Funktionsprinzip von Ouzo und Anschlussplan. Was ist ein RCD und wie funktioniert er? Was ist ein Fehlerstromschutzschalter?

Sie können eine Meinung hören, die die Notwendigkeit der Installation von Fehlerstromschutzschaltern (im Folgenden RCDs) bestreitet. Um dies zu widerlegen oder zu bestätigen, ist es notwendig, den funktionalen Zweck dieser Geräte, ihr Funktionsprinzip, Design-Merkmale und Anschlussplan. Ein wichtiger Faktor ist auch der richtige Anschluss, je nach Aufgabenstellung. Wir werden versuchen, alle Fragen zu diesem Thema so umfassend wie möglich zu beantworten.

Funktioneller Zweck

Laut offizieller Definition übernimmt dieser Gerätetyp die Rolle eines Hochgeschwindigkeits-Schutzschalters, der auf Leckströme reagiert. Das heißt, es wird ausgelöst, wenn ein Stromkreis zwischen der Phase und der „Erde“ (PE-Leiter) gebildet wird.

Geben wir klassisches Beispiel, das Badezimmer verfügt über einen elektrischen Warmwasserbereiter. Es funktioniert während der Garantiezeit problemlos und noch länger, dann kommt es, dass der Körper eines der Heizelemente reißt und die Phase zu Wasser zerfällt.

Wenn drin in diesem Fall es entsteht ein Stromkreis: Phase – Mensch – Erde, der Laststrom reicht nicht aus, um den elektromagnetischen Schutz auszulösen, er ist für Kurzschluss ausgelegt. Die Reaktionszeit des Wärmeschutzes ist viel länger als der Widerstand menschlicher Körper zerstörerische Wirkung von elektrischem Strom. Das Ergebnis kann man nicht beschreiben, das Schlimmste ist das Wohngebäude Ein solcher Kessel kann eine Gefahr für die Nachbarn darstellen.

In solchen Fällen ist das vorgestellte Gerät das einzige effektiver Weg bieten zuverlässiger Schutz. Es ist Zeit, darüber nachzudenken schematische Darstellung, Design und Funktionsprinzip.

Gerätediagramm

Lassen Sie uns zunächst ein schematisches Diagramm des Geräts präsentieren, in dem seine Hauptelemente angegeben sind.

Bezeichnung:

• A – Relais, das die Kontaktgruppe steuert.
• B – Differential-CT (Stromwandler).
• C – Phasenwicklung am DTT.
• D – Nullwicklung am DTT.
• E – Kontaktgruppe.
• F – Lastwiderstand.
• G – Schaltfläche, die den Test des Geräts startet.
• 1 – Phaseneingang.
• 2 – Phasenausgang.
• N – Neutralleiterkontakte.

Lassen Sie uns nun erklären, wie es funktioniert.

Arbeitsprinzip

Nehmen wir an, dass ein bestimmtes Gerät mit Innenwiderstand Rn von unserem Schutzgerät mit Strom versorgt wird, während das Gehäuse des angeschlossenen Geräts geerdet ist. In diesem Fall fließen im Normalbetrieb Ströme mit gleichem Wert, aber unterschiedlicher Richtung durch die Wicklungen I und II des DTT.

Somit ist der Gesamtwert von i 0 und i 1 Null. Dementsprechend sind auch die durch die Ströme im DTT verursachten magnetischen Flüsse gegenläufig, sodass ihr Gesamtwert ebenfalls Null ist. Unter Berücksichtigung der oben genannten Bedingungen wird in der Sekundärwicklung des DDT kein Strom erzeugt, daher wird das Relais, das die Kontaktgruppe steuert, nicht aktiviert. Also, Schutzvorrichtung bleibt eingeschaltet.

Betrachten wir nun eine Situation, in der es zu einer Panne am Gehäuse der angeschlossenen Geräte kam.

Durch das Auftreten eines Leckstroms (i y) zur Erde wird das Gleichgewicht der durch die Primärwicklungen I und II fließenden Ströme gestört. Dies führt dazu, dass auch der Wert des magnetischen Flusses von Null abweicht, was zur Bildung eines Stroms (i 2) in der Sekundärwicklung des DTT (III) führt, zu dem das Relais gehört, das den Kontakt steuert Gruppe ist verbunden. Es funktioniert und die angeschlossenen Geräte werden stromlos.

Die Testtaste am Gerät simuliert einen Leckstrom durch den Widerstand Rt, wodurch die Funktion des Geräts überprüft werden kann. Diese Kontrolle muss mindestens einmal im Monat durchgeführt werden.

Design

Die folgende Abbildung zeigt eine typische Schutzvorrichtung mit abgenommener oberer Abdeckung, sodass Sie die Hauptkomponenten der Struktur untersuchen können.

Bezeichnungen:

• A – Der Mechanismus der Taste, der den Test des Geräts startet.
• B – Kontaktpads zum Anschluss des Phaseneingangs und des Neutralleiters.
• C – Differential-CT.
• D – Elektronische Platine zur Verstärkung des von der Sekundärwicklung kommenden Stroms auf den für den Betrieb des Relais erforderlichen Wert.
• E – Unterer Teil des Kunststoffgehäuses mit Standard-DIN-Schienenmontage.
• F – Lichtbogenkammern an der unterbrechenden Kontaktgruppe.
• G – Kontaktpads zum Anschluss des Phasenausgangs und des Neutralleiters.
• H – Freigabemechanismus (betätigt über Relais oder manuell).

