Ηλεκτρική ασφάλεια

Η ηλεκτρική ασφάλεια είναι ένας ηλεκτρικός διακόπτης, ο οποίος παρεμβάλλεται σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα με σκοπό να το προστατεύσει από τις ζημίες που θα προκληθούν από την υπερφόρτωσή του ή κάποιο βραχυκύκλωμα.

Ασφάλεια τήξεως σε γυάλινο περίβλημα

Τύποι ασφαλειών

Οι ασφάλειες σήμερα διακρίνονται σε πέντε τύπους:

Ασφάλειες τήξεως

Είναι ο παλαιότερος και απλούστερος τύπος ασφαλειών. Σε ένα μονωτικό περίβλημα (από πορσελάνη, γυαλί ή πλαστικό) εγκλείεται ένας μικρός αγωγός, του οποίου τα φυσικά χαρακτηριστικά είναι προϋπολογισμένα έτσι, ώστε να αντέχει μέχρι μια ορισμένη ένταση ρεύματος. Αν, για οποιονδήποτε λόγο, η ένταση του ρεύματος αυξηθεί, ο αγωγός τήκεται (λιώνει), διακόπτοντας έτσι το ρεύμα στο κύκλωμα. Όταν αυτό συμβεί, η ασφάλεια χρειάζεται αντικατάσταση. Χρησιμοποιείται ευρέως σε ηλεκτρικά κυκλώματα οχημάτων, αλλά έχει και ευρεία οικιακή χρήση.

Ασφάλειες με διμεταλλικό έλασμα (θερμικές)

Ασφάλειες με διμεταλλικό έλασμα (ασφαλειοδιακόπτες)

Οι ασφάλειες αυτού του τύπου αποτελούνται από διμεταλλικό έλασμα, δηλαδή δύο μεταλλικούς αγωγούς κατασκευασμένους από διαφορετικό υλικό, με διαφορετικό συντελεστή διαστολής. Όταν το έλασμα θερμανθεί πέραν ενός θερμοκρασιακού ορίου, το οποίο εξαρτάται από την ένταση του ρεύματος που το διαρρέει, τα δυο τμήματα του αγωγού διαστέλλονται ανισομηκώς και έτσι το έλασμα κάμπτεται, διακόπτοντας το ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα και, κατά συνέπεια, το προστατεύει. Σε ορισμένους τύπους ασφαλειών η επαναφορά του ελάσματος γίνεται με το χέρι (το συνηθέστερο), σε κάποιους άλλους (όχι ιδιαίτερα διαδεδομένους) για την επαναφορά του ελάσματος χρησιμοποιείται ελατήριο. Βρίσκουν εφαρμογή τόσο σε οικιακές όσο και σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Μεγάλο τους πλεονέκτημα είναι ότι, μετά τη διακοπή του ρεύματος στο κύκλωμα, δεν χρειάζονται αντικατάσταση.

Ασφάλειες με σωληνοειδές (μαγνητικές)

Και αυτές οι ασφάλειες δεν απαιτούν αντικατάσταση όταν ενεργοποιηθούν. Οι ασφάλειες με σωληνοειδές (πηνίο) χρησιμοποιούν την έλξη από το ρεύμα που διαρρέει ένα πηνίο. Όταν το ρεύμα ξεπεράσει την προκαθορισμένη ένταση, η δύναμη ενός ελατηρίου απομακρύνει τις επαφές και προκαλείται διακοπή στο κύκλωμα. Οι ασφάλειες με σωληνοειδές έχουν ταχύτερη δράση από τις θερμικές.

Ασφάλειες με διμεταλλικό έλασμα και σωληνοειδές (θερμικές - μαγνητικές)

Οι ασφάλειες αυτές έχουν ευρεία χρήση και στις οικιακές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις. Συνδυάζουν την ταχύτητα των ασφαλειών με σωληνοειδές (για τα μεγάλα ρεύματα) και την αργή απόκριση των θερμικών ασφαλειών στις χαμηλότερες εντάσεις.

