UZO — formål, konstruksjonsprinsipp, valg
Residual current devices (RCDer) er en av de mest populære enhetene som brukes av både byggefirmaer og private forbrukere. Men hvordan sikre seg det riktige valget RCD? Jeg håper denne artikkelen vil gjøre det lettere for deg å navigere i RCD-markedet mettet med forskjellige modeller.
Reststrømsenhet. Det grunnleggende
Reststrømsanordninger (RCD) eller med andre ord differensialbeskyttelsesanordninger, er konstruert for å beskytte mennesker mot elektrisk støt ved elektriske feil eller i kontakt med spenningsførende deler av en elektrisk installasjon, samt for å forhindre brann og brann. forårsaket av lekkasjestrømmer og jordfeil... Disse funksjonene er ikke iboende i konvensjonelle effektbrytere som kun reagerer på overbelastning eller kortslutning.
Hva er grunnen til å søke brannslukningsapparater for disse enhetene?
I følge statistikk er årsaken til omtrent 40% av alle branner som oppstår "lukking av elektriske ledninger".
I mange tilfeller dekker det generelle uttrykket "kortslutning i elektriske ledninger" ofte elektriske lekkasjer som oppstår på grunn av aldring eller isolasjonssvikt. I dette tilfellet kan lekkasjestrømmen nå 500mA. Det ble eksperimentelt funnet at når en lekkasjestrøm med akkurat en slik styrke flyter (og hva er en halv ampere? Verken termisk eller elektromagnetisk utslipp til en strøm av en slik styrke reagerer rett og slett ikke - bare av den grunn at de ikke er designet for dette) i maksimalt en halv time gjennom våt sagflis, antennes de spontant. (Og dette gjelder ikke bare sagflis, men alt støv generelt.)
Og hvordan beskytter jordfeilbrytere deg og meg mot elektriske støt?
Hvis en person berører en strømførende del, vil en strøm flyte gjennom kroppen hans, hvis verdi er koeffisienten for deling av fasespenningen (220 V) med summen av motstandene til ledningene, jording og selve menneskekroppen: Ipers = Uph / (Rpr + Rz + Rp ). I dette tilfellet kan jordings- og ledningsmotstandene sammenlignet med motstanden til menneskekroppen neglisjeres, sistnevnte kan tas som lik 1000 ohm. Derfor vil den aktuelle verdien være 0,22 A eller 220 mA.
Fra normativ og referanselitteratur om arbeidsbeskyttelse og sikkerhetstiltak er det kjent at minimumsstrømmen, hvis flyt allerede føles av menneskekroppen, er 5 mA. Den neste standardiserte verdien er den såkalte utløsningsstrømmen, lik 10 mA. Når en strøm av slik kraft passerer gjennom menneskekroppen, oppstår spontan muskelsammentrekning. En elektrisk strøm på 30 mA kan allerede forårsake luftveislammelse.Irreversible prosesser forbundet med blødning og hjertearytmier begynner i menneskekroppen etter at en strøm på 50 mA strømmer gjennom kroppen. Dødelig utgang er mulig når den utsettes for en strøm på 100 mA. Det er åpenbart at en person allerede bør være beskyttet mot en strøm lik 10 mA.
Så den rettidige responsen fra automatiseringen til en strøm på mindre enn 500 mA beskytter objektet mot brann, og til en strøm på mindre enn 10 mA - beskytter en person mot konsekvensene av utilsiktet berøring av strømførende deler.
Det er også kjent at du trygt kan holde den strømførende delen, som er under en spenning på 220 V, i 0,17 s. Hvis den aktive delen spenningsføres ved 380 V, reduseres den sikre berøringstiden til 0,08 s.
Problemet er at en så liten strøm, og selv for en ubetydelig kort tid, ikke er i stand til å fikse (og selvfølgelig slå av) konvensjonelle beskyttelsesenheter.
Derfor ble en slik teknisk løsning født som en ferromagnetisk kjerne med tre viklinger: - "strømforsyning", "strømleder", "kontroll". Strømmen som tilsvarer fasespenningen påført belastningen og strømmen som strømmer fra belastningen i nøytrallederen induserer magnetiske flukser med motsatte fortegn i kjernen. Hvis det ikke er lekkasjer i lasten og i den beskyttede delen av ledningen, vil den totale fluksen være null. Ellers (berøring, isolasjonssvikt, etc.), blir summen av de to strømmene ikke-null.
