UZO – Zweck, Konstruktionsprinzip, Wahl

Fehlerstromschutzschalter (RCDs) gehören zu den beliebtesten Geräten, die sowohl von Bauunternehmen als auch von privaten Verbrauchern verwendet werden. Aber wie stellt man sicher, dass man die richtige Wahl trifft? RCD? Ich hoffe, dass dieser Artikel Ihnen die Navigation auf dem mit verschiedenen Modellen gesättigten RCD-Markt erleichtert.

Fehlerstromschutzschalter. Die Grundlagen

Fehlerstromschutzgeräte (RCD) oder mit anderen Worten Differentialschutzgeräte dienen dazu, Personen bei elektrischen Fehlern oder bei Kontakt mit spannungsführenden Teilen einer Elektroinstallation vor Stromschlägen zu schützen sowie Brände und Brände zu verhindern. verursacht durch Ableitströme und Erdschlüsse... Diese Funktionen sind herkömmlichen Leistungsschaltern nicht eigen, die nur auf Überlast oder reagieren Kurzschluss.

Was ist der Grund für die Suche nach Feuerlöschern für diese Geräte?

Laut Statistik ist die Ursache für etwa 40 % aller Brände das „Schließen elektrischer Leitungen“.

In vielen Fällen deckt der allgemeine Begriff „Kurzschluss in elektrischen Leitungen“ elektrische Lecks ab, die aufgrund von Alterung oder Isolationsfehlern auftreten. In diesem Fall kann der Leckstrom 500 mA erreichen. Es wurde experimentell festgestellt, dass, wenn ein Leckstrom genau dieser Stärke fließt (und was ist ein halbes Ampere?), weder thermische noch elektromagnetische Auslöser auf einen Strom dieser Stärke einfach nicht reagieren – nur aus dem Grund, für den sie nicht ausgelegt sind (dies) maximal eine halbe Stunde lang durch nasses Sägemehl laufen lassen, entzünden sie sich spontan. (Und das gilt nicht nur für Sägemehl, sondern für Staub im Allgemeinen.)

Und wie schützen RCDs Sie und mich vor Stromschlägen?

Wenn eine Person ein spannungsführendes Teil berührt, fließt ein Strom durch ihren Körper, dessen Wert der Teilungskoeffizient der Phasenspannung (220 V) durch die Summe der Widerstände der Drähte, der Erdung und des menschlichen Körpers selbst ist: Ipers = Uph / (Rpr + Rz + Rp). In diesem Fall können die Erdungs- und Leitungswiderstände im Vergleich zum Widerstand des menschlichen Körpers vernachlässigt werden, letzterer kann mit 1000 Ohm angenommen werden. Der fragliche Stromwert beträgt daher 0,22 A oder 220 mA.

Aus der normativen und Referenzliteratur zu Arbeitsschutz- und Sicherheitsmaßnahmen ist bekannt, dass der Mindeststrom, dessen Fluss bereits vom menschlichen Körper spürbar ist, 5 mA beträgt. Der nächste normierte Wert ist der sogenannte Auslösestrom von 10 mA. Wenn ein solcher Kraftfluss durch den menschlichen Körper fließt, kommt es zu einer spontanen Muskelkontraktion. Bereits ein elektrischer Strom von 30 mA kann zu Atemlähmungen führen.Irreversible Prozesse im Zusammenhang mit Blutungen und Herzrhythmusstörungen beginnen im menschlichen Körper, nachdem ein Strom von 50 mA durch den Körper fließt. Bei einem Strom von 100 mA ist ein tödlicher Ausgang möglich. Es liegt auf der Hand, dass eine Person bereits vor einem Strom von 10 mA geschützt werden sollte.

So schützt die rechtzeitige Reaktion der Automatisierung auf einen Strom von weniger als 500 mA das Objekt vor Feuer und bei einem Strom von weniger als 10 mA schützt sie eine Person vor den Folgen einer versehentlichen Berührung stromführender Teile.

Es ist auch bekannt, dass man den stromführenden Teil, der unter einer Spannung von 220 V steht, 0,17 s lang sicher halten kann. Wird das Aktivteil mit 380 V bestromt, reduziert sich die Safe-Touch-Zeit auf 0,08 s.

Das Problem besteht darin, dass ein so geringer Strom, selbst für eine vernachlässigbar kurze Zeit, herkömmliche Schutzvorrichtungen nicht reparieren (und natürlich ausschalten) kann.

Daher entstand eine solche technische Lösung als ferromagnetischer Kern mit drei Wicklungen: „Stromversorgung“, „Stromleiter“, „Steuerung“. Der Strom, der der an der Last anliegenden Phasenspannung entspricht, und der von der Last im Neutralleiter fließende Strom induzieren im Kern magnetische Flüsse mit entgegengesetztem Vorzeichen. Wenn in der Last und im geschützten Teil der Verkabelung keine Lecks vorhanden sind, ist der Gesamtfluss Null. Andernfalls (Berührung, Isolationsfehler usw.) wird die Summe der beiden Ströme ungleich Null.

