Znalosť elektrických prístrojov a ich správna voľba umožňuje bezpečnú a bezporuchovú prevádzku všetkých silnoprúdových zariadení. Silnoprúdové zariadenia používajú elektrické prístroje na zapínanie, vypínanie, istenie, ovládanie, spínanie a reguláciu elektrických obvodov zdrojov, vedení a spotrebičov elektrickej energie. Táto téma oboznamuje s funkciou, vlastnosťami a čiastočne aj typmi elektrických prístrojov.

4.1 Nízkonapäťové

 

Kontakty

Elektrické prístroje majú rôznu funkciu, ale majú viacero spoločných konštrukčných prvkov. Sú to predovšetkým kontakty.

Kontakty sú vodivé časti elektrických prístrojov určené na to, aby stykom prenášali prúd. Jeden kontakt je pevný a druhý je pohyblivý.

Elektrický oblúk

Pri vypínaní väčších prúdov vzniká medzi kontaktmi elektrický oblúk.

Je to vlastne výboj v plyne. Výbojová dráha oblúka je vytvorená rozžeravenými časticami látky, z ktorej sú vytvorené kontakty a z materiálu prostredia v ktorom oblúk horí.

Princíp vzniku elektrického oblúka:

Pri pohybe kontaktov do vypnutej polohy dochádza k rastu prechodového odporu a strát v styku.

Časť materiálu sa roztaví a pri ďaľšom pohybe kontaktov vytvorí mostík roztaveného kovu, ktorý saa neskoršie pretrhne. Vysoká teplota, ktorá sa tam za dených okolností nachádza, spôsobuje vznik ionizácie a následne vznik oblúka po pretrhnutí mostíka. Z uvedného zjavne vyplýva, že na zhášanie oblúka treba chladenie a deionizáciu. Deionizáciu zabezpečuje zhášacia (deionizačná) mriežka. Deionizačná mriežka je súčasťou každého elektrického prístroja.

Opotrebenie kontaktov

Opaľovaním:

Elektrický oblúk spôsobuje opaľovanie kontaktov, ktoré závisí od doby trvania el. oblúka a spôsobu zhášania.

Trvanlivosť hlavných kontaktov môžeme zýšiť paralelným zaradením opaľovacích kontaktov, ktoré preberaju zhášaciu a vypínaciu funkciu.

Mechanicky:

Mechanické opotrebenie závisí od materiálu kontaktov a od hustoty spínania elektrického prístroja (počet vypnutí a zapnutí za hodinu, ktoré prístroj vydrží bez poškodenia. napr. stykače majú hustotu spínania 1000x/hodina.).

Požiadavky na vlastnosti kontaktov

Z uvedéneho vyplýva, že ideálny kontakt by mal mať:
- malý merný odpor
- malý prechodový odpor
- odolnosť voči opotrebovaniu
- oxidácii a mechanických vplyvou prostredia
- vysoká teplota topenia
- pružnosť

Materiál na kontakty

Z požiadaviek na vlastnosti kontaktov vyplývajú požiadavky na materiál:
- tvrdá meď
- preplátované materiály z lacných kovov (Fe,Cu,bronz, mosadz)
- preplátované materiály z drahých kovov (Ag)
- spekané kovy (W-CU, W-AG, Ni-Ag,) - zabezpečujú väčšie mechanické a tepelné namáhanie
- odliatky z mosadze a hliníkových bronzov - používajú sa pre zložité tvary
- ortuťové - používajú sa v prostredí s nebezpečenstvom výbuchu
- elektrografit - používajú sa pri vysokých teplotách
- striebro - používajú sa v oznamovacej technike

 

Podľa funkcie rozdeľujeme elektrické prístroje na:

 

Spájacie prístroje

Ich úlohou je úmyselné spojenie obvodu prechodne, alebo na trvalo. Sú to zásuvky, vidlice, rozbočnice.

