Načelo delovanja in naprava RCD (naprava na diferenčni tok)

Za mnoge ni več novica, da mora sodobno gospodinjsko električno omrežje nujno imeti zaščito RCD. Za tiste, ki še ne vedo ničesar o tovrstnih zaščitnih elementih, naj povemo, da je to osnova človekove varnosti. Naprava pomaga tudi pri preprečevanju požarov, ki jih povzroči električna napeljava. Zato seznanitev s tem elementom zaščite in avtomatizacije ne bo odveč. Pogovorimo se podrobneje o napravi, iz česa je strukturno sestavljena in kakšno je načelo delovanja RCD?

Kako nastane uhajajoči tok?

Spodaj bomo razmislili, za kaj je potreben RCD, najprej pa ugotovimo, kaj je tokovno uhajanje? Celotno delovanje naprave je povezano prav s tem konceptom.

Preprosto povedano, uhajanje toka se imenuje njegov tok od faznega vodnika do tal po poti, ki je za to nezaželena in popolnoma nedovoljena. To je lahko telo električne opreme ali gospodinjskih aparatov, kovinske armature ali vodovodne cevi, vlažne ometane stene.

Do uhajanja toka pride, ko pride do napak v izolaciji, do katerih lahko pride zaradi več razlogov:

• staranje zaradi dolge življenjske dobe;
• mehanske poškodbe;

• toplotni učinek v primeru, ko električna oprema deluje v načinu preobremenitve.

Nevarnost uhajanja toka je v tem, da se v primeru prekinitve izolacije električne napeljave na zgoraj opisanih predmetih (telo naprave, vodovodna cev ali ometana vlažna stena) pojavi potencial. Če se jih človek dotakne, bo deloval kot prevodnik, skozi katerega bo tok šel v zemljo.Velikost tega toka je lahko taka, da bo povzročila najbolj žalostne posledice, do vključno smrti.

Video prikaz delovanja RCD

Kako lahko ugotovite, ali ima vaš dom uhajajoči tok? Prvi znak tega pojava bo komaj zaznaven učinek elektrike, to je, ko se nečesa dotaknete, se zdi, da vas je rahlo udaril električni tok. Najpogosteje se ta nevaren pojav pojavlja v kopalnicah. Da bi si zagotovili varnost v lastnem stanovanju, mora biti opremljeno z zaščitnimi elementi.

V ta namen se uporabljajo RCD (dešifrirani so kot naprave za diferenčni tok) ali diferencialni stroji.

Kaj je osnova za sprožitev RCD?

Načelo delovanja RCD temelji na merilni metodi. Na vhodu in izhodu se zabeležijo odčitki tokov, ki tečejo skozi transformator.

Če je odčitek vhodnega toka višji od izhodnega, je tok nekje v vezju uhajal in zaščitna naprava je onemogočena. Če so ti odčitki enaki, se RCD ne bo sprožil.

Razložimo to načelo nekoliko podrobneje za dvožilni in štirižilni sistem. RCD v enofaznem omrežju ne deluje, če tokovi enake velikosti tečejo skozi fazni in ničelni vodnik. Za trifazno omrežje so potrebni enaki odčitki toka v nevtralni žici in vsota tokov, ki tečejo skozi fazne žile. V obeh različicah omrežja, ko obstaja razlika v trenutnih vrednostih, to kaže na okvaro izolacije. To pomeni, da bo skozi to mesto potekalo uhajanje toka in naprava za preostali tok bo delovala.

Po tem se RCD ne more vklopiti, dokler ne najdemo mesta poškodbe.

Prevedimo vse to teoretično načelo delovanja RCD v praktičen primer. V domači stikalni plošči je bila nameščena dvopolna zaščita na diferenčni tok. Na njene zgornje sponke je priključen vhodni dvožilni kabel (faza in nič).Na spodnje sponke je priključena ničla s fazo, ki gre do neke vrste obremenitve, na primer do vtičnice, ki napaja kotel za ogrevanje vode.

Zaščitno ozemljitev telesa kotla se izvede z žico, ki obide RCD.

Če je električno omrežje v normalnem načinu, se gibanje elektronov izvaja vzdolž fazne žice od vhodnega kabla do grelnega elementa kotla skozi RCD. Ponovno se premaknejo nazaj na tla skozi RCD, vendar že vzdolž nevtralne žice.

Tokovi, ki tečejo skozi napravo, imajo enako velikost, vendar je njihova smer nasprotna (nasprotna).

Recimo, da je na grelnem elementu poškodovana izolacija. Zdaj bo tok skozi vodo delno potekal na ohišju kotla, nato pa bo šel v zemljo skozi zaščitno ozemljitveno žico. Preostali tok se bo vrnil vzdolž nevtralne žice skozi RCD, le da bo že manjši od dohodnega točno glede na trenutni odčitek uhajanja. To razliko določi RCD in če je vrednost višja od nastavitve sprožitve, se naprava takoj odzove na odprt tokokrog.

Enako načelo delovanja in delovanja RCD, če se oseba dotakne golega prevodnika ali telesa gospodinjskega aparata, na katerem se je pojavil potencial. Uhajajoči tok v takšni situaciji poteka skozi človeško telo, naprava to takoj zazna in z izklopom prekine dovod električne energije.

Resne poškodbe ne bodo sledile, ker se RCD odzove skoraj takoj.

