Das Erfordernis eines zuverlässigen Schutzes des Menschen vor den schädlichen Auswirkungen des Stroms übersteigt seit jeher die Möglichkeiten von Wissenschaft und Technik, Schutzvorrichtungen zu entwickeln, die dieses Ziel erfüllen. Innovative Entwicklungen in der Elektroindustrie erfüllen heute alle Kriterien für Geräte dieser Art voll und ganz. Der Artikel befasst sich mit der Frage eines solchen Geräts wie eines RCD: Was es ist, sein Zweck, Funktionsprinzip, Auswahl und Anwendung.
RCD steht für „Residual Current Device“
Sobald die Nutzung von elektrischem Strom in unser Leben Einzug hielt, entstand sofort das Bedürfnis, uns vor seinen schädlichen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zu schützen. Dies ist zunächst die Isolierung leitender Teile der Verkabelung und Teile von Stromempfängern.
Eine vollständige Isolierung ist jedoch nicht möglich, da jeder Stromkreis technologische Brüche und Kontaktgruppen enthält. Es besteht immer die Möglichkeit einer Verletzung (Zerstörung) der Isolierschicht leitfähiger Elemente und deren mechanischer Beschädigung und vor allem eine statistische Regelmäßigkeit bei Verstößen gegen Sicherheitsvorkehrungen, Anweisungen und Betriebsregeln elektrischer Geräte, sowohl auf Industrie- als auch auf Haushaltsebene.
Eine der wirksamsten Möglichkeiten, sich vor den schädlichen Auswirkungen von elektrischem Strom zu schützen, ist die Einrichtung einer Erdungsschleife. Die Erdungsschleife ist eine künstliche leitende Verbindung zur „Erde“ (dem sogenannten PE-Leiter) von neutralleitenden Gehäusen oder Teilen elektrischer Anlagen mit einem Widerstand von nicht mehr als 4 Ohm. Die aufgeführten Elemente elektrischer Geräte können aufgrund eines Kurzschlusses zum Phasendrahtkörper oder eines Blitzstroms unter Spannung stehen.
Der Hauptzweck des Erdschleifengeräts besteht darin, die Möglichkeit eines Stromschlags für eine Person oder ein Tier auszuschließen, wenn der Körper oder ein Teil des Mechanismus elektrischer Geräte berührt wird, der aufgrund eines Kurzschlusses des elektrischen Phasenstroms an ihnen unter Spannung steht .
Beachten Sie! In Wechselstromnetzen mit geerdetem Neutralleiter und einer Spannung von bis zu 1 kV (dies ist das Format der Wohnstromversorgung) wird die Erdung nicht als Hauptschutz gegen elektrischen Schlag bei indirektem Kontakt verwendet, da sie nicht wirksam ist.
Der Durchgang von elektrischem Strom durch den menschlichen Körper im Falle eines Stromschlags in einem System mit Erdung (rechts) und ohne Erdung (links)
Das Problem des maximal wirksamen Schutzes vor den Auswirkungen von Elektrizität auf den Menschen wurde durch die sogenannten Differenzstromgeräte (RCDs) gelöst – dabei handelt es sich um ein großes Segment von Steuer- und Schutzgeräten für verschiedene Zwecke und Konstruktionsmerkmale. Die Einteilung des UDT-Segments ist recht umfangreich: von der Steuerungsart, der Art der Installation und der Polzahl bis hin zur Möglichkeit der Regelung und Zeitverzögerung des Auslösedifferenzstroms.
Schauen wir uns an, was ein RCD ist. Die Bedeutung dieser Abkürzung ist ein Fehlerstromschutzschalter. Anforderungen an die Installation und Verwendung von UDTs sind in den aktualisierten Ausgaben der PUE – Regeln für die Installation elektrischer Geräte und in einer Reihe von Normen für elektrische Installationen von Gebäuden IEC 60364 und die Auswirkungen von Strom auf Mensch und Vieh IEC 60479-1 enthalten.
Deutschland war ein Innovator bei der Entwicklung von RCDs. Der erste funktionsfähige Prototyp einer Schutzvorrichtung wurde in den dreißiger Jahren des letzten Jahrhunderts entworfen und hergestellt. Als Leckstromsensor wurde ein möglichst kleiner Differenzstromwandler verwendet, als Stellelement ein polarisiertes Magnetrelais mit einer Empfindlichkeit von 100 Milliampere (mA) und einer Ansprechgeschwindigkeit von maximal 0,1 Sekunden.
Die Differenzstromerkennungsschwelle für den Prototyp lag bei etwa 80 mA. Es war damals unmöglich, ein Steuerrelais mit einer Empfindlichkeit von weniger als 80 mA zu entwickeln, da Materialien mit den erforderlichen elektromagnetischen Eigenschaften fehlten. Erst Mitte des 20. Jahrhunderts wurde eine neue Designlösung für den RCD vorgeschlagen. Das Design berücksichtigte Mechanismen zur Vermeidung von Fehlalarmen durch Entladungen während eines Gewitters und erhöhte die Empfindlichkeit des Differenzstroms deutlich auf 30 mA.
Auch die Gesamtabmessungen des RCD haben sich verändert: von der Größe eines Paketkastens hin zu einem modernen Format, das auf einer DIN-Schiene in modernen Schaltschränken montiert werden kann.
Technische Experten auf dem Gebiet der Elektrotechnik und Elektronik machen bereits Prognosen für die Zukunft. Sie sind fest davon überzeugt, dass Systeme wie der Schutz vor elektrischem Schlag bald durch künstliche Intelligenz gesteuert werden.
Es wird in der Lage sein, nicht nur Mess- und Kontrollfunktionen auszuführen, sondern durch die Video- und Audioüberwachung des ihm übergebenen Objekts auch sofortige Entscheidungen in zufälligen Situationen zu treffen und bei Bedarf Rettungsdienste zu benachrichtigen.
Zu den beliebtesten UDT-Schutzeinrichtungen für den Einsatz im häuslichen Bereich gehören Fehlerstromschutzeinrichtungen (RCDs). Der FI-Schutzschalter dient als menschlicher Schutz vor Stromschlägen und als vorbeugender Mechanismus, um einen unbeabsichtigten Brand von Verkabelungskabeln und angeschlossenen Kabeln von Elektrogeräten zu verhindern.
Die Funktionsidee des betrachteten Gerätes basiert auf den Gesetzen der Elektrotechnik, die die Gleichheit von ein- und ausgehendem Strom in geschlossenen Stromkreisen mit aktiven Lasten postulieren.
