Technický list vypadal perfektně. Jmenovitá zkratová vypínací schopnost Icu 50 kA, což je výrazně nad vypočteným zkratovým proudem 38 kA. Objednávku jste schválili, jistič byl dodán a instalace proběhla hladce.
O tři měsíce později došlo ke zkratu na hlavní rozvodné sběrnici. Jistič odstranil poruchu v milisekundách – přesně podle návrhu. Když ale váš tým znovu zapnul napájení a spustil diagnostiku, kontaktní odpor jističe se ztrojnásobil. Oblouková komora vykazovala tepelné poškození. To, co bylo dimenzováno na desítky let provozu, bylo po jediném přerušení poruchy na hraně použitelnosti. Výroba byla obnovena, ale objednali jste náhradní díl a podali zprávu o poruše.
Hlavní příčina? Zkontrolovali jste Icu – schopnost jističe jednou přerušit maximální zkratový proud. Nezkontrolovali jste Ics – provozní vypínací schopnost, která určuje, zda jistič zůstane spolehlivý i po provedení své práce. Váš jistič s hodnotou 50 kA měl jmenovitou hodnotu Ics pouze 25 kA (50 % Icu). Zkrat 38 kA byl hluboko v rámci Icu, ale daleko za hranicí Ics. Jistič fungoval jako “Hrdina na jedno použití”– zachránil váš systém, ale už to nemohl udělat znovu.
Toto je “Slepá skvrna Ics,” a je to chyba specifikace jističe v průmyslových instalacích.
Čtyři jmenovité hodnoty: Co vám váš datový list neříká
Otevřete si jakýkoli datový list jističe –MCCB, ACB, nezáleží na tom – a najdete čtyři jmenovité hodnoty zkratu uvedené s minimálním kontextem:
- Icu (jmenovitá mezní zkratová vypínací schopnost)
- Ics (jmenovitá provozní zkratová vypínací schopnost)
- Icw (jmenovitý krátkodobý výdržný proud)
- Icm (jmenovitá zkratová zapínací schopnost)
Čtyři zkratky. Čtyři čísla, obvykle v kA nebo kA peak. A pokud jste nespecifikovali stovky jističů, téměř žádná intuice, které z nich skutečně řídí spolehlivost ve VAŠÍ aplikaci.
Zde je to, co vám datový list neříká: Tyto jmenovité hodnoty nejsou rovnocenné. Pro motorový napájecí obvod dominují vaší spolehlivosti Icu a Ics – Icw se ani nepoužije. Pro hlavní přívod s časově zpožděnou selektivitou se Icw stává kritickým. Pro přepínač, který by se mohl sepnout do stávající poruchy, je nezbytné ověření Icm.
Jmenovité hodnoty jsou definovány normou IEC 60947-2:2024 (nejnovější vydání, publikováno v září 2024) a jsou přesné, testovatelné a povinné. Ale pochopení toho, co znamenají – a co je důležitější, kdy na každé z nich záleží – vyžaduje překlad jazyka normy do aplikační logiky.
Pojďme dekódovat všechny čtyři, počínaje tím, který si každý kontroluje, ale často mu nerozumí.
Icu: Hrdina na jedno použití (mezní vypínací schopnost)
Icu je maximální předpokládaný zkratový proud, který může jistič přerušit při svém jmenovitém napětí, aniž by byl zničen. Je to konečná hranice – nejvyšší porucha, kterou může jistič odstranit a přesto se fyzicky otevřít, uhasit oblouk a zabránit katastrofálnímu selhání.
Ale zde je zásadní nuance: Icu se testuje podle specifické sekvence IEC: O‑t‑CO. Jistič se Otevře, aby odstranil poruchu, dojde k časovému zpoždění (t), poté se Zavře a okamžitě znovu Otevře, aby odstranil druhou poruchu na úrovni Icu. Pokud jistič přežije – což znamená, že úspěšně přeruší obě poruchy bez svařování kontaktů, výbuchu nebo selhání otevření – projde testem Icu.
