O uređajima za električnu zaštitu za "lutke": uređaj sa zaostalom strujom (RCD)

Zamislite sljedeće - perilica rublja je instalirana u vašoj kupaonici. Bez obzira što je poznata marka, uređaji bilo kojeg proizvođača podložni su kvaru i, recimo, događa se najbanalnije stanje - izolacija na kablu za napajanje je oštećena, a mrežni potencijal pojavljuje se na tijelu stroja. A ovo nije ni kvar, automobil i dalje radi, već postaje izvor povećane opasnosti. Uostalom, ako istovremeno dodirnete i tijelo automobila i cijev za vodu, mi ćemo zatvoriti električni krug kroz sebe. I u većini će slučajeva biti kobno.

Da bi izbjegli ove strašne posljedice, oni su bili izmišljeni RCD - prekidači zaostale struje.

RCD - Ovo je zaštitni prekidač velike brzine koji reagira na diferencijalnu struju u vodičima koji opskrbljuju električnu energiju zaštićene električne instalacije - to je "službena" definicija. Razumljivijim jezikom, uređaj će isključiti potrošača iz mreže ako dođe do curenja struje u PE (uzemljeni) vodič.

Pogledajmo princip rada RCD-a. Radi veće jasnoće, na slici je prikazana njegova "unutarnja" shema kruga:

Glavni čvor RCD je diferencijalni strujni transformator. Na drugi način, naziva se transformator struje nulte sekvence. Da bi nam bilo lakše i da se ne zbunimo u terminima, nazovimo ovu jedinicu samo transformatorom struje.

Kao što se može vidjeti na slici, u ovom slučaju ima tri namotaja. Primarni i sekundarni namoti uključeni su u fazne i neutralne žice, odnosno treći namot je spojen na početni element, koji se izvodi na osjetljivim relejima ili elektroničkim komponentama.

Ovisno o ovomerazlikovati elektromehanički i elektronički RCD.  

Uređaj za pokretanje povezan je s izvršnim upravljačkim uređajem, koji uključuje grupu kontakata za napajanje s pogonskim mehanizmom. Ispitni gumb koristi se za provjeru i praćenje zdravlja RCD-a. Zamislite da je na izlaz našeg kruga priključeno opterećenje. Naravno, u krugu će se odmah pojaviti struja koja će teći kroz namotaje I i II. Da bismo dalje razmotrili načelo djelovanja RCD-a, preći ćemo na vizualniju shemu:

U normalnom načinu rada, u nedostatku struje curenja, u krugu duž vodiča koji prolaze kroz prozor magnetskog kruga strujnog transformatora radna struja učitati. Upravo ti vodiči tvore primarni i sekundarni namot strujnog transformatora u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Te će struje biti jednake veličine i suprotne u smjeru: I1 = I2. U magnetskoj jezgri strujnog transformatora induciraju jednake, ali usmjerene magnetske tokove F1 i F2. Ispada da je rezultirajući magnetski tok jednak nuli, a struja u trećem (izvršnom) namotu diferencijalnog transformatora također je jednaka nuli, a početni element 2 je u tom stanju u mirovanju, a RCD djeluje u normalnom režimu.

Kada osoba dodirne otvorene provodne dijelove ili tijelo električnog uređaja na koje je došlo do propadanja izolacije na faznom (primarnom) namotu strujnog transformatora, uz struju opterećenja I1 teče i dodatna struja - struja propuštanja (Igram je prikazan na dijagramu), što je za strujni transformator diferencijal (diferencijal: I1-I2 = IΔ).

Ispada da su naše struje nejednake, dakle, magnetski tokovi su također nejednaki, koji se više ne poništavaju. Zbog toga se u trećem namotu pojavljuje struja.Ako ta struja premašuje zadanu vrijednost, tada se pokreće početni element, djeluje na pokretač 3.

