Il principio di funzionamento dell'RCD in una rete monofase o trifase. Il principio di funzionamento dell'RCD e lo schema elettrico

UZO è un tipo separato di apparecchi elettrici di protezione insieme a interruttori automatici (AB). Sebbene il loro scopo sia proprio la protezione elettrica, come nel caso dell'AV, ma i loro principi di funzionamento sono diversi.

Perché gli RCD, se esiste un AB?

Nel tempo, l'isolamento elettrico delle parti che trasportano corrente di apparecchi elettrici, inclusi elementi riscaldanti, fili, cavi di alimentazione e cavi, invecchiando diventa inevitabile. E poi da loro attraverso le custodie conduttive di vari apparecchi elettrici, le cosiddette correnti di dispersione cominciano a fluire nel terreno, variando da diverse decine di microampere a unità di milliampere.

Gli AV regolari non reagiscono alla comparsa di correnti di dispersione, dopotutto, costituiscono quote insignificanti delle correnti nominali dei consumatori elettrici. Tuttavia, il loro aspetto (più precisamente, la corrente che supera un certo limite consentito) è un segnale di allarme. Questo è un avvertimento dell'approccio di un'emergenza, e per prevenirlo, è necessario un dispositivo elettrico protettivo speciale - RCD.

Inoltre, come è noto, la corrente non-liberante (convulsa), che rappresenta un pericolo mortale per una persona (in un determinato momento di esposizione), è solo di 10 mA. Pertanto, la necessità di creare dispositivi di sicurezza reagire alle correnti di dispersione in questo intervallo di valori, è stato avvertito fin dall'inizio di un'ampia penetrazione di elettricità nella vita di tutti i giorni.

Spiegazione del dispositivo

Proviamo a spiegare il principio di funzionamento dell'RCD usando l'analogia idraulica. Supponiamo che l'acqua scorra attraverso un circuito chiuso di riscaldamento dell'acqua e corrente elettrica attraverso i fili. Se da qualche parte nel tubo di riscaldamento c'è un buco, allora l'acqua sta colando attraverso di esso. Pertanto, il suo flusso (analogico di corrente elettrica) attraverso due sezioni di tubi, uno dei quali è all'ingresso del circuito, e l'altro alla sua uscita, sarà diverso. Allo stesso modo, con correnti di dispersione nell'apparecchio. È possibile confrontare la quantità di corrente inclusa nell'appliance e quanto costa. In un dispositivo elettrico monofase, la corrente entra attraverso il conduttore di fase e si spegne a zero, quindi è sufficiente confrontare le correnti in questi due fili. Questo è il principio di funzionamento dell'RCD in una rete monofase. Se i valori attuali sull'ingresso e sull'uscita dell'apparecchio non sono gli stessi, si scollegherà dalla rete per un periodo di tempo dell'ordine di alcuni millisecondi. Un tempo di risposta breve è necessario poiché le correnti di dispersione che superano il valore della corrente di guasto RCD potrebbero essere state causate precisamente dalla persona che ha toccato la custodia conduttiva del dispositivo.

Corrente di intervento

Ma ci è voluto molto tempo affinché l'operazione RCD diventasse efficiente nell'ambiente domestico. Prima di tutto, era necessario determinare con precisione l'entità della corrente di dispersione, che sarebbe sicura per gli esseri umani al momento della risposta del dispositivo. I tentativi di progettare RCD per correnti di dispersione inferiori a 10 mA hanno portato alla creazione di dispositivi grandi, complessi e costosi e, inoltre, soggetti a falsi positivi da vari pickup elettromagnetici.

All'inizio degli anni '80 del XX secolo. sulla base di esperimenti con volontari, la corrente del loro funzionamento è stata scelta come 30 mA, e sono stati creati anche trasformatori di piccole dimensioni con nuclei di anelli di ferrite (chiamati differenziali), che sono diventati sensori di corrente perdite. Il differenziale elettromeccanico UZO-DM con una corrente di risposta da 20 a 30 mA, che è oggi il più popolare nella vita di tutti i giorni, è in vendita. Solitamente le lettere DM vengono abbassate e il dispositivo viene semplicemente chiamato RCD.

Il principio di funzionamento dell'RCD e lo schema elettrico

Le correnti che fluiscono attraverso la fase e i conduttori a zero in diverse direzioni eccitano due flussi magnetici identici F1 e F2 nel nucleo dell'anello del trasformatore, ma i vettori di induzione magnetica corrispondenti a questi flussi sono diretti nel nucleo e si compensano reciprocamente. Pertanto, il flusso magnetico totale nel nucleo è zero, come lo è il FEM nell'avvolgimento secondario del trasformatore.

Se una corrente di dispersione vicina alla corrente di attivazione appare a causa di un difetto di isolamento, F1 F2, un flusso magnetico si verifica nel core, portando a un EMF nell'avvolgimento di uscita che può generare abbastanza corrente per attivare l'elemento soglia RCD. Inoltre, il fermo del gruppo di contatti di potenza viene estratto e i suoi contatti si aprono. Questo è il principio di funzionamento di tutti i tipi di DCR.

In tutti i tipi di tali dispositivi, viene fornito il pulsante "Test", quando viene cliccato, viene creata una situazione di perdita di corrente artificiale per verificare il funzionamento del dispositivo. La casella di controllo o il pulsante con l'autobloccaggio serve a riattivare l'RCD dopo l'operazione di test.

Tipi di RCD

Sono noti tipi elettromeccanici ed elettronici di tali dispositivi di protezione. Il principio di funzionamento dell'RCD e lo schema elettrico di entrambi i tipi sono gli stessi, ma i dispositivi del primo tipo non hanno bisogno di alimentazione e hanno un design semplice e affidabile. Per il loro funzionamento, c'è abbastanza corrente di dispersione nel dispositivo elettrico protetto.

