Automaatkaitselüliti

Automaatkaitseüliti ehk kaitselüliti on lüliti, mis voolutugevuse liigsel suurenemisel, näiteks lühise või ülekoormuse korral vooluahela automaatselt katkestab.

Kaitselüliti oluline osa on relee (kas termorelee või elektromagnetrelee). Releed koos tema juurde kuuluva väljalülitusmehhanismiga nimetatakse vabastiks. Enamlevinud kaitselülitid on kas elektromagnetvabastiga, termovabastiga või kombineeritud vabastitega. Tänapäeval on suuremate nimivooludega kaitselülitite puhul üha enam levinud elektroonilised mikroprotsessorvabastid. Eraldi tooterühma moodustavad hüdromagnetiliste vabastitega kaitselülitid.

Kaitselüliti lahutab koormusahela kontaktid siis, kui vabastit läbib lubatust suurem vool ja see rakendub.

Esimesena kirjeldas automaatkaitselülitit oma patenditaotluses 1879 Thomas Alva Edison, kuigi hiljem kasutas ta tootmises sulavkaitset.

Tööpõhimõte 

Automaatkaitselüliti peab avastama ja välja lülitama normaalsest talitlusest kõrvalekalduva voolu – enamasti liigvoolu. Madalpingeautomaatkaitselülitites toimub see harilikult kaitselüliti korpuse sees, kõrgpingeautomaatkaitselülitites on harilikult juhtseade, mis tunneb ära liigvoolu ja käivitab vooluahela katkestamise mehhanismi. Elektromagnetkaitselülitit käivitab tavaliselt eraldi aku, kuigi mõnes kõrgpinge-automaatkaitselülitis on omaenese trafo, kaitsereleed ja vooluallika juhtseade.

Kui tuvastatakse ettenähtud piirväärtust ületav liigvool, siis peavad automaatkaitselüliti kontaktid avanema ja vooluahela katkestama. Mõned automaatkaitselülitid kasutavad mehaaniliselt salvestatud energiat, näiteks vedrusid või suruõhku, mõned katkestavad vooluahela liigvoolu enese energia abil. Väikeseid kaitselüliteid saab käsitsi sisse ja välja lülitada, suurematel võib olla vinnastamiseks kas käsiajam või ka elektrimootor, et lülitamiseks vajalikku energiat vedrudesse salvestada.

Kaitselüliti kontaktid peavad vastu pidama koormusvoolule ilma ülemäära kuumenemata ja elektrikaare tekitatavale kuumusele vooluahelat katkestades. Kontaktid valmistatakse vasest, vasesulamist, hõbedasulamist või teistest materjalidest. Kontaktide kasutuskestust vähendab vooluahela katkestamise käigus toimuv erosioon. Kaitselüliti kasuliku tööea pikendamiseks võivad neil olla vahetatavad kontaktid.

Kui vooluahel katkeb, tekib elektrikaar. See kaar tuleb enamasti hoida kaitselüliti korpuse sees, jahutada ja kustutada kontrollitud moel nii, et kontaktid oleksid ka edaspidi võimelised koormusvoolu liigselt kuumenemata juhtima. Erinevates kaitselülites võidakse kasutada keskkonnana, kus elektrikaar tekib, kas vaakumit, õhku, mõnda muud isoleerivat gaasi või õli.

Lõpuks, kui rikketingimused on kadunud, tuleb kontaktid jällegi sulgeda, et saaks taastada pinge katkenud ahelas.

Madalpingekaitselülitite liigitus 

Sõltuvalt ehitusest, võib madalpingekaitselülitid jagada kolme suuremasse klassi:

Moodulkaitselüliti (ingl. lüh. MCB – Moodulature Circuit Breaker)
 
Ühepooluselistest kinnistest moodulitest (mis sisaldavad eneses enamasti termomagnetilist vabastit, lahutusmehhanismi, kontakte ja kaarekustutusseadet) kokkupandud kaitselüliti, tänapäeval tavaliselt hõlpsalt monteeritav DIN-montaažilatile. Kaitselüliti lisaseadmed (abikontaktid, täiendavad vabastid jne.) on monteeritavad kaitselüliti külge. Nimivoolude vahemik 0,1 A – 125 A.

Mitmepooluselised moodulkaitselülitid koosnevad enamasti mitmest ühepooluselisest omavahel ühendatud vabastimehhanismidega mooduliplokist, kuid valmistatakse ka väiksema nimivooluga (kuni 32 A) ühe standardmooduli (u.18 mm) laiuseid kahepooluselisi kaitselüliteid. Mitmepooluselised kaitselülitid võivad sisaldada ka rikkevoolukaitselüliti funktsioone. Aastal 2010 jõudsid Eesti turule väiksema nimivooluga moodulkaitselülitid, mis sisaldavad 1 mooduli laiuses korpuses ka rikkevooluvabastit.

Üks viimasemaid moodulkaitselülitite tehnilisi täiendusi on sädelahendusvabasti – täiendavalt külgeühendatav elektrooniline vabastimoodul, mis tuvastab kaitselüliti poolt kaitstavas ahelas sädelemise kas vigastatud isolatsiooniga tööjuhtide vahel või vigastatud tööjuhis eneses.

Sellised sädelahendused on tuleohutuse seisukohalt väga ohtlikud, kuid need ei ole teiste kaitseviisidega avastatavad.

Kompaktkaitselüliti (ingl. lüh. MCCB – Moulded Case Circuit Breaker)

Ühes kompaktses korpuses paiknev enamasti mitmepooluseline kaitselüliti, elektrikaare kustutamine toimub kaitselüliti sees. Erinevad lisaseadmed on enamasti monteeritud (või on monteeritavad) samasse korpusesse. Nimivoolude vahemik 10 A – 1600 A.

