RCD je samostatný typ ochranných elektrických zariadení spolu s automatickými ističmi (AB). Hoci ich účelom je práve elektrická ochrana, ako AB, ich princípy fungovania sú odlišné.
Prečo potrebujeme RCD, ak existuje AV?
Postupom času elektrická izolácia živých častí elektrických spotrebičov, vrátane vykurovacích telies, drôtov, napájacích káblov a káblov, nevyhnutne starne. A potom z nich cez vodivé kryty rôznych elektrických spotrebičov do zeme začnú prúdiť takzvané zvodové prúdy v rozsahu od niekoľkých desiatok mikroampérov až po niekoľko miliampérov.
Bežné AV žiadnym spôsobom nereagujú na výskyt zvodových prúdov - koniec koncov predstavujú nevýznamné zlomky menovitých prúdov elektrických spotrebičov. Ich vzhľad (presnejšie prúd prekračujúci určitú prípustnú hranicu) je však poplachovým signálom. Toto je varovanie, že sa blíži núdzová situácia a aby ste tomu zabránili, potrebujete špeciálne ochranné elektrické zariadenie - RCD.
Navyše, ako je známe, neuvoľňujúci (kŕčový) prúd, ktorý predstavuje pre človeka (pri určitom expozičnom čase) smrteľné nebezpečenstvo, je len 10 mA. Potreba vytvoriť ochranné zariadenia, ktoré reagujú na zvodové prúdy v tomto rozsahu hodnôt, bola preto pociťovaná od samého začiatku rozsiahleho prenikania elektriny do každodenného života.
Vysvetlenie činnosti zariadenia
Pokúsme sa vysvetliť princíp činnosti RCD pomocou hydraulickej analógie. Predpokladajme, že voda preteká uzavretá slučka ohrev vody rovnakým spôsobom ako elektrický prúd cez drôty. Ak niekde v vykurovacie potrubie Keď sa objaví diera, voda cez ňu uniká. Preto bude jeho tok (analóg elektrického prúdu) cez dva úseky potrubia, z ktorých jeden je na vstupe obvodu a druhý na jeho výstupe, odlišný. To isté platí so zvodovými prúdmi v elektrickom spotrebiči. Môžete porovnať, koľko prúdu ide do elektrického spotrebiča a koľko ide von. V jednofázovom elektrickom spotrebiči prúd vstupuje cez fázový vodič a vystupuje cez nulový vodič, takže stačí porovnať prúdy v týchto dvoch vodičoch. Toto je princíp fungovania RCD v jednofázová sieť. Ak hodnoty prúdu na vstupe a výstupe elektrického zariadenia nie sú rovnaké, odpojí ho od siete v priebehu niekoľkých milisekúnd. Takáto krátka doba odozvy je potrebná, pretože zvodové prúdy prekračujúce hodnotu vypínacieho prúdu RCD by mohli byť spôsobené práve dotykom osoby s vodivým telom zariadenia.
Prevádzkový prúd
Ale aby sa RCD stal účinným v životné podmienky, zabralo to veľa času. V prvom rade bolo potrebné presne určiť veľkosť unikajúceho prúdu, ktorý by bol pre človeka bezpečný počas prevádzky zariadenia. Pokusy navrhnúť RCD pre zvodové prúdy menšie ako 10 mA viedli k vytvoreniu veľkých, zložitých a drahých zariadení, navyše náchylných na falošné poplachy z rôznych elektromagnetických rušení. 
Začiatkom 80. rokov dvadsiateho storočia. ich prevádzkový prúd bol na základe experimentov s dobrovoľníkmi zvolený na 30 mA a boli vytvorené transformátory malých rozmerov s feritovými prstencovými jadrami (nazývajú sa diferenciálne), ktoré sa stali snímačmi unikajúceho prúdu. Elektromechanické diferenciálne RCD-DM s odozvovým prúdom 20 až 30 mA, ktoré sú dnes najobľúbenejšie v každodennom živote, sa dostali do predaja. Zvyčajne sa vynechávajú písmená DM a zariadenie sa jednoducho nazýva RCD.
Princíp činnosti RCD a schéma zapojenia
Prúdy tečúce cez fázový a nulový vodič v rôznych smeroch vybudia dva magnetické toky F1 a F2 rovnakej veľkosti v prstencovom jadre transformátora zariadenia, avšak vektory magnetickej indukcie zodpovedajúce týmto tokom sú v jadre nasmerované proti smeru a navzájom kompenzovať sa navzájom. Preto je celkový magnetický tok v jadre nulový, rovnako ako EMF v sekundárnom vinutí transformátora. 
