UZO — svrha, princip izgradnje, izbor

Uređaji za zaostalu struju (RCD) jedan su od najpopularnijih uređaja koje koriste i građevinske korporacije i privatni potrošači. Ali kako se uvjeriti u pravi izbor RCD? Nadam se da će vam ovaj članak olakšati navigaciju RCD tržištem zasićenim različitim modelima.

Uređaj za zaostalu struju. Osnove

Uređaji za diferencijalnu struju (RCD) ili, drugim riječima, uređaji za diferencijalnu zaštitu, dizajnirani su za zaštitu ljudi od strujnog udara u slučaju električnih kvarova ili u dodiru s dijelovima električne instalacije pod naponom, kao i za sprječavanje požara i požara, uzrokovane strujama curenja i zemljospojem... Ove funkcije nisu svojstvene konvencionalnim prekidačima koji reagiraju samo na preopterećenje ili kratki spoj.

Koji je razlog traženja aparata za gašenje požara za ove uređaje?

Prema statistikama, uzrok oko 40% svih požara koji nastanu je "zatvaranje električnih žica".

U mnogim slučajevima, opći izraz "kratki spoj u električnim žicama" često pokriva električna curenja do kojih dolazi zbog starenja ili kvara izolacije. U tom slučaju struja curenja može doseći 500 mA. Eksperimentalno je utvrđeno da kada teče struja curenja upravo takve jakosti (a što je pola ampera? Ni toplinsko ni elektromagnetsko oslobađanje na struju takve jakosti jednostavno ne reagira - samo iz razloga što nisu dizajnirani za ovo) najviše pola sata kroz mokru piljevinu, spontano se zapale. (I to se ne odnosi samo na piljevinu, već na svu prašinu općenito.)

I kako RCD štite vas i mene od strujnih udara?

Ako osoba dotakne dio pod naponom, kroz tijelo će teći struja čija je vrijednost koeficijent dijeljenja faznog napona (220 V) sa zbrojem otpora žica, uzemljenja i samog ljudskog tijela: Ipers = Uph / (Rpr + Rz + Rp). U ovom slučaju, otpori uzemljenja i ožičenja u usporedbi s otporom ljudskog tijela mogu se zanemariti, a potonji se može uzeti kao jednak 1000 ohma. Stoga će trenutna vrijednost struje biti 0,22 A ili 220 mA.

Iz normativne i referentne literature o zaštiti na radu i sigurnosnim mjerama poznato je da je minimalna struja, čiji tok već osjeća ljudsko tijelo, 5 mA. Sljedeća standardizirana vrijednost je takozvana struja otpuštanja, jednaka 10 mA. Kada tok takve sile prolazi kroz ljudsko tijelo, dolazi do spontane kontrakcije mišića. Električna struja od 30 mA već može izazvati respiratornu paralizu.Nepovratni procesi povezani s krvarenjem i srčanim aritmijama započinju u ljudskom tijelu nakon što kroz tijelo prođe struja od 50 mA. Smrtonosni učinak moguć je pri izlaganju struji od 100 mA. Očito je da osoba već treba biti zaštićena od struje jednake 10 mA.

Dakle, pravovremeni odgovor automatizacije na struju manju od 500 mA štiti objekt od požara, a na struju manju od 10 mA - štiti osobu od posljedica slučajnog dodirivanja dijelova pod naponom.

Također je poznato da možete sigurno držati dio pod strujom, koji je pod naponom od 220 V, 0,17 s. Ako je aktivni dio pod naponom od 380 V, vrijeme sigurnog dodira smanjuje se na 0,08 s.

Problem je u tome što tako mala struja, pa čak i za zanemarivo kratko vrijeme, nije u stanju popraviti (i, naravno, isključiti) konvencionalne zaštitne uređaje.

Stoga je takvo tehničko rješenje rođeno kao feromagnetska jezgra s tri namota: — „opskrba strujom“, „vodič struje“, „kontrola“. Struja koja odgovara faznom naponu primijenjenom na opterećenje i struja koja teče iz opterećenja u neutralnom vodiču induciraju magnetske tokove suprotnih predznaka u jezgri. Ako nema propuštanja u opterećenju iu zaštićenom dijelu ožičenja, ukupni tok bit će nula. Inače (dodir, kvar izolacije, itd.), zbroj dviju struja postaje različit od nule.

