UZO — účel, princip konstrukce, volba
Zařízení na zbytkový proud (RCD) jsou jedním z nejoblíbenějších zařízení používaných jak stavebními společnostmi, tak soukromými spotřebiteli. Jak se ale ujistit o správné volbě RCD? Doufám, že vám tento článek usnadní orientaci na trhu RCD přesyceném různými modely.
Zařízení na zbytkový proud. Základy
Proudové chrániče (RCD) nebo jinými slovy zařízení diferenciální ochrany jsou určeny k ochraně osob před úrazem elektrickým proudem v případě elektrických poruch nebo při kontaktu s živými částmi elektrické instalace, jakož i k prevenci požárů a požárů. způsobené svodovými proudy a zemními spojeními... Tyto funkce nejsou vlastní běžným jističům, které reagují pouze na přetížení resp. zkrat.
Jaký je důvod shánět hasicí přístroje pro tato zařízení?
Podle statistik je příčinou asi 40 % všech vzniklých požárů „zavření elektrických drátů“.
V mnoha případech obecná fráze "zkrat v elektrických vodičích" často zahrnuje elektrické úniky, ke kterým dochází v důsledku stárnutí nebo selhání izolace. V tomto případě může svodový proud dosáhnout 500 mA. Experimentálně se zjistilo, že když teče svodový proud právě takové síly (a co je půl ampéru? Tepelné ani elektromagnetické uvolnění na proud takové síly prostě nereaguje - jen z toho důvodu, že nejsou dimenzovány pro toto) maximálně půl hodiny přes mokré piliny samovolně vzplanou. (A to platí nejen pro piliny, ale pro jakýkoli prach obecně.)
A jak chrání RCD vás i mě před úrazem elektrickým proudem?
Pokud se člověk dotkne živé části, proteče mu tělem proud, jehož hodnota je koeficient dělení fázového napětí (220 V) součtem odporů vodičů, uzemnění a samotného lidského těla: Ipers = Uph / (Rpr + Rz + Rp ). V tomto případě lze zanedbat odpory uzemnění a vodičů ve srovnání s odporem lidského těla, který lze považovat za rovný 1000 ohmů. Proto bude uvažovaná hodnota proudu 0,22 A nebo 220 mA.
Z normativní a referenční literatury o ochraně práce a bezpečnostních opatřeních je známo, že minimální proud, jehož tok již pociťuje lidské tělo, je 5 mA. Další normovanou hodnotou je tzv. spouštěcí proud, rovný 10 mA. Když proud takové síly prochází lidským tělem, dochází ke spontánní kontrakci svalů. Elektrický proud 30 mA již může způsobit respirační paralýzu.Nevratné procesy spojené s krvácením a srdečními arytmiemi začínají v lidském těle poté, co tělem proteče proud 50 mA. Smrtelný výstup je možný při vystavení proudu 100 mA. Je zřejmé, že člověk by již měl být chráněn před proudem rovným 10 mA.
Takže včasná odezva automatizace na proud menší než 500 mA chrání objekt před požárem a na proud menší než 10 mA - chrání osobu před následky náhodného dotyku živých částí.
Je také známo, že část s proudem, která je pod napětím 220 V, můžete bezpečně držet po dobu 0,17 s. Pokud je aktivní část pod napětím 380 V, doba bezpečného dotyku se zkrátí na 0,08 s.
Problém je v tom, že tak malý proud, a to ani na zanedbatelnou krátkou dobu, není schopen opravit (a samozřejmě vypnout) klasická ochranná zařízení.
Proto se zrodilo takové technické řešení jako feromagnetické jádro se třemi vinutími: — „napájení proudu“, „proudový vodič“, „ovládání“. Proud odpovídající fázovému napětí aplikovanému na zátěž a proud tekoucí ze zátěže v nulovém vodiči indukují v jádře magnetické toky opačných znamének. Pokud v zátěži a v chráněné části vedení nejsou žádné netěsnosti, bude celkový tok nulový. V opačném případě (dotek, porucha izolace atd.) se součet těchto dvou proudů stane nenulovým.
