RCD to odrębny rodzaj elektrycznych urządzeń ochronnych wraz z wyłącznikami automatycznymi (AB). Chociaż ich celem jest właśnie ochrona elektryczna, podobnie jak AB, ich zasady działania są różne.
Dlaczego potrzebujemy RCD, jeśli istnieje AV?
Z biegiem czasu izolacja elektryczna części urządzeń elektrycznych pod napięciem, w tym elementów grzejnych, przewodów, przewodów zasilających i kabli, nieuchronnie się starzeje. A potem tak zwane prądy upływowe o natężeniu od kilkudziesięciu mikroamperów do kilku miliamperów zaczynają z nich płynąć do ziemi przez przewodzące obudowy różnych urządzeń elektrycznych.
Konwencjonalne AV nie reagują w żaden sposób na pojawienie się prądów upływowych - w końcu stanowią one nieistotne ułamki prądów znamionowych odbiorników elektrycznych. Jednak ich pojawienie się (a dokładniej przekroczenie określonego dopuszczalnego limitu prądu) jest sygnałem alarmowym. Jest to ostrzeżenie, że zbliża się sytuacja awaryjna i aby temu zapobiec, potrzebne jest specjalne elektryczne urządzenie ochronne - wyłącznik różnicowoprądowy.
Ponadto, jak wiadomo, prąd nieuwalniający (konwulsyjny), który stanowi śmiertelne zagrożenie dla osoby (przy pewnym czasie ekspozycji), wynosi tylko 10 mA. Dlatego od samego początku powszechnego przenikania elektryczności do życia codziennego odczuwana była potrzeba stworzenia urządzeń ochronnych reagujących na prądy upływowe w tym zakresie wartości.
Wyjaśnienie działania urządzenia
Spróbujmy wyjaśnić zasadę działania RCD za pomocą analogii hydraulicznej. Załóżmy, że przez nie przepływa woda zamknięta pętla podgrzewanie wody w taki sam sposób, jak prąd elektryczny przez przewody. Jeśli gdzieś w rura grzewcza Kiedy pojawi się dziura, woda przez nią wycieka. Dlatego jego przepływ (analog prądu elektrycznego) przez dwa odcinki rur, z których jeden znajduje się na wejściu obwodu, a drugi na jego wyjściu, będzie inny. To samo dotyczy prądów upływowych w urządzeniu elektrycznym. Możesz porównać, ile prądu wpływa do urządzenia elektrycznego i ile wypływa. W jednofazowym urządzeniu elektrycznym prąd wpływa przez przewód fazowy i wypływa przez przewód neutralny, dlatego wystarczy porównać prądy w tych dwóch przewodach. Taka jest zasada działania RCD sieć jednofazowa. Jeśli wartości prądów na wejściu i wyjściu urządzenia elektrycznego nie są takie same, wówczas odłącza je od sieci w czasie około kilku milisekund. Tak krótki czas reakcji jest konieczny, ponieważ prądy upływowe przekraczające wartość prądu zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego mogą powstać właśnie w wyniku dotknięcia przez osobę korpusu przewodzącego urządzenia.
Prąd roboczy
Ale aby RCD zadziałało w warunki życia, zajęło to dużo czasu. Przede wszystkim należało dokładnie określić wielkość prądu upływowego, jaka będzie bezpieczna dla człowieka podczas pracy urządzenia. Próby zaprojektowania wyłączników różnicowoprądowych dla prądów upływowych mniejszych niż 10 mA doprowadziły do powstania dużych, skomplikowanych i kosztownych urządzeń, w dodatku podatnych na fałszywe alarmy na skutek różnych zakłóceń elektromagnetycznych. 
