Hibaáram kapcsoló (Fi-relé) 10kA, 63A, 4 pólusú, 100mA

A hibaáram-védőkapcsolók, közismert nevükön Fi-relék, a villamos biztonság egyik legfontosabb eszközei. Míg a kismegszakítók a túlterheléstől és a rövidzárlattól védik az elektromos hálózatot, a Fi-relék az emberi élet védelmét szolgálják azáltal, hogy észlelik az áram szivárgását a föld felé. Ha például egy meghibásodott készülék burkolatán keresztül áram folyik egy emberi testbe, a Fi-relé azonnal lekapcsol, mielőtt komolyabb baleset történne.

Működésének alapelve egyszerű, de annál zseniálisabb: folyamatosan figyeli az áramkörbe belépő és onnan távozó áramot. Ha minden rendben van, ezek az áramok pontosan megegyeznek. Ha azonban valahol szivárgás történik – például egy meghibásodott készülék burkolatán keresztül áram folyik a föld felé vagy egy emberi testen keresztül – a Fi-relé ezt az eltérést érzékeli és azonnal lekapcsolja az áramot.

Működési elv – az áram egyensúlyának figyelése

A Fi-relé belsejében egy áramváltó transzformátor (differenciáltranszformátor) található. Ennek működését így lehet leegyszerűsíteni:

1. Normál működés esetén:

   • Az áram a fázisvezetéken keresztül belép a fogyasztóba, majd a nullavezetőn keresztül távozik.
   • Mivel a bemenő és kimenő áram mindig megegyezik, az áramváltó tekercsében nem indukálódik feszültség, és a relé nyugalomban marad.

2. Hibaáram esetén:

   • Ha a fázisból valamennyi áram a föld felé szökik (például egy hibás szigetelésű készüléken keresztül vagy egy emberi testen át), akkor a nullavezetőn már kevesebb áram tér vissza.
   • Ez az áramkülönbség a relé áramváltójában mágneses teret hoz létre, amely egy kioldó mechanizmust aktivál, és az áramkört azonnal megszakítja.

Hogyan érzékel és kapcsol le a Fi-relé?

• A Fi-relé hibaáram-érzékenysége határozza meg, hogy milyen kis eltérést képes érzékelni.
  • 30 mA-es relé → életvédelmi funkció (emberi test esetében már 50 mA-es áram is veszélyes lehet).
  • 100 mA és 300 mA-es relé → főként tűzvédelmi célokra alkalmazzák.
• A lekapcsolás rendkívül gyorsan történik, jellemzően 40 ms-on (ezredmásodpercen) belül, ami annyira gyors, hogy az emberi testben áthaladó áram nem tud halálos sérülést okozni.

Mi történik, ha nincs Fi-relé?

• Egy emberi test 50 mA áramerősségnél már nem képes elengedni egy vezetőt, és 100 mA felett a szív fibrillációja (remegése) következhet be.
• Egy meghibásodott mosógép, hűtőszekrény vagy konnektor könnyen életveszélyes helyzetet teremthet.
• A Fi-relé használata nélkül ezek a helyzetek könnyen áramütéshez vagy akár elektromos tűzhöz is vezethetnek.

Hogyan lehet tesztelni a Fi-relé működését?

Minden Fi-relén található egy tesztgomb (T jelöléssel). Ezt megnyomva a relé szándékosan létrehoz egy kis hibaáramot, és ha a készülék megfelelően működik, azonnal le kell kapcsolnia az áramot. Ha nem kapcsol le, akkor haladéktalanul ki kell cserélni vagy ellenőriztetni egy szakemberrel.

1. A Fi-relé pólusszáma

A pólusszám azt határozza meg, hogy hány vezetéket képes figyelni és megszakítani a relé.

• 2 pólusú (1P+N): Egyfázisú rendszerekhez használatos, ahol a fázis és a nulla vezetéket figyeli és szakítja meg.
• 4 pólusú (3P+N): Háromfázisú rendszerekhez alkalmazható, ahol mindhárom fázist és a nullavezetőt is figyeli.

2. A névleges áram (In)

A Fi-relé névleges árama azt mutatja, hogy mekkora áramerősséget képes átbocsátani anélkül, hogy túlmelegedne vagy meghibásodna. Jellemző értékek: 25A, 40A, 63A, 80A, 100A stb.

• Fontos megjegyezni, hogy ez nem a kioldási áram, hanem a terhelhetőség!
• A megfelelő méret kiválasztása attól függ, hogy hány eszközt és mekkora teljesítményt kívánunk róla működtetni.

