Wyłącznik CP (circuit protector) a NFB, bezpiecznik i RCD

Wyobraź sobie maszynę przysłaną z Japonii. Na rysunku szafy sterowniczej wyjścia 24 V DC zasilają rząd małych aparatów oznaczonych „CP”, każdy z opisem w rodzaju „2P 3A”. Lista części nazywa je sākitto purotekuta (circuit protector). Jeden z nich wyzwala się przy każdym uruchomieniu maszyny, a ktoś z zespołu proponuje wymianę na lokalny wyłącznik nadprądowy (MCB) o tym samym prądzie albo na wyższy prąd znamionowy.

Wyłącznik CP (circuit protector) chroni urządzenie i obwody sterowania przed przetężeniem. Wyłącznik oznaczony NFB lub MCCB chroni przewody. Mają inne normy i inne zadania, więc ten sam prąd znamionowy nie czyni jednego zamiennikiem drugiego ani bezpiecznika.

W artykule wyjaśniamy, czym jest CP, jak zadziałuje, jak czytać oznaczenia P/E i kod typu oraz czym różni się od NFB, bezpiecznika i ELB (odpowiednika RCD). Dalej opisujemy, co sprawdzić przy doborze i wymianie, oraz dlaczego reset CP to nie to samo co ponowne uruchomienie maszyny. Na końcu są lista kontrolna, pytania do japońskiego dostawcy i wzór zapytania.

Spis treści

1. Najważniejsze informacje
2. Szybki przegląd: aparaty zabezpieczające na japońskich rysunkach
3. Czym jest wyłącznik CP (circuit protector)?
4. Jak zadziałuje wyłącznik CP
5. Jak czytać oznaczenia CP: bieguny, elementy i kod typu
6. Wyłącznik CP a wyłącznik NFB/MCCB
7. Wyłącznik CP a bezpiecznik
8. Wyłącznik CP a ELB (wyłącznik upływowy, RCD)
9. Dobór lub wymiana wyłącznika CP
10. Po zadziałaniu: reset CP a ponowne uruchomienie maszyny
11. Lista kontrolna przed wymianą lub zmianą prądu znamionowego CP
12. Pytania do japońskiego dostawcy
13. Ograniczenia tego artykułu
14. FAQ
15. Źródła

Najważniejsze informacje

• CP = circuit protector, formalnie 機器保護用遮断器 (kiki hogo-yō shadanki, „wyłącznik do ochrony urządzeń”). Norma japońska to JIS C 4610, oparta na IEC 60934 (Circuit-breakers for equipment, CBE). W Polsce odpowiada jej PN-EN IEC 60934:2019-12 „Wyłączniki do urządzeń (CBE)”
• CP chroni aparaty i obwody sterowania wewnątrz urządzenia. NFB/MCCB chroni przewody. CP nie zastępuje nadrzędnego zabezpieczenia przewodów
• „2P1E” oznacza dwa bieguny i jeden element wyzwalający nadprądowy, a nie dwa źródła zasilania
• Dobór CP to coś więcej niż prąd znamionowy. Sprawdź AC lub DC, napięcie, prąd włączeniowy i jego czas, zdolność wyłączania przy swoim napięciu, ograniczenie prądu zasilacza DC, temperaturę w szafie i styki pomocnicze
• „Auto reset” w CP nie musi oznaczać, że obwód sam się załączy. To, kiedy maszyna może ruszyć ponownie, to osobna decyzja zależna od ryzyka maszyny
• Jeśli CP wyzwala się ciągle, najpierw znajdź przyczynę, a dopiero potem rozważaj wyższy prąd znamionowy

Szybki przegląd: aparaty zabezpieczające na japońskich rysunkach

Tabela pomaga dopasować oznaczenie z japońskiego rysunku lub listy części do aparatu, o który chodzi. Ostatnia kolumna podaje najbliższą kategorię stosowaną w Europie i w Ameryce Północnej. Nie oznacza to, że aparaty są wymienne.

Oznaczenie, które możesz zobaczyć	Co to jest	Główne zadanie	Norma japońska	Najbliższa kategoria poza Japonią
CP, CBE, sākitto purotekuta, 機器保護用遮断器 (kiki hogo-yō shadanki)	Wyłącznik do ochrony urządzeń (circuit protector)	Ochrona przetężeniowa aparatów i obwodów sterowania wewnątrz urządzenia	JIS C 4610 (typy mechaniczne)	CBE wg IEC 60934 (w Polsce PN-EN IEC 60934). W Ameryce Północnej CP są często certyfikowane jako zabezpieczenia dodatkowe wg UL 1077
NFB, MCCB, 配線用遮断器 (haisen-yō shadanki)	Wyłącznik w obudowie wtykowanej (wyłącznik kompaktowy)	Ochrona przewodów przed przeciążeniem i zwarciem	JIS C 8201-2-1	MCCB wg IEC 60947-2 (PN-EN 60947-2). W USA wyłączniki obwodów odbiorczych wg UL 489
F, FUSE, bezpiecznik (hyūzu)	Bezpiecznik topikowy	Otwiera obwód przy przetężeniu przez przepalenie wkładki, trzeba go wymienić	Zależy od typu bezpiecznika	Bezpiecznik typu i o parametrach wskazanych przez producenta urządzenia
ELB, ELCB, 漏電遮断器 (roden shadanki)	Wyłącznik upływowy	Ochrona przed prądem upływu do ziemi, wiele modeli obejmuje też przetężenie	JIS C 8201-2-2 i inne	Wyłącznik różnicowoprądowy (RCD; RCCB/RCBO)

Wyłączniki NFB, MCCB, ELB oraz oznaczenia AF/AT na japońskich wyłącznikach omawia osobny artykuł.

Czym jest wyłącznik CP (circuit protector)?

Wyłącznik CP odłącza zasilanie obwodu sterowania lub odbiornika, gdy płynie w nim prąd przetężeniowy. Jego formalna japońska nazwa, kiki hogo-yō shadanki, znaczy „wyłącznik do ochrony urządzeń”. Na rysunkach i w katalogach skraca się ją do CP lub CBE.

