ZabeZpiecZenia różnicowoprądowe w domowych

Ei
A p a r a t u r a
ł ą c z e n i o w a
i
z a b e z p i e c z a j ą c a
Zabezpieczenia różnicowoprądowe
w domowych instalacjach
elektrycznych 230/400 V
Paweł Sadowski
Wyłącznik różnicowoprądowy
to skomplikowane urządzenie,
wymagające stosowania
zaawansowanych technologii
i materiałów wysokiej jakości.
Zabezpieczenia różnicowoprądowe
są wykorzystywane w energetyce od
dawna. W instalacjach elektrycznych
niskiego napięcia również próbowano
wykorzystywać zabezpieczenia napięciowe i różnicowoprądowe jako dodatkowy
środek ochrony przeciwporażeniowej.
Jednak rozwój tych aparatów, zwłaszcza wyłączników różnicowoprądowych
wymagał przełamania szeregu barier
technologicznych. Dopiero od niedawna
zaczęto masowo produkować wysokiej
jakości materiały magnetyczne. Pozwoliło
to na wyprodukowanie szybkich i czułych
zabezpieczeń, które są bardzo istotnym
elementem dodatkowej ochrony przeciwporażeniowej, jak i również przeciwpożarowej. Wprowadzono również obowiązek
stosowania zabezpieczeń różnicowoprądowych w wielu instalacjach elektrycz-
Przekładnik Ferantiego z wyłącznika RCD 1-fazowy
nych całkowicie eliminując wyłączniki
napięciowe jako system ochrony przeciwporażeniowej.
Podstawowym elementem zabezpieczenia różnicowoprądowego jest przekładnik Ferantiego. Element ten składa
się z rdzenia toroidalnego, na którym
nawinięte są uzwojenia torów prądowych
oraz jedno uzwojenie od wyzwalacza elektromagnetycznego. Przekładnik 1-fazowy
ma dwa uzwojenia główne, odpowiednio
dla przewodu fazowego i neutralnego.
Przekładniki do obwodów 3-fazowych
mają odpowiednio po jednym uzwojeniu
Laboratoryjny zestaw
do testów
wyłączników RCD
20
Elektroinstalator 1/2007
dla każdej z faz i jedno uzwojenie dla
przewodu neutralnego. Geometryczna
suma prądów płynących przez uzwojenia
główne jest równa zeru, dlatego wypadkowy strumień magnetyczny w obwodzie przekładnika Ferantiego jest również
zerowy. W takim przypadku SEM indukowane w uzwojeniu wyzwalacza elektromagnetycznego jest również bliskie
zeru. Stan ten utrzymuje się też przy asymetrii obciążenia i niewielkim odchyłkom
kształtu sinusoidy napięcia sieci. Część
mechaniczna wyłącznika jest podobna
do konstrukcji stosowanej popularnych
wyłącznikach nadprądowych.
Wyłącznik RCD jest zabezpieczeniem,
które porównuje różnicę prądów płynących w torach prądowych. Wartość
znamionowa prądu różnicowego IΔn
i wynosi typowo: 10, 30, 100, 300
i 500 mA. Najbardziej powszechnie są
stosowane wyłączniki szybkie o prądzie różnicowym 30 mA. Wyzwolenie
zabezpieczenia powinno następować
w zakresie (0,5÷1)IΔn. Jeśli prąd różnicowy przekroczy wartość progową, wówczas wyzwalacz elektromagnetyczny
zwalania blokadę i sprężynowy mechanizm rozdziela styki wyłącznika. Taki
stan można sztucznie wywołać naciskając przycisk TEST wyłącznika różnicowoprądowego. Przycisk poprzez rezystor wymusza prąd upływu powodując
zadziałanie zabezpieczenia.
Produkowane są również wyłączniki różnicowoprądowe z wbudowanym
zabezpieczeniem nadprądowym (RCBO).
Rozwiązania te dobrze sprawdzają
www.elektroinstalator.com.pl
Ei
A p a r a t u r a
ł ą c z e n i o w a
i
z a b e z p i e c z a j ą c a
Wyłącznik RCD 3-fazowy
Wyłącznik RCD 1-fazowy
się jako zabezpieczenia dedykowane.
Pozwalają również na oszczędność miejsca w rozdzielnicy.
