Princip rada RCD-a u jednofaznoj ili trofaznoj mreži. Princip rada RCD-a i sheme ožičenja

UZO je zasebna vrsta zaštitnih električnih aparata zajedno s automatske sklopke (AB). Iako je njihova svrha upravo električna zaštita, kao kod AV-a, njihova su načela rada različita.

Zašto su RCD-i, ako postoji AB?

Tijekom vremena, električna izolacija dijelova električnih uređaja koji nose struju, uključujući grijaće elemente, žice, kabele za napajanje i kabele, neizbježno postaje stara. A onda iz njih kroz vodljive ograđene prostore različitih električnih aparata, u tlo počinju teći tzv. Struje curenja, u rasponu magnitude od nekoliko desetaka mikroampera do jedinica miliampera.

Redoviti AV ne reagiraju na pojavu struja curenja - na kraju krajeva, one predstavljaju neznatne udjele nazivnih struja električnih potrošača. Međutim, njihov izgled (točnije, struja koja prelazi određenu dopuštenu granicu) je alarmni signal. Ovo je upozorenje o približavanju hitne situacije, a da bi se to spriječilo, potreban vam je poseban zaštitni električni uređaj - RCD.

Osim toga, kao što je dobro poznato, struja koja ne oslobađa (konvulzivna) struja, koja predstavlja smrtnu opasnost za osobu (u određeno vrijeme izlaganja), iznosi samo 10 mA. Dakle, potreba za stvaranjem sigurnosnih uređaja reagirajući na struje curenja u tom rasponu vrijednosti, osjetio se od samog početka širokog prodora električne energije u svakodnevni život.

Objašnjenje uređaja

Pokušajmo objasniti princip rada RCD-a koristeći hidrauličku analogiju. Pretpostavljamo da voda teče kroz zatvoreni krug grijanja vode, kao i električna struja kroz žice. Ako se negdje u cijevi za grijanje nalazi rupa, kroz nju curi voda. Stoga će njegov protok (analogna struja) kroz dva dijela cijevi, od kojih je jedan na ulazu u strujni krug, a drugi na izlazu, biti različiti. Slično tome, sa strujama curenja u uređaju. Možete usporediti koliko je struje uključeno u aparat, i koliko ide. U jednofaznom električnom uređaju struja ulazi preko faznog vodiča i izlazi na nulu, tako da je dovoljno usporediti struje u ove dvije žice. To je princip rada RCD-a u jednofaznoj mreži. Ako trenutne vrijednosti na ulazu i na izlazu uređaja nisu iste, tada će se odvojiti od mreže tijekom vremena od nekoliko milisekundi. Takvo kratko vrijeme odziva je nužno jer su struje curenja koje prelaze vrijednost struje kvara RCD-a mogle biti uzrokovane upravo osobom koja je dodirnula vodljivi slučaj uređaja.

Struja okidanja

Međutim, trebalo je dugo vremena da operacija RCD postane učinkovita u domaćem okruženju. Prije svega, bilo je potrebno točno odrediti veličinu struje curenja, koja bi bila sigurna za ljude u vrijeme odgovora uređaja. Pokušaji da se dizajniraju RCD-ovi za struje curenja manju od 10 mA doveli su do stvaranja velikih, složenih i skupih uređaja i štoviše skloni lažnim pozitivnim rezultatima iz različitih elektromagnetskih pickupova.

Početkom 80-ih dvadesetog stoljeća. na temelju eksperimenata s volonterima izabrana je struja njihovog rada kao 30 mA, a nastali su i mali transformatori s feritnim prstenastim jezgrama (zvanim diferencijalni), koji su postali strujni senzori propuštanje. Na prodaju je stavljen elektromehanički diferencijal UZO-DM s strujom odziva od 20 do 30 mA, koja je danas najpopularnija u svakodnevnom životu. Obično se DM slova spuštaju, a uređaj se jednostavno naziva RCD.

Princip rada RCD-a i sheme ožičenja

Struje koje prolaze kroz fazni i nulti vodič u različitim smjerovima pobuđuju dva identična magnetska toka F1 i F2 u jezgri prstena transformatora, ali su vektori magnetske indukcije koji odgovaraju tim strujama usmjereni u jezgru i međusobno se poništavaju. Stoga je ukupni magnetski tok u jezgri jednak nuli, kao i EMF u sekundarnom namotu transformatora.

Ako se struja curenja u blizini struje aktiviranja pojavi zbog defekta izolacije, tada F1 F2, magnetski tok se pojavljuje u jezgri, što dovodi do EMF-a u izlaznom namotu koji može generirati dovoljno struje za pokretanje PCD elementa praga. Nadalje, jezičak skupine kontakata za napajanje je izvučen, a njegovi kontakti otvoreni. To je princip rada svih vrsta RCD-a.

U svim vrstama takvih uređaja nalazi se gumb "Test", kada se klikne, stvara se umjetna trenutna situacija propuštanja kako bi se provjerio rad uređaja. Potvrdni okvir ili gumb s automatskim zaključavanjem služi za ponovno uključivanje RCD-a nakon testiranja.

Vrste RCD-a

Poznati su elektromehanički i elektronički tipovi takvih zaštitnih uređaja. Princip rada RCD-a i sheme ožičenja oba tipa su isti, ali uređaji prvog tipa ne trebaju napajanje i imaju jednostavan i pouzdan dizajn. Za njihov rad postoji dovoljno struje curenja u zaštićenom električnom uređaju.