3. A hibaáram érzékenysége (ΔI, kioldási áram)

Ez az érték határozza meg, hogy a relé mekkora hiba, földzárlati áramnál kapcsoljon le. Leggyakoribb értékek:

• 30 mA – Személyi védelemre alkalmas, életmentő funkcióval rendelkezik, ezért lakossági használatban kötelező!
• 100 mA – Tűzvédelmi célokra is alkalmas, de személyvédelmi szempontból már nem elég érzékeny.
• 300 mA és nagyobb – Elsősorban ipari és tűzvédelmi alkalmazásokhoz használatos, ahol a berendezések esetleges meghibásodása tüzet okozhat.

Fontos: A 30 mA-es Fi-relé használata kötelező a fürdőszobákban és más vizes helyiségekben!

4. A Fi-relé típusai (érzékenység a különböző áramformákra)

A különböző elektromos eszközök különböző típusú hibaáramokat generálhatnak, ezért a Fi-relék is többféle érzékenységgel készülnek:

• AC típus: Csak váltakozó hibaáramokat érzékel. Régi szabvány szerint gyártott relé, de ma már egyre kevésbé használják.
• A típus: Az AC mellett egyenáram-komponensű (például inverterek, mosógépek, számítógépek) hibaáramokat is képes felismerni.
• B típus: Minden típusú egyenáramú és váltakozó áramú hibaáramot érzékel, ezért ipari alkalmazásokban, például frekvenciaváltók, töltőállomások esetén elengedhetetlen.

5. A névleges zárlati megszakítóképesség (Icu vagy Ics)

Ez az érték azt mutatja meg, hogy a Fi-relé mekkora rövidzárlati áramnál képes biztonságosan működni, általában kismegszakítókkal együtt használják. Jellemző értékek: 6kA, 10kA, 15kA stb.

Miért fontos a megfelelő Fi-relé kiválasztása?

Egy jól megválasztott Fi-relé szó szerint életmentő lehet. Ha egy háztartásban valaki véletlenül megérint egy hibás készüléket, a 30 mA-es relé 40 ezredmásodperc alatt lekapcsol, mielőtt az áram komoly sérülést okozna. Az iparban a nagyobb érzékenységű relék tűzvédelmi szempontból is kulcsfontosságúak.

Otthon és ipari környezetben egyaránt a Fi-relé az a láthatatlan biztonsági őr, amely figyel rád, akkor is, amikor nem is gondolsz rá.

Egy kis történelem:

A hibaáram-védőkapcsoló feltalálása Hugo Stotz német mérnök nevéhez fűződik, aki az 1920-as években kezdett el dolgozni egy olyan eszköz kifejlesztésén, amely képes az áram szivárgását észlelni. Stotz akkoriban az AEG (Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft) vállalatnál dolgozott, és már több szabadalmat is bejegyzett az elektromos védelem területén. Bár a korai eszközök még egyszerűbb megszakítók voltak, ő és csapata 1924-ben egy új típusú védelmi rendszert fejlesztett ki, amely figyelte az áram egyensúlyát a hálózatban.

Az első modern értelemben vett Fi-relét azonban egy másik német mérnök, Gottfried Biegelmeier fejlesztette ki az 1950-es években. Biegelmeier az ÖVE (Osztrák Elektrotechnikai Egyesület) kutatója volt, és 1957-ben szabadalmaztatta azt a készüléket, amely már a mai Fi-relékhez hasonló elven működött. Az új eszköz képes volt az életvédelmi célú, gyors kioldásra, és érzékelte, ha az emberi testen keresztül veszélyes áram folyik. Ez hatalmas áttörést jelentett, mivel addigra már ismert volt, hogy akár 50 mA áramerősség is halálos lehet, ha néhány másodpercig fennáll.

A 1960-as években a Fi-relé elterjedése felgyorsult, mivel egyre több országban szabványosították, és különösen a fürdőszobákban és nedves helyiségekben kötelezővé tették a használatát. Az 1980-as évekre már ipari környezetben is széles körben alkalmazták, és különböző érzékenységű és típusú modellek jelentek meg.

Ma a Fi-relék elengedhetetlen részei az elektromos hálózatoknak, és folyamatosan fejlődnek, hogy az új technológiák (pl. elektromos autók töltőállomásai vagy napelemrendszerek) speciális igényeit is kielégítsék. Azt mondhatjuk, hogy Stotz és Biegelmeier találmánya milliók életét mentette meg az elmúlt évtizedekben, és ma is az egyik legfontosabb védelmi eszköz az elektromos rendszerekben.

Ezért, amikor legközelebb ránézel egy Fi-relére, gondolj arra, hogy egy több mint százéves mérnöki fejlődés áll mögötte – és talán épp az ő éberségének köszönhető, hogy nyugodtan használhatod az elektromos eszközeidet!