Liste der Hauptmerkmale

Nachdem wir das Design der Geräte und ihre Funktionsprinzipien verstanden haben, gehen wir zu den wichtigsten Parametern über. Diese beinhalten:

• Die Art der zu schützenden elektrischen Leitungen kann einphasig oder dreiphasig sein. Dieser Parameter beeinflusst die Anzahl der Pole (2 oder 4).
• Größe Nennspannung, bei zweipoligen Geräten sind es 220-240 Volt, bei vierpoligen Geräten sind es 380-400 Volt.
• Der Wert der Nennstrombelastung, dieser Parameter entspricht dem von Leistungsschalter(im Folgenden AB), hat aber einen etwas anderen Zweck (wird weiter unten ausführlich besprochen) und wird in Ampere gemessen.
• Nennwert des Differenzstroms (Ausschaltstrom), typische Werte: 10, 30, 100 und 300 mA.
• Art des Abschaltstroms, akzeptierte Bezeichnungen:

1. AC – Konform Wechselstrom sinusförmige Form. Sowohl sein langsamer Anstieg als auch sein plötzliches Auftreten sind erlaubt.
2. A – Zu den vorherigen Eigenschaften (AC) wurde die Möglichkeit hinzugefügt, den Leckstrom von gleichgerichtetem pulsierendem Strom zu überwachen.
3. S – Bezeichnung für selektive Geräte; sie zeichnen sich durch eine relativ hohe Reaktionsverzögerung aus.
4. G – Entspricht dem vorherigen Typ (S), jedoch mit weniger Verzögerung.

Nun muss die Bedeutung des Nennstromparameters erläutert werden, da dieser einige Fragen aufwirft. Dieser Wert gibt den maximal zulässigen Strom für dieses elektromechanische Schutzgerät an.

Bei der Auswahl dieses Parameters muss berücksichtigt werden, dass er eine Stufe höher sein sollte als der von AB auf einer bestimmten Linie. Wenn die AV beispielsweise für 25 A ausgelegt ist, müssen Schutzgeräte mit einem Nennstrom von 32 A installiert werden.

Bitte beachten Sie, dass dieser Gerätetyp nicht dazu gedacht ist, durch Kurzschlüsse und Überlastungen ausgelöst zu werden. Bei einem solchen Unfall brennt die gesamte Verkabelung durch und ein Feuer bricht aus, das Gerät bleibt jedoch eingeschaltet. Deshalb müssen solche Schutzgeräte in Verbindung mit AV verwendet werden. Optional können Sie einen Fehlerstromschutzschalter einbauen, der im Prinzip auch ein Fehlerstromschutzschalter ist, jedoch mit einem Kurzschluss- und Überlastschutz ausgestattet ist.

Markierung

Die Kennzeichnung ist auf der Frontplatte des Gerätes angebracht, was sie bedeutet, erklären wir Ihnen am Beispiel eines zweipoligen Gerätes.

Bezeichnungen:

• A – Abkürzung oder Herstellerlogo.
• B – Serienbezeichnung.
• C – Der Wert der Nennspannung.
• D – Nennstromparameter.
• E – Der Wert des Abschaltstroms.
• F – Grafische Bezeichnung der Art des Abschaltstroms, kann mit Buchstaben dupliziert werden (in unserem Fall wird eine Sinuskurve angezeigt, die die Art des Wechselstroms angibt).
• G – Grafische Bezeichnung des Geräts auf Schaltplänen.
• N – Wert des bedingten Kurzschlussstroms.
• I – Gerätediagramm.
• J – Mindestwert Betriebstemperatur(in unserem Fall: – 25°С).

Wir haben Standardmarkierungen bereitgestellt, die in den meisten Geräten dieser Klasse verwendet werden.

Anschlussmöglichkeiten

Bevor wir fortfahren Standardschemata Zusammenhänge muss man über mehrere sprechen Allgemeine Regeln Oh:

1. Geräte dieser Art müssen, wie oben erwähnt, mit einem AB gekoppelt werden, da die Schutzgeräte nicht mit einem Kurzschlussschutz ausgestattet sind.
2. Der Bemessungsstrom des Schutzgeräts muss eine Stufe höher sein als der des damit gekoppelten AB.
3. Eingangs- und Ausgangskontakte nicht verwechseln. Das heißt, der mit „1“ gekennzeichnete Eingang sollte in der Regel mit einer Phase und „N“ mit Null versorgt werden. Dementsprechend ist „2“ der Phasenausgang und „N“ ist Null.
4. Der Nullpunkt nach dem Gerät sollte nicht mit dem Nullpunkt davor verbunden werden.

Schauen wir uns nun die meisten an einfaches Diagramm, bei dem jede Leitung gegen Kurzschluss und Kriechstrom geschützt ist.

In diesem Fall ist alles einfach, am Eingang (A in Abb. 7) wird ein AB mit einem Nennstrom von 40 A installiert. Danach folgt ein allgemeines Gerät (B), es wird auch Brandschutzgerät genannt. Dieses Gerät muss einen Ableitstrom von mindestens 100 mA und einen Nennstrom von mindestens 50 A haben (siehe Absatz 2 der oben genannten allgemeinen Regeln). Als nächstes kommen zwei RCD-AB-Bündel (C-E und D-F). Der Nennstromparameter für „C“ und „D“ beträgt 16 A. Für „E“ und „F“ sollte dieser Parameter eine Stufe höher sein, in unserem Fall beträgt er 20 A. Was den Wert des Abschaltstroms betrifft, z In Feuchträumen sollte dieser Indikator 10 mA betragen, für andere Verbrauchergruppen 30 mA.

Diese Anschlussmöglichkeit ist die einfachste und zuverlässigste, allerdings auch teurer. Es kann weiterhin für zwei interne Leitungen verwendet werden, ab einer Anzahl von 4 ist es jedoch sinnvoll, pro Gruppe AB ein Schutzgerät zu installieren. Ein Beispiel für ein solches Schema ist unten aufgeführt.

