Poistka (elektrotechnika)

Keramické vložky do závitových poistiek pre elektrické rozvody

Malé poistky, používané v elektrotechnike

Nožová 250 A tavná poistka pre elektrické rozvody

Poistka, elektrická poistka alebo tavná poistka v schémach označovaná ako F (z angl. Fuse) je elektrická súčiastka, ktorej úlohou je chrániť elektrický obvod pred prúdom vyšším ako je nominálny (tzv. nadprúd), skratom alebo pred preťažením (stav kedy obvodom tečie vyšší prúd než je jeho očakávaná "bezpečná" hodnota). Poistka teda predstavuje zámerné vytvorenie najslabšieho miesta v obvode čím sa pri jej aktivácii (vplyvom nadprúdu, skratu alebo preťaženia pretaví tavný vodič v poistke) obvod bezpečne preruší. Tento stav je pre samotnú poistku deštruktívny nakoľko dôjde k jej trvalému poškodeniu a takúto poistku je nutné vymeniť za novú.

Činnosť poistky

Je založený na prerušení chráneného obvodu pretavením tavného vodiča vo vnútri poistky. Pri veľkom nadprúde alebo skrate sa tavný vodič môže pretaviť až v celej svojej dĺžke. Elektrický oblúk, ktorý horí medzi koncami roztaveného vodiča, zaniká pôsobením prudkého nárastu odporu, ktorý vytvára odparený kov. Pôsobením elektrodynamických síl sa z roztopeného kovu tvoria perličky, ktoré oblúk trieštia. Súčasne so zvyšovaním teploty horiaceho oblúku narastá v pomerne malom priestore aj tlak pár. Kovové pary ďalej expandujú medzi zrnká kremičitého piesku, ktorý sa v poistke nachádza okolo tavného vodiča. Pary v piesku začnú kondenzovať, tým sa teplota oblúka rapídne znižuje a klesá množstvo ionizovaných častíc, ktoré sú schopné viesť elektrický prúd. Celý tento proces sa uskutoční veľmi rýchlo. Poistky sú schopné prerušiť obvod skôr, ako skratový prúd dosiahne kritickú veľkosť poškodzujúcu chránený obvod.

Opravou poškodenej "nefunkčnej" poistky sa jedná nebezpečný zásah, nakoľko nie je možné garantovať obnovenie všetkých vlastností, parametrov a funkčnosti pôvodnej poistky.

Z uvedeného dôvodu sa teda poškodené poistky nesmú opravovať a je nutné ich vymeniť!

Poistky sú najúčinnejšie pri veľkých nadprúdoch resp. skratoch, ktoré veľmi rýchlo pretavia tavný vodič. Pri malých nadprúdoch sú pomerne nespoľahlivé, preto sa používajú hlavne na istenie vedení proti skratom. Na istenie elektromotorov, ktoré sú citlivé na preťaženie nie sú vhodné. V súčasnosti sa poistky v domových inštaláciách nahradzujú ističmi, ktorých výhodou z hľadiska obsluhy je ich možné opätovné použitie (tzv. nahodenie). V praxi je možné sa stretnúť aj s tzv. tepelnými poistkami, ktoré majú ale iné konštrukčné vyhotovenie a odlišný princíp funkčnosti.

Poistky sa delia na rýchle a pomalé, pričom rýchlosť reakcie poistky určuje hlavne jej konštrukcia. Rýchle poistky obsahujú zvyčajne len voľný tavný drôt pričom pri pomalých poistkách je patróna poistky vyplnená jemným kremičitým pieskom, ktorý čiastočne odvádza teplo z tavného drôtu. Preto sú pomalé poistky vhodné hlavne na istenie vedení motorov, kde možu pri ich rozbehu vznikať krátkodobé nárasty prúdu nad nominálnu hodnotu.

Z hľadiska jednoduchosti a priaznivých vlastností sú poistky stále naďalej využíváné napríklad v hlavných prívodoch elektrického prúdu do domov či objektov (nožové poistky), v automobiloch ako ochrana vedení (autopoistky) alebo v citlivých zariadeniach (prístrojové poistky).

Konštrukcia poistiek

Poistky sa podľa konštrukčného vyhotovenia delia na: závitové, nožové, prístrojové "trubičkové", autopoistky, válcové, poistky do DPS, pásové poistky

Závitové poistky:

Hlavnou časťou sú poistný spodok, poistková hlavica, poistková vložka (patróna), poistkový dotyk. Patróna (niekedy samotná označovaná ako poistka) je tvorená keramickým valčekom v ktorom sa nachádza tavný vodič, ktorý je umiestneným medzi dvoma kovovými čiapočkami (vodivé kontakty poistky). Jedna strana tavného vodiča je prichytená pod okraj kovovej čiapočky a na opačnej strane je vodič vyvedený stredom čiapočky, kde je pripevnený k terčíku pod ktorým je pružinka. Terčík slúži ako vizuálny ukazovateľ stavu funkčnosti poistky a svojim farebným prevedením zároveň informuje o prúdovej hodnote poistnej vložky. Poistný spodok je pevnou časťou poistky, ktorá je pevne spojená s chráneným obvodom.

