Icw i Icm wyłącznika mocy — prąd krótkotrwały i zdolność załączania obok Icu/Ics

Poradnik o nastawach wyłącznika mocy (LSI) opisuje parametry wyzwalania, których wyłącznik sam używa, by zdecydować, kiedy zadziałać. [Poradnik o prądzie zwarciowym spodziewanym i doborze Icu](/guides/nen-1010/prospectieve-kortsluitstroom-icu-dimensionering) opisuje, jak Icu wyłącznika musi odpowiadać rzeczywistemu prądowi zwarcia w jego miejscu instalacji. Ten artykuł opisuje dwie dodatkowe, często pomijane charakterystyki zwarciowe z tej samej normy — Icw i Icm — które stają się szczególnie istotne, gdy wyłącznik jest stosowany w czasowo stopniowanym (selektywnym) schemacie zabezpieczeń.

Icw — skuteczny (RMS) prąd krótkotrwały

Icw (znamionowy prąd krótkotrwały wytrzymywany) to wartość skuteczna (RMS) prądu zwarciowego, jaką wyłącznik mocy może wytrzymać przez określony krótki czas — zwykle gdzieś między 0,05 a 1 sekundą — bez pogorszenia swoich właściwości, przy czym sam wyłącznik nie wyzwala się.

Ma to bezpośrednie znaczenie w czasowo stopniowanym selektywnym schemacie zabezpieczeń: aby osiągnąć selektywność między wyłącznikiem nadrzędnym a podrzędnym, wyłącznik nadrzędny jest celowo opóźniany (zob. poradnik o nastawach LSI), tak aby wyłącznik podrzędny, bliższy miejscu zwarcia, zadziałał pierwszy. W czasie tego opóźnienia wyłącznik nadrzędny pozostaje jednak zamknięty i przewodzi pełny prąd zwarciowy. Jeśli ten wyłącznik nie może wytrzymać prądu zwarciowego przez ustawiony czas opóźnienia bez uszkodzenia — czyli jeśli jego Icw dla tego czasu jest zbyt niskie — schemat selektywności jest nieważny, nawet jeśli Icu tego samego wyłącznika jest w pełni wystarczające do ostatecznego przerwania zwarcia.

Icm — szczytowa zdolność załączania

Icm (znamionowa zdolność załączania zwarciowego) to wartość szczytowa prądu, na jaki wyłącznik mocy może się załączyć przy już istniejącym zwarciu, bez zespawania styków lub uszkodzenia mechanicznego wskutek sił elektrodynamicznych tego prądu szczytowego. W przeciwieństwie do Icu i Ics (wyrażanych jako wartości skuteczne), Icm jest wartością szczytową i w IEC 60947-2 jest wyprowadzana z Icu za pomocą współczynnika mnożenia k, zależnego od zakresu Icu i związanego z nim znormalizowanego współczynnika mocy prądu probierczego:

Icm = k × Icu

gdzie k wynosi zwykle rzędu 1,5 do 2,2, rosnąc wraz ze wzrostem Icu (niższy współczynnik mocy przy wyższych prądach zwarciowych daje wyższy stosunek między wartością szczytową a skuteczną).

Uwaga: dokładne wartości współczynnika k dla poszczególnych zakresów Icu oraz związany z nimi znormalizowany współczynnik mocy podano w tabeli w IEC 60947-2; ten artykuł opisuje zasadę wyprowadzenia, a nie pełną tabelę.

Dlaczego są to dwie odrębne charakterystyki, różne od Icu/Ics

Icu i Ics opisują zdolność wyłącznika do przerwania zwarcia (odpowiednio wartość znamionowa i wartość przeznaczona do powtarzanego użycia). Icw i Icm opisują dwa zupełnie inne momenty w "życiu" zwarcia przy danym wyłączniku:

• Icw: czy wyłącznik może przez pewien czas wytrzymać prąd zwarciowy bez samoczynnego zadziałania (istotne przy celowym opóźnieniu stosowanym dla selektywności)?
• Icm: czy wyłącznik może załączyć się na już istniejące zwarcie bez uszkodzenia mechanicznego wskutek prądu szczytowego?

Wyłącznik może mieć w pełni wystarczające Icu dla swojej pozycji w instalacji, a mimo to nie nadawać się do konkretnego schematu selektywnego, ponieważ podane Icw dla wymaganego czasu opóźnienia jest zbyt niskie, lub ponieważ ryzyko załączenia na istniejące zwarcie (na przykład przy ponownym załączeniu po nieznanej awarii gdzie indziej w instalacji) wymaga Icm, którego wyłącznik nie osiąga.

Znaczenie praktyczne

Przy projektowaniu lub ocenie czasowo stopniowanego selektywnego schematu zabezpieczeń między dwoma lub większą liczbą szeregowo połączonych wyłączników mocy nie wystarczy porównać samego Icu każdego wyłącznika z prądem zwarciowym spodziewanym w jego miejscu instalacji — należy też sprawdzić Icw wyłącznika nadrzędnego względem faktycznie ustawionego czasu opóźnienia (tsd) z nastaw LSI. Przy doborze wyłącznika dla pozycji, w której istnieje realne ryzyko załączenia na już istniejące zwarcie (na przykład przy ponownym załączeniu po nieznanej awarii), podane Icm jest również istotnym kryterium doboru.

Częste błędy

1. Sprawdzanie wyłącznie Icu przy ustalaniu czasowo stopniowanego schematu selektywności, bez weryfikacji, czy Icw wyłącznika nadrzędnego jest wystarczające dla ustawionego czasu opóźnienia.
2. Mylenie Icm z Icu — Icm jest wartością szczytową i zwykle znacznie wyższą niż wartość skuteczna Icu; obu wartości nie można bezpośrednio porównywać bez współczynnika k.
3. Stosowanie podanej wartości Icw bez zwracania uwagi na powiązany z nią czas — Icw podane dla 0,05 s nic nie mówi o tym, czy wyłącznik wytrzyma ten sam prąd również przez 1 s.
4. Zakładanie, że wyższe Icu automatycznie oznacza wyższe Icw i Icm — są to odrębnie badane i podawane właściwości, które mogą różnić się w zależności od typu i producenta wyłącznika.

Powiązane

• Nastawy wyłącznika mocy — L, S, I i G w krzywej LSI(G)
• Prąd zwarciowy spodziewany — dobór Icu
• Rozdzielnice i selektywność między zabezpieczeniami
• Wyłącznik mocy — MCCB a wyłącznik nadprądowy