หลักการทำงานของ RCD

ตัวย่อ RCD ถูกสร้างขึ้นจากนิพจน์ "อุปกรณ์กระแสตกค้าง" ซึ่งกำหนดวัตถุประสงค์ของอุปกรณ์ซึ่งประกอบด้วยการถอดแรงดันไฟฟ้าออกจากวงจรที่เชื่อมต่อในกรณีที่ฉนวนล้มเหลวโดยไม่ได้ตั้งใจและการก่อตัวของกระแสไฟรั่วผ่านพวกมัน

หลักการทำงาน

การทำงานของ RCD ใช้หลักการของการเปรียบเทียบกระแสที่เข้าสู่ส่วนที่ควบคุมของวงจรและกระแสที่ปล่อยออกมาตามหม้อแปลงดิฟเฟอเรนเชียลที่แปลงค่าหลักของแต่ละเวกเตอร์เป็นค่ารองตามสัดส่วนของมุมและทิศทางอย่างเคร่งครัด สำหรับการรวบรวมทางเรขาคณิต

วิธีการเปรียบเทียบสามารถแสดงด้วยงบดุลอย่างง่ายหรืองบดุล

เมื่อรักษาสมดุลแล้ว ทุกอย่างจะทำงานตามปกติ และเมื่อถูกรบกวน สถานะคุณภาพของระบบทั้งหมดจะเปลี่ยนไป

ในวงจรเฟสเดียว เวกเตอร์กระแสเฟสที่เข้าใกล้องค์ประกอบการวัดและค่าศูนย์ที่ออกจากศูนย์จะถูกเปรียบเทียบ ในระหว่างการทำงานปกติด้วยฉนวนที่เป็นส่วนประกอบที่เชื่อถือได้ จะเท่ากันและสมดุลซึ่งกันและกันเมื่อเกิดข้อผิดพลาดในวงจรและกระแสไฟรั่วปรากฏขึ้น ความสมดุลระหว่างเวกเตอร์ที่พิจารณาจะถูกรบกวนโดยค่าของมัน ซึ่งวัดโดยหนึ่งในขดลวดของหม้อแปลงและส่งไปยังลอจิกบล็อก

การเปรียบเทียบกระแสในวงจรสามเฟสดำเนินการตามหลักการเดียวกัน เฉพาะกระแสจากสามเฟสเท่านั้นที่ผ่านหม้อแปลงดิฟเฟอเรนเชียลและความไม่สมดุลจะถูกสร้างขึ้นจากการเปรียบเทียบ ในการทำงานปกติ กระแสของทั้งสามเฟสจะสมดุลในการสรุปทางเรขาคณิต และในกรณีที่ฉนวนทำงานล้มเหลวในแต่ละเฟส จะเกิดกระแสรั่วไหลขึ้น ค่าของมันถูกกำหนดโดยการรวมเวกเตอร์ในหม้อแปลง

แผนภาพโครงสร้าง

การทำงานแบบง่ายของอุปกรณ์กระแสไฟตกค้างสามารถแสดงด้วยบล็อกในบล็อกไดอะแกรม

ความไม่สมดุลของกระแสจากอุปกรณ์วัดจะถูกส่งตรงไปยังส่วนลอจิกซึ่งทำงานบนหลักการรีเลย์:

1. เครื่องกลไฟฟ้า

2. หรืออิเล็กทรอนิกส์.

สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจความแตกต่างระหว่างทั้งสอง ขณะนี้ระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังเฟื่องฟูและเป็นที่นิยมมากขึ้นด้วยเหตุผลหลายประการ มีฟังก์ชันการทำงานที่หลากหลาย ความสามารถที่ยอดเยี่ยม แต่ต้องการพลังงานไฟฟ้าเพื่อใช้งานลอจิกและองค์ประกอบการจัดการ ซึ่งมีให้โดยบล็อกพิเศษที่เชื่อมต่อกับวงจรหลัก หากไฟฟ้าดับด้วยเหตุผลหลายประการ RCD ดังกล่าวจะไม่ทำงาน ข้อยกเว้นคือรุ่นอิเล็กทรอนิกส์หายากที่มีฟังก์ชันนี้

รีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าใช้พลังงานกลของสปริงที่มีประจุ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะดูเหมือนกับดักหนูทั่วไป เพื่อให้รีเลย์ทำงาน แรงทางกลขั้นต่ำเพียงพอต่อแอคทูเอเตอร์ที่สั่งงาน

เมื่อหนูสัมผัสกับสิ่งล่อของกับดักหนูที่เตรียมไว้ กระแสไฟรั่วซึ่งเกิดขึ้นในกรณีความไม่สมดุลของหม้อแปลงดิฟเฟอเรนเชียลจะทำให้ไดรฟ์ทำงานและตัดแรงดันไฟฟ้าออกจากวงจร สำหรับสิ่งนี้ รีเลย์มีหน้าสัมผัสพลังงานในตัวในแต่ละเฟสและหน้าสัมผัสสำหรับเตรียมเครื่องทดสอบ

รีเลย์แต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียบางประการ การออกแบบระบบเครื่องกลไฟฟ้าทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือมาหลายทศวรรษและได้พิสูจน์ตัวเองเป็นอย่างดี พวกเขาไม่ต้องการแหล่งจ่ายไฟภายนอกและรุ่นอิเล็กทรอนิกส์ขึ้นอยู่กับมันทั้งหมด

ขณะนี้เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่ามาตรการป้องกันไฟฟ้าช็อตที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการติดตั้งระบบไฟฟ้าสูงถึง 1,000 V คืออุปกรณ์กระแสตกค้าง (RCD) สำหรับกระแสไฟฟ้ารั่ว

โดยไม่คัดค้านความสำคัญของมาตรการป้องกันนี้ผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่ได้โต้เถียงกันเป็นเวลาหลายปีเกี่ยวกับค่าของพารามิเตอร์หลักของ RCD - การติดตั้งปัจจุบัน เวลาตอบสนอง และความน่าเชื่อถือ นี่คือคำอธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่าพารามิเตอร์ของ RCD มีความแคบที่เกี่ยวข้องกับราคาและสภาพการทำงาน

ยิ่งการตั้งค่าปัจจุบันต่ำลงและเวลาตอบสนองสั้นลงเท่าใด ความน่าเชื่อถือของ RCD ก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ราคาของ RCD ก็จะยิ่งแพงขึ้นเท่านั้น

นอกจากนี้ ยิ่งการตั้งค่าปัจจุบันน้อยลงและเวลาในการทำงานของ RCD สั้นลงเท่าใด ข้อกำหนดในการแยกพื้นที่คุ้มครองก็จะยิ่งเข้มงวดมากขึ้นเท่านั้น เนื่องจากแม้สภาพการใช้งานที่เสื่อมสภาพเพียงเล็กน้อยก็อาจนำไปสู่ปัญหาที่เกิดขึ้นบ่อยครั้ง และในบางกรณีเป็นเวลานาน การปิดเครื่องผิดพลาดของการติดตั้งไฟฟ้าซึ่งทำให้งานปกติไม่สามารถทำได้

ในทางกลับกัน ยิ่งการตั้งค่า RCD ปัจจุบันสูงขึ้นและเวลาตอบสนองนานขึ้น คุณสมบัติการป้องกันก็ยิ่งแย่ลง

การออกแบบ RCD

เค้าโครงของ RCD เฟสเดียวแสดงในภาพด้านล่าง

ในนั้นแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับขั้วอินพุตและวงจรควบคุมเชื่อมต่อกับขั้วเอาต์พุต

อุปกรณ์กระแสไฟตกค้างสามเฟสทำในลักษณะเดียวกัน แต่มีการสังเกตกระแสของทุกเฟส

ภาพที่แสดงเป็น RCD แบบสี่สาย แม้ว่าการออกแบบแบบสามสายจะมีจำหน่ายทั่วไป

วิธีตรวจสอบ RCD

การตรวจสอบการทำงานมีอยู่ในทุกรูปแบบการออกแบบ สำหรับสิ่งนี้ บล็อก «ตัวทดสอบ» ถูกนำมาใช้ ซึ่งเป็นปุ่มเปิดหน้าสัมผัสสปริงสำหรับการปรับตัวเองและตัวต้านทานจำกัดกระแส R ค่าของมันถูกเลือกเพื่อสร้างกระแสขั้นต่ำที่เพียงพอซึ่งจำลองการรั่วไหล