Co test NEověřuje, je, zda je jistič poté stále v dobrém stavu. Po testu Icu může mít zařízení erozi kontaktů, poškození obloukové komory nebo mechanické opotřebení, které jej činí nevhodným pro další provoz. Představte si Icu jako schopnost jističe zemřít hrdinsky – ochrání vaši instalaci před nejhorší poruchou, i když poté už toho moc nezvládne.
Proto tomu říkáme “Hrdina na jedno použití.”
Proč samotná Icu nestačí
Většina inženýrů ví, že je třeba ověřit, zda Icu ≥ předpokládaný zkratový proud v místě instalace. To je první krok a je nezbytný. Jistič s nedostatečnou Icu je katastrofální selhání, které čeká na to, až se stane – kontakty se mohou svařit, obloukové komory se mohou protrhnout a to, co by mělo být řízenou ochranou, se stane nekontrolovanou událostí.
Ale Icu vám nic neříká o spolehlivosti poté, co jistič odvede svou práci. Bude správně fungovat při další poruše? Bude stále splňovat své jmenovité hodnoty tepelné a mechanické odolnosti? To Icu netestuje. Pro tuto jistotu se musíte podívat na další jmenovitou hodnotu: Ics.
Typické průmyslové MCCB a ACB mají jmenovité hodnoty Icu v rozmezí od 10 kA do 150 kA, v závislosti na velikosti rámu a aplikaci. Vaším úkolem je zajistit, aby Icu překročila maximální předpokládaný zkratový proud v místě instalace, obvykle s bezpečnostní rezervou 10–20 % pro zohlednění změn systému během životnosti instalace (přidaná výroba, snížená impedance atd.).
Ale to je jen vstupní požadavek. Icu vás dostane dovnitř. Ics určuje, zda můžete zůstat.
Ics: Bojovník od pondělí do pátku (provozní vypínací schopnost)
Ics je jmenovitá provozní zkratová vypínací schopnost – maximální zkratový proud, při kterém je ověřeno, že jistič zůstane po přerušení v dobrém provozním stavu. Toto je jmenovitá hodnota, která určuje, zda bude váš jistič po odstranění poruchy stále spolehlivě fungovat.
Ics se testuje podle náročnější sekvence než Icu: O‑CO‑CO. Jistič se Otevře, aby odstranil poruchu na úrovni Ics, Zavře a okamžitě znovu Otevře (CO), poté cyklus opakuje (CO) celkem pro tři přerušení poruchy. Po této sekvenci musí jistič stále splňovat všechny své výkonnostní specifikace – kontaktní odpor v mezích, hladký mechanický provoz, tepelná a elektrická odolnost neovlivněna. Poté je podroben dalším ověřovacím testům, včetně dielektrické výdrže a závěrečných funkčních kontrol.
Pokud projde, je jistič certifikován pro provoz při této proudové úrovni. Toto je “Bojovník od pondělí do pátku”– jistič, na který se můžete spolehnout, že bude správně fungovat nejen jednou, ale opakovaně po celou dobu životnosti instalace.
Poměr Ics k Icu: Mezera ve spolehlivosti
Zde je to, co je kritické: Ics je vždy vyjádřeno jako procento Icu. Běžné poměry pro průmyslové jističe:
- 25 % Icu (levné MCCB pro obytné budovy)
- 50 % Icu (základní průmyslové MCCB)
- 75 % Icu (standardní průmyslové MCCB)
- 100 % Icu (prémiové průmyslové MCCB a většina ACB)
Jistič s 80 kA Icu a 40 kA Ics (poměr 50 %) je certifikován pro spolehlivý provoz pouze do 40 kA přerušení poruchy. Mezi 40 kA a 80 kA je v mezeře spolehlivosti – odstraní poruchu (to Icu zaručuje), ale nemusí být poté provozuschopný.