Dies bedeutet, dass der Strom, der durch den Phasendraht fließt, gleich dem Strom sein muss, der durch den Neutralleiter fließt – für einphasige Stromkreise mit einer Zweileiterverdrahtung, und dass der Strom im Neutralleiter gleich der Summe sein muss die Ströme, die in den Phasen für einen dreiphasigen Vierleiterstromkreis fließen.
Wenn in einem solchen Stromkreis ein versehentlicher menschlicher Kontakt mit nicht isolierten Teilen der leitenden Elemente des Stromkreises auftritt oder wenn der freiliegende Teil der Verkabelung (aufgrund einer Beschädigung) mit anderen leitenden Objekten in Kontakt kommt, die einen neuen Stromkreis bilden, a Es kommt zum sogenannten Leckstrom – die Gleichheit der ein- und ausgehenden Ströme wird verletzt.
Dieser Verstoß kann aufgezeichnet und als Befehl zum Abschalten des gesamten Stromkreises verwendet werden. Basierend auf diesem Prozess wurde der RCD entworfen. Und der „Leckstrom“ im Rahmen der Elektrotechnik wurde als Differenzstrom bezeichnet.
Ein RCD kann sehr kleine Leckströme erkennen und die Funktionen eines Schaltmechanismus übernehmen. Rein theoretisch sieht das Funktionsprinzip des RCD so aus (wobei Iin der Eingangsstrom des Neutralleiters und Iout der Ausgangsstrom des Phasendrahtes ist):
Wenn ein RCD im Stromversorgungsnetz installiert ist, bedeutet dies, dass Schutz gegeben ist vor:
Ein RCD kann aus Gründen ausgelöst werden, die bei der ersten Prüfung des Anschlussplans von Haushaltsgeräten nicht sofort erkennbar sind. Wenn Sie einen Gasherd mit elektrischer Gaszündung verwenden oder eine Waschmaschine mit einem Schlauch in einem Metallgehäuse an einen Wasserhahn angeschlossen ist oder wenn Nachbarn die Wasserversorgung oder Heizungsanlage geerdet haben, kommt es erneut zu einem Stromleck in der Stromkreis, wodurch ein RCD ausgelöst wird. In solchen Fällen ist eine sorgfältige technische Analyse erforderlich.
Regeln haben sehr oft Ausnahmen. Dieses Prinzip umgeht nicht die universellen Eigenschaften des betrachteten Fehlerstrom-Schutzschalters.
Der RCD reagiert nicht, wenn eine Person oder ein Tier unter Spannung steht, es entsteht jedoch kein Erdschlussstrom. Dieser Fall ist möglich, wenn die Phasen- und Neutralleiter, die unter der Kontrolle eines FI-Schutzschalters stehen, gleichzeitig berührt werden oder wenn sie vollständig vom Boden isoliert sind. In solchen Fällen fehlt der RCD-Schutz vollständig. Ein RCD kann den elektrischen Strom, der durch den Körper einer Person oder eines Tieres fließt, nicht vom Strom unterscheiden, der im Lastelement fließt. In solchen Fällen kann die Sicherheit durch mechanische Schutzmaßnahmen (vollständige Isolierung, dielektrische Ummantelung usw.) oder eine vollständige Spannungsfreischaltung des elektrischen Geräts vor seiner technischen Prüfung gewährleistet werden.
Der RCD, der vollständig von der Versorgungsspannung des für das Objekt geeigneten Netzes abhängig ist, ist nur dann funktionsfähig, wenn das angegebene Netz voll funktionsfähig ist. Die Situation kann gefährlich werden, wenn der Neutralleiter „über“ dem RCD bricht, während der Phasenleiter weiterhin unter Spannung steht. Dann kann der Phasendraht in der Verkabelung zu einem Stromschlagfaktor werden und der FI-Schutzschalter kann aufgrund seiner eigenen Unfähigkeit die Stromversorgung des Netzwerks nicht abschalten.
Der RCD kann im Standby-Zustand „stecken bleiben“, wenn die Hauptkontaktstange in der Magnetspule klemmt oder wenn die Sekundärwicklung des Steuergeräts ausfällt und nicht rechtzeitig funktioniert. Um den Betriebszustand des RCD zu überprüfen, gibt es einen Testmechanismus. Wenn Sie das Gerät regelmäßig testen (und dazu müssen Sie nur die „T“-Testtaste drücken), ist das Risiko eines RCD-Ausfalls minimal.
Der Haupteinsatzbereich von FI-Schutzschaltern im häuslichen Bereich besteht darin, dass sie in elektrischen Gruppen von Badezimmern, Küchen und Steckdosengruppen einer großen Anzahl angeschlossener Geräte und Ausrüstungen verwendet werden. Dies bedeutet nicht, dass es keinen Sinn macht, einen RCD in einem gemeinsamen eingehenden Netzwerk zu verwenden. Dieses selektive Schema wird nur durch die Effizienz der Kontrolle und die Marketingzweckmäßigkeit bestimmt, da RCDs für niedrige Ströme viel billiger sind als Geräte mit höherer Leistung.
In einigen Fällen, wenn wir Wohnheime, Clubs usw. in Betracht ziehen, ist es jedoch aufgrund der massiven und gleichzeitigen Verwendung fast aller Elemente elektrischer Geräte zuverlässiger, einen allgemeinen selektiven FI-Schutzschalter zu verwenden. Ein RCD vom selektiven Typ unterscheidet sich von einem herkömmlichen RCD durch eine große Verzögerungszeit des Auslösedifferenzstroms (d. h. Reaktionszeit) und ist eines der am häufigsten verwendeten Geräte. Wenn ein herkömmlicher lokaler RCD in einem beliebigen Stromkreis ausgelöst wird, schaltet ein allgemeiner selektiver RCD nicht die gesamte Verkabelung auf einmal ab, sondern ermöglicht Ihnen, die Stromversorgung nur für eine separate Gruppe zu unterbrechen.
Kommt es beispielsweise in einer Disco zu einem Ausfall der Geräteisolierung und das Gehäuse (z. B. eines Verstärkers) kommt mit einem Phasendraht in Kontakt, wird in dem Moment, in dem der Bediener den Verstärker berührt, der örtliche FI-Schutzschalter ausgelöst und schaltet nur die Gruppe der Verstärkergeräte ab, und der selektive allgemeine RCD schaltet nicht den gesamten Strom ab und solche Gruppen wie allgemeine Beleuchtung, Toiletten und Cafés funktionieren normal.
Der Mechanismus zum Anschließen eines RCD an ein bestehendes Netzwerk ähnelt dem Anschließen eines Leistungsschalters, mit dem einzigen Unterschied, dass bei einem einphasigen Leistungsschalter zwei Klemmen festgezogen werden müssen, bei einem RCD dagegen vier.
