Princip činnosti RCD

Zařízení na zbytkový proud (zkráceně RCD) řízené diferenciálním nebo zbytkovým proudem je široce používáno v moderních schématech připojení.

Princip činnosti proudového chrániče je založen na porovnávání hodnot protékajícího proudu.

Zvažme, kde a kdy je toto zařízení potřeba.

RCD, co je to v elektrice

V moderních elektrických obvodech se proudové chrániče používají k získání nejúčinnější ochrany lidí a zvířat před nebezpečným úrazem elektrickým proudem v důsledku poškození izolace nebo jiných problémů s elektrickými kabely.

Provedení RCD

Různá vypínací zařízení pro ochranu před úrazem elektrickým proudem mají podobnou konstrukci.

Označení konstrukce vnitřního zařízení:

2 – aretační připojení pro instalaci pomocí DIN lišty;

3 – transformátor diferenciálního typu;

4 – elektromagnetické relé;

5 – zařízení pro uvolnění elektrického obvodu;

6 – komory pro zhášení oblouku;

7 – terminálový systém.

Standardní dvoupólová zařízení tak mají čtyři šroubové svorky na pár pólů s připojením nulového vodiče, označené N.

Přední část pouzdra je vybavena ovládací pákou a testovacím tlačítkem, označeným T a určeným k testování funkčnosti zařízení při připojení k elektrické síti. Stisk testovacího tlačítka je doprovázen vytvořením umělého úniku proudu s následným vypnutím zařízení.

Na předním panelu přístroje jsou vyznačeny hlavní charakteristiky, reprezentované hodnotami jmenovitého proudu In a indikátorem vybavovacího rozdílového proudu IΔn, dále jmenovité napětí, logo výrobce, sériové číslo a schéma zapojení přístroje.

Schéma zapojení

Všechna zařízení určená k ochrannému vypnutí v elektrickém napájecím systému musí být připojena pomocí elektrického panelu a jističe, který zabraňuje zkratům, přetížení a dalším nejnebezpečnějším problémům.

Existuje několik možností připojení ochranného zařízení, které představuje schéma zapojení:

• bipolární zařízení k jednofázové elektrické síti;
• čtyřpólová zařízení do třífázové elektrické sítě s neutrálem;
• čtyřpólová zařízení do třífázové elektrické sítě bez neutrálu;
• čtyřpólová zařízení na jednofázové napájení.

První metoda patří do kategorie nejběžnějších a nejjednodušších schémat bez složitých otáček.. V tomto případě se bere v úvahu umístění neutrálu nebo “nuly”, stejně jako fáze. Druhá možnost je neméně populární a podobná první metodě a rozdíl představuje použití čtyřpólového ochranného zařízení se čtyřmi přívodními vodiči stroje A, B, C a „nula“, nebo N. Zařízení tohoto typu chrání v přítomnosti velkých úniků proudu.

Schéma zapojení čtyřpólového zařízení v třífázové síti bez neutrálu je více žádané u třífázového elektromotoru, kde je extrémně nutné odpojit od sítě malým zkratem vinutí. Takové zapojení je založeno na třech fázích napájecího napětí za přítomnosti ochranného, ​​zemnícího PE vodiče a standardního čtyřvodičového vodiče.

Při připojování RCD v soukromé domácnosti sekvence zahrnuje umístění zaváděcího stroje, elektroměru, stroje 100-300 mA a zařízení pro individuální spotřebu proudu 10-30 mA.

Princip činnosti

Hlavní součástí ochranného zařízení je transformátor určený k detekci diferenčních proudů. Při překročení rozdílového proudu dojde k otevření v elektrickém obvodu:

• v jednofázové síti provoz RCD je založen na použití třívodičového drátového systému (TN-CS), přičemž všechna elektrická zařízení jsou uzemněna v souladu s obvodem jednofázového standardního ochranného zařízení;
• v třífázové síti Hlavní rozdíl ve fungování RCD představuje přítomnost konvenčního proudového transformátoru s primárním vinutím ve formě čtyř vodičů: třífázové LA, LB, LC a nula N.

Princip činnosti se liší v závislosti na způsobu ovládání, typu instalace a počtu pólů, podle schopnosti regulovat zbytkový proud a také podle výdržného napětí.

Je důležité si uvědomit, že princip fungování třífázového ochranného zařízení je podobný jako u jednofázového RCD, ale má malé rozdíly, které se berou v úvahu během procesu instalace.

