O elektrických ochranných zařízeních pro „figuríny“: zařízení se zbytkovým proudem (RCD)

Představte si následující - v koupelně je instalována pračka. Bez ohledu na známou značku, zařízení jakéhokoli výrobce podléhají selhání a, řekněme, dochází k nejvíce banální věci - izolace na napájecím kabelu je poškozena a na těle stroje se objeví potenciál sítě. A to není ani porucha, vůz pokračuje v činnosti, ale už se stává zdrojem zvýšeného nebezpečí. Koneckonců, pokud se dotknete současně karoserie i vodovodní potrubí, uzavřeme elektrický obvod sami. A ve většině případů to bude fatální.

Aby se těmto hrozným důsledkům vyhnuli, byly vynalezeny RCD - jističe zbytkového proudu.

RCD - Jedná se o vysokorychlostní ochranný vypínač, který reaguje na rozdílný proud ve vodičích dodávajících elektřinu chráněné elektrické instalaci - toto je „oficiální“ definice. Ve srozumitelnějším jazyce zařízení odpojí spotřebitele od sítě, pokud dojde k úniku proudu do PE (zemního) vodiče.

Pojďme se podívat na princip fungování RCD. Pro větší přehlednost je na obrázku znázorněno jeho „vnitřní“ schéma zapojení:

Hlavní uzel RCD je diferenciální proudový transformátor. Jiným způsobem se nazývá proudový transformátor s nulovou sekvencí. Abychom to pro nás usnadnili a nebyli zmateni, pojďme tuto jednotku nazvat pouze proudovým transformátorem.

Jak je vidět z obrázku, v tomto případě má tři vinutí. Primární a sekundární vinutí jsou obsažena ve fázovém a neutrálním vodiči, a třetí vinutí je připojeno k spouštěcímu prvku, který se provádí na citlivých relé nebo elektronických součástkách.

Podle tohorozlišovat mezi elektromechanickým a elektronickým RCD.  

Startovací zařízení je spojeno s výkonným řídicím zařízením, které zahrnuje skupinu výkonových kontaktů s pohonným mechanismem. Testovací tlačítko se používá ke kontrole a monitorování zdravotního stavu RCD. Nyní si představte, že zátěž je připojena k výstupu našeho obvodu. V okruhu se přirozeně okamžitě objeví proud, který bude protékat vinutími I a II. Abychom dále zvážili princip fungování RCD, přejdeme k vizuálnějšímu schématu:

V normálním režimu, při absenci svodového proudu, proudí obvod podél vodičů procházejících oknem magnetického obvodu proudového transformátoru pracovní proud zatížení. Právě tyto vodiče tvoří primární a sekundární vinutí proudového transformátoru proti směru hodinových ručiček. Tyto proudy budou mít stejnou velikost a opačný směr: I1 = I2. V magnetickém jádru proudového transformátoru indukují stejné, ale protisměrné magnetické toky F1 a F2. Ukazuje se, že výsledný magnetický tok je roven nule, proud ve třetím (výkonném) vinutí diferenciálního transformátoru je roven nule a startovací prvek 2 je v tomto stavu v klidu a RCD pracuje v normálním režimu.

Když se osoba dotkne otevřených vodivých částí nebo těla elektrického zařízení, u kterého došlo k fázovému (primárnímu) vinutí proudového transformátoru, došlo k izolačnímu selhání, navíc k zátěžovému proudu I1 proudí další proud - svodový proud (IΔ je znázorněno na obrázku), což je pro proudový transformátor diferenciální (diferenciál: 11-I2 = IA).

Ukazuje se, že naše proudy jsou nerovnoměrné, proto jsou magnetické toky také nerovnoměrné, které se již navzájem nezruší. Z tohoto důvodu se ve třetím vinutí objeví proud.Pokud tento proud překročí nastavenou hodnotu, spustí se spouštěcí prvek, který působí na pohon 3.

