Zasada działania RCD
Skrót RCD powstał od wyrażenia „Wyłącznik różnicowoprądowy”, które określa przeznaczenie urządzenia, które polega na odcięciu napięcia z podłączonego do niego obwodu w przypadku przypadkowych uszkodzeń izolacji i powstania przez nie prądów upływowych.
Zasada działania
Działanie RCD wykorzystuje zasadę porównywania prądów wchodzących do kontrolowanej części obwodu i prądów opuszczających ją w oparciu o transformator różnicowy, który przekształca pierwotne wartości każdego wektora w wartości wtórne ściśle proporcjonalne pod względem kąta i kierunku do zbierania geometrycznego.
Metodę porównania można przedstawić za pomocą prostego bilansu lub bilansu.
Kiedy równowaga jest zachowana, wtedy wszystko działa normalnie, a gdy jest zaburzona, zmienia się stan jakościowy całego systemu.
W obwodzie jednofazowym porównywany jest wektor prądu fazowego zbliżający się do elementu pomiarowego i zero wychodzące z niego. Podczas normalnej pracy z niezawodną integralną izolacją są one równe, równoważąc się.Gdy w obwodzie wystąpi zwarcie i pojawi się prąd upływu, wówczas równowaga między rozpatrywanymi wektorami zostaje zaburzona przez jego wartość, która jest mierzona przez jedno z uzwojeń transformatora i przekazywana do bloku logicznego.
Porównanie prądów w obwodzie trójfazowym odbywa się na tej samej zasadzie, przez transformator różnicowy przechodzą tylko prądy z trzech faz i na podstawie ich porównania powstaje niezrównoważenie. Podczas normalnej pracy prądy trzech faz równoważą się w sumowaniu geometrycznym, aw przypadku uszkodzenia izolacji w każdej fazie występuje w niej prąd upływu. Jego wartość określa się sumując wektory w transformatorze.
Schemat struktury
Uproszczone działanie wyłącznika różnicowoprądowego można przedstawić za pomocą bloków na schemacie blokowym.
Niezrównoważenie prądów z urządzenia pomiarowego kierowane jest do części logicznej, która działa na zasadzie przekaźnika:
1. elektromechaniczny;
2. lub elektroniczny.
Ważne jest, aby zrozumieć różnicę między nimi. Systemy elektroniczne przeżywają teraz rozkwit i stają się coraz bardziej popularne z wielu powodów. Posiadają szeroką funkcjonalność, duże możliwości, ale do obsługi elementu logicznego i wykonawczego wymagają zasilania elektrycznego, które zapewnia specjalny blok, który jest podłączony do obwodu głównego. Jeśli prąd zgaśnie z różnych powodów, taki RCD z reguły nie będzie działać. Wyjątkiem są rzadkie modele elektroniczne wyposażone w tę funkcję.
Przekaźniki elektromechaniczne wykorzystują energię mechaniczną napiętej sprężyny, która zasadniczo wygląda jak zwykła pułapka na myszy. Aby przekaźnik działał, wystarczająca jest minimalna siła mechaniczna działająca na uruchamiany element wykonawczy.
Gdy mysz dotknie przynęty przygotowanej pułapki na myszy, prąd upływowy, który powstał w przypadku niezrównoważenia transformatora różnicowego, powoduje zadziałanie napędu i odcięcie napięcia od obwodu. W tym celu przekaźnik ma wbudowane styki mocy w każdej fazie oraz styk do przygotowania testera.
Każdy typ przekaźnika ma pewne zalety i wady. Konstrukcje elektromechaniczne działają niezawodnie od wielu dziesięcioleci i dobrze się sprawdziły. Nie wymagają zewnętrznego zasilania, a modele elektroniczne są od niego całkowicie uzależnione.
Obecnie powszechnie przyjmuje się, że najskuteczniejszym środkiem ochrony przed porażeniem elektrycznym w instalacjach elektrycznych do 1000 V jest wyłącznik różnicowoprądowy (RCD) dla prądu upływu.