Poistná vložka je vymeniteľnou časťou závitovej poistky a jej prúdová veľkosť je normalizovaná a farebne odstupňovaná podľa maximálnej prúdovej záťaže.

Normalizované farby (hodnoty v Ampéroch): 2 (ružová), 4 (hnedá), 6 (zelená), 10 (červená), 13 (bledo hnedá), 16 (šedá), 20 (modrá), 25 (žltá), 35 (čierna), 50 (biela), 60 a 63 (hnedá), 80 (strieborná), 100 (červená), 125 (žltá). Od hodnoty 100 A sa síce farby poistných vložiek opakujú (červená a žltá), ale vďaka poistkovému dotyku ("vymedzovací krúžok") prípadne konštrukčnej typovej veľkosti poistky nie je možné vložit väčšiu patrónu do menšieho poistkového spodku či hlavice. Vymedzovací dotyk povoľuje vloženie patróny s identickou prípadne menšou prúdovou hodnotou, ktorú má na sebe uvedenú. Farebné označenie sa používa dodnes a rovnakom význame sa používa aj na ističoch.

Poistkové hlavice sú v prevedení so závitom E27 „Edison“ (pre typy DI, DII) alebo G33 „Goliáš“ (pre typy DIII, DIV, DV)

Typové veľkosti poistiek: DI, DII, DIII, DIV alebo DV

typ DI (pre prúd. hodnoty: 2, 4, 6, 10, 13, 16, 20, 25 A

typ DII (pre prúd. hodnoty: 2, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 35 A

typ DIII (pre prúd. hodnoty: 4, 6, 10, 16, 20, 25, 32,35, 40, 45, 50, 63, 80, 100 A

typ DIV (pre prúd. hodnoty: 80, 125, 100 A

typ DV (pre prúd. hodnoty: 125, 160, 200 A

Konštrukčné vyhotovenie: DIAZED- staršie typy poistiek; NEOZED- novšie typy poistiek (sú menšie a tým šetria miesto)

Hlavné časti klasickej závitovej poistky sú:

Poistný spodok– pevná neodnímateľná časť poistky vybavená kontaktmi a pripájacími svorkami, ktorá sa inštaluje na pevný podklad
Poistková hlavica– odnímateľná časť určená pre vloženie patróny, ktorá zároveň a umožňuje jej vybratie
Patróna– skladá sa z: keramický valček (s hlavnými kontaktmi na oboch koncoch); tavný vodič; kremičitý piesok na uhasenie oblúku; terčík doplnený pružinkou (na vizuálnu kontrolu stavu funkčnosti)
Poistkový dotyk- mechanický blokovací prvok, ktorý zamedzuje vloženiu patróny s vyššou prúdovou hodnotou než je hodnota ktorú dotyk povoľuje

Závitovými poistkami sa istia svetelné, zásuvkové, motorové a pomocné obvody a ich skratový výkon je malý.

Nožové poistky:

Hlavnou časťou týchto poistiek je poistný spodok s pružinovými kontaktmi a poistková vložka. Poistkové spodky sa vyhotovujú v prevedení 1- alebo 3-fázové.

Nožové poistky pre nízke napätia a vysoké prúdy sa označujú dvojicou písmen NH (z nemeckého: Niederspannungs-Hochleistungssicherungssystem- Nízkonapäťový-vysokovýkonný istiaci systém). Poistkové vložky sa vyhotovujú v šiestich veľkostiach (NH00, NH0, NH1, NH2, NH3, NH4) pričom je možné ich nájsť aj v nasledovnom typovom prevedení NH/NV00; PN00; NH/NV000; PNA000; NH/NV1; NH/NV2; NH/NV3; NH/NV4. Nožové poistky sú používané ako nadprúdová ochrana ističov (typicky pri hlavnom prívode do priemyselných alebo domových objektov).

Poistky typu PH sú určené pre menovité prúdy 10 až 630 A a napätie 500V/50 Hz. Vyrábajú sa v piatich veľkostiach. Porcelánové poistkové spodky SPH, určené pre poistky PH, sú odstupňované v štyroch veľkostiach. Sériové zapájanie poistiek sa neodporúča.

Farebné rozlíšenie sa u nich nepoužíva. Tvar patróny (poistnej vložky) môže byť valcový alebo štvorhranný.

Vo vnútri patróny je umiestnený tavný vodič, ktorý zabezpečuje vodivé prepojenie medzi hlavnými kontaktmi a je zoslabený na viacerých miestach. Tým sa zabezpečuje veľký vypínací prúd (až 100 kA). Účinné zhášanie oblúka zabezpečuje kremičitý piesok, ktorý obklopuje tavný vodič. Preto sa zhotovuje z materiálu s väčším odporom. Jednotlivé typy poistiek sa odlišujú vypínacou charakteristikou.

