Princip činnosti RCD

Zkratka RCD je vytvořena z fráze „Residual current device“, která definuje účel zařízení, kterým je odstranit napětí z obvodu, který je k němu připojen, v případě náhodného porušení izolace a vytvoření svodových proudů přes ně.

Pro provoz RCD se používá princip porovnávání proudů vstupujících a vystupujících z řízené části obvodu založený na diferenciálním transformátoru, který převádí primární hodnoty každého vektoru na sekundární hodnoty přísně úměrné v úhlu a směru pro geometrické přidání.

Srovnávací metoda může být reprezentována běžnými váhami nebo balancérem.

Při zachování rovnováhy vše funguje normálně, ale při jejím narušení se změní kvalitativní stav celého systému.

V jednofázovém obvodu se porovnává vektor fázového proudu přibližující se k měřicímu prvku a vektor nulového proudu, který jej opouští. Za normálních provozních podmínek se spolehlivou neporušenou izolací jsou si rovny a vzájemně se vyrovnávají. Když dojde k poruše v obvodu a objeví se svodový proud, rovnováha mezi uvažovanými vektory je narušena jeho hodnotou, která je měřena jedním z vinutí transformátoru a přenášena do logického bloku.

Porovnání proudů v třífázovém obvodu se provádí podle stejného principu, pouze proudy všech tří fází procházejí diferenciálním transformátorem a na základě jejich porovnání vzniká nesymetrie. V běžném provozu se při geometrickém sčítání proudy tří fází vyrovnávají a pokud dojde k poškození izolace některé fáze, vzniká v ní svodový proud. Jeho hodnota je určena součtem vektorů v transformátoru.

Činnost proudového chrániče lze zjednodušeně znázornit blok po bloku blokovým schématem.

Nerovnováha proudů z měřicího prvku je odeslána do logické části, která pracuje na principu relé:

2. nebo elektronické.

Je důležité pochopit rozdíl mezi nimi. Elektronické systémy se nyní rychle vyvíjejí a stávají se stále oblíbenějšími z mnoha důvodů. Mají širokou funkčnost a skvělé schopnosti, ale pro činnost logiky a výkonného orgánu vyžadují elektrickou energii, kterou zajišťuje speciální jednotka připojená k hlavnímu obvodu. Pokud z různých důvodů zhasne elektřina, pak takový RCD zpravidla nebude fungovat. Výjimkou jsou vzácné elektronické modely vybavené touto funkcí.

Elektromechanická relé využívají mechanickou energii nabité pružiny, která je principiálně podobná běžné pasti na myši. Aby relé fungovalo, stačí minimální mechanická síla na snímaný akční člen.

Stejně jako se myš dotkne návnady připravené pasti na myši, svodový proud, ke kterému dochází při nerovnováze v diferenciálním transformátoru, vede k činnosti akčního členu a odpojení napětí od obvodu. K tomuto účelu má relé v každé fázi zabudované silové kontakty a přípravný kontakt testeru.

Jakýkoli typ relé má určité výhody a nevýhody. Elektromechanické konstrukce fungují spolehlivě po mnoho desetiletí a dobře se osvědčily. Nevyžadují externí napájení a elektronické modely jsou na něm zcela závislé.

Nyní se obecně uznává, že nejúčinnějším opatřením ochrany před úrazem elektrickým proudem v elektrických instalacích s napětím do 1000 V je proudový chránič (RCD).

Bez námitek proti důležitosti tohoto ochranného opatření se většina odborníků po mnoho let dohaduje o hodnotách hlavních parametrů RCD – instalačního proudu, doby odezvy a spolehlivosti. To je vysvětleno skutečností, že parametry RCD úzce souvisí s jeho náklady a provozními podmínkami.

Čím nižší je nastavovací proud a čím kratší je doba odezvy, tím vyšší je spolehlivost proudového chrániče a tím dražší je jeho cena.