Toto je “Slepá skvrna Ics” v akci: Ověříte Icu, předpokládáte, že jistič je “dimenzován” pro vaši úroveň poruchy, a nikdy nezkontrolujete, zda Ics pokrývá váš skutečný předpokládaný zkratový proud. Pak dojde k první skutečné poruše, jistič pracuje při 55 kA a poté je znehodnocen. Možná stále funguje – nebo se kontaktní odpor zvýšil, kalibrace vypnutí se posunula a díváte se na nespolehlivé zařízení v kritické pozici.
Pro-Tip #1: V evropské průmyslové praxi je specifikace Ics = 100 % Icu standardem pro kritické aplikace. Cenový rozdíl je minimální – obvykle o 300–600 Kč více za jistič se 100 % Ics oproti modelu s 50 % Ics ve stejné velikosti rámu. Rozdíl ve spolehlivosti je obrovský. Jistič s 50 kA Icu a 25 kA Ics (50 %) může být po prvním velkém přerušení poruchy nepoužitelný. Jistič s 50 kA Icu a 50 kA Ics (100 %) je certifikován pro opakovaný provoz při plné poruchové kapacitě.
Kdy se Ics rovná Icu (a kdy ne)
U ACB (vzduchových jističů) a prémiových MCCB se Ics obvykle rovná Icu – poměr 100 %. Tyto jističe jsou navrženy pro náročný průmyslový provoz, kde je spolehlivost po poruše nezbytná.
U ekonomických MCCB a zařízení pro obytné budovy může být Ics 25 % nebo 50 % Icu. Tyto jističe jsou určeny pro aplikace, kde jsou zkratové proudy nižší, nebo kde se s jističem zachází jako s obětním zařízením, které se po velké poruše vymění.
Otázka, na kterou musíte odpovědět: Je vaše instalace taková, kde se jistič vyměňuje po každé velké poruše? Nebo potřebujete, aby zůstal provozuschopný?
Profesionální tip #5: Nikdy nepředpokládejte, že vysoká Icu automaticky znamená adekvátní Ics. Jistič se 100 kA Icu a 25 kA Ics (poměr 25 %, běžný u MCCB pro obytné budovy) NENÍ vhodný pro průmyslové aplikace, kde je váš předpokládaný zkratový proud 60 kA a záleží na provozuschopnosti po poruše. Vždy ověřte, zda Ics ≥ předpokládaný zkratový proud pro spolehlivý provoz.
Icw: Strážce selektivity (krátkodobý výdržný proud)
Icw je jmenovitý krátkodobý výdržný proud – maximální zkratový proud, který může jistič vést po stanovenou krátkou dobu (obvykle 0,05, 0,1, 0,25, 0,5 nebo 1,0 sekundy) bez vypnutí nebo poškození. Tato jmenovitá hodnota existuje, aby umožnila časově zpožděnou selektivitu v distribučních systémech.
Ale zde je první věc, kterou musíte vědět: Ne všechny jističe mají jmenovitou hodnotu Icw.
IEC 60947-2 definuje dvě kategorie selektivity:
- Kategorie A: Jističe bez úmyslného zpoždění zkratu. Tyto vypínají okamžitě (nebo téměř okamžitě), když poruchový proud překročí jejich okamžité nastavení vypnutí. Většina MCCB pro motorové vývody, koncové rozvody a odbočné obvody jsou zařízení kategorie A. Jističe kategorie A nemají jmenovitou hodnotu Icw.
- Kategorie B: Jističe, které lze nastavit s úmyslným zpožděním zkratu, což umožňuje zařízením umístěným níže v síti nejprve odstranit poruchy (selektivita). Tyto jističe musí vydržet poruchový proud po dobu zpoždění bez poškození. Pouze jističe kategorie B mají jmenovitou hodnotu Icw.
Typicky, ACBs a vysoce výkonné MCCB používané jako hlavní přívody, propojovací jističe nebo vývodové jističe v odstupňovaných distribučních systémech jsou zařízení kategorie B.
