Nguyên lý hoạt động của RCD

RCD viết tắt được tạo ra từ cụm từ "Thiết bị dòng dư", xác định mục đích của thiết bị, bao gồm loại bỏ điện áp khỏi mạch được kết nối với nó trong trường hợp xảy ra sự cố cách điện ngẫu nhiên và hình thành dòng rò qua chúng.

nguyên lý hoạt động

Hoạt động của RCD sử dụng nguyên tắc so sánh dòng điện đi vào phần được điều khiển của mạch và dòng điện rời khỏi nó dựa trên một máy biến áp vi sai chuyển đổi các giá trị sơ cấp của mỗi vectơ thành các giá trị thứ cấp tỷ lệ thuận với góc và hướng để tập hợp hình học.

Phương pháp so sánh có thể được thể hiện bằng bảng cân đối kế toán hoặc bảng cân đối kế toán đơn giản.

Khi sự cân bằng được duy trì, thì mọi thứ hoạt động bình thường và khi nó bị xáo trộn, trạng thái chất lượng của toàn bộ hệ thống sẽ thay đổi.

Trong mạch một pha, vectơ dòng pha tiếp cận phần tử đo và điểm 0 rời khỏi nó được so sánh. Trong quá trình hoạt động bình thường với lớp cách điện tích hợp đáng tin cậy, chúng bằng nhau, cân bằng lẫn nhau.Khi một lỗi xảy ra trong mạch và dòng rò xuất hiện, thì sự cân bằng giữa các vectơ được xem xét sẽ bị xáo trộn bởi giá trị của nó, được đo bằng một trong các cuộn dây của máy biến áp và được truyền đến khối logic.

Việc so sánh dòng điện trong mạch ba pha được thực hiện theo cùng một nguyên tắc, chỉ dòng điện từ ba pha đi qua máy biến áp vi sai và sự mất cân bằng được tạo ra dựa trên sự so sánh của chúng. Trong hoạt động bình thường, dòng điện của ba pha được cân bằng về tổng hình học và trong trường hợp hỏng cách điện ở mỗi pha, dòng điện rò rỉ xảy ra trong đó. Giá trị của nó được xác định bằng tổng các vectơ trong máy biến áp.

Sơ đồ cấu trúc

Hoạt động đơn giản hóa của thiết bị dòng dư có thể được biểu diễn bằng các khối trong sơ đồ khối.

Sự mất cân bằng của dòng điện từ thiết bị đo được dẫn đến phần logic, hoạt động theo nguyên tắc rơle:

1. cơ điện;

2. hoặc điện tử.

Điều quan trọng là phải hiểu sự khác biệt giữa hai. Các hệ thống điện tử hiện đang bùng nổ và ngày càng trở nên phổ biến vì nhiều lý do. Chúng có nhiều chức năng, khả năng tuyệt vời, nhưng yêu cầu năng lượng điện để vận hành phần tử logic và điều hành, được cung cấp bởi một khối đặc biệt được kết nối với mạch chính. Nếu mất điện vì nhiều lý do, thì RCD như vậy, theo quy định, sẽ không hoạt động. Ngoại lệ là hiếm mô hình điện tử được trang bị chức năng này.

Rơle điện cơ sử dụng năng lượng cơ học của lò xo tích điện, về cơ bản trông giống như một cái bẫy chuột thông thường. Để rơle hoạt động, một lực cơ học tối thiểu là đủ trên bộ truyền động được kích hoạt.

Khi chuột chạm vào mồi nhử của bẫy chuột đã chuẩn bị sẵn, dòng điện rò rỉ, xảy ra trong trường hợp mất cân bằng trong máy biến áp vi sai, sẽ khiến biến tần hoạt động và cắt điện áp khỏi mạch. Đối với điều này, rơle có các tiếp điểm nguồn tích hợp trong mỗi pha và một tiếp điểm để chuẩn bị cho người kiểm tra.

Mỗi loại rơ le đều có những ưu nhược điểm nhất định. Thiết kế cơ điện đã hoạt động đáng tin cậy trong nhiều thập kỷ và đã chứng tỏ bản thân tốt. Chúng không yêu cầu nguồn điện bên ngoài và các mô hình điện tử hoàn toàn phụ thuộc vào nó.