Nie sprzeciwiając się znaczeniu tego środka ochronnego, większość ekspertów od wielu lat spiera się o wartości głównych parametrów RCD - prąd instalacji, czas reakcji i niezawodność.Wyjaśnia to fakt, że parametry RCD są wąskie w stosunku do ceny i warunków pracy.
W rzeczywistości im niższy prąd nastawczy i krótszy czas reakcji, tym wyższa niezawodność RCD, tym droższa jest jego cena.
Ponadto im mniejszy prąd nastawczy i krótszy czas działania wyłącznika różnicowoprądowego, tym surowsze wymagania dotyczące izolacji chronionego obszaru, ponieważ nawet niewielkie pogorszenie warunków pracy może prowadzić do częstych, aw niektórych przypadkach długich, fałszywe wyłączenia instalacji elektrycznej, które uniemożliwiają normalną pracę.
Z drugiej strony im większy prąd nastawczy RCD i dłuższy czas zadziałania, tym gorsze właściwości ochronne.
Projekt RCD
Układ jednofazowego RCD pokazano na poniższym zdjęciu.
W nim napięcie jest przykładane do zacisków wejściowych, a kontrolowany obwód jest podłączony do zacisków wyjściowych.
Trójfazowe urządzenie różnicowoprądowe jest wykonane w ten sam sposób, ale obserwuje się w nim prądy wszystkich faz.
Pokazany rysunek przedstawia czteroprzewodowy wyłącznik różnicowoprądowy, chociaż na rynku dostępna jest konstrukcja trójprzewodowa.
Jak sprawdzić RCD
Weryfikacja funkcjonalna jest wbudowana w każdy wzorzec projektowy. W tym celu używany jest blok «Tester», który jest otwartym przyciskiem sprężyny stykowej do samoregulacji i rezystorem ograniczającym prąd R. Jego wartość jest dobrana tak, aby wytworzyć minimalny wystarczający prąd, który sztucznie symuluje upływ.
Po naciśnięciu przycisku «Test» RCD związany z operacją musi zostać wyłączony. Jeśli tak się nie stanie, należy go odrzucić, sprawdzić pod kątem uszkodzeń i naprawić lub wymienić na sprawny. Testowanie wyłącznika różnicowoprądowego (RCD) co miesiąc zwiększa niezawodność jego działania.
Nawiasem mówiąc, przydatność do użytku elektromechanicznych i indywidualnych struktur elektronicznych można łatwo sprawdzić w sklepie przed zakupem. W tym celu wystarczy przy załączeniu przekaźnika podać chwilowo prąd w obwodzie fazowym lub neutralnym z akumulatora o dowolnej polaryzacji podłączenia zgodnie z wariantami 1 i 2.
Działający RCD z przekaźnikiem elektromechanicznym będzie działał iw zdecydowanej większości przypadków nie można sprawdzić produktów elektronicznych. Potrzebują zasilania, aby logika działała.
Jak podłączyć RCD do obciążenia
Wyłączniki różnicowoprądowe przeznaczone są do stosowania w obwodach zasilających wykorzystujących układ TN-S lub TN-C-S z podłączeniem w przewodach szyny ochronnej PE, do której podłączone są obudowy wszystkich urządzeń elektrycznych.
W tej sytuacji, jeśli izolacja zostanie przerwana, potencjał powstający na ciele natychmiast przechodzi przez przewód PE do ziemi i komparator oblicza zwarcie.
W normalnym trybie zasilania RCD nie odłącza obciążenia, więc wszystkie urządzenia elektryczne działają optymalnie. Prąd każdej fazy indukuje w obwodzie magnetycznym transformatora własny strumień magnetyczny F. Ponieważ są one równe co do wielkości, ale przeciwne w kierunku, wzajemnie się znoszą. Nie ma wspólnego strumienia magnetycznego i nie może indukować pola elektromagnetycznego w cewce przekaźnika.
