Čo je to prúdový chránič (RCD): zariadenie, princíp činnosti, existujúce typy a označenie prúdového chrániča

Každá elektrická sieť by mala mať ochranné zariadenie, ale čo je to prúdový chránič a aký je princíp jeho činnosti, vie málokto. Význam skratky je zariadenie na ochranné vypnutie.

Tento nízkonapäťový elektrický prístroj je určený na vypnutie chráneného úseku obvodu pri vzniku rozdielového prúdu, ktorý prekračuje menovitú hodnotu tohto prístroja.

V našom článku sa pokúsime podrobne rozobrať konštrukciu a princíp činnosti prúdových chráničov, preskúmať existujúce varianty a pochopiť, aké informácie obsahuje označenie ochranných vypínačov.

Účel ochranného zariadenia

Zariadenie uzemňovacieho obvodu prúdového chrániča je vodičom PE neutrálnych vodivých krytov alebo častí elektrických mechanizmov s odporom najviac 4 ohmy.

Pri vzniku unikajúceho prúdu môžu byť uvedené prvky zariadenia pod napätím, čo predstavuje nebezpečenstvo pre život ľudí a zvierat pri dotyku s nimi, ako aj pre majetok.

Zachrániť pred úrazom elektrickým prúdom – to je poslanie ochranných prístrojov. Pri zistení unikajúceho prúdu vypnú napätie.

Najväčšie nebezpečenstvo spočíva v tom, že takéto poruchy v obvode sú neviditeľné a v zriedkavých prípadoch citeľné, keď sa pri dotyku so zariadením dá pocítiť ľahký úder prúdom.

Hlavnou príčinou tohto javu je porušenie izolačnej vrstvy vedenia. Nekontrolované procesy môžu spôsobiť veľké škody, preto ochranné zariadenia získavajú veľkú popularitu v domácich podmienkach.

Vplyv vodivých sietí na ľudský organizmus môže mať tragické následky. Tento problém bol vyriešený pomocou kontrolno-meracích prístrojov prúdových chráničov, ktoré patria do ochranného segmentu. Základné požiadavky na montáž a používanie sú popísané v norme IEC 60364

Použitie prúdových chráničov sa najviac rozšírilo v jednofázových sieťach so striedavým prúdom a uzemnením neutrálneho vodiča, ako aj s hodnotami napätia do 1 kV v rámci domáceho elektrického napájania.

Konštrukčné prevedenie prúdového chrániča

Voliteľné vlastnosti ochranného mechanizmu vám pomôžu pochopiť princíp činnosti prúdového chrániča, a to reprodukovanú reakciu zariadenia na unikajúci prúd.

Medzi kľúčové pracovné uzly patria:

• transformátorový diferenciálny senzor;
• spúšťací orgán – mechanizmus, ktorý preruší nesprávne fungujúci elektrický obvod;
• elektromagnetické relé;
• kontrolný blok.

K senzoru sú pripojené protiľahlé vinutia – fáza a nulový vodič. Pri normálnom režime prevádzky siete tieto polovodičové prvky vytvárajú v jadre magnetické toky, ktoré majú navzájom opačný smer. Vďaka tomu je magnetický tok rovný nule.

Transformátor sa skladá z uzavretého oceľového jadra, na ktorom sú nasadené dve cievky: primárna – pripojená k zdroju striedavého prúdu, sekundárna – pripojená k záťaži. Koľkokrát transformátor zvyšuje napätie striedavého prúdu, toľkokrát sa znižuje sila prúdu.

K sekundárnemu vinutiu navinutému na magnetickom obvode transformátora je pripojené relé elektromagnetického typu. Ak sú v sieti dodržané štandardné pracovné podmienky, nie je aktivované.

Pri vzniku úniku prúdu sa celá činnosť radikálne mení. Fázový a neutrálny vodič začnú prepúšťať rôzne hodnoty prúdu. Teraz budú mať aj silová hodnota a smer magnetických tokov na jadre transformátora rôzne parametre.

