Kaj je RCD: naprava, načelo delovanja, obstoječe vrste in oznake RCD

Vsako električno omrežje mora imeti zaščitno napravo, vendar, kaj je UZO in kakšno je načelo njegovega delovanja, ne ve vsak. Razlaga kratice je sledeča – naprava za zaščitni odklop.

Ta električni nizkonapetostni aparat je namenjen izklopu zaščitenega dela vezja ob pojavu diferenčnega toka, ki presega nazivno vrednost za to napravo.

V našem članku bomo poskušali podrobno analizirati napravo in načelo delovanja UZO, pregledati obstoječe sorte in razumeti, kakšne informacije vsebuje označevanje naprav za zaščitni odklop.

Namen zaščitne naprave

Naprava ozemljitvene zanke UZO je PE-prevodnik nevtralnih tokovodnih ohišij ali delov električnih mehanizmov z upornostjo do največ 4 Ω.

Ob pojavu toka uhajanja so lahko navedeni elementi opreme pod napetostjo, kar predstavlja nevarnost za življenje ljudi in živali ob stiku z njimi, kot tudi za premoženje nasploh.

Rešiti pred električnimi poškodbami — je poslanstvo preglednih naprav. Ob zaznavi toka uhajanja izklopijo napetost.

Največja nevarnost je v tem, da so takšne motnje v vezju nevidne in v redkih primerih občutne, ko se ob dotiku naprave lahko občuti rahel udarec toka.

Glavni vzrok tega pojava je kršitev izolacijske plasti ožičenja. Nenadzorovani procesi lahko povzročijo veliko škodo, zato zaščitna oprema pridobiva veliko priljubljenost v gospodinjskih pogojih.

Vpliv tokovnih omrežij na človeško telo se lahko konča z žalostnimi posledicami. Ta problem je bil rešen s pomočjo krmilno-merilnih naprav UZO, ki spadajo v zaščitni segment. Osnovne zahteve za montažo in uporabo so opisane v IEC 60364.

Uporaba UZO je postala najbolj razširjena v enofaznih omrežjih z izmeničnim tokom in ozemljitvijo nevtralnega voda, ter s kazalci napetosti do 1 kW v formatu gospodinjskega napajanja.

Konstrukcijska izvedba RCD

Izbirne značilnosti zaščitnega mehanizma bodo pomagale razumeti princip delovanja UZO, in sicer reproduciran odziv aparata na tok uhajanja.

Ključni delovni sklopi so:

• transformatorski diferencialni senzor;
• sprožilni organ – mehanizem, ki prekine nepravilno delujoč električni krog;
• elektromagnetni rele;
• kontrolni blok.

Na senzor sta priključeni nasprotni navitji – faza in ničla. Pri normalnem načinu delovanja omrežja ti polprevodniški elementi v jedru ustvarjajo magnetne pretoke, ki imajo nasprotno smer drug glede na drugega. Zaradi tega je magnetni pretok enak nič.

Transformator je sestavljen iz zaprtega jeklenega jedra, na katero sta nameščeni dve tuljavi: primarna – priključena na vir izmeničnega toka, sekundarna – priključena na breme. Kolikokrat transformator poveča napetost izmeničnega toka, tolikokrat se zmanjša jakost toka.

Na sekundarno navitje, navito na magnetno jedro transformatorja, je priključen rele elektromagnetnega tipa. Če so v omrežju izpolnjeni standardni pogoji delovanja, ni aktiviran.

Ob pojavu uhajanja toka se celotno delovanje korenito spremeni. Fazni in nevtralni vodnik začneta prepuščati različne vrednosti toka. Zdaj bosta močnostna vrednost in smer magnetnih pretokov na jedru transformatorja imeli različne parametre.

V sekundarnih navojih se pojavi tok in ob doseganju nastavljenih vrednosti se sproži elektromagnetni rele. Ta je povezan v paru z mehanizmom za sproščanje. Ta sklop v pravem trenutku reagira in sprosti električno omrežje.

V skladu z zahtevami požarne varnosti se kontrolni pregledi naprave za diferencialno zaščito izvajajo redno, vsaj enkrat na mesec. V ta namen je na napravi poseben gumb »TEST«.

Preizkusni sklop je predstavljen z uporovnim mehanizmom – določeno breme, priključeno mimo diferencialnega senzorja. Ta element simulira uhajanje toka in tako se izvaja preizkus delovanja naprave. Več o metodah preverjanja smo govorili v tem članku.