เมื่อกดปุ่ม «Test» จะต้องปิด RCD ที่เกี่ยวข้องกับการทำงาน หากไม่เกิดขึ้น ควรปฏิเสธ ตรวจสอบความเสียหายและซ่อมแซมหรือเปลี่ยนใหม่ตามความสามารถในการให้บริการ การทดสอบอุปกรณ์กระแสไฟตกค้าง (RCD) เป็นประจำทุกเดือนจะเพิ่มความน่าเชื่อถือในการทำงาน

อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการให้บริการของระบบเครื่องกลไฟฟ้าและโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์แต่ละชิ้นนั้นง่ายต่อการตรวจสอบในร้านก่อนซื้อ เพื่อจุดประสงค์นี้ก็เพียงพอแล้วเมื่อเปิดรีเลย์เพื่อจ่ายกระแสสั้น ๆ ในเฟสหรือวงจรที่เป็นกลางจากแบตเตอรี่ด้วยขั้วใด ๆ ของการเชื่อมต่อตามตัวเลือก 1 และ 2

RCD ที่ใช้งานได้กับรีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าจะทำงานได้ และในกรณีส่วนใหญ่ไม่สามารถตรวจสอบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ พวกเขาต้องการพลังงานเพื่อให้ตรรกะทำงาน

วิธีเชื่อมต่อ RCD กับโหลด

อุปกรณ์กระแสตกค้างมีไว้สำหรับใช้ในวงจรจ่ายไฟโดยใช้ระบบ TN-S หรือ TN-C-S พร้อมการเชื่อมต่อบัส PE ที่เป็นกลางเพื่อป้องกันในสายไฟซึ่งเชื่อมต่อกับตัวเรือนของอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมด

ในสถานการณ์นี้ หากฉนวนแตก ศักยภาพที่เกิดขึ้นในร่างกายจะผ่านตัวนำ PE ลงกราวด์ทันที และเครื่องเปรียบเทียบจะคำนวณความผิดปกติ

ในโหมดพลังงานปกติ RCD จะไม่ตัดการเชื่อมต่อโหลด ดังนั้นเครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมดจึงทำงานได้อย่างเหมาะสม กระแสของแต่ละเฟสเหนี่ยวนำฟลักซ์แม่เหล็กของตัวเอง F ในวงจรแม่เหล็กของหม้อแปลง เนื่องจากมีขนาดเท่ากันแต่มีทิศทางตรงกันข้าม กระแสจึงหักล้างกัน ไม่มีฟลักซ์แม่เหล็กทั่วไปและไม่สามารถเหนี่ยวนำให้เกิด EMF ในขดลวดรีเลย์ได้

ในกรณีที่เกิดการรั่วไหล ศักยภาพที่เป็นอันตรายจะไหลลงสู่ดินผ่านทางบัส PE ในขดลวดของรีเลย์ EMF เกิดจากความไม่สมดุลของฟลักซ์แม่เหล็ก (กระแสในเฟสและเป็นกลาง)

อุปกรณ์ปัจจุบันที่เหลือจะคำนวณความผิดปกติด้วยวิธีนี้ทันทีและในเสี้ยววินาทีจะตัดการเชื่อมต่อวงจรด้วยหน้าสัมผัสพลังงาน

ลักษณะของ RCD พร้อมรีเลย์ไฟฟ้า

ในบางกรณี การใช้พลังงานกลของสปริงที่ชาร์จไว้อาจมีประโยชน์มากกว่าการใช้บล็อกพิเศษเพื่อจ่ายไฟให้กับวงจรลอจิก พิจารณาสิ่งนี้ด้วยตัวอย่างเมื่อศูนย์ของเครือข่ายอุปทานถูกขัดจังหวะและเฟสเกิดขึ้น

