Výběr automatického jističe: druhy a charakteristiky elektrických jističů

Určitě se mnozí z nás zamysleli, proč jističe tak rychle vytlačily z elektrických schémat zastaralé pojistky? Aktivita jejich zavádění je odůvodněna řadou velmi přesvědčivých argumentů, mezi nimiž je možnost koupit tento typ ochrany, který dokonale odpovídá časově-proudovým údajům konkrétních typů elektrických zařízení.

Pochybujete, jaký jistič potřebujete a nevíte, jak ho správně vybrat? Pomůžeme vám najít správné řešení – v článku je popsána klasifikace těchto zařízení. A také důležité charakteristiky, na které byste měli věnovat zvýšenou pozornost při výběru jističe.

Aby se vám s jističi lépe orientovalo, je materiál článku doplněn názornými fotografiemi a užitečnými videodoporučeními od odborníků.

Klasifikace jističů

Jistič prakticky okamžitě vypne svěřený okruh, čímž zabrání poškození vedení a zařízení napájeného ze sítě. Po provedeném vypnutí lze větev ihned znovu spustit, aniž by bylo nutné vyměnit ochranné zařízení.

Obvykle se jističe vybírají podle čtyř klíčových parametrů – jmenovité vypínací schopnosti, počtu pólů, časově-proudové charakteristiky, jmenovitého pracovního proudu.

Podle jmenovité vypínací schopnosti

Tato charakteristika udává přípustný zkratový proud (ZP), při kterém jistič zareaguje a přerušením obvodu odpojí vedení a zařízení k němu připojená.

Podle tohoto parametru se rozlišují tři druhy jističů – 4,5 kA, 6 kA, 10 kA.

1. Jističe pro 4,5 kA (4500 A) se obvykle používají k zabránění poškození silových vedení soukromých obytných objektů. Odpor vedení od rozvodny k místu zkratu je přibližně 0,05 Ω, což dává limitní proud asi 500 A.
2. Zařízení pro 6 kA (6000 A) se používají k ochraně proti zkratu v obytných sektorech a veřejných místech, kde odpor vedení může dosahovat 0,04 Ω, což zvyšuje pravděpodobnost zkratu až na 5,5 kA.
3. Vypínače pro 10 kA (10000 A) se používají k ochraně průmyslových elektrických instalací. Proud až 10000 A může vzniknout v krátkém elektrickém obvodu, který se nachází blízko rozvodny.

Před výběrem optimální modifikace vypínače je důležité pochopit, zda jsou možné zkratové proudy přesahující 4,5 kA nebo 6 kA?

Jmenovitá vypínací schopnost je uvedena v dokumentaci k jističi a na jeho těle ve formě kódu – 4500A, 600A, 10000A nebo 4,5kA, 6kA, 10kA. Na přední části zařízení jsou informace o výrobci, modelu, jmenovitém napětí, které sestává z údajů časově-proudové charakteristiky a pracovního proudu.

Vypnutí jističe nastává při zkratu daných hodnot. Nejčastěji se pro domácí potřeby používají jističe modifikace 6000 A.

Modely 4500 A se pro ochranu moderních elektrických sítí prakticky nepoužívají a v některých zemích je jejich provoz zakázán.

Pokud vás zajímá, jak správně převést Ampéry na Watty, doporučujeme se seznámit s materiálem uvedeným v následujícím článku.

Při registraci zkratu jističem provádí vypnutí elektromagnetická cívka (situace A). Při překročení jmenovitých proudů rozpojuje síť bimetalová destička (situace B).

Funkce jističe spočívá v ochraně elektroinstalace (nikoli zařízení a uživatelů) před zkratem a před roztavením izolace při průchodu proudů nad jmenovité hodnoty.

Podle počtu pólů

Tato charakteristika udává maximální možný počet vodičů, které lze připojit k jističi pro ochranu sítě.

Jejich vypnutí nastává při vzniku havarijní situace (při překročení povolených hodnot proudu nebo překročení úrovně časově-proudové křivky).

Tato charakteristika udává maximální možný počet vodičů, které lze připojit k jističi pro ochranu sítě. Jejich vypnutí nastává při vzniku havarijní situace (při překročení povolených hodnot proudu nebo překročení úrovně časově-proudové křivky).