Pogon, koji se sastoji od opružnog aktuatora, mehanizma za pokretanje i grupe mrežnih kontakata, otvara električni krug, zbog čega je jedinica odspojena s mreže. Za periodično nadgledanje obradivosti (operabilnosti) RCD-a osigurava se testni gumb 4. Povezano je serijski s otpornikom. Vrijednost otpornika odabrana je na način da je diferencijalna struja jednaka nazivnoj struji zaostale struje RCD-a (o parametrima RCD-a govorit ćemo kasnije). Ako se RCD aktivira pritiskom na ovu tipku, tada radi ispravno. Obično je ovaj gumb označen sa "TEST".

Trofazni prekidači zaostale struje djeluju približno po istom principu kao i jednofazni. U trofaznim RCD-ima četiri jezgra prolaze kroz prozor jezgre - tri faze i nula. Dijagram kruga najjednostavniji trofazni RCD prikazan je na slici:

Trofazni RCD uključuje prekidač 1, koji je upravljan elementom 2, koji prima signal prekida iz sekundarnog namota 3 strujnog transformatora 4, kroz prozor kroz koji prolazi neutralna radna žica N i fazne žice L1, L2 i L3 (5).

Ako je opterećenje jednako u žicama nula i faza (ili tri faze), njihov je geometrijski zbroj jednak nuli (struja u faznoj žici jednofaznog RCD-a teče u jednom smjeru, a struja u neutralnoj žici teče točno u istoj vrijednosti u suprotnom smjeru). Stoga u sekundarnom namotu transformatora struje nema struje.

U slučaju istjecanja struje u uzemljeni slučaj prijamnika napajanja, kao i kada osoba koja stoji na zemlji ili na vodljivom podu slučajno dodirne faznu žicu električne mreže, jednaka struja u primarnom namotu strujnog transformatora bit će narušena, jer će struja istjecanja proći duž fazne žice, pored struje opterećenja, i struja će se pojaviti u njenom sekundarnom namotu - baš kao u gornjem opisu rada jednofaznog RCD-a. Struja koja struji u sekundarnom namotu transformatora djeluje na upravljački element 2, koji prekidačem 1 isključuje potrošača iz mreže. Izgled trofaznog RCD-a prikazan je na slici:

Razmotrimo praktične sheme uključivanja RCD-a u razvodne ploče.
RCD prekidački krug za jednofazni ulaz, Ovdje primjenjujemo prekidački krug s odvojenim nultim (N) i uzemljenim (PE) magistralama. Kao što možete vidjeti na slici, RCD (5) se postavlja nakon prekidača ulaznog kruga, a nakon što su instalirani prekidači za zaštitu i prebacivanje pojedinih petlji. Gledajući unaprijed, želim napomenuti da je prisutnost automatske - RCD veze obvezna, jer RCD ne pruža trenutnu zaštitu, kako toplinsku tako i kratkog spoja. Umjesto ove “kombinacije” - automatskog - RCD-a, možete koristiti jedan univerzalni uređaj. Međutim, o tome više kasnije.

Krug RCD-a s trofaznim ulazom, Za razliku od prethodne sheme, zaštita je predviđena za jednofazne i trofazne potrošače. Pored toga, koristi se kombinacija unosa nulte i „prizemne“ gume (PEN). Uređaj za mjerenje električne energije - električni brojač - povezan je između prekidača ulaznog kruga i RCD-a. Kao što se sjećate iz pregleda mjernih shema, svi sklopni uređaji koji su ugrađeni prije mjernog uređaja moraju biti zapečaćeni s organizacijom za opskrbu energijom. Slijedom toga, dizajn prekidača za otvaranje mora otvoriti to.

Prije toga razgovarali smo samo o elektromehaničkim RCD-ovima. Ali ako se sjećate, spomenuo sam da ponekad postoje i elektronički uređaji. U principu, elektronički RCD je konstruiran na isti način kao i elektromehanički.

Umjesto osjetljivog magnetoelektričnog elementa koristi se uređaj za usporedbu (na primjer, najčešći je primjer komparatora).Za takav krug potrebno vam je vlastito ugrađeno napajanje, jer trebate napajati elektronički krug nečim.

