UZO — σκοπός, αρχή κατασκευής, επιλογή

Οι συσκευές υπολειπόμενου ρεύματος (RCD) είναι μια από τις πιο δημοφιλείς συσκευές που χρησιμοποιούνται τόσο από κατασκευαστικές εταιρείες όσο και από ιδιώτες καταναλωτές. Αλλά πώς να βεβαιωθείτε για τη σωστή επιλογή RCD? Ελπίζω ότι αυτό το άρθρο θα σας διευκολύνει να πλοηγηθείτε στην αγορά RCD που είναι κορεσμένη με διαφορετικά μοντέλα.

Υπολειμματική τρέχουσα συσκευή. Τα βασικά

Οι συσκευές υπολειπόμενου ρεύματος (RCD) ή, με άλλα λόγια, οι συσκευές διαφορικής προστασίας, έχουν σχεδιαστεί για να προστατεύουν τους ανθρώπους από ηλεκτροπληξία σε περίπτωση ηλεκτρικών βλαβών ή σε επαφή με ηλεκτροφόρα μέρη μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης, καθώς και για την πρόληψη πυρκαγιών και πυρκαγιών. που προκαλούνται από ρεύματα διαρροής και σφάλματα γείωσης... Αυτές οι λειτουργίες δεν είναι εγγενείς στους συμβατικούς διακόπτες κυκλώματος που αντιδρούν μόνο σε υπερφόρτωση ή βραχυκύκλωμα.

Ποιος είναι ο λόγος για την αναζήτηση πυροσβεστήρων για αυτές τις συσκευές;

Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, η αιτία για το 40% περίπου όλων των πυρκαγιών που εκδηλώνονται είναι το «κλείσιμο ηλεκτρικών καλωδίων».

Σε πολλές περιπτώσεις, η γενική φράση "βραχυκύκλωμα σε ηλεκτρικά καλώδια" συχνά καλύπτει ηλεκτρικές διαρροές που συμβαίνουν λόγω γήρανσης ή αστοχίας μόνωσης. Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα διαρροής μπορεί να φτάσει τα 500 mA. Διαπιστώθηκε πειραματικά ότι όταν ρέει ένα ρεύμα διαρροής τέτοιας ισχύος (και τι είναι μισό αμπέρ; Ούτε θερμική ούτε ηλεκτρομαγνητική απελευθέρωση σε ρεύμα τέτοιας ισχύος απλά δεν ανταποκρίνεται - μόνο για το λόγο ότι δεν έχουν σχεδιαστεί για αυτό) για μισή ώρα το πολύ μέσα από υγρό πριονίδι, αναφλέγονται αυθόρμητα. (Και αυτό δεν ισχύει μόνο για το πριονίδι, αλλά για οποιαδήποτε σκόνη γενικά.)

Και πώς τα RCD προστατεύουν εσάς και εμένα από ηλεκτροπληξία;

Εάν ένα άτομο αγγίξει ένα υπό τάση μέρος, ένα ρεύμα θα ρέει μέσω του σώματός του, η τιμή του οποίου είναι ο συντελεστής διαίρεσης της τάσης φάσης (220 V) με το άθροισμα των αντιστάσεων των καλωδίων, της γείωσης και του ίδιου του ανθρώπινου σώματος: Ipers = Uph / (Rpr + Rz + Rp ). Σε αυτήν την περίπτωση, οι αντιστάσεις γείωσης και καλωδίωσης σε σύγκριση με την αντίσταση του ανθρώπινου σώματος μπορούν να παραμεληθούν, η τελευταία μπορεί να ληφθεί ως ίση με 1000 ohms. Επομένως, η εν λόγω τρέχουσα τιμή θα είναι 0,22 A ή 220 mA.

