Η αρχή της λειτουργίας του RCD

Η συντομογραφία RCD δημιουργήθηκε από την έκφραση "Συσκευή υπολειπόμενου ρεύματος", η οποία ορίζει τον σκοπό της συσκευής, η οποία συνίσταται στην αφαίρεση τάσης από το κύκλωμα που είναι συνδεδεμένο σε αυτό σε περίπτωση τυχαίας αστοχίας μόνωσης και σχηματισμού ρευμάτων διαρροής μέσω αυτών.

Λειτουργική αρχή

Η λειτουργία του RCD χρησιμοποιεί την αρχή της σύγκρισης των ρευμάτων που εισέρχονται στο ελεγχόμενο τμήμα του κυκλώματος και των ρευμάτων που εξέρχονται από αυτό με βάση έναν διαφορικό μετασχηματιστή που μετατρέπει τις πρωτεύουσες τιμές κάθε διανύσματος σε δευτερεύουσες τιμές αυστηρά ανάλογες ως προς τη γωνία και την κατεύθυνση. για γεωμετρική συγκέντρωση.

Η μέθοδος σύγκρισης μπορεί να αναπαρασταθεί από έναν απλό ισολογισμό ή ισολογισμό.

Όταν διατηρείται η ισορροπία, τότε όλα λειτουργούν κανονικά και όταν διαταραχθεί, αλλάζει η ποιοτική κατάσταση ολόκληρου του συστήματος.

Σε ένα μονοφασικό κύκλωμα, συγκρίνονται το διάνυσμα του ρεύματος φάσης που πλησιάζει το στοιχείο μέτρησης και το μηδέν που εξέρχεται από αυτό. Κατά την κανονική λειτουργία με αξιόπιστη ενσωματωμένη μόνωση, είναι ίσα, εξισορροπώντας το ένα το άλλο.Όταν εμφανίζεται σφάλμα στο κύκλωμα και εμφανίζεται ρεύμα διαρροής, τότε η ισορροπία μεταξύ των θεωρούμενων διανυσμάτων διαταράσσεται από την τιμή του, η οποία μετράται από μία από τις περιελίξεις του μετασχηματιστή και μεταδίδεται στο λογικό μπλοκ.

Η σύγκριση των ρευμάτων σε ένα τριφασικό κύκλωμα πραγματοποιείται σύμφωνα με την ίδια αρχή, μόνο τα ρεύματα από τις τρεις φάσεις διέρχονται από έναν διαφορικό μετασχηματιστή και δημιουργείται ανισορροπία με βάση τη σύγκρισή τους. Σε κανονική λειτουργία, τα ρεύματα των τριών φάσεων εξισορροπούνται σε γεωμετρική άθροιση και σε περίπτωση αστοχιών μόνωσης σε κάθε φάση, εμφανίζεται ρεύμα διαρροής σε αυτήν. Η τιμή του προσδιορίζεται αθροίζοντας τα διανύσματα στον μετασχηματιστή.

Διάγραμμα δομής

Η απλοποιημένη λειτουργία μιας συσκευής υπολειπόμενου ρεύματος μπορεί να αναπαρασταθεί από μπλοκ σε ένα διάγραμμα μπλοκ.

Η ανισορροπία των ρευμάτων από τη συσκευή μέτρησης κατευθύνεται στο λογικό τμήμα, το οποίο λειτουργεί με την αρχή του ρελέ:

1. ηλεκτρομηχανολογικο?

2. ή ηλεκτρονικά.

Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τη διαφορά μεταξύ των δύο. Τα ηλεκτρονικά συστήματα αναπτύσσονται πλέον και γίνονται όλο και πιο δημοφιλή για πολλούς λόγους. Έχουν ευρεία λειτουργικότητα, μεγάλες δυνατότητες, αλλά απαιτούν ηλεκτρική ενέργεια για τη λειτουργία του λογικού και εκτελεστικού στοιχείου, το οποίο παρέχεται από ένα ειδικό μπλοκ που συνδέεται με το κύριο κύκλωμα. Εάν η ηλεκτρική ενέργεια σβήσει για διάφορους λόγους, τότε ένα τέτοιο RCD, κατά κανόνα, δεν θα λειτουργήσει. Η εξαίρεση είναι σπάνια ηλεκτρονικά μοντέλα εξοπλισμένα με αυτή τη λειτουργία.

