Despre dispozitivele de protecție electrică pentru „manechine”: dispozitiv cu curent rezidual (RCD)

Imaginează-ți următoarele: o mașină de spălat este instalată în baie. Oricare ar fi marca cunoscută, dispozitivele oricărui producător sunt supuse unei defecțiuni și, să spunem, cel mai banal lucru se întâmplă - izolarea cablului de alimentare este deteriorată, iar potențialul rețelei se află pe corpul mașinii. Și aceasta nu este chiar o defecțiune, mașina continuă să funcționeze, dar deja devine o sursă de pericol crescut. La urma urmei, dacă atingem atât corpul mașinii, cât și conducta de apă în același timp, vom închide circuitul electric prin noi înșine. Și în cele mai multe cazuri va fi fatal.

Pentru a evita aceste consecințe teribile, au fost inventate RCD - întrerupătoare de curent rezidual.

RCD - Acesta este un comutator de protecție de mare viteză care răspunde la curentul diferențial al conductoarelor care furnizează energie electrică instalației electrice protejate - aceasta este definiția „oficială”. Într-un limbaj mai inteligibil, dispozitivul va deconecta consumatorul de la rețeaua de alimentare dacă apare o scurgere curentă la conductorul PE (la sol).

Să ne uităm la principiul funcționării RCD. Pentru o mai mare claritate, figura arată diagrama circuitului său "intern":

Nodul principal al RCD este transformator de curent diferențial. Într-un alt mod, se numește transformator de curent de secvență zero. Pentru a ne facilita și a nu ne confunda în termeni, să numim această unitate doar un transformator de curent.

După cum se poate observa din figură, în acest caz are trei înfășurări. Înfășurările primare și secundare sunt incluse în firele de fază și, respectiv, neutru, iar a treia înfășurare este conectată la elementul de pornire, care se efectuează pe relee sensibile sau componente electronice.

În funcție de astadistinge între RCD electromecanic și electronic.  

Dispozitivul de pornire este conectat cu un dispozitiv de control executiv, care include un grup de contact de putere cu un mecanism de acționare. Butonul de testare este utilizat pentru a verifica și monitoriza starea de sănătate a RCD. Acum imaginați-vă că o sarcină este conectată la ieșirea circuitului nostru. În mod natural, un circuit va apărea imediat în circuit, care va curge prin înfășurările I și II. Pentru a lua în considerare în continuare principiul funcționării RCD, vom trece la o schemă mai vizuală:

În regim normal, în absența curentului de scurgere, în circuitul de-a lungul conductorilor care trec prin fereastra circuitului magnetic al fluxului transformatorului de curent curent de lucru încărcați. Acești conductori formează înfășurările primare și secundare ale transformatorului de curent în sens invers acelor de ceasornic. Acești curenți vor fi egali ca mărime și opuși în direcție: I1 = I2. Acestea induc în miezul magnetic al transformatorului de curent fluxuri magnetice egale, dar contra-direcționate F1 și F2. Se pare că fluxul magnetic rezultat este egal cu zero, curentul în a treia înfășurare (executivă) a transformatorului diferențial este de asemenea egal cu zero, iar elementul de pornire 2 este în această stare în repaus, iar RCD funcționează în regim normal.

Atunci când o persoană atinge părțile conductoare deschise sau către corpul unui dispozitiv electric la care s-a produs o defecțiune de izolare la înfășurarea (primară) a fazei transformatorului de curent, pe lângă curentul de sarcină I1, curge un curent suplimentar - curent de scurgere (IΔ este indicat în diagrama), care este pentru un transformator de curent diferențială (diferențial: I1-I2 = IΔ).

Se dovedește că curentii noștri sunt inegali, prin urmare, fluxurile magnetice sunt, de asemenea, inegale, care nu se mai anulează reciproc. Din această cauză, apare un curent în a treia înfășurare.Dacă acest curent depășește valoarea setată, atunci elementul de pornire este declanșat, acționează asupra actuatorului 3.

