Ce este RCD (dispozitivul de curent rezidual): construcție, principiu de funcționare, tipuri existente și marcarea RCD

Orice rețea electrică trebuie să aibă un dispozitiv de protecție, dar nu toată lumea știe ce este RCD și care este principiul său de funcționare. Decodificarea abrevierii este: dispozitiv de protecție la deconectare.

Acest aparat electric de joasă tensiune este destinat deconectării sectorului de circuit protejat atunci când se creează un curent diferențial care depășește valoarea nominală pentru acest dispozitiv.

În articolul nostru vom încerca să analizăm în detaliu construcția și principiul de funcționare al RCD, să examinăm varietățile existente și să înțelegem ce informații conține marcajul dispozitivelor de protecție la deconectare.

Scopul aparatului de protecție

Circuitul de împământare al RCD este conductorul PE al carcaselor conductoare neutre sau al părților mecanismelor electrice cu o rezistență de cel mult 4 ohmi.

La apariția unui curent de scurgere, elementele menționate ale echipamentului pot fi sub tensiune, ceea ce prezintă pericol pentru viața oamenilor și animalelor la atingerea acestora, precum și pentru bunuri în general.

Salvarea de electrocutări este menirea dispozitivelor de supraveghere. La detectarea unui curent de scurgere, acestea deconectează tensiunea.

Cel mai mare pericol constă în faptul că astfel de perturbări în circuit sunt invizibile și, în cazuri rare, perceptibile, când la atingerea aparatului se poate simți o ușoară electrocutare.

Cauza principală a acestui fenomen este deteriorarea stratului de izolație a cablajului. Procesele necontrolate pot provoca daune mari, astfel că echipamentele de protecție devin foarte populare în condiții casnice.

Influența rețelelor conductoare asupra organismului uman poate avea consecințe grave. Această problemă a fost rezolvată cu ajutorul dispozitivelor de măsură și control RCD, care fac parte din segmentul de protecție. Cerințele principale privind montarea și utilizarea sunt descrise în IEC 60364

Utilizarea RCD a căpătat cea mai mare răspândire în rețelele monofazate cu curent alternativ și împământare a liniei neutre, precum și cu indicatori de tensiune de până la 1 kV în formatul alimentării electrice casnice.

Execuția constructivă a RCD

Caracteristicile opționale ale mecanismului de protecție vor ajuta la înțelegerea principiului de funcționare a întrerupătorului de curent rezidual (RCD), și anume reacția reproductibilă a aparatului la scurgeri de curent.

Elementele cheie de lucru includ:

• senzor diferențial transformator;
• organul de pornire — mecanismul care întrerupe circuitul electric care funcționează incorect;
• releu electromagnetic;
• blocul de control.

La senzor sunt conectate înfășurări opuse – faza și nulul. În regim normal de funcționare a rețelei, aceste elemente semiconductoare formează în miez fluxuri magnetice cu direcții opuse unul față de celălalt. Datorită acestui fapt, fluxul magnetic este egal cu zero.

Transformatorul constă dintr-un miez de oțel închis, pe care sunt montate două bobine: primară – conectată la sursa de curent alternativ, secundară – conectată la sarcină. De câte ori transformatorul crește tensiunea curentului alternativ, de atâtea ori scade intensitatea curentului.

La înfășurarea secundară, înfășurată pe miezul magnetic al transformatorului, este conectat un releu de tip electromagnetic. Dacă în rețea sunt respectate condițiile standard de funcționare, acesta nu este acționat.

La apariția unei scurgeri de curent, întreaga funcționare se schimbă radical. Conductoarele de fază și neutru încep să conducă cantități diferite de curent. Acum, valoarea și direcția fluxurilor magnetice pe miezul transformatorului vor avea, de asemenea, parametri diferiți.

În spirele secundare apare curent, iar la atingerea valorilor prestabilite, are loc acționarea releului electromagnetic. Acesta este conectat împreună cu mecanismul de declanșare. Această pereche reacționează la momentul potrivit și deconectează rețeaua electrică.

Conform cerințelor de securitate la incendiu, verificările de control ale dispozitivului de protecție diferențială se efectuează în mod regulat, cel puțin o dată pe lună. În acest scop, pe aparat există un buton special «TEST»

Ansamblul de verificare este reprezentat de un mecanism de rezistență — o anumită sarcină, conectată în ocolirea senzorului diferențial. Acest element simulează o scurgere de curent și astfel se efectuează verificarea funcționalității aparatului. Mai multe detalii despre metodele de verificare am discutat în acest articol.