Princip delovanja UZO je naslednji: dovod toka s fazne linije na kontrolni upor in nato – na nevtralni vodnik, mimo senzorja.

Tako se ustvarijo pogoji različnih vrednosti toka na vhodu in izhodu naprave. Ta neravnovesje naj bi povzročilo sproženje odklopnega sklopa.

Odvisno od razvijalcev se lahko shematsko vezje razlikuje, vendar bo princip, uporabljen v delovanju UZO, enak pri vseh modelih.

Načelo sprožitve zaščitnega mehanizma

Poglejmo, čemu je treba uporabljati RCD. Delovanje zaščitne naprave temelji na merilni metodi.

Zabeležijo se vhodni in izhodni parametri tokov, ki tečejo skozi transformator. Če je prva vrednost večja od druge, to pomeni, da v električnem krogu prihaja do uhajanja toka in naprava sproži izklop. Če so parametri enaki, naprava ne deluje.

V dvožilnem sistemu diferencialna naprava ne deluje, če po faznem in nevtralnem vodniku teče tok enake jakosti. Če obstaja razlika v teh vrednostih, to pomeni, da je v omrežju preboj izolacije in zaščitni mehanizem bo odklopil poškodovano območje.

Za boljše razumevanje poglejmo, kako bo RCD deloval v gospodinjski razdelilni omarici z dvopolnim sistemom.

Na zgornje priključne bloke je priključen vhodni dvožilni kabel (faza in nič). Na spodnje priključke sta priključena faza in nič, ki sta napeljana do obremenitvenega mesta, na primer do vtičnice za napajanje bojlerja ali električnega kotlička. Zaščitna ozemljitev naprave se bo izvedla s kablom, ki gre mimo RCD.

Pri standardnem delovnem načinu potovanje elektronov poteka po fazni liniji od vhodnega kabla do električnega grelnika bojlerja/kotlička, pri tem teče skozi diferenčno zaščitno napravo. Nazaj se premikajo proti ozemljitvi spet skozi RCD, vendar po nevtralni liniji.

Če se človek dotakne ohišja tokovodne naprave, na katerem se je zaradi preboja pojavil potencial, bo v tej situaciji uhajalni tok tekel skozi človeško telo, na kar se naprava skoraj v trenutku odzove in izklopi napajalni sistem.

Na primer, v grelnem elementu naprave je bila poškodovana izolacija. Tako bo skozi vodo, ki je v notranjosti, tok delno prevajalo ohišje, nato pa bo odšel v zemljo preko napeljave zaščitne naprave.

Preostanek toka se bo vrnil po nevtralni liniji skozi RCD. Vendar bo njegova jakost postala manjša za vrednost uhajanja v primerjavi z vhodnim tokom.

Razliko vrednosti izračuna diferenčni transformator. Če je številka večja od dovoljene, naprava takoj reagira in prekine tokokrog.

V drugem našem članku smo podali priporočila za izbiro in pravilno priključitev RCD za bojler.

Smiselnost uporabe UZO

Poglejmo, čemu je treba uporabljati RCD in pred kakšnimi negativnimi vplivi naprava nudi zaščito.

V prvi vrsti – kratki stik faze na ohišje električne opreme. V glavnem med problematične dele spadajo grelni elementi grelnikov in pralnih strojev. Treba je opozoriti, da do preboja pride le v primeru, ko se toplotno tvorni del segreva pod vplivom toka.

Tudi pri nepravilni priključitvi žic. Na primer, če se uporabljajo zvite povezave brez priključne omarice, ki se nato vgradijo v steno in prekrijejo s slojem ometa. Ker ima površina povečano vlažnost, bo ta zvita povezava predstavljala preboj, ki povzroča uhajanje v steno.

Diferencialni zaščitni mehanizem bo v tem primeru stalno izvajal izklop linije, dokler se območje popolnoma ne posuši ali dokler se ne predela priključno vozlišče.

Avtomatska zaščita se učinkovito uporablja v gospodinjstvih: v električnih skupinah za kopalnico, kuhinjo in vtičnicah z velikim številom priključenih naprav. Idealna možnost je, če so tovrstne naprave nameščene na vsaki skupini vtičnic.

