Het werkingsprincipe van de aardlekschakelaar

De afkorting RCD is ontstaan ​​​​uit de uitdrukking "Residual current device", die het doel van het apparaat definieert, namelijk het verwijderen van spanning van het circuit dat erop is aangesloten in het geval van onbedoelde isolatiestoringen en de vorming van lekstromen er doorheen.

Operatie principe

De werking van de RCD maakt gebruik van het principe van het vergelijken van de stromen die het gecontroleerde deel van het circuit binnenkomen en de stromen die het verlaten op basis van een differentiële transformator die de primaire waarden van elke vector omzet in secundaire waarden die strikt proportioneel zijn in hoek en richting voor geometrisch verzamelen.

De vergelijkingsmethode kan worden weergegeven door een eenvoudige balans of balans.

Wanneer het evenwicht wordt gehandhaafd, werkt alles normaal en wanneer het wordt verstoord, verandert de kwaliteitstoestand van het hele systeem.

In een enkelfasig circuit worden de fasestroomvector die het meetelement nadert en de nul die het verlaat, vergeleken. Tijdens normaal bedrijf met betrouwbare integrale isolatie zijn ze gelijk en houden ze elkaar in evenwicht.Wanneer er een fout optreedt in het circuit en er een lekstroom verschijnt, wordt de balans tussen de beschouwde vectoren verstoord door de waarde ervan, die wordt gemeten door een van de wikkelingen van de transformator en wordt verzonden naar het logische blok.

De vergelijking van stromen in een driefasig circuit wordt uitgevoerd volgens hetzelfde principe, alleen stromen van de drie fasen gaan door een differentiaaltransformator en er ontstaat een onbalans op basis van hun vergelijking. Bij normaal bedrijf zijn de stromen van de drie fasen gebalanceerd in geometrische sommatie, en in het geval van isolatiefouten in elke fase treedt er een lekstroom in op. De waarde wordt bepaald door de vectoren in de transformator op te tellen.

Structuurschema

De vereenvoudigde werking van een aardlekschakelaar kan worden weergegeven door middel van blokken in een blokschema.

De onbalans van de stromen van het meetapparaat wordt naar het logische deel geleid, dat werkt volgens het relaisprincipe:

1. elektromechanisch;

2. of elektronisch.

Het is belangrijk om het verschil tussen de twee te begrijpen. Elektronische systemen zijn nu booming en worden om vele redenen steeds populairder. Ze hebben een brede functionaliteit, geweldige mogelijkheden, maar hebben elektrische stroom nodig om het logische en uitvoerende element te bedienen, dat wordt geleverd door een speciaal blok dat is aangesloten op het hoofdcircuit. Als de elektriciteit om verschillende redenen uitvalt, werkt zo'n aardlekschakelaar in de regel niet. De uitzondering zijn zeldzame elektronische modellen die met deze functie zijn uitgerust.

Elektromechanische relais gebruiken de mechanische energie van een geladen veer, die er in feite uitziet als een gewone muizenval. Om het relais te laten werken, is een minimale mechanische kracht op de geactiveerde actuator voldoende.

Wanneer de muis het lokmiddel van de voorbereide muizenval aanraakt, zorgt de lekstroom, die is opgetreden in het geval van een onbalans in de differentiaaltransformator, ervoor dat de aandrijving wordt geactiveerd en de spanning van het circuit wordt onderbroken. Hiervoor heeft het relais ingebouwde vermogenscontacten in elke fase en een contact voor het voorbereiden van de tester.

Elk type relais heeft bepaalde voor- en nadelen. Elektromechanische ontwerpen werken al tientallen jaren betrouwbaar en hebben zich goed bewezen. Ze hebben geen externe voeding nodig en elektronische modellen zijn daar volledig van afhankelijk.

Het is nu algemeen aanvaard dat de meest effectieve maatregel ter bescherming tegen elektrische schokken in elektrische installaties tot 1000 V een aardlekschakelaar (RCD) voor de lekstroom is.