V sekundárnych závitoch vzniká prúd a po dosiahnutí nastavených hodnôt dôjde k aktivácii elektromagnetického relé. Je pripojené v páre s vypínacím mechanizmom. Táto dvojica v správnom okamihu zareaguje a rozpojí elektrickú sieť.

Podľa požiadaviek požiarnej bezpečnosti sa kontrolné kontroly zariadenia diferenciálnej ochrany vykonávajú pravidelne, najmenej raz za mesiac. Na tento účel je na prístroji špeciálne tlačidlo „TEST“.

Kontrolný uzol je tvorený odporovým mechanizmom – určitá záťaž pripojená popri diferenciálnom senzore. Tento prvok simuluje únik prúdu a tým sa vykonáva kontrola funkčnosti zariadenia. Viac o metódach kontroly sme hovorili v tomto článku.

Princíp činnosti/fungovania prúdového chrániča spočíva v nasledovnom: privedenie prúdu z fázového vodiča na kontrolný odpor a potom – na nulový vodič, pričom sa obíde senzor.

Tým sa vytvárajú podmienky rôznych hodnôt prúdu na vstupe a výstupe zariadenia. Táto nerovnováha by mala viesť k spusteniu vypínacieho uzla.

V závislosti od vývojárov sa môže schéma zapojenia líšiť, ale princíp použitý v činnosti prúdového chrániča bude identický u všetkých modelov.

Princíp činnosti ochranného mechanizmu

Pozrime sa, na čo je potrebné používať prúdový chránič. Fungovanie ochranného zariadenia je založené na meracej metóde.

Zaznamenávajú sa vstupné a výstupné parametre prúdov pretekajúcich cez transformátor. Ak je prvá hodnota väčšia ako druhá, znamená to, že v elektrickom obvode dochádza k úniku prúdu a prístroj vykoná odpojenie. Ak sú parametre identické, zariadenie nereaguje.

V dvojvodičovom systéme diferenciálne zariadenie nereaguje, ak vodičmi fázy a neutrálu prechádza prúd rovnakej sily. Ak je v týchto hodnotách rozdiel, znamená to, že v sieti došlo k izolačnému prierazu a ochranný mechanizmus odpojí poškodený úsek.

Pre lepšie pochopenie sa pozrime na to, ako bude fungovať prúdový chránič v domácom rozvodnom paneli s dvojpólovým systémom.

K horným svorkovým blokom je pripojený vstupný dvojžilový vodič (fáza a nulák). K dolným svorkám sú pripojené fáza a nulák, vedené k záťažovému miestu, napríklad k zásuvke napájania bojlera alebo rýchlovarnej kanvice. Ochranné uzemnenie spotrebiča bude vykonávané káblom, ktorý obchádza prúdový chránič.

V štandardnom prevádzkovom režime sa pohyb elektrónov uskutočňuje po línii fázy od vstupného kábla k elektrickému ohrievaču bojlera/kanvice, prúdiac cez prístroj diferenciálnej ochrany. Späť sa presúvajú na zem opäť cez prúdový chránič, avšak po línii nuláku.

Ak sa človek dotkne krytu vodivého spotrebiča, na ktorom sa v dôsledku prierazu objavil potenciál, v tejto situácii bude unikajúci prúd prechádzať telom človeka, na čo zariadenie takmer okamžite zareaguje a odpojí napájací systém.

Napríklad v ohrievacom telese (TEN) spotrebiča bola poškodená izolácia. Takto bude prúd čiastočne vodiť kryt cez vodu, ktorá je vo vnútri, a potom odchádzať do zeme prostredníctvom vedenia ochranného zariadenia.

Zvyšky prúdu sa vrátia po neutrálnej línii cez prúdový chránič. Jeho sila sa však zníži o veľkosť úniku v porovnaní so vstupným.