Strukturna zmogljivost

Zasnova RCD nam bo pomagala ugotoviti, kako se odziva na uhajanje toka. Glavne delovne enote RCD so:

• Diferencialni tokovni transformator.
• Mehanizem, s katerim se električni tokokrog prekine.
• Elektromagnetni rele.
• Preverjanje vozlišča.

Nasprotni navitji so povezani s transformatorjem - faza in nič.Ko omrežje deluje v normalnem načinu, ti vodniki v jedru transformatorja prispevajo k indukciji magnetnih tokov, ki imajo nasprotne smeri drug glede na drugega. Zaradi nasprotne smeri je skupni magnetni pretok enak nič.

Naprava in načelo delovanja RCD sta jasno vidna v naslednjem videu:

V sekundarnem navitju transformatorja je priključen elektromagnetni rele; v normalnih pogojih delovanja je v mirovanju. Prišlo je do uhajanja toka in slika se takoj spremeni. Zdaj različne vrednosti toka začnejo prehajati skozi fazne in nevtralne vodnike. Skladno s tem na jedru transformatorja ne bo več enakih magnetnih tokov (različni bodo tako po velikosti kot po smeri).

V sekundarnem navitju se pojavi tok in ko njegova vrednost doseže nastavljeno vrednost, bo deloval elektromagnetni rele. Njegova povezava je izvedena v povezavi z mehanizmom za sprostitev, takoj se bo odzval in prekinil tokokrog.

Običajni upor služi kot testna enota (nekakšna obremenitev, katere povezava se izvede mimo transformatorja). S tem mehanizmom se simulira uhajajoči tok in preveri operativno stanje naprave. Kako deluje to preverjanje?

Na RCD je poseben gumb "TEST". Njegov glavni namen je dovajanje toka iz fazne žice v preskusni upor in nato v nevtralni vodnik, mimo transformatorja. Zaradi upora bo tok na vhodu in na izhodu različen, ustvarjeno neuravnoteženost pa bo sprožila mehanizem za izklop. Če se RCD med preverjanjem ni izklopil, boste morali opustiti njegovo namestitev.

Notranja zasnova različnih proizvajalcev RCD se lahko razlikuje, vendar splošno načelo delovanja ostaja nespremenjeno.

Vse naprave se razlikujejo po principu delovanja. So elektronskega in elektromehanskega tipa. Elektronske RCD se odlikujejo po zapletenem vezju, za delovanje potrebujejo dodatno moč. Elektromehanske naprave ne potrebujejo zunanje napetosti.

Kako je RCD označen na diagramu?

Za priključene RCD sta v diagramih dva splošno sprejeta simbola.

Kljub konstrukcijski zapletenosti smo poskušali čim bolj poenostaviti označevanje naprave. Nič ni odveč, le naslednji elementi:

1. Diferenčni tokovni transformator, ki je shematsko prikazan kot sploščen obroč.
2. Poli (dva za enofazno omrežje, štirje za trifazno omrežje).
3. Stikalo, ki deluje na prekinitve kontaktov.

Poleg tega imajo poli dve vrsti oznak:

• Včasih so narisane v ravnih navpičnih črtah, odvisno od števila (dve ali štiri).
• V drugih primerih se zaradi kompaktnosti nariše ena navpična ravna črta, število polov pa se nanjo nanese v obliki majhnih poševnih črt.

Osnovne značilnosti delovanja RCD

Da bi naprava delovala ob pravem času, jo je treba pravilno izbrati glede na njene značilnosti delovanja in jo povezati.

• Glavni parameter je vrednost nazivnega toka. To je največji tok, ki ga ta naprava lahko vzdrži v dolgem obdobju delovanja, medtem ko ostane v delovnem stanju in ohranja svoje zaščitne lastnosti. To številko boste našli na sprednji plošči naprave, ustrezati mora enemu od odčitkov v standardni vrstici - 6, 10, 16, 25, 32, 40, 63, 80, 100 A. Ta parameter RCD je odvisen od obremenitev zaščitenega voda in prečni prerez vodnikov.

Diagram povezave RCD predvideva skupno namestitev te naprave z odklopniki.

To je pomembno zapomniti, ker RCD ščiti samo pred uhajanjem toka, stroj pa se bo odzval na odklop vezja v načinu kratkega stika in preobremenitve.

Video prikazuje, ali je mogoče priključiti RCD, če v stanovanju ni ozemljitve:

Glede na nazivni tok je treba RCD izbrati za red velikosti višje od avtomatske naprave, nameščene z njim v paru.

• Drug pomemben parameter je nazivni preostali tok. To je zahtevana vrednost tokovnega uhajanja za onemogočanje RCD. Diferenčni tokovi imajo tudi standardno območje, vrednosti v njem so normalizirane v miliamperih - 6, 10, 30, 100, 300, 500 mA. Toda na RCD je ta številka navedena v amperih - oziroma 0,006, 0,01, 0,03, 0,1, 0,3, 0,5 A. Ta parameter boste našli tudi na ohišju naprave.

Za zaščito ljudi na RCD je treba nastaviti nastavitev toka uhajanja na 30 mA, ker višje vrednosti povzročijo poškodbe, električne poškodbe in celo smrt. Ker velja, da je najbolj nevarno okolje v vlažnih prostorih, je na RCD-jih, ki jih ščitijo, izbrana nastavitev 10 mA.

Upamo, da z razumevanjem glavnega namena RCD in načela njegovega delovanja ne boste zanemarili tega pomembnega elementa zaščite in bo vaše življenje varno.