Õhkkaitselüliti (ingl. lüh. ACB – Air Circuit Breaker)

Ühes korpuses paiknev mitmepooluseline lahtine kaitselüliti – elektrikaar paiskub lülitamisel kaitselülitist välja. Nimivoolude vahemik 800 A – 6300 A.

Madalpinge kaitselülitite olulisemad tunnussuurused 
Nimivool In
Nimilahutusvõime lühisel Icn
Maksimaalne lahutusvõime lühisel Icu
Korduv lahutusvõime lühisel Ics
Nimi-lühiajataluvusvool Icw
Nimipinge Un
Kasutuskategooria
Nimi-impulsstaluvuspinge Uimp

Madalpinge kaitselülitite rakendumistunnusjooned 
Kaitselüliti rakendumistunnusjoon on teda läbiva voolu ja selle voolu toimel rakendumise aja vahelise sõltuvuse graafiline kujutis.
Kompakt- ja õhkkaitselülitite rakendumistunnusjooned ja nende modifitseerimise võimalused on enamasti ära toodud tootja poolt kaasa antavas tehnilises dokumentatsioonis ja vastavates tootekataloogides.

Moodulkaitselülitite valiku ja vahetatavuse lihtsustamiseks tähistatakse moodulkaitselülitite tüüpilisi rakendumistunnusjooni täh(tede)ega (näiteks A, B, C, D, E, G, H, HG, K, L, MA, R, S, U, Z) . Eestis kehtivas kodutarbijate jms paigaldistes (kus lülitusi pääsevad tegema elektrialast koolitust mitteomavad isikud) kasutatavatele moodulkaitselülititele on asjakohases tootestandardis (EVS-EN 60898) kindlaks määratud kolm rakendumistunnusjoont B, C, D. 
Muud moodulkaitselülitite rakendumistunnusjooned ei ole standarditega reglementeeritud, tööstuspaigaldistes kasutavate kaitselülitite üldstandard (EVS-EN 60947-2) esitab vaid üldised nõuded kaitselülitite erinevatele näitajatele.
 

Termovabastite rakendusvool on kõigil ühesugune ning jääb sõltuvalt ülekoormuse kestusest vahemikku (1,13–1,45)In. 1,13In peab taluma üks tund ning 1,45In tuleb lahutada ühe tunniga.

Moodulkaitselülitite nimivoolude rida amprites  
0,5; 1; 1,6; 2; 3; 4; 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125

Kasutamine alalisvooluahelas 
Liinikaitselüliteid võib kasutada ka alalisvooluahelate kaitseks, kuid siis tuleb arvestada tunnusjoonte mõningasi muutusi.

Termovabasti tunnusjoon ei muutu.

Elektromagnetilise vabasti hoidevoolu väärtus ei muutu, rakendusvool suureneb aga 1,5 korda.

Selektiivsus 
Kaitselülitite selektiivsuse all mõeldakse järjestikku ühendatud kaitselülitite karakteristikute sellist valikut, et rikke korral lülituks välja ainult rikkekohale lähim kaitselüliti ja ülejäänud elektripaigaldise osad jääksid endiselt pingestatuks. Eristatakse täielikku ja osalist selektiivsust. Täieliku selektiivsuse korral on tagatud järjestikku ühendatud kaitselülitite selektiivne rakendumine kõigi selles elektripaigaldise osas esineda võivate lühisvoolude korral, osalise selektiivsuse korral on selektiivsus tagatud ainult lühisvoolu teatava maksimaalväärtuseni.

Täielikult selektiivse kaitsesüsteemi ehitamiseks tuleb üksteise järele ühendatavad kaitselülitid hoolikalt valida, pidades silmas nii nende kaitselülitite rakendumistunnusjooni kui ka elektripaigaldises liigkoormus- ja lühisvoolude kõiki esineda võivaid väärtusi. Kui tegemist on lühisenergiat piiravate kaitselülititega, siis on mõistlik kasutada konkreetsete kaitselülitite paaride koos katsetamisel saadud katsetulemustel põhinevaid selektiivsustabeleid.

NB! Kodutarbijate jms paigaldistes kasutatavate rakendumistunnusjoontega (B, C ja D) moodulkaitselülitid ei ole reeglina üksteise suhtes lühise korral selektiivsed, kuigi seda vahel ekslikult arvatakse.

Kaitselüliti valik 
Kaitselüliti nimivool tuleb valida kaabli ristlõike pindala, paigaldusviisi ja materjali järgi (näiteks 0,75 mm² ristlõikega vaskkaablile tohib rakendada voolutugevust kuni 6 A).

Nimivoolu valimisel tuleb samas arvestada ka pistikupesade, valgustilülitite ja klemmide maksimaalset lubatud voolu. Kui kaabli maksimaalne lubatud koormus on 25 A, aga pistikupesal ainult 16 A, siis ei tohi seda ahelat kaitsva kaitselüliti nimivool ületada 16 A. Kui pistikupesa maksimaalne lubatud koormusvool on 16 A, aga kaablil ainult 10 A, siis ei tohi kaitselüliti nimivool olla suurem kui 10 A.

Välislingid
Raivo Teemets, Endel Risthein. Elektripaigaldiste aparatuuri ja juhtimise täiendkoolitus (1.5. Kaitselülitid)
Kaitselülitid

Lülitid

fi:Sulake#Palautettavia sulakkeita