Jäännösvirtakatkaisijan toimintaperiaate

Perusperiaateanalyysi

Ennen kuin ymmärrät sähköiskusuojan pääperiaatteen, on välttämätöntä ymmärtää, mikä sähköisku on. Sähköiskulla tarkoitetaan vammaa, jonka aiheuttaa ihmiskehon läpi kulkeva sähkövirta. Kun henkilö koskettaa johtoa ja muodostaa virtasilmukan, virta kulkee hänen kehonsa läpi; kun virta on riittävän suuri, se voi tuntua ja aiheuttaa vahinkoa. Sähköiskun sattuessa virta on katkaistava mahdollisimman lyhyessä ajassa. Esimerkiksi, jos henkilön läpi kulkeva virta on 50 milliampeeria, virta on katkaistava 1 sekunnin sisällä; jos virta on 500 milliampeeria, aikaraja on 0,1 sekuntia.

Vikavirtasuoja (RCD) asennetaan kohtaan, jossa sähköjohto tulee taloon, sähkömittarin lähelle, liitettynä mittarin lähtöliittimeen eli käyttäjän puolelle. Kaikkia kodinkoneita edustaa vastus RL, ja koskettajan vastusta edustaa RN.

CT tarkoittaa "virtamuuntajaa", jota käytetään vaihtovirran mittaamiseen käyttämällä keskinäisen induktanssin periaatetta, mistä johtuu nimi "muuntaja". Se on pohjimmiltaan muuntaja. Sen ensiökäämi on sisääntuleva AC-johto, jossa kahta johtoa käsitellään yhtenä ja kytkettynä rinnakkain ensiökäämin muodostamiseksi. Toisiokäämi on kytketty "reed-releen" SH kelaan.

 

"Reed rele" on pohjimmiltaan ruokoputki, jonka ympärille on kierretty kela. Kun kela on jännitteellinen, virran synnyttämä magneettikenttä saa kieliputken sisällä olevan reed-elektrodin kytkeytymään, mikä yhdistää ulkoisen piirin. Kun kela on jännitteettömänä, kaisla vapautuu ja irrottaa ulkoisen piirin. Lyhyesti sanottuna se on pieni rele.

 

Kytkin DZ ei ole tavallinen kytkin; se on jousikuormitettu{0}}kytkin. Kun henkilö on voittanut jousivoiman sulkeakseen sen, sen pitämiseen on käytettävä erityistä koukkua sen varmistamiseksi, että se pysyy "päällä"-tilassa; muuten se katkeaa heti, kun käsi vapautetaan.

Reed-releen reed-elektrodi on kytketty "laukaisukelan" TQ-piiriin. Laukaisukela on sähkömagneettikela; kun virta kulkee sen läpi, se synnyttää vetovoiman. Tämä vetovoima riittää vapauttamaan edellä mainitun koukun, jolloin DZ irtoaa välittömästi. Koska DZ on kytketty sarjaan käyttäjän päävirtajohdon jännitteisen johdon kanssa, laukaisu katkaisee virran ja säästää henkilön sähköiskulta.

 

Kuitenkin, jotta vikavirtasuoja (RCD) suojaa ihmisiä, sen on ensin "tunnistettava" sähköisku. Joten miten vikavirtasuojain tietää, kun joku on saanut sähköiskun? Kuten kaaviosta näkyy, jos sähköiskua ei ole, virta kahdessa virtalähteestä tulevassa johdossa on aina saman suuruinen, mutta vastakkaisiin suuntiin. Siksi virtamuuntajan (CT) ensiökäämin magneettivuo katoaa kokonaan, eikä toisiokäämillä ole lähtöä. Jos joku saa sähköiskun, se vastaa jännitteellisen johdon läpi kulkevaa vastusta, joka laukaisee virran ulostulon toisiopuolella. Tämä lähtö saa kosketuspisteen (SH) kytkeytymään, aktivoimalla laukaisukelan, vetämällä koukun pois ja irrottamalla kytkimen (DZ), mikä tarjoaa suojan.

 

On tärkeää huomata, että kun katkaisija laukeaa, vaikka laukaisukelan (TQ) virta katoaisi, se ei kytke automaattisesti uudelleen DZ:tä. Virtaa ei voida palauttaa ilman, että joku sulkee sen. Kun sähköiskun saanut henkilö poistuu ja tarkastuksessa varmistetaan, että muita vaaroja ei ole, sähkön uudelleenkäyttöä varten DZ on suljettava katkaisijan uudelleen-kytkemiseksi ja virran palauttamiseksi.

 

Yllä oleva selittää sähköiskusuojan pääperiaatteen. Turvallisuutta ei kuitenkaan taata edes sähköiskusuojalla, ja sähköä käytettäessä tulee silti noudattaa varotoimia.

 

1. Kuten kaaviosta näkyy, kun piiri toimii normaalisti, virtalauseen mukaan verkkoon menevä ja sieltä poistuva virta on nolla. Siksi jäännösvirtalaitteen (RCD) oikealla puolella olevan kokonaisvirran tulee olla nolla, eli I1 + I2 + I3 + IN=0; joten RCD ei toimi. Huomaa, että virran todellinen suunta riippuu todellisesta piiristä. Tässä esimerkissä IN:n suunta on päinvastainen kuin I1:n, I2:n ja I3:n suunta.

 

2. Kun laitteen kotelo vuotaa virtaa ja joku koskettaa sitä, osa virrasta IK virtaa ihmiskehon läpi maahan, jolloin RCD:n oikealla puolella oleva kokonaisvirta ei ole nolla. Eli I1 + I2 + I3 + IN ≠ 0. Kun vuotovirta saavuttaa vikavirtasuojakytkimen käyttövirran, vikavirtasuoja laukeaa, katkaisee virran ja saavuttaa vuotosuojauksen tarkoituksen.

 

Huomaa seuraavat kaksi kohtaa:

 

1. Jäännösvirtalaitteen (RCD) läpi kulkevaa nollajohtoa ei saa käyttää suojajohtimena. Kuten kaaviosta näkyy, kun vuotovirta ilmenee, vuotovirta IK1 virtaa takaisin RCD:hen laitteen kotelon kautta. Tällä hetkellä RCD:n oikealla puolella oleva kokonaisvirta on edelleen nolla, joten RCD ei laukea, eikä vuotosuojauksen tarkoitusta saavuteta.

 

2. RCD:n läpi kulkevaa nollajohtoa ei saa maadoittaa toistuvasti. Kuten kaaviosta näkyy, jos se maadoitetaan toistuvasti, osa virrasta ohjautuu maahan, jolloin RCD:n oikealla puolella oleva kokonaisvirta ei ole nolla, mikä sammuttaa vikavirtasuojan ja estää muiden sähkölaitteiden käytön.

 

3. Huomautus: RCD:n todellinen kytkentätapa tulee määrittää järjestelmässä käytetyn nollamaadoitussuojausjärjestelmän mukaan.