Aparatura modułowa, w szczególności skomplikowane wyłączniki różnicowoprądowe, muszą być produkowane
przez wyspecjalizowane fabryki z należytym systemem kontroli jakości. Jest
to bardzo istotne, ponieważ od jakości
tych zabezpieczeń zależy bezpieczeństwo
oraz funkcjonalność instalacji elektrycznej. Częstym problemem występującym
w eksploatacji wyłączników różnicowoprądowych jest przypadkowe, niepożądane
zadziałanie tych aparatów. Jest to spowodowane m.in. nadczułością przekładnika Ferantiego. Rutynowy program badań
tych zabezpieczeń uwzględnia również
Ei W a r t o
pomiary przy prądach poniżej wymaganego progu zadziałania. Wyłączniki KANLUX
badane są przy prądzie narastającym liniowo od wartości 0,3 IΔn do IΔn. Test prądem
≤0,5 IΔn ma na celu sprawdzenie nadczułości zabezpieczenia RCD. Czas wyłączenia mierzony jest przy prądach o wartości
skutecznej odpowiednio: IΔn, 2 IΔn oraz
5 IΔn. Wszystkie pomiary wykonywane
są dla dwóch faz początkowych przebiegów prądu testującego: dla zbocza narastającego i dla opadającego. Podobne
testy wykonują instalatorzy dokonujący
przeglądu instalacji elektrycznej. W laboratorium test zabezpieczeń odbywa się
na oddzielnym, specjalnym stanowisku
umożliwiającym wyzwalanie zabezpieczeń bez zakłóceń w instalacji elektrycznej. Podczas testów, wyłącznik pracuje na napięciu sieci. Jednak aparatura
testująca zadaje wartość natężenia prądu
wyzwalającego niezależnie od napięcia
sieci zasilającej. Rzeczywiste czasy wyłączeń są znacznie krótsze od wymaganego (200 ms) [1]. Mechaniczna zdolność rozłączanie styków jest na tyle duża,
że wyłącznie następuje nawet w czasie
6 ms. Typowe wartości czasów zadziałania dla wyłączników RCD nie przekraczają
50 ms, podczas gdy okres sinusoidy sieci
to 20 ms. Powtarzalność pomiarów oraz
bardzo krótkie czasy wyłączeń świadczą
o wysokim standardzie wykonania części
mechanicznych obecnie produkowanych
wyłączników. Warto dodać, że wszyscy
producenci aparatury modułowej niskiego
napięcia stosują identyczną konstrukcję
wyłączników RCD. W przyszłości więc,
należy spodziewać się zaostrzenia wymagań związanych z czasem wyłączeń.
Możliwe jest wykonanie zabezpieczenia różnicowoprądowego bez udziału
obwodu magnetycznego. Jednak elektromechanika jest stosunkowo niezawodna i wciąż tańsza od elektroniki. Dlatego
w aparatach elektrycznych, obwody magnetyczne jeszcze długo pozostaną podstawą konstrukcji wielu zabezpieczeń.
Ei
Mgr inż. Paweł Sadowski
KANLUX
Literatura
1. PN-EN 61557-6 „Bezpieczeństwo
elektryczne w niskonapięciowych sieciach
elektroenergetycznych o napięciach przemiennych do 1 kV i stałych do 1,5 kV
- Urządzenia przeznaczone do sprawdzania, pomiarów lub monitorowania środków ochronnych – Część 6: Urządzenia
różnicowoprądowe (RCD) stosowane w
sieciach TT, TN i IT”.
w i e d z i e ć
Nowa linia wyłączników silnikowych RMSI
RELPOL S.A. wprowadza na rynek nową linię wyłączników silnikowych RMSI.
Nowa seria produktów jest wynikiem dalszej kooperacji między RELPOL S.A. a firmą
SIEMENS. Obie firmy współpracują już od ponad roku przy produkcji i dystrybucji
styczników CRMI, CRNI, CRLI. Wprowadzenie na rynek wyłączników silnikowych
RMSI jest efektem dalszej współpracy obu firm. RMSI są to ręcznie sterowane,
trójbiegunowe wyłączniki kompaktowe przeznaczone do bezpośredniego wyłączania
trójfazowych silników prądu przemiennego oraz innych urządzeń. Wyłączniki
chronią silniki przed skutkami zwarć, przeciążeń oraz pracą niepełnofazową. Mają
wbudowany termiczny wyzwalacz przeciążeniowy oraz bezzwłoczny magnetyczny
wyzwalacz zwarciowy. Przeznaczone są do bezpośredniego montażu na szynie
35 mm wg EN 50022 lub na płycie za pomocą 2 wkrętów M4. Podstawowym
zastosowaniem wyłączników silnikowych jest sterowanie (włączanie, ochrona
i wyłączanie) elektrycznych silników indukcyjnych. Charakterystyki wyzwalania
przystosowane są głównie do ochrony silników. Nastawienie wyzwalacza
zwarciowego zapewnia poprawną pracę, rozruch oraz ochronę silnika. Wyłączniki
mogą znaleźć zastosowanie również do ochrony linii kablowych, przewodów oraz
urządzeń wymagających zabezpieczenia termicznego. Nowe wyłączniki mają na
wyposażeniu dodatkowym zintegrowane zestyki pomocnicze 1N/O i 1N/Z.
(RELPOL S.A.)
22
Elektroinstalator 1/2007
Ei
www.elektroinstalator.com.pl