UZO — วัตถุประสงค์ หลักการสร้าง ทางเลือก

อุปกรณ์กระแสตกค้าง (RCDs) เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ยอดนิยมที่ใช้โดยทั้งองค์กรก่อสร้างและผู้บริโภคส่วนตัว แต่จะแน่ใจได้อย่างไรว่าทางเลือกที่เหมาะสม RCD? ฉันหวังว่าบทความนี้จะช่วยให้คุณสำรวจตลาด RCD ที่อิ่มตัวด้วยรุ่นต่างๆ ได้ง่ายขึ้น

อุปกรณ์ปัจจุบันที่เหลือ พื้นฐาน

อุปกรณ์กระแสตกค้าง (RCD) หรืออีกนัยหนึ่งคืออุปกรณ์ป้องกันส่วนต่างได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันผู้คนจากไฟฟ้าช็อตในกรณีที่ไฟฟ้าขัดข้องหรือสัมผัสกับชิ้นส่วนที่มีไฟฟ้าของการติดตั้งไฟฟ้า , เกิดจากกระแสไฟรั่วและความผิดปกติของสายดิน... ฟังก์ชันเหล่านี้ไม่มีอยู่ในเบรกเกอร์ทั่วไปซึ่งจะตอบสนองเฉพาะเมื่อโอเวอร์โหลดหรือ ไฟฟ้าลัดวงจร.

อะไรคือเหตุผลในการแสวงหาถังดับเพลิงสำหรับอุปกรณ์เหล่านี้?

ตามสถิติแล้ว สาเหตุประมาณ 40% ของไฟทั้งหมดที่เกิดขึ้นคือ "การปิดสายไฟฟ้า"

ในหลายกรณี วลีทั่วไป "การลัดวงจรในสายไฟฟ้า" มักจะครอบคลุมถึงการรั่วไหลของไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเนื่องจากอายุการใช้งานหรือความล้มเหลวของฉนวน ในกรณีนี้ กระแสไฟรั่วสามารถเข้าถึง 500mA จากการทดลองพบว่าเมื่อกระแสรั่วไหลของความแรงดังกล่าวไหล (และครึ่งแอมแปร์คืออะไร ความร้อนหรือแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ปล่อยสู่กระแสที่มีความแรงดังกล่าวเพียงเพราะไม่ได้ออกแบบมาสำหรับ นี้) เป็นเวลาสูงสุดครึ่งชั่วโมงผ่านขี้เลื่อยเปียก พวกมันติดไฟได้เอง (และสิ่งนี้ไม่เพียงใช้กับขี้เลื่อยเท่านั้น แต่ยังใช้กับฝุ่นทั่วไปด้วย)

และ RCD ปกป้องคุณและฉันจากไฟฟ้าช็อตได้อย่างไร

หากบุคคลสัมผัสส่วนที่มีชีวิต กระแสจะไหลผ่านร่างกายของเขา ค่าที่เป็นค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งเฟสของแรงดัน (220 V) โดยผลรวมของความต้านทานของสายไฟ การต่อลงดิน และตัวมนุษย์เอง: Ipers = อัพ / (Rpr + Rz + Rp ) ในกรณีนี้สามารถละเลยความต้านทานของสายดินและสายไฟเมื่อเทียบกับความต้านทานของร่างกายมนุษย์ได้ซึ่งค่าหลังสามารถรับได้เท่ากับ 1,000 โอห์ม ดังนั้นค่าปัจจุบันที่เป็นปัญหาจะเป็น 0.22 A หรือ 220 mA

