UZO — scopo, principio di costruzione, scelta
I dispositivi a corrente residua (RCD) sono uno dei dispositivi più popolari utilizzati sia dalle società di costruzioni che dai consumatori privati. Ma come assicurarsi della scelta giusta DMC? Spero che questo articolo ti semplifichi la navigazione nel mercato RCD saturo di modelli diversi.
Dispositivo a corrente residua. Le basi
I dispositivi a corrente residua (RCD) o, in altre parole, i dispositivi di protezione differenziale, sono progettati per proteggere le persone da scosse elettriche in caso di guasti elettrici o in contatto con parti in tensione di un impianto elettrico, nonché per prevenire incendi e incendi , causati da correnti di dispersione e guasti a terra... Queste funzioni non sono inerenti agli interruttori automatici convenzionali che reagiscono solo al sovraccarico o corto circuito.
Qual è il motivo per cercare estintori per questi dispositivi?
Secondo le statistiche, la causa di circa il 40% di tutti gli incendi che si verificano è la "chiusura dei cavi elettrici".
In molti casi, la frase generica "cortocircuito nei cavi elettrici" copre spesso le perdite elettriche che si verificano a causa dell'invecchiamento o del guasto dell'isolamento. In questo caso, la corrente di dispersione può raggiungere i 500 mA. È stato scoperto sperimentalmente che quando scorre una corrente di dispersione di tale intensità (e quanto è mezzo ampere? Né il rilascio termico né quello elettromagnetico a una corrente di tale intensità semplicemente non rispondono - solo per il motivo che non sono progettati per questo) per un massimo di mezz'ora attraverso la segatura bagnata, si accendono spontaneamente. (E questo vale non solo per la segatura, ma per qualsiasi polvere in generale.)
E in che modo gli RCD proteggono te e me dalle scosse elettriche?
Se una persona tocca una parte sotto tensione, attraverso il suo corpo scorrerà una corrente, il cui valore è il coefficiente di divisione della tensione di fase (220 V) per la somma delle resistenze dei fili, della messa a terra e del corpo umano stesso: Ipers = Uph / (Rpr + Rz + Rp ). In questo caso si possono trascurare le resistenze di messa a terra e di cablaggio rispetto alla resistenza del corpo umano, quest'ultima può essere assunta pari a 1000 ohm. Pertanto, il valore di corrente in questione sarà 0,22 A o 220 mA.
Dalla letteratura normativa e di riferimento in materia di protezione del lavoro e misure di sicurezza, è noto che la corrente minima, il cui flusso è già percepito dal corpo umano, è di 5 mA. Il prossimo valore standardizzato è la cosiddetta corrente di rilascio, pari a 10 mA. Quando un flusso di tale forza attraversa il corpo umano, si verifica una contrazione muscolare spontanea. Una corrente elettrica di 30 mA può già causare paralisi respiratoria.I processi irreversibili associati a sanguinamento e aritmie cardiache iniziano nel corpo umano dopo che una corrente di 50 mA scorre attraverso il corpo. L'uscita letale è possibile se esposta a una corrente di 100 mA. È ovvio che una persona dovrebbe già essere protetta da una corrente pari a 10 mA.
Pertanto, la risposta tempestiva dell'automazione a una corrente inferiore a 500 mA protegge l'oggetto dal fuoco e a una corrente inferiore a 10 mA protegge una persona dalle conseguenze del contatto accidentale con parti in tensione.
È anche noto che è possibile tenere in sicurezza la parte che trasporta corrente, che è sotto una tensione di 220 V, per 0,17 s. Se la parte attiva è alimentata a 380 V, il tempo di contatto sicuro si riduce a 0,08 s.
Il problema è che una corrente così piccola, e anche per un tempo trascurabile, non è in grado di riparare (e, ovviamente, spegnere) i dispositivi di protezione convenzionali.
Pertanto, tale soluzione tecnica nasce come nucleo ferromagnetico con tre avvolgimenti: — “alimentazione di corrente”, “conduttore di corrente”, “comando”. La corrente corrispondente alla tensione di fase applicata al carico e la corrente che fluisce dal carico nel conduttore neutro inducono flussi magnetici di segno opposto nel nucleo. Se non ci sono perdite nel carico e nella parte protetta del cablaggio, il flusso totale sarà nullo. In caso contrario (tocco, rottura dell'isolamento, ecc.), la somma delle due correnti diventa diversa da zero.