Hiện nay người ta thường chấp nhận rằng biện pháp bảo vệ chống điện giật hiệu quả nhất trong các hệ thống lắp đặt điện lên đến 1000 V là thiết bị dòng điện dư (RCD) cho dòng điện rò rỉ.

Không phản đối tầm quan trọng của biện pháp bảo vệ này, hầu hết các chuyên gia đã tranh cãi trong nhiều năm về giá trị của các tham số chính của RCD - dòng điện cài đặt, thời gian phản hồi và độ tin cậy. hẹp liên quan đến giá cả và điều kiện làm việc của nó.

Trên thực tế, dòng cài đặt càng thấp và thời gian đáp ứng càng ngắn thì độ tin cậy của RCD càng cao, giá của nó càng đắt.

Ngoài ra, dòng điện cài đặt càng nhỏ và thời gian hoạt động của RCD càng ngắn thì các yêu cầu đối với việc cách ly khu vực được bảo vệ càng nghiêm ngặt, vì ngay cả khi điều kiện hoạt động xuống cấp một chút cũng có thể dẫn đến sự cố thường xuyên, và trong một số trường hợp và lâu dài. tắt nhầm hệ thống điện, khiến công việc bình thường không thể thực hiện được.

Mặt khác, dòng cài đặt RCD càng cao và thời gian đáp ứng càng lâu thì đặc tính bảo vệ của nó càng kém.

thiết kế RCD

Bố cục của RCD một pha được hiển thị trong ảnh bên dưới.

Trong đó, điện áp được đặt vào các đầu vào và một mạch điều khiển được kết nối với các đầu ra.

Thiết bị dòng dư ba pha được chế tạo theo cách tương tự, nhưng dòng điện của tất cả các pha được quan sát thấy trong đó.

Hình minh họa cho thấy RCD bốn dây, mặc dù thiết kế ba dây có sẵn trên thị trường.

Cách kiểm tra RCD

Xác minh chức năng được tích hợp vào mọi mẫu thiết kế. Đối với điều này, khối «Tester» được sử dụng, là nút lò xo tiếp xúc mở để tự điều chỉnh và điện trở giới hạn dòng điện R. Giá trị của nó được chọn để tạo ra dòng điện đủ tối thiểu mô phỏng rò rỉ một cách giả tạo.

Khi nhấn nút «Kiểm tra», RCD liên quan đến hoạt động phải được tắt. Nếu điều này không xảy ra, nó nên bị loại bỏ, kiểm tra hư hỏng và sửa chữa hoặc thay thế bằng khả năng bảo trì. Việc kiểm tra thiết bị dòng điện dư (RCD) hàng tháng sẽ làm tăng độ tin cậy cho hoạt động của thiết bị.

Nhân tiện, bạn có thể dễ dàng kiểm tra khả năng sử dụng của các cấu trúc cơ điện và điện tử riêng lẻ tại cửa hàng trước khi mua. Với mục đích này, khi rơle được bật, chỉ cần cung cấp một dòng điện trong mạch pha hoặc mạch trung tính từ pin với bất kỳ cực nào của kết nối theo các tùy chọn 1 và 2 trong một thời gian ngắn là đủ.

Một RCD đang hoạt động với rơle điện cơ sẽ hoạt động và trong phần lớn các trường hợp không thể kiểm tra các sản phẩm điện tử. Họ cần sức mạnh để logic hoạt động.

Cách kết nối RCD với tải

Các thiết bị dòng điện dư được thiết kế để sử dụng trong các mạch cung cấp sử dụng hệ thống TN-S hoặc TN-C-S với kết nối của bus PE trung tính bảo vệ trong hệ thống dây điện mà vỏ của tất cả các thiết bị điện được kết nối.

Trong tình huống này, nếu lớp cách điện bị hỏng, điện thế phát sinh trên cơ thể ngay lập tức truyền qua dây dẫn PE xuống đất và bộ so sánh sẽ tính toán lỗi.

Ở chế độ nguồn bình thường, RCD không ngắt kết nối tải, vì vậy tất cả các thiết bị điện đều hoạt động tối ưu. Dòng điện mỗi pha sinh ra từ thông riêng F trong mạch từ của máy biến áp, vì chúng có độ lớn bằng nhau nhưng ngược chiều nên triệt tiêu lẫn nhau. Không có từ thông chung và không thể tạo ra EMF trong cuộn dây rơle.