Από την κανονιστική και βιβλιογραφία αναφοράς για τα μέτρα προστασίας της εργασίας και ασφάλειας, είναι γνωστό ότι το ελάχιστο ρεύμα, η ροή του οποίου γίνεται ήδη αισθητή από το ανθρώπινο σώμα, είναι 5 mA. Η επόμενη τυποποιημένη τιμή είναι το λεγόμενο ρεύμα απελευθέρωσης, ίσο με 10 mA. Όταν μια ροή τέτοιας δύναμης διέρχεται από το ανθρώπινο σώμα, εμφανίζεται αυθόρμητη μυϊκή σύσπαση. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα 30 mA μπορεί ήδη να προκαλέσει αναπνευστική παράλυση.Μη αναστρέψιμες διεργασίες που σχετίζονται με αιμορραγία και καρδιακές αρρυθμίες ξεκινούν στο ανθρώπινο σώμα μετά από ροή ρεύματος 50 mA μέσω του σώματος. Η θανατηφόρα έξοδος είναι δυνατή όταν εκτίθεται σε ρεύμα 100 mA. Είναι προφανές ότι ένα άτομο πρέπει ήδη να προστατεύεται από ρεύμα ίσο με 10 mA.

Έτσι, η έγκαιρη απόκριση του αυτοματισμού σε ρεύμα μικρότερο από 500 mA προστατεύει το αντικείμενο από φωτιά και σε ρεύμα μικρότερο από 10 mA — προστατεύει ένα άτομο από τις συνέπειες της κατά λάθος επαφής με ηλεκτροφόρα μέρη.

Είναι επίσης γνωστό ότι μπορείτε να κρατήσετε με ασφάλεια το εξάρτημα που μεταφέρει ρεύμα, το οποίο βρίσκεται υπό τάση 220 V, για 0,17 δευτερόλεπτα. Εάν το ενεργό μέρος ενεργοποιείται στα 380 V, ο χρόνος ασφαλούς επαφής μειώνεται στα 0,08 δευτερόλεπτα.

Το πρόβλημα είναι ότι ένα τόσο μικρό ρεύμα, και μάλιστα για αμελητέα σύντομο χρονικό διάστημα, δεν είναι σε θέση να διορθώσει (και, φυσικά, να απενεργοποιήσει) τις συμβατικές προστατευτικές συσκευές.

Επομένως, μια τέτοια τεχνική λύση γεννήθηκε ως σιδηρομαγνητικός πυρήνας με τρεις περιελίξεις: — «τροφοδοσία ρεύματος», «αγωγός ρεύματος», «έλεγχος». Το ρεύμα που αντιστοιχεί στην τάση φάσης που εφαρμόζεται στο φορτίο και το ρεύμα που ρέει από το φορτίο στον ουδέτερο αγωγό προκαλούν μαγνητικές ροές αντίθετων σημάτων στον πυρήνα. Εάν δεν υπάρχουν διαρροές στο φορτίο και στο προστατευμένο τμήμα της καλωδίωσης, η συνολική ροή θα είναι μηδενική. Διαφορετικά (αφή, αστοχία μόνωσης κ.λπ.), το άθροισμα των δύο ρευμάτων γίνεται μη μηδενικό.

Η ροή που προκύπτει στον πυρήνα επάγει μια ηλεκτροκινητική δύναμη στο πηνίο ελέγχου. Ένα ρελέ συνδέεται στο πηνίο ελέγχου μέσω μιας συσκευής φιλτραρίσματος ακριβείας για τυχόν παρεμβολές. Υπό την επίδραση του EMF που εμφανίζεται στο πηνίο ελέγχου, το ρελέ σπάει τα κυκλώματα φάσης και ουδέτερου.

Σε πολλές χώρες, η χρήση RCD σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις ρυθμίζεται από κανόνες και πρότυπα.Για παράδειγμα, στη Ρωσική Ομοσπονδία - εγκρίθηκε το 1994-96 GOST R 50571.3-94, GOST R 50807-95, κ.λπ. Σύμφωνα με το GOST R 50669-94, το RCD εγκαθίσταται χωρίς προβλήματα στο δίκτυο τροφοδοσίας κινητών κτιρίων από μέταλλο ή με μεταλλικό σκελετό για υπαίθριο εμπόριο και οικιακές υπηρεσίες. Τα τελευταία χρόνια, οι διοικήσεις των μεγάλων πόλεων, σύμφωνα με τα κρατικά πρότυπα και τις συστάσεις της Glavgosenergonadzor, έλαβαν αποφάσεις να εξοπλίσουν το απόθεμα κατοικιών και δημόσιων κτιρίων με αυτές τις συσκευές (στη Μόσχα — Διάταγμα της Κυβέρνησης της Μόσχας No. 868 -RP με ημερομηνία 20.05.94 .).