Kromě toho, čím nižší je nastavovací proud a čím kratší je doba odezvy proudového chrániče, tím přísnější jsou požadavky na izolaci chráněného prostoru, protože i jeho nepatrné zhoršení za provozních podmínek může vést k častým a v některých případech i dlouhým -časové, falešné odstávky elektroinstalace, znemožňující normální provoz.

Na druhou stranu, čím vyšší je nastavovací proud RCD a delší doba odezvy, tím horší jsou jeho ochranné vlastnosti.

Rozložení jednofázového RCD je znázorněno na obrázku níže.

V něm je na vstupní svorky přiváděno napětí a na výstupní svorky je připojen řízený obvod.

Třífázový proudový chránič je vyroben stejným způsobem, ale řídí proudy všech fází.

Na obrázku je znázorněn čtyřvodičový proudový chránič, i když jsou komerčně dostupné třívodičové provedení.

Jak zkontrolovat RCD

Každý návrhový model má vestavěnou funkci kontroly funkčnosti. K tomu se používá blok „Tester“, což je otevřený kontakt – tlačítko s pružinovým samoresetováním a odporem R omezujícím proud. Jeho hodnota je zvolena tak, aby vytvořila minimální dostatečný proud, uměle simulující únik.

Když stisknete tlačítko „Test“, proudový chránič připojený k provozu by se měl vypnout. Pokud se tak nestane, měl by být odmítnut, hledat poruchu a opravit nebo vyměnit za funkční. Měsíční testování proudového chrániče zvyšuje spolehlivost jeho provozu.

Mimochodem, provozuschopnost elektromechanických a jednotlivých elektronických struktur lze před nákupem snadno zkontrolovat v obchodě. K tomuto účelu stačí při zapnutém relé krátkodobě přivést proud do fázového nebo nulového obvodu z baterie s libovolnou polaritou zapojení dle možností 1 a 2.

Fungující RCD s elektromechanickým relé bude fungovat, ale v naprosté většině případů nelze elektronické výrobky tímto způsobem zkontrolovat. Potřebují sílu, aby jejich logika fungovala.

Jak připojit RCD k zátěži

Proudové chrániče jsou určeny pro použití v napájecích obvodech pomocí systému TN-S nebo TN-CS s připojením ochranné nulové PE sběrnice v elektroinstalaci, na kterou se připojují pouzdra všech elektrických zařízení.

V této situaci, pokud izolace selže, potenciál vznikající na pouzdře okamžitě proudí přes PE vodič do země a srovnávací těleso vypočítá poruchu.

V normálním režimu napájení RCD neodpojuje zátěž, takže všechny elektrické spotřebiče fungují optimálně. Proud každé fáze v magnetickém obvodu transformátoru indukuje svůj vlastní magnetický tok F. Protože jsou stejné velikosti, ale opačného směru, vzájemně se ruší. Neexistuje žádný celkový magnetický tok a nemůže indukovat EMF ve vinutí relé.

Když dojde k úniku, nebezpečný potenciál proudí do země přes ochrannou přípojnici PE. EMF se indukuje ve vinutí relé z výsledné nerovnováhy magnetických toků (proudy ve fázi a nula).

Proudový chránič tímto způsobem okamžitě vypočítá poruchu a během zlomku sekundy deaktivuje obvod se silovými kontakty.

Vlastnosti provozu RCD s elektromechanickým relé

Využití mechanické energie nabité pružiny může být v některých případech výhodnější než použití speciální jednotky pro elektrické napájení logického obvodu. Uvažujme to na příkladu, kdy je porušena nula napájecí sítě a fáze je napájena.

V takové situaci nebudou statická elektronická relé napájena, a proto nebudou moci fungovat. Současně v této situaci zaznamená třífázový systém fázovou nerovnováhu a zvýšení napětí.

Pokud dojde k porušení izolace v oslabené oblasti, potenciál se objeví na krytu a proteče PE vodičem.

V RCD s elektromechanickým ochranným relé budou fungovat normálně z energie nabité pružiny.

Jak funguje proudový chránič ve dvouvodičovém obvodu?

