Načelo delovanja RCD v enofaznem ali trifaznem omrežju. Načelo delovanja RCD in diagrama ožičenja

UZO je ločena vrsta zaščitnih električnih aparatov avtomatska stikala (AB). Čeprav je njihov namen prav električna zaščita, kot pri AV, vendar so njihova načela delovanja različna.

Zakaj so RCD, če obstaja AB?

Sčasoma se električna izolacija delov, ki prenašajo elektriko, vključno z grelnimi elementi, žicami, napajalnimi kabli in kabli, neizogibno stara. In nato od njih skozi prevodne zaprte prostore različnih električnih naprav, tako imenovani uhajavi tokovi začnejo teči v zemljo, v obsegu od več deset mikroampov do enot milliamperov.

Redni AV-ji se ne odzivajo na pojav uhajanja tokov - navsezadnje predstavljajo nepomembne deleže nazivnih tokov električnih odjemalcev. Vendar pa je njihov videz (natančneje, tok, ki presega določeno dovoljeno mejo) alarmni signal. To je opozorilo o približevanju v sili in za preprečitev tega potrebujete posebno zaščitno električno napravo - RCD.

Poleg tega je, kot je dobro znano, tok brez sproščanja (konvulzivni), ki predstavlja smrtno nevarnost za osebo (v določenem času izpostavljenosti), le 10 mA. Zato je treba ustvariti varnostne naprave odzivanje na uhajanje tokov v tem območju vrednosti se je čutilo že od samega začetka širokega prodora električne energije v vsakdanje življenje.

Razlaga naprave

Poskusimo pojasniti načelo delovanja RCD z uporabo hidravlične analogije. Predvidevamo, da voda teče skozi zaprti krog ogrevanja vode in električnega toka skozi žice. Če je nekje v cevi za ogrevanje luknja, potem voda teče skozi nje. Njegov tok (analogni električni tok) skozi dva odseka cevi, od katerih je eden na vhodu v vezje, drugi pa na izstopu, bo drugačen. Podobno, z uhajanjem tokov v napravi. Lahko primerjate, koliko toka je vključenih v napravo in koliko gre. V enofazni električni napravi tok vstopa skozi fazni vodnik in ugasne na nič, zato je dovolj, da primerjamo tokove v teh dveh žicah. To je načelo delovanja RCD v enofaznem omrežju. Če trenutne vrednosti na vhodu in na izhodu aparata niso enake, ga bo v določenem času izklopila iz omrežja, in sicer za nekaj milisekund. Tako kratek odzivni čas je potreben, ker bi lahko uhajanje tokov, ki presegajo vrednost toka okvare RCD, povzročil natanko oseba, ki se je dotaknila prevodnega ohišja naprave.

Izklopni tok

Vendar je bilo potrebno veliko časa, da je delovanje RCD postalo učinkovito v domačem okolju. Najprej je bilo treba natančno določiti velikost uhajalnega toka, ki bi bil v času odziva naprave varen za ljudi. Poskusi oblikovanja RCD za uhajanje tokov, manjših od 10 mA, so povzročili nastanek velikih, kompleksnih in dragih naprav, poleg tega pa so bili nagnjeni k napačnim pozitivnim rezultatom različnih elektromagnetnih pickupov.

Do začetka 80. let 20. stoletja. Na osnovi poskusov s prostovoljci je bil izbran tok njihovega delovanja kot 30 mA, nastali pa so tudi majhni transformatorji s feritnimi obroči (imenovanimi diferenciali), ki so postali senzorji toka uhajanja. V prodajo je prišel elektromehanski diferencial UZO-DM z odzivnim tokom od 20 do 30 mA, ki so danes najbolj priljubljeni v vsakdanjem življenju. Običajno se črke DM zmanjšajo, naprava pa se preprosto imenuje RCD.

Načelo delovanja RCD in diagrama ožičenja

Tokovi, ki tečejo skozi fazne in ničelne vodnike v različnih smereh, vzbujajo dva identična magnetna toka F1 in F2 v obročnem jedru transformatorja, vendar so vektorji magnetne indukcije, ki ustrezajo tem potokom, usmerjeni v jedro in se med seboj kompenzirajo. Zato je skupni magnetni tok v jedru enak nič, prav tako je EMF v sekundarnem navitju transformatorja.

Če se zaradi okvare izolacije pojavi uhajalni tok blizu aktivacijskega toka, potem se v jedru pojavi magnetni tok, ki vodi do EMF v izhodnem navitju, ki lahko ustvari dovolj toka za sprožitev praga elementa RCD. Nadalje se izvleče zapah skupine kontaktov za napajanje in njeni kontakti se odprejo. To je načelo delovanja vseh vrst RCD.

Pri vseh vrstah takšnih naprav je na voljo gumb »Test«, ko se klikne, se ustvari umetna trenutna situacija uhajanja, da se preveri delovanje naprave. Potrditveno polje ali gumb s samozaklepanjem služi za ponovno aktiviranje RCD po preskusnem delovanju.

Vrste RCD

Znani so elektromehanski in elektronski tipi takih zaščitnih naprav. Načelo delovanja RCD in veznega načrta obeh tipov sta enaka, vendar naprave prvega tipa ne potrebujejo napajanja in imajo enostavno in zanesljivo zasnovo. Za njihovo delovanje je v zaščiteni električni napravi dovolj toka uhajanja.