Fluksen som oppstår i kjernen induserer en elektromotorisk kraft i kontrollspolen. Et relé er koblet til kontrollspolen gjennom en presisjonsfiltreringsenhet for eventuelle forstyrrelser. Under påvirkning av EMF som oppstår i kontrollspolen, bryter releet fase- og nøytralkretsene.
I mange land er bruken av jordfeilbrytere i elektriske installasjoner regulert av normer og standarder.For eksempel, i den russiske føderasjonen - vedtatt i 1994-96 GOST R 50571.3-94, GOST R 50807-95, etc. I følge GOST R 50669-94 er RCD installert uten problemer i strømforsyningsnettverket til mobile bygninger laget av metall eller med en metallramme for gatehandel og husholdningstjenester. I de siste årene har administrasjonene i store byer, i samsvar med de statlige standardene og anbefalingene fra Glavgosenergonadzor, tatt beslutninger om å utstyre beholdningen av boliger og offentlige bygninger med disse enhetene (i Moskva — Order of the Government of Moscow No. 868 -RP datert 20.05.94.).
UZO er forskjellige... Tre-fase og en-fase...
Men inndelingen av RCD i underklasser slutter ikke der ...
For øyeblikket er det 2 radikalt forskjellige kategorier av jordfeilbrytere på det russiske markedet.
1. Elektromekanisk (nettuavhengig)
2. Elektronisk (avhengig av nettverk)
La oss vurdere handlingsprinsippet for hver av kategoriene separat:
Elektromekaniske jordfeilbrytere
RCD-grunnleggere er elektromekaniske. Den er basert på prinsippet om presisjonsmekanikk, dvs. ser du inne i en slik RCD, vil du ikke se op amp komparatorer, logikk og lignende.
Den består av flere hovedkomponenter:
1) Den såkalte null-sekvens strømtransformatoren, dens formål er å spore lekkasjestrømmen og overføre den med en viss Ktr til sekundærviklingen (I 2), I ut = I 2 * Ktr (en veldig idealisert formel, men som gjenspeiler essensen av prosessen).
2) Et følsomt magnetoelektrisk element (låsbart, dvs. når det utløses uten ekstern intervensjon, kan det ikke gå tilbake til sin opprinnelige tilstand - en lås) - spiller rollen som et terskelelement.
3) Relé - gir utløsning hvis låsen er innkoblet.
Denne typen RCD krever svært presis mekanikk for det følsomme magnetoelektriske elementet.For øyeblikket er det bare noen få globale selskaper som selger elektromekaniske jordfeilbrytere. Prisen deres er mye høyere enn prisen på elektroniske jordfeilbrytere.
Hvorfor har elektromekaniske jordfeilbrytere blitt utbredt i de fleste land i verden? Alt er veldig enkelt - denne typen RCD vil fungere hvis en lekkasjestrøm oppdages på et hvilket som helst spenningsnivå i nettverket.
Hvorfor er denne faktoren (uavhengig av nettspenningsnivået) så viktig?
Dette skyldes det faktum at når vi bruker en fungerende (betjent) elektromekanisk jordfeilbryter, garanterer vi 100 % av tiden at reléet vil utløses og forbrukerens strøm kuttes tilsvarende.
I elektroniske RCD-er er denne parameteren også stor, men den er ikke lik 100% (som vil bli vist nedenfor, dette skyldes det faktum at ved et visst nivå av nettverksspenning vil den elektroniske RCD-kretsen ikke fungere), og i vår hver prosent er et mulig menneskeliv (enten en direkte trussel mot menneskeliv når det berører ledningene, eller indirekte, i tilfelle brann fra brenning av isolasjonen).
I de fleste såkalte "utviklede" land er elektromekaniske jordfeilbrytere en standard og en innretning som er obligatorisk for utbredt bruk.I vårt land er det en gradvis overgang til obligatorisk bruk av jordfeilbrytere, men i de fleste tilfeller er brukeren ikke gitt informasjon om type RCD, noe som fører til bruk av billige elektroniske RCDer.
Elektroniske jordfeilbrytere
Hvert byggemarked er oversvømmet med slike jordfeilbrytere. Kostnadene for elektroniske jordfeilbrytere er noen steder lavere enn for elektromekaniske opp til 10 ganger.
Ulempen med slike jordfeilbrytere, som allerede nevnt ovenfor, er ikke en 100% garanti, hvis jordfeilbryteren er i god stand, at den vil bli utløst som et resultat av forekomsten av lekkasjestrøm. Fordelen er billighet og tilgjengelighet.
