LED-valaistus laukaisee johdonsuojakatkaisijan tai vikavirtasuojan? Kytkentävirta ja vuotovirta selitetty
Miksi LED-valaistus laukaisee johdonsuojakatkaisijan tai vikavirtasuojan: LED-virtalähteiden kytkentävirta, virtalähteiden enimmäismäärä B16- tai C16-katkaisijaa kohden, vuotovirrat vikavirtasuojaa kohden, kytkentätra...
Uusi LED-valaistus on asennettu, ja johdonsuojakatkaisija laukeaa heti, kun valot sytytetään. Tai vikavirtasuoja laukeaa näennäisesti satunnaisesti, joskus vasta päivien päästä. Molemmat ovat LED-valaistuksessa yleisiä, ja molemmilla on selvä syy: LED-virtalähteiden kytkentävirta ja niiden suodattimien pienet vuotovirrat. Tämä opas kertoo, mikä laite laukeaa ja miksi, kuinka monta valaisinta yhteen ryhmään voi kytkeä ja mitä muuttaa, jotta asennus pysyy käytössä.
- Selvitä ensin, mikä laite laukeaa: johdonsuojakatkaisija reagoi ylivirtaan, vikavirtasuoja maahan vuotavaan virtaan. Syyt ja ratkaisut ovat erilaiset.
- LED-virtalähteet ottavat kytkettäessä erittäin lyhyen, suuren kytkentävirran – usein kymmeniä ampeereja alle millisekunnin ajan. Kun samassa ryhmässä on monta virtalähdettä, piikit summautuvat ja B-tyypin katkaisija laukeaa.
- Virtalähteen tekninen esite ilmoittaa virtalähteiden enimmäismäärän katkaisijaa kohden (esimerkiksi B16 tai C16). Pysy sen alla, jaa ryhmät tai käytä kytkentävirran rajoitinta.
- Jokainen virtalähde vuotaa EMC-suodattimensa kautta pienen virran maahan. Pidä pysyvä kokonaisvuotovirta alle noin 30 %:n vikavirtasuojan nimellisarvosta – noin 9 mA 30 mA:n suojassa.
- Satunnaiset vikavirtasuojan laukeamiset johtuvat yhtä usein itse asennuksesta: kosteudesta ulkojakorasioissa, vaurioituneista kaapeleista tai kahden vikavirtasuojaryhmän yhteisestä nollajohtimesta.
Johdonsuojakatkaisija vai vikavirtasuoja: kumpi laukeaa?
Sähkökeskuksessa on kahdenlaisia suojalaitteita, jotka katkaisevat täysin eri syistä:
| Laite | Reagoi | Tyypillinen syy LED-valaistuksessa |
|---|---|---|
| Johdonsuojakatkaisija, esim. B16 tai C16 | Ylivirtaan ja oikosulkuun vaihejohtimessa | Monen samanaikaisesti kytketyn virtalähteen kytkentävirta |
| Vikavirtasuojakytkin, esim. 30 mA tai 300 mA | Menevän ja palaavan virran erotukseen – maahan vuotavaan virtaan | Suodattimien vuotovirtojen summa, kytkentätransientit, kosteus tai kytkentävirheet |
| Yhdistelmälaite (vikavirtasuojattu johdonsuojakatkaisija) | Molempiin | Katso, mikä ilmaisin on lauennut, jos laitteessa sellainen on |
Kirjaa tarkasti, milloin laukeaminen tapahtuu. Laukeaminen kytkentähetkellä viittaa kytkentävirtaan tai kytkentätransienttiin. Laukeaminen käytön aikana, öisin tai sateen jälkeen viittaa paljon useammin vuotoon tai kosteuteen.
Miksi LED-virtalähteillä on suuri kytkentävirta
LED-virtalähde muuntaa verkkojännitteen LEDien tarvitsemaksi tasavirraksi. Sen tulossa on tasoituskondensaattori ja useimmissa virtalähteissä myös tehokertoimen korjausaste. Kytkentähetkellä kondensaattori on tyhjä ja käyttäytyy hetken lähes kuin oikosulku. Millisekunnin murto-osan ajan virtalähde ottaa moninkertaisen virran käyttövirtaansa nähden.