Jednopólové jističe

Jednopólový vypínač je nejjednodušší modifikací jističe. Je určen k ochraně jednotlivých okruhů, stejně jako jednofázové, dvoufázové a třífázové elektroinstalace. K konstrukci vypínače je možné připojit 2 vodiče – napájecí vodič a odchozí vodič.

Funkce zařízení této třídy zahrnuje pouze ochranu vodiče před vznícením. Samotný nulový vodič vedení se umísťuje na nulovou sběrnici, čímž obchází jistič, a zemnící vodič se připojuje na zemnící sběrnici samostatně.

Připojení jednopólového jističe se provádí jednožilovým vodičem, ale někdy se používají dvoužilové kabely. Napájení se připojuje shora jističe a chráněné vedení zdola, což zjednodušuje montáž. Instalace se provádí na 18mm DIN lištu.

Jednopólový jistič neplní funkci hlavního jističe, protože při jeho nuceném vypnutí dojde k přerušení fázového vodiče, ale nulový vodič zůstává spojen se zdrojem napětí, což neposkytuje 100% záruku ochrany.

Dvoupólové jističe

Když je nutné úplné odpojení elektrické sítě od napětí, používá se dvoupólový jistič.

Používá se jako hlavní jistič, když při zkratu nebo poruše sítě dojde k současnému odpojení celé elektroinstalace. To umožňuje provádět včasné opravy a modernizaci obvodů zcela bezpečně.

Dvoupólové jističe se používají v případech, kdy je potřeba samostatný jistič pro jednofázový spotřebič, například ohřívač vody, bojler, obráběcí stroj.

Připojení dvoupólového jističe probíhá s ohledem na elektrické schéma ochrany s použitím 1- nebo 2-žilového vodiče (počet žil závisí na schématu zapojení). Montáž se provádí na DIN lištu 36 mm.

Jistič se připojuje k chráněnému zařízení pomocí 4 vodičů, z nichž dva jsou napájecí vodiče (jeden je přímo připojen k síti a druhý přivádí napájení přes propojku) a dva jsou odchozí vodiče, které vyžadují ochranu, přičemž mohou být 1-, 2- nebo 3-žilové.

Třípólové jističe

Pro ochranu třífázové 3- nebo 4-vodičové sítě se používají třípólové jističe. Jsou vhodné pro zapojení do hvězdy (střední vodič se ponechá bez ochrany a fázové vodiče se připojí k pólům) nebo do trojúhelníku (bez středního vodiče).

Při poruše na jedné z linek se samostatně odpojí zbývající dvě.

Připojení třípólového jističe se provádí 1-, 2-, 3-žilovými vodiči. Pro instalaci je potřeba DIN lišta o šířce 54 mm.

Třípólový jistič slouží jako hlavní a společný jistič pro všechny typy třífázových zátěží. Často se tato modifikace používá v průmyslu k napájení elektromotorů.

K modelu se připojuje až 6 vodičů, z nichž 3 tvoří fázové vodiče třífázové elektrické sítě. Zbývající 3 jsou chráněné. Představují tři jednofázové nebo jeden třífázový obvod.

Čtyřpólové jističe

Pro ochranu tří- nebo čtyřfázové elektrické sítě, například výkonného motoru zapojeného podle principu “hvězdy s vyvedeným nulovým bodem”, se používá čtyřpólový jistič. Používá se jako vstupní vypínač pro třífázovou čtyřvodičovou síť.

Připojení čtyřpólového jističe se provádí 1-, 2-, 3-, 4-žilovým vodičem, schéma závisí na typu připojení, těleso se instaluje na DIN lištu o šířce 73 mm

K tělesu jističe je možné připojit osm vodičů, z nichž tři jsou fázové vodiče elektrické sítě (+ jeden nulový) a čtyři jsou výstupní vodiče (3 fázové + 1 neutrální).

Jednofázové spotřebiče jsou napájeny napětím 220 V, které lze získat odebráním jedné fáze a nulového vodiče (neutrálu) elektrické sítě. To znamená, že v tomto případě jsou kromě tří fází elektrické sítě ještě jeden vodič – nulový, proto se pro ochranu a spínání takové elektrické sítě instalují čtyřpólové jističe, které přeruší všechny čtyři vodiče.