W szafie sterowniczej CP stoją zwykle w odgałęzieniach zasilających czujniki, wskaźniki, zawory elektromagnetyczne i podobne aparaty, jeden CP na obwód. Ułatwia to znalezienie usterki. Przy poprawnej koordynacji zabezpieczeń zapobiega też zatrzymaniu większej części maszyny, niż to konieczne.

Nadrzędny wyłącznik (NFB/MCCB) to inny aparat o innym zadaniu: chroni przewody zasilające i odgałęzienia przed przeciążeniem i zwarciem. Dodanie CP poniżej nie pozwala pominąć zabezpieczenia przewodów powyżej. Ustal, który aparat chroni którą część obwodu.

Wyłącznik nadrzędny, zasilacz i CP w odgałęzieniach nie pełnią tej samej roli.

← Przewiń w bok, aby zobaczyć cały rysunek →

Szkic koncepcyjny toru zasilania i rozmieszczenia aparatów. Pominięto bieguny po stronie AC, uziemienie, numery przewodów i szczegóły zacisków. To nie jest schemat do wykonania szafy.

CP stosuje się w obwodach sterowania obrabiarek, w zasilaniu urządzeń elektronicznych i w sprzęcie biurowym. Są też wyroby przeznaczone do urządzeń medycznych i pojazdów. Występują w wersji mechanicznej i elektronicznej. Dwa aparaty nazwane „CP” mogą się różnić budową, rodzajem zasilania i normą, której spełniają wymagania, więc traktuj je jak różne wyroby.

Norma JIS C 4610:2005 nosi tytuł 機器保護用遮断器 i dotyczy mechanicznych aparatów łączeniowych chroniących obwody wewnątrz urządzeń elektrycznych. W jej przedmowie jako podstawę nowelizacji wskazano IEC 60934:2000, Circuit-breakers for equipment (CBE). IEC 60934 zmieniono w 2019 roku, a w katalogu PKN figuruje PN-EN IEC 60934:2019-12 „Wyłączniki do urządzeń (CBE)”. Nie zakładaj, że JIS C 4610 obejmuje CP elektroniczne. Czytaj normy podane dla konkretnego wyrobu.

Niektóre serie mają bardzo małe prądy znamionowe w drobnych stopniach, ale zakres zależy od serii. Mitsubishi Electric CP30-BA jest na przykład podawany w zakresie od 0,1 A do 30 A. To zakres jednej serii, a nie wszystkich CP.

Po stronie pierwotnej i wtórnej zasilacza napięcie i prąd tego samego odbiornika są różne. Na rysunku sprawdź, po której stronie stoi dany CP i jaką usterkę ma wykrywać. Numery przewodów i zacisków, a nie tylko nazwy aparatów, pomagają ustalić, co jest zasilane z danego CP.

Jak zadziałuje wyłącznik CP

CP łączy element wykrywający nieprawidłowy prąd z elementem przerywającym obwód. Metody wykrywania to m.in. termiczna, elektromagnetyczna, hydrauliczno-magnetyczna i termomagnetyczna. CP elektroniczne monitorują prąd układem elektronicznym.

W CP termicznym ciepło od prądu dociera do bimetalu, a jego odkształcenie rozwiera styki. Bimetal to dwa metale o różnej rozszerzalności cieplnej, zespolone ze sobą, więc przy nagrzewaniu się wygina.

Czas zadziałania CP termicznego zależy nie tylko od wartości prądu, lecz także od czasu jego płynięcia i od temperatury otoczenia. CP nie jest łącznikiem, który otwiera się w chwili przekroczenia prądu znamionowego, a takie założenie prowadzi do błędnych wniosków.

Warto rozdzielić dwa etapy: nagrzewanie się elementu wykrywającego i rozwarcie styków.

← Przewiń w bok, aby zobaczyć cały rysunek →

Rysunek koncepcyjny mechanizmu termicznego, a nie budowa wewnętrzna konkretnego wyrobu. CP elektromagnetyczne i elektroniczne mogą w ogóle nie mieć bimetalu.

W CP elektromagnetycznym siła magnetyczna od prądu porusza zworę i zwalnia mechanizm wyzwalający. Niektóre typy hydrauliczno-magnetyczne spowalniają ten ruch olejowym tłumikiem, aby uzyskać potrzebne opóźnienie.

Typy elektromagnetyczne też wymagają sprawdzenia temperatury i warunków montażu. W niektórych wyrobach hydrauliczno-magnetycznych grawitacja działa na rdzeń inaczej zależnie od położenia montażowego. Charakterystyka zadziałania obowiązuje więc tylko w warunkach podanych w karcie katalogowej.

Typy termomagnetyczne łączą wykrywanie długotrwałego przeciążenia z szybką reakcją na duży prąd. Mechanizmy i charakterystyki czasowe różnią się nawet przy tym samym prądzie znamionowym, więc sama nazwa typu nie mówi, jaki odbiornik CP może chronić.

CP elektroniczne monitorują prąd elektronicznie i wyłączają wyjście odgałęzienia, często kluczem półprzewodnikowym. Wyroby do obwodów 24 V DC mogą mieć nastawę prądu dla każdego odgałęzienia i sygnalizację stanu, a część ma też wyjście alarmowe lub zdalny reset.

Rozwarcie styku mechanicznego i wyłączenie półprzewodnika zostawiają obwód w innym stanie elektrycznym. Niektóre CP elektroniczne mają także izolację mechaniczną, ale sam wskaźnik „OFF” nie dowodzi, że obwód jest odizolowany.

Przekaźniki termiczne przeciążeniowe też wykrywają przeciążenie silnika na podstawie ciepła, lecz to, co chronią i jak otwierają obwód (zwykle przez stycznik), trzeba sprawdzać osobno. Te aparaty omawia artykuł o przekaźnikach przeciążeniowych.

Jak czytać oznaczenia CP: bieguny, elementy i kod typu

Co znaczą 2P1E i 2P2E

Na japońskich wyłącznikach i CP „P” to liczba biegunów, a „E” to liczba elementów wyzwalających nadprądowych. Aparat 2P1E ma dwa bieguny łączące razem i jeden element wykrywający przetężenie. Nie oznacza to, że obwód ma dwa źródła zasilania.

