De vereiste van betrouwbare bescherming van een persoon tegen de schadelijke effecten van elektrische stroom is altijd een voorsprong geweest op de mogelijkheden van wetenschap en technologie bij het creëren van beschermende apparaten die aan dit doel voldoen. Tegenwoordig voldoen innovatieve ontwikkelingen in de elektrotechnische industrie volledig aan alle criteria voor apparaten van dit type. Het artikel onthult de vraag van een apparaat als een aardlekschakelaar: wat het is, het doel, het werkingsprincipe, de keuze en de toepassing ervan.
Middelen en methoden van elektrische beveiliging: moderne apparaten en kenmerken van hun werk
Zodra het gebruik van elektrische stroom ons leven binnenkwam, werd het onmiddellijk noodzakelijk om te beschermen tegen de schadelijke gevolgen voor de menselijke gezondheid. Allereerst is het de isolatie van de geleidende delen van de bedrading en delen van de stroomontvangers.
Maar volledige isolatie is onmogelijk, omdat er in elk elektrisch circuit technologische onderbrekingen en contactgroepen zijn. Er is altijd de kans op overtreding (vernietiging) van de isolerende laag van geleidende elementen en hun mechanische schade, en vooral – statistische regelmaat in strijd met de veiligheid, instructies en regels voor de werking van elektrische apparatuur, zowel op productie- als op huishoudniveau.
Een van de meest effectieve manieren om te beschermen tegen de schadelijke effecten van elektrische stroom is de organisatie van de aardlus. De aardingslus is een kunstmatige geleiderverbinding met de "aarde" (de zogenaamde PE-geleider) van neutrale geleidende huizen of delen van elektromechanismen, met een weerstand van niet meer dan 4 ohm. De vermelde items van elektrische apparatuur kunnen worden geactiveerd door een kortsluiting in het lichaam van de fasegeleider of bliksemstroom.
Het hoofddoel van het aardlusapparaat is om de mogelijkheid van een elektrische schok voor een persoon of een dier uit te sluiten als het de behuizing of een deel van het elektrische apparatuurmechanisme raakt dat door de kortsluiting van de fase-elektrische stroom bekrachtigd is geraakt.
Let op! In AC-netwerken met een geaarde nulleider en een spanning van maximaal 1 kV (dit is het format van de voeding van de behuizing), is aarding als de belangrijkste bescherming tegen elektrische schokken veroorzaakt door indirect contact niet van toepassing, omdat deze niet effectief is.
Het probleem van de meest effectieve bescherming tegen de effecten van elektriciteit op mensen werd bepaald door de zogenaamde differentiële stroomapparaten (UDT) – dit is een groot segment van besturings- en beschermingsapparaten voor verschillende doeleinden en ontwerpkenmerken. De classificatie van het UDT-segment is vrij uitgebreid: van de regelmethode, het type installatie en het aantal polen tot de mogelijkheid om de tijd van de uitschakeldifferentiaalstroom te regelen en te vertragen.
Overweeg wat RCD is. Het acroniem voor deze afkorting is een veiligheidsapparaat. Vereisten voor de installatie en het gebruik van UDT worden gegeven in de aanvullende edities van PUE – regels voor de installatie van elektrische apparatuur en in een reeks normen voor elektrische installaties van gebouwen IEC 60364 en de effecten van stroom op mensen en vee IEC 60479-1.
Innovator bij de ontwikkeling van de USO was Duitsland. Het eerste geldige monsterbeschermingsapparaat werd ontworpen en vervaardigd in de jaren dertig van de vorige eeuw. De lekstroomsensor gebruikte de kleinst mogelijke differentiële stroomtransformator, en het bedieningselement gebruikte een gepolariseerd magnetisch relais met een gevoeligheid van 100 mA (mA) en een reactietijd van niet meer dan 0,1 seconde.
De drempel voor het fixeren van de differentiële stroom in het prototype was ongeveer 80 mA. Een bedieningsrelais met een gevoeligheid van minder dan 80 mA kon zich op dat moment niet ontwikkelen vanwege het gebrek aan materialen met de vereiste elektromagnetische eigenschappen. En pas in het midden van de twintigste eeuw werd een nieuwe constructieve oplossing van de RCD voorgesteld. Het ontwerp hield rekening met mechanismen om valse positieven uit lozingen tijdens een onweersbui te elimineren en verhoogde de gevoeligheid van de differentiële stroom aanzienlijk tot 30 mA.
De afmetingen van de RCD veranderden ook: van de grootte van de pakketdoos tot het moderne formaat dat kan worden geïnstalleerd op een DIN-rail in moderne elektrische kasten.
Technische experts op het gebied van elektrische en elektronische ontwikkelingen doen nu al voorspellingen voor de toekomst. Ze zijn er vast van overtuigd dat dergelijke systemen als bescherming tegen elektrische schokken binnenkort worden beheerd door kunstmatige intelligentie.