Rozdiel hodnôt vypočítava diferenčný transformátor. Ak je číslo väčšie ako povolené, prístroj okamžite zareaguje a preruší obvod.

V inom našom článku sme uviedli odporúčania pre výber a správne pripojenie prúdového chrániča pre bojler.

Účelnosť použitia prúdového chrániča

Pozrime sa na to, na čo je potrebné používať prúdový chránič a pred akými negatívnymi faktormi vplyvu zariadenie poskytuje ochranu.

V prvom rade – skrat fázy na kryt elektrospotrebičov. K problematickým miestam patria najmä ohrievacie telesá (TEN) ohrievačov a práčok. Stojí za zmienku, že prieraz vzniká iba vtedy, keď sa teplo tvoriaca súčiastka zahrieva pôsobením prúdu.

Tiež pri nesprávnom pripojení vodičov. Napríklad, ak sa používajú skrútené spoje bez svorkovnice, ktoré sa následne zapustia do steny a prekryjú vrstvou omietky. Keďže povrch má zvýšenú vlhkosť, tento skrútený spoj bude prierazom, ktorý spôsobuje únik do steny.

Diferenciálny ochranný mechanizmus bude v tomto prípade neustále vykonávať odpojenie linky, kým úsek úplne nevyschne alebo kým nebude prerobený spojovací uzol.

Automatická ochrana sa efektívne využíva v domácich podmienkach: v elektrických skupinách pre kúpeľňu, kuchyňu a zásuvky s veľkým počtom napájaných spotrebičov. Ideálny variant je, keď sú takéto zariadenia nainštalované na každej skupine zásuviek.

Oblasť použitia prehľadových prístrojov je pomerne rozmanitá – od verejných budov až po rozsiahle podniky. Sú nimi vybavené elektrotechnické konštrukcie a schémy určené na príjem a distribúciu: rozvádzače v obytných domoch, systémy napájania elektrickým prúdom pre individuálnu spotrebu atď. Hlavné pri tom je správne vybrať prúdový chránič podľa výkonu.

Typy prístrojov a ich klasifikácia

Firmy-výrobcovia vybavujú svoje výrobky rôznorodými možnosťami, ktoré je potrebné zohľadniť pri určení potrebného druhu prúdového chrániča na základe konkrétnych prevádzkových podmienok elektrickej siete.

Aby si bežný spotrebiteľ dokázal vybrať potrebné zariadenie na ochranné vypnutie spomedzi rozmanitosti ponúkaných modelov, bol vytvorený klasifikačný systém založený na nasledujúcich charakteristikách:

• princíp činnosti;
• druh rozdielového prúdu;
• časové oneskorenie vypínacieho rozdielového prúdu;
• počet pólov;
• spôsob inštalácie.

Ďalej si podrobnejšie rozoberieme každú z týchto klasifikácií.

Klasifikácia #1 – podľa spôsobu zapojenia

Existujú len dva spôsoby aktivácie – elektromechanický a elektronický. V prvom prípade automat odpojí napájanie na poškodenom vedení nezávisle od sieťového napätia. Hlavný pracovný prvok je toroidné jadro s vinutiami.

Pri vzniku úniku sa v sekundárnom obvode vytvára napätie na aktiváciu polarizačného relé, čo vedie k aktivácii vypínacieho mechanizmu.

Pre zariadenia elektromechanického typu nie je potrebné externé napätie. Zdrojom ich činnosti je rozdielový prúd na poškodenom vedení.

Fungovanie zariadenia s elektronickou výplňou je úplne závislé od dodatočného napätia, t. j. vyžaduje externé napájanie. Tu je pracovným prvkom elektronická doska so zosilňovačom.

Vnútri takéhoto mechanizmu nie sú žiadne dodatočné zdroje akumulujúce energiu, preto na činnosť obvodu sa používa elektrina z externej siete a ak nie je napätie, zariadenie nepreruší obvod.

