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Informazioni sui dispositivi di protezione elettrica per "manichini": dispositivo a corrente residua (RCD)
Immagina quanto segue: una lavatrice è installata nel tuo bagno. Qualunque sia il marchio noto, i dispositivi di qualsiasi produttore sono soggetti a guasti e, diciamo, accade la cosa più banale: l'isolamento sul cavo di alimentazione è danneggiato e il potenziale di rete appare sul corpo della macchina. E questo non è nemmeno un guasto, l'auto continua a funzionare, ma sta già diventando una fonte di maggiore pericolo. Dopotutto, se tocchiamo contemporaneamente sia la carrozzeria sia la tubatura dell'acqua, chiuderemo il circuito elettrico attraverso di noi. E nella maggior parte dei casi sarà fatale.
Per evitare queste terribili conseguenze, furono inventate RCD - interruttori automatici di corrente residua.
RCD - Questo è un interruttore di protezione ad alta velocità che risponde alla corrente differenziale nei conduttori che forniscono elettricità all'impianto elettrico protetto - questa è la definizione "ufficiale". In un linguaggio più comprensibile, il dispositivo disconnetterà il consumatore dalla rete in caso di dispersione di corrente al conduttore PE (terra).
Diamo un'occhiata al principio di funzionamento dell'RCD. Per maggiore chiarezza, la figura mostra il suo schema circuitale "interno":
Il nodo principale dell'RCD è trasformatore di corrente differenziale. In un altro modo, si chiama trasformatore di corrente a sequenza zero. Per rendere più facile per noi e non confonderci in termini, chiamiamo questa unità solo un trasformatore di corrente.
Come si può vedere dalla figura, in questo caso ha tre avvolgimenti. Gli avvolgimenti primario e secondario sono inclusi rispettivamente nei fili di fase e neutro e il terzo avvolgimento è collegato all'elemento di partenza, che viene eseguito su relè sensibili o componenti elettronici.
A seconda di ciòdistinguere tra RCD elettromeccanico ed elettronico.
Il dispositivo di avvio è collegato con un dispositivo di controllo esecutivo, che include un gruppo di contatti di potenza con un meccanismo di azionamento. Il pulsante di test viene utilizzato per controllare e monitorare l'integrità dell'RCD. Ora immagina che un carico sia collegato all'uscita del nostro circuito. Naturalmente, una corrente apparirà immediatamente nel circuito, che scorrerà attraverso gli avvolgimenti I e II. Per considerare ulteriormente il principio di funzionamento dell'RCD, passeremo a uno schema più visivo:
In modalità normale, in assenza di corrente di dispersione, nel circuito lungo i conduttori che passano attraverso la finestra del circuito magnetico del trasformatore di corrente scorre corrente di lavoro caricare. Sono questi conduttori che formano gli avvolgimenti primario e secondario del trasformatore di corrente collegati in senso antiorario. Queste correnti saranno uguali in grandezza e opposte in direzione: I1 = I2. Inducono nel nucleo magnetico del trasformatore di corrente uguali, ma i flussi magnetici contrari alla direzione F1 e F2. Si scopre che il flusso magnetico risultante è uguale a zero, anche la corrente nel terzo avvolgimento (esecutivo) del trasformatore differenziale è uguale a zero e l'elemento di partenza 2 è in questo stato a riposo e l'RCD funziona in modalità normale.
Quando una persona tocca parti conduttive aperte o al corpo di un dispositivo elettrico a cui si è verificata una rottura dell'isolamento sull'avvolgimento di fase (primario) del trasformatore di corrente, oltre alla corrente di carico I1, scorre una corrente aggiuntiva - corrente di dispersione (IΔ è indicato nel diagramma), che è per un trasformatore di corrente differenziale (differenziale: I1-I2 = IΔ).
Si scopre che le nostre correnti sono disuguali, quindi anche i flussi magnetici sono disuguali, che non si annullano più a vicenda. Per questo motivo, una corrente appare nel terzo avvolgimento.Se questa corrente supera il valore impostato, viene attivato l'elemento iniziale, che agisce sull'attuatore 3.