Już na początku lat 80-tych XX wieku. ich prąd pracy, na podstawie eksperymentów z ochotnikami, wybrano na 30 mA i stworzono małe transformatory z ferrytowymi rdzeniami pierścieniowymi (nazywane są różnicowymi), które stały się czujnikami prądu upływowego. Do sprzedaży trafiły elektromechaniczne mechanizmy różnicowe RCD-DM o prądzie zadziałania od 20 do 30 mA, które są dziś najpopularniejsze w życiu codziennym. Zwykle pomija się litery DM, a urządzenie nazywa się po prostu RCD.
Zasada działania RCD i schemat połączeń
Prądy przepływające przez przewód fazowy i neutralny w różnych kierunkach wzbudzają dwa strumienie magnetyczne F1 i F2 o jednakowej wielkości w rdzeniu pierścieniowym transformatora urządzenia, jednak wektory indukcji magnetycznej odpowiadające tym strumieniom są skierowane w rdzeniu w przeciwną stronę i wzajemnie kompensują się nawzajem. Dlatego całkowity strumień magnetyczny w rdzeniu wynosi zero, podobnie jak pole elektromagnetyczne w uzwojeniu wtórnym transformatora. 
Jeżeli z powodu wady izolacji prąd upływowy pojawi się w pobliżu prądu zadziałania, wówczas F1 ≠ F2 w rdzeniu pojawi się strumień magnetyczny, indukując pole elektromagnetyczne w uzwojeniu wyjściowym, zdolne do wytworzenia prądu wystarczającego do wyzwolenia elementu progowego RCD. Następnie zatrzask grupy styków zasilania zostaje odciągnięty, a jego styki otwierają się. Jest to zasada działania wszystkich typów wyłączników RCD.
Wszystkie typy takich urządzeń mają przycisk „Test”, po naciśnięciu sztucznie powstaje sytuacja upływu prądu w celu sprawdzenia działania urządzenia. Do ponownego włączenia RCD po operacji testowej służy flaga lub przycisk samozatrzaskowy.
Rodzaje RCD
Znany elektromechaniczny i typy elektroniczne takie urządzenia ochronne. Zasada działania RCD i schemat połączeń obu typów są takie same, natomiast urządzenia pierwszego typu nie wymagają zasilania i są proste i niezawodna konstrukcja. Aby je uruchomić, w chronionym urządzeniu elektrycznym występuje wystarczający prąd upływowy.
Elektroniczny wyłącznik różnicowoprądowy wymaga doprowadzenia do niego napięcia zasilania, ponieważ element progowy w nim wykonany jest w formie obwód elektroniczny, który wzmacnia mały prąd w uzwojeniu wyjściowym transformatora i wytwarza impuls dla przekaźnika wykonawczego. 
Pod tym względem sam elektroniczny transformator RCD ma mniejszy rozmiar, wymiary i moc. Moduł elementu progowego ze wzmacniaczem zasilany jest z obwodu kontrolowanego, a jeśli w obwodzie zasilającym nastąpi przerwa w przewodzie, wówczas takie urządzenie straci swoją funkcjonalność. Podczas obsługi elektronicznych wyłączników różnicowoprądowych istnieją inne zagrożenia. Na przykład awaria elementów elektronicznych z powodu przepięć impulsowych w sieci zasilającej.
Ponieważ niezawodność elektronicznych RCD jest niższa niż elektromechanicznych, ich koszt jest również niższy.
Trójfazowy RCD
Urządzenie trójfazowe, w przeciwieństwie do jednofazowego, ma cztery bieguny zamiast dwóch, ponieważ przewód neutralny przechodzi przez oba typy urządzeń. Zasada działania trójfazowego RCD jest taka sama jak jednofazowego. 