Určenie typu zariadenia: k svorkám tužkovej batérie «AA» prispájkovať dva vodiče. Zapnúť prúdový chránič a pripojiť k vstupu ochranného bloku, a nasledujúci – k výstupu. Linky pripojiť na jeden pól. Ak sa prístroj vypne – znamená to, že ide o elektromechanický typ, ak nie – elektronický.

Príklad činnosti elektronického prúdového chrániča inštalovaného na linke so zásuvkou, z ktorej je napájaná mikrovlnná rúra: došlo k prerušeniu nulovej fázy, navyše k tomu, v rovnakom období vznikla porucha elektroinštalácie mikrovlnnej rúry a došlo k zopnutiu fázy na kryt, t. j. na ňom sa objavil nebezpečný potenciál.

Ak sa dotknete rúry, elektronický typ ochrany nebude aktivovaný, pretože nie je napájacia sieť. Práve z dôvodu nespoľahlivosti v porovnaní s elektromechanickým analógom tento prístroj získal menšie rozšírenie.

Klasifikácia #2 – podľa druhu unikajúceho prúdu

Všetky modely vyrábaných bezpečnostných automatov sa ďalej delia podľa zaťažovacieho prúdu prechádzajúceho cez zariadenie. Spracúvajú napätie daného formátu kmitov.

Na kryte všetkých prístrojov a v pase sa uvádza menovitá hodnota pracovného napätia. Tento parameter musí zodpovedať rozsahu menovitého prúdu elektrotechniky.

Typ AC bude aktivovaný pri okamžitom vzniku striedavého unikajúceho napätia v kontrolovanom obvode alebo pri jeho vlnovitom narastaní. Tieto prístroje sú označené nápisom «AC» alebo symbolom «~».

Najvhodnejší formát pre domáce použitie – prúdový chránič typu AC. Model je najlacnejší z prístrojov podobného účinku. V pase k elektrotechnike výrobcovia často uvádzajú konkrétny model ochranného automatu vhodný pre toto zariadenie.

Typ A reaguje pri okamžitom vzniku striedavého alebo pulzujúceho prierazového prúdu v kontrolovanom obvode, alebo pri ich pomalom narastaní.

Takýto mechanizmus možno použiť v ktorýchkoľvek uvedených situáciách. Na kryte automatu je uvedená skratka «A» alebo symbol, ako na grafickom vyobrazení v obdĺžniku. .

Najčastejšie je typ A pripojený k obvodu, kde sa vykonáva regulácia zaťaženia odrezaním vrcholu sínusoidy, napríklad úprava ukazovateľov rýchlosti otáčavých pohybov motora tyristorovým meničom.

Cena modelu A je niekoľkonásobne vyššia v porovnaní s AC, pretože tu sa dodatočne vykonáva kontrola jednosmerného napätia vznikajúceho v silovej meničovej technike.

Prúdové chrániče podtypu B sú účinné na vyvolanie reakcie v podriadenej elektroschéme jednosmerného, striedavého alebo transformovaného (usmerneného) unikajúceho prúdu.

Toto je nákladné zariadenie určené pre objekty priemyselnej činnosti. V domácich podmienkach sa nepoužívajú.

Uvedené ochranné vypínacie zariadenia typu A, B a AC sú navrhnuté na čas aktivácie 0,02-0,03 s.

Klasifikácia #3 – podľa typu časového oneskorenia

Táto klasifikácia predpokladá rozlíšenie podľa dvoch typov: S a G. Automatickú ochranu typu S možno charakterizovať reakciou selektívneho formátu. Časové oneskorenie aktivácie zodpovedá rozsahu 0,15-0,5 s. Je vhodné ho vybrať v prípade skupinového pripojenia prúdových chráničov (RCD).

