Sobre dispositivos de proteção elétrica para "manequins": dispositivo de corrente residual (RCD)

Imagine o seguinte - uma máquina de lavar roupa está instalada no seu banheiro. Qualquer que seja a marca conhecida, os dispositivos de qualquer fabricante estão sujeitos a avarias e, digamos, a coisa mais banal acontece - o isolamento do cabo de alimentação é danificado e o potencial da rede aparece no corpo da máquina. E isso nem é um colapso, o carro continua a funcionar, mas já está se tornando uma fonte de maior perigo. Afinal, se você tocar no corpo do carro e no cano de água ao mesmo tempo, fecharemos o circuito elétrico por nós mesmos. E na maioria dos casos, será fatal.

Para evitar essas terríveis conseqüências, eles foram inventados RCD - disjuntores de corrente residual.

RCD - Este é um interruptor de proteção de alta velocidade que responde à corrente diferencial nos condutores que fornecem eletricidade à instalação elétrica protegida - esta é a definição “oficial”. Em uma linguagem mais compreensível, o dispositivo desconectará o consumidor da rede elétrica se ocorrer um vazamento de corrente no condutor PE (terra).

Vejamos o princípio de operação do RCD. Para maior clareza, a figura mostra seu diagrama de circuito "interno":

O nó principal do RCD é transformador de corrente diferencial. De outra maneira, é chamado de transformador de corrente de seqüência zero. Para tornar mais fácil para nós e não nos confundirmos em termos, vamos chamar esta unidade apenas de um transformador de corrente.

Como pode ser visto na figura, neste caso, ele tem três enrolamentos. Os enrolamentos primário e secundário são incluídos nos fios de fase e neutro, respectivamente, e o terceiro enrolamento é conectado ao elemento de partida, que é realizado em relés sensíveis ou componentes eletrônicos.

Dependendo dissodistinguir entre RCD eletromecânico e eletrônico.  

O dispositivo de inicialização é conectado a um dispositivo de controle executivo, que inclui um grupo de contatos de potência com um mecanismo de acionamento. O botão de teste é usado para verificar e monitorar a saúde do RCD. Agora imagine que uma carga está conectada à saída do nosso circuito. Naturalmente, uma corrente aparecerá imediatamente no circuito, que fluirá através dos enrolamentos I e II. Para considerar ainda mais o princípio de operação do RCD, passaremos para um esquema mais visual:

No modo normal, na ausência de corrente de fuga, no circuito ao longo dos condutores que passam pela janela do circuito magnético dos fluxos do transformador de corrente corrente de trabalho carga. São esses condutores que formam os enrolamentos primário e secundário do transformador de corrente conectado no sentido anti-horário. Essas correntes serão iguais em magnitude e opostas na direção: I1 = I2. Eles induzem no núcleo magnético do transformador de corrente iguais, mas fluxos magnéticos contra-direcionados F1 e F2. Acontece que o fluxo magnético resultante é igual a zero, a corrente no terceiro enrolamento (executivo) do transformador diferencial também é igual a zero, e o elemento de partida 2 está nesse estado em repouso e o RCD opera no modo normal.

Quando uma pessoa toca partes condutoras abertas ou no corpo de um dispositivo elétrico ao qual ocorreu uma falha de isolamento no enrolamento de fase (primário) do transformador de corrente, além da corrente de carga I1, uma corrente adicional flui - corrente de fuga (IΔ é indicado no diagrama), que é para um transformador de corrente diferencial (diferencial: I1-I2 = IA).

Acontece que nossas correntes são desiguais; portanto, os fluxos magnéticos também são desiguais, que não se cancelam mais. Por esse motivo, uma corrente aparece no terceiro enrolamento.Se essa corrente exceder o valor ajustado, o elemento de partida é acionado, atuando no atuador 3.