Wenn eine Person einen blanken Abschnitt eines Kabels oder das Gehäuse eines unter Phasenspannung stehenden Geräts berührt und der Strom sofort abschaltet, bedeutet dies, dass der FI-Schutzschalter ausgelöst hat.
Wichtig! In Wechselstromsystemen sollte ein zusätzlicher Schutz durch RCDs für Steckdosengruppen mit einem Nennstrom von bis zu 20 A (Waschmaschinen, Backöfen usw.) und mobile (tragbare) Geräte und Elektrowerkzeuge mit einem Nennstrom von bis zu 32 A vorgesehen werden werden im Außenbereich eingesetzt.
Die physikalischen Vorgänge, die in den Betriebsmechanismen vieler moderner elektromechanischer oder elektronischer Geräte ablaufen, sind für uns möglicherweise völlig unverständlich. Nicht jeder Mensch verfügt über Kenntnisse in Ingenieurwissenschaften und technischen Disziplinen und ist natürlich nicht in der Lage, die physikalischen Grundlagen der Funktionsweise eines bestimmten Geräts zu verstehen und zu beschreiben. Aber das auf Sicherheitselementen aufgebaute Nutzungsprinzip (Betriebsregeln) ermöglicht den Einsatz der komplexesten Erfindungen in unserem Alltag.
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Für jedes Gerät gibt es einen technischen Pass, der stets in leicht verständlicher Sprache den Zweck und die Funktionsweise beschreibt und bei Bedarf Installations-, Anschluss- und ordnungsgemäße Betriebsmaßnahmen vorschreibt. In unserem Fall wurde versucht, das Funktionsprinzip eines Auslöseschutzgeräts (RCD) möglichst verständlich zu beschreiben und dem Leser die Möglichkeit zu geben, bei Bedarf selbstständig Entscheidungen bei der Auswahl des einen oder anderen Geräts zu treffen.
Um seine Schutzfunktion zu erfüllen, besteht das Gerät aus einem Differenzstromtransformator mit minimierter Größe, einem magnetoelektrischen Steuerrelais zur „Verfolgung“, einem Steuermagneten für die Hauptkontaktgruppe und zusätzlichen Diagnoseelementen – der „Test“-Taste und Elementen des Auslösemechanismen.
Die physische Seite der Arbeit ist wie folgt.
Wenn der RCD eingeschaltet wird (durch Drücken der Kontaktschließtaste), schaltet sich der Magnet ein und hält die Stange der Kontaktgruppe auf die gleiche Weise wie ein Elektromagnet. Denn gleichzeitig kommen die Anschlüsse der Wicklung des Magneten selbst und die Anschlüsse der Versorgungsdrähte in Kontakt. Im Stromversorgungskreis des Magnetventils sind jedoch Transitöffnungskontakte installiert, die von einem magnetoelektrischen Relais gesteuert werden, und das Relais erhält die Funktion, den RCD unabhängig auszuschalten.
Der ausgehende und eingehende Strom des Netzwerks, der aufgrund der erzeugten EMF (elektromotorische Kraft) in den entsprechenden Wicklungen des Transformators fließt, erzeugt zwei gleiche, aber unterschiedlich gerichtete Magnetflüsse im Magnetkreis (Kern).
Aufgrund der vollständigen Kompensation der magnetischen Flüsse entsteht in der Sekundärwicklung, die um den Kern gewickelt ist, der das Steuerrelais mit Strom versorgt, keine EMF, und das Relais befindet sich in einem passiven Zustand.
Sobald eine Person oder ein Tier den freiliegenden Teil eines Phasendrahtes oder das Gehäuse eines Haushaltsgeräts berührt, bei dem ein Phasenausfall aufgetreten ist, fließt ein zusätzlicher Differenzstrom durch die Eingangswicklung des Transformators.
Eine Verletzung der Gleichheit von eingehenden und ausgehenden Strömen führt sofort zu einem unkompensierten Magnetfluss im Transformatorkern. Und als Folge davon kommt es zum sofortigen Auftreten einer EMK in der Sekundärwicklung, die mit dem Relais als Stromquelle verbunden ist.
Sobald das Relais mit Strom versorgt wird, schaltet es sich sofort ein und unterbricht die Stromversorgung des Magnetventils (die Durchgangsklemmen sind geöffnet), wodurch die Hauptkontakte in der geschlossenen Position gehalten werden.
Die Kontakte öffnen sich, der Magnet wird stromlos und gibt die federbelastete Stange der Kontaktgruppe frei und die Stromversorgung des Netzwerks wird unterbrochen. Je empfindlicher das Steuerrelais auf kleine Differenzstromwerte reagiert, desto wirksamer ist die Schutzfunktion des RCD.
Beachten Sie! Schutzfunktionen wie das Abschalten der Stromversorgung bei Kurzschlüssen und Stromüberlastungen sind im RCD nicht vorgesehen. In der Praxis geht es bei der Installation eines RCD meist um die Mitverwendung eines Schutzschalters („Leistungsschalter“), der direkt auf die Möglichkeit von Kurzschlüssen und Stromüberlastungen ausgelegt ist.
Beide Geräte verfügen über das gleiche Montagedesign für den Einbau in Schalttafeln zur Strommessung und -verteilung. Auf den richtigen Anschluss an die Stromversorgung und untereinander kommt es an:
Hilfreicher Rat!Beim Anschluss eines Vierpols. diese. Wenn Sie einen dreiphasigen RCD in ein ähnliches Netzwerk einbinden, ist eine strikte Übereinstimmung der Phasenmarkierung mit der Markierung erforderlich Geräteanschlüsse. Andernfalls ist der Testmodus nicht objektiv.
Der Markt für RCDs (Residual Current Devices) ist sehr vielfältig. Es lohnt sich, von einer Reihe von Analoga, die mit RCDs konkurrieren, den sogenannten Differenzial-Leistungsschalter zu unterscheiden, der zur Klasse der durch Differenzstrom gesteuerten Leistungsschalter – RCBOs – gehört.
Um die Frage in einer zugänglichen Form zu beantworten: difavtomat, was ist das? – Man muss bedenken, dass sein Hauptmerkmal die Kombination der Hauptfunktionen eines RCD und eines Leistungsschalters ist. Der Unterschied zwischen einem RCD und einem Differentialschutzschalter besteht auch darin, dass der RCD selbst Schutz vor Kurzschlüssen im Netzwerk und Überstrom benötigt (zu diesem Zweck wird natürlich ein Schutzschalter paarweise installiert), und ein Differentialschutzschalter ist dazu in der Lage sich selbst zu schützen.