Pohon sestávající z pružinového ovladače, spouštěcího mechanismu a skupiny silových kontaktů otevírá elektrický obvod, v důsledku čehož je jednotka odpojena od sítě. K provádění periodického monitorování zdravotního stavu (provozuschopnosti) RCD je k dispozici testovací tlačítko 4. Je zapojeno do série s odporem. Hodnota rezistoru je zvolena tak, aby se diferenciální proud rovnal jmenovitému proudu zbytkového proudu při vypnutí RCD (o parametrech RCD budeme mluvit později). Pokud se RCD spustí stisknutím tohoto tlačítka, pak funguje správně. Toto tlačítko je obvykle označeno „TEST“.

Třífázové proudové chrániče pracovat přibližně na stejném principu jako jednofázový. U třífázových RCD prochází jádrem okno čtyři dráty - tři fáze a nula. Obvodový diagram nejjednodušší třífázový RCD je na obrázku:

Třífázový RCD obsahuje jistič 1, který je řízen prvkem 2, který přijímá vypínací signál ze sekundárního vinutí 3 proudového transformátoru 4, jehož okénkem prochází nulový pracovní vodič N a fázové dráty L1, L2 a L3 (5).

Je-li zátěž stejná u nulového a fázového (nebo třífázového) drátu, je jejich geometrický součet roven nule (proud ve fázovém drátu jednofázového RCD proudí v jednom směru a proud v neutrálním drátu teče přesně stejnou hodnotu v opačném směru). Proto v sekundárním vinutí proudového transformátoru není žádný proud.

V případě úniku proudu do uzemněného případu výkonového přijímače a také v případě, že se osoba stojící na zemi nebo na vodivém dně náhodně dotkne fázového drátu elektrické sítě, bude rovna proudů v primárním vinutí proudového transformátoru porušena, protože svodový proud bude procházet podél fázového drátu, kromě zátěžového proudu, a proud se objeví v jeho sekundárním vinutí - stejně jako ve výše uvedeném popisu činnosti jednofázového RCD. Proud tekoucí v sekundárním vinutí transformátoru působí na ovládací prvek 2, který prostřednictvím spínače 1 odpojuje spotřebitele od sítě. Vzhled třífázové RCD je znázorněn na obrázku:

Podívejme se na praktická schémata začlenění RCD do rozvaděčů.
Spínací obvod RCD pro jednofázový vstup. Zde aplikujeme spínací obvod se samostatnými nulovými (N) a zemními (PE) sběrnicemi. Jak vidíte na obrázku, RCD (5) je nainstalován za jističem vstupního obvodu a poté jsou nainstalovány jističe pro ochranu a přepínání jednotlivých smyček. Při pohledu do budoucna chci poznamenat, že přítomnost automatického - RCD připojení je povinná, protože RCD neposkytuje proudovou ochranu, tepelnou i zkratovou. Místo této „kombinace“ - automatické - RCD můžete použít jedno univerzální zařízení. Více o tom později.

Obvod RCD s třífázovým vstupem. Na rozdíl od předchozího schématu je ochrana poskytována jak pro jednofázové, tak pro třífázové spotřebitele. Kromě toho se používá kombinace vstupu nulových a „pozemních“ pneumatik (PEN). Zařízení na měření elektřiny - elektrický měřič - je připojeno mezi jistič vstupního obvodu a RCD. Jak si pamatujete z přezkumů schémat měření, všechna spínací zařízení, která jsou nainstalována před měřicím zařízením, musí být zapečetěna organizací dodávající energii. V důsledku toho by to mělo umožnit provedení jističe.

Předtím jsme mluvili pouze o elektromechanických RCD. Ale pokud si vzpomínáte, zmínil jsem se, že někdy existují elektronická zařízení. Elektronický RCD je v zásadě konstruován stejným způsobem jako elektromechanický.

Místo citlivého magnetoelektrického prvku se používá srovnávací zařízení (například nejběžnějším příkladem je komparátor).Pro takový obvod potřebujete vlastní vestavěný zdroj napájení, protože musíte něco napájet elektronickým obvodem.