Ak sa v dôsledku poruchy izolácie objaví zvodový prúd blízko vypínacieho prúdu, potom F1 ≠ F2, v jadre sa objaví magnetický tok, ktorý indukuje EMF vo výstupnom vinutí, ktorý je schopný vytvoriť prúd dostatočný na spustenie prahového prvku RCD. Potom sa západka skupiny výkonových kontaktov potiahne späť a jej kontakty sa otvoria. Toto je princíp fungovania všetkých typov RCD.
Všetky typy takýchto zariadení majú tlačidlo „Test“, po stlačení sa umelo vytvorí situácia úniku prúdu na kontrolu činnosti zariadenia. Príznak alebo samosvorné tlačidlo sa používa na opätovné zapnutie RCD po skúšobnej prevádzke.
Typy RCD
Známe elektromechanické a elektronické typy takéto ochranné zariadenia. Princíp činnosti RCD a schéma zapojenia oboch typov sú rovnaké, zariadenia prvého typu však nevyžadujú napájanie a sú jednoduché a spoľahlivý dizajn. Na ich spustenie je v chránenom elektrickom spotrebiči dostatočný zvodový prúd.
Elektronický RCD vyžaduje napájanie napájacieho napätia, pretože prahový prvok v ňom je vyrobený vo forme elektronický obvod, ktorý zosilní malý prúd vo výstupnom vinutí svojho transformátora a vytvorí impulz pre výkonné relé. 
V tomto ohľade je samotný elektronický transformátor RCD menší vo veľkosti, rozmeroch a výkone. Modul prahového prvku so zosilňovačom je napájaný riadeným obvodom a ak sa v jeho napájacom obvode preruší vodič, potom takéto zariadenie stratí svoju funkčnosť. Pri prevádzke elektronických RCD existujú ďalšie riziká. Napríklad porucha jeho elektronických komponentov v dôsledku impulzných prepätí v napájacej sieti.
Pretože spoľahlivosť elektronických RCD je nižšia ako spoľahlivosť elektromechanických, ich cena je tiež nižšia.
Trojfázový RCD
Trojfázové zariadenie, na rozdiel od jednofázového, má štyri póly namiesto dvoch, pretože nulový vodič prechádza oboma typmi zariadení. Princíp činnosti trojfázového RCD je rovnaký ako pri jednofázovom. 
Jadro jeho transformátora pokrýva štyri vodiče - tri fázové a jeden neutrálny. Celkový prúd v trojfázových vodičoch (tzv. nulový prúd) je vždy rovnaký ako prúd v neutrálny vodič a oproti nemu v smere (vo vnútri RCD). V tomto prípade jadro transformátora nie je magnetizované a v jeho výstupnom vinutí nie je žiadny prúd. Ak sa v chránenom zariadení objaví zvodový prúd, potom sa v jadre objaví striedavý magnetický tok, ktorý indukuje EMF vo výstupnom vinutí transformátora. Začne ním pretekať prúd úmerný zvodovému prúdu a ak zvodový prúd prekročí prevádzkový prúd, RCD vypne elektrický spotrebič. Rovnováha prúdov v riadiacom tele RCD je narušená a vypne sa.
Trojfázový RCD bez nulového vodiča
Na ochranu pred zvodovými prúdmi asynchrónnych elektromotorov, ktorých vinutia sú zapojené do trojuholníka alebo do hviezdy s nepripojeným neutrálom, je pripojený 4-pólový RCD s neobsadenou nulovou svorkou. Pri absencii zvodových prúdov vo fázach elektromotora je súčet prúdov vo fázových vodičoch veľmi malý a nedokáže spustiť ochranu. Vzhľad unikajúceho prúdu z fázové vodiče cez kryt motora k zemi spôsobuje cirkuláciu cez RCD transformátor nulovej sekvencie prúdu, na ktorý reaguje elektrický prístroj. Všeobecný princípČinnosť RCD sa v tomto prípade nemení.