Zonder het belang van deze beschermingsmaatregel tegen te spreken, hebben de meeste experts jarenlang gediscussieerd over de waarden van de belangrijkste parameters van de aardlekschakelaar - installatiestroom, responstijd en betrouwbaarheid.Dit wordt verklaard door het feit dat de parameters van de aardlekschakelaar zijn beperkt in verhouding tot de prijs en arbeidsomstandigheden.

Hoe lager de instelstroom en hoe korter de responstijd, hoe hoger de betrouwbaarheid van de aardlekschakelaar, hoe duurder de prijs.

Bovendien, hoe kleiner de instelstroom en hoe korter de bedrijfstijd van de aardlekschakelaar, des te strenger de eisen voor de isolatie van het beschermde gebied, aangezien zelfs een kleine verslechtering van de bedrijfsomstandigheden kan leiden tot frequente en in sommige gevallen langdurige, valse uitschakelingen van de elektrische installatie, waardoor normaal werk onmogelijk wordt.

Aan de andere kant, hoe hoger de RCD-instelstroom en hoe langer de reactietijd, hoe slechter de beschermende eigenschappen.

Aardlekschakelaar ontwerp

De lay-out van een enkelfasige aardlekschakelaar wordt weergegeven op de onderstaande foto.

Daarin wordt de spanning aangelegd op de ingangsklemmen en wordt een bestuurd circuit aangesloten op de uitgangsklemmen.

Het driefasige reststroomapparaat is op dezelfde manier gemaakt, maar daarin worden de stromen van alle fasen waargenomen.

De getoonde afbeelding toont een vierdraads RCD, hoewel een driedraads ontwerp in de handel verkrijgbaar is.

Hoe de aardlekschakelaar te controleren

Functionele verificatie is ingebouwd in elk ontwerppatroon. Hiervoor wordt het «Tester»-blok gebruikt, een open contactveerknop voor zelfaanpassing en een stroombegrenzende weerstand R. De waarde ervan wordt gekozen om een ​​minimaal voldoende stroom te creëren die lekkage kunstmatig simuleert.

Wanneer op de «Test»-knop wordt gedrukt, moet de aardlekschakelaar die bij de werking hoort, worden uitgeschakeld. Als dit niet gebeurt, moet het worden afgekeurd, gecontroleerd op schade en gerepareerd of vervangen door onderhoud. Door de aardlekschakelaar (RCD) maandelijks te testen, wordt de betrouwbaarheid van de werking vergroot.

Trouwens, de bruikbaarheid van elektromechanische en individuele elektronische structuren is voor aankoop eenvoudig in een winkel te controleren. Voor dit doel is het voldoende om, wanneer het relais is ingeschakeld, kortstondig een stroom in het fase- of neutrale circuit van de batterij te leveren met een willekeurige polariteit van de verbinding volgens optie 1 en 2.

Een werkende aardlekschakelaar met een elektromechanisch relais zal werken en in de meeste gevallen kunnen elektronische producten niet worden gecontroleerd. Ze hebben kracht nodig om de logica te laten werken.

Hoe een aardlekschakelaar op een belasting aan te sluiten

Aardlekschakelaars zijn bedoeld voor gebruik in voedingscircuits met het TN-S- of TN-C-S-systeem met de aansluiting van de beschermende neutrale PE-bus in de bedrading, waarop de behuizingen van alle elektrische apparaten zijn aangesloten.

In deze situatie, als de isolatie is verbroken, gaat de potentiaal die op het lichaam ontstaat onmiddellijk door de PE-geleider naar de aarde en berekent de comparator de fout.