O atuador, composto por um acionamento por mola, um mecanismo de acionamento e um grupo de contatos de potência, abre o circuito elétrico, como resultado do qual a unidade está desconectada da rede. Para realizar o monitoramento periódico da saúde (operacionalidade) do RCD, é fornecido um botão de teste 4. Ele é conectado em série ao resistor. O valor do resistor é selecionado de forma que a corrente diferencial seja igual à corrente nominal da corrente residual do disparo do RCD (falaremos sobre os parâmetros do RCD posteriormente). Se o RCD for acionado pressionando este botão, ele estará funcionando corretamente. Normalmente, este botão é indicado por "TEST".

Disjuntores de corrente residual trifásicos trabalhar aproximadamente o mesmo princípio que monofásico. Nos RCDs trifásicos, quatro fios passam pela janela principal - trifásica e zero. Diagrama de circuito o RCD trifásico mais simples é mostrado na figura:

Um RCD trifásico inclui um disjuntor 1, que é controlado por um elemento 2, que recebe um sinal de trip do enrolamento secundário 3 de um transformador de corrente 4, através da janela pela qual passa um fio de trabalho neutro N e os fios de fase L1, L2 e L3 (5).

Se a carga for igual nos fios zero e de fase (ou trifásico), sua soma geométrica será igual a zero (a corrente no fio de fase de um RCD monofásico flui em uma direção e a corrente no fio neutro flui exatamente o mesmo valor na direção oposta). Portanto, não há corrente no enrolamento secundário do transformador de corrente.

No caso de vazamento de corrente no caso de aterramento do receptor de energia, bem como quando uma pessoa em pé no chão ou no piso condutivo tocar acidentalmente no fio de fase da rede elétrica, a igualdade de correntes no enrolamento primário do transformador de corrente será violada, uma vez que a corrente de vazamento passará ao longo do fio de fase, além da corrente de carga, e uma corrente aparecerá em seu enrolamento secundário - assim como na descrição acima da operação de um RCD monofásico. A corrente que flui no enrolamento secundário do transformador atua no elemento de controle 2, que, através do interruptor 1, desconecta o consumidor da rede elétrica. A aparência de um RCD trifásico é mostrada na figura:

Vamos considerar esquemas práticos de inclusão do RCD nos quadros de distribuição.
Circuito de comutação RCD para entrada monofásica. Aqui aplicamos um circuito de comutação com barramentos separados de zero (N) e terra (PE). Como você pode ver na figura, o RCD (5) é instalado após o disjuntor de entrada e depois que os disjuntores são instalados para proteger e alternar loops individuais. No futuro, quero observar que a presença de uma conexão RCD automática é obrigatória, pois o RCD não fornece proteção contra corrente, tanto térmica quanto contra curto-circuito. Em vez dessa "combinação" - automática - RCD, você pode usar um dispositivo universal. No entanto, mais sobre isso mais tarde.

O circuito do RCD com entrada trifásica. Em contraste com o esquema anterior, é fornecida proteção para consumidores monofásicos e trifásicos. Além disso, é usada a combinação da entrada de zero e pneus "ground" (PEN). O dispositivo de medição de eletricidade - um medidor elétrico - é conectado entre o disjuntor de entrada e o RCD. Como você se lembra das revisões dos esquemas de medição, todos os dispositivos de comutação instalados antes do dispositivo de medição devem ser lacrados com uma organização de fornecimento de energia. Conseqüentemente, o design do disjuntor de abertura deve permitir isso.

Antes disso, falamos apenas sobre RCDs eletromecânicos. Mas se você se lembra, eu mencionei que às vezes existem dispositivos eletrônicos. Em princípio, um RCD eletrônico é construído da mesma maneira que um eletromecânico.

Em vez de um elemento magnetoelétrico sensível, é usado um dispositivo de comparação (por exemplo, o exemplo mais comum é um comparador).Para esse circuito, você precisa de sua própria fonte de alimentação embutida, porque precisa alimentar o circuito eletrônico com alguma coisa.

