UZO - mục đích, nguyên tắc xây dựng, sự lựa chọn

Thiết bị dòng điện dư (RCD) là một trong những thiết bị phổ biến nhất được sử dụng bởi cả các công ty xây dựng và người tiêu dùng tư nhân. Nhưng làm thế nào để đảm bảo sự lựa chọn đúng đắn RCD? Tôi hy vọng bài viết này sẽ giúp bạn điều hướng dễ dàng hơn trong thị trường RCD đã bão hòa với các mẫu mã khác nhau.

Thiết bị chống dòng rò. Những thứ cơ bản

Thiết bị dòng điện dư (RCD) hay nói cách khác là thiết bị bảo vệ vi sai, được thiết kế để bảo vệ con người khỏi bị điện giật trong trường hợp có sự cố về điện hoặc khi tiếp xúc với các bộ phận mang điện của hệ thống lắp đặt điện, cũng như để ngăn ngừa hỏa hoạn và hỏa hoạn , gây ra bởi dòng điện rò rỉ và sự cố chạm đất... Những chức năng này không có trong các bộ ngắt mạch thông thường vốn chỉ phản ứng khi quá tải hoặc ngắn mạch.

Lý do tìm đến bình chữa cháy cho các thiết bị này là gì?

Theo thống kê, nguyên nhân của khoảng 40% các vụ cháy nổ xảy ra là do “chắn dây điện”.

Trong nhiều trường hợp, cụm từ chung "ngắn mạch trong dây dẫn điện" thường bao gồm rò rỉ điện xảy ra do lão hóa hoặc hư hỏng lớp cách điện. Trong trường hợp này, dòng rò có thể đạt tới 500mA. Bằng thực nghiệm, người ta đã phát hiện ra rằng khi dòng điện rò rỉ có cường độ như vậy chạy qua (và nửa ampe là gì? Cả sự giải phóng nhiệt và điện từ đối với dòng điện có cường độ như vậy đơn giản là không phản ứng - chỉ vì lý do là chúng không được thiết kế cho này) trong tối đa nửa giờ qua mùn cưa ướt, chúng tự bốc cháy. (Và điều này không chỉ áp dụng cho mùn cưa mà còn cho bất kỳ loại bụi nào nói chung.)

Và làm thế nào để RCD bảo vệ bạn và tôi khỏi bị điện giật?

Nếu một người chạm vào bộ phận mang điện, một dòng điện sẽ chạy qua cơ thể anh ta, giá trị của nó là hệ số phân chia điện áp pha (220 V) cho tổng điện trở của dây dẫn, tiếp đất và chính cơ thể con người: Ipers = Uph / (Rpr + Rz + Rp ). Trong trường hợp này, có thể bỏ qua điện trở nối đất và nối dây so với điện trở của cơ thể người, giá trị sau có thể lấy bằng 1000 ôm. Do đó, giá trị hiện tại được đề cập sẽ là 0,22 A hoặc 220 mA.

Từ các tài liệu quy phạm và tài liệu tham khảo về các biện pháp an toàn và bảo hộ lao động, người ta biết rằng dòng điện tối thiểu mà cơ thể con người đã cảm nhận được là 5 mA. Giá trị tiêu chuẩn hóa tiếp theo là cái gọi là dòng điện giải phóng, bằng 10 mA. Khi một luồng lực như vậy đi qua cơ thể con người, sự co cơ tự phát xảy ra. Dòng điện 30 mA đã có thể gây liệt hô hấp.Các quá trình không thể đảo ngược liên quan đến chảy máu và rối loạn nhịp tim bắt đầu trong cơ thể con người sau khi dòng điện 50 mA chạy qua cơ thể. Có thể gây chết người khi tiếp xúc với dòng điện 100 mA. Rõ ràng là một người đã được bảo vệ khỏi dòng điện bằng 10 mA.

Vì vậy, phản ứng kịp thời của tự động hóa với dòng điện dưới 500 mA bảo vệ vật thể khỏi lửa và với dòng điện dưới 10 mA — bảo vệ con người khỏi hậu quả của việc vô tình chạm vào các bộ phận mang điện.

Người ta cũng biết rằng bạn có thể giữ an toàn bộ phận mang dòng điện ở hiệu điện thế 220 V trong 0,17 s. Nếu bộ phận hoạt động được cấp điện ở 380 V, thời gian chạm an toàn giảm xuống còn 0,08 giây.

Vấn đề là một dòng điện nhỏ như vậy, và thậm chí trong một thời gian ngắn không đáng kể, không thể khắc phục (và tất nhiên là tắt) các thiết bị bảo vệ thông thường.

Do đó, một giải pháp kỹ thuật như vậy đã ra đời dưới dạng lõi sắt từ với ba cuộn dây: — “cung cấp dòng điện”, “dây dẫn dòng điện”, “điều khiển”. Dòng điện tương ứng với điện áp pha đặt vào tải và dòng điện chạy từ tải trong dây trung tính tạo ra các từ thông trái dấu trong lõi. Nếu không có rò rỉ trong tải và trong phần được bảo vệ của hệ thống dây điện, tổng từ thông sẽ bằng không. Nếu không (chạm, hỏng cách điện, v.v.), tổng của hai dòng điện trở nên khác không.