Το UZO είναι διαφορετικό... Τριφασικό και μονοφασικό...

Αλλά η διαίρεση του RCD σε υποκατηγορίες δεν τελειώνει εκεί...

Επί του παρόντος, υπάρχουν 2 ριζικά διαφορετικές κατηγορίες RCD στη ρωσική αγορά.

1. Ηλεκτρομηχανολογικό (ανεξάρτητο από το δίκτυο)

2. Ηλεκτρονικό (εξαρτάται από το δίκτυο)

Ας εξετάσουμε την αρχή της δράσης κάθε μιας από τις κατηγορίες ξεχωριστά:

Ηλεκτρομηχανικά RCD

Οι ιδρυτές RCD είναι ηλεκτρομηχανικοί. Βασίζεται στην αρχή της μηχανικής ακριβείας, δηλ. κοιτάζοντας μέσα σε ένα τέτοιο RCD, δεν θα δείτε συγκριτές ενισχυτών op, λογική και παρόμοια.

Αποτελείται από πολλά κύρια συστατικά:

1) Ο λεγόμενος μετασχηματιστής ρεύματος μηδενικής ακολουθίας, σκοπός του είναι να παρακολουθεί το ρεύμα διαρροής και να το μεταδίδει με ένα ορισμένο Ktr στο δευτερεύον τύλιγμα (I 2), I ut = I 2 * Ktr (πολύ εξιδανικευμένος τύπος, αλλά αντικατοπτρίζοντας την ουσία της διαδικασίας).

2) Ένα ευαίσθητο μαγνητοηλεκτρικό στοιχείο (ασφαλιζόμενο, δηλ. όταν ενεργοποιείται χωρίς εξωτερική παρέμβαση, δεν μπορεί να επιστρέψει στην αρχική του κατάσταση - κλειδαριά) - παίζει το ρόλο ενός στοιχείου κατωφλίου.

3) Ρελέ - παρέχει ενεργοποίηση εάν η κλειδαριά είναι ενεργοποιημένη.

Αυτός ο τύπος RCD απαιτεί πολύ ακριβή μηχανική για το ευαίσθητο μαγνητοηλεκτρικό στοιχείο.Επί του παρόντος, μόνο λίγες παγκόσμιες εταιρείες πωλούν ηλεκτρομηχανικά RCD. Η τιμή τους είναι πολύ υψηλότερη από την τιμή των ηλεκτρονικών RCD.

Γιατί τα ηλεκτρομηχανικά RCD έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα στις περισσότερες χώρες του κόσμου; Όλα είναι πολύ απλά - αυτός ο τύπος RCD θα λειτουργήσει εάν ανιχνευτεί ρεύμα διαρροής σε οποιοδήποτε επίπεδο τάσης στο δίκτυο.

Γιατί αυτός ο παράγοντας (ανεξάρτητα από το επίπεδο τάσης του δικτύου) είναι τόσο σημαντικός;

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όταν χρησιμοποιούμε ένα λειτουργικό (συντηρημένο) ηλεκτρομηχανικό RCD, εγγυόμαστε το 100% του χρόνου ότι το ρελέ θα απενεργοποιηθεί και θα διακοπεί ανάλογα η τροφοδοσία του καταναλωτή.

Σε ηλεκτρονικά RCD, αυτή η παράμετρος είναι επίσης μεγάλη, αλλά δεν είναι ίση με 100% (όπως θα φανεί παρακάτω, αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι σε ένα ορισμένο επίπεδο τάσης δικτύου, το ηλεκτρονικό κύκλωμα RCD δεν θα λειτουργήσει) και σε κάθε μας τοις εκατό είναι μια πιθανή ανθρώπινη ζωή (είτε άμεση απειλή για την ανθρώπινη ζωή όταν αγγίζει τα καλώδια, είτε έμμεση, σε περίπτωση πυρκαγιάς από το κάψιμο της μόνωσης).