Principiul de funcționare al RCD constă în următoarele: alimentarea cu curent de la linia de fază la rezistența de control și apoi la conductorul neutru, ocolind senzorul.

Astfel, se creează condiții cu valori diferite ale curentului la intrarea și ieșirea aparatului. Acest dezechilibru ar trebui să conducă la declanșarea ansamblului de deconectare.

În funcție de producători, schema electronică poate diferi, însă principiul utilizat în funcționarea RCD va fi identic la toate modelele.

Principiul de declanșare a mecanismului de protecție

Să analizăm de ce este necesar să folosim RCD-ul. Funcționarea dispozitivului de protecție se bazează pe metoda de măsurare.

Se înregistrează parametrii de intrare și de ieșire ai curenților care trec prin transformator. Dacă prima valoare este mai mare decât a doua, aceasta înseamnă că în circuitul electric are loc o scurgere de curent și aparatul efectuează deconectarea. Dacă parametrii sunt identici, dispozitivul nu se declanșează.

Într-un sistem cu două fire, dispozitivul diferențial nu se declanșează dacă prin firele de fază și neutru trece un curent de aceeași intensitate. Dacă există o diferență între aceste mărimi, înseamnă că în rețea există o străpungere a izolației și mecanismul de protecție va deconecta secțiunea deteriorată.

Pentru o mai bună înțelegere, să analizăm cum va funcționa RCD-ul într-un tablou de distribuție casnic cu un sistem bipolar.

La blocurile de borne superioare este conectat cablul de intrare cu două fire (fază și nul). La bornele inferioare sunt conectate faza și nulul, trase până la zona de sarcină, de exemplu, la priza de alimentare a boilerului sau a fierbătorului electric. Împământarea de protecție a aparatului se va realiza prin cablu, ocolind RCD-ul.

În regimul standard de funcționare, deplasarea electronilor se realizează pe linia de fază de la cablul de intrare la încălzitorul electric al boilerului/fierbătorului, trecând prin aparatul de protecție diferențială. Înapoi, aceștia se deplasează la pământ tot prin RCD, însă pe linia de neutru.

Dacă o persoană atinge carcasa unui aparat conductor, pe care din cauza unei străpungeri a apărut un potențial, în această situație scurgerea de curent va trece prin corpul uman, la care dispozitivul reacționează aproape instantaneu, deconectând sistemul de alimentare.

De exemplu, în rezistența electrică a aparatului a fost deteriorată izolația. Astfel, prin apa aflată în interior, curentul va fi parțial condus de carcasă, iar apoi va merge în pământ prin intermediul cablajului dispozitivului de protecție.

Restul de curent se va întoarce pe linia neutră prin RCD. Cu toate acestea, intensitatea sa va deveni mai mică cu valoarea scurgerii în comparație cu cea de intrare.

Diferența indicatorilor este calculată de transformatorul diferențial. Dacă cifra este mai mare decât cea admisă, aparatul reacționează instantaneu și întrerupe circuitul.

Într-un alt articol al nostru, am oferit recomandări privind alegerea și conectarea corectă a RCD-ului pentru boiler.

Oportunitatea utilizării RCD

Să analizăm pentru ce trebuie utilizat RCD-ul și de ce factori negativi de impact asigură protecție dispozitivul.

În primul rând — scurtcircuitul fazei la carcasa echipamentelor electrice. În principal, zonele problematice includ rezistențele electrice ale încălzitoarelor și mașinilor de spălat. Trebuie remarcat că străpungerea se formează numai atunci când piesa generatoare de căldură se încălzește sub acțiunea curentului.

De asemenea, la conectarea incorectă a firelor. De exemplu, dacă se utilizează răsuciri fără cutie de borne, care ulterior sunt îngropate în perete și acoperite cu un strat de tencuială. Deoarece suprafața are o umiditate ridicată, această răsucire va fi o străpungere care produce scurgere în perete.

Mecanismul diferențial de protecție va deconecta permanent linia în acest caz până când zona se va usca complet sau până când nodul de conectare va fi refăcut.

Protecția automată se aplică eficient în condiții casnice: în grupurile electrice pentru baie, bucătărie și prize, cu un număr mare de aparate alimentate. Varianta ideală este atunci când astfel de dispozitive sunt instalate pe fiecare grup de prize.