Ηλεκτρονικές ασφάλειες

Χρησιμοποιούν ημιαγωγό (θερμίστορ) ή σύνθετο ηλεκτρονικό κύκλωμα, το οποίο είναι σχεδιασμένο να λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο με τις κοινές ασφάλειες. Αυτού του τύπου οι ασφάλειες είναι συνήθως μικρής ισχύος και μεγέθους, κατάλληλες για προστασία υποκυκλωμάτων σε πλακέτες. Δεν είναι κατάλληλες για οικιακή χρήση ή σε οχήματα.

Αυτόματοι διακόπτες κλειστού τύπου

Οι αυτόματοι διακόπτες κλειστού τύπου βασίζονται στις προαναφερθείσες αρχές λειτουργίας των ασφαλειών και αποτελούν τον συνηθέστερα χρησιμοποιούμενο τύπο διακόπτη. Βρίσκονται στα σπίτια, τα μεγάλα κτίρια γραφείων και σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Οι μικροί διακόπτες στον κεντρικό ηλεκτρικό πίνακα των σπιτιών είναι αυτόματοι διακόπτες κλειστού τύπου. Τα ρεύματα που μπορούν να διακόψουν μπορούν να κυμανθούν από ένα ως χιλιάδες amperes. Αναγνωρίζονται από το απλό ορθογώνιο πλαστικό τους περίβλημα.

Οι αυτόματοι διακόπτες κλειστού τύπου είναι σχεδιασμένοι για να ανοίγουν και να κλείνουν ένα κύκλωμα με μη αυτόματα μέσα (χειροκίνητα) και παράλληλα να αποσυνδέουν αυτόματα το κύκλωμα όταν ανιχνεύσουν μια προκαθορισμένη τιμή υπερρεύματος. Ακριβώς όπως οι διακόπτες ισχύος και οι διακόπτες αέρα, έχουν μια ονομαστική τάση και ένα ρεύμα διακοπής. Παρέχουν προστασία κατά της υπερφόρτισης των γραμμών καθώς και προστασία από ρεύματα σφάλματος κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος.

Για παράδειγμα ένας θερμικός-μαγνητικός αυτόματος διακόπτης (μικροαυτόματος) των 10 αμπέρ περιλαμβάνει τα ακόλουθα μέρη:

1. Μοχλός ενεργοποίησης - που χρησιμοποιείται για να ανοίξει ή να κλείσει ο διακόπτης χειροκίνητα.
2. Μηχανισμός ενεργοποίησης – ενώνει ή αποδεσμεύει τις επαφές.
3. Επαφές - επιτρέπουν στο ρεύμα να ρέει ή να διακόπτεται.
4. Τερματικά
5. Διμεταλλικό στοιχείο (θερμικής απόκρισης) – η θερμότητα που δημιουργείται από μια κανονική τιμή ρεύματος δεν προκαλεί εκτροπή της λειτουργίας. Υψηλό ρεύμα, που θα μπορούσε να προκληθεί από βραχυκύκλωμα ή υπερφόρτιση, θα αναγκάσει το στοιχείο να ενεργοποιηθεί ώστε να ανοίξει η επαφή που κρατά το διακόπτη κλειστό.
6. Βίδα βαθμονόμησης - επιτρέπει στον κατασκευαστή να ρυθμίσει ακριβώς το ρεύμα ενεργοποίησης της συσκευής μετά από τη συναρμολόγηση.
7. Πηνίο.
8. Μονάδα σβέσης τόξων.

Πηγές

• Κ. Δ. Αλεξόπουλος, Δ. Μαρίνος, Φυσική - Ηλεκτρισμός, Αθήνα, 1971
• Ν.Μ. Κιμουλάκης, «Κτιριακές Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις - σύμφωνα με το ΕΛΟΤ HD384», Αθήνα 2006