Zasada działania wyłącznika różnicowoprądowego

Podstawowa analiza zasad

Przed zrozumieniem głównej zasady działania urządzenia chroniącego przed porażeniem prądem elektrycznym należy zrozumieć, czym jest porażenie prądem. Porażenie prądem odnosi się do urazu spowodowanego przepływem prądu elektrycznego przez ciało człowieka. Kiedy osoba dotyka drutu i tworzy pętlę prądową, prąd przepływa przez jej ciało; gdy prąd jest wystarczająco duży, można go wyczuć i spowodować szkody. W przypadku porażenia prądem elektrycznym należy jak najszybciej odciąć dopływ prądu. Na przykład, jeśli prąd przepływający przez osobę wynosi 50 miliamperów, prąd należy odciąć w ciągu 1 sekundy; jeśli prąd wynosi 500 miliamperów, limit czasu wynosi 0,1 sekundy.

Wyłącznik różnicowoprądowy (RCD) instaluje się w miejscu wejścia linii energetycznej do domu, w pobliżu licznika energii elektrycznej, podłączonego do zacisku wyjściowego licznika, czyli po stronie użytkownika. Wszystkie urządzenia gospodarstwa domowego są reprezentowane przez rezystor RL, a rezystancja osoby kontaktowej jest reprezentowana przez RN.

CT oznacza „przekładnik prądowy”, który służy do pomiaru prądu przemiennego na zasadzie wzajemnej indukcyjności, stąd nazwa „transformator”. Zasadniczo jest to transformator. Jego uzwojeniem pierwotnym jest dochodząca linia prądu przemiennego, przy czym dwa przewody są traktowane jako jeden i połączone równolegle, tworząc uzwojenie pierwotne. Cewka wtórna jest podłączona do cewki „kontaktronu” SH.

 

„Przekaźnik kontaktronowy” to w zasadzie kontaktron z owiniętą wokół niego cewką. Kiedy cewka jest zasilana, pole magnetyczne generowane przez prąd powoduje załączenie elektrody kontaktronowej wewnątrz rurki kontaktronowej, łącząc w ten sposób obwód zewnętrzny. Kiedy cewka jest pozbawiona-prądu, kontaktron zostaje zwolniony, odłączając obwód zewnętrzny. W skrócie jest to mały przekaźnik.

 

Przełącznik DZ nie jest zwykłym przełącznikiem; to przełącznik-sprężynowy. Gdy osoba pokona siłę sprężyny, aby go zamknąć, należy użyć specjalnego haka, aby przytrzymać go w miejscu, aby zapewnić, że pozostanie w stanie „włączonym”; w przeciwnym razie rozłączy się natychmiast po zwolnieniu ręki.

Elektroda kontaktronowa przekaźnika kontaktronowego jest podłączona do obwodu TQ „cewki wyzwalającej”. Cewka wyzwalająca jest cewką elektromagnesu; gdy przepływa przez niego prąd, wytwarza siłę przyciągania. Ta siła przyciągania jest wystarczająca, aby zwolnić wspomniany hak, powodując natychmiastowe rozłączenie DZ. Ponieważ DZ jest połączony szeregowo z przewodem pod napięciem głównej linii energetycznej użytkownika, wyłączenie powoduje odłączenie zasilania, chroniąc osobę przed porażeniem prądem.

 

Aby jednak urządzenie różnicowoprądowe (RCD) mogło chronić ludzi, musi najpierw „wykryć” porażenie prądem. Skąd więc RCD wie, że ktoś został porażony prądem? Jak pokazano na schemacie, jeśli nie doszło do porażenia prądem, prąd w dwóch przewodach wychodzących ze źródła zasilania będzie zawsze miał tę samą wartość, ale w przeciwnych kierunkach. Dlatego strumień magnetyczny w uzwojeniu pierwotnym przekładnika prądowego (CT) całkowicie zaniknie, a uzwojenie wtórne nie będzie miało mocy wyjściowej. Jeśli ktoś zostanie porażony prądem, jest to równoznaczne z przejściem rezystora przez przewód pod napięciem, co wyzwala wyjście prądowe po stronie wtórnej. Wyjście to powoduje załączenie punktu styku (SH), zasilenie cewki wyzwalającej, odciągnięcie haka i rozłączenie przełącznika (DZ), zapewniając w ten sposób ochronę.

 

Należy pamiętać, że po wyłączeniu wyłącznika, nawet jeśli prąd w cewce wyłączającej (TQ) zaniknie, nie spowoduje to automatycznego ponownego załączenia DZ. Nie można przywrócić zasilania, jeśli ktoś go nie zamknie. Gdy osoba porażona prądem wyjdzie, a inspekcja potwierdzi, że nie ma już dalszych zagrożeń, aby móc ponownie korzystać z energii elektrycznej, DZ musi zostać zamknięte,-ponownie włączyć wyłącznik i przywrócić zasilanie.

 

Powyższe wyjaśnia główną zasadę działania urządzenia chroniącego przed porażeniem prądem elektrycznym. Jednak nawet w przypadku zabezpieczenia przed porażeniem prądem elektrycznym nie można zagwarantować bezpieczeństwa, dlatego podczas korzystania z energii elektrycznej należy zachować środki ostrożności.

 

1. Jak pokazano na schemacie, gdy obwód działa normalnie, zgodnie z twierdzeniem o prądzie, prąd wpływający i wypływający z sieci wynosi zero. Dlatego całkowity prąd po prawej stronie wyłącznika różnicowoprądowego (RCD) powinien wynosić zero, tj. I1 + I2 + I3 + IN=0; w ten sposób RCD nie będzie działać. Należy pamiętać, że rzeczywisty kierunek prądu zależy od rzeczywistego obwodu. W tym przykładzie kierunek IN jest przeciwny do kierunku I1, I2 i I3.

 

2. Kiedy z obudowy urządzenia wycieknie prąd i ktoś jej dotknie, część prądu IK przepłynie przez ciało ludzkie do ziemi, powodując, że całkowity prąd po prawej stronie wyłącznika różnicowoprądowego będzie różny od zera. Oznacza to, że I1 + I2 + I3 + IN ≠ 0. Kiedy prąd upływowy osiągnie wartość prądu roboczego RCD, RCD wyłączy się, odcinając zasilanie i osiągając cel, jakim jest ochrona przed upływem.

 

Zwróć uwagę na następujące dwa punkty:

 

1. Przewód neutralny przechodzący przez wyłącznik różnicowoprądowy (RCD) nie może być używany jako przewód ochronny. Jak pokazano na schemacie, gdy wystąpi prąd upływowy, prąd upływowy IK1 przepływa z powrotem do RCD przez obudowę urządzenia. W tym momencie całkowity prąd po prawej stronie RCD nadal wynosi zero, dlatego RCD nie zadziała, a cel ochrony przed upływem nie zostanie osiągnięty.

 

2. Przewód neutralny przechodzący przez RCD nie może być wielokrotnie uziemiany. Jak pokazano na schemacie, jeśli jest on wielokrotnie uziemiany, część prądu zostanie skierowana do ziemi, powodując, że całkowity prąd po prawej stronie RCD będzie nie-zerowy, co spowoduje wyłączenie RCD i uniemożliwienie korzystania z innych urządzeń elektrycznych.

 

3. Uwaga: Rzeczywisty sposób podłączenia RCD należy określić zgodnie z systemem ochrony uziemienia neutralnego zastosowanym w systemie.