Funktionsprincipen för RCD

Förkortningen RCD skapades från uttrycket "Residual current device", som definierar syftet med enheten, som består i att ta bort spänning från kretsen som är ansluten till den i händelse av oavsiktliga isoleringsfel och bildandet av läckströmmar genom dem.

Funktionsprincip

Driften av RCD använder principen att jämföra strömmarna som kommer in i den kontrollerade delen av kretsen och strömmarna som lämnar den baserat på en differentialtransformator som omvandlar de primära värdena för varje vektor till sekundära värden strikt proportionella i vinkel och riktning för geometrisk insamling.

Jämförelsemetoden kan representeras av en enkel balansräkning eller balansräkning.

När balansen upprätthålls fungerar allt normalt, och när det störs ändras kvalitetsläget i hela systemet.

I en enfaskrets jämförs fasströmvektorn som närmar sig mätelementet och nollan som lämnar det. Under normal drift med pålitlig integrerad isolering är de lika och balanserar varandra.När ett fel uppstår i kretsen och en läckström uppstår, störs balansen mellan de övervägda vektorerna av dess värde, som mäts av en av transformatorns lindningar och överförs till det logiska blocket.

Jämförelsen av strömmar i en trefaskrets utförs enligt samma princip, endast strömmar från de tre faserna passerar genom en differentialtransformator och en obalans skapas baserat på deras jämförelse. I normal drift balanseras strömmarna i de tre faserna i geometrisk summering, och vid isoleringsfel i varje fas uppstår en läckström i den. Dess värde bestäms genom att summera vektorerna i transformatorn.

Strukturdiagram

Den förenklade driften av en jordfelsbrytare kan representeras av block i ett blockschema.

Obalansen av strömmarna från mätanordningen riktas till den logiska delen, som fungerar enligt reläprincipen:

1. elektromekanisk;

2. eller elektronisk.

Det är viktigt att förstå skillnaden mellan de två. Elektroniska system blomstrar nu och blir allt populärare av många anledningar. De har bred funktionalitet, stora möjligheter, men kräver elektrisk kraft för att driva det logiska och verkställande elementet, som tillhandahålls av ett speciellt block som är anslutet till huvudkretsen. Om elen går ut av olika anledningar, fungerar en sådan RCD som regel inte. Undantaget är sällsynta elektroniska modeller utrustade med denna funktion.

Elektromekaniska reläer använder den mekaniska energin från en laddad fjäder, som i princip ser ut som en vanlig råttfälla. För att reläet ska fungera är en minimal mekanisk kraft tillräcklig på det manövrerade ställdonet.

När musen vidrör lockbetet på den förberedda musfällan, får läckströmmen, som har uppstått vid obalans i differentialtransformatorn, att drivenheten aktiveras och bryter spänningen från kretsen. För detta har reläet inbyggda effektkontakter i varje fas och en kontakt för att förbereda testaren.

Varje typ av relä har vissa fördelar och nackdelar. Elektromekaniska konstruktioner har fungerat tillförlitligt i många decennier och har visat sig väl. De kräver ingen extern strömförsörjning och elektroniska modeller är helt beroende av det.

Det är nu allmänt accepterat att den mest effektiva skyddsåtgärden mot elektriska stötar i elektriska installationer upp till 1000 V är en jordfelsbrytare (RCD) för läckströmmen.

Utan att motsätta sig vikten av denna skyddsåtgärd har de flesta experter argumenterat i många år om värdena för RCD:ns huvudparametrar - installationsström, svarstid och tillförlitlighet. Detta förklaras av det faktum att parametrarna för RCD:n är snäva relaterade till dess pris och arbetsvillkor.

Faktum är att ju lägre inställningsström och ju kortare svarstid, desto högre tillförlitlighet hos RCD, desto dyrare är priset.

Dessutom, ju mindre inställningsströmmen är och ju kortare driftstiden för RCD, desto strängare krav för isolering av det skyddade området, eftersom även en liten försämring av driftsförhållandena kan leda till frekventa, och i vissa fall och långa, falska avstängningar av elinstallationen, vilket omöjliggör normalt arbete.

Å andra sidan, ju högre RCD-inställningsström och ju längre svarstid, desto sämre är dess skyddande egenskaper.

RCD design

Layouten för en enfas RCD visas på bilden nedan.

I den appliceras spänningen på ingångsterminalerna och en kontrollerad krets är ansluten till utgångsterminalerna.

Den trefasiga restströmsanordningen är gjord på samma sätt, men i den observeras strömmarna i alla faser.

Bilden som visas visar en fyrtråds jordfelsbrytare, även om en tretrådsdesign är kommersiellt tillgänglig.

Hur man kontrollerar RCD

Funktionsverifiering är inbyggd i varje designmönster. För detta används «Tester»-blocket, som är en öppen kontaktfjäderknapp för självjustering och ett strömbegränsande motstånd R. Dess värde är valt för att skapa en minsta tillräcklig ström som på konstgjord väg simulerar läckage.

