UZO — doel, constructieprincipe, keuze

Aardlekschakelaars (RCD's) zijn een van de meest populaire apparaten die zowel door bouwbedrijven als door particuliere consumenten worden gebruikt. Maar hoe zorg je voor de juiste keuze RCD? Ik hoop dat dit artikel het voor u gemakkelijker zal maken om door de RCD-markt te navigeren die verzadigd is met verschillende modellen.

Aardlekschakelaar. De basis

Reststroomapparaten (RCD) of, met andere woorden, differentiële beveiligingsapparaten, zijn ontworpen om mensen te beschermen tegen elektrische schokken in het geval van elektrische storingen of in contact met onder spanning staande delen van een elektrische installatie, en om brand en brand te voorkomen , veroorzaakt door lekstromen en aardfouten... Deze functies zijn niet inherent aan conventionele stroomonderbrekers die alleen reageren op overbelasting of kortsluiting.

Wat is de reden om brandblussers voor deze apparaten te zoeken?

Volgens de statistieken is de oorzaak van ongeveer 40% van alle branden die ontstaan ​​"het sluiten van elektriciteitsdraden".

In veel gevallen dekt de algemene uitdrukking "kortsluiting in elektrische draden" vaak elektrische lekken die optreden als gevolg van veroudering of isolatiefouten. In dit geval kan de lekstroom oplopen tot 500mA. Experimenteel is ontdekt dat wanneer een lekstroom van precies zo'n sterkte vloeit (en wat is een halve ampère? Noch thermisch noch elektromagnetisch vrijkomen op een stroom van zo'n sterkte eenvoudigweg niet reageert - alleen omdat ze niet zijn ontworpen voor dit) gedurende maximaal een half uur door nat zaagsel, ontbranden ze spontaan. (En dit geldt niet alleen voor zaagsel, maar voor elk stof in het algemeen.)

En hoe beschermen aardlekschakelaars u en mij tegen elektrische schokken?

Als een persoon een onder spanning staand onderdeel aanraakt, zal er een stroom door zijn lichaam vloeien, waarvan de waarde de delingscoëfficiënt is van de fasespanning (220 V) door de som van de weerstanden van de draden, aarding en het menselijk lichaam zelf: Ipers = Uph / (Rpr + Rz + Rp ). In dit geval kunnen de aardings- en bedradingsweerstanden in vergelijking met de weerstand van het menselijk lichaam worden verwaarloosd, deze laatste kan gelijk worden gesteld aan 1000 ohm. Daarom is de betreffende stroomwaarde 0,22 A of 220 mA.

Uit de normatieve en referentieliteratuur over arbeidsbescherming en veiligheidsmaatregelen is bekend dat de minimale stroom, waarvan de stroom al door het menselijk lichaam wordt gevoeld, 5 mA is. De volgende gestandaardiseerde waarde is de zogenaamde vrijgavestroom, gelijk aan 10 mA. Wanneer een stroom van een dergelijke kracht door het menselijk lichaam gaat, treedt spontane spiercontractie op. Een elektrische stroom van 30 mA kan al ademhalingsverlamming veroorzaken.Onomkeerbare processen geassocieerd met bloedingen en hartritmestoornissen beginnen in het menselijk lichaam nadat een stroom van 50 mA door het lichaam stroomt. Dodelijke uitvoer is mogelijk bij blootstelling aan een stroom van 100 mA. Het is duidelijk dat een persoon al moet worden beschermd tegen een stroom gelijk aan 10 mA.

Dus de tijdige reactie van de automatisering op een stroom van minder dan 500 mA beschermt het object tegen brand, en op een stroom van minder dan 10 mA - beschermt een persoon tegen de gevolgen van het per ongeluk aanraken van delen onder spanning.

Ook is bekend dat je het stroomvoerende deel, dat onder een spanning van 220 V staat, veilig 0,17 s vast kunt houden. Als het actieve deel wordt bekrachtigd met 380 V, wordt de veilige aanraaktijd teruggebracht tot 0,08 s.

Het probleem is dat zo'n kleine stroom, en zelfs voor een verwaarloosbare korte tijd, conventionele beveiligingsapparaten niet kan repareren (en natuurlijk uitschakelen).

Daarom werd een dergelijke technische oplossing geboren als een ferromagnetische kern met drie wikkelingen: — "stroomtoevoer", "stroomgeleider", "besturing". De stroom die overeenkomt met de fasespanning die op de belasting wordt toegepast en de stroom die uit de belasting in de neutrale geleider vloeit, induceren magnetische fluxen met tegengestelde tekens in de kern. Als er geen lekken zijn in de belasting en in het beschermde deel van de bedrading, is de totale flux nul. Anders (aanraking, isolatiefout, enz.) wordt de som van de twee stromen niet nul.