W przypadku upływu niebezpieczny potencjał przepływa do ziemi przez szynę PE. W cewce przekaźnika indukowane jest pole elektromagnetyczne w wyniku wynikającej z tego nierównowagi strumieni magnetycznych (prądów fazowych i neutralnych).
W ten sposób wyłącznik różnicowoprądowy natychmiast oblicza zwarcie iw ułamku sekundy odłącza obwód ze stykami mocy.
Charakterystyka RCD z przekaźnikiem elektromechanicznym
Wykorzystanie energii mechanicznej naprężonej sprężyny może w niektórych przypadkach być korzystniejsze niż użycie specjalnego bloku do zasilania układu logicznego. Rozważ to na przykładzie, gdy zero sieci zasilającej zostanie przerwane i nastąpi faza.
W takiej sytuacji statyczne przekaźniki elektroniczne nie otrzymają zasilania i dlatego nie będą mogły działać. Jednocześnie w tej sytuacji układ trójfazowy ma nierównowagę faz i wzrost napięcia.
Jeśli uszkodzenie izolacji nastąpi w osłabionym miejscu, wówczas potencjał pojawi się na obudowie i wyjdzie przez przewód PE.
W RCD z przekaźnikiem do ochrony elektromechanicznej działają one normalnie z energii naładowanej sprężyny.
Jak działa RCD w obwodzie dwuprzewodowym
Niezaprzeczalne zalety ochrony przed prądami upływowymi w urządzeniach elektrycznych wykonanych w systemie TN-S poprzez zastosowanie wyłączników różnicowoprądowych spowodowały ich popularność i chęć właścicieli indywidualnych mieszkań do instalowania wyłączników różnicowoprądowych w układzie dwuprzewodowym, który nie jest wyposażony w wyłącznik różnicowoprądowy. przewód PE.
W takiej sytuacji obudowa urządzenia elektrycznego jest odizolowana od podłoża, nie komunikuje się z nim. W przypadku uszkodzenia izolacji potencjał fazowy pojawia się na obudowie, a nie z niej wypływa. Osoba, która ma kontakt z ziemią i przypadkowo dotknie urządzenia, jest narażona na działanie prądu upływowego w taki sam sposób, jak w sytuacji bez wyłącznika różnicowoprądowego.
Jednak w obwodzie bez wyłącznika różnicowoprądowego prąd może przepływać przez ciało przez długi czas. Po zainstalowaniu wyłącznika różnicowoprądowego wykryje on usterkę i odetnie napięcie podczas konfiguracji w ciągu ułamków sekundy, zmniejszając szkodliwy wpływ prądu i stopień urazu elektrycznego.
W ten sposób zabezpieczenie ułatwia ratowanie człowieka podczas zasilania w budynkach wyposażonych w schemat TN-C.
Wielu rzemieślników domowych próbuje samodzielnie zainstalować RCD w starych domach, które czekają na odbudowę, aby przejść na system TN-C-S. Jednocześnie w najlepszym przypadku wykonują samodzielnie wykonaną pętlę uziemiającą lub po prostu łączą skrzynki urządzeń elektrycznych z siecią wodną, ogrzewając akumulatory i żelazne części fundamentu.
Takie połączenia mogą prowadzić do sytuacji krytycznych, gdy wystąpią awarie i spowodować poważne uszkodzenia. Prace związane z tworzeniem pętli uziemienia muszą być wykonane wydajnie i kontrolowane za pomocą pomiarów elektrycznych. Dlatego przeprowadzają je przeszkoleni specjaliści.
Rodzaje instalacji
Większość wyłączników różnicowoprądowych jest wykonana w wersji stacjonarnej do wspólnego montażu na szynie Din w rozdzielnicy. Jednak w sprzedaży można znaleźć przenośne konstrukcje, które podłącza się do zwykłego gniazdka elektrycznego, a chronione urządzenie jest przez nie dodatkowo zasilane. Kosztują trochę więcej.