Vlastnosti použitia jedno- a trojfázových RCD
Trojfázové 4-pólové zariadenia majú pomerne vysoké prevádzkové prúdy, čo umožňuje ich použitie iba na protipožiarnu ochranu, ako sú AV s tepelnými spúšťami. Ochrana skupinových vedení do zásuviek v izbách, kuchyniach a kúpeľniach, prípadne ochrana jednotlivých elektrických vedení výkonných elektrospotrebičov (umývanie a umývačky riadu, elektrické sporáky, elektrické ohrievače vody) by sa mali vykonávať na 2-pólových jednofázových prúdových chráničoch s menovitým zvodovým prúdom nastaveným od 20 mA do 30 mA. 
Aby bola prevádzka prúdového chrániča v jednofázovej sieti bezpečná, musí byť samotný chránený pred nadprúdom (pri dlhodobej nepretržitej prevádzke fungujúceho elektrického spotrebiča) pred ním inštalovaným AV s tepelnou spúšťou. .
Prevádzka RCD bez uzemnenia
Ako viete, v starých sovietskych domoch bytové elektrické rozvody nemal samostatnú nulu ochranný vodič, pripojený k zemnej slučke. Predpokladalo sa, že jeho funkciu plní nulový pracovný vodič (tzv. napájacia sústava TN-C so spoločnými nulovými pracovnými a ochrannými vodičmi). A keďže vo všetkých vydaniach PUE je zákaz inštalovať ochranné zariadenia do ochranných vodičov, sú zakázané aj 2-pólové RCD, ktoré súčasne prerušujú fázu aj nulu. Aj najnovšie 7. aktuálne vydanie PUE v článku 7.1.80 potvrdilo neprípustnosť inštalácie prúdových chráničov do sietí podľa Systém TN-C. Faktom je, že boli zaznamenané prípady úrazu elektrickým prúdom počas ich prevádzky.
Dôvodom bol rozdiel v časovaní kontaktov zariadenia, dosahujúci niekoľko milisekúnd. Ak by sa však najskôr odpojil kontakt v neutrálnom vodiči, potom, keď sa izolácia na tele domáceho elektrického spotrebiča pokazila, spotrebiteľ by bol pod plným fázovým napätím, takže týchto niekoľko milisekúnd stačilo na smrteľné zranenie.
Pre byty bez neutrálnych ochranných vodičov je neprijateľné inštalovať všeobecný bytový RCD, ale jednotlivé takéto zariadenia možno inštalovať do skupinových zásuvkových vedení so spoločným ochranným vodičom alebo do elektrických vedení jednotlivých elektrických spotrebičov, ak ochranné vodiče zásuvkových skupín alebo sú zásuvky pripojené k ich vstupným neutrálnym svorkám pozdĺž najkratšej cesty. 
V tomto prípade prerušenie RCD neutrálneho pracovného vodiča pred fázovým vodičom nevedie k prerušeniu ochranného vodiča elektrického zariadenia, pretože úsek ochranného vodiča od vstupného neutrálneho vodiča cez zásuvku a napájanie kábel elektrického zariadenia zostane neporušený.
09.10.2014Jednofázová a trojfázová elektrická sieť
Elektrina sa ku koncovému spotrebiteľovi dostáva cez elektrické vedenia a keďže majú vysoké napätie, túto energiu nemožno využiť bez transformácie. Na zníženie napätia sa používajú špeciálne systémy - trafostanice; konvertujú vysokonapäťové napätie na optimálnu hodnotu.
Na zabezpečenie napájania domu je možné použiť trojfázový alebo jednofázový sieťový obvod, o ktorých sa bude diskutovať nižšie.
Transformátorová stanica
Transformátorová stanica je navrhnutá tak, aby prijímala elektrickú energiu prichádzajúcu z elektrických vedení, premieňala ju a distribuovala. Súčasťou rozvodne sú nasledovné zariadenia: znižovací transformátor, zariadenie na distribúciu elektriny (ED) a riadiaca jednotka.
Mimo mesta sú najviac rozšírené stĺpové a stožiarové rozvodne. Hlavným zariadením rozvodne je jedno- alebo trojfázový transformátor, ktorý znižuje napätie. Najčastejšie v vidieckych oblastiach používa sa jednofázový sieťový obvod, ktorý pracuje v spojení s trojfázovými transformátormi.
Napätie sa zníži na nominálnu úroveň a po konverzii môže byť buď 380 V (lineárne) alebo 220 V (fázové). V súlade s tým sa napájanie prijaté spotrebiteľmi nazýva trojfázové alebo jednofázové.
Jednofázové napájanie
Na zabezpečenie napájania objektov jednofázový sieťový obvod používa dve vedenia: fázové a neutrálne pracovné vodiče. Spolu tvoria jednofázovú elektrickú sieť. Menovité napätie rovná sa 220 V.