De flux die in de kern ontstaat, induceert een elektromotorische kracht in de stuurspoel. Een relais is via een precisiefilterapparaat verbonden met de stuurspoel voor eventuele interferentie. Onder invloed van de EMF die in de stuurspoel optreedt, verbreekt het relais de fase- en neutrale circuits.

In veel landen wordt het gebruik van aardlekschakelaars in elektrische installaties gereguleerd door normen en standaarden.Bijvoorbeeld in de Russische Federatie - aangenomen in 1994-96 GOST R 50571.3-94, GOST R 50807-95, enz. Volgens GOST R 50669-94 wordt de aardlekschakelaar probleemloos geïnstalleerd in het stroomvoorzieningsnetwerk van mobiele gebouwen van metaal of met een metalen frame voor straathandel en huishoudelijke diensten. In de afgelopen jaren hebben de administraties van grote steden, in overeenstemming met de staatsnormen en aanbevelingen van Glavgosenergonadzor, beslissingen genomen om de voorraad residentiële en openbare gebouwen uit te rusten met deze apparaten (in Moskou - Orde van de regering van Moskou nr. 868 -RP gedateerd 20.05.94 .).

UZO is anders... Driefasige en eenfasige...

Maar de indeling van aardlekschakelaars in subklassen houdt daar niet op...

Momenteel zijn er 2 radicaal verschillende categorieën aardlekschakelaars op de Russische markt.

1. Elektromechanisch (netonafhankelijk)

2. Elektronisch (afhankelijk van netwerk)

Laten we het werkingsprincipe van elk van de categorieën afzonderlijk bekijken:

Elektromechanische aardlekschakelaars

RCD-oprichters zijn elektromechanisch. Het is gebaseerd op het principe van precisiemechanica, d.w.z. als je in zo'n aardlekschakelaar kijkt, zie je geen opamp-vergelijkers, logica en dergelijke.

Het bestaat uit verschillende hoofdcomponenten:

1) De zogenaamde zero-sequence stroomtransformator, het doel is om de lekstroom te volgen en deze met een bepaalde Ktr naar de secundaire wikkeling (I 2) over te brengen, I ut = I 2 * Ktr (een zeer geïdealiseerde formule, maar weerspiegelt de essentie van het proces).

2) Een gevoelig magneto-elektrisch element (vergrendelbaar, d.w.z. wanneer het wordt geactiveerd zonder tussenkomst van buitenaf, kan het niet terugkeren naar zijn oorspronkelijke toestand - een slot) - speelt de rol van een drempelelement.

3) Relais - zorgt voor uitschakeling als het slot is ingeschakeld.

Dit type RCD vereist zeer nauwkeurige mechanica voor het gevoelige magneto-elektrische element.Momenteel verkopen slechts enkele internationale bedrijven elektromechanische aardlekschakelaars. Hun prijs is veel hoger dan de prijs van elektronische aardlekschakelaars.

Waarom zijn elektromechanische aardlekschakelaars wijdverbreid in de meeste landen van de wereld? Alles is heel eenvoudig - dit type aardlekschakelaar werkt als er een lekstroom wordt gedetecteerd op elk spanningsniveau in het netwerk.

Waarom is deze factor (ongeacht het niveau van de netspanning) zo belangrijk?

Dit is te wijten aan het feit dat wanneer we een werkende (gerepareerde) elektromechanische aardlekschakelaar gebruiken, we 100% van de tijd garanderen dat het relais zal trippen en de stroom van de consument dienovereenkomstig zal worden afgesloten.

In elektronische RCD's is deze parameter ook groot, maar deze is niet gelijk aan 100% (zoals hieronder zal worden getoond, dit komt doordat bij een bepaald niveau van netwerkspanning het elektronische RCD-circuit niet zal werken), en in elke procent zit een mogelijk mensenleven (hetzij een directe bedreiging voor het menselijk leven wanneer het de draden raakt, of indirect, in het geval van brand door het verbranden van de isolatie).

In de meeste zogenaamde "ontwikkelde" landen zijn elektromechanische aardlekschakelaars een standaard en een apparaat dat verplicht is voor wijdverbreid gebruik. In ons land is er een geleidelijke overgang naar het verplichte gebruik van aardlekschakelaars, maar in de meeste gevallen is de gebruiker geen informatie gegeven over het type aardlekschakelaar, wat leidt tot het gebruik van goedkope elektronische aardlekschakelaars.

Elektronische aardlekschakelaars

Elke bouwmarkt wordt overspoeld met dergelijke aardlekschakelaars. De kosten van elektronische aardlekschakelaars zijn op sommige plaatsen tot wel 10 keer lager dan die van elektromechanische aardlekschakelaars.

Het nadeel van dergelijke RCD's is, zoals hierboven al vermeld, geen 100% garantie dat, als de RCD in goede staat verkeert, deze zal worden geactiveerd als gevolg van het optreden van lekstroom. Het voordeel is lage prijs en beschikbaarheid.