ในสถานการณ์เช่นนี้ รีเลย์อิเล็กทรอนิกส์แบบคงที่จะไม่ได้รับพลังงาน ดังนั้นจึงไม่สามารถทำงานได้ ในเวลาเดียวกัน ในสถานการณ์นี้ ระบบสามเฟสมีความไม่สมดุลของเฟสและแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น

หากเกิดความล้มเหลวของฉนวนในตำแหน่งที่อ่อนแอลง ศักยภาพจะปรากฏบนตัวเรือนและปล่อยผ่านตัวนำ PE

ใน RCD ที่มีรีเลย์สำหรับการป้องกันระบบเครื่องกลไฟฟ้า จะทำงานตามปกติจากพลังงานของสปริงที่ชาร์จ

RCD ทำงานอย่างไรในวงจรสองสาย

ข้อได้เปรียบที่ปฏิเสธไม่ได้ของการป้องกันกระแสไฟรั่วในอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ผลิตตามระบบ TN-S ผ่านการใช้ RCDs ได้นำไปสู่ความนิยมและความปรารถนาของเจ้าของอพาร์ตเมนต์แต่ละรายในการติดตั้ง RCD ในสายสองสายที่ไม่ได้ติดตั้ง a ตัวนำ PE

ในสถานการณ์นี้ ตัวเรือนของเครื่องใช้ไฟฟ้าถูกแยกออกจากพื้น มันไม่ได้สื่อสารกับมัน หากเกิดความล้มเหลวของฉนวน ความต่างศักย์ของเฟสจะปรากฏบนกล่องหุ้มแทนที่จะระบายออก บุคคลที่สัมผัสกับพื้นโลกและสัมผัสกับอุปกรณ์โดยไม่ตั้งใจจะได้รับผลกระทบจากกระแสไฟฟ้ารั่วในลักษณะเดียวกับในสถานการณ์ที่ไม่มี RCD

อย่างไรก็ตามในวงจรที่ไม่มีอุปกรณ์กระแสไฟตกค้าง กระแสไฟสามารถผ่านเข้าสู่ร่างกายได้เป็นเวลานาน เมื่อติดตั้ง RCD แล้ว ระบบจะตรวจจับความผิดปกติและตัดแรงดันไฟฟ้าระหว่างการตั้งค่าภายในเสี้ยววินาที ซึ่งลดลง ผลเสียหายของกระแส และระดับการบาดเจ็บทางไฟฟ้า

ด้วยวิธีนี้ การป้องกันจะช่วยอำนวยความสะดวกในการช่วยเหลือบุคคลเมื่อเปิดเครื่องในอาคารที่ติดตั้งโครงร่าง TN-C

ช่างฝีมือในบ้านหลายคนพยายามติดตั้ง RCD ด้วยตัวเองในบ้านเก่าที่กำลังรอการสร้างใหม่เพื่อเปลี่ยนไปใช้ระบบ TN-C-S ในเวลาเดียวกัน ในกรณีที่ดีที่สุด พวกเขาทำกราวด์ลูปที่สร้างขึ้นเองหรือเพียงเชื่อมต่อกล่องเครื่องใช้ไฟฟ้าเข้ากับเครือข่ายน้ำ แบตเตอรี่ทำความร้อน และชิ้นส่วนเหล็กของฐานราก

การเชื่อมต่อดังกล่าวสามารถสร้างสถานการณ์วิกฤตเมื่อเกิดการทำงานผิดพลาดและทำให้เกิดความเสียหายอย่างร้ายแรง งานสร้างสายดินต้องทำอย่างมีประสิทธิภาพและควบคุมด้วยการวัดทางไฟฟ้า ดังนั้นจึงดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญที่ผ่านการฝึกอบรมมา

ประเภทของการติดตั้ง

RCD ส่วนใหญ่ผลิตขึ้นในลักษณะคงที่สำหรับการติดตั้ง Din-bus ทั่วไปในสวิตช์บอร์ด อย่างไรก็ตาม ลดราคา คุณสามารถค้นหาโครงสร้างแบบพกพาที่เชื่อมต่อกับเต้ารับไฟฟ้าทั่วไปและอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันจะได้รับพลังงานเพิ่มเติมจากพวกมัน พวกเขาเสียค่าใช้จ่ายอีกเล็กน้อย