L'RCD è un tipo separato di dispositivi elettrici di protezione insieme agli interruttori automatici (AB). Sebbene il loro scopo sia proprio la protezione elettrica, come gli AB, i loro principi di funzionamento sono diversi.
Perché abbiamo bisogno di un RCD se esiste un AV?
Nel corso del tempo, l'isolamento elettrico delle parti sotto tensione degli apparecchi elettrici, inclusi elementi riscaldanti, fili, cavi di alimentazione e cavi, inevitabilmente invecchia. E poi le cosiddette correnti di dispersione, che vanno da diverse decine di microampere a diversi milliampere, iniziano a fluire da loro attraverso gli alloggiamenti conduttivi di vari apparecchi elettrici nel terreno.
Gli AV convenzionali non reagiscono in alcun modo alla comparsa di correnti di dispersione: dopotutto costituiscono frazioni insignificanti delle correnti nominali delle utenze elettriche. Tuttavia, il loro aspetto (più precisamente, la corrente che supera un certo limite consentito) è un segnale di allarme. Questo è un avvertimento che si sta avvicinando una situazione di emergenza e per prevenirla è necessario uno speciale dispositivo elettrico di protezione: un RCD.
Inoltre, come è noto, la corrente non rilasciante (convulsiva), che rappresenta un pericolo mortale per una persona (con un certo tempo di esposizione), è di soli 10 mA. Pertanto, la necessità di creare dispositivi di protezione che rispondano alle correnti di dispersione in questo intervallo di valori è stata avvertita fin dall'inizio della diffusa penetrazione dell'elettricità nella vita di tutti i giorni.
Spiegazione del funzionamento del dispositivo
Proviamo a spiegare il principio di funzionamento di un RCD utilizzando un'analogia idraulica. Supponiamo che l'acqua scorra attraverso ciclo chiuso riscaldamento dell'acqua allo stesso modo della corrente elettrica attraverso i fili. Se da qualche parte dentro tubo di riscaldamento Quando appare un buco, l'acqua fuoriesce attraverso di esso. Pertanto, il suo flusso (analogo alla corrente elettrica) attraverso due sezioni di tubi, uno dei quali è all'ingresso del circuito e l'altro all'uscita, sarà diverso. Lo stesso vale per le correnti di dispersione in un apparecchio elettrico. Puoi confrontare quanta corrente entra in un elettrodomestico e quanta ne esce. In un apparecchio elettrico monofase, la corrente entra attraverso il filo di fase ed esce attraverso il filo neutro, quindi è sufficiente confrontare le correnti in questi due fili. Questo è il principio di funzionamento di un RCD in rete monofase. Se i valori di corrente all'ingresso e all'uscita di un dispositivo elettrico non sono gli stessi, allora lo disconnette dalla rete in un tempo di circa pochi millisecondi. Un tempo di risposta così breve è necessario perché le correnti di dispersione superiori al valore della corrente di intervento dell'interruttore differenziale potrebbero essere causate proprio da una persona che tocca il corpo conduttivo del dispositivo.
Corrente operativa
Ma affinché la RCD diventi effettiva condizioni di vita, ci è voluto molto tempo. Prima di tutto, era necessario determinare con precisione la quantità di corrente di dispersione che sarebbe sicura per l'uomo durante il funzionamento del dispositivo. I tentativi di progettare RCD per correnti di dispersione inferiori a 10 mA hanno portato alla creazione di dispositivi grandi, complessi e costosi, inoltre soggetti a falsi allarmi dovuti a varie interferenze elettromagnetiche. 
All'inizio degli anni '80 del XX secolo. la loro corrente operativa, sulla base di esperimenti con volontari, è stata scelta pari a 30 mA e sono stati creati trasformatori di piccole dimensioni con nuclei ad anello di ferrite (sono chiamati differenziali), che sono diventati sensori di corrente di dispersione. Sono stati messi in vendita gli RCD-DM differenziali elettromeccanici con una corrente di risposta da 20 a 30 mA, che sono i più apprezzati nella vita di tutti i giorni. Di solito le lettere DM vengono omesse e il dispositivo viene semplicemente chiamato RCD.