Rdzeń transformatora pokrywa cztery przewody - trzy fazy i jeden neutralny. Całkowity prąd w przewodach trójfazowych (tzw. prąd składowej zerowej) jest zawsze równy prądowi w przewód neutralny i przeciwnie do niego w kierunku (wewnątrz RCD). W tym przypadku rdzeń transformatora nie jest namagnesowany i w jego uzwojeniu wyjściowym nie ma prądu. Jeżeli w chronionym urządzeniu pojawi się prąd upływowy, w rdzeniu pojawi się przemienny strumień magnetyczny, indukując pole elektromagnetyczne w uzwojeniu wyjściowym transformatora. Zaczyna przez niego płynąć prąd proporcjonalny do prądu upływowego, a jeśli prąd upływowy przekroczy prąd roboczy, RCD wyłączy urządzenie elektryczne. Równowaga prądów w korpusie sterującym RCD zostaje zakłócona i następuje wyłączenie.
Trójfazowy RCD bez przewodu neutralnego
Aby zabezpieczyć przed prądami upływowymi asynchronicznych silników elektrycznych, których uzwojenia są połączone w trójkąt lub gwiazdę z niepodłączonym punktem neutralnym, podłącza się 4-biegunowy RCD z wolnym zaciskiem zerowym. W przypadku braku prądów upływowych w fazach silnika elektrycznego suma prądów w przewodach fazowych jest bardzo mała i nie jest w stanie uruchomić zabezpieczenia. Pojawienie się prądu upływowego z przewody fazowe przez obudowę silnika do ziemi powoduje przepływ przez transformator RCD prądu składowej zerowej, na który reaguje aparat elektryczny. Ogólna zasada Działanie wyłącznika różnicowoprądowego również w tym przypadku nie ulega zmianie.
Cechy zastosowania jedno- i trójfazowych RCD
Urządzenia trójfazowe 4-biegunowe mają dość wysokie prądy robocze, co pozwala na ich stosowanie wyłącznie do celów ochrony przeciwpożarowej, np. AV z wyzwalaczami termicznymi. Ochrona linii grupowych do gniazdek w pokojach, kuchniach i łazienkach lub ochrona pojedynczych linii zasilających urządzenia elektryczne o dużej mocy (pranie i zmywarki, kuchenki elektryczne, elektryczne podgrzewacze wody) należy wykonywać na 2-biegunowych jednofazowych wyłącznikach różnicowoprądowych o wartości znamionowej prądu upływu od 20 mA do 30 mA. 
Aby działanie RCD w sieci jednofazowej było bezpieczne, sam musi być chroniony przed przetężeniem (podczas długotrwałej ciągłej pracy działającego urządzenia elektrycznego) przez AV zainstalowany przed nim z wyzwalaczem termicznym .
Działanie RCD bez uziemienia
Jak wiadomo, w starych sowieckich domach instalacja elektryczna w mieszkaniu nie miał osobnego zera przewód ochronny, podłączony do pętli masy. Przyjęto, że jego funkcję pełni neutralny przewód roboczy (tzw. układ zasilania TN-C ze wspólnymi przewodami neutralnymi, roboczym i ochronnym). A ponieważ we wszystkich wydaniach PUE obowiązuje zakaz instalowania urządzeń zabezpieczających w przewodach ochronnych, zabronione są również 2-biegunowe wyłączniki różnicowoprądowe, które jednocześnie przerywają zarówno fazę, jak i przewód neutralny. Nawet najnowsze, 7. aktualne wydanie PUE w klauzuli 7.1.80 potwierdziło niedopuszczalność instalowania RCD w sieciach zgodnie z System TN-C. Faktem jest, że odnotowano przypadki porażenia prądem podczas ich działania.
Powodem tego była różnica w taktowaniu styków urządzenia, wynosząca kilka milisekund. Ale jeśli najpierw zostanie rozłączony styk w przewodzie neutralnym, to w przypadku pęknięcia izolacji na korpusie domowego urządzenia elektrycznego odbiorca będzie pod pełnym napięciem fazowym, więc te kilka milisekund wystarczyło, aby spowodować śmiertelne obrażenia.