Elektronski RCD zahtijeva napon napajanja, budući da je element praga konstruiran kao elektronički sklop koji pojačava malu struju u izlaznom namotu transformatora i stvara impuls za relej izvršenja.

U tom smislu, sam transformator i elektronički RCD manje veličine, veličine i snage. Modul elementa praga s pojačalom pokreće kontrolirani krug, a ako je provodnik prekinut u krugu napajanja, takav uređaj će izgubiti svoju funkcionalnost. Postoje i drugi rizici kod korištenja elektroničkih RCD-ova. Na primjer, neuspjeh elektroničkih komponenti tijekom prenapona u mrežama napajanja.

Budući da je pouzdanost elektroničkih RCD-a niža od one kod elektromehaničkih, njihov trošak je također niži.

Tri faze RCD

Trofazni uređaj, za razliku od jednofaznog, ima četiri pola umjesto dva, budući da neutralni vodič prolazi kroz obje vrste uređaja. Princip rada trofaznog RCD-a jednak je principu jednofaznog RCD-a.

Jezgra transformatora pokriva četiri vodiča - tri faze i jednu nulu. Ukupna struja u trofaznim vodičima (tzv. Struja nulte sekvence) uvijek je jednaka veličini struje u neutralnom vodiču i suprotno od nje u smjeru (unutar RCD-a). U ovom slučaju, jezgra transformatora nije magnetizirana, nema struje u izlaznom namotu. Ako se struja curenja pojavi u uređaju koji se štiti, u jezgri se pojavljuje izmjenični magnetski tok, što upućuje na emf u izlaznom namotu transformatora. Struja proporcionalna struji curenja počinje teći kroz nju, a ako struja curenja prelazi struju odziva, RCD isključuje aparat. Prekršena je ravnoteža struja u kontrolnom tijelu RCD-a i ona djeluje.

Trofazni RCD bez neutralnog vodiča

Za zaštitu od curenja struje indukcijski motori, čiji su namoti spojeni u trokut ili u zvijezdu s izlaznim neutralnim, koristi se spoj 4-polnog RCD-a s praznim nultim terminalom. U odsutnosti struja curenja u fazama motora, zbroj struja u faznim vodičima je vrlo mali i ne može pokrenuti zaštitu. Pojava struje curenja iz faznih vodiča kroz kućište motora u tlo uzrokuje cirkulaciju struje nultog slijeda kroz UZO transformator, na koji reagira električni aparat. Opći princip djelovanja RCD-a u ovom slučaju se ne mijenja.

Značajke primjene jednofaznih i trofaznih RCD-ova

Trofazni 4-polni uređaji imaju prilično velike odzivne struje, što omogućuje njihovu uporabu samo za zaštitu od požara, kao i AB s termalnim odvajačima. Zaštita skupnih vodova od izlaza u prostorijama, kuhinji i kupaonici, ili zaštita pojedinačnih vodova snažnih električnih uređaja (strojeva za pranje, perilice posuđa, električnih peći, električnih bojlera) treba izvoditi na 2-polnim jednofaznim RCD-ovima s nazivnim strujama curenja od 20 mA do 30 mA ,

Kako bi rad RCD-a u jednofaznoj mreži bio siguran, on mora biti zaštićen od prekomjerne struje (s dugim neprekidnim radom radnog električnog uređaja) koju postavlja AB s toplinskim otpuštanjem ispred njega.

RCD rad bez uzemljenja

Kao što znate, u starim sovjetskim kućama, ožičenje stana nije imalo posebnog zaštitnog vodiča spojenog na uzemljenje. Pretpostavljalo se da se njegova funkcija izvodi nultim radnim vodičem (tzv sustav napajanja TN-C sa zajedničkim nultim radnim i zaštitnim vodičima). Budući da u svim izdanjima PUE postoji zabrana ugradnje u zaštitne provodnike zaštitnih uređaja, 2-polni RCD-i, koji istovremeno prekidaju fazu i nulu, također spadaju pod zabranu. Čak i posljednje sedmo izdanje OES-a u klauzuli 7.1.80 potvrdilo je nedopustivost ugradnje RCD-ova u mreže pomoću TN-C sustava. Činjenica je da su tijekom njihovog rada zabilježeni slučajevi električnog udara.

Razlog tome bila je razlika u vremenu odziva kontakata uređaja, što je jedinica u milisekundama. Ali ako je prvi kontakt iskopčan u neutralnoj žici, tada je tijekom kvara izolacije na kućištu kućnog električnog aparata potrošač bio pod punom faznom strujom, tako da je tih nekoliko milisekundi bilo dovoljno za smrtonosni poraz.

Za stanove bez nula zaštitnih vodiča, neprihvatljivo je ugraditi zajednički UZD, ali odvojeni takvi uređaji mogu se ugraditi u grupne izlazne vodove sa zajedničkim zaštitnim vodičem ili u napojnom vodu pojedinih električnih uređaja, ako su zaštitni vodiči izlaznih grupa ili izlaza spojeni na njihove nulte stezaljke duž najkraćeg puta.

U tom slučaju, razmak unutar RCD neutralne radne žice prije faze ne dovodi do prekida zaštitnog vodiča električnog uređaja, jer će dio zaštitnog vodiča od ulaza nulte ulaza kroz utičnicu i kabel za napajanje električnog uređaja ostati netaknut.