Biegunów wykrywających przetężenie nie licz razem ze stykami, które otwierają się wspólnie.

← Przewiń w bok, aby zobaczyć cały rysunek →

Schemat objaśniający oznaczenie P/E. W rzeczywistych CP wyposażenie dodatkowe może zmieniać układ elementów, więc czytaj schemat połączeń wewnętrznych wyrobu, a nie tylko liczbę biegunów.

Jeden element nie oznacza, że otwiera się tylko styk tego bieguna. To, czy oba bieguny otwierają się wspólnie, i to, który biegun ma element, są osobnymi informacjami. Sprawdź razem liczbę biegunów, liczbę elementów i połączenia wewnętrzne. W wyłącznikach 2P1E Fuji Electric biegun bez elementu jest oznaczony „N” i idzie do przewodu neutralnego (uziemionego).

Polaryzacja po stronie DC i układ uziemienia po stronie AC wpływają też na to, gdzie musi być element i jak podłączyć aparat. Niektóre wyroby dopuszczają łączenie biegunów szeregowo w podanych warunkach. Nie odwracaj zacisków ani nie zmieniaj wskazanego sposobu podłączenia, stosuj tylko te przyłączenia, na które wyrób ma certyfikat.

Jak czytać kod typu i parametry

Kod typu CP zawiera w jednym ciągu bieguny, wyposażenie wewnętrzne, charakterystykę zadziałania i prąd znamionowy. Amerykański przewodnik doboru Mitsubishi Electric (wydanie 18, 2018) objaśnia kod CP30 na takim przykładzie:

Część kodu „CP30-BA 1P 1-M 3A”	Znaczenie	Inne kody z tego samego przewodnika
CP30-BA	Seria (wielkość 30 A)	CP30-HU (większa zdolność wyłączania)
1P	1 biegun	2P, 3P
1	Wyposażenie wewnętrzne: typ podstawowy (bez styku pomocniczego)	2 = styk pomocniczy (AX), 9 = styk alarmowy (AL), 21/91 = wersje do małych obciążeń, 6 = wyzwalacz wzrostowy
M	Charakterystyka zadziałania: typ średnioszybki	1 = bezzwłoczny, F = szybki, S = wolny, MD/SD = z opóźnieniem bezwładnościowym
3A	Prąd znamionowy	0,5–30 A standardowo; 0,1, 0,25 i 0,3 A wersje niestandardowe

Ten sam przewodnik pokazuje, dlaczego jedna wartość zdolności wyłączania nie wystarcza. Dla jednobiegunowego CP30-BA podaje 2,5 kA przy 250 V AC i 2,5 kA przy 65 V DC wg UL 1077 / CSA C22.2 nr 235, ale 2,5 kA przy 230 V AC i 2,5 kA przy 60 V DC wg IEC 60934 i JIS C 4610. Każda wartość odnosi się do konkretnej normy i napięcia. Kody i parametry różnią się zależnie od producenta i wydania katalogu, więc zawsze czytaj aktualną kartę katalogową dokładnie tego typu, który jest na rysunku.

Wyłącznik CP a wyłącznik NFB/MCCB

W japońskich szafach wyłącznik zwykle oznaczany NFB lub MCCB służy do ochrony przewodów przed przeciążeniem i zwarciem. CP dobiera się do łączenia i ochrony zasilania urządzenia, obwodów sterowania i odbiorników. Obejmują więc różne części obwodu.

Nazwa „circuit breaker” bywa używana szeroko dla obu. Aby odróżnić wyłącznik przewodowy od aparatu do ochrony urządzeń, czytaj przeznaczenie i normę w karcie katalogowej typu, a nie samą nazwę.

Typowe normy to JIS C 4610 i IEC 60934 (w Polsce PN-EN IEC 60934) dla CP oraz JIS C 8201-2-1 dla wyłączników przewodowych (odpowiednik europejski: PN-EN 60947-2). W Ameryce Północnej CP, takie jak seria CP30 Mitsubishi, są oferowane jako zabezpieczenia dodatkowe wg UL 1077. Służą do ochrony wewnątrz urządzenia, gdy zabezpieczenie obwodu odbiorczego jest zapewnione osobno, a nie jako wyłączniki obwodów odbiorczych. Przy wymianie aparatu wykonanego wg jednej normy na aparat wg innej sprawdź, czy nadal spełnione są pierwotne warunki ochrony, a nie tylko prąd znamionowy.

Wielkość obudowy też nie rozstrzyga sprawy. Do wyłączników przewodowych należą małe wyłączniki nadprądowe (MCB), które wyglądają podobnie do CP. Fuji Electric zwraca uwagę, że MCB spełniają normę wyłączników przemysłowych (IEC 60947-2), CP spełniają IEC 60934 i JIS C 4610, a tylko CP występują w typach bezzwłocznych i z opóźnieniem bezwładnościowym. Instalacyjne MCB w Europie podlegają zwykle osobnej normie (PN-EN 60898-1), więc „lokalny MCB” to kolejna kategoria, a nie odpowiednik CP.

CP oferują drobne wartości prądu i charakterystyki dla małych obciążeń, a NFB są dostępne w wielkościach do dużych prądów przewodów. Zakresy prądów jednak zachodzą na siebie, więc nie ma stałej wartości w amperach, która rozdziela oba typy.

W pewnych warunkach CP może przy okazji chronić część przewodu, ale nie jest to gwarantowane. FAQ Fuji Electric stwierdza, że CP nie są klasyfikowane jako aparaty do ochrony przewodów i nie mają w tym zakresie wymaganych parametrów. To, czy przewód zostanie ochroniony, zależy od jego wytrzymałości i charakterystyki CP. Nie myl tego, co aparat przypadkiem robi, z tym, do czego ma parametry.

W projekcie obwodu wypisz aparaty od źródła: wyłącznik nadrzędny, przewód, CP odgałęzienia, odbiornik. Potem zapisz, co każdy z nich wytrzyma. Selektywność (koordynacja) zabezpieczeń, czyli który aparat zadziała pierwszy przy danej usterce, to jeden z powodów ustawiania CP w odgałęzieniach.