Elektronski RCD zahteva napajalno napetost, ker je element praga zasnovan kot elektronsko vezje, ki ojača majhen tok v izhodnem navitju svojega transformatorja in ustvari impulz za izvršilni rele.

V zvezi s tem je transformator sam in elektronski RCD manjše velikosti, velikosti in moči. Modul elementa praga z ojačevalnikom se napaja z nadzorovanim tokokrogom, in če je v njem prekinjen napajalni vodnik, bo takšna naprava izgubila svojo funkcionalnost. Obstajajo druga tveganja pri uporabi elektronskih RCD. Na primer, okvara elektronskih komponent med prenapetostno prenapetostjo v omrežju.

Ker je zanesljivost elektronskih RCD-jev nižja od zanesljivosti elektromehanskih, so tudi njihovi stroški nižji.

Tri faze RCD

Trifazna naprava, za razliko od enofazne, ima štiri pole namesto dveh, ker nevtralni vodnik prehaja skozi obe vrsti naprav. Načelo delovanja trifaznega RCD je enako načelu enofaznega RCD.

Jedro transformatorja pokriva štiri vodnike - trifazne in eno ničelno. Skupni tok v trifaznih vodnikih (tako imenovani tok ničelnega zaporedja) je vedno enak velikosti toka v nevtralnem vodniku in nasproti njemu v smeri (znotraj RCD). V tem primeru transformatorsko jedro ni magnetizirano, v izhodnem navitju ni toka. Če se v napravi, ki je zaščitena, pojavi uhajalni tok, se v jedru pojavi izmenični magnetni tok, kar kaže na emf v izhodnem navitju transformatorja. Po njem začne teči tok, ki je sorazmeren z uhajalnim tokom, in če tok puščanja presega odzivni tok, RCD odklopi napravo. Bilanca tokov v nadzornem telesu RCD je kršena in deluje.

Trifazni RCD brez nevtralnega vodnika

Za zaščito pred uhajanjem tokov indukcijski motorji, katerih naviti so povezani v trikotnik ali v zvezdo z nevtralnim izhodom, se uporablja priključek 4-polnega RCD s praznim ničelnim priključkom. V odsotnosti puščalnih tokov v fazah motorja je vsota tokov v faznih vodnikih zelo majhna in ne more sprožiti zaščite. Nastanek uhajanja toka iz faznih vodnikov skozi ohišje motorja v tla povzroči, da tok ničelnega zaporedja kroži skozi UZO transformator, na katerega reagira električni aparat. Splošno načelo delovanja RCD v tem primeru se ne spremeni.

Značilnosti uporabe enofaznih in trifaznih RCD-jev

Trifazne 4-polne naprave imajo precej velike odzivne tokove, ki omogočajo njihovo uporabo samo za protipožarno zaščito, kot tudi AB s toplotnimi izpustniki. Zaščita skupinskih linij do vtičnic v prostorih, kuhinji in kopalnici ali zaščita posameznih električnih vodov močnih električnih naprav (pralnih strojev, pomivalnih strojev, električnih peči, električnih grelnikov vode) je treba izvajati na dvo-polnih enofaznih RCD z nazivnimi prepustnimi tokovi od 20 mA do 30 mA .

Da je delovanje RCD v enofaznem omrežju varno, mora biti zaščiteno pred pretokom (z dolgim ​​neprekinjenim delovanjem delujoče električne naprave), ki ga vgradi AB s toplotnim sproščanjem pred njim.

RCD delovanje brez ozemljitve

Kot veste, v starih sovjetskih hišah ni bilo ločenega zaščitnega vodnika, ki bi bil priključen na zemeljsko zanko. Predpostavljeno je bilo, da njegovo funkcijo opravlja ničelni prevodnik (tako imenovani napajalni sistem TN-C z običajnimi ničelnimi in zaščitnimi vodniki). Ker pa je v vseh izdajah PUE prepovedana vgradnja v zaščitne vodnike zaščitnih naprav, se prepoved nanaša tudi na 2-polne RCD-je, ki istočasno prekinjajo fazo in nič. Tudi zadnja sedma izdaja OES v določbi 7.1.80 je potrdila nedopustnost nameščanja RCD v omrežja, ki uporabljajo sistem TN-C. Dejstvo je, da so bili med njihovim delovanjem zabeleženi primeri električnega udara.

Razlog za to je bila razlika v odzivnem času kontaktov naprave, ki je enota milisekund. Toda, če je bil prvi stik odklopljen na nevtralni žici, potem je bil med razpadom izolacije na ohišju gospodinjskega električnega aparata potrošnik pod polno fazno napetostjo, tako da je bilo teh nekaj milisekund dovolj za smrtonosni poraz.

Za stanovanja brez ničelnih zaščitnih vodnikov je nesprejemljivo vgraditi skupni UZD, vendar ločene take naprave lahko vgradimo v skupinske odtočne vode s skupnim zaščitnim vodnikom ali v električnem vodu posameznih električnih naprav, če so zaščitni vodniki izstopnih skupin ali odvodov priključeni na ničelne priključke po najkrajši poti.

V tem primeru reža v RCD nevtralne delovne žice pred fazo ne povzroči prekinitve zaščitnega vodnika električne naprave, ker bo del zaščitnega vodnika od vhodnega terminala skozi vtičnico in napajalni kabel električne naprave ostal nedotaknjen.