Il flusso che nasce nel nucleo induce una forza elettromotrice nella bobina di controllo. Un relè è collegato alla bobina di controllo tramite un dispositivo di filtraggio di precisione per eventuali interferenze. Sotto l'influenza dell'EMF che si verifica nella bobina di controllo, il relè interrompe i circuiti di fase e neutro.
In molti paesi, l'uso di RCD negli impianti elettrici è regolato da norme e standard.Ad esempio, nella Federazione Russa - adottato nel 1994-96 GOST R 50571.3-94, GOST R 50807-95, ecc. Secondo GOST R 50669-94, l'RCD viene installato senza problemi nella rete di alimentazione di edifici mobili in metallo o con telaio metallico per il commercio ambulante e i servizi domestici. Negli ultimi anni, le amministrazioni delle grandi città, in conformità con gli standard statali e le raccomandazioni di Glavgosenergonadzor, hanno deciso di dotare il parco di edifici residenziali e pubblici di questi dispositivi (a Mosca - Ordine del governo di Mosca n. 868 -RP del 20.05.94 .).
Gli UZO sono diversi... Trifase e monofase...
Ma la divisione di RCD in sottoclassi non finisce qui...
Attualmente, sul mercato russo esistono 2 categorie radicalmente diverse di RCD.
1. Elettromeccanico (indipendente dalla rete)
2. Elettronico (dipende dalla rete)
Consideriamo separatamente il principio di azione di ciascuna delle categorie:
RCD elettromeccanici
I fondatori di RCD sono elettromeccanici. Si basa sul principio della meccanica di precisione, vale a dire guardando all'interno di un tale RCD, non vedrai comparatori di amplificatori operazionali, logica e simili.
Consiste di diversi componenti principali:
1) Il cosiddetto trasformatore di corrente a sequenza zero, il suo scopo è quello di inseguire la corrente di dispersione e trasmetterla con un certo Ktr all'avvolgimento secondario (I 2), I ut = I 2 * Ktr (una formula molto idealizzata, ma che riflette l'essenza del processo).
2) Un elemento magnetoelettrico sensibile (bloccabile, cioè quando attivato senza intervento esterno, non può tornare allo stato iniziale - un blocco) - svolge il ruolo di elemento di soglia.
3) Relè - fornisce l'intervento se la serratura è impegnata.
Questo tipo di RCD richiede una meccanica estremamente precisa per l'elemento magnetoelettrico sensibile.Attualmente, solo poche aziende globali vendono RCD elettromeccanici. Il loro prezzo è molto più alto del prezzo degli RCD elettronici.
Perché gli RCD elettromeccanici si sono diffusi nella maggior parte dei paesi del mondo? Tutto è molto semplice: questo tipo di RCD funzionerà se viene rilevata una corrente di dispersione a qualsiasi livello di tensione nella rete.
Perché questo fattore (indipendentemente dal livello di tensione di rete) è così importante?
Ciò è dovuto al fatto che quando utilizziamo un RCD elettromeccanico funzionante (revisionato), garantiamo il 100% del tempo in cui il relè scatterà e l'alimentazione del consumatore verrà interrotta di conseguenza.
Negli RCD elettronici, anche questo parametro è grande, ma non è uguale al 100% (come verrà mostrato di seguito, ciò è dovuto al fatto che a un certo livello di tensione di rete, il circuito RCD elettronico non funzionerà) e nella nostra ogni percentuale c'è una possibile vita umana (o una minaccia diretta alla vita umana quando tocca i fili, o indiretta, nel caso di un incendio dovuto alla combustione dell'isolamento).
Nella maggior parte dei paesi cosiddetti "sviluppati" gli interruttori differenziali elettromeccanici sono uno standard e un dispositivo obbligatorio per un uso diffuso.Nel nostro Paese si sta verificando un graduale passaggio all'uso obbligatorio degli interruttori differenziali, ma nella maggior parte dei casi l'utente è non vengono fornite informazioni sul tipo di RCD, il che porta all'uso di RCD elettronici economici.
RCD elettronici
Ogni mercato delle costruzioni è invaso da tali DCR. I costi degli RCD elettronici sono in alcuni punti inferiori a quelli elettromeccanici fino a 10 volte.
Lo svantaggio di tali RCD, come già accennato in precedenza, non è una garanzia al 100%, se l'RCD è in buone condizioni, che verrà attivato a seguito del verificarsi della corrente di dispersione. Il vantaggio è l'economicità e la disponibilità.