Mniejszy prąd znamionowy CP poniżej nie gwarantuje, że zadziała pierwszy. Kolejność zależy od wartości i czasu prądu zakłóceniowego, więc oceniaj ją z charakterystyk czasowo-prądowych i danych producenta o dopuszczalnych kombinacjach. Ustalenie tego przy doborze aparatów, a nie po narysowaniu schematu, oszczędza poprawek.

Zdolność wyłączania i prąd zwarciowy

Prąd zwarciowy zależy od mocy źródła, transformatora oraz długości i przekroju przewodów. Nie wynosi automatycznie 10 kA lub więcej w każdym obwodzie. Oblicz prąd spodziewany w miejscu zainstalowania aparatu i porównaj go ze zdolnością wyłączania aparatu.

Prąd znamionowy i znamionowa zdolność wyłączania zwarciowego to osobne parametry. Prąd znamionowy dotyczy pracy normalnej, a zdolność wyłączania to prąd zakłóceniowy, który aparat może przerwać. Nawet CP do obciążenia kilku amperów może w razie zwarcia zobaczyć prąd wielokrotnie większy od normalnego.

Wartości zdolności wyłączania mają warunki: napięcie, AC lub DC, normę badania i sposób połączenia biegunów. Nie wyrywaj z katalogu samej liczby w kA, tylko porównuj wartości z wiersza zgodnego z Twoimi warunkami zasilania.

Rozdziel to, co CP może przerwać samodzielnie, od tego, z czym radzi sobie tylko w połączeniu z aparatem nadrzędnym. Duży wyłącznik powyżej nie oznacza sam z siebie, że zapewnia zabezpieczenie rezerwowe (back-up) dla dowolnego CP.

Przy wymianie CP przenieś na nowy aparat warunki zwarciowe w miejscu zainstalowania i warunki certyfikacji wyrobu, razem z prądem znamionowym. Nawet zamiennik o tych samych wymiarach może się różnić możliwością pracy na AC lub DC, zdolnością wyłączania albo stykami pomocniczymi.

Jeśli ma stanąć tylko uszkodzony fragment, porównaj charakterystyki czasowo-prądowe aparatu niższego i nadrzędnego i zaprojektuj selektywne wyłączanie tam, gdzie jest potrzebne. Zależnie od wielkości zwarcia mogą zadziałać oba aparaty, więc nie przewiduj zakresu zatrzymania wyłącznie na podstawie prądu normalnego.

Porównanie obok siebie

Podstawowa różnica to przeznaczenie i zastosowanie, a nie wielkość. Tabela pokazuje ogólny obraz, a przydatność do konkretnego obwodu zależy od normy i parametrów danego typu.

Cecha	Wyłącznik CP (circuit protector)	Wyłącznik przewodowy (NFB/MCCB)
Co głównie chroni	Wnętrze urządzenia, obwody sterowania, odbiorniki	Przewody zasilające i odgałęzienia
Typowe normy	Typy mechaniczne: JIS C 4610, IEC 60934 (PN-EN IEC 60934); UL 1077 w Ameryce Północnej	JIS C 8201-2-1 (IEC 60947-2, PN-EN 60947-2); UL 489 dla obwodów odbiorczych w USA
Prąd znamionowy	Niektóre serie mają małe wartości w drobnych stopniach	Dobierany do przewodów; zakres zależy od wyrobu
Typowe miejsce	Pojedyncze obwody wewnątrz urządzenia lub szafy	Rozdzielnice, zasilanie urządzeń
Co decyduje o doborze	Co wytrzyma odbiornik, prąd włączeniowy, współpraca z zasilaczem	Obciążalność przewodu, warunki zwarciowe, koordynacja
Zastąpienie jednego drugim	Nigdy nie decyduj tylko na podstawie prądu znamionowego lub wymiarów. Sprawdź normę, napięcie i zdolność wyłączania

Wyłącznik CP a bezpiecznik

Bezpiecznik otwiera obwód, gdy przetężenie topi jego wkładkę. Po przepaleniu nie nadaje się do ponownego użycia: usuwa się przyczynę i wymienia go na bezpiecznik wskazanego typu i prądu znamionowego.

Bezpiecznika nie trzeba wymieniać przy każdym włączeniu i wyłączeniu urządzenia, tylko po przepaleniu. Jeśli przepala się przy każdym rozruchu, sprawdź, czy jego charakterystyka czasowa pasuje do normalnego prądu włączeniowego i czy odbiornik nie ma usterki.

Większość CP można natomiast przywrócić do pracy wskazaną czynnością po usunięciu przyczyny i wykonaniu wymaganych sprawdzeń. Nie znaczy to, że CP służy bez końca. Liczą się przerwane prądy, historia zadziałań i znamionowa trwałość.

Niektóre CP mogą też służyć jako łącznik zasilania, ale to, czy nadają się do częstego codziennego łączenia, zależy od zdolności łączeniowej i trwałości. Funkcja zabezpieczająca nie czyni z CP zamiennika stycznika ani przełącznika sterującego.

Ręczne wyłączenie CP zwykle odcina zasilanie strony obciążenia. Traktuj to jako kwestię organizacji pracy: kontroluj, kto go przełącza, i zapobiegaj niezamierzonemu zatrzymaniu oraz niezamierzonemu ponownemu załączeniu.

Nie zakładaj, że ogólny CP daje taką samą ochronę jak szybki bezpiecznik chroniący półprzewodniki. Różnią się dopuszczalny prąd i czas oraz zdolność ograniczania prądu przez bezpiecznik, więc stosuj się do specyfikacji producenta urządzenia i dopuszczonych kombinacji.

Przy porównywaniu kosztów uwzględnij czas przestoju, pracę przy wymianie i wymaganą ochronę obwodu, a nie tylko cenę części. Po przepaleniu bezpiecznika znajdź przyczynę i wymień go na wskazany typ.