Področje uporabe preglednih naprav je precej raznoliko – od javnih zgradb do velikih podjetij. Z njimi so opremljene elektrotehnične konstrukcije in sheme, namenjene sprejemu in distribuciji: omarice v stanovanjskih hišah, sistemi oskrbe z elektriko za individualno porabo itd. Glavno pri tem je pravilno izbrati RCD glede na moč.

Vrste naprav in njihova klasifikacija

Proizvajalci opremijo svoje izdelke z različnimi možnostmi, ki jih je treba upoštevati pri določanju ustrezne vrste RCD, glede na specifične pogoje delovanja električnega omrežja.

Da bi navaden potrošnik lahko izbral potrebno zaščitno stikalo med množico ponujenih modelov, je bil ustvarjen klasifikacijski sistem, ki temelji na naslednjih značilnostih:

• načelo delovanja;
• vrsta diferenčnega toka;
• časovna zakasnitev diferenčnega toka izklopa;
• število polov;
• način namestitve.

V nadaljevanju si bomo podrobneje ogledali vsako od teh klasifikacij.

Klasifikacija #1 — po metodi vklopa

Obstajata le dve metodi vklopa – elektromehanska in elektronska. V prvem primeru bo avtomat izklopil napajanje na poškodovani liniji ne glede na napetost omrežja. Glavni delovni organ je toroidno jedro z navitji.

Pri nastanku uhajanja se v sekundarnem vezju oblikuje napetost za vklop polarizacijskega releja, kar vodi v aktivacijo mehanizma za izklop.

Za naprave elektromehanskega tipa ni potrebna zunanja napetost. Vir za njihovo sprožitev je diferenčni tok na poškodovani liniji.

Delovanje naprave z elektronskim polnjenjem je popolnoma odvisno od dodatne napetosti, torej je potrebno zunanje napajanje. Tukaj delovni organ predstavlja elektronska plošča z ojačevalnikom.

Znotraj takega mehanizma ni dodatnih virov za shranjevanje energije, zato se za delovanje vezja uporablja elektrika iz zunanjega omrežja in če napetosti ni, naprava ne bo prekinila tokokroga.

Določitev tipa naprave: na sponki prstne baterije 'AA' prispajkajte dve žici. Vklopite RCD in ga priključite na vhod zaščitnega bloka, naslednjega pa na izhod. Linije priključite na en pol. Če se naprava izklopi, to pomeni, da gre za elektromehanski tip, če ne, pa za elektronski.

Primer delovanja elektronskega RCD, nameščenega na liniji z vtičnico, iz katere se napaja mikrovalovna pečica: Prišlo je do prekinitve ničelne faze, poleg tega v istem obdobju nastane okvara električne napeljave mikrovalovne pečice in pride do kratkega stika faze na ohišje, tj. na njem se pojavi nevaren potencial.

Če se dotaknete pečice, elektronski tip zaščite ne bo aktiviran, ker ni napajalnega omrežja. Prav zaradi nezanesljivosti v primerjavi z elektromehanskim analogom je ta naprava dobila manjšo razširjenost.

Klasifikacija #2 — po vrsti toka uhajanja

Vsi modeli proizvedenih varnostnih avtomatov se dodatno delijo glede na tok obremenitve, ki teče skozi napravo. Obdelujejo napetost določenega formata nihanj.

Na ohišju vseh naprav in v potnem listu je zapisana nazivna vrednost delovne napetosti. Ta parameter mora ustrezati območju nazivnega toka elektrotehnike.

Tip AC se bo aktiviral ob trenutnem nastanku izmenične napetosti uhajanja v nadzorovanem vezju ali pa ob njegovem valovnem naraščanju. Te naprave so označene z napisom 'AC' ali simbolnim znakom '~'.

Najbolj primeren form-faktor za gospodinjsko uporabo – RCD-AC. Model je najcenejši med napravami podobnega delovanja. V potnem listu elektrotehnike proizvajalci pogosto navedejo konkreten model zaščitnega avtomata, primeren za ta izdelek.

Tip A se sproži ob trenutnem nastanku izmeničnega ali pulzacijskega prebojnega toka v nadzorovanem vezju, ali ob njihovem počasnem naraščanju.

Takšen mehanizem je mogoče uporabiti v vseh predstavljenih situacijah. Na ohišju avtomata je zapisana okrajšava 'A' ali simbol, kot je na grafični sliki v pravokotniku. .