Từ thông phát sinh trong lõi tạo ra một suất điện động trong cuộn dây điều khiển. Một rơle được kết nối với cuộn dây điều khiển thông qua một thiết bị lọc chính xác đối với bất kỳ nhiễu nào. Dưới ảnh hưởng của EMF xảy ra trong cuộn dây điều khiển, rơle ngắt mạch pha và mạch trung tính.

Ở nhiều quốc gia, việc sử dụng RCD trong lắp đặt điện được quy định bởi các quy tắc và tiêu chuẩn.Ví dụ: ở Liên bang Nga - được thông qua vào năm 1994-96 GOST R 50571.3-94, GOST R 50807-95, v.v. Theo GOST R 50669-94, RCD được cài đặt mà không gặp sự cố trong mạng lưới cung cấp điện của các tòa nhà di động làm bằng kim loại hoặc bằng khung kim loại cho các dịch vụ thương mại và gia đình trên đường phố. Trong những năm gần đây, chính quyền của các thành phố lớn, theo các tiêu chuẩn và khuyến nghị của nhà nước của Glavgosenergonadzor, đã quyết định trang bị các thiết bị này cho các tòa nhà dân cư và công cộng (tại Mátxcơva — Lệnh của Chính phủ Mátxcơva số 868 -RP ngày 20.05.94 .).

UZO thì khác... Ba pha và một pha...

Nhưng việc phân chia RCD thành các lớp con không kết thúc ở đó...

Hiện tại, có 2 loại RCD hoàn toàn khác nhau trên thị trường Nga.

1. Cơ điện (không phụ thuộc nguồn điện)

2. Điện tử (phụ thuộc vào mạng)

Hãy xem xét nguyên tắc hoạt động của từng loại riêng biệt:

RCD cơ điện

Những người sáng lập RCD là cơ điện. Nó dựa trên nguyên tắc cơ học chính xác, tức là nhìn vào bên trong một RCD như vậy, bạn sẽ không thấy bộ so sánh op amp, logic và những thứ tương tự.

Nó bao gồm một số thành phần chính:

1) Cái gọi là máy biến dòng không thứ tự, mục đích của nó là theo dõi dòng rò và truyền nó với một Ktr nhất định đến cuộn thứ cấp (I 2), I ut = I 2 * Ktr (một công thức rất lý tưởng hóa, nhưng phản ánh bản chất của quá trình).

2) Phần tử điện từ nhạy cảm (có thể khóa, tức là khi được kích hoạt mà không có sự can thiệp từ bên ngoài, nó không thể trở lại trạng thái ban đầu — khóa) — đóng vai trò của phần tử ngưỡng.

3) Rơle - cung cấp khả năng ngắt nếu khóa được kích hoạt.

Loại RCD này yêu cầu cơ học có độ chính xác cao đối với phần tử điện từ nhạy cảm.Hiện tại, chỉ có một số công ty toàn cầu bán RCD cơ điện. Giá của chúng cao hơn nhiều so với giá của RCD điện tử.

Tại sao RCD điện cơ trở nên phổ biến ở hầu hết các quốc gia trên thế giới? Mọi thứ rất đơn giản - loại RCD này sẽ hoạt động nếu phát hiện thấy dòng điện rò rỉ ở bất kỳ cấp điện áp nào trong mạng.

Tại sao yếu tố này (bất kể mức điện áp nguồn) lại quan trọng như vậy?

Điều này là do khi chúng tôi sử dụng RCD cơ điện đang hoạt động (được bảo dưỡng), chúng tôi đảm bảo 100% thời gian rơle sẽ ngắt và nguồn điện của người tiêu dùng sẽ bị cắt theo.

Trong các RCD điện tử, tham số này cũng lớn, nhưng nó không bằng 100% (như sẽ hiển thị bên dưới, điều này là do ở một mức điện áp mạng nhất định, mạch RCD điện tử sẽ không hoạt động) và trong mỗi phần trăm của chúng tôi là một mạng sống con người có thể xảy ra (hoặc là mối đe dọa trực tiếp đến tính mạng con người khi chạm vào dây điện, hoặc gián tiếp, trong trường hợp hỏa hoạn do đốt cháy lớp cách điện).

Ở hầu hết các quốc gia được gọi là "phát triển", RCD cơ điện là tiêu chuẩn và là thiết bị bắt buộc phải sử dụng rộng rãi. Ở nước ta, việc sử dụng RCD bắt buộc đang dần chuyển đổi, nhưng trong hầu hết các trường hợp, người dùng là không được cung cấp thông tin về loại RCD, dẫn đến việc sử dụng RCD điện tử rẻ tiền.

RCD điện tử

Mọi thị trường xây dựng đều tràn ngập các RCD như vậy. Chi phí của RCD điện tử ở một số nơi thấp hơn so với cơ điện tới 10 lần.

