UZO — syfte, konstruktionsprincip, val
Restströmsenheter (RCD) är en av de mest populära enheterna som används av både byggföretag och privata konsumenter. Men hur man försäkrar sig om rätt val RCD? Jag hoppas att den här artikeln kommer att göra det lättare för dig att navigera på RCD-marknaden mättad med olika modeller.
Jordfelsbrytare. Det grundläggande
Jordfelsbrytare (RCD) eller, med andra ord, differentialskyddsanordningar, är utformade för att skydda människor från elektriska stötar vid elektriska fel eller i kontakt med spänningsförande delar av en elektrisk installation, samt för att förhindra bränder och bränder , orsakas av läckströmmar och jordfel... Dessa funktioner är inte inneboende i konventionella brytare som endast reagerar på överbelastning eller kortslutning.
Vad är anledningen till att man söker brandsläckare för dessa apparater?
Enligt statistiken är orsaken till cirka 40% av alla bränder som uppstår "stängning av elektriska ledningar".
I många fall täcker den allmänna frasen "kortslutning i elektriska ledningar" ofta elektriska läckor som uppstår på grund av åldrande eller isoleringsfel. I detta fall kan läckströmmen nå 500mA. Det visade sig experimentellt att när en läckström av just en sådan styrka flyter (och vad är en halv ampere? Varken termisk eller elektromagnetisk frigöring till en ström av en sådan styrka reagerar helt enkelt inte - bara av den anledningen att de inte är designade för detta) i högst en halvtimme genom vått sågspån, antänds de spontant. (Och detta gäller inte bara sågspån, utan alla damm i allmänhet.)
Och hur skyddar jordfelsbrytare dig och mig från elektriska stötar?
Om en person vidrör en strömförande del kommer en ström att flyta genom hans kropp, vars värde är divisionskoefficienten för fasspänningen (220 V) med summan av resistanserna hos ledningarna, jordning och själva människokroppen: Ipers = Uph/(Rpr + Rz + Rp). I det här fallet kan jordnings- och ledningsmotstånden jämfört med människokroppens motstånd försummas, det senare kan tas som lika med 1000 ohm. Därför kommer strömvärdet i fråga att vara 0,22 A eller 220 mA.
Från normativ litteratur och referenslitteratur om arbetsskydd och säkerhetsåtgärder är det känt att minimiströmmen, vars flöde redan känns av människokroppen, är 5 mA. Nästa standardiserade värde är den så kallade utlösningsströmmen, lika med 10 mA. När ett flöde av sådan kraft passerar genom människokroppen uppstår spontan muskelkontraktion. En elektrisk ström på 30 mA kan redan orsaka andningsförlamning.Irreversibla processer förknippade med blödning och hjärtarytmier börjar i människokroppen efter att en ström på 50 mA strömmar genom kroppen. Dödlig utgång är möjlig när den utsätts för en ström på 100 mA. Det är uppenbart att en person redan bör skyddas från en ström lika med 10 mA.
Så det snabba svaret från automatiseringen på en ström på mindre än 500 mA skyddar objektet från brand och till en ström på mindre än 10 mA - skyddar en person från konsekvenserna av att oavsiktligt vidröra strömförande delar.
Det är också känt att du säkert kan hålla den strömförande delen, som är under en spänning på 220 V, i 0,17 s. Om den aktiva delen spänningssätts vid 380 V, reduceras den säkra beröringstiden till 0,08 s.
Problemet är att en så liten ström, och även under en försumbar kort tid, inte kan fixa (och naturligtvis stänga av) konventionella skyddsanordningar.
Därför föddes en sådan teknisk lösning som en ferromagnetisk kärna med tre lindningar: — "strömförsörjning", "strömledare", "kontroll". Strömmen som motsvarar fasspänningen som appliceras på belastningen och strömmen som flyter från belastningen i neutralledaren inducerar magnetiska flöden av motsatta tecken i kärnan. Om det inte finns några läckor i lasten och i den skyddade delen av ledningarna blir det totala flödet noll. Annars (beröring, isolationsfel, etc.) blir summan av de två strömmarna lik noll.