Wyłącznik CP a ELB (wyłącznik upływowy, RCD)

ELB wykrywa prąd upływający z obwodu do ziemi i otwiera obwód. Ten prąd upływu to inna wielkość niż przetężenie, na które reaguje CP. Typowa metoda przeprowadza przewód prądu wpływającego i powrotnego razem przez przekładnik sumujący (ZCT, odpowiednik rdzenia różnicowego): w stanie normalnym ich pola magnetyczne się znoszą, a prąd, który nie wraca, tworzy niezrównoważenie wykrywane przez ELB. W wielofazowych obwodach AC ELB operuje sumą prądów faz, więc upływu nie da się ocenić zwykłym odjęciem dwóch wskazań amperomierza.

Upływ wystarczający do porażenia może wystąpić, nawet gdy prąd obciążenia jest znacznie mniejszy od prądu znamionowego CP. Nie oczekuj, że zwykły CP przetężeniowy wykryje upływ, tylko zaplanuj ochronę przed upływem osobno. Niektóre ELB zapewniają też ochronę przed przeciążeniem i zwarciem. O prądzie zadziałania, czasie zadziałania i relacji ELB do NFB mówi osobny artykuł.

Dźwignia CP lub ELB w położeniu OFF nie dowodzi, że nie ma innych źródeł zasilania ani energii zgromadzonej. Przy pracach konserwacyjnych trzeba ustalić wszystkie źródła energii w urządzeniu i zastosować zakładową procedurę blokowania i oznakowania (LOTO) oraz potwierdzenie braku napięcia. Prace przy zabezpieczeniach i rozdzielnicach powinny wykonywać osoby z odpowiednimi uprawnieniami, zgodnie z zasadami BHP w zakładzie.

Dobór lub wymiana wyłącznika CP

Dobieraj CP z myślą o pracy normalnej i o stanach awaryjnych, a nie tylko o tym, jak się go resetuje po zadziałaniu. Zacznij od zebrania danych o odbiorniku i zasilaczu, a potem zawężaj kandydatów według charakterystyki zadziałania, zdolności wyłączania, warunków montażu i sposobu resetu.

Rodzaj zasilania i miejsce CP

Najpierw potwierdź AC lub DC, napięcie robocze, częstotliwość, układ uziemienia i odgałęzienie, które CP chroni. Parametry AC i DC podaje się osobno nawet przy tym samym napięciu, więc nie traktuj wartości dla AC jako granicy dla obwodu DC.

W odróżnieniu od AC prąd DC nie przechodzi cyklicznie przez zero, więc przy jego przerywaniu stosuj się do parametrów DC wyrobu. Model oznaczony do AC i DC może mieć różne limity napięcia, charakterystyki zadziałania i zdolność wyłączania dla każdego rodzaju.

Obwód 24 V DC nie oznacza, że wystarczy dowolny mały aparat. Rozdziel stronę pierwotną i wtórną zasilacza oraz liczbę faz i układ sieci, biorąc pod uwagę napięcia spotykane w japońskich fabrykach (400 V, 200 V, 100 V i 24 V). Tło podaje artykuł o napięciach przemysłowych w Japonii.

Dla aparatów zasilanych z jednego źródła wypisz każde odgałęzienie z nazwą odbiornika i prądem normalnym. Zabezpieczenie czujników, zaworów elektromagnetycznych i sterowników jednym dużym CP inaczej niż każdego osobno zmienia to, które części maszyny stają przy usterce, i sposób szukania przyczyny.

Prąd ciągły i prąd włączeniowy

Prąd pracy normalnej weź ze specyfikacji odbiornika i rzeczywistych warunków pracy. Dla odbiornika DC podzielenie mocy przez napięcie daje oszacowanie. Szczyt rozruchu i jego czas zbierz jako osobne dane.

Te 4 A to suma obciążeń normalnych, a nie odpowiedź na pytanie o moc zasilacza ani nastawę CP. Uwzględnij też pobór własny zasilacza i ewentualnego CP elektronicznego, odbiorniki startujące jednocześnie oraz zmiany wynikające z temperatury otoczenia.

Odbiorniki z kondensatorami wejściowymi, transformatory, elektromagnesy lub silniki mogą tuż po włączeniu pobierać znacznie więcej niż prąd normalny. CP musi przepuścić normalny rozruch, a mimo to otworzyć obwód przy przetężeniu, którego odbiornik nie wytrzyma.

Przy wyborze charakterystyki zadziałania liczy się zarówno wartość szczytowa, jak i czas jej trwania.

← Przewiń w bok, aby zobaczyć cały rysunek →

Fikcyjny przebieg prostokątny pokazujący dane wejściowe do doboru. To nie jest charakterystyka zadziałania żadnego rzeczywistego wyrobu ani gwarantowany przebieg prądu włączeniowego.

Weźmy fikcyjny odbiornik pracujący z prądem 1,2 A, który przy rozruchu pobiera 8 A przez 20 ms, oraz kandydata na CP o prądzie znamionowym 2 A. Prąd pracy to 0,6 prądu znamionowego, a prąd włączeniowy to 4-krotność. Następne pytanie dotyczy tego, jak CP zachowa się, gdy prąd równy 4-krotności znamionowego płynie przez 20 ms.

Charakterystyki czasowo-prądowe zwykle przedstawiają na osi poziomej krotność (lub procent) prądu znamionowego, a na pionowej czas. Nie myl sekund z minutami ani krotności z procentami i sprawdź, czy krzywa jest pojedynczą linią, czy pasmem między minimalnym a maksymalnym czasem zadziałania.

Przepuszczenie normalnego prądu włączeniowego i zadziałanie, zanim usterka uszkodzi odbiornik, to dwa warunki, które muszą być spełnione jednocześnie. Zwiększanie prądu znamionowego przy każdym wyzwoleniu może poświęcić ten drugi, więc zanim podniesiesz prąd, zbadaj charakterystykę i przyczynę.

Nazwy krzywych, takie jak bezzwłoczna, szybka, średnioszybka, wolna i z opóźnieniem bezwładnościowym, zawsze czytaj względem krzywych danego producenta. Opóźnienie nie oznacza, że każdy rozruch będzie tolerowany. W kwestii powtarzających się impulsów i CP już rozgrzanego stosuj się do dokumentacji wyrobu.