Pripojenie k jednofázovej sieti pomocou tejto schémy nezabezpečuje uzemnenie. V súčasnosti sa používa oveľa zriedkavejšie - nájdeme ho najmä v budovách, ktoré sú súčasťou starého bytového fondu.
Jednofázová dvojvodičová sieť
Jednofázová sieť môže byť dvoj- alebo trojvodičová. Jedným zo znakov dvojvodičovej elektrickej siete je použitie hliníkových vodičov. V trojvodičových sieťach je okrem štandardných vodičov (fázových a neutrálnych) aj ochranný vodič, ktorý vykonáva funkciu uzemnenia.
Použitie jednofázového sieťového obvodu tohto typu umožňuje dodatočnú ochranu obyvateľov domu pred šokom zásah elektrickým prúdom a vyhnúť sa vyhoreniu elektrické spotrebiče. Uzemňovací vodič (PE) je pripojený k krytom domáce spotrebiče, akonáhle dôjde k skratu fázy ku krytu, zariadenie sa vypne.
Pri výstavbe moderných budov sa používa hlavne pripojenie k jednofázovej sieti s tromi vodičmi, oveľa menej často - s jedným.
Trojfázové napájanie
Trojfázové napájanie zahŕňa zavedenie troch napájacích fáz do budovy, označených L1, L2, L3 a neutrálny vodič N. Menovité prevádzkové napätie medzi ľubovoľnými pármi fázových vodičov je 380 V a medzi „nulovým“ vodičom a každým z fázových vodičov je 220 V. Použitie trojfázového sieťového obvodu umožňuje napájať zariadenie elektrickou energiou s napätím 220 alebo 380 voltov. Zapojenie prichádzajúce z elektrického panelu je položené v celom dome v súlade s dizajnom.
Jeden z najviac dôležité úlohy pri pripájaní k trojfázovej sieti starostlivo vypočítajte zaťaženie každej z troch fáz, pretože jej nerovnomerné rozloženie môže spôsobiť fázovú nerovnováhu. Výrazná nerovnováha často vedie k núdzovým situáciám, vrátane kritických, kedy dôjde k vyhoreniu jednej z fáz. Štvor- alebo päťžilové káble sa používajú na rozvod trojfázovej elektriny v celom objekte.
Trojfázová sieť so štvoržilovým káblom
Na dodávanie elektriny do zariadení sa používajú tri fázové vodiče a pracovná nula.
Od rozvádzač dva vodiče sú položené do zásuviek a osvetľovacieho zariadenia: neutrálny vodič v kombinácii s každým fázovým vodičom. Výsledkom je, že zariadenia sú napájané elektrinou s napätím 220 V.
V schéme napájania sa používajú nasledujúce označenia fáz: A, B, C.
Päťvodičová trojfázová elektrická sieť
Základným rozdielom medzi štvorvodičovým napájacím zdrojom a päťvodičovým napájacím zdrojom je prítomnosť uzemňovacieho vodiča, označeného PE. Prirodzene, pripojenie k trojfázovej sieti s piatimi vodičmi poskytuje viac vysoká bezpečnosť ako pri použití štyroch vodičov.
Najväčšou ťažkosťou pri navrhovaní trojfázových elektrických sietí je rovnomerné rozloženie zaťaženia medzi fázy. Pri výpočtoch by ste sa nemali spoliehať na Ohmov zákon - v takýchto prípadoch je potrebné použiť účinník (označený cosph) a faktor dopytu - Kdemand. Tradične sa pre rezidenčné nehnuteľnosti cosф považuje za 0,9-0,93 a koeficient dopytu po bytoch (ak počet spotrebiteľov presahuje 5) sa považuje za 0,8.
Zdrojom energie moderných elektroinštalácií sú zvyčajne trojfázové elektrické siete, ktoré sú kombináciou troch zdrojov napätia AC s frekvenciou 50 Hz (znižovacie transformátory alebo generátory), ktorých vinutia sú zapojené podľa elektrického hviezdicového obvodu (obr. 4.2, a) a elektrických vedení.