L'attuatore, costituito da un azionamento a molla, un meccanismo di innesco e un gruppo di contatti di potenza, apre il circuito elettrico, a seguito del quale l'unità viene scollegata dalla rete. Per eseguire il monitoraggio periodico della funzionalità (operabilità) dell'RCD, è previsto un pulsante di prova 4. È collegato in serie con la resistenza. Il valore del resistore viene selezionato in modo tale che la corrente differenziale sia uguale alla corrente nominale della corrente residua dello scatto dell'RCD (parleremo in seguito dei parametri dell'RCD). Se l'RCD viene attivato premendo questo pulsante, funziona correttamente. In genere, questo pulsante è indicato da "TEST".
Interruttori di corrente differenziale trifase funzionano approssimativamente con lo stesso principio della monofase. Negli interruttori differenziali trifase, quattro fili passano attraverso la finestra principale: trifase e zero. Schema elettrico il RCD trifase più semplice è mostrato nella figura:
Un RCD trifase include un interruttore 1, che è controllato da un elemento 2, che riceve un segnale di arresto dall'avvolgimento secondario 3 di un trasformatore di corrente 4, attraverso la finestra della quale passano il filo di lavoro zero N e i fili di fase L1, L2 e L3 (5).
Se il carico è uguale nei fili zero e fase (o trifase), la loro somma geometrica è uguale a zero (la corrente nel filo di fase di un interruttore differenziale monofase scorre in una direzione e la corrente nel filo neutro scorre esattamente lo stesso valore nella direzione opposta). Pertanto, non vi è corrente nell'avvolgimento secondario del trasformatore di corrente.
In caso di dispersione di corrente nel caso collegato a terra del ricevitore di potenza, nonché quando una persona in piedi a terra o sul pavimento conduttivo tocca accidentalmente il filo di fase della rete elettrica, verrà violata l'uguaglianza delle correnti nell'avvolgimento primario del trasformatore di corrente, poiché la corrente di dispersione passerà lungo il filo di fase, oltre alla corrente di carico, e una corrente apparirà nel suo avvolgimento secondario, proprio come nella descrizione sopra del funzionamento di un RCD monofase. La corrente che scorre nell'avvolgimento secondario del trasformatore agisce sull'elemento di controllo 2, che, attraverso l'interruttore 1, disconnette il consumatore dalla rete. L'aspetto di un interruttore differenziale trifase è mostrato nella figura:
Consideriamo gli schemi pratici di inclusione dell'RCD nei centralini.
Circuito di commutazione RCD per ingresso monofase. Qui applichiamo un circuito di commutazione con bus zero (N) e terra (PE) separati. Come si può vedere nella figura, l'RCD (5) viene installato dopo l'interruttore di circuito di ingresso e successivamente vengono installati gli interruttori di circuito per proteggere e commutare i singoli circuiti. Guardando al futuro, voglio notare che la presenza di una connessione automatica - RCD è obbligatoria, poiché l'RCD non fornisce protezione corrente, sia termica che di corto circuito. Invece di questa "combinazione" - automatica - RCD, è possibile utilizzare un dispositivo universale. Tuttavia, ne parleremo più avanti.
Il circuito dell'RCD con ingresso trifase. Contrariamente al regime precedente, la protezione è prevista per i consumatori sia monofase che trifase. Inoltre, viene utilizzata la combinazione di input di pneumatici zero e "ground" (PEN). Il dispositivo di misurazione elettrica - un contatore elettrico - è collegato tra l'interruttore di circuito di ingresso e l'RCD. Come ricorderete dalle recensioni sugli schemi di misurazione, tutti i dispositivi di commutazione installati prima del dispositivo di misurazione devono essere sigillati con un'organizzazione che fornisce energia. Di conseguenza, il design dell'interruttore di apertura dovrebbe consentire ciò.
Prima di ciò, abbiamo parlato solo di RCD elettromeccanici. Ma se ricordi, ho detto che a volte ci sono dispositivi elettronici. In linea di principio, un RCD elettronico è costruito allo stesso modo di un elettromeccanico.
Invece di un elemento magnetoelettrico sensibile, viene utilizzato un dispositivo di confronto (ad esempio, l'esempio più comune è un comparatore).Per un tale circuito, è necessario il proprio alimentatore incorporato - dopo tutto, è necessario alimentare il circuito elettronico con qualcosa.