Fluxet som uppstår i kärnan inducerar en elektromotorisk kraft i styrspolen. Ett relä är anslutet till styrspolen genom en precisionsfiltreringsanordning för eventuella störningar. Under påverkan av EMF som uppstår i styrspolen bryter reläet fas- och neutralkretsarna.
I många länder är användningen av jordfelsbrytare i elektriska installationer reglerad av normer och standarder.Till exempel, i Ryska federationen - antogs 1994-96 GOST R 50571.3-94, GOST R 50807-95, etc. Enligt GOST R 50669-94 installeras RCD utan problem i strömförsörjningsnätverket för mobila byggnader av metall eller med en metallram för gatuhandel och hushållstjänster. Under de senaste åren har förvaltningarna i stora städer, i enlighet med de statliga standarderna och rekommendationerna från Glavgosenergonadzor, fattat beslut om att utrusta beståndet av bostads- och offentliga byggnader med dessa anordningar (i Moskva — Order of the Government of Moscow No. 868 -RP daterad 20.05.94.).
UZO är olika... Trefas och enfas...
Men uppdelningen av RCD i underklasser slutar inte där...
För närvarande finns det två radikalt olika kategorier av RCD på den ryska marknaden.
1. Elektromekanisk (nätoberoende)
2. Elektronisk (beror på nätverk)
Låt oss överväga handlingsprincipen för var och en av kategorierna separat:
Elektromekaniska jordfelsbrytare
RCD-grundare är elektromekaniska. Den bygger på precisionsmekanikens princip, d.v.s. Om du tittar inuti en sådan jordfelsbrytare kommer du inte att se op amp komparatorer, logik och liknande.
Den består av flera huvudkomponenter:
1) Den så kallade nollsekvensströmtransformatorn, dess syfte är att spåra läckströmmen och överföra den med en viss Ktr till sekundärlindningen (I 2), I ut = I 2 * Ktr (en mycket idealiserad formel, men återspeglar processens essens).
2) Ett känsligt magnetoelektriskt element (låsbart, d.v.s. när det utlöses utan yttre ingrepp kan det inte återgå till sitt ursprungliga tillstånd - ett lås) - spelar rollen som ett tröskelelement.
3) Relä - ger utlösning om låset är inkopplat.
Denna typ av RCD kräver mycket exakt mekanik för det känsliga magnetoelektriska elementet.För närvarande är det bara ett fåtal globala företag som säljer elektromekaniska jordfelsbrytare. Deras pris är mycket högre än priset på elektroniska jordfelsbrytare.
Varför har elektromekaniska jordfelsbrytare blivit utbredda i de flesta länder i världen? Allt är väldigt enkelt - den här typen av RCD kommer att fungera om en läckström detekteras vid vilken spänningsnivå som helst i nätverket.
Varför är denna faktor (oavsett nätspänningsnivå) så viktig?
Detta beror på det faktum att när vi använder en fungerande (servad) elektromekanisk jordfelsbrytare garanterar vi 100 % av tiden att reläet löser ut och konsumentens ström avbryts därefter.
I elektroniska RCD:er är denna parameter också stor, men den är inte lika med 100% (som kommer att visas nedan, detta beror på det faktum att den elektroniska RCD-kretsen inte fungerar vid en viss nivå av nätverksspänning) och i vår varje procent är ett möjligt människoliv (antingen ett direkt hot mot människoliv när det rör vid ledningarna, eller indirekt, i fallet med en brand från att bränna isoleringen).
I de flesta av de så kallade "utvecklade" länderna är elektromekaniska jordfelsbrytare en standard och en anordning som är obligatorisk för utbredd användning.I vårt land sker en gradvis övergång till obligatorisk användning av jordfelsbrytare, men i de flesta fall är användaren inte ges information om typen av jordfelsbrytare, vilket leder till användning av billiga elektroniska jordfelsbrytare.
Elektroniska jordfelsbrytare
Varje byggmarknad är översvämmad med sådana jordfelsbrytare. Kostnaderna för elektroniska jordfelsbrytare är på vissa ställen lägre än för elektromekaniska upp till 10 gånger.
Nackdelen med sådana jordfelsbrytare, som redan nämnts ovan, är inte en 100% garanti, om jordfelsbrytaren är i gott skick, att den kommer att utlösas som ett resultat av förekomsten av läckström. Fördelen är billighet och tillgänglighet.