Teknisissä esitteissä tämä ilmoitetaan huippuarvona ja kestona, esimerkiksi 50 A 250 µs:n ajan noin 150W:n virtalähteelle. Pulssi on aivan liian lyhyt lämmittämään kaapeleita, mutta se voi riittää laukaisemaan johdonsuojakatkaisijan magneettisen laukaisun. Piikki on suurimmillaan, kun valaisin kytketään siniaallon huipussa, joten ongelma voi esiintyä vain silloin tällöin.
Yhdellä valaisimella tämä on harmitonta. Kun samassa ryhmässä on kaksikymmentä hallivalaisinta, jotka kytketään yhdellä kontaktorilla, kaikkien virtalähteiden piikit osuvat samaan hetkeen.
Kuinka monta LED-virtalähdettä johdonsuojakatkaisijaa kohden?
Hyvät virtalähdevalmistajat ilmoittavat teknisessä esitteessä, kuinka monta virtalähdettä yhteen katkaisijaan saa kytkeä. Arvot perustuvat kytkentävirtaan ja katkaisijan laukaisukäyrään. Esimerkki tällaisesta taulukosta:
| Johdonsuojakatkaisija | B10 | B16 | C10 | C16 |
|---|---|---|---|---|
| Virtalähteitä enintään (esimerkki, noin 150W:n virtalähde) | 5 | 8 | 9 | 14 |
Esimerkin arvot ovat vain havainnollistavia. Käytä aina valaisimesi tarkan virtalähteen taulukkoa, sillä luvut vaihtelevat paljon merkin ja tehon mukaan. Huomaa, että kytkentävirran asettama raja saavutetaan usein paljon ennen kuin ryhmän käyttövirta lähestyy katkaisijan nimellisvirtaa: kahdeksan 150W:n virtalähdettä ottaa käytössä vain noin 5–6 A.
Myös katkaisijan käyrä vaikuttaa. B-käyrän katkaisija laukeaa magneettisesti kolmesta viiteen kertaa nimellisvirtansa suuruisella virralla, C-käyrän katkaisija viidestä kymmeneen kertaa. C-käyrä siis sallii enemmän virtalähteitä, mutta sitä saa käyttää vain, jos ryhmän silmukkaimpedanssi varmistaa edelleen poiskytkennän vaaditussa ajassa. Tämän tarkistuksen tekee sähköasentaja voimassa olevien määräysten mukaan – Suomessa SFS 6000, Saksassa DIN VDE 0100, Ranskassa NF C 15-100.
Ratkaisut, kun johdonsuojakatkaisija laukeaa kytkettäessä
- Jaa kuormitus. Jaa valaisimet useampaan ryhmään niin, että jokainen ryhmä pysyy virtalähteiden enimmäismäärän alla.
- Kytke portaittain. Kytke valaisinryhmät pienellä viiveellä esimerkiksi erillisillä kontaktoreilla tai valaistuksenohjauksella, jotta piikit eivät osu päällekkäin.
- Käytä kytkentävirran rajoitinta. Ryhmään asennettu rajoitinmoduuli vaimentaa kytkentäpiikin ja sallii huomattavasti enemmän virtalähteitä katkaisijaa kohden.
- Valitse sopivat kytkinlaitteet. Kontaktorien, releiden ja liiketunnistimien on oltava LED-kuormalle tarkoitettuja, muuten niiden koskettimet voivat hitsautua kiinni. Tarkista ilmoitettu LED- tai kapasitiivinen kuorma, älä pelkkää virtaa ampeereina.
- Valitse virtalähteet, joilla on pieni kytkentävirta. Osa virtalähteistä rajoittaa kytkentävirtaansa aktiivisesti. Vertaa teknisiä esitteitä ennen ostoa. Katso LED-virtalähteet selitetty.
