Comutator diferențial
Acest articol sau secțiune referitoare la ingineria electrică este considerat a fi verificat . |
Această intrare sau secțiune referitoare la ingineria electrică nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
Un întrerupător diferențial (în Italia denumit și salvarea vieții , după înregistrarea mărcii de către BTicino în 1965), [1] în inginerie electrică , este un dispozitiv de siguranță capabil să întrerupă fluxul electric într-un circuit electric al unei centrale electrice .
Este utilizat pentru a proteja sănătatea umană în cazul unei defecțiuni la pământ ( scurgeri electrice ) sau electrocutare fază-pământ, oferind astfel protecție și împotriva macrosocurilor electrice, atât directe cât și indirecte, asupra persoanelor expuse. Pe de altă parte, nu oferă nicio protecție împotriva suprasolicitării sau scurtcircuitului între fază și fază sau între fază și neutru; se numește diferențial, deoarece își bazează funcționarea pe detectarea oricărei diferențe de curenți electrici detectați la intrarea și ieșirea sistemului electric în cazul unei scurgeri.
Principiul de funcționare
Considerând că circuitul trebuie protejat ca un singur nod, se poate afirma că suma algebrică a curenților din el trebuie să fie zero (primul principiu Kirchhoff ). Prin urmare, dacă măsurați intensitatea curentului într-un sistem monofazat , se va observa că curentul de intrare va fi același cu cel de ieșire. Într-un sistem trifazat, suma curenților, care dă un semn pozitiv pentru fluxurile de intrare și un semn negativ pentru fluxurile de ieșire, va fi zero.
În cazul în care izolația unui echipament conectat la sistem nu reușește, este posibil să se creeze o conexiune mai mult sau mai puțin eficientă între linia electrică și carcasa metalică (definită tehnic ca masă ), care poate deveni o cauză de electrocutare dacă este atinsă. Dacă conexiunea este precară, este de asemenea posibil ca căldura să fie produsă de efectul Joule cu dezvoltarea consecventă a unui incendiu.
Deoarece în centrul rețelei de distribuție și al stațiilor de transformare mt / bt (medie tensiune / tensiune scăzută) punctul neutru este conectat la masă , orice conexiune între o fază a liniei electrice și masă suferă un pasaj de curent. Acest curent se dispersează la sol și nu revine prin comutatorul diferențial în amonte de sistem, care detectează că suma curenților nodului nu mai este zero și intervine prin deschiderea circuitului electric. Pentru a împiedica un corp uman să facă podul fază-pământ și pentru a facilita lucrul comutatorului diferențial, este necesar ca aparatele cu carcasă metalică să fie conectate la un sistem de împământare adecvat. În acest caz vorbim de protecție împotriva contactelor indirecte .
Pe de altă parte, în cazul în care o persoană atinge o parte care este în mod normal sub tensiune, cum ar fi un conductor electric neizolat, se numește contact direct . De asemenea, în acest caz, dispozitivul de curent rezidual oferă, în majoritatea cazurilor, o bună protecție, atâta timp cât este de tipul sensibilității ridicate, adică cu un curent rezidual nominal mai mic sau egal cu 30 mA și are un timp de declanșare suficient de scurt ( câteva milisecunde). Trebuie remarcat faptul că prezența întrerupătorului diferențial nu scutește absolut de obligația de a pregăti un sistem de împământare realizat în mod lucrător.
În cazul sistemelor electrice cu mai multe ramuri în paralel, pot fi instalate mai multe RCD-uri pentru a proteja fiecare ramură de ramură, astfel încât să se obțină o protecție selectivă , adică de a izola doar ramura afectată de defecțiune, fără a deconecta celelalte ramuri (orizontale) selectivitate). Dacă, pe lângă protecțiile ramurilor individuale, este instalată și o protecție diferențială generală comună tuturor ramurilor, se folosește de obicei un diferențial de tip întârziat, în jargonul numit „selectiv”, pentru a preveni acest lucru, intervenind înaintea celor plasate în aval, circuitele fără defecte sunt, de asemenea, deconectate (selectivitate verticală).
Structura și funcția
1 Terminale de intrare (de pe linie)
2 terminale de ieșire (spre sarcină)
3 Resetați / dezarmați maneta
4 Întrerupeți contactele
5 Solenoidul mecanismului de eliberare
6 Toroid (senzor diferențial de curent)
7 Circuit amplificator electronic
8 buton „test”
9 cablu portocaliu care, la presiunea „test”, este traversat de un curent
În comutatorul diferențial există un circuit magnetic pe care sunt înfășurate solenoizii (unul pe fir care trebuie protejat) astfel încât în condiții de echilibru fluxul magnetic produs să fie anulat reciproc. În cazul unui dezechilibru, fluxul magnetic nu mai este zero și este suficient pentru a atrage o mică ancoră, ceea ce determină eliberarea unui arc care deschide comutatorul.