Principio di funzionamento dell'interruttore differenziale e schema di collegamento
Le correnti che fluiscono attraverso i conduttori di fase e neutro in direzioni diverse eccitano due flussi magnetici F1 e F2 di uguale grandezza nel nucleo ad anello del trasformatore del dispositivo, tuttavia, i vettori di induzione magnetica corrispondenti a questi flussi sono diretti in direzione opposta nel nucleo e reciprocamente compensarsi a vicenda. Pertanto, il flusso magnetico totale nel nucleo è zero, così come la forza elettromagnetica nell'avvolgimento secondario del trasformatore. 
Se, a causa di un difetto di isolamento, appare una corrente di dispersione vicina alla corrente di intervento, allora F1 ≠ F2, nel nucleo appare un flusso magnetico che induce una forza elettromotrice nell'avvolgimento di uscita, in grado di creare una corrente sufficiente ad attivare l'elemento di soglia del RCD. Successivamente, il fermo del gruppo di contatti di potenza viene tirato indietro e i suoi contatti si aprono. Questo è il principio di funzionamento di tutti i tipi di RCD.
Tutti i tipi di tali dispositivi hanno un pulsante "Test", quando premuto, viene creata artificialmente una situazione di dispersione di corrente per verificare il funzionamento del dispositivo. Un flag o un pulsante ad autoaggancio viene utilizzato per riattivare l'RCD dopo un'operazione di prova.
Tipi di DMC
Elettromeccanico e tipi elettronici tali dispositivi di protezione. Il principio di funzionamento dell'RCD e lo schema di collegamento di entrambi i tipi sono gli stessi, tuttavia i dispositivi del primo tipo non richiedono alimentazione e sono semplici e progettazione affidabile. Per attivarli è sufficiente la corrente di dispersione nell'apparecchio elettrico protetto.
Un RCD elettronico richiede che gli venga fornita tensione di alimentazione, poiché l'elemento di soglia in esso contenuto è realizzato in una forma circuito elettronico, che amplifica la piccola corrente nell'avvolgimento di uscita del suo trasformatore e crea un impulso per il relè esecutivo. 
A questo proposito, il trasformatore RCD elettronico stesso è di dimensioni, dimensioni e potenza inferiori. Il modulo dell'elemento soglia con un amplificatore è alimentato da un circuito controllato e se un conduttore si rompe nel circuito di alimentazione, tale dispositivo perderà la sua funzionalità. Esistono altri rischi quando si utilizzano RCD elettronici. Ad esempio, guasto dei suoi componenti elettronici a causa di sovratensioni impulsive nella rete di alimentazione.
Poiché l'affidabilità degli interruttori differenziali elettronici è inferiore a quella di quelli elettromeccanici, anche il loro costo è inferiore.
RCD trifase
Un apparecchio trifase, a differenza di uno monofase, ha quattro poli invece di due, poiché il conduttore neutro passa attraverso entrambi i tipi di apparecchi. Il principio di funzionamento di un differenziale trifase è lo stesso di quello monofase. 
Il nucleo del suo trasformatore copre quattro conduttori: tre fasi e uno neutro. La corrente totale nei conduttori trifase (la cosiddetta corrente omopolare) è sempre uguale in grandezza alla corrente in filo neutro e opposto ad esso nella direzione (all'interno dell'RCD). In questo caso, il nucleo del trasformatore non è magnetizzato e non c'è corrente nel suo avvolgimento di uscita. Se nel dispositivo protetto appare una corrente di dispersione, nel nucleo appare un flusso magnetico alternato, che induce un EMF nell'avvolgimento di uscita del trasformatore. Una corrente proporzionale alla corrente di dispersione inizia a fluire attraverso di esso e, se la corrente di dispersione supera la corrente di funzionamento, l'interruttore differenziale spegne l'apparecchio elettrico. L'equilibrio delle correnti nel corpo di controllo dell'interruttore differenziale è disturbato e scatta.
RCD trifase senza conduttore neutro
Per proteggere dalle correnti di dispersione dei motori elettrici asincroni, i cui avvolgimenti sono collegati in un triangolo o in una stella con un neutro non collegato, è collegato un RCD a 4 poli con un terminale zero non occupato. In assenza di correnti di dispersione nelle fasi del motore elettrico, la somma delle correnti nei conduttori di fase è molto piccola e non è in grado di far intervenire la protezione. La comparsa di corrente di dispersione da fili di fase attraverso l'alloggiamento del motore a terra provoca la circolazione attraverso il trasformatore RCD di corrente omopolare, alla quale reagisce l'apparato elettrico. Principio generale Anche in questo caso il funzionamento del differenziale non cambia.