Trong trường hợp rò rỉ, điện thế nguy hiểm sẽ truyền xuống đất qua thanh dẫn PE. Trong cuộn dây của rơle, một EMF được tạo ra do sự mất cân bằng của các từ thông (dòng điện ở pha và trung tính).

Thiết bị dòng điện dư ngay lập tức tính toán sự cố theo cách này và ngắt kết nối mạch với các tiếp điểm nguồn trong tích tắc.

Đặc điểm của RCD với rơle điện cơ

Trong một số trường hợp, việc sử dụng năng lượng cơ học của lò xo tích điện có thể thuận lợi hơn so với việc sử dụng một khối đặc biệt để cấp nguồn cho mạch logic. Hãy xem xét điều này với một ví dụ khi số 0 của mạng cung cấp bị gián đoạn và pha xảy ra.

Trong tình huống như vậy, rơle điện tử tĩnh sẽ không nhận được điện và do đó sẽ không thể hoạt động. Đồng thời, trong tình huống này, hệ thống ba pha bị mất cân bằng pha và tăng điện áp.

Nếu sự cố cách điện xảy ra ở vị trí suy yếu, thì điện thế sẽ xuất hiện trên vỏ và đi qua dây dẫn PE.

Trong các RCD có rơle bảo vệ cơ điện, chúng hoạt động bình thường nhờ năng lượng của lò xo tích điện.

RCD hoạt động như thế nào trong mạch hai dây

Những ưu điểm không thể chối cãi của việc bảo vệ chống dòng điện rò rỉ trong các thiết bị điện được chế tạo theo hệ thống TN-S thông qua việc sử dụng RCD đã dẫn đến sự phổ biến của chúng và mong muốn của các chủ sở hữu căn hộ cá nhân lắp đặt RCD trong một dây hai dây không được trang bị. dây dẫn PE.

Trong tình huống này, vỏ của thiết bị điện được cách ly với mặt đất, nó không giao tiếp với nó. Nếu xảy ra lỗi cách điện, điện thế pha sẽ xuất hiện trên vỏ ngoài chứ không phải thoát ra khỏi vỏ. Một người tiếp xúc với đất và vô tình chạm vào thiết bị sẽ bị ảnh hưởng bởi dòng điện rò rỉ giống như trong tình huống không có RCD.

Tuy nhiên, trong một mạch không có thiết bị dòng điện dư, dòng điện có thể đi qua cơ thể trong một thời gian dài. Khi RCD được lắp đặt, nó sẽ phát hiện lỗi và cắt điện áp trong quá trình thiết lập chỉ trong tích tắc giây, giảm tác hại của dòng điện và mức độ tổn thương do điện.

Bằng cách này, việc bảo vệ tạo điều kiện thuận lợi cho việc giải cứu một người khi cấp nguồn trong các tòa nhà được trang bị sơ đồ TN-C.

Nhiều thợ thủ công tại nhà cố gắng tự cài đặt RCD trong những ngôi nhà cũ đang chờ tái thiết để chuyển sang hệ thống TN-C-S. Đồng thời, trong trường hợp tốt nhất, họ thực hiện một vòng nối đất tự tạo hoặc chỉ cần kết nối các hộp thiết bị điện với mạng nước, pin sưởi ấm và các bộ phận bằng sắt của móng.

Những kết nối như vậy có thể tạo ra những tình huống nguy cấp khi xảy ra trục trặc và gây ra hư hỏng nghiêm trọng. Công việc tạo vòng nối đất phải được thực hiện hiệu quả và được kiểm soát bằng các phép đo điện. Do đó, chúng được thực hiện bởi các chuyên gia được đào tạo.

Các loại cài đặt

Hầu hết các RCD được sản xuất theo thiết kế cố định để gắn Din-bus thông thường trong tổng đài. Tuy nhiên, khi bán, bạn có thể tìm thấy các cấu trúc di động được kết nối với ổ cắm điện thông thường và thiết bị được bảo vệ được cung cấp thêm năng lượng từ chúng. Họ chi phí nhiều hơn một chút.