Es ist zu beachten, dass neue Modelle von RCBOs auf den Markt gekommen sind – elektronisch und mit einer Hilfsstromquelle. Sie unterscheiden sich von elektromechanischen Konstruktionen durch das Vorhandensein einer elektronischen Platine mit einem Differenzstromverstärker, die die Erkennung von Lecks in der Größenordnung von 10 mA ermöglicht und auch dann ausgelöst wird, wenn der Neutralleiter des eingehenden Netzwerks unterbrochen ist, wenn der Phasendraht unterbrochen ist bleibt unter Strom. Ein herkömmlicher RCD oder RCBO funktioniert in einer solchen Situation nicht, wenn eine Person mit einem offenen Phasenabschnitt in Kontakt kommt.
Eine weitere Neuheit im Bereich der Differenzstromgeräte ist das sogenannte Multifunktionsschutzgerät. Was UZM ist, wird deutlich, wenn man sich mit seinem Zweck vertraut macht. Dieses Gerät dient dazu, Geräte vollständig abzuschalten, wenn die Spannungsparameter im Netzwerk die Betriebsgrenzen überschreiten (weniger als 180 V und mehr als 260 V), sowie Betriebsgeräte vor Spannungsspitzen zu schützen, die die Wicklungen und elektronischen Elemente der Geräte „verbrennen“. Diese Überspannungen können durch elektromagnetische Impulse oder Kurzschlüsse von Phasendrähten zum Neutralleiter in einem Dreiphasennetz verursacht werden.
Es gibt keinen eindeutigen Algorithmus, der es Ihnen ermöglicht, dem einen oder anderen Gerät den Vorzug zu geben. Der Grund ist das multivariate Merkmal der Wahl. Betrachten wir die Hauptfaktoren, die die Wahl von RCD oder RCBO beeinflussen.
Ist es möglich, dieses oder jenes Gerät im Hauptpanel zu platzieren?. In der Praxis ist die Gesamtgröße des RCD und des Leistungsschalters größer als die Gesamtgröße des automatischen Leistungsschalters.
Welchen Zweck haben Änderungen am Stromkreis?. Wenn ein individueller Schutz von Hochleistungsgeräten (Küchenherd, Boiler, Waschmaschine usw.) vor möglichen Stromschlägen erforderlich ist, ist ein Differentialschutzschalter optimal, der den Laststrom eindeutig überwacht.
Wenn für eine Gruppe von Steckdosen oder Beleuchtungsleitungen, bei denen die Leistung mit der Zeit ansteigen kann, ein Schutz vor Stromschlägen erforderlich ist, empfiehlt sich die Verwendung eines FI-Schutzschalters. Der RCD verfügt über eine große Leistungsreserve und der Differentialschutzschalter muss aufgrund von Überlastung durch einen leistungsstärkeren ersetzt werden.
Qualitative Beurteilung. Die Praxis hat gezeigt, dass Geräte, die viele Funktionen verschiedener Geräte vereinen, qualitativ sehr oft den einzelnen Geräten unterlegen sind. Dies gilt auch für ein so multifunktionales Gerät wie einen Differentialschutzschalter, der in Qualität und Lebensdauer einem RCD und einem Leistungsschalter unterlegen ist.
Pannensituation. In einer Situation, in der der RCD oder Leistungsschalter nicht mehr funktioniert, ist der Austausch des einen oder anderen Geräts erforderlich. Wenn die Differentialmaschine jedoch nicht funktioniert, auch weil eine Funktion ausgefallen ist, muss sie durch eine neue ersetzt werden. In diesem Fall sind die Kosten deutlich höher.
Stabilität der Stromversorgung. Wenn der RCD ausfällt, reicht es aus, Brücken zwischen dem Leistungsschalter und dem Stromversorgungsnetz zu installieren (den RCD zu umgehen) und die Stromversorgung ist wiederhergestellt. Sollte der Sicherungsautomat jedoch ausfallen, benötigen Sie entweder einen Ersatz-Sicherungsautomaten oder einen Ersatz-Leistungsschalter. Eine schnelle und zeitnahe Wiederherstellung der Stromversorgung kann daher fraglich sein.
Hilfreicher Rat! Wenn es darum geht, das erforderliche Differenzstromgerät (RCD oder RCBO) richtig auszuwählen, ist ein technischer Ansatz und eine wirtschaftliche Bewertung erforderlich, auch wenn der eine oder andere Gerätetyp bereits vorhanden ist.
Es bleibt die Frage nach dem äußeren Unterschied zwischen RCD und RCBO.
Kennzeichnung der Titelseite des Gerätes. Beispiel 1: „ABB 16A 30 mA“ – wir haben einen ABB RCD (Herstellerfirma „ABB“) mit einem Nennstrom von 16 Ampere und einem unteren Differenzstrom von 30 Milliampere. Beispiel 2: „CHNT C16 0,03A“ – wir haben einen Difavtomat der Firma CHNT mit einem Nennstrom von 16 Ampere und den Eigenschaften eines elektromagnetischen und thermischen Schutzschalters der Klasse „C“ mit einem Differenzstrom von 30 Milliampere.
Der angegebene Schaltplan befindet sich auf der Titelseite. Für den RCD zeigt das Diagramm einen Differentialtransformator (ovale Schleife), ein Steuerrelais (quadratisch) mit einer Schleife auf der ovalen Kontur und eine Prüfschaltung in Form einer strichpunktierten Linie. Bei einem Difavtomat ist die Schaltung der RCD-Schaltung sehr ähnlich, nur gibt es zusätzliche Figuren in Form eines kleinen Bogens und einer Stufenlinie – das sind die Bezeichnungen, die sich von RCD, elektromagnetischem und thermischem Schutzschalter unterscheiden.
Die meisten im Stromversorgungsnetz installierten Steuer- und Überwachungsgeräte verfügen über eine kleine Liste von Parametern, die für ihre korrekte Auswahl in den Stromkreis erforderlich sind.
Die Auswahl des RCD erfolgt entsprechend dem Nennlaststrom und dem Schwellenwert zur Festlegung des Differenzableitstroms. Die Praxis empfiehlt einen Wert nicht höher als 30 mA. Die Installation von RCDs im Stromnetz erfolgt auf der Grundlage einer technischen Analyse der im Netz vorhandenen Elemente und Installationsmöglichkeiten. Der Schaltplan für den Anschluss des RCD an das Netzwerk muss alle möglichen Schaltfehler berücksichtigen und beseitigen. Nur bei korrektem Anschluss an den Stromkreis bietet der RCD eine maximale Effizienz bei der Auslösung der Schutzmechanismen des Geräts.