Nhược điểm của các RCD như vậy, như đã đề cập ở trên, không phải là đảm bảo 100% nếu RCD ở trong tình trạng tốt, nó sẽ được kích hoạt do xuất hiện dòng điện rò rỉ. Ưu điểm là giá rẻ và sẵn có.

Về nguyên tắc, RCD điện tử được chế tạo giống như RCD điện cơ (Hình 1). Sự khác biệt nằm ở chỗ phần tử so sánh (bộ so sánh, diode zener) chiếm vị trí của phần tử điện từ nhạy cảm. Để sơ đồ này hoạt động, bạn sẽ cần một bộ chỉnh lưu, một bộ lọc nhỏ (thậm chí có thể là KREN). Vì máy biến dòng thứ tự không là một bước giảm (hàng chục lần), nên cũng cần có mạch khuếch đại tín hiệu, ngoài tín hiệu hữu ích, mạch này cũng sẽ khuếch đại nhiễu (hoặc tín hiệu mất cân bằng có ở dòng rò bằng không) ) . Rõ ràng ở trên là thời điểm rơle được kích hoạt trong loại RCD này không chỉ được xác định bởi dòng điện rò rỉ mà còn bởi điện áp nguồn.

Nếu bạn không đủ khả năng mua RCD cơ điện, thì bạn vẫn nên mua RCD điện tử vì nó hoạt động trong hầu hết các trường hợp.

Cũng có những trường hợp mua một RCD điện cơ đắt tiền là vô nghĩa. Một trong những trường hợp này là việc sử dụng bộ ổn định hoặc nguồn điện liên tục (UPS) khi cấp nguồn cho căn hộ / ngôi nhà. Trong trường hợp này, không có ý nghĩa gì khi sử dụng RCD điện cơ.

Tôi lưu ý ngay rằng tôi đang nói về các danh mục RCD, ưu và nhược điểm của chúng chứ không phải về các kiểu máy cụ thể. Bạn có thể mua RCD loại cơ điện và điện tử chất lượng thấp. Khi mua, hãy yêu cầu chứng nhận hợp quy, vì nhiều RCD điện tử trên thị trường của chúng tôi không được chứng nhận.

Máy biến dòng không thứ tự (TTNP)

Thông thường, đây là một vòng ferit mà (bên trong) dây pha và dây trung tính đi qua, chúng đóng vai trò là cuộn dây sơ cấp. Cuộn thứ cấp được quấn đều trên bề mặt của vòng.

Hoàn hảo:

Để dòng rò bằng không.Dòng điện chạy qua dây dẫn pha tạo ra từ trường có độ lớn bằng từ trường do dòng điện chạy qua dây trung hòa tạo ra và ngược chiều. Như vậy tổng từ thông ghép bằng không và dòng điện cảm ứng trong cuộn thứ cấp bằng không.

Tại thời điểm dòng điện rò rỉ chạy qua các dây dẫn (không, pha), xảy ra sự mất cân bằng dòng điện, do xuất hiện dòng điện từ khớp nối và cảm ứng dòng điện tỷ lệ với dòng điện rò rỉ đến cuộn thứ cấp.

Trong thực tế, có một dòng điện không cân bằng chạy qua cuộn dây thứ cấp và được xác định bởi máy biến áp được sử dụng. Yêu cầu đối với TTNP như sau: dòng điện không cân bằng phải nhỏ hơn đáng kể so với dòng điện rò rỉ giảm xuống cuộn thứ cấp.

Lựa chọn RCD

Giả sử bạn đã quyết định loại RCD (cơ điện, điện tử). Nhưng chọn gì từ danh sách khổng lồ các sản phẩm được cung cấp?

Bạn có thể chọn một RCD có đủ độ chính xác bằng cách sử dụng hai tham số:

Dòng định mức và dòng rò (dòng ngắt).

Dòng điện định mức là dòng điện tối đa sẽ chạy qua dây dẫn pha. Dễ dàng tìm được dòng điện này khi biết công suất tiêu thụ lớn nhất. Chỉ cần chia mức tiêu thụ điện trong trường hợp xấu nhất (công suất tối đa ở Cos (?) tối thiểu) cho điện áp pha. Không ích gì khi đặt một RCD có dòng điện lớn hơn dòng định mức của máy trước RCD. Tốt nhất là có biên độ, ta lấy RCD cho dòng định mức bằng dòng định mức của máy.

Thường thấy các RCD có dòng định mức 10,16,25,40(A).

Dòng rò (dòng kích hoạt) thường là 10 mA nếu RCD được lắp đặt trong căn hộ / nhà ở để bảo vệ tính mạng con người và 100-300mA trong doanh nghiệp để ngăn ngừa hỏa hoạn nếu dây điện bị cháy.

Có các tham số RCD khác, nhưng chúng cụ thể và không thú vị đối với người dùng thông thường.

Lối ra

Bài viết này trình bày những kiến ​​thức cơ bản để hiểu nguyên lý RCD cũng như phương pháp cấu tạo các loại thiết bị dòng dư khác nhau. Tất nhiên, RCD điện và điện tử có quyền tồn tại, bởi vì chúng có những ưu điểm và nhược điểm riêng.