Princip fungování RCD v jednofázové nebo třífázové síti. Princip funkce RCD a schéma zapojení

UZO je samostatný typ ochranného elektrického přístroje společně s automatické spínače (AB). Přestože jejich účelem je přesně elektrická ochrana, stejně jako u AV, ale jejich pracovní principy jsou odlišné.

Proč jsou RCD, pokud existuje AB?

Časem elektrická izolace proudových částí elektrických spotřebičů, včetně topných těles, vodičů, napájecích kabelů a kabelů, nevyhnutelně stárne. A pak z nich přes vodivé uzávěry různých elektrických spotřebičů začnou do země pronikat tzv. Unikající proudy, pohybující se v rozmezí od několika desítek mikroampreků až po jednotky miliampérů.

Pravidelné AV nereagují na vzhled svodových proudů - koneckonců tvoří nepatrný podíl jmenovitých proudů elektrických spotřebičů. Nicméně jejich vzhled (přesněji proud, který překračuje určitou přípustnou mez) je alarmový signál. To je varování před příchodem nouzové situace a zabránit tomu, abyste potřebovali zvláštní ochranný elektrický přístroj - RCD.

Kromě toho, jak je dobře známo, je neuvolňující (konvulzivní) proud, který představuje pro člověka smrtelné nebezpečí (při určité době expozice), pouze 10 mA. Proto je potřeba vytvořit bezpečnostní zařízení reakce na unikající proudy v tomto rozsahu hodnot byla pociťována již od samého počátku širokého pronikání elektřiny do každodenního života.

Vysvětlení zařízení

Pokusme se vysvětlit princip fungování RCD pomocí hydraulické analogie. Předpokládáme, že voda protéká uzavřeným okruhem ohřevu vody a elektrického proudu vodičů. Pokud je někde v topné trubce díra, voda protéká. Proto jeho průtok (analogový proud elektrického proudu) přes dvě části potrubí, z nichž jedna je na vstupu okruhu a druhá na jeho výstupu, bude odlišná. Podobně se svodovými proudy ve spotřebiči. Můžete porovnat, kolik proudů je součástí spotřebiče a kolik to jde. V jednomfázovém elektrickém zařízení prochází proud přes fázový vodič a zhasne na nulu, takže stačí porovnat proudy v těchto dvou vodičích. To je princip fungování RCD v jednofázové síti. Pokud aktuální hodnoty na vstupu a na výstupech přístroje nejsou stejné, odpojí je od sítě po dobu několika milisekund. Takový krátký čas odezvy je nutný, protože svodové proudy překračující hodnotu poruchového proudu RCD mohly být způsobeny právě osobou dotýkající se vodivého pouzdra zařízení.

Vypínací proud

Trvalo však dlouho, než se operace RCD stala efektivní v domácím prostředí. Především bylo nutné přesně určit velikost svodového proudu, který by byl v době odezvy zařízení bezpečný pro člověka. Pokusy navrhnout RCD pro svodové proudy menší než 10 mA vedly k vytvoření velkých, komplexních a drahých zařízení a navíc náchylné k falešným pozitivním účinkům z různých elektromagnetických snímačů.

Počátkem 80. let dvacátého století. založené na experimentech s dobrovolníky, byl proud jejich provozu zvolen jako 30 mA a také byly vytvořeny malé transformátory s feritovými prstencovými jádry (tzv. diferenciál), které se staly proudové snímače úniku. Elektromechanický diferenciál UZO-DM s odezvovým proudem od 20 do 30 mA, který je dnes nejoblíbenějším v každodenním životě, šel do prodeje. Obvykle jsou písmena DM snížena a zařízení se jednoduše nazývá RCD.

Princip funkce RCD a schéma zapojení

Proudy protékající fázovými a nulovými vodiči v různých směrech vyvolávají v jádře transformátoru dva identické magnetické toky F1 a F2, ale magnetické indukční vektory odpovídající těmto proudům jsou směrovány do jádra a vzájemně vzájemně kompenzovány. Proto je celkový magnetický tok v jádru nulový, stejně jako EMF v sekundárním vinutí transformátoru.

Pokud se objeví svodový proud v blízkosti spouštěcího proudu v důsledku poruchy izolace, pak F1 F2 dojde k magnetickému toku v jádře, což vede k EMF ve výstupním vinutí, které může generovat dostatečný proud pro spuštění prahového prvku RCD. Dále je vytažena západka skupiny kontaktů napájení a její kontakty jsou otevřené. To je princip fungování všech typů RCD.

U všech typů takových zařízení je k dispozici tlačítko "Test", je-li klepnuto, vytvoří se situace umělého úniku pro kontrolu činnosti zařízení. Zaškrtávací políčko nebo tlačítko se samosvorcem slouží k opětovnému zapnutí RCD po zkušebním provozu.

Typy RCD

Jsou známé elektromechanické a elektronické typy takových ochranných zařízení. Princip činnosti RCD a schéma zapojení obou typů jsou stejné, ale zařízení prvního typu nepotřebují napájení a mají jednoduchý a spolehlivý design. Pro jejich provoz je v chráněném elektrickém zařízení dostatek svodového proudu.