I prinsippet er den elektroniske jordfeilbryteren bygget på samme måte som den elektromekaniske (fig. 1). Forskjellen ligger i det faktum at plassen til det følsomme magnetoelektriske elementet tas av et komparativt element (komparator, zenerdiode). For at en slik ordning skal fungere, trenger du en likeretter, et lite filter (sannsynligvis til og med en KREN). Fordi nullsekvens-strømtransformatoren er et trinn ned (ti titalls ganger), er det også nødvendig med en signalforsterkningskrets, som i tillegg til det nyttige signalet også vil forsterke interferensen (eller ubalansesignalet tilstede ved null lekkasjestrøm) ) . Det er åpenbart fra ovenstående at øyeblikket når reléet utløses i denne typen RCD bestemmes ikke bare av lekkasjestrømmen, men også av nettspenningen.
Hvis du ikke har råd til en elektromekanisk RCD, så er det fortsatt verdt å skaffe deg en elektronisk RCD fordi den fungerer i de fleste tilfeller.
Det er også tilfeller der det ikke gir mening å kjøpe en dyr elektromekanisk RCD. Et av disse tilfellene er bruk av en stabilisator eller avbruddsfri strømforsyning (UPS) når du forsyner en leilighet/hus med strøm. I dette tilfellet gir det ingen mening å ta en elektromekanisk RCD.
Jeg merker med en gang at jeg snakker om RCD-kategorier, deres fordeler og ulemper, og ikke om spesifikke modeller. Du kan kjøpe RCD-er av lav kvalitet av elektromekaniske og elektroniske typer. Når du kjøper, be om et samsvarssertifikat, fordi mange elektroniske jordfeilbrytere på markedet vårt ikke er sertifisert.
Nullsekvensstrømtransformator (TTNP)
Vanligvis er dette en ferrittring som (inne) fase- og nøytraltrådene passerer gjennom, de spiller rollen som primærviklingen. Sekundærviklingen er jevnt viklet på overflaten av ringen.
Perfekt:
La lekkasjestrømmen være null.Strømmen som flyter gjennom faselederen skaper magnetfelt lik i størrelse med magnetfeltet skapt av strømmen som flyter gjennom den nøytrale ledningen og motsatt i retning. Dermed er den totale koblingsfluksen null og strømmen indusert i sekundærviklingen er null.
I øyeblikket når lekkasjestrømmen flyter gjennom lederne (null, fase), oppstår en strømubalanse, som et resultat av forekomsten av en fluks fra koblingen og induksjon av en strøm proporsjonal med lekkasjestrømmen til sekundærviklingen.
I praksis er det en ubalansestrøm som går gjennom sekundærviklingen og bestemmes av transformatoren som brukes. Kravet til TTNP er som følger: ubalansestrømmen må være betydelig mindre enn lekkasjestrømmen redusert til sekundærviklingen.
Utvalg av jordfeilbrytere
Anta at du har bestemt deg for type RCD (elektromekanisk, elektronisk). Men hva skal du velge fra den enorme listen over produkter som tilbys?
Du kan velge en RCD med tilstrekkelig nøyaktighet ved å bruke to parametere:
Merkestrøm og lekkasjestrøm (bruddstrøm).
Merkestrømmen er den maksimale strømmen som vil flyte gjennom faselederen. Det er lett å finne denne strømmen ved å vite det maksimale strømforbruket. Bare del det verste strømforbruket (maksimal effekt ved minimum Cos (?)) med fasespenningen. Det er ingen vits i å plassere en jordfeilbryter for en strøm som er større enn nominell strøm til maskinen foran jordfeilbryteren. Ideelt sett, med en margin, tar vi RCD for en merkestrøm lik maskinens merkestrøm.
RCDer med nominelle strømmer på 10,16,25,40 (A) finnes ofte.
Lekkasjestrømmen (triggerstrømmen) er vanligvis 10 mA hvis jordfeilbryteren er installert i en leilighet/hus for å beskytte menneskeliv, og 100-300mA i en bedrift for å forhindre brann hvis ledningene brennes.
Det er andre RCD-parametere, men de er spesifikke og ikke interessante for vanlige brukere.
Exit
Denne artikkelen dekker det grunnleggende for å forstå RCD-prinsipper samt metoder for å konstruere forskjellige typer reststrømsenheter. Elektromekaniske og elektroniske RCDer har selvfølgelig rett til å eksistere, fordi de har sine egne distinkte fordeler og ulemper.