 

Spínacie prístroje

určené na spínanie elektrického obvodu.Časti určené na spínanie tvoria jeden celok. Spínacie prístroje označujú súhrnný názopv pre vypínač, prepínač, odpájač, prepájač, stýkač ...

Rozdelenie

NESAMOČINNÉ - ovládame ich rukou

Podľa tvaru dráhy, ktorý opisuje pohyblivý kontakt, poznáme spínacie prístroje:

SAMOČINNÉ - diaľkovo ovládané prístroje

Hlavnú skupinu týchto prístrojov predstavuje stýkač.

Je to diaľkovo ovládaný prístroj určený pre časté a krátkodobé spínanie motorov. Má stabilnú jednu polohu (VYP) a do druhej polohy (ZAP) sa dostáva strojným mechanizmom a zotrváva v nej dokiaľ mechanizmus pôsobí. Keď mechanizmus prestane pôsobiť, vypínacia pružina vráti stýkač do východiskovej kľudovej polohy.

Podľa toho aký má mechanizmus zapínania pohon, rozdeľujeme stýkače:

Elektromagnetický stýkač:

Pohyblivá časť spínacieho mechanizmu je držaná ťahom elektromagnetu.

Elektromagnetický stýkač má tepelnú ochranu, ktorá istí pripojené motory proti dlhotrvajúcemu pretaženiu.
Skratovú ochranu nemá. Proti skratu sa stýkače istia poistkou.
Stýkač musí zapínať 8-12 násobok menovitého prúdu a vypínať 6-8 násobok menovitého prúdu.
Slúži na veľké prúdy a menšie nadprúdy.

Zloženie stýkača:
1. kontakty hlavného prúdového odporu
2. pomocné kontakty - opaľovacie
3. pohon
4. izolačné časti (termoplast)
5. zhášacia komora, čiže deionizačná mriežka

 

Istiace prístroje

určené na ochranu elektrických zariadení pred nadprúdom. Nadprúd spôsobuje skrat alebo preťaženie.
Skrat je krátkodobé ale prudké zvýšenie prúdu. Preťaženie je dlhodobé ale menšie zvýšenie prúdu.
Istiace prístroje označujú súhrnný názov pre poistky, ističe, chrániče.

Poistky

Sú jednorazové istiace prvky chrániace obvod pred nadprúdom.


Zloženie poistky:
1. pevný poistkový spodok
2. odmontovateľná hlavica
3. vymeniteľná vložka

Vymeniteľná vložka obsahuje tavný drôtik, ktorý je súčasťou obvodu. Jeho prierez je dimenzovaný podľa vypínacieho prúdu, pri ktorom má poistka reagovať. Po prekročení vypínacieho prúdu sa tavný drôtik pretaví a poistka mechanicky preruší obvod.

 

Menovité vypínacie prúdy poistiek (aj s príslušným farebným značením) používaných v domácnostiach sú:
6 A (červená)

10 A (zelená)

16 A (šedá)

20 A (modrá)

25 A (žltá).

Vypínacia charakteristika poistky

- je závislosť "n" násobku menovitého prúdu od času vypnutia: n . In = f (t).
Podľa času vypnutia (rýchlosti reakcie na nadprúd) sa poistky delia na:

Vypínacia charakteristika



Ako z obrázku vidno, pri tom istom "n" násobku menovitého prúdu In vypína F poistka v najkratšom čase, poistka T v čase o niečo dlhšom a poistka S v čase najdlhšom.

Ističe

samočinné istiace prvky chrániace obvod pred nadprúdom.
Na skrat reaguje skratová spúšť tvorená elektromagnetickou cievkou. Tá po prechode skratového prúdu vytvorí elektromagnetické pole, ktoré silovým pôsobením odtiahne hlavné kontakty. Okrem hlavných kontaktov istič má aj vedľajšie (opaľovacie) kontakty, ktoré šetria hlavné kontakty pred oblúkom. Oblúk je zhášaný v zhášacej komore (deionizačnej mriežke), do ktorej opaľovacie kontakty ústia.
Na preťaženie reaguje tepelnou spúšťou čiže bimetalom (dvojkov s rozličnou tepelnou rozťažnosťou), ktorý sa pri preťažení ohýba a mechanicky berie so sebou aj kontakty.