Wenn man das Funktionsprinzip eines RCD kennt, mit einem standardmäßigen Zweileiter-Stromnetz, das nur durch Phasen- und Neutralleiter dargestellt wird, ohne Erdungsschleife, ist es möglich und notwendig, einen RCD gemäß den Schutzanforderungen zu installieren. Die Korrektheit und Installationsdiagramme des RCD wurden bereits früher besprochen.
Die Antwort auf die Frage, welcher RCD in der Wohnung installiert werden soll, finden Sie mit einem Taschenrechner in der Hand. Es ist notwendig, die Leistung der in der Wohnung installierten Geräte und Maschinen zu summieren und die Summe durch die Zahl 220 zu dividieren. Daher berechnen wir als grobe Näherung den Nennstrom, nach dem die Wahl des FI-Schutzschalters erfolgt gemacht sein. Diese Berechnung basiert auf der mathematischen Abhängigkeit der elektrischen Leistung von der Netzspannung (220 V) und dem Strom, der bei der Versorgung von Lastgeräten auftritt:
M = U x I,
Dabei ist M die Leistung, U die Spannung und I der Strom.
Beispiel: Sie müssen einen RCD auswählen, um eine Gruppe von Elektrogeräten in einer Küchenzeile zu schützen. Auf dieser Linie befinden sich folgende Haushaltsgeräte:
Fassen wir den Stromverbrauch zusammen: 2000 + 1200 + 700 + 800 = 5300 W. Den Strom berechnen wir nach der Formel: I = M/U = 5300/220 = 24,09A. Wir wählen den nächstgelegenen RCD mit einem höheren Wert - 25A.
Für eine vertiefte Berechnung von Strömen in Leitungen sind Kenntnisse der Grundlagen der höheren Elektrotechnik erforderlich.
Neben dem Nennlaststrom und der Differenzstrom-Empfindlichkeitsschwelle müssen Sie bei der Auswahl eines RCD in manchen Fällen auf ein weiteres Kriterium achten – die Ableitstromkategorie. Dabei handelt es sich in den meisten Fällen um Wechsel- und Impulsströme im Netz.
Anschlussplan für FI-Schutzschalter und Automaten am Beispiel einer Wohnung
Kategorie AC geht vom Betrieb eines RCD in einer Wechselstromumgebung mit Differentialleckage aus. Diese Kategorie ist die gebräuchlichste und kann in allen Arten von Wechselstromnetzen verwendet werden. In welchen Fällen der RCD ausgelöst wird, wurde oben erläutert.
Kategorie A hat die niedrigste Empfindlichkeitsschwelle (ca. 10 mA) für Differenzstrom und ist in der Lage, eine separate Komponente der Stromamplitude (die sogenannte Halbwelle) aufzuzeichnen. Ein RCD mit dieser Leckstromkategorie reagiert nicht nur auf eine Wechselstromkonfiguration, sondern auch auf eine gepulste. Solche RCDs gewinnen zunehmend an Bedeutung, da immer mehr Haushaltsgeräte, insbesondere Beleuchtungselemente, auf Impulsstromversorgungen umgestellt werden.
Der Haupttrend auf dem europäischen Markt ist der Ausbau des Pulsequipment-Segments. Dies wird natürlich zu einer Erhöhung der Anzahl der verwendeten Impulsstrom-RCDs führen. Da aktive Stromempfänger (Wechselstrom) jedoch noch lange im Haushalt verwendet werden, werden RCDs der AC-Kategorie einen recht großen Platz in den Marktregalen einnehmen.
Um auf die Frage des Fehlens oder Vorhandenseins eines Erdungskreises im Stromnetz zurückzukommen, muss betont werden, dass es auch bei vorhandener Erdung umso notwendiger ist, den Schutz vor Stromschlägen durch die Installation eines FI-Schutzschalters im Netz zu organisieren.
Die Grundprinzipien des Schaltplans zum Anschluss eines RCD an ein einphasiges Netz wurden bereits weiter oben besprochen. Der Anschlussplan für einen RCD mit Erdung unterscheidet sich nicht vom Anschlussplan ohne Erdung.
Hilfreicher Rat! Wenn das Stromnetz über eine Erdungsschleife verfügt, muss beim Anschluss des FI-Schutzschalters der richtige Stromkreis überprüft und sichergestellt werden, wenn kein einziger Neutralleiter in der elektrischen Verkabelung mit dem Draht (Klemme) der Erdungsschleife gepaart werden darf.
Die wichtigsten Richtlinienbestimmungen in GOST 2.755-87 ESKD „Konventionelle grafische Bezeichnungen in Stromkreisen von Geräten, Schalt- und Kontaktverbindungen“ und GOST 2.710-81 ESKD „Alphanumerische Bezeichnungen in Stromkreisen“ schreiben die grafische und Buchstabenbezeichnung solcher Geräte als RCDs vor . Es wurden jedoch keine strengen Vorschriften für die verschiedenen Bezeichnungen von Differenzstromgeräten vorgelegt.
Wie wir bereits wissen, bestehen alle Differenzstromgeräte aus einem Mechanismus aus einem Leistungsschalter und einem Steuerelement – einem Differenzstromtransformator. Daher wird die Bezeichnung des RCD im Diagramm durch zwei Standardgrafiksymbole dargestellt – einen Leistungsschalter und einen Transformator, der den Differenzstrom registriert. Die grafische Bezeichnung von RCDs können Sie in Übersichtsdiagrammen und anderen Zeichnungen erkennen.
Dieser Gerätetyp wird üblicherweise als vierpolig bezeichnet und die Besonderheiten des Anschlusses an ein dreiphasiges Netzwerk ähneln völlig dem Anschluss eines zweipoligen FI-Schutzschalters. Die Klemmen zum Anschluss der Phasendrähte und des Neutralleiters sind auf dem Gerätegehäuse angegeben. Dem Gerät liegt außerdem ein Reisepass bei, der Standarddiagramme für den Anschluss eines vierpoligen RCD an ein dreiphasiges Netzwerk enthält.
Bei verschiedenen Herstellern gibt es manchmal Unterschiede in der Position des Neutralleiteranschlusses am Gerätegehäuse – rechts oder links, und für den Anschluss der Phasendrähte ist lediglich eine Übereinstimmung der Bezeichnung am Eingang und Ausgang erforderlich.
Vierpolige dreiphasige RCDs werden für große Differenzableitströme verwendet und dienen hauptsächlich dem Brandschutz elektrischer Leitungen. Um den Schutz von Personen vor Stromschlägen zu gewährleisten, ist es erforderlich, an jeder einzelnen Gerätegruppe zweipolige einphasige RCDs mit einer Leckstromregelung von maximal 30 mA zu installieren.