W silnikach prąd ustalony, rozruchowy i zablokowanego wirnika mają różne znaczenie, a każdy cel ochrony wymaga innych wartości. Monitorowanie przeciążenia mechanicznego, na przykład zakleszczenia, to osobne zadanie od ochrony zwarciowej przez CP. Rozważ do tego przekaźnik wstrząsowy (przekaźnik kontroli prądu).

Pomiar prądu normalnego nie mówi nic o szczycie i czasie krótkiego prądu włączeniowego. Dopasuj pasmo miernika, funkcję rejestracji i sposób podłączenia do tego, co chcesz zarejestrować.

Zasilacz DC i zabezpieczenie odgałęzień

Wiele zasilaczy impulsowych 24 V DC chroni się przed przetężeniem przez ograniczenie prądu lub obniżenie napięcia wyjściowego. Jeśli zasilacz ogranicza prąd wcześniej, CP w odgałęzieniu może nie dostać prądu wystarczającego do zadziałania w oczekiwanym czasie.

W efekcie zwarcie w jednym odgałęzieniu może obniżyć wspólne napięcie zasilania i zatrzymać także sprawne aparaty sterujące. Dlatego dodanie CP w każdym odgałęzieniu nie gwarantuje, że pozostałe odgałęzienia będą dalej pracować.

Niektóre CP elektroniczne zaprojektowano z myślą o tym problemie i w połączeniu z zasilaczem umożliwiają selektywne zabezpieczenie uszkodzonego odgałęzienia. Sposoby ograniczania prądu i wymagana moc zasilacza zależą od wyrobu, więc dobieraj je razem z warunkami okablowania.

Specyfikacja elektronicznego CP Omron S8V-CP ostrzega na przykład, że niedostateczna moc zasilacza może obniżyć napięcie wyjściowe wszystkich odgałęzień. Zasilacz musi dostarczyć także prąd potrzebny do zadziałania CP, więc suma prądów normalnych 4 A z powyższego przykładu nie kończy doboru.

Przy długich przewodach sprawdź też różnicę napięć między końcem przy zasilaczu a końcem przy aparacie oraz drogę prądu przy zwarciu. Niektóre wyroby oferują rozruch w odstępach czasu lub sygnały alarmowe, więc zasilacz, CP i odbiorniki opisz w specyfikacji jako jeden system.

Temperatura w szafie, montaż i styki pomocnicze

Nawet przy właściwym prądzie i charakterystyce CP nie zadziała zgodnie z oczekiwaniami poza znamionową temperaturą w szafie lub warunkami montażu obok siebie. W dokumentach wybranego typu sprawdź zakres temperatury otoczenia, wymagane obniżenie obciążalności, położenie montażowe i odstępy od sąsiednich aparatów.

Do doboru należą też rodzaj zacisku, odpowiednie przekroje przewodów, końcówki zaciskane, moment dokręcania i osłony zacisków. Nie wystarczy mały kształt, który mieści się w starym miejscu. Sprawdź miejsce na zagięcie przewodów i dostęp narzędzi, aby montaż był możliwy bez wysiłku.

Lista, dzięki której po wybraniu prądu znamionowego nie pominiesz pozostałych warunków.

← Przewiń w bok, aby zobaczyć całą tabelę →

Parametr	Co sprawdzić	Potrzebne informacje
Zasilanie i napięcie	AC/DC, napięcie robocze, polaryzacja i wskazane połączenie	Dane zasilacza i schemat jednokreskowy / połączeń
Prąd znamionowy i charakterystyka czasowa	Prąd ciągły, normalny prąd włączeniowy, tolerancja odbiornika	Przebieg prądu odbiornika i charakterystyki zadziałania
Zdolność wyłączania	Spodziewany prąd zwarciowy w miejscu zainstalowania, warunki badań	Warunki sieci i tabela parametrów typu
Koordynacja	Aparaty nadrzędne, ograniczanie prądu przez zasilacz, sprawne odgałęzienia	Dane producenta o dopuszczalnych kombinacjach
Otoczenie i montaż	Temperatura w szafie, montaż obok siebie, położenie, drgania	Rysunek rozmieszczenia i warunki pracy
Przyłącza	Przewód, zaciski, dokręcanie, osłony	Instrukcja montażu i dane części
Reset i sygnały	Reset ręczny/zdalny, styki alarmowe/pomocnicze, warunki ponownego uruchomienia	Dane eksploatacyjne i sekwencja zatrzymania i powrotu

Jeśli warunki nie są ustalone, nie podejmuj decyzji przez samo podniesienie prądu znamionowego kandydata. Zbierz dane o odbiorniku i zasilaczu i zapytaj producenta.

Styk pomocniczy i styk alarmowy pełnią różne zadania: styk pomocniczy zwykle przekazuje stan ON/OFF styków głównych, a styk alarmowy informuje o zadziałaniu. Sprawdź rodzaj styku i jego stan w warunkach normalnych i awaryjnych, jego parametry sygnałowe oraz to, co dzieje się z sygnałem po utracie zasilania.

Brak alarmu na ekranie szafy nie dowodzi, że CP nie zadziałał. Na podstawie kodu typu i schematu sekwencji sprawdź, czy sygnał obejmuje tylko zadziałanie, czy także ręczne OFF, i czy styk pomocniczy jest rzeczywiście zamontowany.

Po zadziałaniu: reset CP a ponowne uruchomienie maszyny

Po zadziałaniu znajdź i usuń przyczynę, na przykład uszkodzony odbiornik lub przewód, zanim zresetujesz CP. Wielokrotne ponowne załączanie przy nieusuniętej przyczynie może powtarzać usterkę i rozszerzać uszkodzenia na CP i urządzenie.

Niektóre CP resetuje się ręcznie, niektóre resetują się same, a niektóre elektroniczne na sygnał zewnętrzny, więc stosuj instrukcję danego modelu. Typy termiczne mogą też wymagać ostygnięcia przed resetem. Nie zakładaj, że każdy model jest gotowy po takim samym czasie oczekiwania.