Poškodená poistka je signalizovaná vyskočeným terčíkom na vrchnej časti poistky. Poistné vložky nožových poistiek sú vybavené dvoma kovovými kolíkovými držiakmi, pomocou ktorých je možné ich z poistkového spodku vytiahnuť. Na bezpečnú manipuláciu slúži izolačný držiak (v technickej praxi často označovaný ako "žehlička"), ktorý zároveň slúži ako bezpečnostný kryt na ochranu pred nebezpečným dotykom so živými časťami (kontaktmi). Pomocou izolačného držiaka je možné poškodené patróny bezpečne vymeniť v beznapäťovom stave ako aj v stave pod napätím.

UPOZORNENIE:

Výmenu nožových poistiek môže vykonávať iba odborne spôsobilá osoba s príslušným vzdelaním a kvalifikáciou (elektrotechnik podľa vyhlášky 508/2009 Z.z. §21). V prípade vypínania elektrického obvodu pod záťažou je z hľadiska vzniku el. oblúku vhodné používať ochranný prvok tváre (štít). Samotné odpojenie poistiek pod záťažou musí byť prevedené rázne (rýchlym zatiahnutím) a to z dôvodu zamedzenia natiahnutia elektrického oblúka.

Prístrojové poistky:

Vzhľadom na svoju jednoduchosť a nenáročnosť sú používané v elektronických zariadeniach (rádiá, napäťové zdroje, TV, monitory a pod.). Tieto poistky sú tvorené keramickou alebo sklenenou trubičkou s kontaktnými čapičkami vzájomne prepojenými tavným drôtikom. Vyrábajú sa pre napätia 250 V a menovité prúdy 32mA až po 20 A.

Vyrábajú sa s rôznymi vypínacími charakteristikami (čas pretavenia drôtu v závislosti na prechádzajúcom prúde) ako: FF – superrýchle; F – rýchle; M – stredne pomalé; T – pomalé; TT – superpomalé. Rýchle poistky sa používajú na ochranu citlivej elektroniky (meracie prístroje), pomalé k rozbehom malých elektromotorov.

Pri výmene poškodenej poistky za novú je potrebné dodržať odporúčanú prúdovú hodnotu istiaceho prvku pre daný typ obvodu a to zdôvodu že tieto poistky sa vyrábajú v konštrukčne rovnakých rozmerových veľkostiach trubičiek a teda len na základe rozmerov nie je možné určiť samotnú prúdovú hodnotu poistky.

Údaje sú vylisované po obvode na kovových čiapočkách kde je uvedená prúdová hodnota v mA alebo v A a rovnako aj vypínacia charakteristika poistky. Pri keramických prevedeniach sú údaje uvedené na keramickom valčeku.

Prístrojové poistky sa prevažne vyrábajú v rozmerových radách 5x20mm a 6,35x32mm. V prípade špeciálnych prístrojov je možné sa stretnúť aj s iným rozmerom.

Autopoistky:

Automobilová poistka je tvorená nožovými kontaktami v plastovom puzdre, medzi ktrorými je napnutý tavný drôt. Niektoré automobilové poistky sú vyrábané z jedného kusa aj s prívodnými nožami, slabé miesto je vytvorené zalisovaním (stenčením) prepojky. Tieto poistky sa vyrábajú zvyčajne prevedení malých obdĺžnikov s nožovými kontaktmi (ich farebné prevedenie obalu zodpovedá menovitému prúdu). Vyrábajú sa v prevedení MINI 15,8x11,2mm a MAXI 19x20mm. U starších vozidiel je možné sa stretnúť s autopoistkami v tvare keramických alebo plastových valčekov na koncoch osadenými kovovými čiapočkami.

Poistky do DPS:

Tieto poistky sa vyrábajú aj ako malé súčiastky SMD do DPS, resp. pre povrchovú montáž. Vzhľadovo môžupripomínať rezistor, kondenzátor. Niekedy je na DPS umiestnený len poistný spodok, do ktorého sa vkladajú prístrojové "trubičkové" poistky, prípadne sa doňno zasúvajú valčekové poistky s drôtovými kontakmi.

Vypínacia charakteristika poistky

Je závislosť vypínacieho času poistky od efektívnej hodnoty prúdu, ktorý ňou prechádza. Charakteristika má približne hyperbolický priebeh, ktorý sa asymetricky približuje menovitému prúdu $I_{N}$ a času $t=0$ .

Vypínacia charakteristika závisí od:

prierezu tavného vodiča
materiálu tavného vodiča
druhu zhášadla
konštrukcie tavného vodiča.

Vypínacie časy jedného typu poistky majú rozptyl, preto je vypínacia charakteristika definovaná určitým pásmom. Podľa vypínacej charakteristiky sa poistky rozdeľujú na:

veľmi pomalé – TT (na istenie motorov)
pomalé – T (na istenie motorov)
stredne rýchle – M
rýchle – F (na istenie vedenia spotrebičov)
veľmi rýchle – FF (na istenie polovodičových obvodov).

Pozri aj

Iné projekty

Commons ponúka multimediálne súbory na tému Poistka (elektrotechnika)