UZO — účel, princíp konštrukcie, voľba
Zariadenia na zvyškový prúd (RCD) sú jedným z najpopulárnejších zariadení používaných stavebnými spoločnosťami aj súkromnými spotrebiteľmi. Ako sa však uistiť o správnom výbere RCD? Dúfam, že tento článok vám uľahčí orientáciu na trhu RCD nasýtenom rôznymi modelmi.
Zariadenie na zvyškový prúd. Základy
Prúdové chrániče (RCD) alebo inak povedané zariadenia diferenciálnej ochrany sú určené na ochranu osôb pred úrazom elektrickým prúdom v prípade elektrických porúch alebo pri kontakte so živými časťami elektrickej inštalácie, ako aj na zabránenie vzniku požiarov a požiarov. spôsobené zvodovými prúdmi a zemnými poruchami... Tieto funkcie nie sú vlastné klasickým ističom, ktoré reagujú len na preťaženie resp. skrat.
Aký je dôvod hľadania hasiacich prístrojov pre tieto zariadenia?
Podľa štatistík je príčinou asi 40% všetkých požiarov, ktoré sa vyskytujú, "uzavretie elektrických drôtov".
V mnohých prípadoch všeobecná fráza "skrat v elektrických vodičoch" často pokrýva elektrické netesnosti, ku ktorým dochádza v dôsledku starnutia alebo zlyhania izolácie. V tomto prípade môže zvodový prúd dosiahnuť 500 mA. Experimentálne sa zistilo, že keď tečie zvodový prúd práve takej sily (a čo je pol ampéra? Tepelné ani elektromagnetické uvoľnenie na prúd takej sily jednoducho nereaguje - len z toho dôvodu, že nie sú dimenzované na toto) maximálne pol hodiny cez mokré piliny sa samovoľne vznietia. (A to platí nielen pre piliny, ale pre akýkoľvek prach vo všeobecnosti.)
A ako chránia RCD vás a mňa pred úrazom elektrickým prúdom?
Ak sa človek dotkne živej časti, jeho telom pretečie prúd, ktorého hodnota je koeficientom delenia fázového napätia (220 V) súčtom odporov vodičov, uzemnenia a samotného ľudského tela: Ipers = Uph / (Rpr + Rz + Rp). V tomto prípade je možné zanedbať odpor uzemnenia a vedenia v porovnaní s odporom ľudského tela, ktorý možno považovať za rovný 1000 ohmov. Preto bude aktuálna hodnota 0,22 A alebo 220 mA.
Z normatívnej a referenčnej literatúry o ochrane práce a bezpečnostných opatreniach je známe, že minimálny prúd, ktorého tok už ľudské telo cíti, je 5 mA. Ďalšou štandardizovanou hodnotou je takzvaný spúšťací prúd, ktorý sa rovná 10 mA. Keď tok takejto sily prechádza ľudským telom, dochádza k spontánnej svalovej kontrakcii. Elektrický prúd 30 mA už môže spôsobiť paralýzu dýchania.Nezvratné procesy spojené s krvácaním a srdcovými arytmiami začínajú v ľudskom tele po pretečení prúdu 50 mA telom. Smrteľný výstup je možný pri vystavení prúdu 100 mA. Je zrejmé, že osoba by už mala byť chránená pred prúdom rovným 10 mA.
Takže včasná reakcia automatizácie na prúd menší ako 500 mA chráni objekt pred požiarom a na prúd menší ako 10 mA - chráni osobu pred následkami náhodného dotyku živých častí.
Je tiež známe, že časť s prúdom, ktorá je pod napätím 220 V, môžete bezpečne držať 0,17 s. Ak je aktívna časť pod napätím 380 V, čas bezpečného dotyku sa skráti na 0,08 s.
Problém je v tom, že taký malý prúd a ani na zanedbateľnú krátku dobu nie je schopný opraviť (a samozrejme vypnúť) bežné ochranné zariadenia.
Preto sa takéto technické riešenie zrodilo ako feromagnetické jadro s tromi vinutiami: — „napájanie prúdu“, „vodič prúdu“, „ovládanie“. Prúd zodpovedajúci fázovému napätiu aplikovanému na záťaž a prúd tečúci zo záťaže v neutrálnom vodiči indukujú v jadre magnetické toky opačných znamienok. Ak v záťaži a v chránenej časti vedenia nie sú žiadne netesnosti, celkový tok bude nulový. V opačnom prípade (dotyk, porucha izolácie atď.) sa súčet týchto dvoch prúdov stane nenulovým.