Tok koji nastaje u jezgri inducira elektromotornu silu u upravljačkoj zavojnici. Relej je spojen na upravljačku zavojnicu preko uređaja za precizno filtriranje za bilo kakve smetnje. Pod utjecajem EMF-a koji se javlja u upravljačkoj zavojnici, relej prekida fazne i neutralne krugove.

U mnogim je zemljama uporaba RCD-ova u električnim instalacijama regulirana normama i standardima.Na primjer, u Ruskoj Federaciji - usvojen 1994-96 GOST R 50571.3-94, GOST R 50807-95, itd. Prema GOST R 50669-94, RCD se bez problema postavlja u mrežu napajanja mobilnih zgrada od metala ili s metalnim okvirom za uličnu trgovinu i kućanske usluge. Posljednjih godina uprave velikih gradova, u skladu s državnim standardima i preporukama Glavgosenergonadzora, donijele su odluke o opremanju zaliha stambenih i javnih zgrada ovim uređajima (u Moskvi — Naredba Vlade Moskve br. 868 -RP od 20.05.94.).

UZO su različiti... Trofazni i monofazni...

Ali podjela RCD-a na podklase ne završava tu...

Trenutno na ruskom tržištu postoje 2 radikalno različite kategorije RCD-ova.

1. Elektromehanički (neovisan o mreži)

2. Elektronički (ovisi o mreži)

Razmotrimo načelo djelovanja svake od kategorija zasebno:

Elektromehanički RCD

RCD utemeljitelji su elektromehanički. Temelji se na principu precizne mehanike, tj. gledajući unutar takvog RCD-a, nećete vidjeti komparatore operativnih pojačala, logiku i slično.

Sastoji se od nekoliko glavnih komponenti:

1) Takozvani strujni transformator nulte sekvence, njegova je svrha pratiti struju curenja i prenijeti je s određenim Ktr u sekundarni namot (I 2), I ut = I 2 * Ktr (vrlo idealizirana formula, ali odražavajući bit procesa ).

2) Osjetljivi magnetoelektrični element (koji se može zaključati, tj. kada se aktivira bez vanjske intervencije, ne može se vratiti u početno stanje - brava) - igra ulogu elementa praga.

3) Relej - omogućuje okidanje ako je brava uključena.

Ova vrsta RCD-a zahtijeva vrlo preciznu mehaniku za osjetljivi magnetoelektrični element.Trenutačno samo nekoliko svjetskih tvrtki prodaje elektromehaničke RCD-ove. Njihova je cijena mnogo veća od cijene elektroničkih RCD-ova.

Zašto su elektromehanički RCD-ovi postali rašireni u većini zemalja svijeta? Sve je vrlo jednostavno - ova vrsta RCD-a će raditi ako se otkrije struja curenja na bilo kojoj razini napona u mreži.

Zašto je ovaj faktor (bez obzira na razinu mrežnog napona) tako važan?

To je zbog činjenice da kada koristimo ispravan (servisiran) elektromehanički RCD, jamčimo 100% vremena da će se relej aktivirati i da će struja potrošača biti prekinuta u skladu s tim.

U elektroničkim RCD-ovima ovaj je parametar također velik, ali nije jednak 100% (kao što će biti prikazano u nastavku, to je zbog činjenice da na određenoj razini mrežnog napona elektronički RCD krug neće raditi), i u našem svakom postotku je mogući ljudski život (bilo izravna prijetnja ljudskom životu kada dotakne žice, ili neizravna, u slučaju požara od spaljivanja izolacije).

U većini takozvanih "razvijenih" zemalja elektromehanički RCD-ovi su standard i uređaj koji je obvezan za široku upotrebu.Kod nas se postupno prelazi na obveznu uporabu RCD-a, ali u većini slučajeva korisnik je nisu dane informacije o vrsti RCD-a, što dovodi do upotrebe jeftinih elektroničkih RCD-ova.

Elektronički RCD-ovi

Svako građevinsko tržište preplavljeno je takvim RCD-ovima. Troškovi elektroničkih RCD-ova na nekim su mjestima niži od elektromehaničkih do 10 puta.

Nedostatak takvih RCD-ova, kao što je već spomenuto, nije 100% jamstvo, ako je RCD u dobrom stanju, da će se aktivirati kao rezultat pojave struje curenja. Prednost je jeftinost i dostupnost.