Schéma bytového rozvádzača s dvomi skupinami záťaže, kde sú pripojené dva rôzne typy ochranných zariadení: AC alebo A, a S

Podľa schémy sú v rozvádzači umiestnené dve záťažové skupiny vo forme zásuviek č. 1 a č. 2, na ktoré je pripojený prúdový chránič typu A, a na vstup miestnosti druhý istič – S.

Ak dôjde k poruche v jednom zväzku, vstupný prístroj sa aktivuje iba vtedy, keď kolektívne zariadenie nesplní svoju funkciu a neodpojí chybný úsek.

Selektivitu aktivácie prerušenia obvodu je možné vykonať pomocou inej metódy – prostredníctvom nastavení unikajúceho prúdu. Tento spôsob získal najväčšie rozšírenie.

Schéma bytového rozvádzača s dvomi skupinami záťaže, kde sú pripojené dva rôzne typy ochranných zariadení: AC s nastavením poruchy a druhé A, ale s väčšou hodnotou

Vezmime podobnú predchádzajúcu schému a upravíme ju takto: skupinový istič vyberieme typu AC len už s nastavením diferenciálneho prúdu 0,03 A, a na vstupe bude podobné zariadenie len na 0,1 A.

Existujú situácie, keď diferenciálny prúd v poruchovom obvode prekračuje menovité nastavenia dvoch ochranných prístrojov. Pri prvej schéme nebude selektivita narušená, pri druhej – vypínací prúd môže aktivovať ktorékoľvek z pripojených zariadení.

Prístroj formátu G je tiež prezentovaný selektívnym princípom činnosti a má oneskorenie 0,06-0,08 s. Všetky opísané selektívne typy sú navrhnuté na pôsobenie extrémnych prúdov – do 15 kA.

Niektoré modely prúdových chráničov majú systém regulácie nastavenia diferenčného orgánu, iné takúto možnosť nemajú. Avšak pre domáce účely je vhodný druhý variant vyhotovenia.

Vypínací prúd je dôležitým parametrom výberu, pretože práve vďaka nemu je zabezpečená bezpečnosť.

Napríklad v miestnostiach so zvýšenou vlhkosťou sa napájanie elektrických spotrebičov realizuje s pripojením ochranných vypínacích zariadení s nastavením 0,01 A. Pre štandardné domáce podmienky – 0,03 A.

Pre organizáciu protipožiarnej bezpečnosti budov – 0,1-0,3 A. Odporúčame oboznámiť sa s radami pre výber protipožiarneho prúdového chrániča a s jemnosťami jeho montáže.

Klasifikácia #4 – podľa počtu pólov

Vzhľadom na to, že automatické zariadenie funguje na princípe porovnávania hodnôt prúdu, ktoré ním prechádzajú, počet pólov ističa bude identický s počtom vodivých vedení.

Dvojpólový prúdový chránič (RCD) sa označuje ako 2P. Zapája sa do jednofázového obvodu na zaistenie ochrany osôb a predchádzanie možným príčinám požiaru.

Označenie štvorpólových RCD je 4P. Sú určené na prevádzku v sieti s tromi fázami. Možná je aj kombinácia inštalácie, napríklad zariadenie so štyrmi pólmi sa zavádza do dvojvodičovej siete.

Pri tom sa však nevyužije celý potenciál zariadenia, čo je ekonomicky nevýhodné.

Pri inštalácii ochranného ističa treba zohľadniť možnosť, že zaťažovací prúd môže prekročiť maximálne prevádzkové hodnoty zariadenia. Preto sa dodatočne inštaluje istič s menovitým napätím nie väčším ako pracovný prúd bezpečnostného systému.

Klasifikácia #5 – podľa spôsobu inštalácie prístroja

Keďže ochranné zariadenia na rozdielový prúd sú vyhotovené v rôznych krytoch, možno ich používať ako stacionárne alebo prenosné.