W mieszkaniach bez neutralnych przewodów ochronnych niedopuszczalne jest instalowanie ogólnego RCD w mieszkaniu, ale poszczególne tego typu urządzenia można instalować w grupowych liniach gniazdowych ze wspólnym przewodem ochronnym lub w liniach elektroenergetycznych poszczególnych urządzeń elektrycznych, jeżeli przewody ochronne grup gniazd lub gniazda są podłączone do wejściowych zacisków neutralnych najkrótszą drogą. 
W takim przypadku przerwa w RCD neutralnego przewodu roboczego przed przewodem fazowym nie prowadzi do przerwy w przewodzie ochronnym urządzenia elektrycznego, ponieważ przekrój przewodu ochronnego od wejściowego zacisku neutralnego przez gniazdo i zasilanie przewód urządzenia elektrycznego pozostanie nienaruszony.
09.10.2014Sieć elektryczna jednofazowa i trójfazowa
Energia elektryczna dociera do odbiorcy końcowego za pośrednictwem linii elektroenergetycznych, a ponieważ występuje tam wysokie napięcie, energia ta nie może zostać wykorzystana bez transformacji. Aby zmniejszyć napięcie, stosuje się specjalne systemy - podstacje transformatorowe; przekształcają napięcie wysokiego napięcia na optymalną wartość.
Aby zapewnić domowi zasilanie, można zastosować trójfazowy lub jednofazowy obwód sieciowy, ich funkcje zostaną omówione poniżej;
Podstacja transformatorowa
Podstacja transformatorowa przeznaczona jest do odbioru energii elektrycznej pochodzącej z linii elektroenergetycznych, jej przetwarzania i dystrybucji. W skład podstacji wchodzą następujące urządzenia: transformator obniżający napięcie, urządzenie do dystrybucji energii elektrycznej (ED) i jednostka sterująca.
Poza miastem najbardziej rozpowszechnione są podstacje słupowe i masztowe. Głównym urządzeniem podstacji jest transformator jedno- lub trójfazowy redukujący napięcie. Najczęściej w obszary wiejskie zastosowano jednofazowy obwód sieciowy, współpracujący z transformatorami trójfazowymi.
Napięcie zostaje obniżone do poziomu nominalnego i po konwersji może wynosić 380 V (liniowe) lub 220 V (fazowe). W związku z tym zasilanie otrzymywane przez konsumentów nazywa się trójfazowym lub jednofazowym.
Zasilanie jednofazowe
Do zasilania obiektów w jednofazowym obwodzie sieciowym wykorzystuje się dwie linie: fazową i neutralną. Razem tworzą jednofazową sieć elektryczną. Napięcie znamionowe jest równe 220 V.
Podłączenie do sieci jednofazowej przy użyciu tego schematu nie zapewnia uziemienia. Obecnie jest on stosowany znacznie rzadziej – można go spotkać głównie w budynkach wchodzących w skład dawnej zabudowy mieszkaniowej.
Sieć jednofazowa dwuprzewodowa
Sieć jednofazowa może być dwu- lub trójprzewodowa. Jednym ze znaków dwuprzewodowej sieci elektrycznej jest zastosowanie przewodów aluminiowych. W sieciach trójprzewodowych oprócz standardowych przewodów (fazowego i neutralnego) występuje również przewód ochronny, który pełni funkcję uziemienia.
Zastosowanie tego typu jednofazowego obwodu sieciowego pozwala na dodatkową ochronę mieszkańców domu przed porażeniem porażenie prądem i uniknąć wypalenia zawodowego urządzenia elektryczne. Do obudów podłączony jest przewód uziemiający (PE). sprzęt AGD, gdy tylko faza zostanie zwarta z obudową, urządzenie wyłącza się.
Przy budowie nowoczesnych budynków stosuje się głównie podłączenie do sieci jednofazowej trzema przewodami, znacznie rzadziej - jednym.
