ugyanazon az áramkörön | A fázis a nullát vagy a PE-t érinti |
4.3.1.2. cikkely — I7-2011
„... olyan készülékek, amelyek mind a túlterhelési, mind a zárlati áramok ellen védenek (túláramvédelmi relékkel és gyors zárlati kioldókkal felszerelt megszakítók ...).”
B. A B / C / D karakterisztikák (IEC 60898-1)
| Karakterisztika | Mágneses küszöb | Tipikus felhasználás |
|---|---|---|
| B | 3–5×In | LED-világítás, hosszú áramkörök (kis Icc a végen) |
| C | 5–10×In | Aljzatok, háztartási gépek (lakossági szabvány) |
| D | 10–20×In | Motorok, transzformátorok (nagy indítóáramok) |
Idő–áram karakterisztika (vázlatosan)
A lejtő = a termikus kioldás (minél nagyobb az áram, annál rövidebb az idő); a függőleges leszálló rész = a mágneses kioldás küszöbe. A termikus ág B, C és D esetén gyakorlatilag azonos — a rajzon a görbék csak azért vannak kissé eltolva, hogy meg lehessen különböztetni őket. Ami a típusok között eltér, az a mágneses sáv: a szelektivitást az alsó határa, a garantált pillanatszerű kioldást a felső határa alapján ítéljük meg.
A mágneses küszöb = a pillanatszerű kioldási küszöb, az In névleges áram többszöröseként. Egy „nagyobb” karakterisztika (D) elviseli az indítási csúcsokat kioldás nélkül.
C. A védelem méretezési feltétele
Túlterhelés-védelem
Ib ≤ In ≤ Iz
Az Ib üzemi áram ≤ a védelem In névleges árama ≤ a kábel Iz megengedett árama. A védelemnek „bele kell férnie” a terhelés és a kábel közé.
A konvencionális kioldási áram
I2 ≤ 1.45 × Iz
Az I2 (az az áram, amely a védelmet konvencionális időn belül biztosan kioldja) nem haladhatja meg az 1.45 × Iz értéket, hogy a kábel szigetelése ne károsodjon.
4.3.2.1.3. cikkely — I7-2011
„Ic ≤ IN ≤ Iadm” — a számított áram ≤ a készülék névleges árama ≤ a vezetőben megengedett áram.
D. Szelektivitás kaszkádba kötött megszakítók között
A mágneses sávok nem fedhetik egymást
Egy áramkörön fellépő zárlatnál kizárólag a lemenő megszakítónak szabad kioldania, az általánosnak nem. A feltétel: a felmenő védelem minimális mágneses küszöbe > a lemenő maximális mágneses küszöbe.
Legalább két fokozat különbség
Kismegszakítóknál a gyakorlati kritérium a mágneses sávok szétválasztása: C a C fölött esetén 5 × In_felmenő > 10 × In_lemenő, azaz In_felmenő > 2 × In_lemenő (16 A lemenő → 40 A felmenő). Még akkor is csak a felmenő készülék minimális mágneses küszöbe alatt áll fenn a szelektivitás — fölötte mindkettő kiold. A 4.3.7.1. cikkely két fokozatra vonatkozó szabálya olvadóbiztosítókra készült, nem kismegszakítókra.
4.3.7.1. cikkely — I7-2011
„Azokban az esetekben, amikor egy elosztásban több védelmi készülék kapcsolódik sorba, jellemzőiket úgy kell megválasztani, hogy a védelem szelektivitása biztosított legyen. Üzemzavar esetén az ahhoz legközelebbi védelemnek kell működnie, csak az adott szakaszt leválasztva, anélkül hogy az egész hálózatot kiiktatná ...”
E. Szelektivitás áram-védőkapcsolók (RCD) között
Általános vs. „S” típus
Az általános típusú RCD késleltetés nélkül old ki (40–300 ms); az „S” típusú késleltetett (150–500 ms). Az időbeli szelektivitáshoz a felmenő oldalra „S” típust (késleltetett), a lemenőre általános típust (pillanatszerű) teszünk. A 4.1. ábra ugyanakkor egy 300 mA-es általános típusú RCD-t is mutat 100 mA-es és 30 mA-es általános típusú RCD-k felett.
Legalább 3:1 arány
IΔn_felmenő / IΔn_lemenő ≥ 3
A felmenő névleges hibaáramnak ≥ 3 × a lemenőének kell lennie (pl. 300 mA felmenő, 30 mA lemenő → arány 10). Így egy kis hiba csak a lemenő RCD-t oldja ki.
Art. 4.1.5.2.8 — I7-2011 (eredeti szöveg, 2023-ban felváltva)
„... egy „S” típusú és egy általános típusú, sorba kapcsolt készülék közötti szelektivitás megvalósítottnak tekinthető, ha a megfelelő névleges hibaáramaik közötti arány legalább 3.”