Wie Sie in diesem Diagramm sehen können, haben wir eine allgemeine (Brand-)Schutzvorrichtung installiert und vier Gruppenschutzvorrichtungen für Beleuchtung, Küche, Steckdosen und Badezimmer. Mit dieser Verbindungsoption können Sie die Kosten im Vergleich zu einem Schema, bei dem an jede Leitung ein RCD-AV-Bündel angeschlossen wird, erheblich senken. Darüber hinaus ist für das erforderliche Schutzniveau gesorgt.

Abschließend noch ein paar Worte zur Notwendigkeit einer Schutzerdung. Es ist für die normale Funktion des RCD erforderlich. Im Internet findet man einen Schaltplan ohne PE (tatsächlich unterscheidet er sich nicht vom üblichen), allerdings ist zu beachten, dass der Betrieb nur bei Kontakt mit Batterien, kalten Leitungen o.ä. erfolgt heißes Wasser usw.

Schon in jungen Jahren werden Kinder vor den Gefahren der Elektrizität gewarnt. Später im Physikunterricht lernen sie, dass Stromstärken von mehr als 0,1 A oder 100 mA tödlich sind. Aber viele Menschen verwechseln dieses Konzept und die Spannung.

Bevor Sie sich mit dem Design eines Geräts vertraut machen, das vor den zerstörerischen Auswirkungen von Elektrizität schützen kann, müssen Sie Ihre Erinnerung an seine Grundkonzepte auffrischen. Der Fluss elektrischer Ladungen ist dank der Fähigkeit, thermische, elektromagnetische und elektrochemische Wechselwirkungen zu erzeugen, ein Energieträger, der die Entwicklung der Menschheit grundlegend bestimmt hat.

Bei der Passage durch den menschlichen Körper wirken sich diese Wechselwirkungen jedoch negativ auf die Struktur der Zellen auf molekularer Ebene aus und führen zu deren Tod. Wird auch gelähmt Nervensystem, nach dem Prinzip des Austauschs arbeitend elektrische Aufladungen. Je mehr Elektronen durch den Leiter fließen, desto größer ist die Stromstärke und desto größer ist ihre schädigende Wirkung.

Visualisierung von Elektrizität

Optisch kann diese Kraft mit dem Volumen bewegten Wassers verglichen werden, während Spannung mit einem Höhenunterschied vergleichbar ist. Ein dünner Strahl, der aus großer vertikaler Entfernung fällt, hat keine spürbare Wirkung auf den menschlichen Körper, verglichen mit einem meterhohen Strahl, der einen umwirft.

Es entsteht die Spannung U elektrischer Strom, direkt proportional zu U, und seine Kraft I ist nach dem Ohmschen Gesetz umgekehrt proportional zum Widerstand R der Stromquelle, der Versorgungskabel und des Leiters selbst, der im Moment der Verletzung der menschliche Körper ist, I=U/ R. Da die Netzspannung Standard ist und ihr Widerstand sehr gering ist, hängt der Grad der schädigenden Wirkung von Elektrizität vom Widerstand des Körpers, trockener Haut und dem Vorhandensein von Schuhen ab.

Messung von Leckagen, die Schäden verursachen.
In einem idealen Zweileitersystem sind die Ströme in den Phasen- und Neutralleitern gleich: IL = IN. Wenn irgendwo im Stromkreis ein Draht durch schlechte Isolierung oder den menschlichen Körper mit der Erde in Kontakt kommt, gilt IL= IN+IΔn, wobei IΔn der Leckstrom ist, der zur Beschädigung oder Entzündung des Kabels führt. Dementsprechend ist IΔn gleich der Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsstrom: IΔn= IL-IN.

Die Messung dieser Differenz (engl. different) mit einem Differentialtransformator ermöglichte die Schaffung einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (kurz RCD), die den Stromkreis öffnet und die Spannung abschaltet, wenn IΔn einen gesundheitsgefährdenden Wert überschreitet oder ein feuergefährlicher Strom vorliegt mehr als 100 mA.

Ein Differenzstromtransformator verfügt über zwei Primärwicklungen (Spulen), die in unterschiedlichen Richtungen angeschlossen sind, und eine Sekundärwicklung, die mit dem Aktuator des Auslösemechanismus verbunden ist. Wenn in den Primärspulen IL = IN, dann wird der magnetische Fluss im Ringkern gegenseitig kompensiert ФL = ФN, dementsprechend wird keine elektromotorische Kraft auf die Sekundärwicklung induziert, es gibt keinen Strom und seine Wirkung auf das elektromagnetische Relais des Schalters.

Zeitpunkt der Geräteaktivierung

Im Falle eines Lecks IL> IN, das zu einem Ungleichgewicht der magnetischen Flüsse ФL> ФN führt und deren Differenz aufgrund elektromagnetischer Induktion die Sekundärspule beeinflusst, entsteht in ihr ein Strom IΔ>0, der abschaltet den Schutzschalter.

Das Funktionsprinzip des RCD besteht also darin, beim Vergleich der Eingangs- und Ausgangsströme den Auslösemechanismus (Splitter) auszulösen, wenn der Überschuss ihrer Differenz höher als ein eingestellter Wert ist, der als Sollwert bezeichnet wird. Aufgrund der Tatsache, dass es zu Stromverlusten durch elektromagnetische Strahlung, Kondensatoreffekt, statische Entladung kommt und auch weil die Isolierung nicht perfekt ist, wird die Einstellung oberhalb des Nullwerts vorgenommen und hängt von der Anwendung der Schutzeinrichtungen ab.