Nepopiratelné výhody ochrany proti svodovým proudům v elektrických zařízeních vyrobených podle systému TN-S pomocí proudových chráničů vedly k jejich popularitě a přání jednotlivých vlastníků bytů instalovat proudové chrániče do dvouvodičových systémů, které nejsou vybaveny PE vodičem. .

V této situaci je tělo elektrického spotřebiče izolováno od země a nekomunikuje s ní. Pokud dojde k poruše izolace, objeví se fázový potenciál na krytu a nevyteče z něj. Osoba, která má kontakt se zemí a náhodně se dotkne zařízení, je vystavena svodovému proudu stejným způsobem jako v situaci bez proudového chrániče.

V obvodu bez proudového chrániče však může proud procházet tělem po dlouhou dobu. Když je proudový chránič nainstalován, zjistí poruchu a během doby nastavení během zlomku sekundy vypne napětí, čímž se sníží škodlivý účinek proudu a stupeň úrazu elektrickým proudem.

Ochrana tak usnadňuje záchranu osoby pod napětím v budovách vybavených podle schématu TN-C.

Mnoho domácích řemeslníků se snaží nezávisle instalovat RCD ve starých domech čekajících na rekonstrukci, aby přešli na systém TN-CS. V tomto případě v nejlepším případě vyrobí domácí uzemňovací smyčku nebo jednoduše připojí pouzdra elektrických spotřebičů k vodovodní síti, topným radiátorům a železným částem nadace.

Taková spojení mohou vytvářet kritické poruchové situace a způsobit vážné škody. Práce na vytvoření uzemňovací smyčky musí být prováděny efektivně a řízeny elektrickými měřeními. Proto je provádějí vyškolení specialisté.

Většina proudových chráničů se vyrábí ve stacionárním provedení pro montáž na běžnou DIN lištu v elektrickém panelu. V prodeji však můžete najít přenosné konstrukce, které se zapojí do běžné elektrické zásuvky a z nich je pak chráněné zařízení napájeno. Jsou o něco dražší.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Z bezpečnostních důvodů jsou elektrické sítě pro domácnost vybaveny izolovanými vodiči. To se provádí, aby se zabránilo zkratům a ochránili lidi a zvířata před úrazem elektrickým proudem. Izolované vodiče, pouzdra domácích spotřebičů a elektronika však tyto problémy 100% chrání, ale neodstraňují. Pro zvýšení provozní bezpečnosti elektrických sítí se používají různá ochranná zařízení. Jedním z nejběžnějších takových zařízení po jednoduchém jističi je RCD.

Co je RCD v elektrotechnice?

RCD je proudový chránič, spínací elektrické zařízení, které při úniku proudu násilně přeruší elektrický obvod. K tomu druhému může dojít z různých důvodů. Jedna hospodyňka se například rozhodla vyměnit spálenou žárovku při zapnutém vypínači a omylem se dotkla fázového kontaktu v zásuvce. V tomto případě elektrický proud z fázové linky nebude proudit přes nulový vodič, ale skrz tělo do země. Proudový chránič „vidí“ takový únik a téměř okamžitě odpojí napájení. To se děje tak rychle, že tělo ani nestihne pocítit účinky elektrického proudu.

Existuje mnoho dalších „cest“ pro únik proudu. Porušení izolace krytu domácích spotřebičů nebo elektroniky, odpadlá zkroucená páska, obnažený vodič ve vlhké stěně. V takových situacích elektrický proud neprotéká tak, jak by měl – fázovým vodičem, zátěží a nulovým vodičem. Uprostřed této dráhy část proudu teče do země tělem člověka nebo zvířete, stejnou mokrou stěnou nebo radiátorem topení. V důsledku toho dochází k úniku.

Úkol RCD — reagovat včas na jakýkoli únik vypnutím napájení podél vedení, které zařízení obsluhuje. To zajišťuje poměrně spolehlivou ochranu lidí a zvířat před úrazem elektrickým proudem. Jinými slovy, elektrický proud nemá čas poškodit živý organismus, protože ochranné zařízení se spustí dříve, než hodnota proudu dosáhne nebezpečného prahu.