La corrente differenziale è molto piccola, pertanto deve essere amplificata e convertita in un livello di tensione a cui viene fornita dispositivo di confronto - comparatore. Tutto ciò, ovviamente, riduce l'affidabilità complessiva del dispositivo, rispetto a quello elettromeccanico, ecco il caso: più semplice è, meglio è. E ad essere sincero, non mi sono mai imbattuto in RCD elettronici certificati. Pertanto, non posso dire qualcosa di buono o cattivo su di loro. Pertanto, lasciamo UZO elettronico da parte e soffermiamoci su uno dei punti principali nel considerare i dispositivi di arresto di protezione elettromeccanici: i loro parametri:
Gli interruttori differenziali presentano i seguenti parametri principali:
tipo di rete - monofase (a tre fili) o trifase (a cinque fili)
tensione nominale -220/230 - 380/400 V
corrente di carico nominale - 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100 A
corrente differenziale di rottura nominale - 10, 30, 100, 300 mA
tipo di corrente differenziale - AC (corrente sinusoidale alternata che aumenta improvvisamente o lentamente), A (come AC, corrente di ripple ulteriormente rettificata), B (alternata e costante), S (tempo di risposta ritardato, selettivo), G (come selettivo, solo il tempo di ritardo è più breve).
Voglio notare un punto importante per quanto riguarda i parametri degli interruttori differenziali. Molti sono fuorviati dalla corrente di carico nominale depositata sul corpo del dispositivo e viene preso per lo stesso parametro dell'interruttore automatico. Tuttavia, questo parametro negli RCD caratterizza solo la sua "capacità di corrente effettiva", forse questa espressione non è del tutto corretta, ma l'ho introdotto per l'accessibilità del concetto di "corrente di carico RCD nominale".
La corrente di carico UZO non può essere limitata ed è necessario proteggerla da sovraccarichi di corrente e correnti di corto circuito da parte di interruttori automatici, che forniscono protezione contro sovraccarico di corrente e correnti di corto circuito. La corrente di carico dell'RCD deve essere scelta in modo tale che sia un gradino (la gamma di corrente nominale) superiore alla corrente nominale dell'interruttore della linea protetta. Cioè, se esiste un carico protetto da un interruttore automatico per una corrente di 16 Amp, allora l'RCD dovrebbe essere selezionato per una corrente di carico di 25 Amp.
Ciò solleva la domanda logica: perché non combinare sia l'interruttore che l'RCD in un caso, specialmente quando l'RCD viene utilizzato per proteggere un solo circuito di alimentazione? In effetti, in questo caso, funzionano ancora "in tandem". Questo punto è stato toccato un po 'nell'articolo precedente. Bene, la domanda è abbastanza logica e tali dispositivi, ovviamente, esistono. Si chiamano interruttori differenziali o semplicemente diffavtomat.
Nella figura vedi solo un tale dispositivo. Questo è un interruttore differenziale trifase. Come nel RCD trifase, ha quattro morsetti: fase e zero e un pulsante TEST. Se si sofferma sulla sua struttura interna, allora qualcosa di nuovo è difficile da dire qui. Questo è un interruttore automatico e un interruttore differenziale in una bottiglia.
Il costo dei diffavomat è piuttosto elevato. Ad esempio, i modelli trifase di noti produttori stranieri hanno un costo di circa 100 euro. Piacere relativamente costoso. Tuttavia, un gruppo di AB + RCD avrà un costo approssimativamente comparabile e invece di quattro moduli standard da 17,5 mm su una guida DIN (con una versione trifase), ne occorreranno otto. Quindi in alcuni casi, i diffavomat sono ancora preferibili, specialmente se c'è un problema di spazio libero nel pannello di distribuzione.
Come verificare le prestazioni di un RCD o di un differenziale automatico? Abbiamo già menzionato il pulsante TEST. Tuttavia, tale controllo è molto superficiale e non riflette sempre la vera essenza delle cose. Pertanto, per la verifica obiettiva, vengono utilizzati circuiti di prova o dispositivi specializzati.
Mikhail Tikhonchuk
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