Tok vznikající v jádře indukuje elektromotorickou sílu v řídicí cívce. Relé je připojeno k řídicí cívce přes přesné filtrační zařízení pro jakékoli rušení. Pod vlivem EMF vyskytujícího se v řídicí cívce relé přeruší fázový a nulový obvod.
V mnoha zemích je použití RCD v elektrických instalacích regulováno normami a standardy.Například v Ruské federaci - přijaté v letech 1994-96 GOST R 50571.3-94, GOST R 50807-95 atd. Podle GOST R 50669-94 je RCD instalován bez problémů v napájecí síti mobilních budov vyrobených z kovu nebo s kovovým rámem pro pouliční obchod a služby pro domácnost. V posledních letech se správy velkých měst v souladu se státními normami a doporučeními Glavgosenergonadzoru rozhodly vybavit zásobu obytných a veřejných budov těmito zařízeními (v Moskvě — nařízení vlády Moskvy č. 868 -RP ze dne 20.05.94).
UZO jsou jiné... Třífázové a jednofázové...
Tím ale rozdělení RCD do podtříd nekončí...
V současné době existují na ruském trhu 2 radikálně odlišné kategorie RCD.
1. Elektromechanický (nezávislý na síti)
2. Elektronické (závisí na síti)
Podívejme se na princip činnosti každé z kategorií samostatně:
Elektromechanické proudové chrániče
Zakladatelé RCD jsou elektromechanické. Je založen na principu přesné mechaniky, tzn. při pohledu dovnitř takového RCD neuvidíte komparátory operačních zesilovačů, logiku a podobně.
Skládá se z několika hlavních součástí:
1) Takzvaný transformátor proudu s nulovou složkou, jeho účelem je sledovat unikající proud a přenášet jej s určitým Ktr do sekundárního vinutí (I 2), I ut = I 2 * Ktr (velmi idealizovaný vzorec, ale odrážející podstatu procesu).
2) Citlivý magnetoelektrický prvek (uzamykatelný, tj. při spuštění bez vnějšího zásahu se nemůže vrátit do výchozího stavu — zámek) — hraje roli prahového prvku.
3) Relé - zajišťuje vypínání, pokud je zámek zasunutý.
Tento typ RCD vyžaduje vysoce přesnou mechaniku pro citlivý magnetoelektrický prvek.V současné době pouze několik světových společností prodává elektromechanické RCD. Jejich cena je mnohem vyšší než cena elektronických RCD.
Proč se elektromechanické RCD rozšířily ve většině zemí světa? Vše je velmi jednoduché - tento typ RCD bude fungovat, pokud je detekován svodový proud na jakékoli úrovni napětí v síti.
Proč je tento faktor (bez ohledu na úroveň síťového napětí) tak důležitý?
To je způsobeno tím, že při použití funkčního (servisovaného) elektromechanického RCD garantujeme 100% dobu, kdy relé sepne a příslušně se vypne napájení spotřebiče.
U elektronických RCD je tento parametr také velký, ale nerovná se 100 % (jak bude ukázáno níže, je to způsobeno tím, že při určité úrovni síťového napětí nebude elektronický obvod RCD fungovat) a v každém našem procentu je možný lidský život (buď přímé ohrožení lidského života, když se dotkne drátů, nebo nepřímé, v případě požáru od spálení izolace).
Ve většině tzv. "vyspělých" zemí jsou elektromechanické proudové chrániče standardem a zařízením, které je povinné pro široké použití. U nás se postupně přechází na povinné používání proudových chráničů, ale ve většině případů je uživatel nejsou uvedeny informace o typu proudového chrániče, což vede k používání levných elektronických proudových chráničů.
Elektronické RCD
Každý stavební trh je zaplaven takovými RCD. Náklady na elektronické proudové chrániče jsou v některých místech nižší než na elektromechanické až 10x.
Nevýhodou takových proudových chráničů, jak již bylo zmíněno výše, není 100% záruka, pokud je proudový chránič v dobrém stavu, že dojde k jeho aktivaci v důsledku výskytu svodového proudu. Výhodou je levnost a dostupnost.