Elektronický RCD vyžaduje napájecí napětí, protože prahový prvek je navržen jako elektronický obvod, který zesiluje malý proud ve výstupním vinutí jeho transformátoru a vytváří puls pro výkonné relé.

V tomto ohledu je transformátor sám a elektronický RCD menší velikosti, velikosti a výkonu. Modul prahového prvku se zesilovačem je napájen řízeným obvodem a pokud je vodič přerušen v napájecím obvodu, taková zařízení ztratí svou funkci. Existují další rizika při používání elektronických RCD. Například selhání jeho elektronických součástek během přepětí přepětí v napájecí síti.

Jelikož spolehlivost elektronických RCD je nižší než spolehlivost elektromechanických, jejich cena je také nižší.

Třífázový RCD

Třífázový přístroj, na rozdíl od jednofázového, má čtyři póly místo dvou, protože neutrální vodič prochází oběma typy zařízení. Princip fungování třífázového RCD je stejný jako princip jednostupňového.

Jádro transformátoru pokrývá čtyři vodiče - tři fáze a jednu nulu. Celkový proud ve třech fázových vodičích (tzv. Nulový proud) je vždy stejný jako proud v neutrálním vodiči a naproti tomu ve směru (uvnitř RCD). V tomto případě transformátorové jádro není magnetizováno, v jeho výstupním vinutí není žádný proud. Pokud se v chráněném zařízení objeví svodový proud, v jádru se objeví střídavý magnetický tok, což naznačuje emf ve výstupním vinutí transformátoru. Proud začíná protékat proudem úměrným svodovému proudu a pokud svodový proud překročí odezvu, RCD odpojí spotřebič. Rovnováha proudů v kontrolním orgánu RCD je porušena a funguje.

Třífázový RCD bez neutrálního vodiče

Ochrana proti únikovým proudům indukční motory, jehož vinutí je spojena v trojúhelníku nebo ve hvězdě s neutrálem bez výstupu, použije se připojení čtyřpólového RCD s prázdnou nulovou svorkou. Při absenci svodových proudů ve fázích motoru je součet proudů ve fázových vodičích velmi malý a neschopný spouštět ochranu. Vzhled svodového proudu z fázových vodičů skrz skříň motoru do země způsobuje, že proud nulové řady proudí přes transformátor UZO, na který elektrický přístroj reaguje. Obecná zásada fungování RCD v tomto případě se nemění.

Vlastnosti použití jedno- a třífázových RCD

Třífázové čtyřpólové přístroje mají poměrně velké reakční proudy, které umožňují jejich použití pouze pro ochranu proti požáru, stejně jako AB s tepelnými spouštěči. Při ochraně skupinových linek v prodejnách, v kuchyni a v koupelně nebo při ochraně jednotlivých elektrických vedení silných elektrických spotřebičů (pračky, myček, elektrických sporáků, elektrických ohřívačů vody) by měly být provedeny dvoupólové jednofázové RCD s jmenovitými svodovými proudy od 20 mA do 30 mA .

Aby bylo fungování RCD v jednofázové síti bezpečné, musí být samo o sobě chráněno před nadproudem (s dlouhým nepřetržitým provozem pracujícího elektrického spotřebiče) instalovaným AB s tepelným uvolněním před ním.

Ovládání RCD bez uzemnění

Jak víte, ve starých sovětských domech bytové vedení nemělo samostatný ochranný vodič spojený se zemní smyčkou. Předpokládalo se, že jeho funkce je prováděna nulovým pracovním vodičem (tzv napájení TN-C se společným nulovým pracovním a ochranným vodičem). A protože ve všech vydáních PUE je zákaz montáže ochranných přístrojů v ochranných vodičích, jsou také zakázány 2-pólové RCD, které současně porušují fázi a nulu. Dokonce i poslední 7. vydání aktuálního vydání OES v článku 7.1.80 potvrdilo nepřípustnost instalace RCD do sítí pomocí systému TN-C. Faktem je, že během jejich provozu byly zaznamenány případy úrazu elektrickým proudem.

Důvodem byl rozdíl v době odezvy kontaktů zařízení, což je jednotka milisekund. Ale pokud byl první kontakt rozpojen v neutrálním vodiči, pak během poruchy izolace na pouzdře elektrického spotřebiče pro domácnost byl spotřebitel pod plným fázovým napětím, takže tyto milisekundy stačily na smrtelnou porážku.

U bytů bez nulových ochranných vodičů je nepřijatelné instalovat společný UZD, avšak oddělené takové zařízení lze instalovat do skupinových vývodů společným ochranným vodičem nebo do elektrické sítě jednotlivých elektrických spotřebičů, jestliže jsou ochranné vodiče výstupních skupin nebo výstupů připojeny k jejich nulovým koncovkám podél nejkratší cesty.

V tomto případě mezera uvnitř RCD neutrálního pracovního vodiče před fází nevede k přerušení ochranného vodiče elektrického zařízení, protože část ochranného vodiče ze vstupní nulové svorky přes zásuvku a napájecí kabel elektrického zařízení zůstanou neporušená.