Il principio di funzionamento dell'RCD

L'abbreviazione RCD è stata creata dall'espressione "Dispositivo a corrente residua", che definisce lo scopo del dispositivo, che consiste nel rimuovere la tensione dal circuito ad esso collegato in caso di guasti accidentali dell'isolamento e formazione di correnti di dispersione attraverso di essi.

Principio operativo

Il funzionamento dell'RCD utilizza il principio del confronto tra le correnti che entrano nella parte controllata del circuito e le correnti che ne escono sulla base di un trasformatore differenziale che converte i valori primari di ciascun vettore in valori secondari strettamente proporzionali in angolo e direzione per raccolta geometrica.

Il metodo di confronto può essere rappresentato da un semplice bilancio o bilancio.

Quando l'equilibrio viene mantenuto, tutto funziona normalmente e quando viene disturbato, lo stato qualitativo dell'intero sistema cambia.

In un circuito monofase, vengono confrontati il ​​​​vettore della corrente di fase che si avvicina all'elemento di misura e lo zero che lo lascia. Durante il normale funzionamento con isolamento integrale affidabile, sono uguali, bilanciandosi a vicenda.Quando si verifica un guasto nel circuito e compare una corrente di dispersione, l'equilibrio tra i vettori considerati viene disturbato dal suo valore, che viene misurato da uno degli avvolgimenti del trasformatore e trasmesso al blocco logico.

Il confronto delle correnti in un circuito trifase viene effettuato secondo lo stesso principio, solo le correnti delle tre fasi passano attraverso un trasformatore differenziale e si crea uno squilibrio in base al loro confronto. Nel normale funzionamento, le correnti delle tre fasi sono bilanciate in somma geometrica e, in caso di guasti di isolamento in ciascuna fase, si verifica una corrente di dispersione in essa. Il suo valore è determinato sommando i vettori nel trasformatore.

Schema della struttura

Il funzionamento semplificato di un interruttore differenziale può essere rappresentato da blocchi in uno schema a blocchi.

Lo squilibrio delle correnti dal dispositivo di misura è diretto alla parte logica, che funziona secondo il principio del relè:

1. elettromeccanico;

2. o elettronico.

È importante capire la differenza tra i due. I sistemi elettronici sono ora in piena espansione e stanno diventando sempre più popolari per molte ragioni. Hanno un'ampia funzionalità, grandi capacità, ma richiedono energia elettrica per azionare l'elemento logico ed esecutivo, che è fornito da un blocco speciale collegato al circuito principale. Se l'elettricità si interrompe per vari motivi, un tale RCD, di norma, non funzionerà. L'eccezione sono i rari modelli elettronici dotati di questa funzione.

I relè elettromeccanici utilizzano l'energia meccanica di una molla carica, che in pratica sembra una normale trappola per topi. Affinché il relè funzioni, è sufficiente una forza meccanica minima sull'attuatore azionato.

Quando il topo tocca l'esca della trappola per topi preparata, la corrente di dispersione, che si è verificata nel caso di uno squilibrio nel trasformatore differenziale, provoca l'attivazione dell'azionamento e l'interruzione della tensione dal circuito. Per questo, il relè ha contatti di potenza incorporati in ogni fase e un contatto per la preparazione del tester.

Ogni tipo di relè presenta determinati vantaggi e svantaggi. I progetti elettromeccanici funzionano in modo affidabile da molti decenni e si sono dimostrati efficaci. Non richiedono un'alimentazione esterna e i modelli elettronici ne dipendono completamente.

È ormai generalmente accettato che la misura più efficace di protezione contro le scosse elettriche negli impianti elettrici fino a 1000 V è un dispositivo a corrente residua (RCD) per la corrente di dispersione.

Senza opporsi all'importanza di questa misura di protezione, la maggior parte degli esperti ha discusso per molti anni sui valori dei parametri principali dell'RCD: corrente di installazione, tempo di risposta e affidabilità.Ciò è spiegato dal fatto che i parametri dell'RCD sono strettamente correlati al prezzo e alle condizioni di lavoro.

Infatti, minore è la corrente di impostazione e minore è il tempo di risposta, maggiore è l'affidabilità dell'RCD, più costoso è il suo prezzo.

Inoltre, minore è la corrente di regolazione e minore è il tempo di funzionamento dell'RCD, più severi sono i requisiti per l'isolamento dell'area protetta, poiché anche un leggero deterioramento delle condizioni operative può portare a frequenti, e in alcuni casi e lunghi, false interruzioni dell'impianto elettrico, che rendono impossibile il normale lavoro.

D'altra parte, maggiore è la corrente di impostazione dell'RCD e più lungo è il tempo di risposta, peggiori sono le sue proprietà protettive.

Progettazione RCD

Il layout di un RCD monofase è mostrato nella foto sotto.

In esso, la tensione viene applicata ai terminali di ingresso e un circuito controllato è collegato ai terminali di uscita.

Il dispositivo a corrente residua trifase è realizzato allo stesso modo, ma in esso si osservano le correnti di tutte le fasi.

La figura mostra un RCD a quattro fili, sebbene sia disponibile in commercio un design a tre fili.