Dieses Prinzip der Differenzstrommessung gilt auch für Dreiphasenspannung. In diesem Fall werden vier Primärwicklungen verwendet: dreiphasig und eine Nullwicklung und in ideales System die Summe aller Ströme ist Null. Wenn an einem der Phasendrähte ein Leck auftritt, wird das Gleichgewicht gestört und es tritt IΔ auf, wodurch der Schutz aktiviert wird.

Bemessungsausschaltstrom (eingestellt)

Für elektrische Leitungskabel wird laut PUE ein Verlustwert von 0,01 mA pro Meter Leitung akzeptiert und für Elektrogeräte ein Verlustkoeffizient von 0,4 mA pro Lastampere.

Um eine relativ kleine Last mit kurzen Drähten anzuschließen, verwenden Sie daher die kleinstmögliche Einstellung aus einer Reihe einheitlicher Werte des Ausschalt-Nenndifferenzstroms IΔn, die auf dem RCD-Gehäuse angegeben sind: 10; dreißig; 100; 300;500 mA.

Um beispielsweise einen Boiler, Steckdosen oder Beleuchtung im Badezimmer anzuschließen, wo die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung aufgrund hoher Luftfeuchtigkeit und nasser Oberflächen hoch ist, wird IΔn=10mA verwendet. Diese Einstellung eignet sich auch für die Küche oder die Elektrifizierung des Kellers oder der Garage. Für das gesamte Haus muss ein Fehlerstromschutzschalter mit IΔn=30mA gewählt werden, um Fehlalarme aufgrund der großen Anzahl von Verbrauchern über eine erhebliche Netzlänge zu vermeiden.

Um den Brandschutz von Fernstromnetzen zu gewährleisten, werden Einstellwerte über 100 mA verwendet. Für verschiedene Gruppen Verbraucher vielleicht parallele Verbindung mehrere RCDs mit unterschiedlichen Differenzauslöseströmen. Üblich ist auch die Reihenschaltung von RCDs mit unterschiedlichen Einstellungen, um einen selektiven Schutz zu gewährleisten.

Praktischer Nutzen

Um das Funktionsprinzip des RCD klarer zu machen, müssen Möglichkeiten für seinen praktischen Einsatz geprüft werden. Wenn ein Zweileiter-Stromversorgungssystem verwendet wird, der interne Stromkreis des elektrischen Geräts ausfällt und gefährliche Spannung an seinem Körper auftritt, fließt der Strom beim Berühren desselben oder eines blanken stromführenden Drahts durch den menschlichen Körper in den Boden und verursacht dadurch Störungen das Gleichgewicht der Ströme im Differentialtransformator, wodurch das resultierende IΔ den Strom abschaltet.

Das Opfer erhält einen Schock aufgrund der kurzfristigen Wirkung eines Stroms, der den eingestellten Wert überschreitet. Der Wert hängt von der Summe der Widerstände von Haut, Körpergewebe, Schuhen und Boden ab.

Auch die Luftfeuchtigkeit und die Kontaktfläche sind von Bedeutung, sodass die Verletzungshäufigkeit und die Tiefe des Schocks von den jeweiligen Bedingungen abhängen konkreter Fall, aber das Ausmaß des Schadens ist aufgrund der kurzfristigen Wirkung des Schadensfaktors aufgrund der hohen Geschwindigkeit des RCD nicht tödlich.

Unter der Voraussetzung, dass ein zusätzlicher dritter Schutzleiter PE verwendet wird, kommt es bei einem Ausfall der Isolierung im Inneren des Elektrogeräts überhaupt nicht zu Schäden, da in diesem Moment, wenn ein Ableitstrom auftritt, der RCD sofort auslöst. Ohne dessen Verwendung kommt es aufgrund der Erdung des Gehäuses zwar nicht zu Schäden, Leckströme sind jedoch aufgrund ihrer Wärmeentwicklung gefährlich, was zu einer weiteren Zerstörung des elektrischen Geräts und sogar zu dessen Entzündung und damit zu einem Brand führen kann.

Es wird angenommen, dass bei einem Strom von mehr als 100 mA am Punkt des Isolationsdurchschlags genügend Wärme freigesetzt wird, um die Kontaktmaterialien bis zum Schmelz- und Entzündungspunkt zu erhitzen.

Daher werden RCDs neben dem Schutz vor tödlichem Stromschlag auch erfolgreich zur Gewährleistung des Brandschutzes des Netzwerks eingesetzt. Natürlich wird diese Funktion von FI-Schutzschaltern mit jeder Einstellung übernommen, es muss jedoch beachtet werden, dass Schutzgeräte mit IΔn>100 mA nur zur Verhinderung von Bränden aufgrund von Leckströmen bei Isolationsdurchschlägen verwendet werden.

Wichtig

Wenn der Ausgangsneutralleiter des RCD mit Erde, Erdung oder Eingangsnullpunkt in Kontakt kommt, kommt es zu einer Fehlauslösung des Schutzes.
Da der RCD nicht vor Kurzschlüssen und Überströmen schützt, muss er zusammen mit einem Schutzschalter installiert werden.
Die Leistung des RCD sollte regelmäßig mit der Schaltfläche „Test“ überprüft werden.

Die Abkürzung RCD leitet sich aus dem Begriff „Residual Current Device“ ab, der den Zweck des Geräts definiert, der darin besteht, bei zufälligen Isolationsausfällen und der Bildung von Leckströmen durch diese die Spannung aus dem angeschlossenen Stromkreis zu entfernen.