Τα ηλεκτρομηχανικά ρελέ χρησιμοποιούν τη μηχανική ενέργεια ενός φορτισμένου ελατηρίου, το οποίο βασικά μοιάζει με μια κανονική ποντικοπαγίδα. Για να λειτουργήσει το ρελέ, αρκεί μια ελάχιστη μηχανική δύναμη στον ενεργοποιούμενο ενεργοποιητή.

Όταν το ποντίκι αγγίζει το δέλεαρ της προετοιμασμένης παγίδας ποντικιού, το ρεύμα διαρροής, το οποίο έχει συμβεί σε περίπτωση ανισορροπίας στον διαφορικό μετασχηματιστή, προκαλεί την ενεργοποίηση του ηλεκτροκινητήρα και τη διακοπή της τάσης από το κύκλωμα. Για αυτό, το ρελέ έχει ενσωματωμένες επαφές ισχύος σε κάθε φάση και μια επαφή για την προετοιμασία του ελεγκτή.

Κάθε τύπος ρελέ έχει ορισμένα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Τα ηλεκτρομηχανολογικά σχέδια λειτουργούν αξιόπιστα για πολλές δεκαετίες και έχουν αποδειχθεί καλά. Δεν απαιτούν εξωτερικό τροφοδοτικό και τα ηλεκτρονικά μοντέλα εξαρτώνται πλήρως από αυτό.

Είναι πλέον γενικά αποδεκτό ότι το πιο αποτελεσματικό μέτρο προστασίας από ηλεκτροπληξία σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις έως 1000 V είναι μια συσκευή υπολειπόμενου ρεύματος (RCD) για το ρεύμα διαρροής.

Χωρίς να αντιταχθούν στη σημασία αυτού του μέτρου προστασίας, οι περισσότεροι ειδικοί διαφωνούν εδώ και πολλά χρόνια σχετικά με τις τιμές των κύριων παραμέτρων του RCD — ρεύμα εγκατάστασης, χρόνο απόκρισης και αξιοπιστία. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι οι παράμετροι του RCD είναι στενά σε σχέση με την τιμή και τις συνθήκες εργασίας του.

Μάλιστα, όσο χαμηλότερο είναι το ρεύμα ρύθμισης και όσο μικρότερος ο χρόνος απόκρισης, τόσο μεγαλύτερη είναι η αξιοπιστία του RCD, τόσο πιο ακριβή είναι η τιμή του.

Επιπλέον, όσο μικρότερο είναι το ρεύμα ρύθμισης και όσο μικρότερος ο χρόνος λειτουργίας του RCD, τόσο αυστηρότερες είναι οι απαιτήσεις για την απομόνωση της προστατευόμενης περιοχής, καθώς ακόμη και μια ελαφρά επιδείνωση των συνθηκών λειτουργίας μπορεί να οδηγήσει σε συχνές, και σε ορισμένες περιπτώσεις και μακροχρόνιες, ψευδείς διακοπές λειτουργίας της ηλεκτρικής εγκατάστασης, που καθιστά αδύνατη την κανονική εργασία.

Από την άλλη πλευρά, όσο υψηλότερο είναι το ρεύμα ρύθμισης RCD και όσο μεγαλύτερος ο χρόνος απόκρισης, τόσο χειρότερες είναι οι προστατευτικές του ιδιότητες.

Σχεδιασμός RCD

Η διάταξη ενός μονοφασικού RCD φαίνεται στην παρακάτω φωτογραφία.

Σε αυτό, η τάση εφαρμόζεται στους ακροδέκτες εισόδου και ένα ελεγχόμενο κύκλωμα συνδέεται στους ακροδέκτες εξόδου.

Η τριφασική συσκευή υπολειπόμενου ρεύματος κατασκευάζεται με τον ίδιο τρόπο, αλλά σε αυτήν παρατηρούνται τα ρεύματα όλων των φάσεων.

Το σχήμα που φαίνεται δείχνει ένα τετρασύρματο RCD, αν και ένα σχέδιο τριών συρμάτων διατίθεται στο εμπόριο.

Πώς να ελέγξετε το RCD

Η λειτουργική επαλήθευση είναι ενσωματωμένη σε κάθε σχέδιο σχεδίασης. Για αυτό, χρησιμοποιείται το μπλοκ «Tester», το οποίο είναι ένα ανοιχτό κουμπί επαφής-ελατηρίου για αυτορρύθμιση και μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος R. Η τιμή του επιλέγεται για να δημιουργήσει ένα ελάχιστο επαρκές ρεύμα που προσομοιώνει τεχνητά τη διαρροή.

