A "próbabábu" elektromos védőberendezéseiről: maradékáram-eszköz (RCD)

Képzelje el a következőt: mosógép van felszerelve a fürdőszobába. Bármelyik is a jól ismert márka, bármely gyártó készülékei meghibásodásoknak vannak kitéve, és mondjuk, a leg banálisabb dolog történik - a tápkábel szigetelése megsérül, és a hálózati potenciál megjelenik a gép testén. És ez még csak nem bontás is, az autó továbbra is működik, de már növekvő veszélyforrásává válik. Végül is, ha egyidejűleg érintjük mind az autó karosszériáját, mind a vízcsövet, akkor magunkon keresztül bezárjuk az elektromos áramkört. És a legtöbb esetben végzetes lesz.

Ezeknek a szörnyű következményeknek a elkerülésére feltalálták őket RCD - maradékáram-megszakítók.

RCD - Ez egy nagy sebességű védőkapcsoló, amely reagál a védett elektromos berendezéshez villamos energiát szállító vezetékek differenciális áramára - ez a „hivatalos” meghatározás. Megérthetőbb nyelven az eszköz leválasztja a fogyasztót a hálózatról, ha áramszivárgás jelentkezik a PE (föld) vezetékre.

Nézzük meg az RCD működésének elvét. A nagyobb érthetőség érdekében az ábra mutatja a „belső” kapcsolási rajzát:

Az RCD fő csomópontja differenciáláram-transzformátor. Más módon nullás sorozatú transzformátornak nevezzük. Annak érdekében, hogy könnyebbé váljon számunkra, és ne zavarja össze a nézetet, nevezzük ezt az egységet csak áramváltónak.

Mint az ábrából látható, ebben az esetben három tekercs van. Az elsődleges és a másodlagos tekercset a fázis- és a semleges vezetékek tartalmazzák, a harmadik tekercset pedig a kiindulási elemhez csatlakoztatják, amelyet érzékeny reléknél vagy elektronikus alkatrészeknél hajtanak végre.

Attól függőenkülönbséget tenni az elektromechanikus és az elektronikus RCD között.  

Az indítókészülék egy végrehajtó vezérlőkészülékkel van összekötve, amely egy hajtásmechanizmussal ellátott teljesítménykapcsolót tartalmaz. A tesztgombot használják az RCD állapotának ellenőrzésére és figyelemmel kísérésére. Képzelje el, hogy egy terhelés csatlakozik az áramkör kimenetéhez. Természetesen egy áram jelenik meg az áramkörben, amely átfolyik az I és II tekercsen. Az RCD működési elvének további megfontolása érdekében egy vizuálisabb sémára lépünk:

Normál üzemmódban szivárgási áram hiányában az áramváltó mágneses áramkörének ablakon áthaladó vezetékek mentén áramlik működő áram betölteni. Ezek a vezetők képezik az áramváltó primer és szekunder tekercseit az óramutató járásával ellentétesen csatlakoztatva. Ezek az áramok nagyságrendben azonosak és irányba ellentétesek: I1 = I2. Az áramváltó mágneses magjában azonos, de ellenkező irányú F1 és F2 mágneses fluxusokat indukálnak. Kiderül, hogy a kapott mágneses fluxus nullával egyenlő, a differenciális transzformátor harmadik (végrehajtó) tekercsében az áram is nullával egyenlő, és a 2 indítóelem nyugalmi állapotban van, és az RCD normál üzemmódban működik.

Amikor egy személy megérinti a nyitott vezetőképes elemeket vagy egy olyan elektromos eszköz testét, amelyben az áramváltó fázis (primer) tekercsén szigetelés történt, az I1 terhelőáram mellett további áram folyik - szivárgási áram (Az IΔ ábrán látható), amely egy áramváltóra vonatkozik differenciális (differenciál: I1-I2 = IΔ).

Kiderül, hogy az áramok nem egyenlők, tehát a mágneses fluxusok szintén egyenlőtlenek, amelyek már nem szüntetik meg egymást. Emiatt áram lép fel a harmadik tekercsben.Ha ez az áram meghaladja a beállított értéket, akkor az indító elem bekapcsol, hat a 3 működtetőre.