Diferencijalna struja je vrlo mala, te je mora pojačati i pretvoriti u naponsku razinu na koju se napaja uređaj za usporedbu - komparator, Sve to, naravno, smanjuje ukupnu pouzdanost uređaja, u usporedbi s elektromehaničkim, ovdje je to slučaj - što je jednostavnije, to bolje. I da budem iskren, uopće nisam naišao na certificirane elektroničke RCD-ove. Stoga ne mogu reći nešto dobro ili loše o njima. Stoga, ostavimo elektroničke RCD-ove po strani i nastanimo na jednoj od glavnih točaka razmatranja elektromehaničkih uređaja za zaštitno zatvaranje - njihovih parametara:

RCD-ovi imaju sljedeće glavne parametre:

vrsta mreže - jednofazna (trožilna) ili trofazna (petžična)

nazivni napon -220/230 - 380/400 V

nazivna struja opterećenja - 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100 A

nazivna diferencijalna struja prekida - 10, 30, 100, 300 mA

vrsta diferencijalne struje - izmjenična struja (naizmjenična sinusoidna struja koja nastaje naglo ili sporo raste), A (poput izmjenične struje, dodatno ispravljena riplarna struja), B (izmjenična i konstantna), S (odgođeno vrijeme odziva, selektivno), G (poput selektivno, samo je vrijeme odgode kraće).

Želim napomenuti jednu važnu točku u vezi s parametrima RCD-a. Mnogi su zavedeni nazivnom strujom opterećenja na tijelu uređaja, a uzima se za isti parametar kao u prekidaču. Međutim, ovaj parametar u RCD-ovima karakterizira samo njegov "kapacitet protočne struje", možda ovaj izraz nije baš točan, ali uveo sam ga zbog pristupačnosti koncepta "nazivne RCD struje opterećenja".

Struja opterećenja UZO ne može se ograničiti i potrebno ju je zaštititi od strujnih preopterećenja i struje kratkog spoja prekidačima koji pružaju zaštitu od strujnog preopterećenja i struje kratkog spoja. Struja opterećenja RCD-a treba biti odabrana tako da je jedan korak (raspon nazivne struje) više od nazivne struje prekidača zaštićene linije. Odnosno, ako postoji opterećenje zaštićeno prekidačem za struju od 16 Ampera, tada treba odabrati RCD za struju opterećenja od 25 Ampera.

To postavlja logično pitanje - zašto u jednom slučaju ne kombinirati i prekidač i RCD, posebno ako se RCD koristi za zaštitu samo jedne petlje napajanja? Doista, u ovom slučaju, oni i dalje rade "u tandemu". Ova se točka malo dotaknula u prethodnom članku. Pa, pitanje je sasvim logično i takvi uređaji, naravno, postoje. Nazivaju se diferencijalnim prekidačima ili samo diffavtomats.

Na slici upravo vidite takav uređaj. Ovo je trofazni diferencijalni prekidač. Kao i kod trofaznog RCD-a, on ima četiri stezaljke - fazu i nulu, te tipku TEST. Ako se zadržava na svojoj unutarnjoj strukturi, ovdje je teško reći nešto novo. Ovo je prekidač i RCD u jednoj boci.

Trošak diffavomatsa je prilično visok. Na primjer, trofazni modeli poznatih stranih proizvođača koštaju oko 100 eura. Relativno skup užitak. Međutim, snop AB + RCD-a imat će otprilike usporedivu cijenu, a umjesto četiri standardna 17,5 mm modula na DIN šini (s trofaznom verzijom), trebati će osam. Stoga su u nekim slučajevima diffavomati još uvijek poželjni, pogotovo ako postoji problem slobodnog prostora na distribucijskoj ploči.

Kako provjeriti performanse RCD-a ili diferencijalnog automata? Već smo spomenuli gumb TEST. Međutim, takva je provjera vrlo površna i ne odražava uvijek stvarnu suštinu stvari. Stoga se za objektivnu provjeru koriste ispitni krugovi ili specijalizirani uređaji.

Mihail Tikhonchuk