In linea di principio, l'RCD elettronico è costruito allo stesso modo di quello elettromeccanico (Fig. 1). La differenza sta nel fatto che il posto dell'elemento magnetoelettrico sensibile è preso da un elemento comparativo (comparatore, diodo zener). Affinché un tale schema funzioni, avrai bisogno di un raddrizzatore, un piccolo filtro (probabilmente anche un KREN). Poiché il trasformatore di corrente omopolare è uno step down (decine di volte), allora è necessario anche un circuito di amplificazione del segnale, che oltre al segnale utile amplificherà anche l'interferenza (ovvero il segnale di squilibrio presente a corrente di dispersione nulla) ) . È ovvio da quanto sopra che il momento in cui il relè viene attivato in questo tipo di RCD è determinato non solo dalla corrente di dispersione, ma anche dalla tensione di rete.
Se non puoi permetterti un RCD elettromeccanico, vale comunque la pena acquistare un RCD elettronico perché funziona nella maggior parte dei casi.
Ci sono anche casi in cui non ha senso acquistare un costoso RCD elettromeccanico. Uno di questi casi è l'uso di uno stabilizzatore o di un gruppo di continuità (UPS) durante l'alimentazione di un appartamento / casa. In questo caso, non ha senso prendere un RCD elettromeccanico.
Noto subito che sto parlando di categorie RCD, dei loro pro e contro, e non di modelli specifici. È possibile acquistare RCD di bassa qualità di tipo elettromeccanico ed elettronico. Al momento dell'acquisto, chiedi un certificato di conformità, perché molti RCD elettronici sul nostro mercato non sono certificati.
Trasformatore di corrente a sequenza zero (TTNP)
Di solito si tratta di un anello di ferrite attraverso il quale (all'interno) passano i fili di fase e neutro, svolgono il ruolo di avvolgimento primario. L'avvolgimento secondario è avvolto uniformemente sulla superficie dell'anello.
Perfetto:
Lascia che la corrente di dispersione sia zero.La corrente che scorre attraverso il conduttore di fase crea campo magnetico uguale in grandezza al campo magnetico creato dalla corrente che scorre attraverso il filo neutro e di direzione opposta. Pertanto il flusso di accoppiamento totale è zero e la corrente indotta nell'avvolgimento secondario è zero.
Nel momento in cui la corrente di dispersione scorre attraverso i conduttori (zero, fase), si verifica uno squilibrio di corrente, a seguito del verificarsi di un flusso dall'accoppiamento e dell'induzione di una corrente proporzionale alla corrente di dispersione all'avvolgimento secondario.
In pratica esiste una corrente di squilibrio che attraversa l'avvolgimento secondario ed è determinata dal trasformatore utilizzato. Il requisito per TTNP è il seguente: la corrente di squilibrio deve essere significativamente inferiore alla corrente di dispersione ridotta all'avvolgimento secondario.
Selezione di RCD
Supponiamo di aver deciso il tipo di RCD (elettromeccanico, elettronico). Ma cosa scegliere dall'enorme elenco di prodotti in offerta?
Puoi scegliere un RCD con sufficiente precisione utilizzando due parametri:
Corrente nominale e corrente di dispersione (break current).
La corrente nominale è la corrente massima che fluirà attraverso il conduttore di fase. È facile trovare questa corrente conoscendo il massimo consumo energetico. Basta dividere il consumo di energia nel caso peggiore (potenza massima al minimo Cos (?)) per la tensione di fase. Non ha senso posizionare un RCD per una corrente maggiore della corrente nominale della macchina davanti all'RCD. Idealmente, con un margine, prendiamo l'RCD per una corrente nominale pari alla corrente nominale della macchina.
Si trovano spesso RCD con correnti nominali di 10,16,25,40 (A).
La corrente di dispersione (corrente di attivazione) è solitamente di 10 mA se l'RCD è installato in un appartamento / casa per proteggere la vita umana e in un'azienda di 100-300 mA per prevenire incendi se i fili sono bruciati.
Esistono altri parametri RCD, ma sono specifici e non interessanti per gli utenti ordinari.
Uscita
Questo articolo copre le basi della comprensione dei principi RCD e dei metodi per costruire diversi tipi di dispositivi a corrente residua. Gli RCD elettromeccanici ed elettronici, ovviamente, hanno il diritto di esistere, perché hanno i loro distinti vantaggi e svantaggi.