Skuteczną ochronę przeciwporażeniową i przeciwpożarową w instalacjach elektrycznych
zapewniają wielofunkcyjne urządzenia ochronne różnicowoprądowe (RCD - skrót ang. "Residual
Current Device"), występujące jako:
- wyłączniki ochronne różnicowoprądowe, lub
- wyłączniki współpracujące z przekaźnikami różnicowoprądowymi.
Definicja wyłączników różnicowoprądowych jest następująca: łącznik mechanizmowy
przeznaczony do załączania, przewodzenia i wyłączania prądów w normalnych warunkach pracy i
powodujący otwarcie zestyków, gdy prąd różnicowy osiągnie określona wartość w określonych
warunkach.
Urządzenia ochronne różnicowoprądowe mogą spełniać w instalacjach elektrycznych, następujące
funkcje:
1.1 ochrona przy dotyku pośrednim jako element samoczynnego wyłączenia zasilania,
1.2 uzupełnienie ochrony przed dotykiem bezpośrednim, przy zastosowaniu urządzeń
różnicowoprądowych o znamionowym różnicowym prądzie zadziałania nie większym niż 30 mA,
1.3 ochrona przeciwpożarowa budynku przy zastosowaniu urządzeń różnicowoprądowych,
o znamionowym różnicowym prądzie zadziałania nie większym niż 500 mA.
Wyłączniki różnicowoprądowe nie są przewidziane do pełnienia funkcji zabezpieczenia obwodów i
wyposażenia przed skutkami przeciążeń i zwarć. Nie reagują na prądy zwarciowe lub uszkodzeniowe
płynące jedynie w przewodach czynnych.
Dopiero przy prądach bardzo dużych przekraczających 6 - krotnie wartość znamionowego prądu
obciążenia I
), możliwe jest zadziałanie wyłącznika spowodowane dopuszczalną niesymetrią
n (6 I n
budowy przekaźnika różnicowego. Dlatego też, w każdym obwodzie z wyłącznikiem
różnicowoprądowym, konieczne jest stosowanie również zabezpieczeń nadprądowych w postaci
wyłączników samoczynnych (lub bezpieczników w instalacjach przemysłowych).
Wymaganie to nie dotyczy wyłączników różnicowoprądowych z wbudowanym zabezpieczeniem
nadprądowym.
Wyłączniki budowane są na znamionowy różnicowy prąd zadziałania IΔn. Rzeczywisty prąd
zadziałania wyłączników różnicowoprądowych musi być większy od 0,5 IΔn do IΔn , jednak nie większy
niż IΔn. Spełnienie tego wymagania, przy poprawnym doborze wyłącznika różnicowoprądowego,
zapewnia jego działanie tylko przy powstaniu uszkodzenia w instalacji, a zapobiega zbędnemu
działaniu powodowanemu przez robocze prądy upływowe.
Ze względu na rodzaj prądu uszkodzeniowego, na które wyłączniki reagują, wyłączniki
różnicowoprądowe dzielą się na:
a) wyłączniki różnicowoprądowe o wyzwalaniu typu AC, przystosowane do działania wyłącznie
przy prądzie uszkodzeniowym przemiennym,
b) wyłączniki różnicowoprądowe o wyzwalaniu typu A, przystosowane do działania przy prądzie
uszkodzeniowym przemiennym, jak również przy prądzie uszkodzeniowym pulsującym
jednokierunkowym o dowolnej biegunowości, ze składową stałą do 6 mA.
Rys. 1a. Uproszczony schemat trójfazowego wyłącznika różnicowoprądowego
o działaniu niezależnym od napięcia sieci
Oznaczenia: T - przycisk kontrolny "TEST"; R T - rezystor ograniczający zmodelowany prąd zwarcia.
Głównym elementem wyłącznika jest przekładnik prądowy Ferrantiego. Przez przekładnik powinny
przechodzić wszystkie przewody czynne obwodu zasilające chroniony odbiornik lub grupę
odbiorników. Prądy w uzwojeniach indukują w rdzeniu przekładnika strumienie magnetyczne, których
wielkość odpowiada natężeniom prądu. Jeżeli stan izolacji obwodu jest dobry, to suma wartości
chwilowych prądów w przewodach przechodzących przez przekładnik Ferrantiego jest równa zeru.
Jeżeli w wyniku uszkodzenia izolacji w chronionym obwodzie nastąpi upływ prądu do ziemi, to w
obwodzie popłynie prąd różnicowy IΔ , natomiast suma prądów w przewodach czynnych nie jest równa
zeru. Pod wpływem tej różnicy strumień indukuje w dodatkowym uzwojeniu prąd, który przepływając
przez przekaźnik spolaryzowany wyłącznika RCD, powoduje samoczynne jego wyłączenie.
Aby w przypadku uszkodzenia izolacji w odbiorniku z metalową obudową mogło dojść do
natychmiastowego zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego, to musi być spełniony warunek
przyłączenia wszystkich części przewodzących dostępnych instalacji:
- w układzie TN - do uziemionego punktu sieci za pomocą przewodów ochronnych PE lub PEN,
- w układach TT i IT - do uziomu ochronnego R A,
c) wyłączniki różnicowoprądowe o wyzwalaniu typu B nadają się do stosowania w instalacjach
prądu przemiennego, których działanie jest zapewnione przy prądzie różnicowym przemiennym,
jak również przy prądzie uszkodzeniowym pulsującym jednokierunkowym, ze składową stałą nie
większą niż 6 mA i przy prądzie stałym o niewielkim tętnieniu.
Rys. 1b Budowa wyłącznika różnicowoprądowego o wyzwalaniu typu B.
Oznaczenia: T - przycisk kontrolny "TEST"; R T - rezystor ograniczający zmodelowany prąd zwarcia;
TR1 - pierwszy przekładnik prądowy z układem A reagującym na prądy przemienne i jednokierunkowe
pulsujące ze składowa stałą nie większą niż 6 mA; TR2 - drugi przekładnik prądowy z układem EW
zależnym od napięcia sieci, wykrywającym prądy stałe o niewielkim tętnieniu.