http://villanylap.hu/lapszamok/2015/julius-augusztus/3738-hosszabito-keszletek-osszehasonlito-vizsgalata

Írta: Nádassy László okl. villamosmérnök

Az előző lapszámunkban megállapításokat foglaltunk össze a 10 A névleges áramúként megjelölt hosszabbító-készletek szabványtól való eltéréseivel, és az ezek következtében fellépő veszélyhelyzetek elméleti lehetőségeivel kapcsolatban.

A meghibásodott 1,0 mm2 keresztmetszetű hosszabbító készlet teker-cselt részének metszeti képe.

Az alábbiakban olyan összehasonlító vizsgálatok eredményeit tesszük közzé, amelyeket a megállapításaink tárgyát képező 1,0 mm2 keresztmetszetű vezetékkel, valamint a szabvány követelményeinek megfelelő 1,5 mm2 keresztmetszetű vezetékkel szerelt hosszabbító-készletek azonos terhelőáramok által létrehozott melegedési és működési viszonyainak ellenőrizése során tapasztaltunk.

A vizsgálatokat egyrészt a korábbi cikkben bemutatott 20 m hosszúságú, 1,0 mm2 keresztmetszetű vezetékkel, másrészt azonos felépítésű, de 1,5 mm2 keresztmetszetű vezetékkel szerelt 1-1 db. hosszabbító-készleten, azonos vizsgálati körülmények között hajtottuk végre.

A hosszabbító-készleteket rendre 10, 16, 18,1 és 23,2 A vizsgálóárammal terveztük terhelni. A vizsgálat során rögzítettük a hosszabbító-készletek PVC szigetelésének a terhelőáramok hatására kialakuló állandósult meleg állapotában mérhető hőmérsékletértékeit.

1. diagram: Az 1,0 mm2 keresztmetszetű, teljes hosszabbító készlet melegedési görbéje a meghibásodásig.

A mintadarabok vizsgálatra való előkészítése során a feltekercselt hosszabbító-készlet hordozható csatlakozóaljzat felőli végén kb. 5 m hosszúságú vezetéket letekercseltünk, ennek 4,0 m hosszúságú részét szabad levegőben kifeszítettük. A hosszabbító-készlet csatlakozódugó felőli végén kb. 1 m hoszszúságú vezetéket tekercseltünk le. A hosszabbító-készletet a rászerelt csatlakozódugóval csatlakoztattuk a terhelő áramot előállító áramforráshoz. A vezeték további része feltekercselt állapotban maradt.

A készlet vezetékének áramvezető ereit egy, a csapjait 1 m hosszúságú és 2,5 mm2 keresztmetszetű vezetékkel összekötött szabványos csatlakozó dugónak a készlet hordozható csatlakozóaljzatába történt dugaszolásával zártuk rövidre.

2. diagram: A levegőben kifeszített, 1,0 mm2 keresztmetszetű, rövidített vezeték melegedési görbéje.

A terhelőáramok létrehozására egy 230/24 V áttételű, 6 kVA teljesítményű vizsgáló transzformátort használtunk. Az áram szabályozását a transzformátor primer oldalán alkalmazott TD 3001A típusú toroid-transzformátor segítségével oldottuk meg.

A terhelőáram mérésére egy hitelesített, SV 003 típusú precíziós áramváltó, és az annak szekunder oldalához kapcsolt, HLA-2 típusjelű, analóg kijelzésű, kalibrált laboratóriumi árammérő műszer szolgált.

3. diagram: Az 1,5 mm2 keresztmetszetű, teljes hosszabbító készlet melegedési görbéje a meghibásodásig.

A hosszabbító-készletek vezetéke PVC szigetelésének felületi hőmérsékleteit K típusú (Ni-Cr/Ni-Al) hőelemeket alkalmazva mértük. A mért értékeket számítógéphez csatlakoztatott, YC-747UD típusú digitális adatgyűjtő készülékkel rögzítettük. A számítógép a mérési adatokat az 1-3. diagramon bemutatott melegedési diagramok megrajzolásával jelenítette meg. A mért hőmérsékletértékeket az 1. táblázatban foglaltuk öszsze.

A diagramokon látható görbék színjelölései a következők:
• narancs színű a vezetéktekercs vezetékek közötti, belső részének hőmérséklete,
• zöld színű a vezetéktekercs egyik külső menetének felületének hőmérséklete,
• piros és kék színű a levegőben kifeszített vezeték egy-egy pontján a szigetelés felületének hőmérséklete.