Arbeitsprinzip

Für den Betrieb des RCD wird das Prinzip des Vergleichs von Strömen verwendet, die in den gesteuerten Teil des Stromkreises ein- und austreten, basierend auf einem Differentialtransformator, der die Primärwerte jedes Vektors in Sekundärwerte umwandelt, die in Winkel und Richtung streng proportional zur Geometrie sind Zusatz.

Die Vergleichsmethode kann durch gewöhnliche Waagen oder einen Balancer dargestellt werden.

Wenn das Gleichgewicht erhalten bleibt, funktioniert alles normal, aber wenn es gestört ist, ändert sich der qualitative Zustand des gesamten Systems.

In einem einphasigen Stromkreis werden der Phasenstromvektor, der sich dem Messelement nähert, und der Nullstromvektor, der es verlässt, verglichen. Bei normaler Modus arbeiten mit zuverlässig intakter Isolierung, sie sind gleich und gleichen sich gegenseitig aus. Wenn im Stromkreis ein Fehler auftritt und ein Leckstrom auftritt, wird das Gleichgewicht zwischen den betrachteten Vektoren durch seinen Wert gestört, der von einer der Transformatorwicklungen gemessen und an den Logikblock übertragen wird.

Der Vergleich der Ströme in einem dreiphasigen Stromkreis erfolgt nach dem gleichen Prinzip, nur die Ströme aller drei Phasen werden durch einen Differentialtransformator geleitet und aufgrund ihres Vergleichs entsteht eine Unsymmetrie. Im Normalbetrieb gleichen sich die Ströme der drei Phasen bei der geometrischen Addition aus und wenn die Isolierung einer Phase beschädigt wird, entsteht in dieser ein Leckstrom. Sein Wert wird durch die Summation der Vektoren im Transformator bestimmt.

Strukturschema

Die Bedienung einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung lässt sich Block für Block anhand eines Blockdiagramms vereinfachen.

Das Ungleichgewicht der Ströme vom Messelement wird an den logischen Teil gesendet, der nach dem Relaisprinzip arbeitet:

1. elektromechanisch;

2. oder elektronisch.

Es ist wichtig, den Unterschied zwischen ihnen zu verstehen. Elektronische Systeme aus vielen Gründen boomen und erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Sie verfügen über eine breite Funktionalität und große Fähigkeiten, benötigen jedoch für den Betrieb der Logik und des Exekutivorgans elektrische Energie, die von einer speziellen Einheit bereitgestellt wird, die an den Hauptstromkreis angeschlossen ist. Fällt aus verschiedenen Gründen der Strom aus, funktioniert ein solcher RCD in der Regel nicht. Eine Ausnahme bilden seltene elektronische Modelle, die mit dieser Funktion ausgestattet sind.

Elektromechanische Relais nutzen die mechanische Energie einer geladenen Feder, die im Prinzip einer gewöhnlichen Mausefalle ähnelt. Damit das Relais funktioniert, ist eine minimale mechanische Kraft auf den erfassten Aktuator ausreichend.

So wie eine Maus den Köder einer vorbereiteten Mausefalle berührt, führt der Leckstrom, der bei einem Ungleichgewicht im Differentialtransformator auftritt, dazu, dass der Aktor betätigt und die Spannung vom Stromkreis getrennt wird. Zu diesem Zweck verfügt das Relais über eingebaute Leistungskontakte in jeder Phase und einen Tester-Vorbereitungskontakt.

Jede Art von Relais hat bestimmte Vor- und Nachteile. Elektromechanische Strukturen funktionieren seit vielen Jahrzehnten zuverlässig und haben sich bestens bewährt. Sie benötigen keine externe Stromversorgung und elektronische Modelle sind vollständig darauf angewiesen.

Es ist mittlerweile allgemein anerkannt, dass die wirksamste Maßnahme zum Schutz vor elektrischem Schlag in Elektroinstallationen mit Spannungen bis zu 1000 V ein Fehlerstrom-Schutzschalter (RCD) ist.

Ohne Einwände gegen die Bedeutung dieser Schutzmaßnahme zu erheben, streiten die meisten Experten seit vielen Jahren über die Werte der Hauptparameter des RCD – Installationsstrom, Reaktionszeit und Zuverlässigkeit.Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass die Parameter des RCD in engem Zusammenhang mit seinen Kosten und Betriebsbedingungen stehen.

Denn je niedriger der Einstellstrom und je kürzer die Ansprechzeit, desto höher die Zuverlässigkeit des RCD und desto teurer sind seine Kosten.

Darüber hinaus sind die Anforderungen an die Isolierung des Schutzbereichs umso höher, je niedriger der Einstellstrom und je kürzer die Ansprechzeit des FI-Schutzschalters ist, da bereits eine geringfügige Verschlechterung unter Betriebsbedingungen zu häufigen und teilweise langen Ausfällen führen kann Langfristige, fälschliche Abschaltungen der Elektroanlage, wodurch ein normaler Betrieb unmöglich gemacht wird.

Andererseits gilt: Je höher der RCD-Einstellstrom und je länger seine Ansprechzeit, desto schlechter sind seine Schutzeigenschaften.

RCD-Design

Der Aufbau eines einphasigen RCD ist im Bild unten dargestellt.

Dabei wird den Eingangsklemmen Spannung zugeführt und an die Ausgangsklemmen ein gesteuerter Stromkreis angeschlossen.

Der dreiphasige Fehlerstromschutzschalter ist auf die gleiche Weise aufgebaut, steuert jedoch die Ströme aller Phasen.

Das gezeigte Bild zeigt einen Vierleiter-RCD, obwohl auch Dreileiterausführungen im Handel erhältlich sind.

