Cerința de protecție fiabilă a unei persoane de efectele dăunătoare ale curentului electric a fost întotdeauna înaintea capacităților științei și tehnologiei în crearea dispozitivelor de protecție care îndeplinesc acest obiectiv. Astăzi, dezvoltările inovatoare din industria electrică îndeplinesc pe deplin toate criteriile pentru dispozitivele de acest tip. Articolul dezvăluie problema unui astfel de dispozitiv ca un RCD: ce este, scopul, principiul de funcționare, alegerea și aplicarea.
Mijloacele și metodele de protecție electrică: dispozitive și caracteristici moderne ale muncii lor
De îndată ce utilizarea curentului electric a intrat în viața noastră, a devenit imediat necesar să se protejeze împotriva efectelor sale dăunătoare asupra sănătății umane. În primul rând, este izolația părților conductive ale cablajului și a părților receptoarelor curente.
Dar izolarea completă este imposibilă, la fel ca în orice circuit electric, există întreruperi tehnologice și grupuri de contact. Există întotdeauna probabilitatea încălcării (distrugerii) stratului izolator de elemente conductoare și a deteriorării lor mecanice și, cel mai important – regularitatea statistică a încălcării siguranței, instrucțiunile și regulile de funcționare a echipamentelor electrice, atât la nivel de producție, cât și la nivel de gospodărie.
Una dintre cele mai eficiente modalități de a proteja împotriva efectelor dăunătoare ale curentului electric este organizarea bucla de la sol. Buclele de împământare reprezintă o conexiune artificială cu „pământ” (așa-numitul conductor PE) al carcaselor conductoare neutre sau al unor părți ale electromecanismelor, având o rezistență care nu depășește 4 ohmi. Elementele enumerate în lista de echipamente electrice pot fi alimentate din cauza unui scurtcircuit pe corpul conductorului de fază sau al curentului de trăsnet.
Scopul principal al dispozitivului de buclă la sol este acela de a exclude posibilitatea unui șoc electric la o persoană sau la un animal dacă atinge cazul sau o parte din mecanismul echipamentului electric care a devenit alimentat din cauza scurtcircuitului curentului electric de fază.
Fiți atenți! În rețelele de curent alternativ cu neutru la pământ și o tensiune de până la 1 kV (acesta este formatul sursei de alimentare a carcasei), nu se aplică împământarea ca protecție principală împotriva șocului electric cauzată de contactul indirect, deoarece nu este eficientă.
Problema protecției celei mai eficiente împotriva efectelor electricității asupra oamenilor a fost decisă de așa-numitele dispozitive cu curent diferențial (UDT) – acesta este un segment mare de dispozitive de control și protecție pentru diverse scopuri și caracteristici de proiectare. Clasificarea segmentului UDT este destul de extensivă: de la metoda de control, de la tipul de instalare și de la numărul de poli, până la posibilitatea reglării și întârzierii timpului de declanșare a curentului diferențial.
Luați în considerare ceea ce este RCD. Acronimul pentru această abreviere este un dispozitiv de siguranță. Cerințele pentru instalarea și utilizarea UDT sunt prezentate în edițiile suplimentare ale PUE – normele de instalare a echipamentelor electrice și într – o serie de standarde pentru instalațiile electrice ale clădirilor IEC 60364 și efectele curentului asupra oamenilor și animalelor IEC 60479-1.
Inovator în dezvoltarea OSO a fost Germania. Primul dispozitiv valid de protecție a eșantioanelor a fost proiectat și fabricat în anii treizeci ai secolului trecut. Senzorul de curent de scurgere a utilizat cel mai mic transformator de curent diferențial posibil, iar elementul de comandă a utilizat un releu magnetic polarizat cu o sensibilitate de 100 miliamperi (mA) și un timp de răspuns de cel mult 0,1 secunde.
Pragul pentru fixarea curentului diferențial în prototip a fost de aproximativ 80 mA. Un releu de comandă cu o sensibilitate mai mică de 80 mA nu a putut fi dezvoltat în acel moment datorită lipsei de materiale cu caracteristicile electromagnetice necesare. Și numai la mijlocul secolului al XX-lea a fost propusă o nouă soluție constructivă a RCD. Proiectul a luat în considerare mecanismele de eliminare a falsurilor pozitive din descărcări în timpul unei furtuni și a crescut semnificativ sensibilitatea curentului diferențial la 30 mA.
Dimensiunile RCD au fost de asemenea schimbate: de la dimensiunea cutiei de colete la formatul modern care poate fi instalat pe o șină DIN în dulapuri electrice moderne.