V druhom prípade je prístroj vybavený predlžovacím káblom. Zariadenia upevnené na DIN lište sa montujú do elektrického rozvádzača, ktorý je umiestnený buď na chodbe, alebo v byte.

Existujú aj varianty vyhotovenia typu RCD-zásuvka a RCD-vidlica. V prvom aj druhom prípade akýkoľvek elektrospotrebič pripojený prostredníctvom takéhoto mechanizmu pri poruche nepredstavuje nebezpečenstvo pre osobu.

Úplné vysvetlenie označovacích hodnôt

Na tele zariadenia je povinne uvedený názov vývojárskej firmy. Ďalej nasleduje štandardizované označenie so sériovým číslom.

Na rozlúštenie skratky použijeme tento príklad [F][X]00[X]-[XX]:

• [F] – prúdový chránič;
• [X] – formát vyhotovenia;
• 00 – číselné alebo alfanumerické označenie série;
• [X] – počet pólov: 2 alebo 4;
• [XX] – charakteristiky podľa typu unikajúceho prúdu: AC, A a B.

Taktiež tu budú uvedené menovité parametre zariadenia, na ktoré je potrebné pri výbere venovať osobitnú pozornosť.

Rozlúštenie skratky: 1 – značka; 2 – typ zariadenia; 3 – selektívny typ; 4 – zhoda s európskymi normami; 5 – menovitý pracovný prúd a nastavenie; 6 – maximálne striedavé pracovné napätie; 7 – menovitý prúd, ktorý zariadenie znesie; 8 – rozopínacia a zapínacia schopnosť rozdielového prúdu; 9 – elektrická schéma; 10 – manuálna kontrola funkčnosti; 11 – označenie polohy prepínača

K maximálnym parametrom, na ktoré sú zariadenia navrhnuté, patria: napätie Un, prúd In, diferenciálna hodnota prúdu na rozpojenie obvodu IΔn, schopnosť zapínania a vypínania Im, spínacia schopnosť pri skratoch Icn.

Základné označovacie hodnoty musia byť umiestnené tak, aby zostali viditeľné po inštalácii prístroja. Niektoré parametre môžu byť uvedené na boku alebo na zadnom paneli, viditeľné len pred montážou výrobku.

Výstupy určené len na pripojenie nulového vodiča sú označené latinským symbolom «N». Na vypnutý režim prúdového chrániča (RCD) poukazuje symbol «O» (kruh), zapnutý – krátka vertikálna čiarka «I».

Nie na každom výrobku sú uvedené optimálne teplotné ukazovatele okolia. V modeloch, kde je symbol – to znamená, že rozsah prevádzkového režimu je od -25 do +40 °C, ak nie sú žiadne označenia – myslia sa tým štandardné ukazovatele od -5 do +40 °C.

Závery a užitočné video k téme

Video materiál s podrobným prehľadom všetkých základných prvkov ochranných mechanizmov, ich účelu a princípu vzájomnej interakcie:

Popis všetkých typov ochranných ističov, ako aj rady, ako si správne vybrať:

Odpoveď na večnú otázku, na čom sa rozhodnúť – na diferenciálnom ističi alebo na prúdovom chrániči (RCD) + tajomstvá montáže:

Použitie prúdového chrániča (RCD) – výhodné a správne riešenie nielen z hľadiska úspory, ale aj z hľadiska požiarnej bezpečnosti a ochrany človeka.

Odporúča sa maximálne využiť jeho potenciál v domácich podmienkach, inštaláciou na všetky skupiny elektrotechniky na zabezpečenie úplnej izolácie od vplyvu elektriny.

Máte otázky k princípu činnosti alebo klasifikácii zariadení na ochranné vypínanie? Alebo chcete doplniť uvedený materiál o užitočné informácie? Napíšte, prosím, svoje upresnenia do bloku komentárov, pýtajte sa – experti a kompetentní návštevníci našej stránky sa pokúsia čo najpodrobnejšie vám odpovedať.