Στις περισσότερες από τις λεγόμενες «ανεπτυγμένες» χώρες, τα ηλεκτρομηχανικά RCD είναι ένα πρότυπο και μια συσκευή που είναι υποχρεωτική για ευρεία χρήση. Στη χώρα μας, υπάρχει μια σταδιακή μετάβαση στην υποχρεωτική χρήση των RCD, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ο χρήστης είναι δεν δίνονται πληροφορίες για τον τύπο του RCD, γεγονός που οδηγεί στη χρήση φθηνών ηλεκτρονικών RCD.

Ηλεκτρονικά RCD

Κάθε κατασκευαστική αγορά είναι πλημμυρισμένη από τέτοια RCD. Το κόστος των ηλεκτρονικών RCD είναι σε ορισμένα σημεία χαμηλότερο από ό,τι για τα ηλεκτρομηχανικά έως και 10 φορές.

Το μειονέκτημα τέτοιων RCD, όπως ήδη αναφέρθηκε παραπάνω, δεν αποτελεί εγγύηση 100%, εάν το RCD είναι σε καλή κατάσταση, ότι θα ενεργοποιηθεί ως αποτέλεσμα της εμφάνισης ρεύματος διαρροής. Το πλεονέκτημα είναι η φθηνότητα και η διαθεσιμότητα.

Κατ 'αρχήν, το ηλεκτρονικό RCD είναι κατασκευασμένο με τον ίδιο τρόπο όπως το ηλεκτρομηχανικό (Εικ. 1). Η διαφορά έγκειται στο γεγονός ότι τη θέση του ευαίσθητου μαγνητοηλεκτρικού στοιχείου καταλαμβάνει ένα συγκριτικό στοιχείο (συγκριτής, δίοδος zener). Για να λειτουργήσει ένα τέτοιο σχήμα, θα χρειαστείτε έναν ανορθωτή, ένα μικρό φίλτρο (πιθανώς ακόμη και ένα KREN). Επειδή ο μετασχηματιστής ρεύματος μηδενικής ακολουθίας είναι ένα βήμα προς τα κάτω (δεκάδες φορές), τότε χρειάζεται επίσης ένα κύκλωμα ενίσχυσης σήματος, το οποίο εκτός από το χρήσιμο σήμα θα ενισχύσει επίσης την παρεμβολή (ή το σήμα ανισορροπίας που υπάρχει σε ρεύμα μηδενικής διαρροής) ) . Είναι προφανές από τα παραπάνω ότι η στιγμή που ενεργοποιείται το ρελέ σε αυτόν τον τύπο RCD καθορίζεται όχι μόνο από το ρεύμα διαρροής, αλλά και από την τάση του δικτύου.

Εάν δεν μπορείτε να αντέξετε οικονομικά ένα ηλεκτρομηχανικό RCD, τότε αξίζει να αγοράσετε ένα ηλεκτρονικό RCD επειδή λειτουργεί στις περισσότερες περιπτώσεις.

Υπάρχουν επίσης περιπτώσεις που δεν έχει νόημα να αγοράσετε ένα ακριβό ηλεκτρομηχανικό RCD. Μία από αυτές τις περιπτώσεις είναι η χρήση σταθεροποιητή ή αδιάλειπτης παροχής ρεύματος (UPS) κατά την τροφοδοσία ενός διαμερίσματος/οικίας. Σε αυτή την περίπτωση, δεν έχει νόημα να πάρετε ένα ηλεκτρομηχανικό RCD.

Σημειώνω αμέσως ότι μιλάω για κατηγορίες RCD, τα υπέρ και τα κατά τους και όχι για συγκεκριμένα μοντέλα. Μπορείτε να αγοράσετε χαμηλής ποιότητας RCD ηλεκτρομηχανικών και ηλεκτρονικών τύπων. Κατά την αγορά, ζητήστε πιστοποιητικό συμμόρφωσης, γιατί πολλά ηλεκτρονικά RCD στην αγορά μας δεν είναι πιστοποιημένα.