Experții tehnici din domeniul dezvoltărilor electrice și electronice fac deja predicții pentru viitor. Ei cred cu tărie că, în curând, asemenea sisteme precum protecția împotriva șocurilor electrice vor fi gestionate de inteligența artificială.
El va putea să efectueze nu numai funcțiile de măsurare și monitorizare, ci și să realizeze monitorizarea video și audio a obiectului care îi este dat, să ia decizii instantanee cu privire la orice situație aleatorie și, dacă este necesar, să facă apel la serviciile de salvare.
Printre cele mai populare dintre UDT-urile de protecție, care lucrează în condiții de viață, se numără dispozitive de deconectare de protecție (UZO). RCD funcționează ca un protector uman împotriva șocurilor electrice și ca un mecanism preventiv de prevenire a aprinderii accidentale a cablurilor de cabluri și a cablurilor echipamentului electric.
Ideea funcțională a dispozitivului în cauză se bazează pe legile ingineriei electrice, care postulează egalitatea curentului de intrare și ieșire în circuitele electrice închise cu sarcini active.
Aceasta înseamnă că curentul care trece prin conducta de fază trebuie să fie egal cu curentul care trece prin conductorul neutru – pentru circuitele monofazate cu cabluri cu două fire și că curentul din conducta neutră trebuie să fie egal cu suma curentului care curge în fazele circuitului trifazat cu patru conductori.
Atunci când o persoană atinge accidental părți neizolate ale elementelor de circuit conductiv într-un astfel de circuit sau când partea expusă a cablajului intră în contact (datorită deteriorării) cu alte obiecte conductive care formează un nou circuit electric, se produce așa-numita scurgere de curent – egalitatea curenților de intrare și ieșire este încălcată .
Această încălcare poate fi înregistrată și utilizată ca comandă pentru a opri întregul circuit electric. Acest proces a fost proiectat pentru RCD. Și curentul de „scurgeri” în cadrul ingineriei electrice a fost denumit curent diferențial.
RCD poate detecta curenți de scurgere foarte mici și poate acționa ca un mecanism de comutare. Teoretic, principiul de funcționare al unei RCD este după cum urmează (în cazul în care IRin – curentul de intrare al firului neutru, IO – curent de ieșire al firului de fază):
- euRin = IO (echilibru sistem fără încălcări, RCD în stare de așteptare);
- euRin > euO (balanța sistemului este întreruptă, RCD înregistrează aspectul curentului diferențial și oprește alimentarea cu energie electrică).
Atunci când un RCD este instalat în rețeaua de alimentare, aceasta înseamnă că se oferă protecție împotriva:
- circuitul conductorului de fază la carcasa aparatului Într-un număr mare de cazuri, acestea sunt elementele de încălzire ale mașinilor de spălat, încălzitoarelor de apă și încălzitoarelor. În plus, defalcarea poate să apară numai atunci când elementul termic este încălzit sub influența curentului;
- cabluri necorespunzătoare atunci când electriciștii lipsiți de scrupule fixează o „răsucire” a firelor în tencuială fără a folosi o cutie de joncțiune. Dacă peretele este umed, un curent diferențial se va scurge în perete de la acest răsucire, iar RCD va deconecta linia tot timpul până când tencuiala se usucă complet sau dacă conexiunile sunt corect reparate;
- instalarea necorespunzătoare în panoul electric, când aparent mici, dar „utile”, modificările aduse distribuției curentului schimbă circuitul și duc la pierderea eficienței ridicate a dispozitivului. Acest lucru va fi discutat mai în detaliu mai târziu.
RCD poate fi declanșat din motive care nu sunt evidente la prima inspecție a schemei de conectare a aparatelor de uz casnic. Dacă utilizați o sobă cu gaz cu incendiu electric sau dacă mașina de spălat este conectată printr-un furtun într-o carcasă metalică la o robinet de apă sau atunci când vecinii sunt legați la un sistem de alimentare cu apă sau de încălzire, în circuit se va produce o scurgere electrică care va declanșa RCD. În astfel de cazuri, este necesară o analiză riguroasă de inginerie.
Regulile au adesea excepții. Acest principiu nu a ocolit calitățile universale ale dispozitivului de protecție considerat.
RCD nu va reacționa atunci când o persoană sau un animal este energizată, însă nu va apărea curent de defecțiune la pământ. Un astfel de caz este posibil atunci când atingeți simultan conductorul de fază și neutru, care este sub controlul RCD, sau cu izolarea completă cu podeaua. Protecția RCD în astfel de cazuri este complet absentă. Un RCD nu poate distinge între un curent electric care trece printr-un corp uman sau animal de la un curent care curge într-o celulă de sarcină. În astfel de cazuri, siguranța poate fi asigurată prin măsuri de protecție mecanică (izolație completă, carcase dielectrice etc.) sau dezactivarea completă a aparatului înainte de a fi inspectată.