Das Marktsegment der UDT-Produkte wird durch eine Reihe ausländischer Markenunternehmen sowie inländischer Hersteller repräsentiert. Heutzutage werden Marken aus Italien, Polen, Deutschland und Spanien bevorzugt, da ihre Produkte hinsichtlich Qualität, Zuverlässigkeit und Preis-Leistungs-Verhältnis die besten Verbraucherbewertungen erhalten haben. Der bestehende Markt für UDT-Differenzstromgeräte ermöglicht die Herstellung einer großen Auswahl verschiedener Gerätetypen und bietet eine vielfältige Produktpalette sowohl im Preis als auch in der Qualität.
Die Tabelle zeigt die Produkte der gängigsten UDT-Hersteller und zeigt die von ihnen angebotenen Marktpreise:
| Produktname | Warenzeichen | Preis, reiben. |
| RCD IEK VD1-63 einphasig 25A 30 mA | IEK, China | 442 |
| RCD ABB einphasig 25A 30 mA | ABB, Italien | 536 |
| RCD ABB 40A 30 mA einphasig | ABB, Italien | 740 |
| RCD Legrand 403000 einphasig 25A 30 mA | Legrand, Polen | 1177 |
| RCD Schneider 11450 einphasig 25A 30 mA | Schneider Electric, Spanien | 1431 |
| RCD IEK VD1-63 dreiphasig 63A 100 mA | IEK, China | 1491 |
| Automatischer Schalter IEK BA47-29 25A | IEK, China | 92 |
| Leistungsschalter Legrand 404028 25A | Legrand, Polen | 168 |
| Automatikschalter ABB S801C 25A einpolig | ABB, Italien | 441 |
| RCBO IEK 34, dreiphasig C25 300 mA | IEK, China | 1335 |
Wie aus der Vergleichstabelle hervorgeht, hängt der Preis eines 25A 30 mA RCD (der beliebteste auf dem Markt) vom Hersteller ab. Daher ist der Preis des ABB 25A 30 mA RCD höher als der seiner chinesischen Pendants, aber niedriger als der von Herstellern wie Legrand oder Schneider Electric. Unter Berücksichtigung von Kriterien wie Qualität und Kosten ist es vorzuziehen, einen RCD mit 25 A und 30 mA von ABB zu kaufen. Der erforderliche Schutzschalter kann von einem chinesischen Hersteller oder von Legrand erworben werden.
Hilfreicher Rat! Wenn Sie sich für die Installation eines FI-Schutzschalters in Ihrem Heimnetzwerk entschieden haben, aber keine Erfahrung mit der Elektroinstallation ähnlicher Geräte haben, nehmen Sie die Dienste eines qualifizierten Elektrikers in Anspruch.
Um diesen Ausflug in die Welt der Differenzstromschutzgeräte, insbesondere des Fehlerstromschutzschalters (RCD), zusammenzufassen, konzentrieren wir uns auf die wichtigen betrachteten Punkte.
Eines der wirksamsten Mittel, um Mensch und Tier vor den schädlichen Auswirkungen des elektrischen Stroms zu schützen, ist der Einbau von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) in das Stromversorgungsnetz.
Der RCD hat die Funktion, auf Differenzableitströme zu reagieren, die auftreten, wenn eine Person mit einem freiliegenden Teil der Verkabelung oder dem Gehäuse eines elektrischen Geräts in Kontakt kommt. Aufgrund einer Beschädigung der Isolierung des Phasendrahtes und seines Kontakts mit dem Gehäuse kann es unter Phasenspannung stehen. Der RCD reagiert auch auf Stromlecks an Stellen, an denen die Kabelisolierung beschädigt ist, wenn dies zu Erwärmung und Brand führen kann.
Der RCD reagiert jedoch nicht auf Kurzschlussphänomene im Stromkreis und auf Überströme im Stromkreis. In diesem Zusammenhang muss das Gerät in Verbindung mit einem Schutzschalter („Leistungsschalter“) installiert werden, der auf Kurzschlüsse und Stromüberlastung reagiert.
Das Wichtigste ist, beim Arbeiten mit Elektrogeräten und -geräten stets die Sicherheitsregeln und Vorsicht zu befolgen. Führen Sie so oft wie möglich eine Sichtprüfung offener stromführender Elemente der elektrischen Leitungen und angeschlossener Stromabnehmerelemente durch.
Elektrische Haushaltsgeräte arbeiten unter hoher Belastung und gehen oft kaputt. Eine der Fehlfunktionen kann durchaus eine Beschädigung der Isolierung des Netzkabels sein. In diesem Fall erscheint das Netzwerkpotential auf dem Gerätekörper. Es bleibt in gutem Zustand und kann funktionieren, stellt jedoch bereits eine Gefahr für den Menschen dar. Wenn Sie gleichzeitig ein Metallteil des Körpers und eine Wasserleitung oder eine andere mit der Erde verbundene Metallstruktur berühren, wird ein Stromkreis durch den Körper geschlossen, was zu einem Stromschlag führt. Um solche Phänomene zu verhindern, wurde eine Schutzabschaltvorrichtung geschaffen.
Anschluss eines Fehlerstromschutzschalters
Das Funktionsprinzip des RCD besteht darin, die Last durch den Schaltmechanismus zu trennen, wenn der Leckstrom einen bestimmten Wert erreicht. Das Gerät bietet zuverlässigen Schutz vor Schäden an spannungsführenden Oberflächen und vor Bränden durch Stromlecks durch fehlerhafte Isolierung. Einfach ausgedrückt trennt der Mechanismus des Geräts sofort die Stromversorgung vom Verbraucher, wenn ein unerwarteter Stromleck in den Boden auftritt.
Um die richtigen Geräte auszuwählen, müssen Sie deren Unterschiede kennen und nach den folgenden Kriterien klassifiziert werden.
Der Hauptparameter des Geräts ist der Leckstromwert. Der Countdown beginnt ab 30 mA. Bei höheren Stromstärken schützt das Gerät vor Feuer, ein Stromschlag stellt jedoch eine Gefahr für den Menschen dar. Bei niedrigeren Werten bleibt die schmerzhafte Wirkung bestehen, es besteht jedoch keine Gefahr für das Leben eines gesunden Menschen. In Wohngebäuden wird mit Ausnahme des Eingangs-RCD ein RCD mit einem Abschaltstrom von nicht mehr als 30 mA gewählt.