Caratteristiche dell'uso di RCD monofase e trifase
I dispositivi trifase a 4 poli hanno correnti operative sufficientemente elevate, che consente loro di essere utilizzati solo per la protezione antincendio, come gli AV con sganciatori termici. Protezione delle linee collettive alle prese delle stanze, delle cucine e dei bagni, oppure protezione delle linee elettriche individuali di potenti elettrodomestici (lavaggio e lavastoviglie, stufe elettriche, scaldabagni elettrici) deve essere eseguita su RCD monofase a 2 poli con valori di corrente di dispersione impostati da 20 mA a 30 mA. 
Affinché il funzionamento di un interruttore differenziale in una rete monofase sia sicuro, esso stesso deve essere protetto da sovracorrente (durante il funzionamento continuo a lungo termine di un apparecchio elettrico funzionante) da un AV installato davanti ad esso con un rilascio termico .
Funzionamento RCD senza messa a terra
Come sai, nelle vecchie case di costruzione sovietica cablaggio elettrico dell'appartamento non aveva uno zero separato conduttore protettivo, collegato al circuito di terra. Si presumeva che la sua funzione fosse svolta dal conduttore neutro di lavoro (il cosiddetto sistema di alimentazione TN-C con conduttori neutri di lavoro e di protezione comuni). E poiché in tutte le edizioni del PUE è vietato installare dispositivi di protezione nei conduttori di protezione, sono vietati anche gli interruttori differenziali bipolari che interrompono contemporaneamente sia la fase che il neutro. Anche l'ultima 7a edizione attuale del PUE nella clausola 7.1.80 ha confermato l'inammissibilità dell'installazione di RCD nelle reti secondo Sistema TN-C. Il fatto è che sono stati registrati casi di scosse elettriche durante il loro funzionamento.
La ragione di ciò è la differenza di temporizzazione dei contatti del dispositivo, pari a pochi millisecondi. Ma se il contatto nel filo neutro fosse stato disconnesso per primo, quando l'isolamento si sarebbe rotto sul corpo dell'elettrodomestico, il consumatore si troverebbe sotto l'intera tensione di fase, quindi questi pochi millisecondi sarebbero stati sufficienti per un infortunio mortale.
Per gli appartamenti senza conduttori di protezione neutri, è inaccettabile installare un RCD generale dell'appartamento, ma singoli dispositivi di questo tipo possono essere installati in linee di prese di gruppo con un conduttore di protezione comune o nelle linee elettriche di singoli apparecchi elettrici, se i conduttori di protezione dei gruppi di prese o le prese sono collegate ai terminali neutri di ingresso lungo il percorso più breve. 
In questo caso, una rottura all'interno dell'RCD del filo di lavoro neutro prima del filo di fase non porta ad una rottura del conduttore di protezione del dispositivo elettrico, poiché la sezione del conduttore di protezione dal terminale neutro di ingresso attraverso la presa e l'alimentazione il cavo del dispositivo elettrico rimarrà intatto.
09.10.2014Rete elettrica monofase e trifase
L'elettricità arriva al consumatore finale attraverso le linee elettriche e, poiché hanno un alto voltaggio, questa energia non può essere utilizzata senza trasformazione. Per ridurre la tensione vengono utilizzati sistemi speciali: sottostazioni di trasformazione; convertono la tensione ad alta tensione al valore ottimale.
Per fornire energia a una casa, è possibile utilizzare un circuito di rete trifase o monofase, le cui caratteristiche verranno discusse di seguito.
Sottostazione di trasformazione
La cabina di trasformazione è progettata per ricevere l'energia elettrica proveniente dalle linee elettriche, convertirla e distribuirla. La sottostazione comprende le seguenti apparecchiature: un trasformatore abbassatore, un dispositivo di distribuzione elettrica (ED) e un'unità di controllo.
Fuori città, le sottostazioni a palo e a palo sono le più diffuse. Il dispositivo principale della sottostazione è un trasformatore monofase o trifase che riduce la tensione. Molto spesso dentro aree rurali viene utilizzato un circuito di rete monofase, che funziona insieme a trasformatori trifase.