În unele modele contactele sunt menținute în mod normal închise de un electromagnet alimentat de un circuit electronic. Atunci când este detectat un dezechilibru în curent măsurat de un alt solenoid, circuitul întrerupe alimentarea electromagnetului și determină deschiderea contactelor.
Pentru a verifica continuitatea funcționării, trebuie efectuat un test lunar, prin apăsarea unui buton specific de pe dispozitiv.
Ingineria instalațiilor
Deoarece un sistem real prezintă inevitabil mici dezechilibre datorate dispersiilor și, de asemenea, pentru că există limite minime de sensibilitate practic realizabilă, dar în același timp pentru a asigura un nivel adecvat de protecție în caz de electrocutare , sunt definite praguri de intervenție precise.
Nivele de protecție (curent rezidual nominal)
RCCB-urile se pot distinge pe baza sensibilității lor, adică a curentului rezidual nominal care determină declanșarea dispozitivului. Acest curent este indicat de litera greacă Δ (I Δn ), referitoare la diferența dintre curenții electrici pe care dispozitivul își bazează funcționarea.
Pentru protecția oamenilor, sensibilitatea trebuie să fie mai mică sau egală cu 30 mA. În special, sensibilitatea de 10 miliamperi este recomandată pentru zonele de baie ale sistemelor rezidențiale.
În celelalte zone, sunt permise protecții cu sensibilitate mai mare de 30 mA.
Timp de intervenție
RCD-urile pot fi de tip instantaneu (cu un timp de intervenție mai mic decât cel cerut de standardele produsului și măsurat în milisecunde) sau de tip selectiv (întârziat), cu întârziere fixă sau reglabilă, pentru a asigura selectivitatea timpului cu circuitul- diferențiale instalate în aval.
Pentru circuite terminale cu În mai puțin de 32 A, standardul CEI 64-8 necesită intervenția protecțiilor împotriva contactelor indirecte în decurs de 0,4 s. În circuitele TT, această protecție se face de obicei prin utilizarea diferențialelor. În circuitele de tip TN, în general nu este necesară utilizarea RCD-urilor, cu excepția circuitelor (în general foarte mari) în care impedanța de defect este de așa natură încât să nu asigure intervenția celorlalte protecții în timpul necesar.
Aranjament
În domeniul civil, diferențialele au fost utilizate într-un mod centralizat, astfel încât, cu un singur diferențial, întreaga casă a fost controlată. Odată cu intrarea în vigoare (septembrie 2011) a anexei A la CEI 64-8 V3, utilizarea a cel puțin 2 dispozitive de curent rezidual este obligatorie și în sistemele domestice, pentru a asigura o mai mare siguranță și o mai bună continuitate a serviciului.
Mai mult, dacă sistemul de ridicare nu este realizat cu conductori așezați în conducte izolatoare sau pe șine sau are mase, este obligatoriu să instalați o protecție diferențială imediat în aval de contor și, pentru a obține o selectivitate corectă, se recomandă instalarea unui " selectiv „diferențial.
În domeniul industrial, sistemele sunt împărțite în zone pentru a obține o protecție selectivă , astfel încât o defecțiune într-o zonă determină intervenția doar diferențialului care protejează zona însăși, fără a implica întregul sistem. În acest scop, sunt utilizate mai multe RCD-uri cu valori delta diferite și timpi de declanșare diferiți (RCD-uri selective).
Tipul curentului
Există, de asemenea, diferite clase de RCCB care se disting prin tipul de curent de defect la care sunt sensibili:
- AC : sunt sensibile doar la curent alternativ cu formă sinusoidală (marcată cu desenul unei unde).
- A : sunt, de asemenea, sensibili la curenții unidirecționali pulsanți.
- F : sunt, de asemenea, sensibili la curenții de scurgere cu frecvență variabilă între 10 Hz și 1 kHz, necesari pentru a proteja sarcinile electronice sau convertoarele de frecvență monofazate.
- B : sensibil, de asemenea, la scurgeri de curent continuu , necesare acolo unde sunt utilizate convertizoare de frecvență trifazate.
- În plus, există dispozitive diferențiale speciale cu imunitate ridicată la perturbări care pot proveni de la linie sau de la echipamente electronice instalate în sisteme. Aceste dispozitive nu sunt definite de standardul de produs RCD și fiecare producător a adoptat o abreviere diferită.