Zasilanie trójfazowe
Zasilanie trójfazowe polega na wprowadzeniu do budynku trzech faz zasilania, oznaczonych L1, L2, L3 i przewód neutralny N. Nominalne napięcie robocze pomiędzy dowolnymi parami przewodów fazowych wynosi 380 V, a pomiędzy przewodem „zerowym” a każdym z przewodów fazowych wynosi 220 V. Zastosowanie trójfazowego obwodu sieciowego pozwala na zasilanie urządzeń energią elektryczną o napięciu o napięciu 220 lub 380 woltów. Okablowanie wychodzące z panelu elektrycznego jest ułożone w całym domu zgodnie z projektem.
Jeden z najbardziej ważne zadania podłączając się do sieci trójfazowej, należy dokładnie obliczyć obciążenie każdej z trzech faz, ponieważ jego nierównomierny rozkład może powodować nierównowagę faz. Znacząca nierównowaga często prowadzi do sytuacji awaryjnych, w tym krytycznych, gdy przepali się jedna z faz. Do dystrybucji prądu trójfazowego w całym obiekcie stosuje się kable cztero- lub pięciożyłowe.
Sieć trójfazowa z kablem czterożyłowym
Do zasilania urządzeń energią elektryczną stosuje się przewody trójfazowe i zero robocze.
Z tablica rozdzielcza do gniazd i sprzętu oświetleniowego ułożone są dwa przewody: przewód neutralny w połączeniu z każdym przewodem fazowym. Dzięki temu urządzenia zasilane są energią elektryczną o napięciu 220 V.
Na schemacie zasilania stosowane są następujące oznaczenia faz: A, B, C.
Pięcioprzewodowa trójfazowa sieć elektryczna
Podstawową różnicą między zasilaczem czteroprzewodowym a zasilaczem pięcioprzewodowym jest obecność przewodu uziemiającego, oznaczonego jako PE. Oczywiście podłączenie do sieci trójfazowej z pięcioma przewodami zapewnia więcej wysokie bezpieczeństwo niż przy zastosowaniu czterech przewodów.
Największą trudnością w projektowaniu trójfazowych sieci elektrycznych jest równomierne rozłożenie obciążenia pomiędzy fazami. Podczas wykonywania obliczeń nie należy polegać na prawie Ohma - w takich przypadkach konieczne jest użycie współczynnika mocy (oznaczonego przez cosph) i współczynnika zapotrzebowania - Kdemand. Tradycyjnie dla nieruchomości mieszkalnych cosф przyjmuje się na poziomie 0,9-0,93, a współczynnik popytu na mieszkania (jeśli liczba konsumentów przekracza 5) przyjmuje się na poziomie 0,8.
Źródłami zasilania współczesnych instalacji elektrycznych są najczęściej trójfazowe sieci elektryczne, będące kombinacją trzech źródeł napięcia AC o częstotliwości 50 Hz (transformatory lub generatory obniżające napięcie), których uzwojenia są połączone zgodnie z elektrycznym obwodem gwiazdy (ryc. 4.2, a) i liniami energetycznymi.
Wspólne wyjście uzwojenia ( wspólny punkt gwiazda elektryczna), zwana neutralną (N) sieć elektryczna, a pozostałe trzy zaciski, do których podłączone są przewody linii energetycznej, nazywane są fazami (A, B, C). Napięcia prądu przemiennego generowane przez każde źródło sieci trójfazowej nazywane są napięciami fazowymi (UA, UB, UC). Są one przesunięte w fazie względem siebie o 120 stopni elektrycznych
Ryż. 4.2 Układ napięcia trójfazowej sieci elektrycznej
Ryż. 4.3 Ogólny schemat sieci trójfazowej
(ryc. 4.2, b).
Napięcia działające pomiędzy dowolnymi parami faz sieci elektrycznej nazywane są liniowymi (UAB, UBC, UCA). Jeśli moduły są równe napięcia fazowe(|UA| = |UB| = |UC| = Uф) moduły również będą równe napięcia liniowe: |UAB|= |UBC| = |UCA| = Ul = Uф. Typowo Ul = 380 V, Uph = 220 V.