Podle časově-proudové charakteristiky

Jističe mohou mít stejný ukazatel jmenovitého výkonu zátěže, ale charakteristiky spotřeby elektrické energie přístrojů se mohou lišit.

Spotřebovaný výkon může přicházet nerovnoměrně, měnit se v závislosti na druhu a zátěži, a také při zapnutí, vypnutí nebo trvalém provozu daného zařízení.

Kolísání spotřebovaného výkonu může být značné a rozsah jeho změn široký. To vede k vypnutí jističe v důsledku překročení jmenovitého proudu, což se považuje za falešné odpojení sítě.

Aby se vyloučila pravděpodobnost nežádoucího spuštění jističe při nehavarijních standardních změnách (zvýšení proudu, změna výkonu), používají se jističe s určitými časově-proudovými charakteristikami (ČP).

To umožňuje provozovat jističe se stejnými proudovými parametry s libovolnými přípustnými zátěžemi bez falešných odpojení.

ČP ukazují, za jaký čas jistič zareaguje a jaké budou ukazatele poměru proudu a jmenovitého proudu jističe.

Vlastnosti jističů s charakteristikou B

Jistič s uvedenou charakteristikou se vypne za 5–20 sekund. Ukazatel proudu je přitom 3–5 jmenovitých proudů jističe. Tyto modifikace se používají k ochraně obvodů napájejících běžné domácí spotřebiče.

Nejčastěji se model používá k ochraně elektroinstalace bytů a rodinných domů.

Charakteristika C – principy činnosti

Jistič s označením C se vypne za 1–10 sekund při 5–10 jmenovitých proudech.

Vypínače této skupiny se používají ve všech oblastech – v domácnosti, stavebnictví, průmyslu, ale nejvíce jsou žádané v oblasti elektrické ochrany bytů, domů a obytných prostor.

Provoz vypínačů s charakteristikou D

Jističe třídy D se používají v průmyslu a jsou zastoupeny třípólovými a čtyřpólovými modifikacemi. Používají se k ochraně výkonných elektromotorů a různých 3fázových zařízení.

Doba sepnutí jističe je 1–10 sekund při proudu násobném 10–14, což umožňuje jeho efektivní použití k ochraně různých vedení.

Ve spodní části grafu je uvedena násobnost hodnot jmenovitého proudu, na svislé ose je doba vypnutí. Pro charakteristiku B dochází k vypnutí při 3–5násobném překročení skutečného proudu nad jmenovitý, pro C – 5–10násobném, pro D – 10–14násobném.

Výkonné průmyslové motory pracují výhradně s jističi s charakteristikou D.

Možná vás také bude zajímat seznámit se s označováním automatických jističů v našem dalším článku.

Podle jmenovitého pracovního proudu

Celkem existuje 12 modifikací jističů, lišících se podle ukazatele jmenovitého pracovního proudu – 1A, 2A, 3A, 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A. Parametr odpovídá za rychlost sepnutí jističe při překročení skutečného proudu nad jmenovitý.

Tabulka ilustruje maximální výkon každé modifikace jističe na základě schématu zapojení a napětí sítě. Maximální výkon jističe nastává při připojení zátěže do trojúhelníku.

Výběr vypínače podle uvedené charakteristiky se provádí s ohledem na výkon elektroinstalace, dovolený proud, který vedení v normálním režimu snese. Pokud není hodnota proudu známa, určí se pomocí vzorců s využitím údajů o průřezu vodiče, jeho materiálu a způsobu uložení.

Jističe 1A, 2A, 3A se používají k ochraně obvodů s malými proudy. Jsou vhodné pro napájení malého počtu spotřebičů, například lampy nebo lustru, málo výkonné lednice a dalších zařízení, jejichž celkový výkon nepřesahuje možnosti jističe.

Vypínač 3A se efektivně používá v průmyslu, pokud se provede jeho třífázové zapojení do trojúhelníku.

Vypínače 6A, 10A, 16A je přípustné používat k napájení jednotlivých elektrických obvodů, malých místností nebo bytů.