Domeniul de aplicare al aparatelor de supraveghere este destul de divers – de la clădiri publice până la întreprinderi mari. Acestea echipează construcții și scheme electrotehnice destinate recepției și distribuției: tablouri în clădiri rezidențiale, sisteme de alimentare cu curent pentru consum individual etc. Principalul lucru este să alegeți corect RCD în funcție de putere.

Tipuri de dispozitive și clasificarea lor

Firmele producătoare își dotează produsele cu capacități variate, care trebuie luate în considerare la determinarea tipului necesar de RCD, plecând de la condițiile specifice de exploatare a rețelei electrice.

Pentru ca un consumator obișnuit să poată alege dispozitivul de protecție diferențială necesar dintre multitudinea de modele oferite, a fost creat un sistem de clasificare bazat pe următoarele caracteristici:

• principiul de declanșare;
• tipul curentului diferențial;
• întârzierea de timp a curentului diferențial de deconectare;
• numărul de poli;
• metoda de instalare.

În continuare, vom analiza mai detaliat fiecare dintre aceste clasificări.

Clasificarea #1 — după metoda de conectare

Există doar două metode de conectare – electromecanică și electronică. În primul caz, automatul va deconecta alimentarea pe linia defectată indiferent de tensiunea rețelei. Organul principal de lucru este un miez toroidal cu înfășurări.

La formarea unei scurgeri, în circuitul secundar se generează o tensiune pentru acționarea releului de polarizare, ceea ce duce la activarea mecanismului de deconectare.

Pentru dispozitivele de tip electromecanic nu este necesară tensiunea externă. Sursa de declanșare a acestora este curentul diferențial de pe linia defectată.

Funcționarea aparatului cu umplutură electronică depinde complet de tensiunea suplimentară, adică necesită alimentare externă. Aici, organul de lucru este o placă electronică cu amplificator.

În interiorul unui astfel de mecanism nu există surse suplimentare care să acumuleze energie, de aceea pentru funcționarea schemei se utilizează electricitatea rețelei externe și, dacă nu există tensiune, dispozitivul nu va întrerupe circuitul.

Determinarea tipului de dispozitiv: la bornele bateriei de tip deget «AA» se lipesc două fire. Se pornește RCD și se conectează la intrarea blocului de protecție, iar următorul – la ieșire. Liniile se conectează la un pol. Dacă aparatul se deconectează – aceasta înseamnă că este de tip electromecanic, dacă nu – electronic.

Exemplu de funcționare a unui RCD electronic, instalat pe o linie cu o priză de unde se alimentează cuptorul cu microunde: a avut loc o întrerupere a fazei neutre, în plus, în aceeași perioadă se produce o defecțiune a instalației electrice a cuptorului cu microunde și are loc un scurtcircuit al fazei la carcasă, adică pe aceasta apare un potențial periculos.

Dacă se atinge cuptorul, tipul electronic de protecție nu va fi activat, deoarece nu există rețea de alimentare. Tocmai din cauza lipsei de fiabilitate în comparație cu analogul electromecanic, acest dispozitiv a fost mai puțin răspândit.

Clasificarea #2 — după tipul curentului de scurgere

Toate modelele de întrerupătoare de siguranță fabricate sunt suplimentar împărțite în funcție de curentul de sarcină care trece prin dispozitiv. Ele procesează tensiunea unui format dat de oscilații.

Pe carcasa tuturor aparatelor și în pașaport se specifică valoarea nominală a tensiunii de funcționare. Acest parametru trebuie să corespundă intervalului curentului nominal al echipamentelor electrice.

Tipul AC va fi activat la apariția instantanee a tensiunii alternative de scurgere în circuitul controlat sau la creșterea sa în formă de undă. Aceste aparate sunt marcate cu inscripția «AC» sau cu semnul simbolic «~».

Cel mai potrivit factor de formă pentru uz casnic – RCD-AC. Modelul este cel mai ieftin dintre dispozitivele cu acțiune similară. În pașaportul echipamentelor electrice, producătorii indică adesea modelul specific de întrerupător de protecție potrivit pentru acest produs

Tipul A se declanșează la formarea instantanee a unui curent alternativ sau pulsatoriu de străpungere în circuitul controlat, sau la creșterea lor lentă.

Un astfel de mecanism poate fi utilizat în orice situații prezentate. Pe carcasa întrerupătorului este aplicată abrevierea «A» sau simbolul, ca în imaginea grafică din dreptunghi .

Cel mai des, tipul A este conectat la un circuit în care se realizează reglarea sarcinii prin tăierea vârfului sinusoidei, de exemplu, corectarea indicatorilor de viteză a mișcărilor de rotație ale motorului printr-un convertor tiristor.