Es gibt elektromechanische (UZO-D, UZO-DM) und elektronische Geräte (UZO-DE). Letztere werden hauptsächlich zusätzlich eingesetzt: um die Schutzsicherheit in Räumen mit hoher Luftfeuchtigkeit zu erhöhen. Sie können anstelle eines magnetoelektrischen Elements ein Vergleichsgerät mit eingebauter Stromquelle enthalten. In diesem Fall muss das Signal verstärkt und umgewandelt werden, was die Zuverlässigkeit des Schutzes erheblich verringert. Die Fähigkeiten der Geräte sind begrenzt, sie können Ihnen jedoch bei den meisten Problemen helfen. Geräte mit elektronischer Stromkreisunterbrechung werden häufiger verwendet, da sie kostengünstig sind und die Betriebsgeschwindigkeit (0,005 s oder weniger) die Vermeidung von Stromschlägen ermöglicht. Elektromechanische RCDs sind zuverlässiger, da sie unabhängig von Netzspannungsschwankungen sind und keine externe Stromversorgung benötigen.
Die Geräte sind nicht selektiv, reagieren auf einen Fehler schneller als in 0,1 s, und selektiv – mit einer Reaktionsverzögerung von 0,005 s bis 1 s. Es wurde speziell dafür entwickelt, dass Schutzsysteme unterschiedlicher Ebenen früher Zeit zum Arbeiten haben. In diesem Fall wird der beschädigte Bereich abgeschaltet und alle anderen funktionieren weiter. Selektive RCDs sind für den Brandschutz konzipiert. Danach ist es zwingend erforderlich, in den unteren Verbindungsstufen Schutzvorrichtungen mit sicheren Ableitstromschwellen zu installieren.
In medizinischen, Kinder- und Bildungseinrichtungen werden ultraschnelle elektronische RCDs (weniger als 0,005 s) eingesetzt, da sie bereits vor kleinen Stromstößen schützen.
In einem einphasigen Netzwerk hat der RCD 2 Pole und wird in Wohnungen verwendet. In einem Drehstromnetz werden Geräte mit vier Polen verbaut. Sie können mehrere einphasige Netze oder Geräte mit dreiphasigem Strom schützen.
Es ist zweckmäßig, die Funktionsweise des Schutzes in einem Schaltplan zu betrachten.
Schematische Darstellung des RCD-Betriebs
Das Hauptelement ist ein Nullstromwandler. Darin sind zwei Wicklungen miteinander verbunden und mit den Neutral- und Phasendrähten verbunden, und die dritte ist mit einem anlaufempfindlichen Relais verbunden, das durch ein elektronisches Gerät ersetzt werden kann. Das Relais ist mit einem Aktorsteuergerät verbunden, das eine Gruppe von Kontakten und einen Antrieb enthält. Um die Funktionsfähigkeit des RCD zu überprüfen, verfügt dieser über eine Testtaste.
Wenn eine Last an den Ausgang des Stromkreises angeschlossen wird, entsteht im Stromkreis ein Laststrom. Die im Transformatorkern auftretenden magnetischen Flüsse heben sich gegenseitig auf. Dadurch wird kein Strom in die Aktuatorwicklung induziert und das polarisierte Relais wird ausgeschaltet.
Wenn die Isolierung bei Kontakt mit Metallteilen eines elektrischen Geräts beschädigt wird, entsteht Spannung. Wenn eine Person freiliegende leitende Teile berührt, fließt durch sie ein Ableitstrom I D (Differenzstrom) in den Boden. Dadurch fließen unterschiedliche Ströme durch die Hauptwicklungen: I D = I1 - I2. Sie erzeugen unterschiedliche Magnetflüsse, wodurch übereinander ein Strom in der Exekutivwicklung entsteht. Wenn sein Wert einen voreingestellten Wert überschreitet, wird das Startrelais aktiviert und sendet ein Signal an den Aktuator, der den Stromkreis von der Anlage trennt, in der die Störung aufgetreten ist.
Die Funktionstüchtigkeit des RCD wird durch Drücken der Prüftaste überwacht. Der Widerstand R ist so dimensioniert, dass der künstlich erzeugte Leckstrom dem Typenschildwert entspricht. Wenn sich das Gerät also beim Drücken der Taste ausschaltet, bedeutet dies, dass es ordnungsgemäß funktioniert.
Das Gerät für ein dreiphasiges Netzwerk funktioniert auf ähnliche Weise, jedoch verlaufen vier Drähte durch die Kernöffnung (3 Phasen und 1 Neutralleiter).
Funktionsdiagramm eines dreiphasigen RCD
Im Normalbetrieb summieren sich die Ströme im Neutral- und Phasenleiter so, dass sich die magnetischen Flüsse im Kern gegenseitig aufheben. In der Sekundärwicklung des Transformators fließt kein Strom. Wenn in einer der Phasen ein Leckstrom auftritt, wird das Gleichgewicht gestört und der resultierende Strom in der Sekundärwicklung wirkt auf das Steuerelement (U), das den Verbraucher (M) vom Netz trennt.
Leckagen können nicht nur in der Phase, sondern auch in Neutralleitern auftreten. Der Schutz reagiert auf sie in gleicher Weise, wenn jedoch eine Beschädigung der Isolierung am Neutralleiter festgestellt wird, kann eine Demontage des Stromkreises erforderlich sein. Um dies zu vermeiden, werden zwei- und vierpolige Schalter verwendet, mit deren Hilfe Phasen- und Neutralleiter geschaltet werden.
Der RCD ist ein komplexes und sehr empfindliches Gerät. Sie sollten sich für Geräte auf dem Markt namhafter Unternehmen entscheiden, die über Zertifikate in der etablierten Form mit Verweisen auf GOSTs verfügen. Kleine Mengen exportierter Produkte können gefälscht sein. Die Parameter des gekauften Geräts sollten mit den Eigenschaften bekannter Geräte, beispielsweise UZO-2000, korreliert werden.
Bei Verwendung von TNS- oder TN-C-S-Systemen ist in Verteilern ein Ableitstromschutz aktiviert. In diesem Fall werden die Gehäuse aller Elektrogeräte an die PE-Null-Erdungsschiene angeschlossen. Bei einem Bruch der Isolierung fließt der Ableitstrom vom Gerätekörper über den PE-Leiter in die Erde und führt zum Auslösen des Schutzes.
Beim Anschluss eines FI-Schutzschalters sind folgende Regeln zu beachten:
Das Schema sieht die obligatorische Trennung von Nullbus (N) und Erde (PE) vor. Wenn Sie einzelne Teile schützen, sorgt dies für eine Kaskadenabschaltung im System.
Diagramm zum Anschluss eines RCD an ein einphasiges Netzwerk
Das Schema ist einfach und eines der gebräuchlichsten. Bei einem RCD ist es wichtig, keinen Fehler bei der Lage des Neutralleiters (N), des Eingangsleiters (1) und des Ausgangsleiters (2) zu machen. . An dessen Ausgang können dann Maschinen für einzelne Linien wieder angeschlossen werden.