Výstup spoločného vinutia ( spoločný bod elektrická hviezda, nazývaná neutrálna (N) elektrickej siete, a ďalšie tri svorky, ku ktorým sú pripojené vodiče elektrického vedenia, sa nazývajú fázy (A, B, C). Napätia striedavého prúdu generované každým zdrojom trojfázovej siete sa nazývajú fázové napätia (UA, UB, UC). Sú navzájom mimo fázu o 120 elektrických stupňov
Ryža. 4.2 Napäťová sústava trojfázovej elektrickej siete
Ryža. 4.3 Všeobecná schéma trojfázovej siete
(obr. 4.2, b).
Napätia pôsobiace medzi ľubovoľnými pármi fáz elektrickej siete sa nazývajú lineárne (UAB, UBC, UCA). Ak sú moduly rovnaké fázové napätia(|UA| = |UB| = |UC| = Uф) moduly budú tiež rovnaké sieťové napätia: |UAB|= |UBC| = |UCA| = Ul = Uф. Typicky Ul = 380 V, Uph = 220 V.
Elektrické vedenia v trojfázových sieťach môžu byť nadzemného alebo káblového typu. V oboch prípadoch majú vodiče elektrickej siete určitý aktívny izolačný odpor a kapacitu voči zemi: RA, RB, RC, RN a CA, CB, CC, CN (obr. 4.3). V budúcnosti, pre zjednodušenie výpočtov, budeme predpokladať, že RA = RB = RC = Riz, CA = CB = CC = Cph.
Kapacita fázového vodiča voči zemi závisí od geometrických vzťahov (výška zavesenia, prierez, rozmery) a dielektrických vlastností izolácie.
Ako výsledok je určený komplexný izolačný odpor každej fázy elektrickej siete vzhľadom na zem paralelné pripojenie aktívne (Riz) a kapacitné (Xph = 1/jwCph) komponenty: Zfrom = Rfrom || Xf = Riz / (1 + jw RizCf). Odpor ZN pre neutrál sa určí podobne.
Modul komplexného izolačného odporu fázového vodiča elektrickej siete vzhľadom na zem je určený vzorcom: 
, kde w = 2p f – kruhová frekvencia elektrickej siete;
f = 50 Hz – lineárna frekvencia elektrickej siete.
Autor: súčasné normy v sieti s napätím do 1000 V musí mať izolačný odpor aktívnej fázy voči zemi v oblasti medzi susednými poistkami alebo za poslednou pri odpojení spotrebičov hodnotu minimálne 500 kOhm. V rozvetvenej elektrickej sieti môže byť počet takýchto paralelne zapojených úsekov pomerne veľký.
Kapacita fáz voči zemi je určená typom vedenia (anténa, drôt, kábel), jeho geometrické parametre a nedá sa znížiť. Zvlášť veľká fázová kapacita môže byť v káblové vedenia po dlhej dĺžke a veľkosť komplexného modulu odporu fázovej izolácie zodpovedajúcim spôsobom klesá a jej ochranný účinok sa oslabuje.
V závislosti od neutrálneho režimu existujú dva najbežnejšie typy elektrických sietí:
trojfázová sieť s izolovaným neutrálom (INS);
trojfázová sieť s pevne uzemneným neutrálom (SZN).
Neutrál v SIN je dobre izolovaný od zeme, takže pre tohto typu siete môžeme predpokladať, že ZN = | ZN| -> nekonečno.
Neutrál v SZN je pripojený k špeciálnemu uzemňovaciemu zariadeniu. Podľa Požiadavky PUE uzemňovací odpor vlečnej siete R0 v ktoromkoľvek ročnom období by nemala prekročiť 4 Ohmy pre fázové napätie 220 V alebo pre lineárne napätie 380 V.
teda všeobecná schéma trojfázová elektrická sieť môže byť znázornená tak, ako je znázornené na obr. 4.3, kde predpokladať ZN-> nekonečno pre prípad SIN A ZN » R0 pre prípad SZN .
V trojfázovej sieti sú normálne(NR) a núdzový(AR) prevádzkové režimy. Normálny režim charakterizuje dobrý stav elektrickej siete. O núdzový režim jedna z fáz je skratovaná k zemi cez relatívne nízky odpor proti poruche ( Rzm), ktorý charakterizuje proces šírenia poruchového prúdu v zemi v mieste maximálneho potenciálu (t.j. priamo v mieste dotyku prúdovodných prvkov so zemou). Odolnosť proti skratu je zvyčajne desiatky alebo stovky ohmov a menej často - jednotky ohmov, napríklad keď je vodič skratovaný na uzemnenie kovová konštrukcia alebo spadne do vodného bazéna.
Súhrn životnej bezpečnosti