A vizsgálatok megkezdése előtt tájékozódás céljából megmértük a hosszabbító-készletek tömegét:
• 1,0 mm2 = 1,68 kg
• 1,5 mm2 = 2,37 kg

A vizsgálatok ideje alatt a környezeti hőmérséklet:
23,5 ÷ 24,6 °C volt.

a vizsgálatok során mért hőmérsékleti adatok

A vizsgálatsorozatot az 1,0 mm2 keresztmetszetű vezetékkel szerelt hosszabbító-készlettel kezdtük meg, és az alábbi lépésekben folytattuk le:
• A vizsgálóáramot 10 A értékre szabályozva alkalmaztuk az állandósult meleg állapot eléréséig. Az állandósult meleg állapot elérését a digitális adatgyűjtő eszköz által rögzített adatok alapján határoztuk meg.

A tapasztalt hőmérsékletváltozásokra – különösen a vezetéktekercs belső részében elhelyezett hőelem által mért értékre (136,1 °C) – való tekintettel a terhelőáram értékét az eredetileg tervezett 16 A helyett a 10 A névleges értékű háztartási megszakító egyezményes kioldó áramértékére, 14,5 A-re emeltük. Ezt az értéket a megszakítóra vonatkozó szabvány előírásai szerint 1 óra időtartamig terveztük fenntartani.

• A 14,5 A terhelőáram hatására 28 perc után a tekercsben maradt vezeték PVC szigetelésének meghibásodása következtében az áramvezető erek zárlatba kerültek, a vezeték-tekercs belső részében elhelyezett hőelem pedig 240 °C hőmérsékletet mért. A további használatra alkalmatlan, zárlatossá vált vezetéktekercs vágási felületét mutatja az 1. kép, amelyen jól látszik a szigetelésnek az áram hőhatása következtében történt összeolvadása. A 2. képen a tekercsben lévő vezeték öszszeolvadt menetei láthatók.

A meghibásodott 1,5 mm2 keresztmetszetű hosszabbító-készlet tekercselt részének külső képe

A zárlatossá vált, feltekercselt vezetékrészt leválasztottuk, majd a levegőben kifeszített 4,0 + 2 m hosszúságú vezetéket rövidre zártuk, és a 14,5 A értékű terhelőáram ismételt rákapcsolásával a 60 perces terhelési idő eléréséig folytattuk a vizsgálatot.

• A terhelőáramot ezután 16 A-ra beállítva folytattuk a vizsgálatot a hőelemek által megállapított újabb állandósult meleg állapot eléréséig.
• Következő lépésként a vizsgálóáramot a létesítéskor alkalmazandó (ld. az előző cikkben foglaltakat) 16 A névleges áramú megszakító készülék szabványa szerinti ún. nem kioldó áram értékére, 18,1 A-ra emeltük. Ezzel a vizsgáló árammal szintén az állandósult állapot eléréséig terheltük a már rövidített hosszabbító-készletet.
• Végezetül a vizsgáló áramot a létesítéskor alkalmazandó 16 A névleges áramú megszakító készülék ún. kioldó áramára, 23,2 A értékűre szabályoztuk. Ezt a terhelő áramot – összhangban a megszakító készülékre vonatkozó működési előírásokkal – 60 perc időtartamig alkalmaztuk.

Az előzőkben ismertetett mérési sorozatot végrehajtottuk az 1,5 mm2 keresztmetszetű vezetékkel készült hosszabbító-készleten is, azzal a különbséggel, hogy a 14,5 A értékű terhelőárammal folytatott vizsgálatot elhagytuk. A 23,2 A értékű, a háztartási megszakító kioldó áramával végzett terhelőáram esetén a tekercsben maradt vezetékrész 22 percig tartó terhelése után meghibásodott. A tekercsben lévő vezetékrészt leválasztottuk, majd a kifeszített vezetékrész vizsgálatát – az 1,0 mm2 keresztmetszetű vezetékhez hasonlóan – a 60 perc terhelési idő eléréséig folytattuk. A feltekercselt vezeték meghibásodott szigetelését mutatja be a 3. kép.

A meghibásodott második 1,0 mm2 keresztmetszetű hosszabbító-készlet tekercselt részének külső képe.