A rugóhajtásból, indítómechanizmusból és egy teljesítménykapcsolóból álló szelepmozgató kinyitja az elektromos áramkört, amelynek eredményeként az egységet leválasztják a hálózatról. Az RCD rendszeres működőképességének (működhetőségének) ellenőrzéséhez egy 4 tesztgombot kell felszerelni, amely sorba van kapcsolva az ellenállással. Az ellenállás értékét úgy választjuk meg, hogy a különbségáram megegyezzen az RCD szivárgásának névleges áramával (az RCD paramétereiről később beszélünk). Ha az RCD a gomb megnyomásával aktiválódik, akkor megfelelően működik. Ezt a gombot általában „TEST” jelzi.

Három fázisú maradékáram-megszakítók megközelítőleg ugyanazon elv szerint működik, mint az egyfázisú. Háromfázisú RCD-kben négy vezeték halad át a magablakon - háromfázisú és nulla. Áramkör diagram a legegyszerűbb háromfázisú RCD az ábrán látható:

A háromfázisú RCD tartalmaz egy 1 megszakítót, amelyet egy 2 elem vezérli, amely kioldási jelet vesz a 4 áramváltó 3 szekunder tekercséről, amelynek ablakon áthalad egy semleges N munkavezeték és az L1, L2 és L3 fázisvezetékek (5).

Ha a terhelés egyenlő a nulla és a fázis (vagy három fázis) vezetékekben, akkor geometriai összege egyenlő nullával (az egyfázisú RCD fázisvezetékében az áram egy irányba áramlik, és a semleges vezetékben az áram pontosan ugyanazt az értéket áramolja az ellenkező irányba). Ezért nincs áram az áramváltó szekunder tekercsében.

Áramszivárgás esetén a tápegység földelt esetére, valamint amikor a földön vagy a vezetőképes padlón álló személy véletlenül megérinti az elektromos hálózat fázisvezetékét, megsértik az áramerősség-transzformátor primer tekercsében a jelenlegi egyenlőtlenséget, mivel a szivárgási áram a terhelési áram mellett a fázisvezeték mentén is áthalad, és egy másodlagos tekercsben áram jelenik meg - ugyanúgy, mint az egyfázisú RCD működésének fenti leírásában. A transzformátor szekunder tekercsében áramló áram a 2 vezérlőelemre hat, amely az 1 kapcsolón keresztül leválasztja a fogyasztót a hálózatról. A háromfázisú RCD megjelenését az ábra mutatja:

Vizsgáljuk meg az RCD beépítésének gyakorlati sémáit.
RCD kapcsolóáramkör egyfázisú bemenethez. Itt kapcsolókört alkalmazunk külön nulla (N) és földelő (PE) buszokkal. Mint az ábrán látható, az RCD-t (5) a bemeneti megszakító után, és utána a megszakítókat az egyes hurkok védelmére és kapcsolására telepítik. Előretekintve szeretném megjegyezni, hogy az automata-RCD kapcsolat jelenléte kötelező, mivel az RCD nem biztosít áramvédelmet, mind a hő, mind a rövidzárlatot. A „kombináció” - automatikus - RCD helyett egy univerzális eszközt is használhat. Később azonban erről többet.

Az RCD áramköre háromfázisú bemenettel. Az előző rendszerrel ellentétben a védelem mind az egyfázisú, mind a háromfázisú fogyasztók számára biztosított. Ezenkívül a nulla és a földi gumiabroncs (PEN) bemenete kombinációját használják. A villamosenergia-mérő eszköz - egy villamos fogyasztásmérő - csatlakozik a bemeneti megszakító és az RCD közé. Amint a mérési sémák áttekintéséből emlékszik, az összes kapcsolókészüléket, amelyet a mérőkészülék elé telepítettek, energiaellátó szervezettel kell lezárni. Következésképpen a nyitó megszakító kialakításának ezt lehetővé kell tennie.

Előtte csak az elektromechanikus RCD-kről beszéltünk. De ha emlékszel, megemlítettem, hogy néha vannak elektronikus eszközök. Az elektronikus RCD-t elvileg ugyanúgy kell felépíteni, mint az elektromechanikai.

Egy érzékeny mágneses elem helyett összehasonlító eszközt használnak (például a leggyakoribb példa az összehasonlító eszköz).Egy ilyen áramkörhöz szükség van a saját beépített tápegységére, mert valami energiával kell ellátnia az elektronikus áramkört.