Legislație și legislație
În Italia, utilizarea comutatorului diferențial este guvernată de următoarele legi și reglementări:
- Decretul ministerial din 22 ianuarie 2008 nr. 37 (Regulamentul privind punerea în aplicare a articolului 11-quaterdecies, paragraful 13, litera a) din legea nr. 248 din 2 decembrie 2005, reorganizarea prevederilor privind instalarea sistemelor în interiorul clădirilor)
- Decretul prezidențial 6 decembrie 1991 n. 447 (Regulamentul de punere în aplicare a legii nr. 46 din 5 martie 1990 privind siguranța plantelor)
- Legea 1 martie 1968 nr. 186 (Dispoziții privind producția de materiale, echipamente, mașini, instalații și sisteme electrice și electronice.)
- Standardul CEI 64-8 (care reglementează sistemele electrice de joasă tensiune aflate în prezent la cea de-a șaptea ediție).
- Standard CEI 0-16 (care guvernează sistemele electrice cu tensiune mai mare de 1 kV în curent alternativ).
Sensibilitate la tulburări și fotografii intempestive
Nu sunt cazuri rare în materie civilă în care se raportează că o diferență se declanșează, deschizându-se, fără un motiv aparent. În unele cazuri, fenomenul enervant apare în mod repetat, concentrându-se pe un anumit interval de timp (implicat în special pare să fie acela între orele 5:00 și 7:00 dimineața în zone apropiate industriilor mari sau la sfârșitul unor linii foarte lungi). Cauzele pot fi multe, în mare parte legate de tulburări pe linia diferitelor origini.
Prezența unei surse de alimentare neîntreruptibile în aval de diferențial pare să agraveze situația, deoarece, intervenind cu sursa de alimentare provenită de la propria baterie în momentul anomaliei de tensiune care vine din exterior, generează o perturbare suplimentară care uneori declanșează diferențial, dacă acesta din urmă nu este de tip rezistent la perturbări, așa cum se explică în paragraful privind tipurile .
În plus, prezența crescândă a echipamentelor electronice și a regulatoarelor de viteză variabile (invertoare) instalate în sisteme duce la declanșări necorespunzătoare prin introducerea unor perturbații în aceeași rețea care sunt citite de diferențiale ca defecte.
Aproape toți producătorii au inclus până acum în cataloage unele întrerupătoare diferențiale cu rezistență ridicată la perturbări, numite cu imunitate consolidată; sunt disponibile și comutatoare de resetare automată. Acestea din urmă sunt echipate cu sisteme de control care verifică integritatea sistemului electric înainte de resetare, pentru a împiedica închiderea întrerupătorului să aibă consecințe periculoase.
Problema „orbirii”
Aparatele electrocasnice moderne sunt adesea echipate cu invertoare (aparate de aer condiționat, mașini de spălat, mașini de spălat vase etc.) sau cu surse de alimentare de comutare (PC-uri, încărcătoare de baterii, televizoare etc.). Aceste dispozitive acționează prin modulații de înaltă frecvență asupra tensiunii de rețea pur și simplu rectificate, spre deosebire de dispozitivele electronice din trecut când exista un transformator care separa galvanic electronica de rețea. Dacă există o defecțiune la pământ în electronică, curentul de scurgere poate avea forme de undă care sunt orice altele decât sinusoidale (continue, lent variabile sau impulsive) și la frecvențe mult mai mari decât rețeaua normală de 50Hz. În aceste condiții, diferențialele de curent alternativ normale, construite pentru a detecta curenții de scurgere sinusoidală la 50Hz, pot fi ineficiente, adică incapabile să detecteze scurgeri non-sinusoidale. În plus, orice dispersie de înaltă frecvență poate satura solenoidul diferențial alternativ, scăzând sensibilitatea acestuia chiar și față de dispersiile sinusoidale la 50Hz. Datorită acestui fenomen, numit „orbitor” în jargon, un RCD cu curent nominal I Δn = 30mA poate ajunge la o sensibilitate reală mult mai mare, chiar mai mare de 100mA, făcându-l inutil pentru protecția oamenilor. Din acest motiv, nu este absolut recomandat să utilizați diferențiale de tip AC în aplicații civile în care există aparate de uz casnic de ultimă generație (în principiu cele produse după 2000), ceea ce recomandă înlocuirea acestora cu cele de tip A sau F.
Notă
- ^ Economisitor de viață al contorului de energie electrică: ce este și la ce servește? , în Luce-Gas.it - informații , 26 octombrie 2016. Adus la 8 decembrie 2017 .
Elemente conexe
- Sistem electric
- Intrerupator
- Comutați magnetermic
- Comutator termic
- Împământare
- Legislația electrică
- Protecții
- Descărcător (inginerie electrică)
- Dispozitive de detectare a defecțiunilor arcului
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre RCD
| Controlul autorității | GND ( DE ) 4197537-6 |
|---|