A corrente diferencial é muito pequena, portanto, deve ser amplificada e convertida para um nível de tensão que é fornecido para dispositivo de comparação - comparador. Tudo isso, é claro, reduz a confiabilidade geral do dispositivo, em comparação com a eletromecânica, eis o caso: quanto mais simples, melhor. E para ser sincero, não encontrei RCDs eletrônicos certificados. Portanto, não posso dizer algo de bom ou ruim sobre eles. Portanto, deixemos de lado a UZO eletrônica e nos debruçemos sobre um dos principais pontos ao considerar os dispositivos de desligamento eletromecânico de proteção - seus parâmetros:

Os RCDs têm os seguintes parâmetros principais:

tipo de rede - monofásica (três fios) ou trifásica (cinco fios)

tensão nominal -220/230 - 380/400 V

corrente de carga nominal - 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100 A

corrente diferencial de ruptura nominal - 10, 30, 100, 300 mA

tipo de corrente diferencial - CA (corrente sinusoidal alternada que aumenta repentinamente ou lentamente), A (como CA, corrente de ondulação adicionalmente retificada), B (alternante e constante), S (tempo de resposta atrasado, seletivo), G (como seletivo, apenas o tempo de atraso é mais curto).

Quero observar um ponto importante em relação aos parâmetros dos RCDs. Muitos são enganados pela corrente de carga nominal depositada no corpo do dispositivo e é utilizada para o mesmo parâmetro que no disjuntor. No entanto, esse parâmetro nos RCDs caracteriza apenas sua “capacidade de corrente de throughput”, talvez essa expressão não esteja muito correta, mas eu a apresentei para a acessibilidade do conceito de “corrente de carga nominal do RCD”.

A corrente de carga UZO não pode ser limitada e é necessário protegê-la contra sobrecargas de corrente e correntes de curto-circuito por disjuntores, que fornecem proteção contra sobrecarga de corrente e correntes de curto-circuito. A corrente de carga do RCD deve ser escolhida de forma que seja um passo (a faixa de corrente nominal) a mais que a corrente nominal do disjuntor da linha protegida. Ou seja, se houver uma carga protegida por um disjuntor para uma corrente de 16 Amperes, o RCD deve ser selecionado para uma corrente de carga de 25 Amperes.

Isso levanta a questão lógica - por que não combinar o disjuntor e o RCD em um caso, especialmente quando o RCD é usado para proteger apenas um circuito de energia? De fato, nesse caso, eles ainda trabalham "em conjunto". Este ponto foi abordado um pouco no artigo anterior. Bem, a questão é bastante lógica e esses dispositivos, é claro, existem. Eles são chamados de disjuntores diferenciais ou apenas difavtomatos.

Na figura, você apenas vê esse dispositivo. Este é um disjuntor diferencial trifásico. Como no RCD trifásico, ele tem quatro grampos - fase e zero e um botão TEST. Se ele insistir em sua estrutura interna, algo novo é difícil de dizer aqui. Este é um disjuntor e RCD em uma garrafa.

O custo dos difavomatos é bastante alto. Por exemplo, modelos trifásicos de fabricantes estrangeiros conhecidos têm um custo de cerca de 100 euros. Prazer relativamente caro. No entanto, vários RCDs AB + terão custo aproximadamente comparável e, em vez de quatro módulos padrão de 17,5 mm em um trilho DIN (com uma versão trifásica), serão necessários oito. Portanto, em alguns casos, os difavomatos ainda são preferíveis, especialmente se houver um problema de espaço livre no painel de distribuição.

Como verificar o desempenho de um RCD ou de um diferencial automático? Já mencionamos o botão TEST. No entanto, essa verificação é muito superficial e nem sempre reflete a verdadeira essência das coisas. Portanto, para verificação objetiva, são utilizados circuitos de teste ou dispositivos especializados.

Mikhail Tikhonchuk