In de normale stroommodus schakelt de aardlekschakelaar de belasting niet uit, zodat alle elektrische apparaten optimaal werken. De stroom van elke fase induceert zijn eigen magnetische flux F in het magnetische circuit van de transformator.Omdat ze even groot maar tegengesteld gericht zijn, heffen ze elkaar op. Er is geen gemeenschappelijke magnetische flux en kan geen EMF in de relaisspoel induceren.

Bij lekkage stroomt het gevaarlijke potentiaal via de PE-bus naar aarde. In de spoel van het relais wordt een EMF opgewekt door de resulterende onbalans van de magnetische fluxen (stromen in fase en neutraal).

De aardlekschakelaar berekent op deze manier direct de storing en verbreekt in een fractie van een seconde de stroomkring met vermogenscontacten.

Kenmerken van een RCD met een elektromechanisch relais

Het gebruik van de mechanische energie van de geladen veer kan in sommige gevallen voordeliger zijn dan het gebruik van een speciaal blok om het logische circuit van stroom te voorzien. Beschouw dit met een voorbeeld wanneer de nul van het voedingsnetwerk wordt onderbroken en de fase optreedt.

In een dergelijke situatie krijgen de statische elektronische relais geen stroom en kunnen ze daarom niet werken. Tegelijkertijd heeft een driefasig systeem in deze situatie een fase-onbalans en een toename van de spanning.

Als er een isolatiefout optreedt op een verzwakte locatie, zal de potentiaal op de behuizing verschijnen en via de PE-geleider naar buiten gaan.

In aardlekschakelaars met een relais voor elektromechanische beveiliging werken ze normaal op basis van de energie van de geladen veer.

Hoe een aardlekschakelaar werkt in een tweedraads circuit

De onbetwistbare voordelen van bescherming tegen lekstromen in elektrische apparatuur gemaakt volgens het TN-S-systeem door het gebruik van RCD's hebben geleid tot hun populariteit en de wens van individuele appartementseigenaren om RCD's te installeren in een tweedraads die niet is uitgerust met een PE-geleider.

In deze situatie is de behuizing van het elektrische apparaat geïsoleerd van de grond, het communiceert er niet mee. Als er een isolatiefout optreedt, verschijnt het fasepotentiaal op de behuizing in plaats van eruit te lopen. Een persoon die in contact staat met de aarde en per ongeluk het apparaat aanraakt, wordt op dezelfde manier door de lekstroom beïnvloed als in een situatie zonder aardlekschakelaar.

In een circuit zonder aardlekschakelaar kan de stroom echter lang door het lichaam gaan. Wanneer een aardlekschakelaar is geïnstalleerd, zal deze een storing detecteren en de spanning binnen fracties van een seconde onderbreken tijdens de installatie, waardoor de spanning afneemt schadelijke invloed van stroom en de mate van elektrisch letsel.

Op deze manier vergemakkelijkt de beveiliging de redding van een persoon bij het inschakelen van stroom in gebouwen die zijn uitgerust met een TN-C-schema.

Veel ambachtslieden proberen zelf een aardlekschakelaar te installeren in oude huizen die wachten op wederopbouw om over te schakelen op het TN-C-S-systeem. Tegelijkertijd voeren ze in het beste geval een zelfgemaakte aardlus uit of sluiten ze eenvoudig de dozen met elektrische apparaten aan op het waternetwerk, verwarmingsbatterijen en ijzeren delen van de fundering.

Dergelijke verbindingen kunnen kritieke situaties creëren wanneer er storingen optreden en ernstige schade veroorzaken. Het werk van het creëren van de aardingslus moet efficiënt worden uitgevoerd en gecontroleerd door elektrische metingen. Daarom worden ze uitgevoerd door getrainde specialisten.

Soorten installatie

De meeste RCD's zijn gemaakt in een stationair ontwerp voor gewone Din-bus montage in het schakelbord. In de uitverkoop kunt u echter draagbare constructies vinden die op een gewoon stopcontact zijn aangesloten en het beschermde apparaat wordt er bovendien door gevoed. Ze kosten iets meer.