„Auto reset” (jidō riset-to, 自動リセット) nie musi znaczyć, że obwód główny sam się załączy. Mitsubishi Electric używa tego określenia dla CP30-BA, bo po zadziałaniu jego dźwignia przechodzi do położenia OFF. Przy opcji styku alarmowego (AL) dźwignia zatrzymuje się w położeniu zadziałania, pośrednim między ON i OFF.

Innymi słowy, powrót mechanizmu do stanu gotowości na następną czynność i automatyczne ponowne załączenie obwodu głównego to różne zdarzenia. Niektóre CP elektroniczne rozróżniają też „gotowy do resetu” od „wyjście załączone”, więc czytaj opisy stanów w instrukcji.

Nawet tam, gdzie długi przestój jest kosztowny, na przykład przy pompie napowietrzającej akwarium, samoczynny powrót nie jest uniwersalną odpowiedzią. Zważ ryzyko ponownego rozruchu przy nadal obecnej usterce względem skutków przestoju i zaprojektuj rozwiązanie z alarmem, monitoringiem i rezerwą.

Wiertarka zatrzymana przez przetężenie pokazuje drugą stronę: jeśli narzędzie zacznie się obracać w chwili resetu zabezpieczenia, ktoś może zostać ranny. Przywrócenie aparatu zabezpieczającego, przywrócenie zasilania sterowania, potwierdzenie bezpieczeństwa i polecenie startu powinny być osobnymi krokami, zależnie od ryzyka maszyny.

W przykładzie z wiertarką projekt utrzymuje wrzeciono w bezruchu, nawet gdy zasilanie jest znów dostępne.

← Przewiń w bok, aby zobaczyć cały rysunek →

Rysunek koncepcyjny rozdzielenia czynności. To nie jest schemat obwodu bezpieczeństwa i nie określa wymaganych parametrów bezpieczeństwa. Projekt opiera się na ocenie ryzyka każdej maszyny i stosowanych normach.

Wykrywanie podnapięcia lub wyzwalanie wyzwalaczem wzrostowym oraz niedopuszczenie do samoczynnego ruszenia maszyny po powrocie zasilania to też osobne funkcje. CP nie musi ich mieć w standardzie, więc sprawdź w specyfikacji wyrobu wyposażenie dodatkowe, napięcie zadziałania, warunki podtrzymania i obwód sterowania.

Zwolnienie wyłączenia awaryjnego i rozpoczęcie normalnej pracy podlegają projektowi bezpieczeństwa maszyny. CP zapewnia tylko część ochrony przetężeniowej. Ochronę przed porażeniem i przed niespodziewanym ponownym uruchomieniem uzyskuje się przez połączenie właściwych aparatów i sterowania.

Przed przyjęciem rozwiązania potwierdź, przy podłączonym docelowym odbiorniku, normalny rozruch, zatrzymanie, alarmy i procedurę resetu. Nie wykonuj celowych zwarć w zakładzie i nie omijaj aparatów zabezpieczających. Zakres i sposób weryfikacji ustal według procedur badań producenta i zakładu.

Lista kontrolna przed wymianą lub zmianą prądu znamionowego CP

• Rodzaj aparatu potwierdzony z karty katalogowej: CP (JIS C 4610 / IEC 60934 / UL 1077) czy wyłącznik przewodowy (JIS C 8201-2-1 / IEC 60947-2 / UL 489)
• Odczytany cały kod typu: bieguny, elementy (np. 2P1E), wyposażenie wewnętrzne, charakterystyka zadziałania, prąd znamionowy
• AC lub DC, napięcie robocze, polaryzacja i wskazane połączenie
• Prąd normalny każdego odgałęzienia oraz szczyt i czas prądu włączeniowego
• Charakterystyka zadziałania sprawdzona względem prądu włączeniowego i tego, co wytrzyma odbiornik
• Spodziewany prąd zwarciowy w miejscu zainstalowania a zdolność wyłączania wg właściwej normy i napięcia
• Sprawdzona koordynacja z aparatem nadrzędnym i ograniczeniem prądu zasilacza
• Temperatura w szafie, obniżenie obciążalności, położenie montażowe i odstępy
• Zaciski, przekroje przewodów, moment dokręcania i osłony
• Styki pomocnicze lub alarmowe: czy są zamontowane, podłączone i co sygnalizują
• Sposób resetu i warunki ponownego uruchomienia ustalone osobno od resetu CP, na podstawie oceny ryzyka maszyny
• Przyczyna powtarzających się zadziałań znaleziona przed jakąkolwiek zmianą na wyższy prąd znamionowy
• Przy maszynie z dokumentacją CE lub certyfikatem UL: zmiana zabezpieczenia uzgodniona z producentem maszyny

Pytania do japońskiego dostawcy

• Jaki jest dokładny kod typu każdego CP na rysunku i jakie normy oraz certyfikaty (JIS C 4610, IEC 60934, UL 1077, CSA) ma każdy z nich?
• Jaką charakterystykę zadziałania (bezzwłoczną, średnioszybką, wolną, z opóźnieniem bezwładnościowym) wybrano dla każdego odgałęzienia i dlaczego?
• Jaki jest prąd normalny każdego odbiornika oraz szczyt i czas prądu włączeniowego?
• Jaka jest moc znamionowa i sposób ograniczania prądu zasilacza DC oraz czy potwierdzono z nim selektywne zadziałanie CP?
• Jaka zdolność wyłączania jest wymagana w miejscu każdego CP? Czy któryś CP polega na zabezpieczeniu rezerwowym, a jeśli tak, to od którego aparatu nadrzędnego i przy jakich warunkach kombinacji?
• Czy zamontowano styki pomocnicze lub alarmowe i jak są użyte w sekwencji sterowania?
• Jakie warunki i polecenia są potrzebne do ponownego uruchomienia maszyny po zadziałaniu i resecie CP?
• Które lokalnie dostępne CP, jeśli jakiekolwiek, są przez Państwa zatwierdzone jako zamienniki?