Μετασχηματιστής ρεύματος μηδενικής ακολουθίας (TTNP)

Συνήθως πρόκειται για δακτύλιο φερρίτη από τον οποίο (μέσα) περνούν τα σύρματα φάσης και ουδέτερου, παίζουν το ρόλο της κύριας περιέλιξης. Η δευτερεύουσα περιέλιξη τυλίγεται ομοιόμορφα στην επιφάνεια του δακτυλίου.

Τέλειος:

Αφήστε το ρεύμα διαρροής να είναι μηδέν.Το ρεύμα που διαρρέει τον αγωγό φάσης δημιουργεί μαγνητικό πεδίο ίσο σε μέγεθος με το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το ρεύμα που διαρρέει το ουδέτερο καλώδιο και αντίθετη κατεύθυνση. Έτσι η συνολική ροή σύζευξης είναι μηδέν και το ρεύμα που προκαλείται στη δευτερεύουσα περιέλιξη είναι μηδέν.

Τη στιγμή που το ρεύμα διαρροής ρέει μέσω των αγωγών (μηδέν, φάση), εμφανίζεται μια ανισορροπία ρεύματος, ως αποτέλεσμα της εμφάνισης ροής από τη σύζευξη και της επαγωγής ρεύματος ανάλογου του ρεύματος διαρροής στο δευτερεύον τύλιγμα.

Στην πράξη, υπάρχει ένα ρεύμα ανισορροπίας που ρέει μέσω της δευτερεύουσας περιέλιξης και καθορίζεται από τον μετασχηματιστή που χρησιμοποιείται. Η απαίτηση για το TTNP είναι η εξής: το ρεύμα ανισορροπίας πρέπει να είναι σημαντικά μικρότερο από το ρεύμα διαρροής που μειώνεται στο δευτερεύον τύλιγμα.

Επιλογή RCD

Ας υποθέσουμε ότι έχετε αποφασίσει για τον τύπο του RCD (ηλεκτρομηχανικό, ηλεκτρονικό). Τι να διαλέξετε όμως από την τεράστια λίστα των προσφερόμενων προϊόντων;

Μπορείτε να επιλέξετε ένα RCD με επαρκή ακρίβεια χρησιμοποιώντας δύο παραμέτρους:

Ονομαστικό ρεύμα και ρεύμα διαρροής (ρεύμα διακοπής).

Το ονομαστικό ρεύμα είναι το μέγιστο ρεύμα που θα διαρρέει τον αγωγό φάσης. Είναι εύκολο να βρείτε αυτό το ρεύμα γνωρίζοντας τη μέγιστη κατανάλωση ενέργειας. Απλώς διαιρέστε τη χειρότερη κατανάλωση ισχύος (μέγιστη ισχύς στο ελάχιστο Cos (?)) με την τάση φάσης. Δεν έχει νόημα να τοποθετήσετε ένα RCD για ρεύμα μεγαλύτερο από το ονομαστικό ρεύμα του μηχανήματος μπροστά από το RCD. Στην ιδανική περίπτωση, με ένα περιθώριο, παίρνουμε το RCD για ονομαστικό ρεύμα ίσο με το ονομαστικό ρεύμα του μηχανήματος.

Συχνά βρίσκονται RCD με ονομαστικά ρεύματα 10,16,25,40 (A).

Το ρεύμα διαρροής (ρεύμα ενεργοποίησης) είναι συνήθως 10 mA εάν το RCD είναι εγκατεστημένο σε ένα διαμέρισμα / σπίτι για την προστασία της ανθρώπινης ζωής και 100-300 mA σε μια επιχείρηση για την πρόληψη πυρκαγιών εάν τα καλώδια καούν.

Υπάρχουν και άλλες παράμετροι RCD, αλλά είναι συγκεκριμένες και δεν ενδιαφέρουν τους απλούς χρήστες.

Εξοδος

Αυτό το άρθρο καλύπτει τα βασικά για την κατανόηση των αρχών RCD καθώς και τις μεθόδους κατασκευής διαφορετικών τύπων συσκευών υπολειπόμενου ρεύματος. Τα ηλεκτρομηχανικά και ηλεκτρονικά RCD, φυσικά, έχουν το δικαίωμα ύπαρξης, γιατί έχουν τα δικά τους ξεχωριστά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.