Wyłącznik różnicowoprądowy

Wyłącznik różnicowoprądowy (RCD) to powszechnie stosowane elektryczne urządzenie zabezpieczające. Jego działanie opiera się na wykrywaniu prądu różnicowego i odcinaniu zasilania, gdy takowy zaistnieje w zabezpieczanej sieci. Mówiąc prościej, jego zadziałanie następuje, gdy prąd elektryczny wpływający do obwodu nie jest równy prądowi z niego wypływającemu. Odpowiednio duża wartość natężenia tego prądu (30 mA w celach ochrony przeciwporażeniowej) powoduje zadziałanie mechanizmu różnicowego. Ten artykuł dedykowany jest czytelnikom nieobytym w tematyce elektrotechniki i będzie poświęcony budowie RCD, jego zasadzie działania oraz eksploatacji. Zachęcam was również do przeczytania pozostałych treści w zakładce „Fizyka wokół nas”, gdzie poruszamy tematy, dotyczące otaczającego nas świata.

Budowa i zasada działania wyłącznika RCD

W zależności od typu wyłącznika RCD istnieją liczne rozwiązania konstrukcyjne. Możemy jednak wyróżnić w jego konstrukcji trzy podstawowe elementy – przekładnik prądowy sumujący (różnicowy), wyzwalacz różnicowy oraz zamek wyłącznika.

W trakcie prawidłowej pracy układu wektorowa suma prądów sinusoidalnych płynących przez przekładnik Ferrantiego (różnicowy) równa jest zero, co odpowiada prawidłom wyznaczonym przez pierwsze prawo Kirchoffa. W związku z tym w uzwojeniu wtórnym przekładnika nie indukuje się siła elektromotoryczna. Mówimy o tym, że przekaźnik spolaryzowany jest zamknięty – zwora jest wciąż przyciągana przez magnes trwały, a co za tym idzie, główne styki są zwarte. W momencie gdy w układzie pojawi się prąd różnicowy, powstały np. w wyniku zwarcia doziemnego, suma prądów w oknie przekładnika będzie miała inną wartość od zera. W wyniku tego w jego uzwojeniu wtórnym zaindukuje się SEM, co przyczyni się do przepływu prądu przez cewkę przekaźnika spolaryzowanego. Cewka wytworzy pole magnetyczne, które skompensuje pole magnetyczne magnesu trwałego przekaźnika. Jeżeli wartość prądu upływu przekroczy próg zadziałania RCD, to przekaźnik spolaryzowany zostanie otwarty, potem zwolni się zamek, co spowoduje otworzenie głównych styków i odłączenie zasilania od chronionego układu.

Wyłącznik różnicowoprądowy - eksploatacja

Wyłącznik różnicowoprądowy jest jednym ze środków uzupełniających ochronę podstawową, działający przy bezpośrednim zwarciu faza-obudowa. Jego zaletą jest fakt, że wykrywa znacznie mniejsze prądy upływu, które mogłyby nie być wystarczające do zadziałania zabezpieczeń nadprądowych, chociażby ze względu na dużą rezystancję na drodze pętli zwarciowej. Przykładem takiego opornika jest, chociażby ludzkie ciało. Wyłączniki RCD stosowane są najczęściej w układach sieci TN-S i TN-C-S. Dla upewnienia się o skuteczności ochrony należy przynajmniej raz w miesiącu użyć przycisku testowego. W sprawnym mechanicznie wyłączniku spowoduje to niezwłoczne zadziałanie mechanizmu różnicowego i odłączenie obwodu. Test należy przeprowadzić w układzie bez podłączonych odbiorników o znacznej mocy. Pozwala to uniknąć zbędnego zużywania styków w wyniku działania łuku elektrycznego, jaki powstaje w obciążonych obwodach.

W celach ochrony przeciwporażeniowej stosowane są wyłączniki o prądzie zadziałania 30mA, istnieją jednak RCD, które działają na innych wartościach prądu. Dla celów ochrony przeciwpożarowej stosuje się wyłączniki o prądzie zadziałania do 500mA.