จากเอกสารเชิงบรรทัดฐานและเอกสารอ้างอิงเกี่ยวกับมาตรการคุ้มครองแรงงานและความปลอดภัยเป็นที่ทราบกันว่ากระแสต่ำสุดที่ร่างกายมนุษย์สัมผัสได้คือ 5 mA ค่ามาตรฐานถัดไปคือกระแสปล่อยที่เรียกว่าเท่ากับ 10 mA เมื่อกระแสของแรงดังกล่าวไหลผ่านร่างกาย กล้ามเนื้อจะหดตัวโดยธรรมชาติ กระแสไฟฟ้า 30 มิลลิแอมป์สามารถทำให้ระบบทางเดินหายใจเป็นอัมพาตได้แล้วกระบวนการที่ผันกลับไม่ได้ที่เกี่ยวข้องกับเลือดออกและภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะเริ่มต้นในร่างกายมนุษย์หลังจากกระแส 50 มิลลิแอมป์ไหลผ่านร่างกาย เอาต์พุตอันตรายเป็นไปได้เมื่อสัมผัสกับกระแส 100 mA เห็นได้ชัดว่าบุคคลควรได้รับการปกป้องจากกระแสเท่ากับ 10 mA

ดังนั้นการตอบสนองอย่างทันท่วงทีของระบบอัตโนมัติต่อกระแสไฟน้อยกว่า 500 มิลลิแอมป์จะช่วยป้องกันวัตถุจากไฟไหม้ และกระแสไฟน้อยกว่า 10 มิลลิแอมป์จะช่วยปกป้องบุคคลจากผลกระทบจากการสัมผัสชิ้นส่วนที่มีชีวิตโดยไม่ตั้งใจ

เป็นที่ทราบกันดีว่าคุณสามารถจับชิ้นส่วนที่มีกระแสไฟฟ้าซึ่งอยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้า 220 V ได้อย่างปลอดภัยเป็นเวลา 0.17 วินาที หากส่วนแอคทีฟได้รับพลังงานที่ 380 V เวลาสัมผัสที่ปลอดภัยจะลดลงเหลือ 0.08 วินาที

ปัญหาคือกระแสไฟขนาดเล็กเช่นนี้และแม้ในช่วงเวลาสั้นๆ ที่ไม่สำคัญ ก็ไม่สามารถแก้ไข (และแน่นอน ปิด) อุปกรณ์ป้องกันแบบเดิมได้

ดังนั้นโซลูชันทางเทคนิคดังกล่าวจึงถือกำเนิดขึ้นโดยเป็นแกนเฟอร์โรแมกเนติกที่มีขดลวดสามเส้น: — “แหล่งจ่ายกระแส”, “ตัวนำกระแส”, “การควบคุม” กระแสที่สอดคล้องกับแรงดันเฟสที่ใช้กับโหลดและกระแสที่ไหลจากโหลดในตัวนำที่เป็นกลางทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กของสัญญาณตรงข้ามในแกนกลาง หากไม่มีการรั่วไหลในโหลดและในส่วนที่มีการป้องกันของสายไฟ ฟลักซ์ทั้งหมดจะเป็นศูนย์ มิฉะนั้น (การสัมผัส ความล้มเหลวของฉนวน ฯลฯ) ผลรวมของกระแสทั้งสองจะไม่เป็นศูนย์

ฟลักซ์ที่เกิดขึ้นในแกนกลางจะเหนี่ยวนำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในคอยล์ควบคุม รีเลย์เชื่อมต่อกับคอยล์ควบคุมผ่านอุปกรณ์กรองที่มีความแม่นยำสำหรับการรบกวนใดๆ ภายใต้อิทธิพลของ EMF ที่เกิดขึ้นในคอยล์ควบคุม รีเลย์จะแบ่งเฟสและวงจรที่เป็นกลาง

ในหลายประเทศ การใช้ RCD ในการติดตั้งระบบไฟฟ้าได้รับการควบคุมโดยบรรทัดฐานและมาตรฐานตัวอย่างเช่นในสหพันธรัฐรัสเซีย - นำมาใช้ในปี 1994-96 GOST R 50571.3-94, GOST R 50807-95 เป็นต้น ตาม GOST R 50669-94 RCD ได้รับการติดตั้งโดยไม่มีปัญหาในเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟของอาคารเคลื่อนที่ที่ทำจากโลหะหรือด้วยโครงโลหะสำหรับการค้าตามท้องถนนและบริการในครัวเรือน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการบริหารของเมืองใหญ่ตามมาตรฐานของรัฐและคำแนะนำของ Glavgosenergonadzor ได้ตัดสินใจติดตั้งอุปกรณ์เหล่านี้ในสต็อกของที่อยู่อาศัยและอาคารสาธารณะ (ในมอสโก - คำสั่งของรัฐบาลมอสโกหมายเลข 868 -RP วันที่ 20.05.94 .)