In principe is de elektronische aardlekschakelaar op dezelfde manier gebouwd als de elektromechanische aardlekschakelaar (afb. 1). Het verschil zit in het feit dat de plaats van het gevoelige magneto-elektrisch element wordt ingenomen door een vergelijkend element (comparator, zenerdiode). Om zo'n schema te laten werken, heb je een gelijkrichter nodig, een klein filter (waarschijnlijk zelfs een KREN). Omdat de zero-sequence stroomtransformator een step down is (tientallen keren), dan is er ook een signaalversterkingsschakeling nodig, die naast het bruikbare signaal ook de storing (of het bij nul lekstroom aanwezige onbalanssignaal) zal versterken) . Uit het bovenstaande blijkt dat het moment waarop het relais aanslaat bij dit type aardlekschakelaar niet alleen wordt bepaald door de lekstroom, maar ook door de netspanning.

Als u zich geen elektromechanische aardlekschakelaar kunt veroorloven, is het toch de moeite waard om een ​​elektronische aardlekschakelaar aan te schaffen, omdat deze in de meeste gevallen werkt.

Er zijn ook gevallen waarin het geen zin heeft om een ​​dure elektromechanische aardlekschakelaar te kopen. Een van deze gevallen is het gebruik van een stabilisator of ononderbroken stroomvoorziening (UPS) bij het voeden van een appartement/huis. In dit geval heeft het geen zin om een ​​elektromechanische aardlekschakelaar te nemen.

Ik merk meteen dat ik het heb over RCD-categorieën, hun voor- en nadelen, en niet over specifieke modellen. U kunt RCD's van lage kwaliteit van elektromechanische en elektronische typen kopen. Vraag bij aankoop om een ​​gelijkvormigheidsattest, want veel elektronische aardlekschakelaars op onze markt zijn niet gecertificeerd.

Zero Sequence Current Transformer (TTNP)

Meestal is dit een ferrietring waar (binnen) de fase- en neutrale draden doorheen gaan, zij spelen de rol van de primaire wikkeling. De secundaire wikkeling is gelijkmatig op het oppervlak van de ring gewikkeld.

Perfect:

Laat de lekstroom nul zijn.De stroom die door de fasegeleider stroomt, creëert magnetisch veld gelijk in grootte aan het magnetische veld dat wordt gecreëerd door de stroom die door de neutrale draad vloeit en in tegengestelde richting. De totale koppelingsflux is dus nul en de stroom die wordt geïnduceerd in de secundaire wikkeling is nul.

Op het moment dat de lekstroom door de geleiders vloeit (nul, fase) ontstaat er een stroomonbalans, als gevolg van het optreden van een flux vanuit de koppeling en het inductie van een stroom evenredig met de lekstroom naar de secundaire wikkeling.

In de praktijk is er een onbalansstroom die door de secundaire wikkeling vloeit en wordt bepaald door de gebruikte transformator. De vereiste voor TTNP is als volgt: de onbalansstroom moet aanzienlijk lager zijn dan de lekstroom gereduceerd naar de secundaire wikkeling.

Selectie van aardlekschakelaars

Stel dat u het type aardlekschakelaar hebt gekozen (elektromechanisch, elektronisch). Maar wat te kiezen uit de enorme lijst met aangeboden producten?

U kunt een RCD met voldoende nauwkeurigheid kiezen met behulp van twee parameters:

Nominale stroom en lekstroom (breekstroom).

De nominale stroom is de maximale stroom die door de fasegeleider zal vloeien. Het is gemakkelijk om deze stroom te vinden als u het maximale stroomverbruik kent. Deel gewoon het slechtste stroomverbruik (maximaal vermogen bij minimale Cos (?)) door de fasespanning. Het heeft geen zin om een ​​aardlekschakelaar te plaatsen voor een stroom die groter is dan de nominale stroom van de machine voor de aardlekschakelaar. Idealiter nemen we met een marge de aardlekschakelaar voor een nominale stroom die gelijk is aan de nominale stroom van de machine.

RCD's met nominale stromen van 10,16,25,40 (A) worden vaak gevonden.

De lekstroom (triggerstroom) is gewoonlijk 10 mA als de aardlekschakelaar in een appartement/huis is geïnstalleerd om mensenlevens te beschermen, en 100-300 mA in een onderneming om brand te voorkomen als de draden zijn doorgebrand.

Er zijn andere RCD-parameters, maar deze zijn specifiek en niet interessant voor gewone gebruikers.

Uitgang

Dit artikel behandelt de basisprincipes van het begrijpen van RCD-principes en methoden voor het bouwen van verschillende soorten aardlekschakelaars. Elektromechanische en elektronische RCD's hebben natuurlijk bestaansrecht, omdat ze hun eigen duidelijke voor- en nadelen hebben.