Om elektriska skyddsanordningar för "dummies": restströmsenhet (RCD)

Föreställ dig följande: en tvättmaskin är installerad i ditt badrum. Oavsett vilket välkänt varumärke, enheter från alla tillverkare är föremål för nedbrytning, och, säg, det mest banala saken händer - isoleringen på nätsladden är skadad och nätverkspotentialen visas på maskinkroppen. Och detta är inte ens en nedbrytning, bilen fortsätter att fungera, men den håller redan på att bli en källa till ökad fara. När allt kommer omkring, om vi berör både bilkarossen och vattenledningen samtidigt, stänger vi den elektriska kretsen genom oss själva. Och i de flesta fall kommer det att vara dödligt.

För att undvika dessa fruktansvärda konsekvenser uppfanns de RCD - restströmbrytare.

RCD - Detta är en höghastighetsskyddsbrytare som svarar på differensströmmen i ledarna som levererar elektricitet till den skyddade elektriska installationen - detta är den "officiella" definitionen. På ett mer förståeligt språk kommer enheten att koppla bort konsumenten från elnätet om det finns strömläckage till PE (jord) ledaren.

Låt oss titta på RCD: s funktionsprincip. För större tydlighet visar figuren dess "interna" kretsschema:

Huvudnoden för RCD är differentiell strömtransformator. På ett annat sätt kallas det en strömtransformator för nollsekvens. För att göra det lättare för oss och inte bli förvirrad i termer, låt oss kalla den här enheten bara en aktuell transformator.

Som framgår av figuren har den i detta fall tre lindningar. De primära och sekundära lindningarna ingår i fas- respektive neutralledningarna och den tredje lindningen är ansluten till startelementet, som utförs på känsliga reläer eller elektroniska komponenter.

Beroende på dettaskilja mellan elektromekanisk och elektronisk RCD.  

Startenheten är ansluten till en verkställande styrenhet, som inkluderar en kraftkontaktgrupp med en drivenhet. Testknappen används för att kontrollera och övervaka RCD: s hälsa. Föreställ dig nu att en last är ansluten till utgången från vår krets. Naturligtvis kommer en ström att visas omedelbart i kretsen, som kommer att strömma genom lindningarna I och II. För att ytterligare överväga RCD: s funktion, kommer vi att gå vidare till ett mer visuellt schema:

I normalt läge, i frånvaro av läckström, flödar i kretsen längs ledarna som passerar genom fönstret i den magnetiska kretsen för strömtransformatorn arbetsström ladda. Det är dessa ledare som bildar de primära och sekundära lindningarna för strömtransformorn moturs ansluten. Dessa strömmar kommer att vara lika stora och motsatta i riktningen: I1 = I2. De inducerar i den magnetiska kärnan i strömtransformatorn lika, men motriktade magnetiska flöden F1 och F2. Det visar sig att det resulterande magnetiska flödet är lika med noll, strömmen i den tredje (exekverande) lindningen av differentialtransformatorn är också lika med noll, och startelementet 2 är i detta tillstånd i vila och RCD arbetar i normalt läge.

När en person vidrör öppna ledande delar eller på en elektrisk anordning till vilken en isoleringsnedbrytning har inträffat på fas (primär) lindning av strömtransformatorn, utöver lastströmmen I1, flyter en ytterligare ström - läckström (IΔ visas i diagrammet), som är för en strömtransformator avvikelsen (differentiell: I1-I2 = IΔ).

Det visar sig att våra strömmar är ojämlika, därför är magnetiska flöden också ojämlika, som inte längre avbryter varandra. På grund av detta visas en ström i den tredje lindningen.Om denna ström överskrider det inställda värdet, startas startelementet och verkar på ställdonet 3.

Manöverdonet, som består av en fjäderdrivning, en utlösningsmekanism och en grupp av kraftkontakter, öppnar den elektriska kretsen, vilket resulterar i att enheten kopplas bort från nätverket. För att utföra periodisk övervakning av RCD: ns användbarhet (driftbarhet) finns en testknapp 4. Den är i serie ansluten till motståndet. Motståndsvärdet väljs på ett sådant sätt att skillnadsströmmen är lika med nominell ström för restströmmen på RCD-utlösningen (vi kommer att prata om parametrarna för RCD senare). Om RCD utlöses genom att trycka på den här knappen fungerar den ordentligt. Vanligtvis indikeras den här knappen med "TEST".

Trefas restströmbrytare arbeta ungefär samma princip som enfas. I trefasiga RCD: er passerar fyra trådar genom kärnfönstret - trefas och noll. Kretsschema den enklaste trefas RCD visas i figuren:

En trefas RCD innefattar en brytare 1, som styrs av ett element 2, som mottar en trippsignal från sekundärlindningen 3 i en strömtransformator 4, genom fönstret där en passerar en neutral arbetstråd N och fastrådarna L1, L2 och L3 (5).

Om belastningen är lika i noll- och fas (eller trefas) ledningarna är deras geometriska summa lika med noll (strömmen i fastråden i en enfas RCD flyter i en riktning, och strömmen i den neutrala tråden flyter exakt samma värde i motsatt riktning). Därför finns det ingen ström i den sekundära lindningen av strömtransformatorn.