Práce RCD v případě nulového přerušení

Nulová přestávka je doprovázena přívodem napětí do neutrálního společného vodiče s výskytem napětí 380 V v zásuvkách. Výsledkem takového „zkoseného“ efektu je porucha všech připojených domácích spotřebičů. V tomto případě RCD vypne elektrickou síť, když se dotkne lidského těla, ale pouze v případě, že existuje zemnící vodič ve formě neutrálu.

Při výběru proudového chrániče byste si měli pořídit zařízení, jejichž jmenovitý proud je roven nebo o jeden stupeň vyšší než jmenovitý proud jističe zapojeného do série k elektrickému obvodu.

Principy činnosti RCD VD1-63

Diferenciální spínač značky VD1-63 je určen k ochraně před úrazem elektrickým proudem v důsledku náhodného kontaktu s jakýmikoli živými částmi, například v podmínkách poškozené izolace. Zařízení vypne rozdílový proud, který překročí 300 mA.

Princip činnosti VD1-63 je založen na vzájemné kompenzaci magnetických toků za normálních provozních podmínek systému, čímž je výsledný tok roven nule.

Kotevní část diferenciálního relé je přitlačena k třmenu pomocí magnetu a výskyt jakýchkoli rozdílových proudů překračujících specifikované hodnoty nastavení způsobí výskyt magnetického toku ve vypínacím vinutí a následné uvolnění kotvy. z jha.

Správná činnost spouštěcího mechanismu je charakterizována otevřením silových kontaktů, díky čemuž je zátěž přes VD1-63 odpojena od elektrické sítě.

Proč instalovat ochranná zařízení?

Za účelem ochrany elektrické sítě v soukromém domě nebo bytě se používají automatické spínače nebo takzvané pojistky.

Takové ochranné prvky jsou navrženy tak, aby zabránily požáru při zkratu, ale nemohou poskytnout plnou ochranu osoby před úrazem elektrickým proudem.

Produkty zbytkového vypnutí elektrické sítě, jejichž práce je zaměřena na úplné zabránění úniku proudu do těla zařízení, přispívají k okamžitému odpojení celé domácí sítě, když je fázový proud mimo meze přípustných úseků dirigenta.

Hlavním úkolem proudového chrániče je chránit osobu před proudovým vystavením poškozeným elektrickým spotřebičům, jejichž část těla má potenciál nebezpečný pro lidské zdraví a život.

Kde je nainstalován?

Odpojovací zařízení 100 mA nebo více, řízená zbytkovým nebo zbytkovým proudem, jsou povinná téměř ve všech elektrických systémech, které se vyznačují přítomností “bludných” proudů.

Žádné zařízení nemá dokonalou izolaci, takže přirozený únik proudu je téměř vždy přítomen.

U elektrických vodičů závisí míra přirozeného úniku proudu přímo na celkové délce vedení.

RCD, které jsou navrženy pro svodový proud nepřesahující 300 mA, jsou docela účinné při prevenci požárů. Například za podmínek dlouhodobého svodového proudu rovnajícího se úrovni 200-500 mA se tepelná energie uvolňuje dostačující k zapálení blízkých materiálů a ke vzniku požáru. Z tohoto důvodu je hlavním úkolem zařízení tohoto typu požární ochrana. Zařízení navržená pro jmenovitý proud v rozmezí 100-500 mA poskytují rezervu hlavního ochranného zařízení, proto se instalují na vstup.

Je důležité si uvědomit, že instalace ochranného zařízení s jmenovitým proudem 30 mA v příliš velké domácnosti nejčastěji způsobí nesprávný provoz systému, a to i při zcela přirozeném svodovém proudu.

Nutnost instalace

Proudový chránič je určen pro instalaci v bytě a soukromé domácnosti:

• v bytě: instalace RCD do standardních bytových štítů vám umožní zachránit lidi před úrazem elektrickým proudem;
• v soukromém domě ochranné zařízení zabraňuje vzniku požáru, který je nejčastěji důsledkem poruchy elektrického vedení v důsledku poškozeného kontaktu nebo v podmínkách zničení izolace drátu.

Připojení zařízení v bytě se provádí dvěma nejběžnějšími schématy: TN-C a TN-CS.

Nejčastěji je spojovací systém v bytě nebo soukromé domácnosti reprezentován jedním společným vodičem, který působí jako uzemnění, a pracovní “nulou” v samostatném vodiči, který plní úlohu uzemnění.