Wzór zapytania

Temat: Wyłącznik CP3 na rysunku E-012: wymiana i zadziałania przy rozruchu

Dzień dobry [Imię],

W szafie sterowniczej maszyny [nazwa maszyny] wyłącznik CP3 (odgałęzienie 24 V DC do zaworów elektromagnetycznych, rysunek E-012) zadziałuje prawie przy każdym rozruchu. Zanim cokolwiek zmienimy, prosimy o potwierdzenie:

• dokładnego kodu typu CP3, w tym charakterystyki zadziałania, oraz jego certyfikatów
• prądu normalnego i prądu włączeniowego odbiorników w tym odgałęzieniu
• czy inna charakterystyka lub prąd znamionowy są dopuszczalne i które modele Państwo zatwierdzają, jeśli kupimy lokalnie
• mocy znamionowej i sposobu ograniczania prądu zasilacza 24 V

Nie zwiększymy prądu znamionowego ani nie zmienimy aparatu, dopóki nie otrzymamy Państwa odpowiedzi. W załączniku zdjęcia tabliczki znamionowej i wskaźnika zadziałania.

Z poważaniem,
[Imię i nazwisko]

Nazwa maszyny, numer rysunku i numer CP w tym zapytaniu są fikcyjne.

Ograniczenia tego artykułu

• Artykuł objaśnia pojęcia i to, co sprawdzić. Nie jest metodą projektowania ani instrukcją wykonania prac. Projekt zabezpieczeń, reset i decyzje o ponownym uruchomieniu należą do producenta urządzenia i osób odpowiedzialnych za bezpieczeństwo elektryczne w zakładzie
• Kody typów, parametry i certyfikaty zależą od producenta, serii i wydania katalogu. Przykłady Mitsubishi Electric i Omron pokazują, jakich informacji szukać. Zawsze korzystaj z aktualnej karty katalogowej dokładnie swojego typu
• Zgodność CP z normą nie gwarantuje akceptacji według wymagań lokalnych. To, czy aparat wg UL 1077 lub IEC 60934 jest dopuszczalny w danym miejscu instalacji, zależy od przepisów i oceny osoby odpowiedzialnej za odbiór
• Obliczenia prądów i przebiegi w tym artykule są fikcyjnymi przykładami

FAQ

Czy wyłącznik CP może zastąpić NFB (MCCB) albo lokalny MCB?

Nie, nie tylko dlatego, że zgadza się prąd znamionowy. NFB chroni przewody, a CP chroni urządzenie. Przed wyborem któregokolwiek sprawdź, co obwód ma chronić, obowiązującą normę, napięcie, zdolność wyłączania i warunki kombinacji.

Czy CP zadziała od razu po przekroczeniu prądu znamionowego?

Niekoniecznie. Czas zadziałania zależy od krotności prądu znamionowego, czasu trwania prądu i wybranej charakterystyki. Czytaj charakterystykę czasowo-prądową producenta razem z warunkami temperatury i montażu.

Czy CP wykryje upływ do ziemi?

Zwykły CP przetężeniowy nie spełnia zadania ochrony przed upływem, która wykrywa niezrównoważenie prądu wpływającego i powrotnego. Tam, gdzie ochrona przed upływem jest potrzebna, dobierz ELB (RCD) o odpowiedniej czułości i czasie zadziałania i ustal podział zadań z CP.

Jeśli CP ma „auto reset”, czy maszyna ruszy sama?

Niekoniecznie. „Auto reset” może opisywać powrót dźwigni lub mechanizmu wewnętrznego do stanu gotowości, a nie samoczynne załączenie obwodu głównego. Po usunięciu przyczyny sprawdź dla swojego modelu czynność resetu i stan wyjścia.

CP ciągle zadziałuje. Czy mogę po prostu założyć o stopień większy?

Najpierw znajdź przyczynę: zwarcie, przeciążenie, prąd włączeniowy lub temperaturę. Większy prąd znamionowy może zatrzymać zadziałania, ale też sprawić, że CP nie przerwie usterki dość szybko, by chronić odbiornik lub przewód, więc przejrzyj dobór od strony parametrów.

Źródła

• Japanese Standards Association, JIS C 4610:2005, podgląd (japoński): tytuł, zakres, podstawa w IEC 60934:2000
• BSI, Circuit-breakers for equipment (CBE) i SIS, IEC 60934:2019: zakres IEC 60934 (angielski)
• Polski Komitet Normalizacyjny, katalog norm: PN-EN IEC 60934:2019-12 „Wyłączniki do urządzeń (CBE)”; EUR-Lex, decyzja 2019/1956: wykaz EN IEC 60934:2019
• Mitsubishi Electric Automation, CP30 circuit protectors, Low Voltage Power Distribution Selection Guide, wydanie 18 (2018): kod typu, zakres prądów, zdolność wyłączania wg UL 1077 oraz IEC/JIS (angielski)
• Mitsubishi Electric, katalog circuit protectors, październik 2019 (japoński): dane techniczne, charakterystyki zadziałania, styki pomocnicze
• Mitsubishi Electric FAQ, położenie dźwigni CP30-BA po zadziałaniu (japoński): auto reset i wskazanie zadziałania
• Mitsubishi Electric FA e-learning, circuit protectors (japoński): główne przeznaczenie CP
• Mitsubishi Electric, wyłączniki upływowe (japoński): wykrywanie przez ZCT
• Fuji Electric FAQ, CP a ochrona przewodów (japoński)
• Fuji Electric FAQ, miniaturowe wyłączniki a CP (japoński)
• Fuji Electric FAQ, 2P1E a 2P2E (japoński)
• Schneider Electric FAQ, zabezpieczenia dodatkowe UL 1077: nie do ochrony obwodów odbiorczych (angielski)
• Omron, S8V-CP, parametry (japoński): elektroniczny CP i dobór zasilacza
• E-T-A, CP termiczne (japoński) i CP elektroniczne (japoński)
• Oriental Motor, zabezpieczenia silników (japoński)
• Omron, reset ręczny a automatyczny (japoński): niespodziewane uruchomienie i ocena ryzyka