Όταν πατηθεί το κουμπί «Test», το RCD που σχετίζεται με τη λειτουργία πρέπει να απενεργοποιηθεί. Εάν αυτό δεν συμβεί, θα πρέπει να απορριφθεί, να ελεγχθεί για ζημιές και να επισκευαστεί ή να αντικατασταθεί με δυνατότητα συντήρησης. Η δοκιμή της συσκευής υπολειπόμενου ρεύματος (RCD) σε μηνιαία βάση αυξάνει την αξιοπιστία της λειτουργίας της.

Παρεμπιπτόντως, η δυνατότητα συντήρησης ηλεκτρομηχανικών και μεμονωμένων ηλεκτρονικών δομών είναι εύκολο να ελεγχθεί σε ένα κατάστημα πριν από την αγορά. Για το σκοπό αυτό, αρκεί, όταν το ρελέ είναι ενεργοποιημένο, να παρέχεται για λίγο ρεύμα στο κύκλωμα φάσης ή ουδέτερου από την μπαταρία με οποιαδήποτε πολικότητα της σύνδεσης σύμφωνα με τις επιλογές 1 και 2.

Ένα λειτουργικό RCD με ηλεκτρομηχανικό ρελέ θα λειτουργήσει και στη συντριπτική πλειοψηφία των περιπτώσεων τα ηλεκτρονικά προϊόντα δεν μπορούν να ελεγχθούν. Χρειάζονται δύναμη για να λειτουργήσει η λογική.

Πώς να συνδέσετε ένα RCD σε ένα φορτίο

Οι συσκευές υπολειπόμενου ρεύματος προορίζονται για χρήση σε κυκλώματα τροφοδοσίας χρησιμοποιώντας το σύστημα TN-S ή TN-C-S με τη σύνδεση του προστατευτικού ουδέτερου διαύλου PE στην καλωδίωση, στην οποία είναι συνδεδεμένα τα περιβλήματα όλων των ηλεκτρικών συσκευών.

Σε αυτήν την περίπτωση, εάν η μόνωση σπάσει, το δυναμικό που προκύπτει στο σώμα περνά αμέσως μέσω του αγωγού PE στο έδαφος και ο συγκριτής υπολογίζει το σφάλμα.

Στην κανονική λειτουργία τροφοδοσίας, το RCD δεν αποσυνδέει το φορτίο, επομένως όλες οι ηλεκτρικές συσκευές λειτουργούν βέλτιστα. Το ρεύμα κάθε φάσης προκαλεί τη δική του μαγνητική ροή F στο μαγνητικό κύκλωμα του μετασχηματιστή. Επειδή είναι ίσα σε μέγεθος αλλά αντίθετα ως προς την κατεύθυνση, αλληλοεξουδετερώνονται. Δεν υπάρχει κοινή μαγνητική ροή και δεν μπορεί να προκαλέσει EMF στο πηνίο του ρελέ.

Σε περίπτωση διαρροής, το επικίνδυνο δυναμικό ρέει στη γη μέσω του διαύλου PE. Στο πηνίο του ρελέ, ένα EMF προκαλείται από την προκύπτουσα ανισορροπία των μαγνητικών ροών (ρεύματα σε φάση και ουδέτερο).

Η συσκευή υπολειπόμενου ρεύματος υπολογίζει αμέσως τη βλάβη με αυτόν τον τρόπο και σε κλάσματα δευτερολέπτου αποσυνδέει το κύκλωμα με επαφές ισχύος.

Χαρακτηριστικά ενός RCD με ηλεκτρομηχανικό ρελέ

Η χρήση της μηχανικής ενέργειας του φορτισμένου ελατηρίου μπορεί σε ορισμένες περιπτώσεις να είναι πιο συμφέρουσα από τη χρήση ενός ειδικού μπλοκ για την τροφοδοσία του λογικού κυκλώματος. Σκεφτείτε αυτό με ένα παράδειγμα όταν διακόπτεται το μηδέν του δικτύου τροφοδοσίας και εμφανίζεται η φάση.