Linie energetyczne w sieciach trójfazowych mogą być napowietrzne lub kablowe. W obu przypadkach przewody sieci elektrycznej mają pewną rezystancję izolacji czynnej i pojemność względem ziemi: RA, RB, RC, RN i CA, CB, CC, CN (rys. 4.3). W przyszłości, dla uproszczenia obliczeń, przyjmiemy, że RA = RB = RC = Riz, CA = CB = CC = Cph.
Pojemność przewodu fazowego względem ziemi zależy od zależności geometrycznych (wysokość zawieszenia, przekrój, wymiary) i właściwości dielektrycznych izolacji.
W wyniku tego wyznaczana jest złożona rezystancja izolacji każdej fazy sieci elektrycznej względem ziemi połączenie równoległe komponenty aktywne (Riz) i pojemnościowe (Xph = 1/jwCph): Zz = Rz || Xf = Riz / (1 + jw RizCf). W podobny sposób wyznacza się rezystancję ZN dla przewodu neutralnego.
Moduł złożonej rezystancji izolacji przewodu fazowego sieci elektrycznej względem ziemi określa się według wzoru: 
, gdzie w = 2p f – częstotliwość kołowa sieci elektrycznej;
f = 50 Hz – częstotliwość liniowa sieci elektrycznej.
Przez aktualne standardy w sieci o napięciu do 1000 V rezystancja izolacji fazy czynnej względem ziemi w obszarze pomiędzy sąsiednimi bezpiecznikami lub za ostatnim musi mieć wartość co najmniej 500 kOhm przy odłączonych odbiornikach. W rozgałęzionej sieci elektrycznej liczba takich połączonych równolegle odcinków może być dość duża.
Pojemność faz względem ziemi zależy od rodzaju linii (antena, drut, kabel), jej parametry geometryczne i nie można go zmniejszyć. Może występować szczególnie duża pojemność fazowa linie kablowe na dużej długości, a wielkość złożonego modułu rezystancji izolacji fazowej odpowiednio maleje, a jej działanie ochronne ulega osłabieniu.
W zależności od trybu neutralnego istnieją dwa najczęstsze typy sieci elektrycznych:
sieć trójfazowa z izolowanym punktem neutralnym (INS);
sieć trójfazowa z solidnie uziemionym punktem neutralnym (SZN).
Przewód neutralny w SIN jest dobrze odizolowany od masy, tzw tego typu sieci możemy założyć, że ZN = | ZN| -> nieskończoność.
Neutralny w SZN jest podłączony do specjalnego urządzenia uziemiającego. Według Wymagania UEP rezystancja uziemienia włoka R0 o każdej porze roku nie powinna przekraczać 4 omów dla napięć fazowych 220 V lub dla napięć liniowych 380 V.
Zatem, ogólny schemat trójfazową sieć elektryczną można przedstawić w sposób pokazany na ryc. 4.3, gdzie założyć ZN-> nieskończoność w przypadku SIN I ZN » R0 w przypadku SZN .
W sieci trójfazowej są normalna(NR) i nagły wypadek(AR) tryby pracy. Charakteryzuje się trybem normalnym dobry stan sieć elektryczna. Na tryb awaryjny jedna z faz jest zwarta do masy poprzez stosunkowo niską rezystancję zwarciową ( Rzm), który charakteryzuje proces rozpływu się prądu zwarciowego w ziemi w punkcie maksymalnego potencjału (tj. bezpośrednio w miejscu styku elementów przewodzących z ziemią). Zazwyczaj rezystancja zwarcia wynosi dziesiątki lub setki omów, rzadziej - jednostki omów, np. gdy przewód jest zwarty do masy metalowa konstrukcja lub wpadnie do basenu z wodą.
Podsumowanie bezpieczeństwa życia