Elektronický proudový chránič je v zásadě postaven stejně jako elektromechanický (obr. 1). Rozdíl spočívá v tom, že místo citlivého magnetoelektrického prvku zaujímá srovnávací prvek (komparátor, zenerova dioda). Aby takové schéma fungovalo, budete potřebovat usměrňovač, malý filtr (pravděpodobně i KREN). Protože proudový transformátor s nulovou složkou je o stupeň nižší (desítkykrát), je potřeba také obvod pro zesílení signálu, který kromě užitečného signálu zesílí také rušení (nebo nesymetrický signál přítomný při nulovém svodovém proudu) ) . Z výše uvedeného je zřejmé, že okamžik sepnutí relé u tohoto typu RCD je určen nejen svodovým proudem, ale také síťovým napětím.
Pokud si nemůžete dovolit elektromechanický RCD, pak stále stojí za to získat elektronický RCD, protože ve většině případů funguje.
Existují i případy, kdy nemá smysl kupovat drahý elektromechanický RCD. Jedním z těchto případů je použití stabilizátoru nebo zdroje nepřerušitelného napájení (UPS) při napájení bytu / domu. V tomto případě nemá smysl brát elektromechanický RCD.
Hned poznamenávám, že mluvím o kategoriích RCD, jejich výhodách a nevýhodách, a nikoli o konkrétních modelech. Můžete si koupit nekvalitní RCD elektromechanických a elektronických typů. Při nákupu žádejte certifikát o shodě, protože mnoho elektronických RCD na našem trhu není certifikováno.
Transformátor proudu s nulovou posloupností (TTNP)
Obvykle se jedná o feritový kroužek, kterým (uvnitř) prochází fázový a nulový vodič, které hrají roli primárního vinutí. Sekundární vinutí je rovnoměrně navinuto na povrchu prstence.
Perfektní:
Nechť je svodový proud nulový.Proud procházející fázovým vodičem vytváří magnetické pole velikost se rovná magnetickému poli vytvořenému proudem protékajícím neutrálním vodičem a má opačný směr. Celkový vazební tok je tedy nulový a proud indukovaný v sekundárním vinutí je nulový.
V okamžiku, kdy vodiči protéká svodový proud (nula, fáze), dochází k proudové nesymetrii, v důsledku vzniku toku ze spojky a indukce proudu úměrného svodovému proudu do sekundárního vinutí.
V praxi dochází k nesymetrickému proudu, který protéká sekundárním vinutím a je určen použitým transformátorem. Požadavek na TTNP je následující: nesymetrický proud musí být podstatně menší než svodový proud redukovaný na sekundární vinutí.
Výběr RCD
Předpokládejme, že jste se rozhodli pro typ RCD (elektromechanický, elektronický). Co si ale z obrovského seznamu nabízených produktů vybrat?
RCD si můžete vybrat s dostatečnou přesností pomocí dvou parametrů:
Jmenovitý proud a svodový proud (zlomový proud).
Jmenovitý proud je maximální proud, který proteče fázovým vodičem. Je snadné najít tento proud s vědomím maximální spotřeby energie. Stačí vydělit spotřebu energie v nejhorším případě (maximální výkon při minimu Cos (?)) fázovým napětím. Nemá smysl umisťovat proudový chránič pro proud větší než jmenovitý proud stroje před proudový chránič. V ideálním případě s rezervou bereme RCD pro jmenovitý proud rovný jmenovitému proudu stroje.
Často se nacházejí proudové chrániče se jmenovitými proudy 10,16,25,40 (A).
Svodový proud (spouštěcí proud) je obvykle 10 mA, pokud je RCD instalován v bytě / domě k ochraně lidského života, a 100-300 mA v podniku, aby se zabránilo požáru, pokud jsou dráty spáleny.
Existují další parametry RCD, ale ty jsou specifické a pro běžné uživatele nezajímavé.
Výstup
Tento článek pokrývá základy pochopení principů proudových chráničů a také metod konstrukce různých typů proudových chráničů. Elektromechanické a elektronické proudové chrániče mají samozřejmě právo na existenci, protože mají své vlastní výrazné výhody a nevýhody.