Costul modelului A este de câteva ori mai scump în comparație cu AC, deoarece aici se realizează suplimentar controlul tensiunii continue care apare în tehnica de conversie a puterii

RCD de subtip B sunt eficiente pentru reproducerea reacției într-un circuit electric subordonat de curent de scurgere continuu, alternativ sau convertit (redresat).

Acesta este un echipament costisitor, destinat obiectivelor de activitate industrială. În condiții casnice, ele nu se aplică.

Dispozitivele de protecție la deconectare de tip A, B și AC prezentate sunt proiectate pentru un timp de activare de 0,02-0,03 s.

Clasificarea #3 — după tipul de întârziere în timp

Această clasificare presupune o diferențiere în două tipuri: S și G. Protecția automată de tip S poate fi caracterizată printr-o reacție de format selectiv. Întârzierea timpului de declanșare corespunde intervalului 0,15-0,5 s. Este recomandabil să o alegeți în cazul conectării în grup a dispozitivelor de protecție diferențială (DPD).

Schema tabloului de apartament cu două grupuri de sarcină, unde sunt conectate două tipuri diferite de dispozitive de protecție: AC sau A și S.

Conform schemei, în tablou sunt amplasate două grupuri de sarcină sub formă de prize nr. 1 și nr. 2, la care este conectat un DPD de tip A, iar la intrarea în încăpere, al doilea întrerupător – S.

Dacă apare o defectare într-un fascicul, dispozitivul de intrare se activează numai atunci când dispozitivul colectiv nu își îndeplinește funcția și nu deconectează sectorul defect.

Selectivitatea activării întreruperii circuitului poate fi realizată folosind o altă metodă – prin intermediul valorilor de curent de scurgere. Această metodă este cea mai răspândită.

Schema tabloului de apartament cu două grupuri de sarcină, unde sunt conectate două tipuri diferite de dispozitive de protecție: AC cu valoarea de defectare, iar al doilea A, dar cu o valoare mai mare.

Să luăm o schemă similară celei precedente și să o modificăm astfel: alegem un întrerupător de grup de tip AC, dar cu o valoare a curentului diferențial de 0,03 A, iar la intrare va fi un dispozitiv similar, dar de 0,1 A.

Există situații în care curentul diferențial din circuitul de defect depășește valorile nominale ale celor două dispozitive de protecție. Pentru prima schemă, selectivitatea nu va fi afectată, iar în a doua – curentul de declanșare poate fi furnizat de oricare dintre dispozitivele conectate.

Aparatul cu factor de formă G este, de asemenea, reprezentat printr-un principiu selectiv de declanșare și are o întârziere de 0,06-0,08 s. Toate tipurile selective descrise sunt proiectate pentru a face față curenților extremi – până la 15 kA.

Unele modele de DPD au un sistem de reglare a valorii curentului diferențial, altele nu au această posibilitate. Cu toate acestea, pentru scopuri casnice, a doua variantă este potrivită.

Curentul de limitare este un parametru important de selecție, deoarece tocmai prin acesta se asigură siguranța.

De exemplu, în încăperile cu umiditate ridicată, alimentarea aparatelor electrice se realizează prin conectarea în circuit a dispozitivelor de deconectare cu o valoare de 0,01 A. Pentru condiții casnice standard – 0,03 A.

Pentru organizarea securității la incendiu a clădirilor – 0,1-0,3 A. Vă recomandăm să consultați sfaturile privind alegerea DPD anti-incendiu și subtilitățile montajului acestuia.

Clasificarea #4 — după numărul de poli

Având în vedere că dispozitivul automat funcționează pe principiul comparării intensităților curentului care trec prin el, numărul de poli ai întrerupătorului automat va fi identic cu numărul de linii conductoare de curent.

RCD-ul bipolar este notat ca 2P. Acesta este inclus într-o schemă monofazată pentru a asigura protecția persoanei și prevenirea posibilelor cauze de incendiu.

Marcajul RCD-urilor tetrapolare este 4P. Acestea sunt proiectate să funcționeze într-o rețea cu trei faze. De asemenea, este posibilă o variantă de combinație de instalare, de exemplu, un dispozitiv cu patru poli introdus într-o rețea cu două fire.

Totuși, în acest caz, nu va fi realizat întregul potențial al dispozitivului, ceea ce este dezavantajos din punct de vedere economic.