A vizsgálatok során mért hőmérsékletmérési adatokat az 1. táblázatban foglaltuk össze. Az 1,0 mm2 keresztmetszetű vezetékkel szerelt hosszabbító-készleten folytatott vizsgálatok során szerzett tapasztalatokra való tekintettel egy újabb – a rendelkezésünkre álló fehér színű PVC szigeteléssel ellátott –, szintén 1,0 mm2 keresztmetszetű vezetékkel szerelt – hoszszabbító-készleten hideg állapotból indulva – a 16 A-es háztartási megszakító nem-kioldó áramával – 18,1 A értékű terhelőárammal újabb vizsgálatot végeztünk. Ezen vizsgálat során kb. 20 perces terhelési idő után következett be a PVC szigetelés megolvadása, a szigetelőképesség összeomlása és ezért a vezetékerek zárlata. A meghibásodott hosszabbító-készlet feltekercselt része látható a 4. képen.

(Ezen vizsgálat folyamán a tekercsbe beépített hőelem sajnos tönkrement, így a tekercsben kialakult hőmérsékletre vonatkozó értékelhető adatok nem állnak rendelkezésre.)

A vizsgálatsorozat eredményeinek, adatainak és tapasztalatainak elemzése után – figyelembe véve a korábbi cikkben közölteket is – a következő megállapítások tehetők:

1. Az 1,0 mm2 keresztmetszetű vezeték szigetelése külső felületének hőmérséklete kiterített állapotban is magasabb az 1,5 mm2 keresztmetszetű vezeték szigetelésének hőmérsékleténél.

2. A rögzített csatlakozóaljzatot – a létesítési előírásoknak megfelelően – védő 16 A névleges áramú háztartási megszakító egyezményes kioldóáramának megfelelő, 60 percig tartó 23,2 A értékű terhelőáram hatására mind a szabad levegőben kifeszített, 1,0 mm2 keresztmetszetű vezeték, mind a tekercsben maradt 1,5 mm2 keresztmetszetű vezeték PVC szigetelése felületének hőmérséklete meghaladja az MSZ EN 50525-2-31 jelzetű szabványban megengedett legnagyobb értéket.

A levegőben kifeszített, 1,0 mm2 keresztmetszetű vezeték hőfényképe.

3. Az először vizsgált 1,0 mm2 egy keresztmetszetű vezeték tekercsben maradt része gyakorlatilag már a helytelenül meghatározott névleges terhelőáramhoz tartozó, 10 A névleges áramú háztartási megszakító egyezményes kioldó áramértékénél meghibásodott. Ez a terhelőáram (14,5 A) pl. egy 3 kW teljesítményű, kismértékben túlterhelt automata mosógép üzemszerű működése alatt is felléphet!

4. A másodikként vizsgált 1,0 mm2 keresztmetszetű vezeték tekercsben maradt része pedig olyan terhelési körülmények között hibásodott meg, amely a 16 A névleges áramú háztartási megszakító üzemszerű működése során korlátlan ideig fennállhat. A 4. képen látható, hogy a tekercsben maradt rész szigetelése a vezetőér felizzásának következtében olyan módon hibásodott meg, amely tüzet is okozhat. Hasonló túlterhelés okozta a korábbi cikkben említett 2010. évi tűzesetet is.

5. A hosszabbító-készletre a 10 A névleges áram megadása – nyugodtan kijelenthetjük – felelőtlenség. Nem lehet ugyanis arra számítani, hogy az átlagos felhasználó számolni fogja az egyidejűleg működtetni szándékozott háztartási készülékek üzemi áramainak összegét a túlterhelés esetének elkerülése érdekében!

6. A vizsgálatsorozat adatainak és tapasztalatainak alapján végezetül megfontolandónak látszik a szabványos hosszabbító-készlet vezetékére rögzített címkén felhívni a felhasználók figyelmét arra, hogy a terméket csak teljes hosszában kiterítve szabad használni!

A levegőben kifeszített, 1,5 mm2 keresztmetszetű vezeték és csatlakozó dugójának hőfényképe.

A fentiek alapján összefoglalóan megállapíthatjuk, hogy az 1,0 mm2 keresztmetszetű vezetékkel készített, 10 A névleges áramúnak megnevezett hosszabbító-készletek nemcsak az előző cikkben említett szabványelőírástól térnek el, hanem a szokásos háztartási felhasználás során szigetelésük bekövetkező meghibásodása esetén áramütés- és tűzveszélyesek is lehetnek!