Der im Kern entstehende Fluss induziert eine elektromotorische Kraft in der Steuerspule. Ein Relais ist über eine Präzisionsfiltervorrichtung mit der Steuerspule verbunden, um eventuelle Störungen zu beseitigen. Unter dem Einfluss der in der Steuerspule auftretenden EMF unterbricht das Relais die Phasen- und Neutralleiterkreise.

In vielen Ländern ist der Einsatz von RCDs in Elektroinstallationen durch Normen und Standards geregelt.In der Russischen Föderation wurden beispielsweise 1994-96 GOST R 50571.3-94, GOST R 50807-95 usw. verabschiedet. Gemäß GOST R 50669-94 lässt sich der RCD problemlos in das Stromversorgungsnetz mobiler Gebäude aus Metall oder mit Metallrahmen für Straßenhandel und Haushaltsdienstleistungen einbauen. In den letzten Jahren haben die Verwaltungen großer Städte in Übereinstimmung mit den staatlichen Standards und Empfehlungen von Glavgosenergonadzor beschlossen, den Bestand an Wohngebäuden und öffentlichen Gebäuden mit diesen Geräten auszustatten (in Moskau – Verordnung der Moskauer Regierung Nr. 868 -RP). vom 20.05.94 .).

UZO sind anders... Dreiphasig und einphasig...

Aber die Einteilung von RCD in Unterklassen endet hier nicht ...

Derzeit gibt es auf dem russischen Markt zwei grundlegend unterschiedliche Kategorien von RCDs.

1. Elektromechanisch (netzunabhängig)

2. Elektronisch (abhängig vom Netzwerk)

Betrachten wir das Wirkprinzip jeder der Kategorien separat:

Elektromechanische RCDs

RCD-Gründer sind elektromechanisch. Es basiert auf dem Prinzip der Feinmechanik, d.h. Wenn Sie in einen solchen RCD schauen, werden Sie keine Operationsverstärker-Komparatoren, keine Logik und dergleichen sehen.

Es besteht aus mehreren Hauptkomponenten:

1) Der sogenannte Nullstromwandler, dessen Aufgabe es ist, den Leckstrom zu verfolgen und ihn mit einem bestimmten Ktr an die Sekundärwicklung (I 2) zu übertragen, I ut = I 2 * Ktr (eine sehr idealisierte Formel, aber die Essenz des Prozesses widerspiegeln ).

2) Ein empfindliches magnetoelektrisches Element (sperrbar, d. h. wenn es ohne äußeres Eingreifen ausgelöst wird, kann es nicht in seinen Ausgangszustand – eine Sperre – zurückkehren) – spielt die Rolle eines Schwellenelements.

3) Relais – sorgt für Auslösung, wenn die Sperre aktiviert ist.

Dieser RCD-Typ erfordert eine hochpräzise Mechanik für das empfindliche magnetoelektrische Element.Derzeit verkaufen nur wenige globale Unternehmen elektromechanische RCDs. Ihr Preis ist viel höher als der Preis elektronischer RCDs.

Warum sind elektromechanische RCDs in den meisten Ländern der Welt weit verbreitet? Alles ist ganz einfach – dieser RCD-Typ funktioniert, wenn auf einem beliebigen Spannungsniveau im Netzwerk ein Leckstrom festgestellt wird.

Warum ist dieser Faktor (unabhängig von der Netzspannungsebene) so wichtig?

Dies liegt daran, dass wir bei Verwendung eines funktionierenden (gewarteten) elektromechanischen RCD zu 100 % garantieren, dass das Relais auslöst und die Stromversorgung des Verbrauchers entsprechend unterbrochen wird.

Bei elektronischen RCDs ist dieser Parameter ebenfalls groß, beträgt jedoch nicht 100 % (wie weiter unten gezeigt wird, liegt dies daran, dass bei einer bestimmten Netzspannung die elektronische RCD-Schaltung nicht funktioniert) und In jedem unserer Prozente steckt ein mögliches menschliches Leben (entweder eine direkte Gefahr für menschliches Leben, wenn es die Drähte berührt, oder indirekt, im Falle eines Brandes durch Verbrennen der Isolierung).

In den meisten sogenannten „entwickelten“ Ländern sind elektromechanische RCDs ein Standard und ein Gerät, das für den weit verbreiteten Einsatz obligatorisch ist. In unserem Land gibt es einen schrittweisen Übergang zur obligatorischen Verwendung von RCDs, in den meisten Fällen ist der Benutzer dies jedoch keine Informationen über den Typ des RCDs gegeben, was zum Einsatz billiger elektronischer RCDs führt.

Elektronische RCDs

Jeder Baumarkt ist mit solchen RCDs überschwemmt. Die Kosten für elektronische RCDs sind mancherorts bis zum Zehnfachen niedriger als für elektromechanische.

Der Nachteil solcher RCDs ist, wie oben bereits erwähnt, keine hundertprozentige Garantie dafür, dass der RCD in gutem Zustand durch das Auftreten von Ableitströmen auslöst. Der Vorteil liegt in der Billigkeit und Verfügbarkeit.