UZO แตกต่าง... สามเฟสและเฟสเดียว...

แต่การแบ่ง RCD เป็นคลาสย่อยไม่ได้จบเพียงแค่นั้น...

ปัจจุบันมี RCD 2 ประเภทที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงในตลาดรัสเซีย

1. ระบบเครื่องกลไฟฟ้า (อิสระหลัก)

2. อิเล็กทรอนิกส์ (ขึ้นอยู่กับเครือข่าย)

ลองพิจารณาหลักการทำงานของแต่ละหมวดหมู่แยกกัน:

RCDs ระบบเครื่องกลไฟฟ้า

ผู้ก่อตั้ง RCD เป็นระบบเครื่องกลไฟฟ้า เป็นไปตามหลักการของกลศาสตร์ความเที่ยงตรง กล่าวคือ เมื่อมองเข้าไปใน RCD ดังกล่าว คุณจะไม่เห็นตัวเปรียบเทียบแอมป์ ลอจิก และอื่นๆ

ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักหลายประการ:

1) ที่เรียกว่าหม้อแปลงกระแสซีเควนซ์ที่มีจุดประสงค์คือเพื่อติดตามกระแสไฟรั่วและส่งด้วย Ktr ที่แน่นอนไปยังขดลวดทุติยภูมิ (I 2), I ut = I 2 * Ktr (สูตรในอุดมคติมาก แต่ สะท้อนสาระสำคัญของกระบวนการ)

2) ส่วนประกอบของแมกนีโตอิเล็กทริกที่มีความละเอียดอ่อน (ล็อคได้ เช่น เมื่อถูกกระตุ้นโดยไม่มีการแทรกแซงจากภายนอก จะไม่สามารถกลับสู่สถานะเริ่มต้นได้ - ล็อค) - มีบทบาทเป็นองค์ประกอบธรณีประตู

3) รีเลย์ - ให้การสะดุดหากล็อคทำงาน

RCD ประเภทนี้ต้องการกลไกที่มีความแม่นยำสูงสำหรับชิ้นส่วนแมกนีโตอิเล็กทริกที่มีความละเอียดอ่อนปัจจุบัน มีบริษัทระดับโลกเพียงไม่กี่แห่งเท่านั้นที่ขาย RCD ระบบเครื่องกลไฟฟ้า ราคาของพวกเขาสูงกว่าราคาของ RCD อิเล็กทรอนิกส์มาก

เหตุใด RCD ระบบเครื่องกลไฟฟ้าจึงแพร่หลายในประเทศส่วนใหญ่ของโลก ทุกอย่างง่ายมาก - RCD ประเภทนี้จะทำงานหากตรวจพบกระแสไฟฟ้ารั่วที่ระดับแรงดันไฟฟ้าใด ๆ ในเครือข่าย

เหตุใดปัจจัยนี้ (โดยไม่คำนึงถึงระดับแรงดันไฟหลัก) จึงมีความสำคัญ

นี่คือความจริงที่ว่าเมื่อเราใช้ RCD ระบบเครื่องกลไฟฟ้าที่ใช้งานได้ (บริการ) เรารับประกัน 100% ของเวลาที่รีเลย์จะตัดการทำงานและกำลังไฟของผู้ใช้จะถูกตัดออกตามนั้น

ใน RCD อิเล็กทรอนิกส์พารามิเตอร์นี้ก็มีขนาดใหญ่เช่นกัน แต่ก็ไม่เท่ากับ 100% (ดังที่จะแสดงด้านล่างเนื่องจากความจริงที่ว่าในระดับแรงดันเครือข่ายวงจร RCD อิเล็กทรอนิกส์จะไม่ทำงาน) และ ในแต่ละเปอร์เซ็นต์ของเราคือชีวิตมนุษย์ที่เป็นไปได้ (อาจเป็นภัยคุกคามโดยตรงต่อชีวิตมนุษย์เมื่อสัมผัสกับสายไฟ หรือโดยอ้อม ในกรณีที่เกิดไฟไหม้จากการเผาฉนวน)