Vid strömläckage till det jordade fallet hos kraftmottagaren, såväl som när en person som står på marken eller på det ledande golvet av misstag vidrör fasnätet i det elektriska nätet, kommer jämnheten av strömmar i den primära lindningen av strömtransformorn att kränkas, eftersom läckströmmen kommer att passera längs fastråden, förutom lastströmmen, och en ström kommer att visas i dess sekundära lindning - precis som i ovanstående beskrivning av driften av en enfas RCD. Strömmen som strömmar i transformatorns sekundära lindning verkar på styrelementet 2, som genom omkopplaren 1 kopplar bort konsumenten från elnätet. Utseendet på en trefas RCD visas i figuren:

Låt oss överväga praktiska scheman för inkludering av RCD i växlar.
RCD-omkopplingskrets för enfasingång. Här tillämpar vi en kopplingskrets med separata nollbussar (N) och jord (PE). Som ni ser i figuren är RCD (5) installerad efter ingångsbrytaren och efter det har brytare installerats för att skydda och växla enskilda slingor. Framöver vill jag notera att närvaron av en automatisk - RCD-anslutning är obligatorisk, eftersom RCD inte ger strömskydd, både termisk och kortsluten. Istället för denna "kombination" - automatisk - RCD, kan du använda en universalenhet. Men mer om det senare.

RCD-kretsen med trefasingång. Till skillnad från det föregående schemat ges skydd för både enfas- och trefas-konsumenter. Dessutom används kombinationen av ingången på noll- och "markdäck" (PEN). Elmätarenheten - en elektrisk mätare - är ansluten mellan ingångsbrytaren och RCD. Som du kommer ihåg från granskningarna av mätplanen måste alla omkopplingsenheter som är installerade innan mätanordningen förseglas med en energiförsörjningsorganisation. Följaktligen bör utformningen av öppningsströmbrytaren möjliggöra detta.

Innan dess pratade vi bara om elektromekaniska RCD: er. Men om du kommer ihåg, nämnde jag att det ibland finns elektroniska apparater. I princip är en elektronisk RCD konstruerad på samma sätt som en elektromekanisk.

I stället för ett känsligt magnetoelektriskt element används en jämförelsesanordning (till exempel är det vanligaste exemplet en komparator).För en sådan krets behöver du din egen inbyggda strömförsörjning, eftersom du måste driva den elektroniska kretsen med något.

Differentialströmmen är mycket liten, därför måste den förstärkas och konverteras till en spänningsnivå, som matas till jämförelseenhet - komparator. Allt detta minskar naturligtvis enhetens totala tillförlitlighet, jämfört med den elektromekaniska, här är bara fallet - desto enklare desto bättre. Och för att vara ärlig har jag inte stött på certifierade elektroniska RCD: er alls. Därför kan jag inte säga något bra eller dåligt om dem. Låt oss därför lämna elektronisk UZO åt sidan och tänka på en av huvudpunkterna när vi överväger elektromekaniska skyddsavstängningsanordningar - deras parametrar:

RCD: er har följande huvudparametrar:

nätverkstyp - enfas (tre-ledare) eller trefas (fem-ledning)

märkspänning -220/230 - 380/400 V

nominell belastningsström - 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100 A

nominell brytdifferensström - 10, 30, 100, 300 mA

typ av differentiell ström - AC (växlande sinusformad ström som uppstår plötsligt eller långsamt ökar), A (som AC, dessutom likriktad krusningsström), B (växlande och konstant), S (fördröjd responstid, selektiv), G (som selektiv, endast fördröjningstiden är kortare).

Jag vill notera en viktig punkt när det gäller parametrarna för RCD: er. Många vilseleds av den nominella belastningsströmmen som placeras på enhetens kropp, och den tas för samma parameter som i effektbrytaren. Men denna parameter i RCD: er kännetecknar bara sin "nuvarande kapacitet för kapacitet", kanske detta uttryck är inte riktigt korrekt, men jag introducerade det för tillgängligheten för begreppet "nominell belastningsström RCD".

UZO-belastningsströmmen kan inte begränsas och det är nödvändigt att skydda den från strömöverbelastningar och kortslutningsströmmar av brytare, som ger skydd mot strömöverbelastning och kortslutningsströmmar. Lastströmmen för RCD bör väljas så att det är ett steg (det nominella strömområdet) mer än nominell ström hos brytaren på den skyddade linjen. Det vill säga, om det finns en last som är skyddad av en brytare för en ström på 16 Amp, bör RCD väljas för en belastningsström på 25 Amp.

Detta väcker en logisk fråga - varför inte kombinera en brytare och en RCD i ett fall, särskilt när RCD används för att skydda bara en strömslinga? I det här fallet fungerar de fortfarande "i tandem." Denna punkt berördes lite i föregående artikel. Tja, frågan är ganska logisk och sådana enheter finns naturligtvis. De kallas differentiella brytare eller bara diffavtomater.

I figuren ser du bara en sådan enhet. Detta är en trefas differentiell effektbrytare. Liksom i trefas RCD har den fyra klämmor - fas och noll och en TEST-knapp. Om det bygger på sin interna struktur, är något nytt svårt att säga här. Detta är en brytare och RCD i en flaska.

Kostnaden för diffavomater är ganska hög. Exempelvis har trefasmodeller av kända utländska tillverkare en kostnad på cirka 100 euro. Relativt dyrt nöje. Men ett gäng AB + RCD: er kommer att ha en ungefär jämförbar kostnad, och istället för fyra standardmoduler på 17,5 mm på en DIN-skena (med en trefas-version) kommer det att ta åtta. Så i vissa fall är diffavomater fortfarande att föredra, särskilt om det finns ett problem med ledigt utrymme i distributionspanelen.

Hur kontrollerar jag prestandan hos en RCD eller en differentiell automat? Vi nämnde redan TEST-knappen. En sådan kontroll är emellertid mycket ytlig och återspeglar inte alltid saker och ting. Därför används testkretsar eller specialanordningar för objektiv verifiering.

Mikhail Tikhonchuk