Im Prinzip ist der elektronische RCD genauso aufgebaut wie der elektromechanische (Abb. 1). Der Unterschied besteht darin, dass an die Stelle des empfindlichen magnetoelektrischen Elements ein Vergleichselement (Komparator, Zenerdiode) tritt. Damit ein solches Schema funktioniert, benötigen Sie einen Gleichrichter und einen kleinen Filter (wahrscheinlich sogar einen KREN). Da es sich bei dem Nullstromtransformator um einen Abwärtstransformator handelt (zehnfach), ist auch eine Signalverstärkungsschaltung erforderlich, die zusätzlich zum Nutzsignal auch die Störung (oder das bei einem Leckstrom von Null vorhandene Unsymmetriesignal) verstärkt. . Daraus ist ersichtlich, dass der Auslösezeitpunkt des Relais bei diesem RCD-Typ nicht nur vom Leckstrom, sondern auch von der Netzspannung bestimmt wird.

Wenn Sie sich keinen elektromechanischen FI-Schutzschalter leisten können, lohnt sich dennoch die Anschaffung eines elektronischen FI-Schutzschalters, da dieser in den meisten Fällen funktioniert.

Es gibt auch Fälle, in denen der Kauf eines teuren elektromechanischen FI-Schutzschalters keinen Sinn macht. Einer dieser Fälle ist die Verwendung eines Stabilisators oder einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) bei der Stromversorgung einer Wohnung/eines Hauses. In diesem Fall macht es keinen Sinn, einen elektromechanischen FI-Schutzschalter zu verwenden.

Ich stelle sofort fest, dass ich über RCD-Kategorien und deren Vor- und Nachteile spreche und nicht über bestimmte Modelle. Sie können minderwertige RCDs elektromechanischer und elektronischer Bauart kaufen. Fordern Sie beim Kauf eine Konformitätsbescheinigung an, denn viele elektronische RCDs auf unserem Markt sind nicht zertifiziert.

Nullstromwandler (TTNP)

Normalerweise ist dies ein Ferritring, durch den (im Inneren) die Phasen- und Neutralleiter verlaufen, sie spielen die Rolle der Primärwicklung. Die Sekundärwicklung ist gleichmäßig auf die Ringoberfläche gewickelt.

Perfekt:

Der Leckstrom sei Null.Der durch den Phasenleiter fließende Strom erzeugt Magnetfeld gleich groß wie das Magnetfeld, das durch den durch den Neutralleiter fließenden Strom erzeugt wird, und in entgegengesetzter Richtung. Somit ist der gesamte Kopplungsfluss Null und der in der Sekundärwicklung induzierte Strom ist Null.

In dem Moment, in dem der Leckstrom durch die Leiter (Null, Phase) fließt, entsteht ein Stromungleichgewicht infolge des Auftretens eines Flusses aus der Kopplung und der Induktion eines Stroms proportional zum Leckstrom zur Sekundärwicklung.

In der Praxis entsteht ein Unsymmetriestrom, der durch die Sekundärwicklung fließt und durch den verwendeten Transformator bestimmt wird. Die Anforderung für TTNP lautet wie folgt: Der Unsymmetriestrom muss deutlich geringer sein als der auf die Sekundärwicklung reduzierte Leckstrom.

Auswahl an RCDs

Angenommen, Sie haben sich für die Art des RCD (elektromechanisch, elektronisch) entschieden. Aber was soll man aus der riesigen Produktliste auswählen?

Sie können anhand von zwei Parametern einen RCD mit ausreichender Genauigkeit auswählen:

Bemessungsstrom und Ableitstrom (Bruchstrom).

Der Nennstrom ist der maximale Strom, der durch den Phasenleiter fließt. Dieser Strom lässt sich leicht ermitteln, wenn man den maximalen Stromverbrauch kennt. Teilen Sie einfach den Stromverbrauch im ungünstigsten Fall (maximale Leistung bei minimalem Cos (?)) durch die Phasenspannung. Es macht keinen Sinn, vor dem RCD einen RCD für einen Strom zu platzieren, der größer als der Nennstrom der Maschine ist. Idealerweise nehmen wir den RCD mit einem Spielraum für einen Nennstrom, der dem Nennstrom der Maschine entspricht.

Häufig findet man RCDs mit Nennströmen von 10,16,25,40 (A).

Der Ableitstrom (Auslösestrom) beträgt normalerweise 10 mA, wenn der RCD in einer Wohnung/einem Haus installiert wird, um Menschenleben zu schützen, und 100–300 mA in einem Unternehmen, um Brände zu verhindern, wenn die Drähte durchbrennen.

Es gibt noch andere RCD-Parameter, diese sind jedoch spezifisch und für normale Benutzer nicht interessant.

Ausfahrt

In diesem Artikel werden die Grundlagen zum Verständnis der RCD-Prinzipien sowie Methoden zum Aufbau verschiedener Arten von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen behandelt. Elektromechanische und elektronische RCDs haben natürlich ihre Daseinsberechtigung, denn sie haben ihre ganz eigenen Vor- und Nachteile.