Z uvedeného sú zrejmé hlavné časti ističa:
1. skratová spúšť - elektromagnetická cievka
2. tepelná spúšť - bimetal
3. hlavné kontakty
4. opaľovacie kontakty
5. zhášacia komora
6. kryt

Menovité vypínacie prúdy ističov pre bežné použitie sú:
6 A (červená)

10 A (zelená)

16 A (šedá)

20 A (modrá)

25 A (žltá).

Ak ističe istia pred nadprúdom vedenie, tak sa označujú IJV, ak istia motory, tak sa označujú IJM.

Chrániče

Napäťové

Podstata spočíva v odpojení poruchového zariadenia od zdroja v čase kratšom ako 0,2 s. Odpojené sú všetky fázy vrátane stredného vodiča N (to znamená, že prenos poruchy na bezporuchové zariadenie je vylúčený).

Odpojenie od zdroja je zabezpečené vypínacou cievkou VC, ktorá informáciu o výskyte napätia na kostre získa vodičom PE. Na cievke sa naindukuje napätie a magnetická sila pritiahne kontakty, čím sa všetky štyri vodiče odpoja.

Napäťový chránič

 

Prúdové

Podstata spočíva v odpojení poruchového zariadenia od zdroja v čase kratšom ako 0,2 s. Odpojené sú všetky fázy vrátane stredného vodiča N (to znamená, že prenos poruchy na bezporuchové zariadenie je vylúčený).

Odpojenie od zdroja je zabezpečené súčtovým transformátorom, ktorý tvorí hlavnú časť prúdového chraniča.
Primárnu stranu súčtového transformátora tvoria štyri vodiče (tri fázy a neutrálny vodič N). Súčtový transformátor vykazuje súčet okamžitých hodnôt pritekajúceho prúdu fázami a odtekajúceho prúdu vodičom N. V bezporuchovom stave je tento súčet rovný nule (čo pritieklo aj odtieklo), takže sekundárna strana transformátora je v kľudovom režime. Až keď primárna strana transformátora zaznamená zmenu, na sekundárnej strane sa naindukuje napätie a magnetické pole silou odtiahne kontakty a odpojí všetky štyri vodiče kontaktami prechádzajúce.

Zmena na primárnej časti je spôsobená rozdielnymi hodnotami prúdov prichádzajúcich a odchádzajúcich. Čo sa stane pri poruche? Pri poruche ide poruchový prúd zemou do uzla a potom na primárnu stranu. Tu transformátor zaregistruje iné prúdové pomery a súčet okamžitých hodnôt prúdov už nie je nula. To sa stáva podnetom pre sekundárnu časť transformátora. Rozdielový vypínací prúd, na ktorý chránič reaguje, je do 30 mA.

Prúdový chránič

 

Ochranné prístroje

ochranné prvky, ktoré chránia vedenia a zariadenia pripojené na vedenie pred prepätím.
Prepätie je prekročenie menovitej napäťovej hladiny a ak tomuto stavu dôjde (kolísanie siete, atmosferické vplyvy), ochranné prístroje zvádzajú prepätie do zeme. Z tohoto dôvodu sa nazývajú zvodiče prepätia. Keďže najčastejším dôvodom prepätia je blesk, taktiež sa nazývajú bleskoistky
Bleskoistka je svojou jednou časťou súčasťou vedenia a druhou časťou je spojená so zemou. Medzi týmito dvoma vodivými časťami je vzduchová medzera, ktorá v bezporuchovom stave zabezpečí dostačujúcu izoláciu jednej časti od druhej. Veľkosť vzdialenosti medzi časťami zodpovedá príslušnej napäťovej hladine. V prípade prekročenia tejto napäťovej hladiny (blesk), získa novú napäťovú hladinu aj časť bleskoistky, ktorá je súčasťou vedenia. Dôjde k preskoku na druhú časť a tá prepätie zvádza do zeme.