So überprüfen Sie den RCD

Jedes Designmodell verfügt über eine integrierte Funktion zur Funktionsprüfung. Zu diesem Zweck wird der „Tester“-Block verwendet, bei dem es sich um einen offenen Kontakt handelt – einen Knopf mit einer Feder-Selbstrückstellung und einem Strombegrenzungswiderstand R. Sein Wert ist so gewählt, dass ein minimal ausreichender Strom erzeugt wird, wodurch ein Leck künstlich simuliert wird.

Wenn Sie die Taste „Test“ drücken, sollte sich der an den Betrieb angeschlossene RCD ausschalten. Geschieht dies nicht, sollte das Gerät verworfen, nach einer Panne gesucht und repariert oder durch ein funktionsfähiges ersetzt werden. Die monatliche Prüfung des Fehlerstromschutzschalters erhöht die Zuverlässigkeit seines Betriebs.

Übrigens lässt sich die Funktionsfähigkeit elektromechanischer und einzelner elektronischer Strukturen vor dem Kauf ganz einfach im Laden überprüfen. Hierzu reicht es aus, bei eingeschaltetem Relais kurzzeitig Strom aus einer Batterie mit beliebiger Anschlusspolarität gemäß den Möglichkeiten 1 und 2 in den Phasen- oder Nullkreis einzuspeisen.

Ein funktionierender FI-Schutzschalter mit elektromechanischem Relais funktioniert zwar, elektronische Produkte können jedoch in den allermeisten Fällen nicht auf diese Weise überprüft werden. Sie brauchen Kraft, damit ihre Logik funktioniert.

So schließen Sie einen RCD an eine Last an

Fehlerstromschutzgeräte sind für den Einsatz in Stromversorgungskreisen im TN-S- oder TN-C-S-System mit Anschluss einer Schutz-Null-PE-Schiene in der elektrischen Verkabelung bestimmt, an die die Gehäuse aller Elektrogeräte angeschlossen sind.

Bei einem Versagen der Isolierung fließt in diesem Fall das am Gehäuse entstehende Potenzial sofort über den Schutzleiter zur Erde und die Vergleichsstelle ermittelt den Fehler.

Im normalen Stromversorgungsmodus trennt der RCD die Last nicht, sodass alle Elektrogeräte optimal funktionieren. Der Strom jeder Phase im Magnetkreis des Transformators induziert seinen eigenen Magnetfluss F. Da sie gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet sind, heben sie sich gegenseitig auf. Es gibt keinen gesamten magnetischen Fluss und es kann keine EMF in der Relaiswicklung induziert werden.

Bei einer Leckage fließt das gefährliche Potenzial über die PE-Schutzschiene zur Erde. Durch das resultierende Ungleichgewicht der magnetischen Flüsse (Ströme in Phase und Null) wird in der Relaiswicklung eine EMK induziert.

Der Fehlerstromschutzschalter erkennt auf diese Weise sofort den Fehler und schaltet den Stromkreis mit Leistungskontakten im Bruchteil einer Sekunde spannungsfrei.

Merkmale des Betriebs eines RCD mit einem elektromechanischen Relais

Die Nutzung der mechanischen Energie einer gespannten Feder kann in manchen Fällen rentabler sein als der Einsatz einer speziellen Einheit zur Stromversorgung der Logikschaltung. Betrachten wir dies anhand eines Beispiels, bei dem der Nullpunkt des Versorgungsnetzes unterbrochen ist und die Phase versorgt wird.

In einer solchen Situation erhalten die statischen elektronischen Relais keinen Strom und können daher nicht arbeiten. Gleichzeitig kommt es in dieser Situation im Drehstromsystem zu einem Phasenungleichgewicht und einem Spannungsanstieg.

Kommt es an einer geschwächten Stelle zu einem Isolationsdurchschlag, tritt das Potenzial am Gehäuse auf und fließt über den PE-Leiter.

In einem RCD mit elektromechanischem Schutzrelais funktionieren sie normalerweise mit der Energie einer gespannten Feder.

Wie funktioniert ein RCD in einer Zweileiterschaltung?

Die unbestreitbaren Vorteile des Schutzes vor Ableitströmen in Elektrogeräten nach dem TN-S-System durch den Einsatz von RCDs haben zu deren Beliebtheit und dem Wunsch einzelner Wohnungseigentümer geführt, RCDs in Zweileitersystemen ohne PE-Leiter zu installieren .

In dieser Situation ist das Gehäuse des Elektrogeräts vom Boden isoliert und kommuniziert nicht mit diesem. Bei einem Isolationsdurchschlag erscheint das Phasenpotential am Gehäuse und fließt nicht aus diesem ab. Eine Person, die Bodenkontakt hat und versehentlich das Gerät berührt, ist in gleicher Weise einem Ableitstrom ausgesetzt wie in einer Situation ohne RCD.

Allerdings kann in einem Stromkreis ohne Fehlerstrom-Schutzeinrichtung der Strom über längere Zeit durch den Körper fließen. Wenn der RCD installiert ist, erkennt er eine Fehlfunktion und schaltet die Spannung während der Einstellzeit innerhalb von Sekundenbruchteilen ab, wodurch das Ausmaß elektrischer Verletzungen verringert wird.

Somit erleichtert der Schutz die Rettung einer Person unter Spannung in Gebäuden, die nach dem TN-C-Schema ausgestattet sind.

Viele Heimwerker versuchen, RCDs selbstständig in alten Häusern zu installieren, die auf den Umbau warten, um auf das TN-C-S-System umzusteigen. In diesem Fall bauen sie im besten Fall eine selbstgebaute Erdungsschleife auf oder schließen einfach die Gehäuse von Elektrogeräten an Wasserversorgungsnetz, Heizkörper, Eisenfundamentteile.