Najpogosteje se A-tip priključi na vezje, kjer se izvaja regulacija obremenitve z obrezovanjem vrha sinusoide, na primer prilagajanje vrednosti hitrosti vrtljivih gibov motorja s tiristorskim pretvornikom.

Cena modela A je večkrat dražja v primerjavi z AC, ker se tukaj dodatno izvaja nadzor enosmerne napetosti, ki nastaja v močnostni pretvorniški tehniki.

RCD podvrste B so učinkoviti za izvajanje reakcije v podrejenem električnem vezju enosmernega, izmeničnega ali pretvorjenega (usmerjenega) toka uhajanja.

To je draga oprema, namenjena industrijskim objektom. V domačih razmerah se ne uporabljajo.

Predstavljene naprave za zaščito pred izklopom tipa A, B in AC so predvidene za aktivacijski čas 0,02–0,03 s.

Klasifikacija #3 — po tipu časovne zakasnitve

Ta klasifikacija predvideva razlikovanje po dveh tipih: S in G. Zaščito tipa S lahko opišemo kot odziv selektivnega formata. Časovna zakasnitev delovanja ustreza razponu 0,15–0,5 s. Smiselno ga je izbrati v primeru skupinske priključitve RCD.

Shema stanovanjske razdelilne omarice z dvema skupinama obremenitve, kjer sta priključeni dve različni vrsti zaščitnih naprav: AC ali A in S.

V skladu s shemo sta v omarici nameščeni dve obremenitveni skupini v obliki vtičnice št. 1 in št. 2, na kateri je priključen RCD tipa A, na vhodu prostora pa drugi odklopnik – S.

Če pride do preboja v enem snopu, se vhodna naprava aktivira šele takrat, ko skupinska naprava ne opravi svoje funkcije in ne izklopi okvarjenega odseka.

Selektivnost aktiviranja prekinitve tokokroga je mogoče doseči z drugo metodo – z nastavitvami toka uhajanja. Ta način je postal najbolj razširjen.

Shema stanovanjske razdelilne omarice z dvema skupinama obremenitve, kjer sta priključeni dve različni vrsti zaščitnih naprav: AC z nastavitvijo preboja in drugi A, vendar z večjo vrednostjo.

Vzemimo podobno shemo kot prejšnjo in jo spremenimo takole: skupinski odklopnik izberemo tipa AC, vendar z nastavitvijo diferenčnega toka 0,03 A, na vhodu pa bo podobna naprava, vendar z 0,1 A.

Obstajajo situacije, ko diferenčni tok v okvarjenem tokokrogu presega nazivne nastavitve dveh zaščitnih naprav. Pri prvi shemi selektivnost ne bo kršena, pri drugi pa lahko izklopni tok sproži katera koli od priključenih naprav.

Naprava oblike G je prav tako zasnovana na selektivnem principu delovanja in ima zakasnitev 0,06–0,08 s. Vsi opisani selektivni tipi so predvideni za ekstremne tokove – do 15 kA.

Nekateri modeli RCD imajo sistem za uravnavanje nastavitve diferenčnega organa, drugi te možnosti nimajo. Vendar je za gospodinjske namene primerna druga izvedba.

Omejitveni tok je pomemben parameter izbire, saj prav s tem je zagotovljena varnost.

Na primer, v prostorih s povečano vlažnostjo se napajanje električnih naprav izvaja s priključitvijo naprav za izklop z nastavitvijo 0,01 A. Za standardne gospodinjske pogoje – 0,03 A.

Za zagotavljanje požarne varnosti stavb – 0,1–0,3 A. Priporočamo, da si ogledate nasvete o izbiri protipožarnega RCD in podrobnostih njegove namestitve.

Klasifikacija #4 — po številu polov

Ker avtomatska naprava deluje po principu primerjave tokovnih vrednosti, ki tečejo skozi njo, bo število polov na odklopniku enako številu tokovodnih linij.

Dvopolno RLO je označeno kot 2P. Vključuje se v enofazno shemo za zaščito ljudi in preprečevanje morebitnih vzrokov požara.

Oznaka štiripolnega RLO je 4P. Namenjeni so za delovanje v omrežju s tremi fazami. Možna je tudi kombinacija namestitve, na primer naprava s štirimi poli se vgradi v dvovodno omrežje.