Konstrukce a princip činnosti proudového chrániče

Ve standardní verzi se proudový chránič skládá z následujících prvků:

1. Diferenční proudový transformátor — je magnetické prstencové jádro se dvěma primárními vinutími a jedním sekundárním (ochranné zařízení pro jednofázovou síť 230 V).
2. Prahové relé – připojený k sekundárnímu vinutí a spouštěný, když v něm vznikne elektrický proud.
3. Pohon — pod kontrolou relé násilně přeruší obvod a odpojí připojenou zátěž a celé vedení mezi spotřebičem a proudovým chráničem.
4. Testovací zařízení – skládá se z rezistoru a tlačítka zapojených do série s fází a akčním členem.
5. Корпус — určeno pro instalaci na DIN lištu.
6. napínací páka — navrženo tak, aby se zařízení zapnulo, když se spustí akční člen;
7. Indikátor – slouží k indikaci stavu proudového chrániče, kde červená znamená, že je zařízení zapnuto a je pod proudem, zelená znamená, že obvod je přerušený.

Vně jsou umístěny také napájecí kontakty (svorky) určené pro připojení zařízení k napájecímu obvodu. Jednofázové modely mají dvě takové svorky dole a nahoře. RCD pro třífázové sítě mají čtyři kontakty dole a nahoře. V obou případech jsou dvě svorky pro nulové vedení, zbytek pro fázové vedení.

Vypínací zařízení pracuje podle následujícího algoritmu:

1. Po sepnutí je servomotor natažen a zafixován v zapnuté poloze, což dokazuje červená kontrolka na zařízení.
2. Při aktivaci zátěže (spotřebič – domácí spotřebič, elektronika) teče elektrický proud ze vstupu přes fázové vinutí diferenciálního transformátoru, zátěž a vrací se zpět na vstup nulovým vinutím transformátoru.
3. V tomto stavu se proudy protékající primárními vinutími diferenciálního zařízení vzájemně ruší.
4. Když dojde k úniku elektrického proudu na vedení nebo zátěži, vrátí se do proudového chrániče nulovým vodičem menší proud než proud protékající fázovým vinutím.
5. V důsledku rozdílu proudu se v sekundárním vinutí objeví napětí.
6. Tím se aktivuje prahové relé a akční člen.
7. RCD se vypne a odpojí napájení obsluhovaného vedení a všech zátěží k němu připojených.

Pokud je příčina úniku odstraněna po aktivaci ochrany, lze zařízení násilně znovu aktivovat natažením páky. Pokud se příčina neodstraní, ochrana bude fungovat okamžitě po opakovaném zapnutí.

Proč potřebujete RCD?

Zastavme se podrobněji u otázky, v jakých případech RCD funguje a před čím chrání? Podíváme se také na případy, kdy toto zařízení neukládá nebo se spouští falešně.

Před čím chrání?

Proudový chránič je určen především k aktivní ochraně uživatelů a domácích zvířat před úrazem elektrickým proudem. Dotek živého organismu na holý vodič způsobí únik elektrického proudu do země. Zařízení detekuje rozdíl mezi proudy v nulovém a fázovém vodiči a téměř okamžitě deaktivuje celé vedení. RCD často zachraňuje životy nepozorným nebo neprofesionálním elektrikářům, kutilům, hospodyňkám, zvědavým dětem, kočkám a psům.

O úrazu elektrickým proudem. Protéká-li živým organismem dostatečně silný elektrický proud, působí na nervový systém. Výsledkem může být v lepším případě nepříjemný pocit, bolest nebo lehké popálení. V nejhorším případě smrt v důsledku zástavy srdce nebo popálenin. To závisí na provozním napětí sítě a odporu, který má tělo vůči elektrickému proudu (u každého je to jiné).

Proudový chránič deaktivuje síť, pokud „detekuje“ protékající proud pouze 30 mA ve špatném směru. To nestačí k poškození těla. Takový mikronáraz člověk ani nepocítí. Navíc vydrží setiny sekundy (ochrana funguje téměř okamžitě).