Tyto modely se používají v průmyslu, pomocí nich se napájejí elektromotory, solenoidy, ohřívače, svařovací automaty připojené samostatnou linkou.

Tří- a čtyřpólové jističe 16A se používají jako vstupní u třífázového schématu napájení. V průmyslu se dává přednost přístrojům s D-křivkou.

Jističe 20A, 25A, 32A se používají k ochraně elektroinstalace moderních bytů, jsou schopny zajistit elektřinu pro pračky, topidla, elektrické sušičky a další spotřebiče s vysokým výkonem. Model 25A se používá jako hlavní jistič.

Jističe 40A, 50A, 63A patří do třídy zařízení s vysokým výkonem. Používají se k zajištění elektřiny pro silová zařízení s vysokým výkonem v domácnostech, průmyslu a občanské výstavbě.

Výběr a výpočet jističů

Při znalosti charakteristik jističe lze určit, který jistič je vhodný pro daný účel. Před výběrem optimálního modelu je však třeba provést určité výpočty, pomocí kterých lze přesně určit parametry požadovaného zařízení.

Krok #1 – určení výkonu jističe

Při výběru jističe je důležité zohlednit celkový výkon připojovaných spotřebičů.

Například je potřeba jistič pro připojení kuchyňských spotřebičů k elektrické síti. Předpokládejme, že do zásuvky bude zapojena kávovar (1000 W), lednička (500 W), trouba (2000 W), mikrovlnná trouba (2000 W) a rychlovarná konvice (1000 W). Celkový výkon bude 1000+500+2000+2000+1000=6500 (W) nebo 6,5 kW.

V tabulce je uveden jmenovitý výkon některých domácích spotřebičů potřebný pro jejich provoz. Podle normativních údajů se volí průřez silového vodiče pro jejich napájení a jistič pro ochranu elektroinstalace.

Pokud se podíváme na tabulku jističů podle připojovacího výkonu a vezmeme v úvahu, že standardní napětí elektroinstalace v domácnosti je 220 V, pak pro provoz bude vhodný jednopólový nebo dvoupólový jistič 32A s celkovým výkonem 7 kW.

Je třeba vzít v úvahu, že může být zapotřebí větší spotřeba, protože během provozu může být nutné připojit další elektrické spotřebiče, které nebyly původně zohledněny. Aby se tato situace předvídala, používá se ve výpočtech celkové spotřeby zvyšující koeficient.

Předpokládejme, že v důsledku přidání dalšího elektrického zařízení bylo potřeba zvýšit výkon o 1,5 kW. Pak je třeba vzít koeficient 1,5 a vynásobit jím vypočtený výkon.

Ve výpočtech je někdy vhodné použít snižující koeficient. Používá se tehdy, když není možné současné použití několika spotřebičů.

Předpokládejme, že celkový výkon elektroinstalace pro kuchyň činil 3,1 kW. Pak je snižující koeficient roven 1, protože se zohledňuje minimální počet současně připojených spotřebičů.

Pokud není možné jeden ze spotřebičů připojit s ostatními, bere se snižující koeficient menší než jedna.

Krok #2 – výpočet jmenovitého výkonu jističe

Jmenovitý výkon je výkon, při kterém nedochází k odpojení elektroinstalace.

Vypočítá se podle vzorce:

M = N * CT * cos(φ),

Kde

• M – výkon (Watt);
• N – napětí elektrické sítě (Volt);
• ST – síla proudu, která může projít jističem (Ampér);
• cos(φ) – hodnota kosinu úhlu, který odpovídá úhlu posunu mezi fázemi a napětím.

Hodnota kosinu je obvykle 1, protože k posunu mezi fází proudu a napětí prakticky nedochází.

Z rovnice vyjádříme ST:

CT = M/N,

Výkon již máme určený, a síťové napětí je obvykle 220 Voltů.

Pokud je celkový výkon 3,1 kW, pak:

CT = 3100/220 = 14.

Získaný proud bude 14 A.

Pro výpočet při třífázovém zatížení se používá stejný vzorec, ale zohledňují se úhlové posuny, které mohou dosahovat velkých hodnot. Obvykle jsou uvedeny na připojovaném zařízení.