U principu, elektronički RCD je izgrađen na isti način kao i elektromehanički (slika 1). Razlika je u tome što mjesto osjetljivog magnetoelektričnog elementa zauzima komparativni element (komparator, zener dioda). Da bi takva shema radila, trebat će vam ispravljač, mali filtar (vjerojatno čak i KREN). Budući da je strujni transformator nulte sekvence korak prema dolje (desetke puta), tada je također potreban krug pojačanja signala, koji će osim korisnog signala također pojačati smetnje (ili signal neuravnoteženosti prisutan pri nultoj struji curenja) ) . Iz gore navedenog očito je da je trenutak kada se relej aktivira u ovoj vrsti RCD-a određen ne samo strujom curenja, već i naponom mreže.

Ako si ne možete priuštiti elektromehanički RCD, onda se ipak isplati nabaviti elektronički RCD jer u većini slučajeva radi.

Postoje i slučajevi kada nema smisla kupiti skupi elektromehanički RCD. Jedan od tih slučajeva je korištenje stabilizatora ili neprekidnog napajanja (UPS) prilikom napajanja stana/kuće. U ovom slučaju nema smisla uzimati elektromehanički RCD.

Odmah napominjem da govorim o RCD kategorijama, njihovim prednostima i nedostacima, a ne o određenim modelima. Možete kupiti nekvalitetne RCD elektromehaničke i elektroničke vrste. Prilikom kupnje tražite potvrdu o sukladnosti, jer mnogi elektronički RCD-ovi na našem tržištu nisu certificirani.

Strujni transformator nulte sekvence (TTNP)

Obično je to feritni prsten kroz koji (unutar) prolaze fazne i neutralne žice, oni igraju ulogu primarnog namota. Sekundarni namot jednoliko je namotan na površini prstena.

Savršen:

Neka struja curenja bude nula.Struja koja teče kroz fazni vodič stvara magnetsko polje jednaka po veličini magnetskom polju koje stvara struja koja teče kroz neutralnu žicu i suprotnog smjera. Stoga je ukupni spojni tok nula, a struja inducirana u sekundarnom namotu nula.

U trenutku kada struja curenja teče kroz vodiče (nula, faza) dolazi do neravnoteže struje, kao posljedica pojave fluksa iz spojnice i indukcije struje proporcionalne struji curenja na sekundarni namot.

U praksi postoji struja neuravnoteženosti koja teče kroz sekundarni namot i određena je korištenim transformatorom. Zahtjev za TTNP je sljedeći: struja neuravnoteženosti mora biti znatno manja od struje curenja reducirane na sekundarni namot.

Izbor RCD-ova

Pretpostavimo da ste se odlučili za vrstu RCD-a (elektromehanički, elektronički). Ali što odabrati s ogromnog popisa proizvoda u ponudi?

Možete odabrati RCD s dovoljnom točnošću koristeći dva parametra:

Nazivna struja i struja curenja (struja prekida).

Nazivna struja je najveća struja koja će teći kroz fazni vodič. Lako je pronaći ovu struju znajući maksimalnu potrošnju energije. Jednostavno podijelite potrošnju energije u najgorem slučaju (maksimalna snaga pri minimalnom Cos (?)) s faznim naponom. Nema smisla postavljati RCD za struju veću od nazivne struje stroja ispred RCD-a. U idealnom slučaju, uz rezervu, uzimamo RCD za nazivnu struju jednaku nazivnoj struji stroja.

Često se nalaze RCD-ovi s nazivnom strujom od 10,16,25,40 (A).

Struja curenja (struja okidača) obično je 10 mA ako je RCD instaliran u stanu / kući kako bi zaštitio ljudski život, a 100-300 mA u poduzeću kako bi se spriječili požari ako su žice spaljene.

Postoje i drugi parametri RCD-a, ali oni su specifični i nisu zanimljivi običnim korisnicima.

Izlaz

Ovaj članak pokriva osnove razumijevanja principa RCD-a, kao i metode konstruiranja različitih vrsta uređaja zaostalih struja. Elektromehanički i elektronički RCD-ovi, naravno, imaju pravo postojati, jer imaju svoje posebne prednosti i nedostatke.