La tensione viene ridotta al livello nominale e dopo la conversione può essere 380 V (lineare) o 220 V (fase). Di conseguenza, l'alimentazione ricevuta dai consumatori è chiamata trifase o monofase.
Alimentazione monofase
Per fornire alimentazione agli oggetti, un circuito di rete monofase utilizza due linee: fili di lavoro di fase e neutro. Insieme formano una rete elettrica monofase. Tensione nominaleè pari a 220 V.
Il collegamento a una rete monofase utilizzando questo schema non prevede la messa a terra. Ora viene utilizzato molto meno frequentemente: si trova principalmente negli edifici che fanno parte del vecchio patrimonio abitativo.
Rete bifilare monofase
Una rete monofase può essere a due o tre fili. Uno dei segni di una rete elettrica a due fili è l'uso di conduttori in alluminio. Nelle reti a tre fili, oltre ai cavi standard (fase e neutro), è presente anche un filo di protezione che svolge la funzione di messa a terra.
L'uso di un circuito di rete monofase di questo tipo consente un'ulteriore protezione dagli urti degli occupanti della casa scossa elettrica ed evitare il burnout elettrodomestici. Il filo di terra (PE) è collegato agli alloggiamenti elettrodomestici, non appena viene cortocircuitata una fase sulla custodia, l'apparecchiatura si spegne.
Nella costruzione di edifici moderni, viene utilizzata principalmente la connessione a una rete monofase con tre conduttori, molto meno spesso - con uno.
Alimentazione trifase
L'alimentazione trifase prevede l'introduzione di tre fasi di alimentazione nell'edificio, designate L1, L2, L3 e conduttore neutro N. La tensione operativa nominale tra qualsiasi coppia di fili di fase è 380 V e tra il filo "zero" e ciascuno dei fili di fase è 220 V. L'utilizzo di un circuito di rete trifase consente di fornire elettricità alle apparecchiature a una tensione di 220 o 380 volt. Il cablaggio proveniente dal quadro elettrico viene posato in tutta l'abitazione come da progetto.
Uno dei più compiti importanti quando ci si collega a una rete trifase, calcolare correttamente il carico su ciascuna delle tre fasi, poiché la sua distribuzione non uniforme può causare uno squilibrio di fase. Uno squilibrio significativo porta spesso a situazioni di emergenza, anche critiche, quando una delle fasi si brucia. I cavi a quattro o cinque conduttori vengono utilizzati per distribuire l'elettricità trifase in una struttura.
Rete trifase con cavo a quattro fili
Per fornire elettricità ai dispositivi vengono utilizzati fili trifase e uno zero funzionante.
Da centralino alle prese e agli apparecchi di illuminazione sono posati due fili: un filo neutro in combinazione con ciascun filo di fase. Di conseguenza, i dispositivi vengono forniti con elettricità con una tensione di 220 V.
Nello schema di alimentazione vengono utilizzate le seguenti designazioni di fase: A, B, C.
Rete elettrica trifase a cinque fili
La differenza fondamentale tra un alimentatore a quattro fili e uno a cinque fili è la presenza di un filo di terra, denominato PE. Naturalmente il collegamento ad una rete trifase con cinque conduttori offre di più alta sicurezza rispetto a quando si utilizzano quattro conduttori.
La difficoltà maggiore nella progettazione di reti elettriche trifase è distribuire uniformemente il carico tra le fasi. Quando si eseguono i calcoli, non fare affidamento sulla legge di Ohm: in questi casi è necessario utilizzare il fattore di potenza (indicato con cosph) e il fattore di domanda - Kdemand. Tradizionalmente, per le proprietà residenziali, il cosph è compreso tra 0,9 e 0,93, mentre il coefficiente di domanda per gli appartamenti (se il numero di consumatori supera 5) è pari a 0,8.
Le fonti di energia dei moderni impianti elettrici sono solitamente reti elettriche trifase, che sono una combinazione di tre fonti di tensione AC con una frequenza di 50 Hz (trasformatori o generatori step-down), i cui avvolgimenti sono collegati secondo un circuito elettrico a stella (Fig. 4.2, a) e linee elettriche.