Krok #3 – výpočet jmenovitého proudu

Jmenovitý proud lze vypočítat z dokumentace k elektroinstalaci, ale pokud není k dispozici, určuje se na základě vlastností vodiče.

Pro výpočty jsou potřebné následující údaje:

• plocha průřezu vodiče;
• materiál použitý pro žíly (měď nebo hliník);
• způsob uložení.

V domácích podmínkách je elektroinstalace obvykle umístěna ve zdi.

Pro výpočet plochy průřezu budete potřebovat mikrometr nebo posuvné měřítko. Je nutné měřit výhradně vodivé jádro, nikoli vodič a izolaci.

Po provedení potřebných měření vypočítáme plochu průřezu:

S = 0,785 * D * D,

Kde

• D – průměr vodiče (mm);
• S – plocha průřezu vodiče (mm²).

Dále použijeme níže uvedenou tabulku.

Po určení materiálu, ze kterého jsou žíly vodiče vyrobeny, a po výpočtu plochy průřezu lze určit hodnoty proudu a výkonu, které elektroinstalace sítě vydrží. Údaje jsou uvedeny pro elektroinstalaci skrytou ve zdi.

S ohledem na získané údaje volíme pracovní proud jističe a také jeho jmenovitou hodnotu. Ta musí být rovna nebo menší než pracovní proud. V některých případech je povoleno použití jističů s jmenovitou hodnotou překračující skutečný proud elektroinstalace.

Krok #4 – určení časově-proudové charakteristiky

Pro správné určení ČPCh je nutné zohlednit rozběhové proudy připojovaných zátěží.

Potřebné údaje lze zjistit pomocí níže uvedené tabulky.

V tabulce jsou uvedeny některé druhy elektrických zařízení, dále násobnosti rozběhového proudu a doby trvání impulsů v sekundách

Z údajů v tabulce lze určit proud (v ampérech) při zapnutí zařízení a také periodu, po které se mezní proud znovu objeví.

Například, pokud vezmeme elektrický mlýnek na maso s výkonem 1,5 kW, vypočítáme jeho pracovní proud z tabulek (bude to 6,81 A) a s ohledem na násobek startovacího proudu (až 7krát) získáme hodnotu proudu 6,81*7=48 (A).

Proud této síly protéká s periodicitou 1-3 sekundy. S ohledem na grafy VTK pro třídu B lze vidět, že při přetížení jistič zareaguje v prvních sekundách po spuštění mlýnku.

Je zřejmé, že násobek tohoto zařízení odpovídá třídě C, proto je nutné použít jistič s charakteristikou C k zajištění provozu elektrického mlýnku na maso.

Pro domácí potřeby se obvykle používají jističe odpovídající charakteristikám B, C. V průmyslu se u zařízení s velkými násobnými proudy (motory, zdroje napájení atd.) vytváří proud až 10násobný, proto je vhodné použít D-modifikace zařízení.

Je však třeba vzít v úvahu výkon těchto zařízení a také dobu trvání startovacího proudu.

Autonomní automatické jističe se liší od běžných tím, že se instalují do samostatných rozvodných skříní.

Funkce zařízení zahrnuje ochranu obvodu před neočekávanými napěťovými špičkami a vypnutí elektřiny v celé nebo určité části sítě.

Závěry a užitečné video k tématu

Výběr jističe podle proudové charakteristiky a příklad výpočtu proudu jsou uvedeny v následujícím videu:

Výpočet jmenovitého proudu jističe je demonstrován v následujícím videu:

Jističe se montují na vstupu do domu nebo bytu. Jsou umístěny v plastových pevných boxech. Přítomnost jističe v schématu domácí elektrické sítě je zárukou bezpečnosti. Přístroje umožňují včasné vypnutí elektrického vedení, pokud parametry sítě překročí nastavenou mez.

S ohledem na základní charakteristiky jističů a provedením správných výpočtů lze provést správný výběr tohoto zařízení a jeho instalaci.

Pokud máte znalosti nebo zkušenosti s prováděním elektroinstalačních prací, podělte se prosím o ně s našimi čtenáři. Zanechte své komentáře k výběru jističe a nuancím jeho instalace v komentářích níže.