Solche Verbindungen können zu kritischen Fehlersituationen führen und schwere Schäden verursachen. Die Arbeiten zur Schaffung einer Erdungsschleife müssen effizient durchgeführt und durch elektrische Messungen kontrolliert werden. Daher werden sie von geschultem Fachpersonal durchgeführt.

Befestigungsarten

Die meisten RCDs werden in stationärer Ausführung für die Montage auf einer gemeinsamen DIN-Schiene in einem Schaltschrank hergestellt. Im Angebot finden Sie jedoch tragbare Strukturen, die an eine normale Steckdose angeschlossen werden und über die das geschützte Gerät dann mit Strom versorgt wird. Sie kosten etwas mehr.

Machen Sie sich mit dem Zweck und der Funktionsweise von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs), der Klassifizierung und den Typen verschiedener RCDs vertraut. Assimilieren allgemeine Grundsätze Prüfung von RCD am Beispiel des RCD F200 von ABB.

Instrumente und Ausrüstung

1) Elektroinstallationsparametermessgerät MI3102.

2) Fehlerstrom-Schutzschalter Typ F200, hergestellt von ABB.

Theoretische Informationen

Fehlerstromschutzschalter(Abk. RCD; genauerer Name: Fehlerstromschutzschalter, der durch Differenzstrom (Fehlerstrom) gesteuert wird, Abk. RCD-D) oder Fehlerstromschalter (VDT) oder Schutzschaltgerät (ZOU) – ein mechanisches Schaltgerät oder eine Reihe von Elementen, die, wenn der Differenzstrom unter bestimmten Betriebsbedingungen einen bestimmten Wert erreicht (übersteigt), das Öffnen der Kontakte bewirken sollen. Kann aus verschiedenen Einzelelementen bestehen, die dazu dienen, Differenzströme zu erfassen, zu messen (mit einem vorgegebenen Wert zu vergleichen) und einen Stromkreis zu schließen und zu öffnen (Trennschalter).

Die Hauptaufgabe des RCD- Schutz einer Person vor Stromschlägen und Bränden, die durch Stromlecks durch abgenutzte Kabelisolierung und minderwertige Verbindungen verursacht werden.

Kombinierte Geräte, die einen RCD und ein Überstromschutzgerät kombinieren, werden ebenfalls häufig verwendet. Solche Geräte werden als RCD-D mit integriertem Überstromschutz oder einfach bezeichnet diffautomatisch. Häufig sind differenzielle Automatikgeräte mit einer speziellen Anzeige ausgestattet, anhand derer Sie feststellen können, aus welchem ​​Grund der Vorgang aufgetreten ist (durch Überstrom oder Differenzstrom).

Reis. 1. Vom Unternehmen hergestellte FehlerstromschutzgeräteABB.

Zweck und Funktionen von RCD. Funktionsprinzip von RCD.

RCDs sind bestimmt für

Schutz von Personen vor Stromschlägen, wenn indirekte Berührung(Person berührt offene, leitfähige, nicht stromführende Teile einer elektrischen Anlage, die bei Isolationsschäden unter Spannung stehen), sowie wann direkte Berührung(Person, die spannungsführende Teile einer elektrischen Anlage berührt, die unter Spannung stehen). Diese Funktion wird durch einen FI-Schutzschalter mit entsprechender Empfindlichkeit gewährleistet (Abschaltstrom nicht mehr als 30 mA).

Verhindern Sie Brände, wenn Kriechströme am Gehäuse oder am Boden auftreten.

Ein RCD kann die Sicherheit elektrischer Anlagen erheblich verbessern, das Risiko eines Stromschlags oder eines Brandes kann er jedoch nicht vollständig ausschließen. Der RCD reagiert nicht auf Notfallsituationen, es sei denn, diese gehen mit einem Leck im geschützten Stromkreis einher. Insbesondere reagiert der RCD nicht darauf Kurzschlüsse zwischen Phasen und Neutralleiter.

Der RCD funktioniert auch dann nicht, wenn eine Person unter Spannung steht, aber keine Leckage aufgetreten ist, beispielsweise wenn ein Finger gleichzeitig den Phasen- und Neutralleiter berührt. Bieten elektrisch Ein Schutz vor solchen Berührungen ist nicht möglich, da der Stromfluss durch den menschlichen Körper nicht vom normalen Stromfluss in der Last unterschieden werden kann. In solchen Fällen sind nur mechanische Schutzmaßnahmen (Isolierung, nicht leitende Gehäuse usw.) wirksam, sowie das Freischalten der elektrischen Anlage vor Wartungsarbeiten.

Das Funktionsprinzip des RCD basiert auf der Messung des Stromgleichgewichts zwischen den in ihn eintretenden stromführenden Leitern mithilfe eines Differenzstromtransformators (Abb. 3). Wenn das Stromgleichgewicht gestört ist, öffnet der RCD sofort alle darin enthaltenen Kontaktgruppen und schaltet so die fehlerhafte Last ab.

Der RCD misst die algebraische Summe der Ströme, die durch die gesteuerten Leiter fließen (zwei für einen einphasigen RCD, vier für einen dreiphasigen usw.): Im Normalzustand muss der durch einen Leiter „fließende“ Strom gleich sein zu dem Strom, der durch die anderen „herausfließt“, dann ist die Summe der durch den RCD fließenden Ströme gleich Null (genauer gesagt sollte die Summe den zulässigen Wert nicht überschreiten). Überschreitet die Menge den zulässigen Wert, bedeutet dies, dass ein Teil des Stroms zusätzlich zum FI-Schutzschalter fließt, d. h. der gesteuerte Stromkreis ist defekt – es liegt ein Leck vor.