Vendar pri tem ne bo izkoriščen celoten potencial naprave, kar je ekonomsko neugodno.

Pri namestitvi zaščitnega odklopnika je treba upoštevati verjetnost, da lahko tok bremena preseže največje delovne vrednosti naprave. Zato se dodatno vgradi odklopnik z nazivno napetostjo, ki ni višja od delovnega toka varnostnega sistema.

Klasifikacija #5 — po načinu namestitve naprave

Ker so diferenčne zaščitne naprave izdelane v različnih ohišjih, jih lahko uporabljamo kot stacionarne ali prenosne.

V drugem primeru je naprava opremljena s podaljškovim kablom. Naprave, ki se pritrdijo na DIN letvico, se vgradijo v električno omarico, ki se nahaja bodisi na hodniku bodisi v stanovanju.

Obstajajo tudi izvedbe, kot so RLO-vtičnica in RLO-vtič. V prvem in drugem primeru noben električni aparat, priključen prek takega mehanizma, ob okvari ne predstavlja nevarnosti za človeka.

Popolna razlaga označevalnih vrednosti

Na ohišju naprave je obvezno navedeno ime proizvajalca. Sledi standardizirana oznaka s serijsko številko.

Za razlago kratice bomo uporabili naslednji primer [F][X]00[X]-[XX]:

• [F] – zaščitna naprava za izklop;
• [X] – oblika izvedbe;
• 00 – številčne ali alfanumerične oznake serije;
• [X] – število polov: 2 ali 4;
• [XX] – značilnosti glede vrste uhajajočega toka: AC, A in B.

Tu bodo navedeni tudi nazivni parametri naprave, na katere je treba pri izbiri posebej paziti.

Razlaga kratice: 1 – blagovna znamka; 2 – vrsta naprave; 3 – selektivni tip; 4 – skladnost z evropskimi standardi; 5 – nazivni delovni tok in nastavitev; 6 – najvišja izmenična delovna napetost; 7 – nazivni tok, ki ga naprava lahko prenese; 8 – diferenčna vklopna in izklopna sposobnost; 9 – električna shema; 10 – ročni preizkus delovanja; 11 – oznaka položaja stikala

Med najvišje parametre, za katere so naprave zasnovane, spadajo: napetost Un, tok In, diferencialna vrednost toka odklopa vezja IΔn, sposobnost vklopa in izklopa Im, stikalna zmogljivost pri kratkih stikih Icn.

Glavne označevalne vrednosti morajo biti nameščene tako, da ostanejo vidne po namestitvi naprave. Nekatere parametre se nanesejo na stran ali na zadnjo ploščo, vidni le do montaže izdelka.

Izhodi, namenjeni samo za priključitev ničelnega vodnika, so označeni z latinskim simbolom «N». Na izklopljeni način RCD kaže simbol «O» (krog), na vklopljenega pa kratka navpična črta «I».

Niso na vsakem izdelku navedene optimalne temperaturne vrednosti okolice. Pri tistih modelih, kjer je simbol — to pomeni, da je delovno območje od -25 do +40 °C, če ni nobenih oznak, so mišljene standardne vrednosti od -5 do +40 °C.

Zaključki in koristen video na to temo

Video material s podrobnim pregledom vseh sestavnih delov zaščitnih mehanizmov, njihovega namena in načina medsebojnega delovanja:

Opis vseh tipov zaščitnih odklopnikov ter nasveti, kako pravilno izbrati:

Odgovor na večno vprašanje, na čem se odločiti – na diferenčnem odklopniku ali na RCD + skrivnosti montaže:

Uporaba RCD – ugodna in pravilna rešitev ne le z vidika prihrankov, ampak tudi s stališča požarne varnosti in zaščite ljudi.

Priporočljivo je kar najbolj izkoristiti njegov potencial v gospodinjskih pogojih, tako da ga namestite na vse skupine elektrotehnike za zagotovitev popolne izolacije pred vplivi elektrike.

Imate še vprašanja o načelu delovanja ali klasifikaciji naprav za zaščitni izklop? Ali želite dopolniti predstavljeno gradivo z uporabnimi informacijami? Prosimo, napišite svoja pojasnila v bloku za komentarje, postavljajte vprašanja – strokovnjaki in kompetentni obiskovalci našega spletnega mesta vam bodo poskušali čim bolj izčrpno odgovoriti.