ในประเทศที่เรียกว่า "พัฒนาแล้ว" ส่วนใหญ่ RCD ระบบเครื่องกลไฟฟ้าเป็นมาตรฐานและอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการใช้งานอย่างแพร่หลาย ในประเทศของเรา มีการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปไปสู่การใช้ RCD แบบบังคับ แต่ในกรณีส่วนใหญ่ผู้ใช้คือ ไม่ได้รับข้อมูลเกี่ยวกับประเภทของ RCD ซึ่งนำไปสู่การใช้ RCD อิเล็กทรอนิกส์ราคาถูก

RCD อิเล็กทรอนิกส์

ตลาดการก่อสร้างทุกแห่งเต็มไปด้วย RCD ดังกล่าว ค่าใช้จ่ายของ RCD อิเล็กทรอนิกส์อยู่ในบางแห่งต่ำกว่าระบบไฟฟ้าเครื่องกลไฟฟ้าถึง 10 เท่า

ข้อเสียของ RCD ดังกล่าวตามที่กล่าวไว้ข้างต้นไม่ใช่การรับประกัน 100% หาก RCD อยู่ในสภาพดีซึ่งจะถูกกระตุ้นเนื่องจากกระแสไฟรั่ว ข้อดีคือความถูกและความพร้อมใช้งาน

โดยหลักการแล้ว RCD อิเล็กทรอนิกส์ถูกสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกับระบบเครื่องกลไฟฟ้า (รูปที่ 1) ความแตกต่างอยู่ในความจริงที่ว่าตำแหน่งขององค์ประกอบแมกนีโตอิเล็กทริกที่ละเอียดอ่อนนั้นถูกนำไปใช้โดยองค์ประกอบเปรียบเทียบ (ตัวเปรียบเทียบ, ซีเนอร์ไดโอด) สำหรับรูปแบบการทำงานคุณจะต้องมีวงจรเรียงกระแสซึ่งเป็นตัวกรองขนาดเล็ก (อาจเป็น KREN) เนื่องจากหม้อแปลงกระแสซีเควนซ์เป็นขั้นตอนลง (หลายสิบครั้ง) จึงจำเป็นต้องมีวงจรขยายสัญญาณซึ่งนอกจากสัญญาณที่มีประโยชน์แล้ว ยังขยายสัญญาณรบกวน (หรือสัญญาณไม่สมดุลที่กระแสไฟรั่วเป็นศูนย์) ) . เห็นได้ชัดจากด้านบนว่าช่วงเวลาที่รีเลย์ถูกทริกเกอร์ใน RCD ประเภทนี้ไม่เพียง แต่ถูกกำหนดโดยกระแสไฟรั่วเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแรงดันไฟหลักด้วย

หากคุณไม่สามารถซื้อ RCD ระบบเครื่องกลไฟฟ้าได้ ก็ยังคุ้มค่าที่จะซื้อ RCD อิเล็กทรอนิกส์เพราะใช้งานได้ในกรณีส่วนใหญ่

นอกจากนี้ยังมีกรณีที่ไม่สมเหตุสมผลที่จะซื้อ RCD ระบบเครื่องกลไฟฟ้าราคาแพง หนึ่งในกรณีเหล่านี้คือการใช้เครื่องกันโคลงหรือเครื่องสำรองไฟฟ้า (UPS) เมื่อจ่ายไฟให้กับอพาร์ตเมนต์/บ้าน ในกรณีนี้ไม่มีเหตุผลที่จะใช้ RCD ระบบเครื่องกลไฟฟ้า

ฉันทราบทันทีว่าฉันกำลังพูดถึงหมวดหมู่ RCD ข้อดีข้อเสีย ไม่ใช่เฉพาะรุ่น คุณสามารถซื้อ RCDs ประเภทเครื่องกลไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์คุณภาพต่ำได้ เมื่อซื้อให้ขอใบรับรองความสอดคล้องเนื่องจาก RCD อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากในตลาดของเราไม่ได้รับการรับรอง