Servomotorul, format dintr-o acționare cu arc, un mecanism de declanșare și un grup de contacte de putere, deschide circuitul electric, în urma căruia unitatea este deconectată de la rețea. Pentru a efectua monitorizarea periodică a funcționalității (operabilitatea) RCD, este prevăzut un buton de testare 4. Acesta este conectat în serie cu rezistorul. Valoarea rezistorului este selectată astfel încât curentul diferențial este egal cu curentul nominal al scurgerii de scurgere a RCD (vom vorbi mai târziu despre parametrii RCD). Dacă RCD este declanșat apăsând acest buton, atunci acesta funcționează corect. De obicei, acest buton este indicat prin „TEST”.

Întreruptoare de curent rezidual trifazate funcționează aproximativ același principiu ca monofazat. În RCD trifazate, patru fire trec prin fereastra de bază - trei faze și zero. Schema circuitului cel mai simplu RCD trifazat este prezentat în figura:

Un RCD trifazat include un întreruptor 1, care este controlat de un element 2, care primește un semnal de declanșare de la înfășurarea secundară 3 a unui transformator de curent 4, prin fereastra căreia trece un fir de lucru neutru N și fire de fază L1, L2 și L3 (5).

Dacă sarcina este egală în cablurile zero și faza (sau trifazate), suma lor geometrică este egală cu zero (curentul din firul de fază al unui RCD monofazat curge într-o direcție, iar curentul din firul neutru curge exact aceeași valoare în direcția opusă). Prin urmare, nu există curent în înfășurarea secundară a transformatorului de curent.

În cazul scurgerii curentului la pământ la receptorul de putere, precum și atunci când o persoană care stă pe sol sau pe podeaua conductoare atinge accidental firul de fază al rețelei electrice, egalitatea curenților în înfășurarea primară a transformatorului de curent va fi încălcată, deoarece curentul de scurgere va trece de-a lungul firului de fază, pe lângă curentul de încărcare, și un curent va apărea în înfășurarea sa secundară - la fel ca în descrierea de mai sus a funcționării unui RCD monofazat. Curentul care curge în înfășurarea secundară a transformatorului acționează asupra elementului de control 2, care, prin întrerupătorul 1, deconectează consumatorul de la rețea. Aspectul unui RCD trifazat este prezentat în figura:

Să luăm în considerare schemele practice de includere a RCD în tablouri de comandă.
Circuit de comutare RCD pentru intrare monofazată. Aici aplicăm un circuit de comutare cu un autobuz separat zero (N) și masă (PE). După cum puteți vedea în figură, RCD (5) este instalat după întrerupătorul de intrare, iar după acesta sunt instalate întrerupătoare pentru a proteja și comuta bucle individuale. Privind în viitor, vreau să notez că prezența unei conexiuni automat-RCD este obligatorie, deoarece RCD nu oferă protecție de curent, atât termic, cât și scurtcircuit. În locul acestei „combinații” - automate - RCD, puteți utiliza un dispozitiv universal. Cu toate acestea, mai multe despre asta mai târziu.

Circuitul RCD cu intrare trifazată. Spre deosebire de schema anterioară, protecția este oferită atât consumatorilor monofazate, cât și trifazice. În plus, se utilizează combinația de intrare a anvelopelor zero și „la sol” (PEN). Dispozitivul de contorizare a energiei electrice - un contor electric - este conectat între întreruptorul de intrare și RCD. După cum vă amintiți din recenziile privind schemele de contorizare, toate dispozitivele de comutare care sunt instalate înainte de dispozitivul de dozare trebuie să fie sigilate cu o organizație care furnizează energie. În consecință, proiectarea întrerupătorului de deschidere ar trebui să permită acest lucru.

Înainte de asta, am vorbit doar despre RCD electromecanice. Dar dacă vă amintiți, am menționat că uneori există dispozitive electronice. În principiu, un RCD electronic este construit în același mod ca unul electromecanic.

În locul unui element magnetoelectric sensibil, se folosește un dispozitiv de comparație (de exemplu, cel mai obișnuit exemplu este un comparator).Pentru un astfel de circuit, aveți nevoie de propria sursă de alimentare încorporată, deoarece trebuie să alimentați circuitul electronic cu ceva.