Miksi vikavirtasuojat laukeavat LED-valaistuksessa
Jokaisessa LED-virtalähteessä on EMC-suodatin, joka vaimentaa häiriöitä. Osa suodattimesta on pieniä kondensaattoreita johtimista suojamaadoitukseen. Niiden kautta kulkee jatkuvasti pieni virta maahan – tyypillisesti milliampeerin murto-osa virtalähdettä kohden. Tekninen esite ilmoittaa tämän vuotovirtana tai kosketusvirtana.
Yhden valaisimen kohdalla tämä on merkityksetöntä. Vikavirtasuoja näkee kuitenkin kaikkien sen jälkeen kytkettyjen virtalähteiden summan. Vikavirtasuojat saavat laueta millä tahansa arvolla 50 ja 100 %:n välillä nimellisestä vikavirrastaan. 30 mA:n suoja voi siis laueta jo noin 15 mA:sta alkaen. Siksi marginaali on vakiintunut käytäntö: pidä pysyvä vuotovirta alle noin 30 %:n nimellisarvosta.
| Vikavirtasuoja | Ohjearvo pysyvälle kokonaisvuotovirralle | Esimerkki: virtalähteet 0,5 mA kukin |
|---|---|---|
| 30 mA | noin 9 mA | noin 18 virtalähdettä |
| 100 mA | noin 30 mA | noin 60 virtalähdettä |
| 300 mA | noin 90 mA | noin 180 virtalähdettä |
Muut saman vikavirtasuojan takana olevat laitteet – tietokoneet, laturit, taajuusmuuttajilla varustetut koneet – lisäävät omaa vuotoaan. Ota se laskelmaan mukaan.
Pysyvän vuodon lisäksi tulevat kytkentätransientit: kytkentähetkellä suodatinkondensaattorit latautuvat hetkellisesti, mikä aiheuttaa lyhyen pulssin maahan. Kytkentöjen tai lähellä iskeneen salaman aiheuttamat ylijännitteet vaikuttavat samoin. Hyvin herkät vikavirtasuojat voivat reagoida tähän. Sysyvirtakestoltaan parannetut vikavirtasuojat – valmistajasta riippuen esimerkiksi merkinnöillä ”SI”, ”HI” tai ”KV” – on suunniteltu ohittamaan tällaiset lyhyet pulssit ja silti suojaamaan täysin.
Ratkaisut, kun vikavirtasuoja laukeaa
- Jaa valaisimet useamman vikavirtasuojan taakse tai suojaa jokainen ryhmä omalla yhdistelmäsuojalla, jotta laitekohtainen vuoto pysyy pienenä.
- Käytä oikeaa tyyppiä. Tyyppi A on tavallinen valinta elektronisille kuormille, kuten LED-virtalähteille; tyyppi AC ei sovi monille nykyaikaisille laitteille. Harkitse sysyvirtakestoltaan parannettua mallia, jos kytkentätransientit aiheuttavat ongelmia.
- Mittaa, älä arvaa. Vaihe- ja nollajohtimen ympäri yhdessä asetettu vuotovirtapihti näyttää ryhmän todellisen vuodon käytön aikana.
- Tarkista kytkennät. Nollajohdin, joka on kytketty eri vikavirtasuojan jälkeen kuin sen vaihe, tai ryhmien yhteiset nollajohtimet laukaisevat vikavirtasuojan valaisimista riippumatta.
- Etsi kosteutta. Ulkovalaisimet, joiden kaapeliholkit vuotavat, tai vaadittua IP-luokkaa heikommat jakorasiat aiheuttavat usein laukeamisia sateen jälkeen tai öisin kondenssin vuoksi. Katso IP-luokitukset selitetty.
Mittaus: varovaisuutta eristysresistanssimittauksessa
Eristysresistanssin mittaus 500 V DC:n jännitteellä kuuluu käyttöönottoon. LED-virtalähteissä on elektroniikkaa ja ylijännitesuojakomponentteja, jotka voivat antaa harhaanjohtavia lukemia tai vaurioitua mittauksessa. Noudata virtalähteen tai valaisimen valmistajan ohjeita: usein mitataan vaihe- ja nollajohdin yhteen kytkettyinä maata vasten, tai valaisimet irrotetaan mittauksen ajaksi. Lisää käyttöönotosta artikkelissa LED-valaisimen kytkeminen vaihe vaiheelta.