I princip är den elektroniska jordfelsbrytaren byggd på samma sätt som den elektromekaniska (fig. 1). Skillnaden ligger i det faktum att platsen för det känsliga magnetoelektriska elementet tas av ett jämförande element (komparator, zenerdiod). För att ett sådant schema ska fungera behöver du en likriktare, ett litet filter (förmodligen till och med en KREN). Eftersom nollsekvensströmtransformatorn är ett steg ned (tiotals gånger), så behövs också en signalförstärkningskrets, som förutom den användbara signalen också förstärker störningen (eller obalanssignalen som finns vid noll läckström) ) . Det är uppenbart från ovanstående att ögonblicket när reläet utlöses i denna typ av RCD bestäms inte bara av läckströmmen utan också av nätspänningen.
Om du inte har råd med en elektromekanisk RCD, så är det ändå värt att skaffa en elektronisk RCD eftersom det fungerar i de flesta fall.
Det finns också fall då det inte är meningsfullt att köpa en dyr elektromekanisk RCD. Ett av dessa fall är användningen av en stabilisator eller avbrottsfri strömförsörjning (UPS) vid strömförsörjning av en lägenhet/hus. I det här fallet är det ingen mening att ta en elektromekanisk RCD.
Jag noterar direkt att jag pratar om RCD-kategorier, deras för- och nackdelar, och inte om specifika modeller. Du kan köpa jordfelsbrytare av låg kvalitet av elektromekaniska och elektroniska typer. När du köper, be om ett intyg om överensstämmelse, eftersom många elektroniska jordfelsbrytare på vår marknad inte är certifierade.
Nollsekvensströmtransformator (TTNP)
Vanligtvis är detta en ferritring genom vilken (inuti) fas- och neutralledningarna passerar, de spelar rollen som primärlindningen. Sekundärlindningen är likformigt lindad på ringens yta.
Perfekt:
Låt läckströmmen vara noll.Den ström som flyter genom fasledaren skapar magnetiskt fält lika i storlek som det magnetiska fält som skapas av strömmen som flyter genom den neutrala ledningen och i motsatt riktning. Således är det totala kopplingsflödet noll och strömmen som induceras i sekundärlindningen är noll.
I det ögonblick då läckströmmen flyter genom ledarna (noll, fas), uppstår en strömobalans, som ett resultat av förekomsten av ett flöde från kopplingen och induktionen av en ström som är proportionell mot läckströmmen till sekundärlindningen.
I praktiken finns det en obalansström som flyter genom sekundärlindningen och bestäms av transformatorn som används. Kravet på TTNP är följande: obalansströmmen måste vara betydligt mindre än läckströmmen reducerad till sekundärlindningen.
Val av jordfelsbrytare
Anta att du har bestämt dig för typen av RCD (elektromekanisk, elektronisk). Men vad ska man välja från den enorma listan över produkter som erbjuds?
Du kan välja en RCD med tillräcklig noggrannhet med två parametrar:
Märkström och läckström (brytström).
Märkströmmen är den maximala ström som kommer att flyta genom fasledaren. Det är lätt att hitta denna ström genom att veta den maximala strömförbrukningen. Dela bara den värsta strömförbrukningen (maximal effekt vid minsta Cos (?)) med fasspänningen. Det är ingen idé att placera en jordfelsbrytare för en ström som är större än maskinens märkström framför jordfelsbrytaren. Helst, med en marginal, tar vi RCD för en märkström som är lika med maskinens märkström.
RCDs med märkströmmar på 10,16,25,40 (A) hittas ofta.
Läckströmmen (triggerströmmen) är vanligtvis 10 mA om jordfelsbrytaren är installerad i en lägenhet/hus för att skydda människoliv, och 100-300mA i ett företag för att förhindra bränder om ledningarna bränns.
Det finns andra RCD-parametrar, men de är specifika och inte intressanta för vanliga användare.
Utgång
Den här artikeln täcker grunderna för att förstå RCD-principer samt metoder för att konstruera olika typer av jordfelsbrytare. Elektromekaniska och elektroniska jordfelsbrytare har naturligtvis rätt att existera, eftersom de har sina egna distinkta fördelar och nackdelar.