L'RCD elettronico richiede una tensione di alimentazione, poiché l'elemento soglia è progettato come un circuito elettronico che amplifica una piccola corrente nell'avvolgimento di uscita del suo trasformatore e crea un impulso per il relè esecutivo.

A questo proposito, il trasformatore stesso e l'RCD elettronico di dimensioni, dimensioni e potenza ridotte. Il modulo dell'elemento di soglia con un amplificatore è alimentato da un circuito controllato, e se un conduttore è rotto nel suo circuito di alimentazione, tale dispositivo perderà la sua funzionalità. Ci sono altri rischi quando si usano gli RCD elettronici. Ad esempio, il guasto dei suoi componenti elettronici durante una sovratensione da sovratensione nella rete di alimentazione.

Poiché l'affidabilità degli RCD elettronici è inferiore a quella dei dispositivi elettromeccanici, anche il loro costo è inferiore.

RCD trifase

L'apparato trifase, a differenza della monofase, ha quattro poli invece di due, poiché il conduttore neutro passa attraverso entrambi i tipi di dispositivi. Il principio di funzionamento di un interruttore differenziale trifase è lo stesso di quello di uno a fase singola.

Il nucleo del suo trasformatore copre quattro conduttori - trifase e uno zero. La corrente totale nei tre conduttori di fase (la cosiddetta corrente a sequenza zero) è sempre uguale in grandezza alla corrente nel conduttore neutro e opposta ad essa in direzione (all'interno dell'RCD). In questo caso, il nucleo del trasformatore non è magnetizzato, non c'è corrente nel suo avvolgimento di uscita. Se una corrente di dispersione appare nel dispositivo da proteggere, un flusso magnetico alternato appare nel nucleo, suggerendo una fem nell'avvolgimento di uscita del trasformatore. Una corrente proporzionale alla corrente di dispersione inizia a fluire attraverso di essa e, se la corrente di dispersione supera la corrente di risposta, l'RCD scollega l'apparecchio. Il bilanciamento delle correnti nel corpo di controllo del RCD viene violato e funziona.

RCD trifase senza conduttore neutro

Per proteggere dalle correnti di dispersione motori a induzione, gli avvolgimenti dei quali sono collegati in un triangolo o in una stella con un neutro non di uscita, viene utilizzata la connessione di un RCD a 4 poli con un terminale di zero vuoto. In assenza di correnti di dispersione nelle fasi del motore, la somma delle correnti nei conduttori di fase è molto piccola e non è in grado di attivare la protezione. L'aspetto della corrente di dispersione dai conduttori di fase attraverso l'involucro del motore nel terreno fa sì che la corrente a sequenza zero circoli attraverso il trasformatore UZO, a cui reagisce l'apparato elettrico. Il principio generale di funzionamento del RCD in questo caso non cambia.

Caratteristiche di applicazione degli RCD monofase e trifase

I dispositivi trifase a 4 poli hanno correnti di risposta piuttosto grandi, che ne consentono l'uso solo per la protezione antincendio, oltre che per gli interruttori termici AB. La protezione di linee di gruppo verso punti vendita di camere, cucine e bagni o la protezione di singole linee elettriche di potenti apparecchi elettrici (lavatrici, lavastoviglie, fornelli elettrici, scaldacqua elettrici) deve essere eseguita su RCD monofase a 2 poli con correnti di dispersione nominali da 20 mA a 30 mA .

Affinché l'operazione RCD in una rete monofase sia sicura, deve essere protetta da sovracorrente (con un funzionamento continuo e prolungato di un elettrodomestico funzionante) installato da un AB con un rilascio termico di fronte ad esso.

Operazione RCD senza messa a terra

Come sapete, nelle vecchie case costruite dai soviet, il cablaggio dell'appartamento non aveva un conduttore di protezione separato collegato al circuito di terra. Si presumeva che la sua funzione fosse eseguita dal conduttore di lavoro a zero (cosiddetto sistema di alimentazione elettrica TN-C con comune zero e conduttori di protezione). E poiché in tutte le edizioni di PUE è vietato l'installazione in conduttori di protezione di apparati di protezione, gli RCD a 2 poli, che interrompono simultaneamente la fase e lo zero, rientrano anch'essi nel divieto. Anche l'ultima 7a edizione corrente dell'OES nella clausola 7.1.80 ha confermato l'inammissibilità dell'installazione di RCD nelle reti che utilizzano il sistema TN-C. Il fatto è che i casi di shock elettrico sono stati registrati durante il loro funzionamento.

La ragione di ciò è stata la differenza nel tempo di risposta dei contatti del dispositivo, che è un'unità di millisecondi. Ma se il primo contatto è stato scollegato nel filo neutro, quindi durante la rottura dell'isolamento sull'alloggiamento dell'elettrodomestico, il consumatore era sotto tensione a fase piena, quindi questi pochi millisecondi sono stati sufficienti per una sconfitta mortale.

Per gli appartamenti senza zero conduttori di protezione, è inaccettabile installare un UZD comune, ma separare tali dispositivi può essere installato in linee di uscita di gruppo con un conduttore di protezione comune o nella linea di alimentazione di singoli apparecchi elettrici, se i conduttori di protezione dei gruppi di uscita o uscite sono collegati ai loro terminali zero lungo il percorso più breve.

In questo caso, una fessura all'interno dell'RCD del filo di lavoro neutro prima della fase non porta alla rottura del conduttore di protezione del dispositivo elettrico, poiché la parte del conduttore di protezione dal terminale di zero di ingresso attraverso la presa e il cavo di alimentazione del dispositivo elettrico rimarranno intatti.