Uuden asennuksen suunnittelu
- Kerää virtalähteiden tiedot: kytkentävirta, enimmäismäärä katkaisijatyyppiä kohden ja vuotovirta.
- Jaa ryhmät niin, että kukin pysyy katkaisijansa virtalähteiden enimmäismäärän alla.
- Laske vuotovirta vikavirtasuojaa kohden muut laitteet mukaan lukien ja pidä se alle noin 30 %:n nimellisarvosta.
- Valitse LED-kuormalle sopivat kytkinlaitteet ja suunnittele suurille ryhmille portaittainen kytkentä tai rajoitin.
- Tarkista myös sähkön laatu: monen virtalähteen kanssa tehokerroin ja yliaallot vaikuttavat kaapelien ja nollajohtimen kuormitukseen. Katso Tehokerroin ja THD.
Hallivalaistukseen LED-hallivalaistuksen opas auttaa valaisimien valinnassa, ja CE, ENEC, TÜV ja GS selitetty kertoo, mitä asiakirjoja kannattaa pyytää.
LED-hallivalaisimet Sosen-virtalähteellä – CE, ENEC, RoHS, IP65, 5 vuoden takuu:
Usein kysytyt kysymykset
Miksi johdonsuojakatkaisija laukeaa vain, kun LED-valot sytytetään?
Koska LED-virtalähteet ottavat erittäin suuren virran millisekunnin murto-osan ajan, kun niiden tulokondensaattori latautuu. Kun ryhmässä on monta virtalähdettä, piikit summautuvat ja laukaisevat katkaisijan magneettisen laukaisun, vaikka käyttövirta on pieni.
Kuinka monta LED-valaisinta voin kytkeä B16-katkaisijaan?
Se riippuu virtalähteestä, ei pelkästään tehosta. Virtalähteen tekninen esite ilmoittaa enimmäismäärän katkaisijatyyppiä kohden. Suuremmilla virtalähteillä se on usein alle kymmenen B16-katkaisijaa kohden – paljon vähemmän kuin käyttövirta sallisi.
Voinko vain vaihtaa B-katkaisijan C-katkaisijaan?
Vain jos sähköasentaja on tarkistanut, että ryhmä kytkeytyy C-käyrälläkin pois vaaditussa ajassa. Se riippuu kaapelin pituudesta ja silmukkaimpedanssista. Ryhmän jakaminen tai rajoitin on usein turvallisempi ratkaisu.
Miksi vikavirtasuoja laukeaa öisin tai sateen jälkeen?
Se viittaa yleensä kosteuteen: ulkovalaisimien, jakorasioiden tai kaapeliholkkien kondenssi aiheuttaa vuotoa maahan. Tarkista ryhmän kaikkien liitäntöjen IP-luokka ja tiivistys.
Minkä tyyppinen vikavirtasuoja sopii LED-valaistukseen?
Tyyppi A on tavallinen valinta elektronisille kuormille, kuten LED-virtalähteille. Jos kytkentätransientit aiheuttavat ongelmia, sysyvirtakestoltaan parannettu tyyppi A voi auttaa. Voimassa olevat määräykset määrittävät vaaditun herkkyyden.
Voiko LED-virtalähde olla viallinen, jos vikavirtasuoja laukeaa?
Kyllä, eristysvikainen virtalähde voi aiheuttaa vuotoa maahan. Irrota valaisimet yksi kerrallaan tai mittaa vuotovirtapihdillä selvittääksesi, onko syynä yksi valaisin vai kaikkien yhteenlaskettu vuoto.
Kerro, mitä valaisimia ja montako aiot kytkeä ryhmää kohden. Selvitämme virtalähteiden kytkentä- ja vuotovirtatiedot ja teemme maksuttoman DIALux-valaistussuunnitelman. Toimitus koko EU:hun 2–5 arkipäivässä, jopa 5 vuoden takuu.
Pyydä neuvontaa ja tarjous