Proč na Icw záleží: Selektivita v akci
Představte si třístupňový distribuční systém:
- Hlavní přívodní jistič (Kategorie B, s jmenovitou hodnotou Icw)
- Vývodové jističe do různých sekcí závodu (kategorie A nebo B, v závislosti na velikosti)
- Jističe odbočných obvodů pro jednotlivé zátěže (kategorie A)
Dojde k poruše na odbočném obvodu. Chcete, aby vypnul pouze jistič odbočného obvodu, přičemž vývodový a hlavní přívodní jistič zůstanou sepnuté, aby zbytek závodu zůstal v provozu. To je selektivita.
K dosažení tohoto cíle musí mít vývodové a hlavní přívodní jističe nastavení zpoždění zkratu: “Počkejte 0,1 sekundy, abyste zjistili, zda něco níže v síti odstraní poruchu, než vypnu.” Během této 0,1sekundové prodlevy nese jistič umístěný výše v síti plný poruchový proud. Pokud je porucha 40 kA a jmenovitá hodnota Icw hlavního přívodu je pouze 30 kA po dobu 0,1 sekundy, jistič utrpí tepelné a mechanické poškození během prodlevy – i když úspěšně zpozdil své vypnutí.
Proto se Icw nazývá “Strážce selektivity”—určuje, zda váš jistič umístěný výše v síti dokáže udržet bránu dostatečně dlouho, aby mohla zasáhnout ochrana umístěná níže v síti.
Pro-Tip #2: Pokud váš jistič nemá ve svém datovém listu jmenovitou hodnotu Icw, jedná se o zařízení kategorie A s okamžitým vypnutím – nepokoušejte se jej používat pro selektivitu s úmyslným zpožděním zkratu. Pouze jističe kategorie B (typicky ACBs a vysoce výkonné MCCB) mohou podporovat časově zpožděnou koordinaci prostřednictvím Icw. Pokus o vnucení jističe kategorie A do role selektivity povede k rušivému vypínání nebo poškození jističe.
Kdy na Icw nezáleží
Pro obvody motorových vývodů, koncové rozvodné panely a většinu aplikací odbočných obvodů je Icw irelevantní. Tyto jističe jsou zařízení kategorie A navržená tak, aby vypnula co nejrychleji, když dojde k poruše. Žádné zpoždění, žádná selektivní koordinace na úrovni jističe (můžete použít pojistky nebo jiná zařízení pro koordinaci), a proto není potřeba krátkodobá výdrž.
Váš kontrolní seznam specifikací pro tyto aplikace: Icu a Ics. To je vše. Icw se nepoužije.
Icm: Okamžik sepnutí (mezní zapínací schopnost při zkratu)
Icm je jmenovitá mezní zapínací schopnost při zkratu – nejvyšší špičkový okamžitý proud, který může jistič sepnout (sepnout do) za specifikovaných testovacích podmínek. Tato jmenovitá hodnota se týká scénáře, na který většina inženýrů nemyslí: Co se stane, když sepnete jistič, když již v obvodu existuje porucha?
Zní to jako okrajový případ, ale není:
- Automatické přepínače které se mohou sepnout do již existující poruchy během přepínání zdroje
- Ruční opětovné zapnutí po poruše, která nebyla lokalizována a odstraněna
- Paralelní operace kde se jističe sepnou, aby se synchronizovaly s živou sběrnicí
- Obnovení zdroje po odstranění poruchy výše v síti, kde přetrvávají poruchy níže v síti
V okamžiku, kdy se jistič sepne do poruchy, jsou zapínací síly obrovské – mnohem vyšší než ustálený poruchový proud. První půlvlna proudu zahrnuje špičkovou nesymetrickou složku, která může být 2,0 až 2,5krát vyšší než efektivní hodnota ustáleného poruchového proudu, v závislosti na účiníku obvodu (nebo poměru X/R).
Toto je “Okamžik sepnutí”—nejnásilnější okamžik v provozním životě jističe.
