Az ívhiba egy sérült vezetőben létrejövő, vagy két vezető között kialakuló elektromos kisülés, amely elég hőt termelhet a szigetelés elszenesedéséhez, a fémrészek megolvadásához és tüzet okozhat. Az ívhibák az elektromos eredetű tüzek egyik leggyakoribb kiváltói, és a kisüléskor keletkező elektromos és elektromágneses tranziensek megzavarhatják az érzékeny elektronikai berendezések működését, akár károsíthatják is azokat.
Az elektromos eredetű tűzesetek felét jellemzően ívhibák okozzák. Szerelési hibák, használatból eredő kábelsérülések, a szigetelések öregedése, károsodása, rágcsálók okozta sérülései stb. mind-mind potenciális ívhibahelyek. A védelem javítására, a technológiai lehetőségek fejlődésével, a 90-es évektől intenzív fejlesztőmunka folyik a vezető gyártóknál, melynek eredményeként az ezredforduló óta elérhetők az ívhiba-érzékelő (AFD) ívhiba-megszakító védelmi eszközök (AFCI, AFDD).
Párhuzamos ívhiba
Két vezető vagy vezeték között fordul elő a sérült szigetelés, vagy a köztük lévő kis rés miatt. A kémiai, termikus vagy mechanikai terhelés, szennyeződés, kondenzációs lerakódás, vagy öregedés hatására romló szigetelésen szivárgási áramok és rövid kisülések alakulhatnak ki, amelyek helyileg felmelegíthetik a környezetüket, elszenesíthetik az éghető anyagokat. Az elszenesedett anyag egy része elpárologhat, tovább melegítve a környezetet, és stabil ív alakulhat ki.
Fázis és földelő között kialakuló ív esetén a hibás áramkörben az impedanciák túl magasak lehetnek, a túláramvédő eszközök bizonyos esetekben nem nyújtanak védelmet, mivel az ív nem mindig gyullad újra az áram nullátmenete után. Fázis-fázis vagy fázis-nulla közötti ív esetén a földelésen nem folyik hibaáram, a hibaáram-védelmi eszközök nem mindig nyújtanak védelmet.
A legtöbb esetben a túláramvédő eszközök elegendő védelmet nyújtanak a párhuzamos íves zárlatok ellen. Az ívhiba-érzékelő (AFD) egységek ugyanakkor kibővítik a védelmet.
Soros ívhiba
Ugyanabban a vezetőben fordul elő, sérülés vagy laza kapcsolat miatt. Lecsökken a hatásos keresztmetszet, amelyen az átfolyó áram magasabb hőmérsékletet eredményez. A fémfelület oxidálódik, tovább nő az átmeneti ellenállás és vele együtt a hőmérséklet, ami a réz és/vagy a bevonatok megolvadásához is vezethet. Légrés és ívképződés alakulhat ki. A szigetelés a hibahelyen elszenesedik, az ív stabilizálódhat.
Soros ív akkor tud kialakulni, ha a felületek közötti rés kicsi, ezért az ívfeszültség nagyon alacsony. A terheléssel sorba kapcsolódó hibahely miatt csökken az áramerősség, hibaáram sem folyik a földelő felé, így a szokásos védelmi eszközök egyáltalán nem nyújtanak védelmet. Az ívhiba-érzékelő (AFD) egység elsődleges előnye a soros ívhibák elleni védelem. Itt az MCB-k és a biztosítékok, azaz a főként vezetékvédelmi célokra tervezett eszközök válaszideje olyan hosszú, hogy nem képesek a tüzek elleni védelmet biztosítani.
Fokozott védelem
Hibátlanul működő rendszerekben is keletkeznek elektromos ívek, ez a kapcsolók, relék, kommutátorok stb. „normál” működésének természetes velejárója. Megbízhatóan fel kell tehát ismerni, ha egy érzékelhető tranziens rendellenességre utal. Ehhez a hagyományos szenzorok nem elégségesek, ezért az ívek detektálására, megkülönböztetésére az érzékelők jeleinek matematikai, számítástechnikai feldolgozása szükséges.
Az ívhibák érzékelését a keletkező nagyfrekvenciás, MHz-es tartományban lévő komponensek elemzése teszi lehetővé. A megbízható működés érdekében különbséget kell tenni az ívhibák és az olyan esetek között, amelyeknél „normál” üzemben is megjelennek nagyfrekvenciás komponensek (pl. kefés motorok, kapcsolóüzemű tápegységek).
Egy ívhiba-megszakító tipikus felépítése
1. áramérzékelő és hullámforma-leválasztó, 2. hullámformaszűrő, 3. jelerősítő, 4. mikroszámítógép, logikai egység, 5. tesztáramkör, 6. terhelés
A vezető gyártók kínálatában ma kapható, korszerű AFDD-k mikroszámítógépet (logikai egységet, mikrovezérlőt) tartalmaznak, és képesek biztonságosan detektálni a rendellenes és/vagy a veszélyes ívhibákat. A legtöbb típus hibaáram-érzékelővel és kismegszakítóval is kombinálva van.