Hij zal in staat zijn niet alleen meet- en bewakingsfuncties uit te voeren, maar ook video- en audiobewaking van het aan hem gegeven object uit te voeren, onmiddellijk beslissingen te nemen over willekeurige situaties en, indien nodig, reddingsdiensten te waarschuwen.
Een van de meest populaire van de beschermende UDT, werken in levensomstandigheden, omvatten beschermende scheidingsapparaten (UZO). De aardlekschakelaar werkt als een menselijke beschermer tegen elektrische schokken en als een preventief mechanisme om onbedoelde ontsteking van bedradingskabels en snoeren voor elektrische apparatuur te voorkomen.
Het functionele idee van het apparaat in kwestie is gebaseerd op de wetten van elektrotechniek, die de gelijkheid van de inkomende en uitgaande stroom in gesloten elektrische circuits postuleren met actieve belastingen.
Dit betekent dat de stroom die door de fasegeleider vloeit gelijk moet zijn aan de stroom die door de neutrale geleider vloeit – voor enkelfasige circuits met tweedraads bedrading en dat de stroom in de nulleider gelijk moet zijn aan de som van de stromen die in de fasen stromen voor de driefase viergeleiderschakeling.
Wanneer een persoon per ongeluk ongeïsoleerde delen van de geleidende circuitelementen in een dergelijk circuit aanraakt of wanneer het blootgestelde deel van de bedrading in contact komt (als gevolg van schade) met andere geleidende objecten die een nieuw elektrisch circuit vormen, treedt de zogenaamde stroomlekkage op – de gelijkheid van de inkomende en uitgaande stromen wordt geschonden .
Deze overtreding kan worden geregistreerd en gebruikt als een opdracht om het hele elektrische circuit uit te schakelen. Dit proces is ontworpen RCD. En de "lekstroom" in het kader van elektrotechniek is differentiële stroom genoemd.
De RCD kan zeer lage lekstromen detecteren en fungeren als een schakelmechanisme. Theoretisch is het werkingsprincipe van een RCD als volgt (waarbij IRin – ingangsstroom van de nulleider, IO – uitgangsstroom van de fasedraad):
- ikRin = IkO (systeembalans zonder overtreding, RCD in standby-stand);
- ikRin > ikO (de balans van het systeem is verbroken, de RCD registreert het uiterlijk van de verschilstroom en schakelt de voeding uit).
Wanneer een aardlekschakelaar in het elektriciteitsnetwerk is geïnstalleerd, betekent dit dat bescherming wordt geboden tegen:
- het circuit van de fasedraad naar de behuizing van het apparaat. In een groot aantal gevallen zijn dit de verwarmingselementen van wasmachines, waterverwarmers en verwarmingstoestellen. Bovendien kan de afbraak alleen optreden wanneer het thermische element wordt verwarmd onder invloed van stroom;
- onjuiste bedrading wanneer gewetenloze elektriciens een "twist" van draden in gips repareren zonder een aansluitdoos te gebruiken. Als de muur nat is – er zal een differentiële stroom uit deze draai in de muur lekken en de aardlekschakelaar zal de lijn altijd spanningsloos maken totdat de pleister volledig droog is of de verbindingen correct zijn gerepareerd;
- onjuiste installatie in het elektrische paneel, wanneer schijnbaar kleine, maar "nuttige" wijzigingen aan het circuit de stroomverdeling veranderen en leiden tot verlies van hoog rendement van het apparaat. Dit zal later in meer detail worden besproken.
De RCD kan worden geactiveerd om redenen die niet opvallen bij de eerste inspectie van het verbindingsschema van huishoudelijke apparaten. Als u een gasfornuis gebruikt met een brandstichting met een elektrisch gas, of als de wasmachine via een slang in een metalen behuizing op een waterkraan is aangesloten of als de buren zijn geaard op een watertoevoer of een verwarmingssysteem, zal er opnieuw een elektrische lekkage in het circuit optreden, waardoor RCD. In dergelijke gevallen is een zorgvuldige engineeringanalyse vereist.
Regels hebben heel vaak uitzonderingen. Dit principe heeft de universele kwaliteiten van het beschouwde beveiligingsapparaat niet omzeild.
De aardlekschakelaar reageert niet wanneer een persoon of een dier wordt geactiveerd, maar er treedt geen aardfoutstroom op. Een dergelijk geval is mogelijk wanneer tegelijkertijd de fase- en neutrale geleider wordt aangeraakt, die onder de controle van de aardlekschakelaar staat, of met volledige isolatie met de vloer. De bescherming van de aardlekschakelaar is in dergelijke gevallen volledig afwezig. Een RCD kan geen onderscheid maken tussen een elektrische stroom die door een menselijk of dierlijk lichaam loopt van een stroom die in een loadcel stroomt. In dergelijke gevallen kan veiligheid worden geboden door maatregelen voor mechanische bescherming (volledige isolatie, diëlektrische behuizingen, enz.) Of volledige afschakeling van het apparaat voordat het wordt geïnspecteerd.