Tok vznikajúci v jadre indukuje elektromotorickú silu v riadiacej cievke. Relé je pripojené k riadiacej cievke cez presné filtračné zariadenie pre akékoľvek rušenie. Pod vplyvom EMF vyskytujúceho sa v riadiacej cievke relé preruší fázový a neutrálny obvod.
V mnohých krajinách je používanie RCD v elektrických inštaláciách regulované normami a normami.Napríklad v Ruskej federácii - prijatá v rokoch 1994-96 GOST R 50571.3-94, GOST R 50807-95 atď. Podľa GOST R 50669-94 je RCD bez problémov inštalovaný v napájacej sieti mobilných budov vyrobených z kovu alebo s kovovým rámom pre pouličný obchod a služby pre domácnosť. V posledných rokoch sa správy veľkých miest v súlade so štátnymi normami a odporúčaniami Glavgosenergonadzoru rozhodli vybaviť týmito zariadeniami zásoby obytných a verejných budov (v Moskve — nariadenie vlády Moskvy č. 868 -RP zo dňa 20.05.94).
UZO sú iné... Trojfázové a jednofázové...
Tým sa však rozdelenie RCD do podtried nekončí...
V súčasnosti sú na ruskom trhu 2 radikálne odlišné kategórie RCD.
1. Elektromechanický (nezávislý od siete)
2. Elektronické (závisí od siete)
Uvažujme o princípe činnosti každej z kategórií samostatne:
Elektromechanické RCD
Zakladatelia RCD sú elektromechanické. Je založená na princípe presnej mechaniky, t.j. pri pohľade do vnútra takéhoto RCD neuvidíte komparátory operačných zosilňovačov, logiku a podobne.
Skladá sa z niekoľkých hlavných komponentov:
1) Takzvaný prúdový transformátor s nulovou sekvenciou, jeho účelom je sledovať zvodový prúd a prenášať ho s určitým Ktr do sekundárneho vinutia (I 2), I ut = I 2 * Ktr (veľmi idealizovaný vzorec, ale odrážajúc podstatu procesu).
2) Citlivý magnetoelektrický prvok (uzamykateľný, t. j. pri spustení bez vonkajšieho zásahu sa nemôže vrátiť do pôvodného stavu — zámok) — zohráva úlohu prahového prvku.
3) Relé - zabezpečuje vypnutie, ak je zámok zapnutý.
Tento typ RCD vyžaduje vysoko presnú mechaniku pre citlivý magnetoelektrický prvok.V súčasnosti len niekoľko svetových spoločností predáva elektromechanické RCD. Ich cena je oveľa vyššia ako cena elektronických RCD.
Prečo sa elektromechanické RCD rozšírili vo väčšine krajín sveta? Všetko je veľmi jednoduché - tento typ RCD bude fungovať, ak sa zistí únikový prúd na akejkoľvek úrovni napätia v sieti.
Prečo je tento faktor (bez ohľadu na úroveň sieťového napätia) taký dôležitý?
Je to spôsobené tým, že keď použijeme funkčný (servisovaný) elektromechanický RCD, garantujeme 100% času, kedy relé vypne a podľa toho sa vypne napájanie spotrebiča.
V elektronických RCD je tento parameter tiež veľký, ale nerovná sa 100% (ako bude uvedené nižšie, je to spôsobené tým, že pri určitej úrovni sieťového napätia nebude elektronický obvod RCD fungovať) a v každom našom percente je možný ľudský život (buď priame ohrozenie ľudského života, keď sa dotkne drôtov, alebo nepriame, v prípade požiaru zo spálenia izolácie).
Vo väčšine takzvaných „vyspelých“ krajín sú elektromechanické prúdové chrániče štandardom a zariadením, ktoré je povinné pre široké použitie.U nás sa postupne prechádza na povinné používanie prúdových chráničov, no vo väčšine prípadov je užívateľom nie sú uvedené informácie o type RCD, čo vedie k používaniu lacných elektronických RCD.
Elektronické RCD
Každý stavebný trh je zaplavený takýmito RCD. Náklady na elektronické RCD sú miestami nižšie ako na elektromechanické až 10-násobne.
Nevýhodou takýchto prúdových chráničov, ako už bolo uvedené vyššie, nie je 100% záruka, ak je prúdový chránič v dobrom stave, že sa spustí v dôsledku výskytu unikajúceho prúdu. Výhodou je lacnosť a dostupnosť.