Uscita avvolgimento comune ( punto comune stella elettrica), detto neutro (N) rete elettrica, e gli altri tre terminali a cui sono collegati i conduttori della linea elettrica sono chiamati fasi (A, B, C). Le tensioni di corrente alternata generate da ciascuna sorgente di una rete trifase sono chiamate tensioni di fase (UA, UB, UC). Sono sfasati tra loro di 120 gradi elettrici
Riso. 4.2 Sistema di tensione di una rete elettrica trifase
Riso. 4.3 Schema generale di una rete trifase
(Fig. 4.2, b).
Le tensioni agenti tra qualsiasi coppia di fasi della rete elettrica sono chiamate lineari (UAB, UBC, UCA). Se i moduli sono uguali tensioni di fase(|UA| = |UB| = |UC| = Uф) anche i moduli saranno uguali tensioni di linea: |UAB|= |UBC| = |UCA| = Ul = Uф. Tipicamente Ul = 380 V, Uph = 220 V.
Le linee elettriche nelle reti trifase possono essere aeree o di tipo cavo. In entrambi i casi, i conduttori della rete elettrica hanno una resistenza di isolamento attiva e una capacità rispetto a terra: RA, RB, RC, RN e CA, CB, CC, CN (Fig. 4.3). In futuro, per semplificare i calcoli, assumeremo che RA = RB = RC = Riz, CA = CB = CC = Cph.
La capacità del conduttore di fase rispetto alla terra dipende dalle relazioni geometriche (altezza di sospensione, sezione trasversale, dimensioni) e dalle proprietà dielettriche dell'isolamento.
Come risultato viene determinata la resistenza di isolamento complessa di ciascuna fase della rete elettrica rispetto alla terra collegamento parallelo componenti attivi (Riz) e capacitivi (Xph = 1/jwCph): Zda = Rda || Xf = Riz/(1 + jw RizCf). La resistenza ZN per il neutro viene determinata in modo simile.
Il modulo della resistenza di isolamento complessa del conduttore di fase della rete elettrica rispetto alla terra è determinato dalla formula: 
, dove w = 2p f – frequenza circolare della rete elettrica;
f = 50 Hz – frequenza lineare della rete elettrica.
Di standard attuali in una rete con una tensione fino a 1000 V, la resistenza di isolamento della fase attiva rispetto a terra nella zona tra i fusibili adiacenti o dietro l'ultimo deve avere un valore di almeno 500 kOhm con utenze scollegate. In una rete elettrica ramificata, il numero di tali sezioni collegate in parallelo può essere piuttosto elevato.
La capacità delle fasi rispetto alla terra è determinata dal tipo di linea (antenna, filo, cavo), sua parametri geometrici e non può essere ridotto. Può essere presente una capacità di fase particolarmente grande linee via cavo su un lungo tratto, l'entità del modulo di resistenza complesso dell'isolamento di fase diminuisce corrispondentemente e il suo effetto protettivo è indebolito.
A seconda della modalità neutra, esistono due tipi più comuni di reti elettriche:
rete trifase con neutro isolato (INS);
rete trifase con neutro solidamente messo a terra (SZN).
Il neutro nel SIN è ben isolato da terra, quindi per di questo tipo rete possiamo assumere che ZN = | ZN| -> infinito.
Il neutro nell'SZN è collegato a uno speciale dispositivo di messa a terra. Secondo Requisiti PUE resistenza al suolo della rete da traino R0 in qualsiasi periodo dell'anno non deve superare i 4 Ohm per tensioni di fase di 220 V o per tensioni lineari di 380 V.
Così, schema generale una rete elettrica trifase può essere rappresentata come mostrato in Fig. 4.3, dove assumere ZN-> infinito per il caso del SIN E ZN» R0 per il caso della SZN .
In una rete trifase ci sono normale(NR) e emergenza(AR) modalità operative. La modalità normale caratterizza buone condizioni rete elettrica. A modalità di emergenza una delle fasi è in cortocircuito verso terra a causa di una resistenza al guasto relativamente bassa ( Rzm), che caratterizza il processo di diffusione della corrente di guasto nel terreno nel punto di massimo potenziale (cioè direttamente nel punto di contatto degli elementi percorsi da corrente con il terreno). In genere, la resistenza al cortocircuito è di decine o centinaia di ohm e meno spesso - unità di ohm, ad esempio, quando il filo è in cortocircuito verso terra struttura metallica o cade in una pozza d'acqua.
Riepilogo sulla sicurezza della vita