Zero Sequence Current Transformer (TTNP)

โดยปกติแล้วนี่คือวงแหวนเฟอร์ไรต์ที่เฟสและสายกลางผ่าน (ภายใน) พวกมันมีบทบาทเป็นขดลวดปฐมภูมิ ขดลวดทุติยภูมิจะถูกพันอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวของวงแหวน

สมบูรณ์แบบ:

ให้กระแสไฟรั่วเป็นศูนย์กระแสที่ไหลผ่านตัวนำเฟสสร้างขึ้น สนามแม่เหล็ก ขนาดเท่ากับสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสที่ไหลผ่านเส้นลวดที่เป็นกลางและมีทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้นฟลักซ์การควบรวมทั้งหมดจึงเป็นศูนย์และกระแสไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำในขดลวดทุติยภูมิจะเป็นศูนย์

ในขณะที่กระแสไฟรั่วไหลผ่านตัวนำ (ศูนย์, เฟส) ความไม่สมดุลของกระแสเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการเกิดขึ้นของฟลักซ์จากข้อต่อและการเหนี่ยวนำของกระแสที่เป็นสัดส่วนกับกระแสรั่วไหลไปยังขดลวดทุติยภูมิ

ในทางปฏิบัติ มีกระแสที่ไม่สมดุลไหลผ่านขดลวดทุติยภูมิและถูกกำหนดโดยหม้อแปลงที่ใช้ ข้อกำหนดสำหรับ TTNP มีดังต่อไปนี้: กระแสที่ไม่สมดุลจะต้องน้อยกว่ากระแสไฟรั่วที่ลดลงไปยังขดลวดทุติยภูมิอย่างมาก

การเลือก RCD

สมมติว่าคุณได้ตัดสินใจเลือกประเภทของ RCD (เครื่องกลไฟฟ้า, อิเล็กทรอนิกส์) แต่จะเลือกอะไรจากรายการผลิตภัณฑ์มากมายที่มีให้?

คุณสามารถเลือก RCD ที่มีความแม่นยำเพียงพอโดยใช้พารามิเตอร์สองตัว:

พิกัดกระแสและกระแสไฟรั่ว (กระแสแตก)

กระแสที่กำหนดคือกระแสสูงสุดที่จะไหลผ่านตัวนำเฟส ง่ายต่อการค้นหากระแสนี้โดยรู้ถึงการใช้พลังงานสูงสุด เพียงแบ่งการใช้พลังงานในกรณีที่เลวร้ายที่สุด (พลังงานสูงสุดที่ Cos ขั้นต่ำ (?)) ด้วยแรงดันเฟส ไม่มีประโยชน์ที่จะวาง RCD สำหรับกระแสที่มากกว่ากระแสที่กำหนดของเครื่องที่อยู่ด้านหน้าของ RCD ตามหลักการแล้ว เราใช้ RCD สำหรับกระแสที่กำหนดเท่ากับกระแสที่กำหนดของเครื่อง

มักพบ RCD ที่มีกระแสไฟ 10,16,25,40 (A)

กระแสไฟรั่ว (กระแสทริกเกอร์) โดยปกติจะเป็น 10 mA หากติดตั้ง RCD ในอพาร์ทเมนต์/บ้านเพื่อปกป้องชีวิตมนุษย์ และ 100-300mA ในองค์กรเพื่อป้องกันไฟไหม้หากสายไฟถูกไฟไหม้

มีพารามิเตอร์ RCD อื่น ๆ แต่มีความเฉพาะเจาะจงและไม่น่าสนใจสำหรับผู้ใช้ทั่วไป

ทางออก

บทความนี้ครอบคลุมพื้นฐานการทำความเข้าใจหลักการของ RCD ตลอดจนวิธีการสร้างอุปกรณ์กระแสไฟตกค้างประเภทต่างๆ แน่นอนว่า RCD ระบบเครื่องกลไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์มีสิทธิ์ที่จะมีอยู่เพราะมีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกัน