Zabezpieczenia różnicowoprądowe

TEORIA POMIARÓW

ZABEZPIECZENIA RÓŻNICOPRĄDOWE

Gdy w zabezpieczanym obwodzie nie ma uszkodzeń, prąd I₁ jest równy prądowi I₂ i prąd różnicowy I_Δ, stanowiący różnicę między I₁ a I₂, równy jest zeru.
W momencie, gdy pojawi się prąd doziemny na skutek np. przebicia izolacji przewodu fazowego do korpusu urządzenia, część prądu I₁ wpływa do przewodu ochronnego. Ponieważ w miejscu przebicia prąd I₁ rozdziela się na dwa prądy: I_Δ, stanowiący prąd uszkodzeniowy wpływający do przewodu ochronnego oraz prąd I₂, płynący przez urządzenie i wracający do przewodu neutralnego - prąd I₂ różni się od prądu I₁ o wartość prądu o wartość prądu różnicowego I_Δ. 

Człon pomiarowy wyłącznika RCD mierzy stale prąd różnicowy I_Δ i powoduje odłączenie chronionego obwodu od zasilania, jeśli prąd różnicowy przekroczy wartość charakterystyczną dla danego wyłącznika. Wartością tą jest znamionowy prąd różnicowy, oznaczany jako I_Δn. Napięcie na korpusie zabezpieczanego urządzenia (zaznaczonym linią przerywaną), zgodnie z prawem Ohma, wynosi: 

Prąd znamionowy I_Δn musi być tak dobrany, aby napięcie dotykowe powstające w momencie przepływu tego prądu, nie przekraczało napięcia bezpiecznego U_L:

Jeżeli rezystancja R_E dla danego urządzenia i dobrany prąd I_Δn spełniają powyższą zależność, nie ma możliwości długotrwałego utrzymywania się niebezpiecznego napięcia dotykowego. W praktyce istnieje możliwość (np. wskutek przebicia izolacji przewodu fazowego do uziemionego korpusu urządzenia) pojawienia się napięcia dotykowego przekraczającego napięcie bezpieczne. Wyłącznik chroniący obwód odłączy zasilanie tego obwodu w ciągu kilkunastu dokilkudziesięciu milisekund (w przypadku wyłączników selektywnych czas ten wynosi do 500ms), co wynika z czasu zadziałania mechanizmu RCD. Zanim wyłącznik różnicowoprądowy zdąży zadziałać, prąd uszkodzeniowy może wzrosnąć do wartości ograniczonych tylko napięciem sieci i impedancją utworzonego obwodu.

W prawidłowo wykonanej instalacji wyposażonej w wyłącznik różnicowoprądowy, przewód ochronny PE, w przeciwieństwie do przewodu fazowego L i neutralnego N, nie przechodzi przez RCD. Wynika z tego, że w sieciach w układzie TN-C, tj. takich, w których przewód PE i N jest wspólny i nosi oznaczenie PEN (klasyczne zerowanie ochronne) nie wolno instalować omawianych wyłączników. Zainstalowanie RCD w takim układzie musi być poprzedzone odpowiednimi zmianami w zabezpieczanej instalacji elektrycznej.

Wyłącznik różnicowoprądowy ogranicza czas przepływu prądu uszkodzeniowego (w przypadku porażenia prądem czas przepływu prądu rażenia), a nie wartość tego prądu. Kryterium zadziałania RCD jest jednak przekroczenie przez prąd uszkodzeniowy (prąd rażenia) wartości różnicowego prądu znamionowego wyłącznika, stąd prąd znamionowy należy dobierać stosownie do rodzaju zabezpieczanych odbiorników energii elektrycznej.
RCD o prądzie znamionowym 6 i 10mA należy stosować jako środek ochrony dodatkowej w przypadkach zwiększonego zagrożenia porażeniem (np. podczas pracy w metalowych zbiornikach), do zabezpieczania pojedynczych odbiorników np. w kuchniach, łazienkach, pralniach, szklarniach, itp. jak również przy zasilaniu elektronarzędzi.

Wyłącznik różnicowoprądowy o prądzie znamionowym 30mA należy stosować jako środek ochrony dodatkowej w instalacjach mieszkaniowych, przemysłowych, w instalacjach placów budowy, w gospodarstwach rolniczych i na kempingach. Wyłącznik różnicowoprądowy o prądzie znamionowym 100mA może stanowić środek ochrony dodatkowej w obwodach o dużym prądzie upływowym (szafy chłodnicze, kuchnie i piece elektryczne). RCD o prądzie znamionowym 300 lub 500mA stanowi przede wszystkim środek ochrony przeciwpożarowej, może być stosowany jako wyłącznik główny instalacji elektrycznej.

Zasady sprawdzania działania urządzeń ochronnych różnicowoprądowych podczas badań odbiorczych określa norma PN-IEC 60364-6-61:2000. 

wydrukuj opis