Kdy to nepomáhá?

RCD se ukazuje jako zbytečné spínací zařízení v následujících případech:

• při připojování zařízení došlo k chybám (popsáno níže);
• zakoupené zařízení je vadné, vadné, nekvalitní;
• model je nesprávně vybrán;
• svodový proud je menší než prahová hodnota;
• zkrat v elektrickém vedení nebo elektrických spotřebičích;
• přepětí v síti;
• živý organismus se současně dotkl nulového a fázového vodiče.

V druhém případě RCD „nevidí“ problém, protože osoba nebo zvíře se stává zátěží. Nulovým vedením protéká stejný proud jako fázovým vedením. V důsledku toho je diferenciální transformátor kompenzován, relé a akční člen nefungují. Ochranné zařízení neodpojí síť od napájení. Jinými slovy, v této situaci ochrana „nerozlišuje“, co přesně je připojeno k síti – žárovka, lednička, bojler nebo osoba.

Falešné pozitivy

Jednou z nevýhod RCD je jeho sklon k falešným poplachům. Projevují se tím, že elektrická síť je bez napětí, přičemž uživateli nehrozí úraz elektrickým proudem. Přitom samotné zařízení může být absolutně provozuschopné, kvalitní a správně připojené.

Běžné příčiny falešných poplachů:

• kondenzace uvnitř zařízení (relevantní pro instalaci venku, v místnostech s vysokou vlhkostí a náhlými změnami teploty);
• nekvalitní nebo zastaralé elektrické vedení (dochází k úniku proudu v konstrukci, stěnách);
• obnažené vodiče končí ve vodě, která prochází proudem do země přes stěny, topné systémy atd.;
• oslabený akční člen (vylomí se při sebemenších vibracích, například v důsledku fungujícího příklepového vrtáku).

Samozřejmě v případě falešných poplachů nemůžeme vyloučit možnost, že zařízení vyčerpalo svůj vestavěný zdroj. RCD obsahuje kovové části, které jsou náchylné ke korozi a tzv. únavě. V takových případech je třeba změnit ochranu.

Hlavní technické charakteristiky

Jakýkoli elektrický spotřebič má řadu technických vlastností. Ochranné zařízení není výjimkou a vyznačuje se následujícími parametry:

• typ elektrické sítě – jednofázová nebo třífázová;
• druh proudu – střídavý nebo stejnosměrný;
• provozní proud – maximální hodnota, pro kterou je model navržen;
• mezní proud – síla elektrického proudu, při kterém je RCD spuštěn;
• schéma připojení.

Tyto a další parametry lze vidět přímo na těle zařízení ve formě označení.

Dekódování značení

RCD má symboly, které jsou dešifrovány takto:

• RCD nebo VD – označuje typ zařízení;
• postava vedle označení typu zařízení – provozní proud;
• 230 B и 50 Hz — parametry napájení;
• zvlněná ikona — zařízení je navrženo pro provoz v síti se střídavým napětím;
• V 30 mA — vypínací proud;
• S – typ proudového chrániče, v našem příkladu selektivní.

Na těle zařízení naleznete také jeho schéma zapojení a označení svorek. Dopis N v blízkosti svorky označuje nulový vodič. Čísla 1 и 2 — fázový vstup a výstup. Na zařízení může být uveden výrobce a symboly norem kvality. Nechybí ani piktogramy minimální provozní teploty, hodnota nadproudů, označení testovacího tlačítka a polohy napínací páky.

Jaký je rozdíl mezi RCD a difavtomatem?

Difamat — automatický spínač zbytkového proudu (RCCB). Zařízení, které kombinuje funkce RCD a klasického jističe. Na rozdíl od proudového chrániče poskytuje RCBO dodatečnou ochranu proti zkratům v elektrické síti. Pro zajištění takové ochrany bez jističe se používá sériové zapojení RCD a jističe. Dvě zařízení zabírají v panelu více místa než jedno AVTD, ale taková ochrana je levnější, pokud jsou všechny ostatní věci stejné. Diphavtomaty se obvykle používají tam, kde je při organizování rozvaděčů vyžadována kompaktnost nebo přesnost.