A differenciáláram nagyon kicsi, ezért meg kell erősíteni és átalakítani olyan feszültségszintre, amelyre a tápfeszültség tartozik összehasonlító eszköz - összehasonlító. Mindez természetesen csökkenti az eszköz általános megbízhatóságát az elektromechanikus eszközhöz képest, itt csak a helyzet - minél egyszerűbb, annál jobb. És őszintén szólva, egyáltalán nem találkoztam hitelesített elektronikus RCD-kkel. Ezért nem mondhatok róluk valami jót vagy rosszat. Ezért hagyjuk félre az elektronikus UZO-t, és lakozzunk az egyik fő ponton, amikor figyelembe vesszük az elektromechanikus védőkapcsolókat - ezek paraméterei:

Az RCD-k a következő fő paraméterekkel rendelkeznek:

hálózati típus - egyfázisú (háromvezetékes) vagy háromfázisú (ötvezetékes)

névleges feszültség: -220/230 - 380/400 V

névleges terhelési áram - 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100 A

névleges töréskülönbség-áram - 10, 30, 100, 300 mA

a differenciáláram típusa - AC (váltakozó szinuszos áram, amely hirtelen vagy lassan növekszik), A (mint váltakozó áram, egyenként egyenirányított hullámos áram), B (váltakozó és állandó), S (késleltetett válaszidő, szelektív), G (mint például szelektív, csak a késleltetési idő rövidebb).

Egy fontos pontot szeretnék rámutatni az RCD paramétereire. Sokakat megtéveszt az eszköz testére elhelyezett névleges terhelési áram, és ugyanazt a paramétert veszi figyelembe, mint a megszakítóban. Ez a paraméter az RCD-kben azonban csak a "jelenlegi átviteli kapacitást" jellemzi, talán ez a kifejezés nem egészen helyes, de bevezettem a "névleges terhelésáramú RCD" fogalmának elérhetősége érdekében.

Az UZO terhelési áramát nem lehet korlátozni, és megóvni kell azt a megszakítók által okozott túlterheléstől és rövidzárlati áramtól, amelyek védelmet nyújtanak az áram túlterhelése és a rövidzárlati áram ellen. Az RCD terhelési áramát úgy kell megválasztani, hogy az egy lépéssel (névleges áramtartomány) nagyobb legyen, mint a védett vonal megszakítójának névleges árama. Vagyis ha van egy áramköri megszakítóval védett terhelés 16 amper áramerősségre, akkor az RCD-t kell választani 25 amper terhelési áramra.

Ez logikus kérdést vet fel - miért nem kombinálható egy megszakító és egy RCD egyidejűleg, különösen akkor, ha az RCD-t csak egy áramkör védelmére használják? Valójában ebben az esetben továbbra is "együttesen" dolgoznak. Ezt a pontot egy kicsit megérintette az előző cikk. Nos, a kérdés meglehetősen logikus, és természetesen léteznek ilyen eszközök. Differenciálmegszakítóknak vagy egyszerűen diffúvomatáknak nevezik őket.

Az ábrán csak egy ilyen készüléket látsz. Ez egy háromfázisú differenciálmegszakító. Mint a háromfázisú RCD-ben is, négy szorítóval rendelkezik - fázisú és nulla, valamint egy TEST gomb. Ha belső struktúráján lakozik, akkor itt nehéz valamit új mondani. Ez egy megszakító és RCD egy üvegben.

A diffavomaták költsége meglehetősen magas. Például a jól ismert külföldi gyártók háromfázisú modelljeinek költsége körülbelül 100 Euro. Viszonylag drága öröm. Ugyanakkor egy csomó AB + RCD nagyjából összehasonlítható költségekkel jár, és a DIN sínen (háromfázisú változattal) ellátott négy szabványos 17,5 mm-es modul helyett nyolcba kerül. Tehát bizonyos esetekben a diffavomaták még mindig előnyösek, különösen, ha probléma merül fel az elosztó panelen a szabad hely miatt.

Hogyan lehet ellenőrizni az RCD vagy a differenciál automatát? Már említettük a TEST gombot. Az ilyen ellenőrzés azonban nagyon felületes és nem mindig tükrözi a dolgok valódi lényegét. Ezért az objektív ellenőrzéshez tesztelő áramköröket vagy speciális eszközöket használnak.

Mihail Tikhonchuk