Potřebuji RCD

Ve starých obytných prostorách je elektrické vedení zpravidla charakterizováno nepřítomností třetího ochranného vodiče s uzemněním. Za podmínek takového montážního schématu se nejvýkonnější zařízení, která mají „hmotnost“ připojenou k výstupní části zásuvky, ukáží jako zcela nechráněná. V tomto případě může únik fázového proudu představovat velkou hrozbu pro zdraví a život spotřebitelů:

• v elektrickém vedení pracujícím z třífázové sítě je povinné připojení k systému RCD;
• pro osvětlení je v celém obvodu instalován ochranný uzávěr pro nouzové vypnutí při nestandardním provozu svítidla.

Umístění RCD na klimatizaci nebo chladničku nemá smysl, pokud samozřejmě není k dispozici samostatný okruh nebo zařízení není připojeno přímo, bez použití zásuvek.

Ochranné vypnutí se nejčastěji používá v elektrických obvodech, které napájí zařízení využívající vodu a zařízení instalovaná v místnostech s vysokou vlhkostí, včetně teplovodních zařízení, myček a praček, jakož i systému „teplé podlahy“.

Potřebuji proudový chránič, pokud je tam uzemnění?

Před instalací ochranných zařízení je třeba mít na paměti, že nesprávně provedené uzemnění může být mnohem nebezpečnější než provoz RCD bez uzemnění. Mimo jiné je přísně zakázáno provádět uzemnění bez instalace RCD nebo kompetentního uzemnění.

Mezi dalšími ochrannými zařízeními instalovanými při instalaci elektrického vedení zaujímá zvláštní místo proudový chránič. Na rozdíl od jiných zařízení nechrání materiální hodnoty, ale životy lidí, proto je pro správnou instalaci a připojení tohoto zařízení důležité znát princip fungování RCD.

K čemu je RCD?

Lidskému životu není nebezpečné vysoké napětí v síti, ale proud protékající tělem. Jeho síla, při které se člověk nemůže samostatně osvobodit od účinků elektřiny, je více než 30 mA.

Takový proud není schopen žádný jistič zaznamenat, zvláště když uvážíte, že nastavení tohoto ochranného zařízení je 5, 10 nebo 16 A a někdy i více. Existují dva způsoby, jak zabránit úrazu elektrickým proudem při dotyku živých částí, ale v praxi jsou málo použitelné.

Nebezpečné napětí pro člověka je uvažováno více než 50 V, ale její snížení na tuto úroveň je velmi obtížné technicky a ekonomicky nákladné. Je to dáno tím, že při poklesu napětí je pro udržení výkonu nutné zvýšit proud spotřebiče a průřez přívodních kabelů.

Například pro 2 kW rychlovarnou konvici s napětím 220 V bude požadovaný proud a průřez vodiče 9 A a 0,5 mm². Pokud jej připojíte k síti 50 V, tyto hodnoty se zvýší na 40 A a 4 mm². Dále je nutné zvětšit průřez elektrického vedení blížícího se k domu a změnit všechna spínací a ochranná zařízení.

Proto snížené napětí používat pouze v nebezpečných oblastech s vysokou vlhkostí a v ostatních místnostech jsou přijata další elektrická ochranná opatření.

Dalším způsobem zvýšení bezpečnosti je instalace oddělovacího transformátoru. Elektrický proud tělem prochází nejčastěji po dráze fáze-zem-neutrál transformátoru. Napájení elektrických spotřebičů přes oddělovací transformátor tuto cestu eliminuje a i při dotyku fázového vodiče se obvod neuzavře a tělesem neprotéká proud.

Jedná se o realističtější metodu, zejména když byly zásuvky v koupelně pro elektrický holicí strojek připojeny právě přes takový transformátor, ale jeho výkon byl pouze 50-100 W.

Pro instalaci takového zařízení pro celý byt bude výkon zařízení určen zaváděcím strojem a bude minimálně 3 kW a pokud je k dispozici elektrokotel, elektrický sporák a elektrické vytápění, může dosáhnout 10 kW popř. více. Jedná se o velké a poměrně drahé zařízení.

Proto je zapotřebí jiný způsob ochrany před elektřinou. Jedná se o instalaci zařízení, které analyzuje rozdílový proud. Přesně k tomu slouží RCD – neustálé sledování sítě a vypínání proudu, když se člověk dostane pod napětí a objeví se unikající proud.