Diferenční proud je velmi malý, proto musí být zesílen a převeden na napěťovou úroveň, do které je přiváděn porovnávací zařízení - komparátor. To vše samozřejmě snižuje celkovou spolehlivost zařízení ve srovnání s elektromechanickým zařízením, zde je tomu tak pouze - čím jednodušší, tím lepší. A abych byl upřímný, vůbec jsem nenarazil na certifikované elektronické disky RCD. Proto o nich nemohu říct něco dobrého nebo špatného. Proto nechme elektronické RCD stranou a zůstáváme na jednom z hlavních bodů při posuzování elektromechanických ochranných vypínacích zařízení - jejich parametry:

RCD mají následující hlavní parametry:

typ sítě - jednofázové (třívodičové) nebo třífázové (pětivodičové)

jmenovité napětí -220/230 - 380/400 V

jmenovitý proud zátěže - 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100 A

jmenovitý vypínací diferenciální proud - 10, 30, 100, 300 mA

druh rozdílového proudu - střídavý proud (střídavý sinusový proud vznikající náhle nebo pomalu se zvyšující), A (jako střídavý proud, dodatečně usměrněný zvlněný proud), B (střídavý a konstantní), S (zpožděná doba odezvy, selektivní), G (jako selektivní, pouze doba zpoždění je kratší).

Chci poznamenat jeden důležitý bod týkající se parametrů RCD. Mnohé jsou uváděny v omyl jmenovitým zatěžovacím proudem uloženým na těle zařízení a je považován za stejný parametr jako v jističi. Tento parametr však v RCD charakterizuje pouze jeho „propustnou proudovou kapacitu“, možná tento výraz není úplně správný, ale uvedl jsem jej pro přístupnost pojmu „jmenovitý proudový proud RCD“.

Zátěžový proud UZO nelze omezit a je nutné jej chránit před přetížením a zkratovými proudy pomocí jističů, které poskytují ochranu proti proudovým přetížením a zkratovým proudům. Zátěžový proud RCD by měl být zvolen tak, aby byl o jeden krok (rozsah jmenovitého proudu) větší než jmenovitý proud jističe chráněného vedení. To znamená, že pokud existuje zátěž chráněná jističem pro proud 16 A, pak by měl být RCD vybrán pro zátěžový proud 25 A.

To vyvolává logickou otázku - proč nekombinovat jak jistič, tak RCD v jednom případě, zejména když se RCD používá k ochraně pouze jedné výkonové smyčky? Ve skutečnosti v tomto případě stále fungují „v tandemu“. Tento bod byl poněkud dotknut v předchozím článku. Otázka je docela logická a taková zařízení samozřejmě existují. Říkají se tomu diferenciální jističe nebo jen difavtomaty.

Na obrázku vidíte takové zařízení. Jedná se o třífázový diferenciální jistič. Stejně jako u třífázového RCD má čtyři svorky - fáze a nula a tlačítko TEST. Pokud se opírá o její vnitřní strukturu, pak je zde něco těžkého říct. Jedná se o jistič a RCD v jedné lahvi.

Náklady na difavomaty jsou poměrně vysoké. Například třífázové modely známých zahraničních výrobců stojí přibližně 100 EUR. Relativně drahé potěšení. Banda AB + RCD však bude mít přibližně srovnatelné náklady a namísto čtyř standardních 17,5 mm modulů na DIN liště (s třífázovou verzí) bude trvat osm. V některých případech jsou tedy stále preferovány difavomaty, zejména pokud je v distribučním panelu problém s volným místem.

Jak zkontrolovat výkon RCD nebo diferenciálního automatu? Už jsme zmínili tlačítko TEST. Taková kontrola je však velmi povrchní a neodráží vždy skutečnou podstatu věcí. Proto se pro objektivní ověření používají zkušební obvody nebo specializovaná zařízení.

Michail Tikhonchuk