Jak vybrat RCD?

Při výběru ochranného zařízení se řiďte typem a typem elektrické sítě, jejími parametry a hlavními charakteristikami zařízení. Nejprve se musíte podívat na kompatibilitu sítě. Existují modely pro jednofázové 230 V a třífázové 380 V.

Dále se vypočítá maximální provozní proud. Záleží na zátěži, která bude k lince připojena. Například 2kilowattový kotel na ohřev vody při napětí 230 V spotřebuje proud asi 9 A. Vzhledem k tomu, že automatická ochranná zařízení jsou vždy brána s malou rezervou, je v tomto případě vhodný 16 A RCD.

Další důležitou charakteristikou je vypínací proud. Pro elektrické sítě pro domácnost se obvykle vybírají modely s proudem 30 mA. Pro koupelnu, dětský pokoj nebo hernu má smysl vzít zařízení 10 mA. V průmyslových sítích může být tato hodnota výrazně vyšší – 100. 300 mA.

Jak správně připojit RCD?

Připojení RCD se provádí podle schématu vytištěného na samotném zařízení. Pokud je model pro jednofázovou síť, pak je nejčastěji připojen takto:

1. Na vstupu je instalován dvoupólový jistič.
2. Dále přichází na řadu měřič pro měření spotřebované elektřiny.
3. Za měřič je instalován proudový chránič.

Existují také složitější schémata připojení. Například každá linka má svůj vlastní RCD nainstalovaný samostatně. To umožňuje rychlejší a snadnější diagnostiku v případě vypnutí ochrany.

Chyby připojení

Chyby při instalaci ochrany tohoto typu způsobují její nefunkčnost nebo naopak falešné poplachy. V některých případech je také omezena funkčnost – zařízení nelze zapnout ani zkontrolovat pomocí testovacího tlačítka.

Nejčastější chyby připojení:

• připojení nuly a ochranného vodiče za RCD – vede ke spuštění ochrany, i když není připojena žádná zátěž;
• neúplné připojení – když zařízením prochází fáze, ale nula prochází – testovací tlačítko funguje, páka je natažená, ale když se objeví sebemenší zatížení, ochrana se okamžitě aktivuje;
• připojení nulového vodiče ke společné nulové sběrnici – testovací tlačítko nefunguje, ale ochrana se spouští při nejmenším zatížení;
• póly jsou přehozeny – vede k tomu, že nedochází ke kompenzaci proudů v primárních vinutích diferenciálního transformátoru a k chybné činnosti ochrany.

Abyste se vyhnuli takovým chybám, svěřte instalaci ochranných zařízení kvalifikovaným odborníkům. Zvláště pokud potřebujete „oddělit“ složitý obvod s několika stroji a RCD.

Jak zkontrolovat funkčnost RCD?

Test bezpečné funkce je možný pouze při správném připojení. K tomuto účelu slouží testovací tlačítko. Musí být pravidelně stisknuto, což by mělo vypnout proudový chránič. Pokud k vypnutí nedojde, je zařízení vadné nebo nesprávně nainstalované.

Důležité! Za žádných okolností se nepokoušejte otestovat proudový chránič dotykem obnažených vodičů pod napětím. To může vést k vážnému úrazu elektrickým proudem, zranění nebo dokonce smrti.

Kde koupit?

Kvalitní proudové chrániče zakoupíte v internetovém obchodě WELTEX. Při výběru věnujte pozornost následujícím modelům:

• VD1-63 2R 16A 30MA IEK
• VD1-63 2R 25A 30MA IEK
• VD1-63 2R 40A 30MA IEK
• VD1-63 2R 63A 30MA IEK

Pokud máte nějaké potíže s výběrem vhodného modelu RCD, kontaktujte naše manažery a požádejte o pomoc.

Zdroj fotografií: weltex, stock.adobe.com, freepick.com