Curentul diferențial este foarte mic, prin urmare, trebuie să fie amplificat și convertit la un nivel de tensiune, care este furnizat la dispozitiv de comparare - comparator. Toate acestea, desigur, reduc fiabilitatea generală a dispozitivului, în comparație cu cea electromecanică, aici este doar cazul - cu cât este mai simplu cu atât mai bine. Și să fiu sincer, nu am întâlnit deloc RCD-uri electronice certificate. Prin urmare, nu pot spune ceva bun sau rău despre ei. Prin urmare, să lăsăm UZO electronice deoparte și să rămânem pe unul dintre punctele principale în luarea în considerare a dispozitivelor de închidere electromecanice de protecție - parametrii lor:

RCD au următorii parametri principali:

tip de rețea - monofazat (cu trei fire) sau trifazat (cu cinci fire)

tensiune nominală -220/230 - 380/400 V

curent de sarcină nominală - 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100 A

Curent diferențial de rupere nominal - 10, 30, 100, 300 mA

tip de curent diferențial - AC (curent sinusoidal alternativ care crește brusc sau lent), A (cum ar fi curent alternativ rectificat suplimentar), B (alternativ și constant), S (timp de răspuns întârziat, selectiv), G (ca selectiv, doar timpul de întârziere este mai scurt).

Vreau să notez un punct important referitor la parametrii RCD. Mulți sunt induși în eroare de curentul de încărcare nominal depus pe corpul dispozitivului și este luat pentru același parametru ca în întreruptor. Totuși, acest parametru în RCD caracterizează doar „capacitatea sa de curent”, poate că această expresie nu este tocmai corectă, dar am introdus-o pentru accesibilitatea conceptului de „RCD de curent nominal de sarcină”.

Curentul de încărcare UZO nu poate fi limitat și este necesar să îl protejați de supraîncărcările de curent și de curenții de scurtcircuit de către întrerupătoarele de circuit, care oferă protecție împotriva suprasarcinelor de curent și a curenților de scurtcircuit. Curentul de sarcină al RCD trebuie ales astfel încât să fie cu un pas (intervalul de curent nominal) mai mult decât curentul nominal al întreruptorului circuitului liniei protejate. Adică, dacă există o sarcină protejată de un întreruptor pentru un curent de 16 Amperi, atunci RCD trebuie selectat pentru un curent de încărcare de 25 Amperi.

Aceasta ridică o întrebare logică - de ce să nu combinați un întreruptor și un RCD într-un singur caz, mai ales când RCD este utilizat pentru a proteja o singură buclă de putere? Într-adevăr, în acest caz, ele funcționează în continuare „în tandem”. Acest punct a fost atins puțin în articolul precedent. Ei bine, întrebarea este destul de logică și astfel de dispozitive există, desigur. Se numesc întrerupătoare de circuit diferențiat sau doar difavtomate.

În figura vedeți doar un astfel de dispozitiv. Acesta este un întreruptor diferențial trifazat. Ca și în RCD trifazat, acesta are patru cleme - faza și zero, și un buton TEST. Dacă se menține pe structura sa internă, atunci ceva nou este greu de spus aici. Acesta este un întreruptor și RCD într-o sticlă.

Costul difavomatelor este destul de mare. De exemplu, modelele trifazate ale unor cunoscuți producători străini au un cost de aproximativ 100 de euro. Plăcut relativ scump. Cu toate acestea, o grămadă de AB + RCD vor avea un cost aproximativ comparabil, iar în loc de patru module standard de 17,5 mm pe o șină DIN (cu o versiune trifazată), va dura opt. Deci, în unele cazuri, difavomatele sunt încă de preferat, mai ales dacă există o problemă de spațiu liber în panoul de distribuție.

Cum să verificați performanța unui RCD sau a unui automat diferențial? Am menționat deja butonul TEST. Cu toate acestea, o astfel de verificare este foarte superficială și nu reflectă întotdeauna esența reală a lucrurilor. Prin urmare, pentru verificarea obiectivă, sunt utilizate circuite de testare sau dispozitive specializate.

Mikhail Tikhonchuk