La instalarea unui întrerupător automat de protecție, trebuie să se ia în considerare probabilitatea ca curentul de sarcină să depășească valorile maxime de lucru ale dispozitivului. Prin urmare, se instalează suplimentar un întrerupător automat cu o tensiune nominală nu mai mare decât curentul de lucru al sistemului de siguranță.

Clasificarea #5 — după modul de instalare a dispozitivului

Deoarece dispozitivele de protecție diferențială sunt realizate în carcase diferite, ele pot fi utilizate ca dispozitive fixe sau portabile.

În al doilea caz, aparatul este dotat cu un cablu prelungitor. Dispozitivele care se fixează pe șina DIN, se montează în tabloul electric, care este amplasat fie pe hol, fie în apartament.

De asemenea, există variante de execuție de tip priză RCD și ștecăr RCD. Atât în primul cât și în al doilea caz, orice aparat electric conectat prin intermediul unui astfel de mecanism, în caz de defecțiune, nu prezintă pericol pentru om.

Decodificarea completă a valorilor de marcare

În mod obligatoriu, pe carcasa dispozitivului este prezent numele firmei dezvoltatoare. Urmează o marcare standardizată cu indicarea numărului de serie.

Pentru decodificarea abrevierii, vom folosi un astfel de exemplu [F][X]00[X]-[XX]:

• [F] – dispozitiv de protecție la deconectare;
• [X] – formatul de execuție;
• 00 – denumiri numerice sau alfanumerice ale seriei;
• [X] – numărul de poli: 2 sau 4;
• [XX] – caracteristici după tipul curentului de scurgere: AC, A și B.

De asemenea, aici vor fi indicate și parametrii nominali ai dispozitivului, la care la alegere trebuie să se acorde o atenție deosebită.

Decodificarea abrevierii: 1 – brand; 2 – tipul dispozitivului; 3 – tip selectiv; 4 – conformitatea cu standardele europene; 5 – curentul nominal de lucru și setarea; 6 – tensiunea maximă de lucru în curent alternativ; 7 – curentul nominal pe care dispozitivul îl poate suporta; 8 – capacitatea diferențială de conectare și deconectare; 9 – schema electrică; 10 – verificarea manuală a funcționalității; 11 – marcarea poziției comutatorului

Parametrii maximi pentru care sunt proiectate dispozitivele includ: tensiunea Un, curentul In, valoarea diferențială a curentului de declanșare a circuitului IΔn, capacitatea de conectare și deconectare Im, capacitatea de comutare la scurtcircuite Icn.

Valorile principale de marcare trebuie să fie amplasate astfel încât să rămână vizibile după instalarea aparatului. Unii parametri pot fi aplicați pe lateral sau pe panoul din spate, fiind vizibili doar înainte de montajul produsului.

Ieșirile destinate exclusiv conectării conductorului neutru sunt notate cu simbolul latin «N». Modul deconectat al DPD-ului este indicat de simbolul «O» (cerc), iar cel conectat — de o bară verticală scurtă «I».

Nu fiecare produs are înscriși indicatorii optimi de temperatură ambientală. La modelele care au simbolul — aceasta înseamnă că domeniul de funcționare este de la -25 până la +40 °C, iar dacă nu există nicio indicație, se subînțeleg valorile standard de la -5 la +40 °C.

Concluzii și material video util pe această temă

Material video cu o prezentare detaliată a tuturor componentelor mecanismelor de protecție de ansamblu, a destinației lor și a principiului de interacțiune reciprocă:

Descrierea tuturor tipurilor de întrerupătoare automate de protecție, precum și sfaturi despre cum să faceți alegerea corectă:

Răspuns la întrebarea eternă: pe ce să vă opriți alegerea – pe un întrerupător diferențial sau pe un DPD + secretele montajului:

Utilizarea DPD-ului este o soluție avantajoasă și corectă nu doar din punct de vedere economic, ci și din perspectiva siguranței la incendiu și a protecției persoanei.

Se recomandă valorificarea la maximum a potențialului său în condiții casnice, instalându-l pe toate grupurile de echipamente electrice pentru a asigura o izolare completă de efectele electricității.

Aveți întrebări cu privire la principiul de funcționare sau clasificarea dispozitivelor de protecție diferențială? Sau doriți să completați materialul prezentat cu informații utile? Vă rugăm să scrieți precizările dumneavoastră în secțiunea de comentarii, adresați întrebări – experții și vizitatorii competenți ai site-ului nostru vor încerca să vă răspundă cât mai detaliat.