Unter dem Gesichtspunkt der elektrischen Sicherheit unterscheiden sich RCDs grundlegend von Überstromschutzgeräten (Sicherungen), da RCDs speziell für den Schutz vor Stromschlägen konzipiert sind, da sie durch Stromlecks ausgelöst werden, die deutlich geringer sind als bei Sicherungen (normalerweise ab 2). Ampere oder mehr für Haushaltssicherungen, was um ein Vielfaches höher ist als der tödliche Wert für Menschen). RCDs sollten in nicht mehr als 25–40 ms ausgelöst werden, d. h. bevor der durch den menschlichen Körper fließende elektrische Strom Herzflimmern verursacht – die häufigste Todesursache durch Stromschlag.

Reis. 3. Funktionsprinzip von RCD

Die Erkennung von Ableitströmen mittels RCD ist eine zusätzliche Schutzmaßnahme und kein Ersatz für den Überstromschutz durch Sicherungen, da der RCD in keiner Weise auf Fehler reagiert, wenn diese nicht mit einem Leckstrom (z. B. Kurzschluss) einhergehen zwischen Phasen- und Neutralleiter).

RCDs mit einem Fehlerstrom von etwa 300 mA oder mehr werden manchmal zum Schutz großer Teile elektrischer Netze (z. B. in Rechenzentren) eingesetzt, wo ein niedriger Schwellenwert zu Fehlalarmen führen würde. Solche RCDs mit geringer Empfindlichkeit erfüllen eine Brandbekämpfungsfunktion und bieten keinen wirksamen Schutz gegen Stromschläge.

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Heute besprechen wir mit Ihnen einen interessanten Artikel zum Funktionsprinzip eines RCD.

Was ist ein RCD? Warum wird es benötigt?

Der Fehlerstromschutzschalter (RCD) ist bestimmt für:

• Schutz von Personen vor dem Auftreten eines Fehlers in einer elektrischen Anlage
• Unterbrechen der Spannung bei versehentlichem oder versehentlichem Kontakt mit stromführenden Teilen der Elektroinstallation während eines Stromlecks
• Schutz vor Entzündung der elektrischen Leitungen bei Erdschluss (Gehäuse)

Auf dem Elektrogerätemarkt sind Alternativen zu FI-Schutzschaltern aufgetaucht – Differentialschutzschalter. Ihre Besonderheit besteht darin, dass sie sowohl einen FI-Schutzschalter als auch einen Leistungsschalter kombinieren.

Differentialmaschinen nehmen weniger Platz ein, die Kosten sind jedoch um ein Vielfaches höher. Aber wir werden in den folgenden Artikeln über alle Funktionen von Differentialmaschinen sprechen. Um nichts Interessantes zu verpassen, abonnieren Sie den Newsletter.

Das Funktionsprinzip des RCD basiert auf der Reaktion des Stromsensors auf den sich ändernden Eingangswert des Differenzstroms in den Leitern.

Der Stromsensor ist ein gewöhnlicher, der in Form eines Ringkerns ausgeführt ist. Die Einstellung des Betriebsstroms erfolgt über ein magnetoelektrisches Relais, das über eine sehr hohe Empfindlichkeit verfügt.

RCDs mit Relaissteuerelement sind sehr zuverlässig und störungsfrei.

Aber die Entwicklung der Elektrotechnik steht nicht still, und so sind vor nicht allzu langer Zeit elektronische RCDs aufgetaucht, bei denen das Steuerorgan kein Relais, sondern eine spezielle elektronische Schaltung ist.

Das Relais wirkt auf den Aktor, der wiederum den Stromkreis öffnet.

Der Aktuator besteht aus:

• Kontaktgruppe (ausgewählt für maximalen Strom - siehe RCD-Pass)
• Federn (zum Öffnen Stromkreis im Falle eines anormalen Betriebs)

Um die Funktionsfähigkeit des RCD unabhängig zu überprüfen, müssen Sie die Schaltfläche „Test“ drücken. Dadurch entsteht ein künstlicher Leckstrom, der ausreicht, um den RCD auszulösen. So können Sie den RCD selbstständig prüfen, ohne Spezialisten einzuschalten. Die RCD-Prüfung über die Schaltfläche „Test“ muss monatlich durchgeführt werden. Für eine gründlichere Prüfung des RCD führen wir durch.

Nun schauen wir uns das Funktionsprinzip des RCD genauer an.

RCD-Betrieb unter normalen Netzwerkbedingungen

Im Normalzustand der elektrischen Verkabelung (ohne Leckagen) fließt der Betriebsstrom (I1=I2) gegenparallel und induziert in der Sekundärwicklung des Stromwandlers magnetische Flüsse (Ф1=Ф2) gleicher Größe, die sich gegenseitig kompensieren . In diesem Moment arbeitet das Relais nicht, da der Strom in der Sekundärwicklung des Stromwandlers nahe Null ist.

RCD-Betrieb bei Leckage

Bei versehentlichem oder irrtümlichem Kontakt mit spannungsführenden Teilen einer Elektroinstallation entsteht ein Ableitstrom. In diesem Moment ist die Größe der durch den Stromwandler fließenden Ströme gestört (I1 ist nicht gleich I2), sodass im Sekundärkreis des Stromwandlers ein Strom (kein Gleichgewicht) auftritt, der ausreicht, um den Stromwandler auszulösen Relais. Das Relais aktiviert den Federmechanismus und der RCD wird abgeschaltet.

In der Abbildung unten sehen Sie, wie der RCD von innen aussieht.