Výpočet Icm: Vztah k-faktoru
IEC 60947-2 definuje Icm pomocí multiplikátoru (k-faktoru) aplikovaného na Icu. K-faktor závisí na účiníku zkratu (cosφ) testovacího obvodu, který se mění s jmenovitou hodnotou Icu:
| Rozsah Icu | Testovací účiník (cosφ) | k-Faktor | Špička Icm |
|---|---|---|---|
| 6–10 kA | 0.5 | 1.7 | 1,7 × Icu |
| 10–20 kA | 0.3 | 2.0 | 2,0 × Icu |
| 20–50 kA | 0.25 | 2.1 | 2.1 × Icu |
| ≥50 kA | 0.2 | 2.2 | 2,2 × Icu |
Příklad: Jistič se 100 kA Icu (v rozsahu ≥50 kA) má standardizovanou hodnotu Icm alespoň 2,2 × 100 kA = 220 kA špička.
Pokud je potenciální poruchový proud vašeho systému 90 kA RMS a poměr X/R indikuje špičkovou nesymetrickou složku 200 kA, musí být Icm vašeho jističe alespoň 200 kA špička, aby se bezpečně sepnul do této poruchy.
Profesionální tip #3: Pro ověření zapínací schopnosti použijte standardizovaný k-faktor z IEC 60947-2: Pro jističe se jmenovitou hodnotou ≥50 kA Icu by měla být hodnota Icm alespoň 2,2 × Icu (špička). Jistič se 100 kA potřebuje Icm ≥ 220 kA špička, aby se bezpečně sepnul do poruchy. Většina moderních jističů je navržena s Icm odpovídající jejich jmenovité hodnotě Icu, ale vždy ověřte tuto specifikaci pro aplikace přepínačů, automatické opětovné zapínání nebo jakýkoli scénář, kdy by se jistič mohl sepnout za podmínek poruchy.
Kdy na Icm záleží nejvíce
Pro většinu pevných instalací, kde se jističe sepnou za normálních (bezporuchových) podmínek a pouze se otevírají, aby odstranily poruchy, je ověření Icm sekundární – standardní Icm výrobce pro danou Icu je obvykle dostačující.
Ale pro přepínače, automatické systémy opětovného zapínání nebo aplikace, kde je sepnutí do poruchy věrohodný scénář, se Icm stává primární specifikací. Ověřte obojí:
- Icm ≥ špičkový nesymetrický poruchový proud pro váš systém
- Mechanická a elektrická konstrukce jističe je vhodná pro zapínací provoz (některé jističe jsou “pouze vypínací” a nejsou dimenzovány pro zapínání do poruch)
Na kterých jmenovitých hodnotách záleží pro vaši aplikaci
Nyní, když rozumíte tomu, co každá jmenovitá hodnota znamená, zde je aplikační logika:
Obvody motorových vývodů (kategorie A, okamžité vypnutí)
- Priorita 1: Icu ≥ potenciálnímu poruchovému proudu (s rezervou 10-20 %)
- Priorita 2: Ics co nejvyšší – ideálně 75-100 % Icu pro průmyslovou spolehlivost
- Priorita 3: Ověřte Icm ≥ k × Icu dle normy IEC (obvykle automatické, pokud je jistič správně vybrán)
- Nepoužitelné: Icw (jističe kategorie A nemají zpoždění zkratové spouště)
Tyto jističe vypínají okamžitě při poruše. Vaše spolehlivost závisí na Ics. Rozdíl v ceně mezi jističem s 50% Ics a 100% Ics ve stejném rámu je zanedbatelný ve srovnání s náklady na výměnu jističe po poruše a prostoje výroby.