Co je diferenciální proud

Podle Kirchhoffovo první pravidlo proud v nulovém a fázovém vodiči musí být stejný. V souladu s tím rozdílový proud není proud v drátu, ale rozdíl v síle proudu v těchto drátech. Jeho vzhled naznačuje vzhled svodového proudu přes poškozenou izolaci nebo osobu, která byla pod napětím.

Hodnota rozdílového proudu, při kterém se spouští proudový chránič, je určena PUE str. 7.1.79 a nemůže být větší než 30 mA – nespouštěcí proud v případě úrazu elektrickým proudem. U koupelnových spotřebičů je nastavení ještě nižší, pouze 10 mA.

Přátelé na mém kanálu Yandex Zen, publikoval jsem článek Proč RCD vypadne při 10 mA – chyba, kterou mnozí dělají. Přihlaste se, abyste nezmeškali nové verze.

Je to dáno tím, že např. člověk ležící v této vaně se jen velmi obtížně zbavuje fénu, který spadl do vany, a delší vystavení relativně bezpečnému proudu 30 mA může vést k smutné následky.

Princip činnosti RCD v jednofázové síti

Princip fungování RCD v jednofázové síti je srovnání proudu ve fázi a nule. K tomu je uvnitř zařízení diferenční transformátor se dvěma primárními a jedním sekundárním vinutím.

Princip činnosti proudového chrániče je založen na porovnávání velikosti proudu na vstupu a výstupu chráněného objektu.

V normální situaci není v sekundárním vinutí žádný proud a vyskytuje se pouze tehdy, když se objeví svodový proud. Tím se spustí ochrana. Provoz zařízení se liší v závislosti na přítomnosti uzemnění v síti.

Uzemněn

Svodový proud v jednofázové síti s uzemněním se vyskytuje ve dvou případech:

• Poškození izolace. V této situaci prochází elektřina izolací a uzemněným krytem elektrického spotřebiče. Pokud je poškození značné, dojde ke zkratu a dojde k vypnutí maximální ochrany jističe, ale v případě mírného poklesu izolačního odporu je proud menší než nastavení stroje a nouzové vypnutí jističe. ochrana nenastane. V tomto případě se síla proudu v nulovém vodiči snižuje o množství proudu procházejícího ochranným uzemněním, což vede k provozu difrely. RCD tak vypne zařízení s poškozenou izolací ihned po objevení se poškození, například když dojde k úniku vody v kotli nebo pračce.
• Vystavení člověka stresu při opravách. Lidské tělo má vysoký odpor a proud, který jím protéká, je jen pár desítek miliampérů. To je životu nebezpečné, ale zabraňuje vypínání jističe. Svodový proud, který se v tomto případě objeví, může způsobit pouze vypnutí RCD nebo difavtomatu.

Bez uzemnění

V síti bez uzemnění nevede porucha izolace ke svodovému proudu a poškozené zařízení se promění v „psa, který kousne, když se ho snažíte pohladit“.

I když fáze zasáhne pouzdro, nedojde ke zkratu a stroj se nevypne a v případě dotyku s elektrickým spotřebičem dostane člověk elektrický šok.

Pouze jedno z diferenciálních ochranných zařízení může zabránit úrazu elektrickým proudem tím, že vypne napájení, když se podél cesty fáze-pouzdro-člověk-zem objeví svodový proud.

Jak funguje zařízení na zbytkový proud

Hlavním prvkem konstrukce proudového chrániče je diferenciální proudový transformátor. Jedná se o toroidní jádro, na kterém jsou navinuta vinutí.

Při normálním provozu sítě elektrický proud protékající fázovým a nulovým vodičem vytváří v těchto vinutích střídavé magnetické toky, které jsou stejné velikosti, ale opačného směru. Výsledný magnetický tok v toroidním jádru bude roven:

Jak je vidět ze vzorce, magnetický tok v toroidním jádru RCD se bude rovnat nule, takže v řídicím vinutí nebude žádné EMF, ani proud v něm. Proudový chránič v tomto případě nefunguje a je v režimu spánku.

Nyní si představme, že se člověk dotkl elektrického spotřebiče, který se v důsledku poškození izolace ukázal jako pod fázovým napětím. Nyní bude RCD kromě zatěžovacího proudu protékat další proud – svodový proud.

V tomto případě nebudou proudy ve fázových a nulových vodičích stejné. Výsledný magnetický tok také nebude nulový:

Pod vlivem výsledného magnetického toku je v řídicím vinutí vybuzen EMF a působením EMF v něm vzniká proud. Proud, který vznikl v ovládacím vinutí, aktivuje magnetoelektrické relé, které rozpojí výkonové kontakty.