När «Test»-knappen trycks in, måste jordfelsbrytaren kopplad till operationen stängas av. Om detta inte händer ska det avvisas, kontrolleras för skador och repareras eller ersättas med funktionsduglighet. Att testa jordfelsbrytaren (RCD) på månadsbasis ökar tillförlitligheten för dess drift.

Förresten är användbarheten av elektromekaniska och individuella elektroniska strukturer lätt att kontrollera i en butik innan köp. För detta ändamål räcker det, när reläet är på, att kortvarigt leverera en ström i fas- eller neutralkretsen från batteriet med valfri polaritet för anslutningen enligt alternativ 1 och 2.

En fungerande RCD med ett elektromekaniskt relä kommer att fungera och i de allra flesta fall kan elektroniska produkter inte kontrolleras. De behöver kraft för att logiken ska fungera.

Hur man ansluter en jordfelsbrytare till en last

Jordfelsbrytare är avsedda att användas i matningskretsar som använder TN-S- eller TN-C-S-systemet med anslutning av den skyddande nolla PE-bussen i kablaget, till vilken höljena till alla elektriska enheter är anslutna.

I denna situation, om isoleringen är bruten, passerar potentialen som uppstår på kroppen omedelbart genom PE-ledaren till marken och komparatorn beräknar felet.

I normalt strömläge kopplar inte RCD bort belastningen, så alla elektriska apparater fungerar optimalt. Strömmen i varje fas inducerar sitt eget magnetiska flöde F i transformatorns magnetiska krets, eftersom de är lika stora men motsatta i riktning tar de ut varandra. Det finns inget vanligt magnetiskt flöde och kan inte inducera en EMF i reläspolen.

Vid läckage flödar den farliga potentialen till jord genom PE-bussen. I reläets spole induceras en EMF av den resulterande obalansen av de magnetiska flödena (strömmar i fas och neutral).

Jordfelsbrytaren beräknar omedelbart felet på detta sätt och kopplar på en bråkdel av en sekund ur kretsen med kraftkontakter.

Egenskaper för en RCD med ett elektromekaniskt relä

Att använda den laddade fjäderns mekaniska energi kan i vissa fall vara mer fördelaktigt än att använda ett speciellt block för att driva den logiska kretsen. Betrakta detta med ett exempel när nollpunkten i försörjningsnätet avbryts och fasen inträffar.

I en sådan situation kommer de statiska elektroniska reläerna inte att få ström och kommer därför inte att kunna fungera. Samtidigt, i denna situation, har ett trefassystem en fasobalans och en ökning av spänningen.

Om ett isoleringsfel inträffar på en försvagad plats, kommer potentialen att dyka upp på huset och gå genom PE-ledaren.

I jordfelsbrytare med ett relä för elektromekaniskt skydd arbetar de normalt från energin från den laddade fjädern.

Hur en RCD fungerar i en tvåtrådskrets

De obestridliga fördelarna med skydd mot läckströmmar i elektrisk utrustning tillverkad enligt TN-S-systemet genom användning av jordfelsbrytare har lett till deras popularitet och önskan hos enskilda lägenhetsägare att installera jordfelsbrytare i en tvåtråd som inte är utrustad med en PE-ledare.

I den här situationen är den elektriska apparatens hölje isolerad från marken, den kommunicerar inte med den. Om ett isoleringsfel inträffar, uppträder faspotentialen på kapslingen snarare än att den dräneras från den. En person som är i kontakt med jord och av misstag vidrör enheten påverkas av läckströmmen på samma sätt som i en situation utan RCD.

Men i en krets utan jordfelsbrytare kan strömmen passera genom kroppen under lång tid. När en jordfelsbrytare är installerad kommer den att känna av ett fel och bryta spänningen under installationen inom bråkdelar av en sekund, vilket minskar skadlig effekt av ström och graden av elektrisk skada.

På detta sätt underlättar skyddet räddningen av en person vid strömförsörjning i byggnader utrustade med ett TN-C-schema.

Många hemhantverkare försöker installera en RCD på egen hand i gamla hus som väntar på återuppbyggnad för att byta till TN-C-S-systemet. Samtidigt, i bästa fall, utför de en självgjord jordslinga eller ansluter helt enkelt lådorna med elektriska apparater till vattennätet, värmebatterier och järndelar av fundamentet.

Sådana anslutningar kan skapa kritiska situationer när fel uppstår och orsaka allvarliga skador. Arbetet med att skapa jordslingan ska ske effektivt och styras av elektriska mätningar. Därför utförs de av utbildade specialister.

Typer av installation

De flesta jordfelsbrytare är gjorda i en stationär design för vanlig Din-bus-montage i växeln. Men till försäljning kan du hitta bärbara strukturer som är anslutna till ett vanligt eluttag, och den skyddade enheten drivs dessutom av dem. De kostar lite mer.