Hlavní přívody a propojovací jističe (kategorie B, selektivní koordinace)
- Priorita 1: Icu ≥ potenciální poruchový proud
- Priorita 2: Icw ≥ potenciálnímu poruchovému proudu pro nastavené zpoždění zkratové spouště (ověřte proud I čas: např. Icw = 50 kA po dobu 0,5 sekundy)
- Priorita 3: Ics = 100 % Icu (standard pro ACBs a prémiové MCCBs)
- Priorita 4: Ověřte Icm ≥ k × Icu
Pro tyto aplikace se Icw stává kritickým. Pokud nastavíte 0,5sekundové zpoždění zkratové spouště pro selektivitu, Icw jističe musí pokrýt váš potenciální poruchový proud po celou tuto dobu.
Přepínače (potenciální sepnutí do zkratu)
- Priorita 1: Icu ≥ potenciální poruchový proud
- Priorita 2: Icm ≥ špičkovému asymetrickému poruchovému proudu (vypočítat z poměru X/R vašeho systému)
- Priorita 3: Ics = 100 % Icu
- Priorita 4: Ověřte, zda je jistič dimenzován pro spínací povinnost (ne všechny jističe jsou)
Pro přepínače a automatické zpětné zapínání se Icm posouvá v seznamu priorit výše. Potřebujete mít jistotu, že jistič může sepnout do zkratu bez svaření kontaktů nebo mechanického selhání.
Profesionální tip č. 4: Pro obvody motorových vývodů s okamžitou spouští je vaše hierarchie specifikací: 1) Icu ≥ potenciálnímu poruchovému proudu, 2) Ics co nejvyšší (ideálně 75-100 % Icu), 3) Icw se nepoužije, 4) Ověřte Icm ≥ k × Icu. Pro hlavní přívody se selektivitou přidejte Icw jako prioritu č. 2 a ujistěte se, že odpovídá délce nastaveného časového zpoždění.
Závěr: Za hranice zkratek
Zpět k tomu selhanému jističi z úvodu: 50 kA Icu, 25 kA Ics, instalovaný v systému s poruchovým proudem 38 kA. Chyba ve specifikaci nebyla chybný výpočet – bylo to kontrolování nesprávné jmenovité hodnoty.
Icu, Ics, Icw a Icm nejsou zaměnitelné. Ne všechny jsou stejně důležité pro každou aplikaci. A datový list vám neřekne, které řídí spolehlivost VAŠÍ instalace.
Hierarchie je:
- Icu je váš vstupní požadavek – jistič musí zvládnout maximální potenciální poruchový proud.
- Ics je vaše metrika spolehlivosti – jmenovitá hodnota, která určuje provozuschopnost po poruše.
- Icw je váš nástroj pro selektivitu – relevantní pouze pro jističe kategorie B se zpožděním zkratové spouště.
- Icm je vaše ověření spínací schopnosti – kritické pro přepínače a aplikace s automatickým zpětným zapínáním.
Většina chyb ve specifikacích se stane v kroku dva: adekvátní Icu, nedostatečné Ics. Řešení je jednoduché – specifikujte Ics ≥ potenciálnímu poruchovému proudu a pro kritické průmyslové aplikace trvejte na Ics = 100 % Icu. Cenový rozdíl je malý. Zvýšení spolehlivosti je zásadní.
Vaše jistič‘má za úkol chránit vaši instalaci a zůstat připraven na další poruchu. Všechny čtyři jmenovité hodnoty jsou důležité – ale pouze pokud víte, které zkontrolovat pro vaši aplikaci.
Norem A Zdrojů, Které Odkazuje:
- IEC 60947-2:2024 (Spínací a řídicí přístroje nn – Část 2: Jističe)
- IEC 60947-2:2024 Definice kategorií selektivity (kategorie A a B)
- IEC 60947-2:2024 Zkušební postupy zkratu (O‑t‑CO pro Icu, O‑CO‑CO pro Ics)
- IEC 60947-2:2024 Tabulky součinitele k spínací schopnosti
Aktuálnost Prohlášení: Všechny technické specifikace, definice jmenovitých hodnot a standardní odkazy jsou platné k listopadu 2025. IEC 60947-2:2024 (vydání 6.0) je aktuální verze, publikovaná v září 2024.