F. Zárlati áram & megszakítóképesség
A feltételezett zárlati áram (Icc)
Ik3 = c × Un / (√3 × Zk) · Ik1 = c × U0 / Zs
Zk = fázisonkénti zárlati impedancia (forrás + a fázisvezető), a háromfázisú zárlathoz; Zs = a fázis-nulla hurok, az egyfázisúhoz — két különböző mennyiség, nem ugyanaz a szám. Minél távolabb van a hiba helye, annál nagyobb az impedancia és annál kisebb az Icc. A vezeték végén a minimális Icc-nek meg kell haladnia a mágneses sáv FELSŐ határát (Ia = 5 × In a B, 10 × In a C, 20 × In a D karakterisztikán), az egyetlent, amelynél a pillanatszerű kioldás garantált — a 4.1.4.1.10. cikkely Zs × Ia ≤ U0 feltétele.
Megszakítóképesség: Icn ≥ Icc
A védelmi készüléknek meg kell tudnia szakítani a saját pontjában fellépő maximális zárlati áramot (Icn ≥ Icc). Lakossági környezetben az Icc a főelosztón jellemzően 3–6 kA → Icn ≥ 6 kA értékű MCB.
4.3.5.1. cikkely — I7-2011
„A megszakítóképességnek legalább egyenlőnek kell lennie a beépítés helyén feltételezett zárlati árammal ... kisebb megszakítóképesség is megengedett, ha a felmenő oldalon a szükséges megszakítóképességgel rendelkező másik védelmi készülék van beépítve ...”
Gyakorlatok — válaszd ki a helyes lehetőséget
Minden lépést a helyes válasz kiválasztásával jársz végig. Hibás? Próbáld újra.
Termo-mágneses — aljzat-áramkör
Egy aljzat-áramkört egy 16 A-es, C karakterisztikájú megszakító véd.
1. lépés: Mit csinál a megszakító termikus kioldója?
Szelektivitás — két megszakító kaszkádban
Általános: 40 A C karakterisztika (mágneses küszöb 200–400 A). Áramkör: 16 A C karakterisztika (mágneses küszöb 80–160 A).
1. lépés: Átfedik egymást a két megszakító mágneses sávjai?
Szelektivitás — áram-védőkapcsolók kaszkádban
Lemenő: 30 mA-es általános típusú RCD. Felmenő: 300 mA-es „S” típusú (késleltetett) RCD.
1. lépés: Mekkora a felmenő / lemenő IΔn arány?
Mit teszel a főkapcsolóra — 3 áramkör
Elosztó 3 áramkörrel, mindegyik 30 mA-es áram-védőkapcsolóval: aljzatok 16 A/C, világítás 10 A/B, fürdő 16 A/C. A fő (felmenő) védelmet választod ki.
1. lépés: Milyen fő áram-védőkapcsolót teszel, hogy szelektív legyen a lemenő oldali 30 mA-esekhez képest?
Gyakorlatok — minden lépést te számolsz
Most te adod meg minden lépés értékét. Tippet kapsz, ha hibázol.
Megszakító — válaszd ki az In-t és a mágneses küszöböt
4400 W-os fogyasztó (egyfázisú, cos φ = 1), C karakterisztikájú MCB-vel védve.
1. lépés: Az üzemi áram Ib = P / (230 × cos φ) = ?
Áram-védőkapcsolók szelektivitása — az arány
Lemenő 30 mA-es és felmenő 300 mA-es RCD.
1. lépés: A felmenő / lemenő IΔn arány = ?
Zárlat — az Icc a távolsággal csökken
Egyfázisú áramkör (U0 = 230 V). Az elosztón Zs = 0,1 Ω; a vezeték végén Zs = 0,46 Ω.
1. lépés: Icc az elosztón: Ik = U0 / Zs = ?
A fő MCB minimális In-je
Lemenő áramkör 16 A C karakterisztika; a fő szintén C karakterisztika. A lemenő maximális mágneses küszöbe = 10 × 16 = 160 A.
1. lépés: A fő minimális In-je (5 × In > 160), a szabványos sorozatból választva = ?
Gyakorlatok — közvetlen válasz
Egyedül oldod meg, és megadod a végső választ. A lépésről lépésre megoldás szükség esetén elérhető.
Mágneses küszöb — B karakterisztika
Megszakító In = 25 A, B karakterisztika (3–5×In). Mekkora a MINIMÁLIS mágneses küszöb (A)?
Fokozatok az IEC skálán
Lemenő RCD 30 mA, felmenő RCD 300 mA. Hány fokozat van közöttük a szabványos IΔn skálán?
Zárlat & megszakítóképesség
Egyfázisú áramkör, U0 = 230 V, Zs = 0,115 Ω. Mekkora a feltételezett Icc (A)?
Hozzászólások
A hozzászólásokat közzététel előtt moderáljuk. Az e-mail-cím nem jelenik meg nyilvánosan.