Come controllare l'RCD

La verifica funzionale è integrata in ogni modello di progettazione. Per questo viene utilizzato il blocco «Tester», che è un pulsante a molla di contatto aperto per l'autoregolazione e un resistore limitatore di corrente R. Il suo valore è scelto per creare una corrente minima sufficiente che simula artificialmente la dispersione.

Quando si preme il pulsante «Test», l'interruttore differenziale associato all'operazione deve essere disinserito. Se ciò non accade, dovrebbe essere rifiutato, controllato per danni e riparato o sostituito con funzionalità. Testare il dispositivo a corrente residua (RCD) su base mensile aumenta l'affidabilità del suo funzionamento.

A proposito, la manutenzione delle strutture elettroniche elettromeccaniche e individuali è facile da verificare in un negozio prima dell'acquisto. A tale scopo è sufficiente, quando il relè è acceso, fornire brevemente una corrente nel circuito di fase o neutro dalla batteria con qualsiasi polarità della connessione secondo le opzioni 1 e 2.

Un RCD funzionante con un relè elettromeccanico funzionerà e nella stragrande maggioranza dei casi i prodotti elettronici non possono essere controllati. Hanno bisogno di energia perché la logica funzioni.

Come collegare un RCD a un carico

I dispositivi di corrente residua sono destinati all'uso in circuiti di alimentazione che utilizzano il sistema TN-S o TN-C-S con il collegamento del bus PE neutro di protezione nel cablaggio, a cui sono collegati gli alloggiamenti di tutti i dispositivi elettrici.

In questa situazione, se l'isolamento è rotto, il potenziale che si sviluppa sul corpo passa immediatamente attraverso il conduttore PE a terra e il comparatore calcola il guasto.

In modalità di alimentazione normale, l'RCD non disconnette il carico, quindi tutti gli apparecchi elettrici funzionano in modo ottimale. La corrente di ciascuna fase induce il proprio flusso magnetico F nel circuito magnetico del trasformatore, poiché sono uguali in grandezza ma di direzione opposta, si annullano a vicenda. Non esiste un flusso magnetico comune e non è possibile indurre un campo elettromagnetico nella bobina del relè.

In caso di dispersione, il potenziale pericoloso fluisce verso terra attraverso il bus PE. Nella bobina del relè, un EMF è indotto dallo squilibrio risultante dei flussi magnetici (correnti in fase e neutro).

In questo modo il differenziale calcola immediatamente il guasto e in una frazione di secondo disconnette il circuito con i contatti di potenza.

Caratteristiche di un RCD con un relè elettromeccanico

L'utilizzo dell'energia meccanica della molla carica può in alcuni casi essere più vantaggioso rispetto all'utilizzo di un apposito blocco per alimentare il circuito logico. Considera questo con un esempio quando lo zero della rete di alimentazione viene interrotto e si verifica la fase.

In tale situazione, i relè elettronici statici non riceveranno alimentazione e quindi non potranno funzionare. Allo stesso tempo, in questa situazione, un sistema trifase presenta uno squilibrio di fase e un aumento di tensione.

Se si verifica un guasto dell'isolamento in un punto indebolito, il potenziale apparirà sull'alloggiamento e uscirà attraverso il conduttore PE.

Negli interruttori differenziali con relè per protezione elettromeccanica, funzionano normalmente dall'energia della molla caricata.

Come funziona un RCD in un circuito a due fili

Gli indiscutibili vantaggi della protezione contro le correnti di dispersione nelle apparecchiature elettriche realizzate secondo il sistema TN-S attraverso l'uso di RCD hanno portato alla loro popolarità e al desiderio dei singoli proprietari di appartamenti di installare RCD in un bifilare che non è dotato di un conduttore PE.

In questa situazione l'involucro dell'elettrodomestico è isolato da terra, non comunica con esso. Se si verifica un guasto di isolamento, il potenziale di fase appare sull'involucro invece di drenare da esso. Una persona che è a contatto con la terra e tocca accidentalmente il dispositivo è influenzata dalla corrente di dispersione allo stesso modo di una situazione senza un RCD.

Tuttavia, in un circuito senza dispositivo differenziale, la corrente può attraversare a lungo il corpo. Quando viene installato un RCD, rileverà un guasto e taglierà la tensione durante l'installazione entro frazioni di secondo, riducendo effetto dannoso della corrente e il grado di danno elettrico.

In questo modo la protezione facilita il salvataggio di una persona durante l'alimentazione in edifici dotati di schema TN-C.

Molti artigiani domestici cercano di installare da soli un RCD in vecchie case in attesa di ricostruzione per passare al sistema TN-C-S. Allo stesso tempo, nel migliore dei casi, eseguono un circuito di terra autocostruito o semplicemente collegano le scatole degli elettrodomestici alla rete idrica, alle batterie di riscaldamento e alle parti in ferro della fondazione.

Tali collegamenti possono creare situazioni critiche quando si verificano malfunzionamenti e causare gravi danni. Il lavoro di creazione del circuito di terra deve essere svolto in modo efficiente e controllato da misurazioni elettriche. Pertanto, vengono eseguiti da specialisti qualificati.

Tipi di installazione

La maggior parte degli interruttori differenziali è realizzata in un design fisso per il comune montaggio Din-bus nel quadro elettrico. Tuttavia, in vendita è possibile trovare strutture portatili collegate a una normale presa elettrica e il dispositivo protetto è inoltre alimentato da esse. Costano un po' di più.