RCD, volledig afhankelijk van de voedingsspanning geschikt voor het netwerkobject, bevindt zich alleen in werkende staat als het gespecificeerde netwerk in goede staat verkeert. De situatie kan gevaarlijk worden wanneer "boven" de aardlekschakelaar de neutrale draad doorbreekt en de fasegeleider geactiveerd blijft. In de bedradingsfase kan draad een factor van elektrische schok worden en de aardlekschakelaar vanwege zijn eigen onvermogen niet in staat zijn om de stroom naar het netwerk uit te schakelen.
De RCD kan "hangen" in de standby-stand als de hoofdcontactstaaf aan de solenoïde kleeft of als de secundaire wikkeling van het besturingsapparaat uitvalt en niet op het juiste moment werkt. Om de bedrijfstoestand van de RCD te controleren, is er een testmechanisme. Als u het apparaat regelmatig test (en hiervoor drukt u gewoon op de "T" -knop – test), heeft het risico op defect van de RCD een minimale waarschijnlijkheid.
Het belangrijkste gebruik in huishoudelijke omstandigheden UZO ontvangen bij het gebruik in elektrische groepen van badkamers, keukens en stopcontacten groepen van een groot aantal aangesloten apparaten en apparatuur. Dit betekent niet dat het geen zin heeft om RCD’s te gebruiken op een gemeenschappelijk inkomend netwerk. Dit bemonsteringsschema wordt alleen bepaald door de snelheid van beheer en marketing-opportuniteit, aangezien aardlekschakelaars voor kleine stromen veel goedkoper zijn voor de prijs van apparaten met meer vermogen.
In sommige gevallen zal het echter betrouwbaarder zijn om een algemene selectieve aardlekschakelaar te gebruiken als gevolg van het massale en gelijktijdige gebruik van vrijwel alle elementen van elektrische apparatuur als we rekening houden met hostels, clubs, enz. Een reststroomapparaat van het selectieve type verschilt van de gebruikelijke door een lange vertragingstijd van de uitschakeldifferentiaalstroom (dat wil zeggen de responstijd) en is een van de meest gebruikte apparaten. Wanneer een conventionele lokale aardlekschakelaar in een circuit wordt geactiveerd, koppelt de algemene selectieve aardlekschakelaar niet alle bedrading tegelijk af, maar staat de stroomtoevoer alleen toe voor een specifieke groep.
Als de isolatie van de apparatuur in de disco en de behuizing (bijvoorbeeld een versterker) bijvoorbeeld in contact staat met de fasegeleider, triggert en ontkoppelt de lokale aardlekschakelaar alleen de groep met versterkende apparatuur en sluit de selectieve algemene aardlekschakelaar niet alle stroom en dergelijke af. Groepen zoals gewone lampen, toiletten en cafés werken in de standaardmodus.
Het mechanisme om de RCD aan te sluiten op het bestaande netwerk is vergelijkbaar met het aansluiten van een stroomonderbreker met het enige verschil dat wanneer een enkelfasige stroomonderbreker twee terminals vereist om te worden aangehaald, de RCD er vier heeft.
Als, wanneer een persoon een kaal gedeelte van een draad raakt of een geval van apparatuur onder fasespanning, elektriciteit onmiddellijk wordt uitgeschakeld, betekent dit dat de aardlekschakelaar is geactiveerd.
Het is belangrijk! In AC-systemen moet aanvullende bescherming via aardlekschakelaars worden voorzien voor socketgroepen met een nominale stroom van maximaal 20A (wasmachines, boilers, fornuizen, enz.) En mobiele (draagbare) apparatuur en elektrisch gereedschap met een nominale stroomsterkte tot 32A, die buitenshuis wordt gebruikt.
De fysische processen die plaatsvinden in de werkingsmechanismen van veel moderne elektromechanische of elektronische apparaten kunnen voor ons volkomen onbegrijpelijk zijn. Niet iedereen heeft kennis van technische en technische disciplines en kan de fysieke basis van de bedieningsprincipes van dit of dat apparaat natuurlijk niet begrijpen en beschrijven. Maar het gebruiksprincipe (rules of operation), gebouwd op de elementen van veiligheid, maakt het mogelijk om de meest complexe uitvindingen in ons dagelijks leven te gebruiken.
De RCD reageert echter niet op het fenomeen van een kortsluiting in het bedradingscircuit en op een overmaat van de stroom in het circuit. In dit opzicht moet het apparaat worden geïnstalleerd in een paar met een automatische schakelaar ("automatisch"), die reageert op kortsluiting en overbelasting.
Het belangrijkste is om altijd de veiligheidsregels en voorzichtigheid te volgen bij het werken met elektrische apparaten en apparatuur. Inspecteer zo vaak mogelijk de open stroomvoerende elementen van de elektrische bedrading en de aangesloten elementen van stroomafnemers visueel.