V princípe je elektronický RCD zostrojený rovnako ako elektromechanický (obr. 1). Rozdiel je v tom, že miesto citlivého magnetoelektrického prvku zaberá porovnávací prvok (komparátor, zenerova dióda). Aby takáto schéma fungovala, budete potrebovať usmerňovač, malý filter (pravdepodobne aj KREN). Pretože prúdový transformátor s nulovou sekvenciou je o stupeň nižšie (desaťkrát), potom je potrebný aj obvod na zosilnenie signálu, ktorý okrem užitočného signálu zosilní aj rušenie (alebo nesymetrický signál prítomný pri nulovom zvodovom prúde) ) . Z vyššie uvedeného je zrejmé, že okamih spustenia relé v tomto type RCD je určený nielen zvodovým prúdom, ale aj sieťovým napätím.
Ak si nemôžete dovoliť elektromechanický RCD, potom stále stojí za to získať elektronický RCD, pretože vo väčšine prípadov funguje.
Existujú aj prípady, keď nemá zmysel kupovať drahý elektromechanický RCD. Jedným z týchto prípadov je použitie stabilizátora alebo neprerušiteľného zdroja napájania (UPS) pri napájaní bytu/domu. V tomto prípade nemá zmysel brať elektromechanický RCD.
Hneď si všimnem, že hovorím o kategóriách RCD, ich výhodách a nevýhodách, a nie o konkrétnych modeloch. Môžete si kúpiť nízkokvalitné RCD elektromechanických a elektronických typov. Pri kúpe žiadajte osvedčenie o zhode, pretože mnohé elektronické RCD na našom trhu nie sú certifikované.
Transformátor prúdu s nulovou sekvenciou (TTNP)
Zvyčajne ide o feritový krúžok, cez ktorý (vo vnútri) prechádzajú fázové a nulové vodiče, ktoré zohrávajú úlohu primárneho vinutia. Sekundárne vinutie je rovnomerne navinuté na povrchu krúžku.
perfektné:
Nech je zvodový prúd nulový.Vytvára sa prúd pretekajúci fázovým vodičom magnetické pole veľkosť sa rovná magnetickému poľu vytvorenému prúdom pretekajúcim cez neutrálny vodič a má opačný smer. Celkový väzbový tok je teda nulový a prúd indukovaný v sekundárnom vinutí je nulový.
V momente, keď vodičmi preteká zvodový prúd (nula, fáza), vzniká prúdová nerovnováha, ako dôsledok vzniku toku zo spojky a indukcie prúdu úmerného zvodovému prúdu do sekundárneho vinutia.
V praxi dochádza k nevyváženému prúdu, ktorý preteká sekundárnym vinutím a je určený použitým transformátorom. Požiadavka na TTNP je nasledovná: nesymetrický prúd musí byť podstatne menší ako zvodový prúd redukovaný na sekundárne vinutie.
Výber RCD
Predpokladajme, že ste sa rozhodli pre typ RCD (elektromechanické, elektronické). Čo si však vybrať z obrovského zoznamu ponúkaných produktov?
RCD si môžete vybrať s dostatočnou presnosťou pomocou dvoch parametrov:
Menovitý prúd a zvodový prúd (zlomový prúd).
Menovitý prúd je maximálny prúd, ktorý preteká fázovým vodičom. Je ľahké nájsť tento prúd s vedomím maximálnej spotreby energie. Stačí vydeliť spotrebu energie v najhoršom prípade (maximálny výkon pri minimálnom Cos (?)) fázovým napätím. Nemá zmysel umiestňovať RCD pre prúd väčší ako menovitý prúd stroja pred RCD. V ideálnom prípade s rezervou berieme RCD pre menovitý prúd rovný menovitému prúdu stroja.
Často sa nachádzajú RCD s menovitými prúdmi 10,16,25,40 (A).
Zvodový prúd (spúšťací prúd) je zvyčajne 10 mA, ak je RCD inštalovaný v byte / dome na ochranu ľudského života, a 100 - 300 mA v podniku, aby sa zabránilo požiarom, ak sú drôty spálené.
Existujú aj iné parametre RCD, ale sú špecifické a nie sú zaujímavé pre bežných používateľov.
VÝCHOD
Tento článok obsahuje základy pochopenia princípov RCD, ako aj metód konštrukcie rôznych typov zariadení na zvyškový prúd. Elektromechanické a elektronické RCD majú, samozrejme, právo na existenciu, pretože majú svoje vlastné odlišné výhody a nevýhody.