Maximální proud v řídicím vinutí se objeví, když v jednom ze silových vinutí není žádný proud. To znamená, že se jedná o situaci, kdy se člověk dotkne fázového vodiče, například v zásuvce, v tomto případě proud v nulovém vodiči nepoteče.

Proč RCD někdy falešně vypadne

Diferenciální ochrana není vždy spuštěna z důvodu nouze. Někdy se to stane bez zjevného důvodu a takový výlet je způsoben způsobem, jakým RCD funguje. Pokud vyloučíme poruchu samotného zařízení, pak je chybný provoz způsoben „běžným“ svodovým proudem.

Podle PUE, klauzule 7.1.83, je norma 10 μA na metr délky kabelu a 1,8 mA na kilowatt výkonu elektrického spotřebiče, a aby se zabránilo náhodnému vypnutí, pro RCD s nastavením 30 mA celkový plánovaný únik. proud nesmí být větší než 10 mA a pro koupelnu s diferenciální ochranou 10 mA nesmí být vyšší než 3,3 mA.

Při dlouhé délce kabelu je proto vhodné instalovat difrel blízko zařízení a elektrické spotřebiče s celkovým výkonem vyšším než 5,5 kW rozdělit do skupin s instalací samostatného RCD pro každý z nich.

Důležité! Provoz diferenciální ochrany bez zjevného důvodu může být způsoben poškozenou izolací kabelu položeného v zemi nebo na ulici nebo vlhkostí ve spojovací krabici.

Kdy vás RCD nezachrání?

Navzdory spolehlivosti diferenciální ochrany nezachrání před úrazem elektrickým proudem ve všech situacích. Stojí-li elektrikář na suché dřevěné podlaze v gumových botách a ještě k tomu na dielektrickém koberečku, pak je izolován od země a proud jím neproteče, ani kdyby rukou uchopil fázový drát. V tomto případě nedochází k úniku proudu a RCD nebude fungovat.

Tato situace je bezpečná, ale pokud se sekundová ručička dotkne neutrálu, osoba pro rozvodnou síť začne zobrazovat elektrický spotřebič. Proud vstupuje přes fázový vodič, prochází tělem a vrací se přes neutrál.

Rovnost proudů ve vodičích není narušena, diferenciální ochrana není vypnuta, ale člověk může utrpět úraz elektrickým proudem. Totéž se stane, když se pokusíte ohnout jazýček v zásuvce prstem, aniž byste vypnuli vypínač.

Podívejme se na několik situací, kdy VDT bude fungovat, může fungovat a nebude fungovat vůbec:

1. A) Osoba vzala fázový vodič jednou rukou, proud prochází tělem k zemi. RCD bude fungovat správně.!
2. B) Osoba stojí na vodivé podlaze a současně přebírá fázový a nulový vodič. Proud se uzavírá v ručním obvodu a vrací se podél nulového vodiče v síti. Část proudu ale jde nohama na zem. RCD bude fungovat pokud je svodový proud dostatečný pro jeho provoz.
3. C) Člověk stojí na stojanu izolujícím od podlahy a zároveň bere na sebe fázový a nulový vodič. Nedochází k úniku proudu tělem. RCD nebude fungovat.

Jak zkontrolovat funkčnost RCD

Kontrola provozuschopnosti jakéhokoli ochranného zařízení se provádí simulací havarijní situace. Pro RCD ano vzhled svodového prouduodpovídající nastavení zařízení.

K tomu je uvnitř zařízení odpor, který se po připojení mezi výstupní fázovou svorku a vstupní nulový proud v nulovém vinutí sníží o hodnotu nezbytnou pro fungování ochrany.

Provede se připojení odporu a kontrola diferenciální ochrany stisknutím tlačítka „TEST“.umístěné na předním panelu zařízení. Takovou kontrolu je vhodné provádět každý měsíc. To je nezbytné, aby bylo zajištěno, že zařízení je v dobrém provozním stavu a že bude fungovat v případě nouze.

Výkon

Pro ochranu osob před úrazem elektrickým proudem je nezbytný proudový chránič. Činnost tohoto zařízení nezávisí na přítomnosti uzemňovacího vodiče v elektrickém vedení, jediný rozdíl je v tom, že v uzemněné síti ochrana vypne napájení ihned po poškození izolace, aniž by čekala, až osoba dotkněte se krytu.