Podľa spôsobu akým je prepätie zvádzané do zeme, poznáme bleskoistky:

Ventilové bleskoistky


Sú zložené z iskrišťa a napäťovo závislých odporových blokov. Celé je to uzavreté v keramickom valci. Odpor je špeciálny - nelineárny(závislosť napätia a odporu je nelineárna).
Keď dosiahne napätie na svorkách ventilovej bleskoistky hodnoty nebezpečné pre izoláciu elektrického zariadenia (tj. zapaľovacie napätie),tak sa iskrište prerazí. Zároveň sa pridajú aj odporové bloky, ktorých odpor sa ihneď zmenšuje na nepatrnú veľkosť (je nelineárny). Tým, že odpor rapídne klesol, tak klesne aj prúd, ktorý dosahuje len takú veľkosť, že prepätie nemôže prestúpiť kritickú hodnotu.
Ventilová bleskoistka

Vyfukovacie bleskoistky


Sú to tzv. torokove trubice, čiže rúrka z plynotvorného materiálu, ktorá s dolnou hlavicou tvorí vnútorné iskrište a s hornou hlavicou vonkajšie iskrište. Výbojkový prúd, ktorý prechádza pri prepätí rúrkou sa zhasína prudko unikajúcimi plynmi, ktoré vznikli dotykom oblúka so stenami rúrky.
Tieto bleskoistky sú málo spoľahlivé, lebo týmto spôsobom zvedú do zeme rázový prúd, ale zostáva tam malý následný prúd.
Vyfukovacia bleskoistka

Kondenzátorové bleskoistky

Sú bleskoistky, kde prúd, ktorý vznikne pri prepätí je absorbovaný kondenzátorom a nabíja ho.

Rožkové bleskoistky


Sú bleskoistky, ktorých tvar iskríšť pripomína rožok.Pracujú na podobnom princípe ako ventilové bleskoistky, len sú oveľa jednoduchšie. Je to iskrište, kde druhá elektróda je uzemnená. Ak napätie narastie na zápalné (na prvej elektróde), nastáva preskok (na drúhu elektródu) a zvedie sa do zeme.
Rožková bleskoistka

 

Spúšťacie prístroje

Použitie

- na spúšťanie jednosmerných a striedavých motorov väčších výkonov
- na obmedzenie ich záverových prúdov

Rozdelenie

Kontrolné otázky:

1. Ako rozdeľujeme elektrické prístroje z hľadiska ich funkcie? Stručne ich charakteizujte a uveďte príklad.
2. Charakterizujte funkciu kontaktov.
3. Kedy a kde vzniká elektrický oblúk?
4. Charakterizujte princíp vzniku elektrického oblúka.
5. Charakterizujte opotrebenie kontaktov.
6. Charakterizujte požiadavky na kontakty.
7. Aký materiál sa používa na výrobu kontaktov?
8. Uveďte príklad nesamočinného spínacieho prístroja.
9. Charakterizujte funkciu stykača.
10. Ktorú polohu má stykač stabilnú?
11. Vymenujte hlavné časti stykača.
12. Charakterizujte nadprúd.
13. Koľko spúští má istič? Vymenujte ich a napíšte na čo slúžia.
14. Vymenujte hlavné časti ističa.
15. Aký je základný rozdiel medzi ističom a poistkou?
16. Nakreslite vypínaciu charakteristiku poistky.
17. Vymenujte zvodiče prepätia a stručne charakterizujte ventilovú bleskoistku.?
18. Nakreslite, popíšte a charakterizujte prúdový chránič.
19. Nakreslite, popíšte a charakterizujte napäťový chránič.

Na začiatok