RCD, complet dependent de tensiunea de alimentare adecvată obiectului de rețea, este în stare de funcționare numai dacă rețeaua specificată este în stare bună. Situația poate deveni periculoasă atunci când „deasupra” RCD-ului sparge sârma neutră și conductorul de fază rămâne energizat. Apoi, în faza de cablare firul poate deveni un factor de soc electric, iar RCD din cauza incapacității proprii nu va putea să oprească alimentarea cu energie electrică către rețea.
RCD-ul poate să se „atârne” în starea de așteptare dacă bara principală de contact se lipeste de solenoid sau dacă eșecul secundar al dispozitivului de comandă nu reușește și nu funcționează la momentul potrivit. Pentru a verifica starea de funcționare a RCD, există un mecanism de testare. Dacă testați în mod regulat dispozitivul (și pentru a face acest lucru, apăsați butonul „T” – test), riscul de defectare a RCD va avea o probabilitate minimă.
Utilizarea principală în condiții de uz casnic UZO a fost utilizată în grupuri electrice de grupuri de băi, bucătării și prize de grup de un număr mare de aparate și echipamente conectate. Acest lucru nu înseamnă că nu are sens să utilizeze RCD-urile pe o rețea comună de intrare. Această schemă de eșantionare este dictată doar de viteza de gestionare și de oportunitate de marketing, deoarece RCD-urile pentru curenții mici sunt mult mai ieftine la prețul dispozitivelor cu mai multă putere.
Cu toate acestea, în anumite cazuri, dacă luăm în considerare pensiuni, cluburi etc., va fi mai fiabil să folosim o RCD selectivă generală datorită utilizării masive și simultane a practic tuturor elementelor de echipament electric. Un dispozitiv de tip rezidual de tip selectiv diferă de cel obișnuit printr-un timp de întârziere lungă al curentului diferențial de declanșare (adică timpul de răspuns) și este unul dintre cele mai utilizate dispozitive. Atunci când un RCD local convențional este declanșat în orice circuit, RCD selectiv general nu deconectează toate cablurile dintr-o dată, dar permite ca alimentarea să fie oprită doar pentru un anumit grup.
De exemplu, dacă izolarea echipamentului de la disc și caz (de exemplu, un amplificator) este în contact cu conductorul de fază, atunci atunci când operatorul atinge amplificatorul, RCD local declanșează și deconectează numai grupul de echipamente de amplificare, iar RCD generic selectiv nu deconectează întreaga putere și Grupuri precum lumini comune, toalete și cafenele vor funcționa în modul standard.
Mecanismul de conectare a RCD la rețeaua existentă este similar cu conectarea unui întrerupător cu singura diferență că atunci când un întrerupător de circuit monofazat necesită strângerea a două borne, atunci RCD are patru.
Dacă, atunci când o persoană atinge o porțiune goală a unui fir sau un caz de echipament sub tensiune de fază, energia electrică este oprită instantaneu, ceea ce înseamnă că dispozitivul RCD a fost declanșat.
Este important! În sistemele de curent alternativ, ar trebui să se asigure o protecție suplimentară prin RCD pentru grupurile de prize cu un curent nominal de până la 20A (mașini de spălat, boilere, sobe etc.) și echipamente mobile și portabile cu un curent nominal de până la 32A, utilizat în exterior.
Procesele fizice care apar în mecanismele de operare ale multor dispozitive electromecanice sau electronice moderne pot fi complet incomprehensibile pentru noi. Nu fiecare persoană are cunoștințe despre disciplinele tehnice și tehnice și, firește, nu este capabilă să înțeleagă și să descrie baza fizică a principiilor de funcționare a acestui sau acelui dispozitiv. Dar principiul utilizării (regulile de funcționare), construit pe elementele de siguranță, face posibilă utilizarea celor mai complexe invenții în viața noastră de zi cu zi.
Cu toate acestea, RCD nu răspunde la fenomenul de scurtcircuit în circuitul de cablare și la un exces de curent în circuit. În acest sens, dispozitivul trebuie instalat într-o pereche cu un întrerupător automat („automat”), care răspunde la scurtcircuit și la suprasarcină.
Cel mai important lucru este să respectați întotdeauna regulile de siguranță și să fiți precauți când lucrați cu aparate și echipamente electrice. De câte ori este posibil, inspectați vizual elementele deschise de curent ale cablajului electric și elementele conectate ale colectoarelor curente.