Σε μια τέτοια κατάσταση, τα στατικά ηλεκτρονικά ρελέ δεν θα λαμβάνουν ισχύ και επομένως δεν θα μπορούν να λειτουργήσουν. Ταυτόχρονα, σε αυτή την κατάσταση, ένα τριφασικό σύστημα έχει ανισορροπία φάσης και αύξηση τάσης.

Εάν παρουσιαστεί αστοχία μόνωσης σε εξασθενημένη θέση, τότε το δυναμικό θα εμφανιστεί στο περίβλημα και θα φύγει μέσω του αγωγού PE.

Στα RCD με ρελέ ηλεκτρομηχανικής προστασίας λειτουργούν κανονικά από την ενέργεια του φορτισμένου ελατηρίου.

Πώς λειτουργεί ένα RCD σε ένα κύκλωμα δύο καλωδίων

Τα αδιαμφισβήτητα πλεονεκτήματα της προστασίας από ρεύματα διαρροής σε ηλεκτρικό εξοπλισμό που κατασκευάζεται σύμφωνα με το σύστημα TN-S μέσω της χρήσης RCD έχουν οδηγήσει στη δημοτικότητά τους και στην επιθυμία μεμονωμένων ιδιοκτητών διαμερισμάτων να εγκαταστήσουν RCD σε ένα δίσυρμα που δεν είναι εξοπλισμένο με αγωγός PE.

Σε αυτήν την περίπτωση, το περίβλημα της ηλεκτρικής συσκευής είναι απομονωμένο από το έδαφος, δεν επικοινωνεί μαζί του. Εάν παρουσιαστεί αστοχία μόνωσης, το δυναμικό φάσης εμφανίζεται στο περίβλημα αντί να αποστραγγίζεται από αυτό. Ένα άτομο που έρχεται σε επαφή με τη γη και αγγίζει κατά λάθος τη συσκευή επηρεάζεται από το ρεύμα διαρροής με τον ίδιο τρόπο όπως σε μια κατάσταση χωρίς RCD.

Ωστόσο, σε ένα κύκλωμα χωρίς συσκευή υπολειπόμενου ρεύματος, το ρεύμα μπορεί να περάσει από το σώμα για μεγάλο χρονικό διάστημα. Όταν εγκατασταθεί ένα RCD, θα αντιληφθεί ένα σφάλμα και θα μειώσει την τάση κατά τη ρύθμιση μέσα σε κλάσματα του δευτερολέπτου, μειώνοντας καταστροφική επίδραση του ρεύματος και ο βαθμός του ηλεκτρικού τραυματισμού.

Με αυτόν τον τρόπο, η προστασία διευκολύνει τη διάσωση ενός ατόμου κατά την τροφοδοσία σε κτίρια εξοπλισμένα με σύστημα TN-C.

Πολλοί οικιακές τεχνίτες προσπαθούν να εγκαταστήσουν μόνοι τους ένα RCD σε παλιά σπίτια που περιμένουν ανακατασκευή για να μεταβούν στο σύστημα TN-C-S. Ταυτόχρονα, στην καλύτερη περίπτωση, εκτελούν έναν αυτο-κατασκευασμένο βρόχο γείωσης ή απλώς συνδέουν τα κιβώτια των ηλεκτρικών συσκευών στο δίκτυο ύδρευσης, τις μπαταρίες θέρμανσης και τα σιδερένια μέρη του θεμελίου.

Τέτοιες συνδέσεις μπορούν να δημιουργήσουν κρίσιμες καταστάσεις όταν συμβαίνουν δυσλειτουργίες και προκαλούν σοβαρές ζημιές. Η εργασία δημιουργίας του βρόχου γείωσης πρέπει να γίνεται αποτελεσματικά και να ελέγχεται από ηλεκτρικές μετρήσεις. Ως εκ τούτου, πραγματοποιούνται από εκπαιδευμένους ειδικούς.

Τύποι εγκατάστασης

Τα περισσότερα RCD είναι κατασκευασμένα σε σταθερό σχεδιασμό για κοινή τοποθέτηση Din-bus στον πίνακα διανομής. Ωστόσο, στην πώληση μπορείτε να βρείτε φορητές κατασκευές που συνδέονται με μια συνηθισμένη ηλεκτρική πρίζα και η προστατευμένη συσκευή τροφοδοτείται επιπλέον από αυτές. Κοστίζουν λίγο παραπάνω.