POLITECHNIKA POZNAŃSKA Wydział Elektryczny Instytut Elektroenergetyki Zakład Urządzeń Rozdzielczych i Instalacji Elektrycznych
Przedmiot: Laboratorium Urządzeń Elektrycznych Ćwiczenie nr: 5 Temat: Badanie podstawowych parametrów wyłączników różnicowoprądowych.
Rok akademicki: 2013/2014 Wydział Elektryczny Studia dzienne inżynierskie Nr grupy: E-4/2
Uwagi:

1. Wstęp teoretyczny:

Wyłącznik różnicowoprądowy (RCD – residual current device) jest to urządzenie rozłączające obwód elektryczny jeżeli wykryje, iż wpływający do obwodu prąd nie jest równy prądowi wypływającemu. Urządzenie to służy do ochrony ludzi przed porażeniem prądem elektrycznym, zarówno przy dotyku bezpośrednim jak i pośrednim. Nie uchroni ono jednak przed porażeniem na skutek dotknięcia dwóch objętych zabezpieczeniem przewodów, np. fazowych (suma prądów wypływających będzie nadal równa sumie prądów wpływających do obwodu).

Zamieszczony obok obrazek prezentuje zasadę działania wyłącznika różnicowoprądowego.

Oznaczenia na rysunku:

1 – elektromagnes z elektroniką pomocniczą,

2 – uzwojenie wtórne przekładnika prądowego,

3 – rdzeń przekładnika prądowego,

4 – przycisk testowy.

1. Przebieg ćwiczenia:

   1. Sprawdzenie zadziałania wyłączników przy użyciu przycisku test:

      Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia należało dokonać sprawdzenia wyłączników za pośrednictwem przycisku testującego zabezpieczenie różnicowoprądowe. Pierwszy z badanych wyłączników nie zadziałał, jednakże drugi
      z nich wykazał prawidłowe zadziałanie, a zatem można było przystąpić do wykonywania pomiarów.

   2. Wyznaczenie wartości prądów zadziałania wyłączników:

      Układ pomiarowy składał się z układu automatycznie zwiększającego prąd (wbudowany w badany układ – zacisk nr 7) oraz multimetru zapamiętujący najwyższą wartość pomiaru prądu wyłączenia podłączono do zacisków 1 – 6 badanego układu, doprowadzonych do poszczególnych faz wyłączników różnicowoprądowych (zaciski
      1 – 3 wyłącznik o prądzie znamionowym 300 mA; zaciski 4 – 6 wyłącznik o prądzie znamionowym 30 mA).

      Zestawienie wyników pomiarów:

Numer pary zacisków	Prąd zadziałania wyłącznika [A]
1 - 7	0,199
2 - 7	0,206
3 - 7	0,206
4 - 7	0,018
5 - 7	0,017
6 - 7	0,016

Z przeprowadzonych pomiarów wynika, iż prądy zadziałania wyłączników były niższe niż znamionowe, i wynosiły w przybliżeniu 0,6 – 0,65 I_n. W przypadku wyłącznika
o niższym prądzie wyłączenia jest to dodatkowa korzyść w postaci lepszej ochrony przeciwporażeniowej. Może to jednak spowodować problemy eksploatacyjne związane z nieprawidłowymi wyłączeniami prądu. W przypadku wyłącznika
o wyższym prądzie wyłączenia nie ma to już tak dużego znaczenia, gdyż uzyskany
z pomiarów prąd wyłączenia jest stosunkowo duży, więc samoistne wyłączanie zabezpieczenia nie powinno mieć miejsca.

1. Wyznaczenie czasów zadziałanie zabezpieczeń:

   Układ do pomiaru czasów zadziałania składał się z zacisku odpowiedzialnego za pomiar czasu (zacisk 8) oraz odpowiednio skonfigurowanego i podłączonego miernika czasu zwarcia (do zacisków 1 – 6). Dla obu badanych wyłączników pomiar został wykonany dla napięcia U = 10V oraz dwóch wartości prądu – dla prądu znamionowego wyłączenia zabezpieczenia oraz dla połowy tej wartości.

   Zestawienie wyników pomiarów:

Numer pary zacisków	Czas zadziałania wyłącznika dla prądu I = In [s]	Czas zadziałania wyłącznika dla prądu I = 0,5 In [s]
1 - 7	0,008	Brak zadziałania
2 - 7	0,020	Brak zadziałania
3 - 7	0,004	Brak zadziałania
4 - 7	0,008	Brak zadziałania
5 - 7	0,016	Brak zadziałania
6 - 7	0,020	Brak zadziałania

Z przeprowadzonych pomiarów wynika, iż czas zadziałania zabezpieczenia jest bardzo krótki. Odgrywa to kluczową rolę przy ograniczeniu ryzyka porażenia
w przypadku dotknięcia przewodu fazowego przez człowieka. Szybkość zadziałania wyłącznika jest uzależniona od chwilowej wartości przepływającego w danej chwili prądu przez zabezpieczenie. Zabezpieczenie zadziała najszybciej, jeśli próba zwarcia doziemnego została wykonana w chwili przepływania maksymalnej wartości prądu. Najdłuższy czas zadziałanie będzie miał miejsce w przypadku wyłączenia przy chwilowej wartości prądu równej zero. Zaobserwowano także, iż przy połowie znamionowej wartości wyłączenia zabezpieczenia nie zadziałały. Jest to zabieg celowy i objęty odpowiednimi normami. Ma to na celu nie dopuścić do samoistnego zadziałania zabezpieczenia w przypadku braku zwarcia doziemnego.

1. Wnioski i uwagi końcowe:

• Wyłączniki różnicowoprądowe stanowią bardzo skuteczne zabezpieczenie przeciwporażeniowe, dlatego są one powszechnie stosowane jako uzupełnienie zabezpieczeń nadprądowych.

• Niskie wartości prądów zadziałania, a także bardzo krótkie czasy zadziałania stanowią o znacznym ograniczeniu ryzyka porażeniem prądem elektrycznym.

• Zabezpieczenia różnicowoprądowe mogą odznaczać się mniejszą skutecznością
  w starszych instalacjach, gdzie występuje duża upływność, powodująca liczne samoczynne wyłączenia.