In einem Drehstromkreis können auch einphasige Verbraucher geschützt werden. Die Eingänge der Busse „Null“ und „Masse“ werden kombiniert. Der Stromzähler wird zwischen dem Hauptleistungsschalter und dem RCD installiert.
Dreiphasiger RCD-Anschlussplan
Der Laststrom des RCD muss vor Überlastung geschützt werden. Dazu wird sie eine Stufe höher gewählt als die Maschine daneben.
Aus Sicht der Verwendung von RCDs sollte zwischen dem Arbeitsneutralleiter N und dem Schutzleiter Nullpunkt PE unterschieden werden. Durch den ersten fließt Strom im Normalbetrieb, durch den zweiten nur, wenn ein Unfall (Leckage) auftritt.
Es kommt häufig zu fehlerhaften Anschlüssen, die dazu führen, dass der Schutz ständig auslöst. Darüber hinaus kann allein dies zum Scheitern der Arbeit der gesamten Gruppe führen.
Für die Wohnung wird eine zweipolige RCD-Installation gewählt. Sie müssen auch die elektrischen Stromwerte bestimmen, die es charakterisieren:
Für die Wohnung wird ein Gerät mit Wechselstrom ausgewählt. Bei großer Gerätemenge ist eine unzumutbare Auslösung des RCD möglich. Um dies zu verhindern, erhöhen Sie den Schwellenstromwert auf den maximal akzeptablen und für den Menschen sicheren Wert (30 mA).
Das Gerät wird im Schaltschrank auf DIN-Schienen oder durch spezielle Löcher montiert. Es ist mit Phasen- und Neutralleitern gekennzeichnet. Der Eingang erfolgt von oben, der Ausgang von unten.
Durch den einstufigen Schutz mit einem Gerät am Eingang können Sie die Stromversorgung der Wohnung vollständig unterbrechen. Es wird auch an einzelnen Geräten installiert, beispielsweise an einer Waschmaschine oder einem Elektroherd.
Wenn Sie den FI-Schutzschalter in separaten Bereichen platzieren, wird sich die Schaltung als umständlich erweisen, aber die Abschaltungen erfolgen autonom. Bei einem separaten Gerät erfolgt der Anschluss vor der Maschine.
Häufige Verbindungsfehler.
Private Hausbesitzer nutzen eine Vielzahl von Geräten, die einen individuellen FI-Schutzschalter erfordern. Dazu gehören eine Waschmaschine, ein elektrischer Heizkessel, ein Saunaofen, Werkzeugmaschinen, ein Schweißtransformator und andere Geräte. Je länger die Liste ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass ihre Elemente versagen.
Für ein Einzelhaus eignet sich ein TT-System mit einem festen Neutralleiter und der Verbindung der leitenden Teile der Geräte mit einer unabhängigen Erdung. Es wird am häufigsten mit modularem Stift hergestellt.
Der RCD wird in der Schalttafel platziert. Je nachdem, welche Verbraucher angeschlossen sind, kommen vier- und zweipolige Geräte zum Einsatz: einphasig oder dreiphasig. Das Kaskadenprinzip bleibt bestehen, die Schaltung ist jedoch komplexer. Die Einspeisung erfolgt dreiphasig und es gibt viel mehr Verbraucher als in einer Wohnung. Die allgemeinen Regeln für den Anschlussschutz sind die gleichen wie in einer Wohnung.
In Privathäusern werden häufig solche eingesetzt, die die Funktionen eines RCD-Schutzschalters vereinen. Seine Vorteile sind wie folgt:
Ebenso: mit und ohne Erdung, selektiv oder nicht selektiv. An sie sind auch Phase und Neutralleiter des Stromkreises angeschlossen, was nicht mit der Erdung kombiniert werden darf, da die Ströme in diesen Leitern grundsätzlich unterschiedlich sind.
Differentialmaschinen in einem Privathaus
Nachteil: Fällt es aus, muss man den Automaten neu kaufen, was einem Austausch von zwei Geräten auf einmal gleichkommt. Außerdem weiß nicht jeder, wie man solch komplexe Geräte bedient, und begnügt sich lieber mit automatischen Maschinen. Gleichzeitig ist es jedoch nicht akzeptabel, die Erdung an die Gehäuse von Geräten ohne FI-Schutzschalter oder Sicherungsautomaten anzuschließen. Herkömmliche Maschinen bieten nicht die für die menschliche Sicherheit erforderliche Geschwindigkeit beim Herunterfahren des Netzwerks.
Die Regeln für den Einsatz von RCDs gelten auch für Differentialautomaten.
In diesem Video erfahren Sie ausführlich über den Anschlussplan des Fehlerstromschutzschalters.
Die Funktionsweise des Fehlerstrom-Schutzschalters basiert auf der Begrenzung der Zeit, in der elektrischer Strom durch den menschlichen Körper fließt (durch schnelles Abschalten), bei versehentlichem Kontakt mit stromführenden Teilen elektrischer Anlagen. Einige Anschlussschemata sehen auch eine sofortige Trennung des Netzwerks vor, wenn ein Leckstrom durch das Erdungskabel auftritt.
Bei ordnungsgemäßer Installation und Wartung gewährleisten FI-Schutzschalter die sichere Nutzung von Elektrogeräten in Wohnung und Haus. Elektromechanische Geräte, die die Anforderungen von GOST erfüllen, sind zuverlässig.
Ein RCD ist in modernen Wohnungen notwendig, da seine Kosten wesentlich niedriger sind als die moderner Haushalts- und Elektronikgeräte, die ausfallen können, aber das Wichtigste ist, die elektrische Sicherheit zu gewährleisten.
Elektrizität ist eines der technischen Systeme, die unseren Komfort bieten. Aber derselbe Strom birgt eine potenzielle Bedrohung, daher müssen Stromnetze so sicher wie möglich sein. Gewährleistet die Sicherheit automatischer Schutzvorrichtungen. Einer davon ist ein RCD. Was ist das für ein Gerät, wovor schützt es, wie funktioniert der RCD – all das wird im Artikel besprochen.
RCD ist ein Fehlerstromschutzschalter(Eine alternative Bezeichnung ist Fehlerstromschalter, abgekürzt RCCB). Entwickelt, um den Strom im Notfall abzuschalten, wenn ein Leckstrom entsteht. Dies ist in zwei Fällen möglich: wenn die Isolierung bis zum Boden durchbricht und wenn eine Person spannungsführende Teile berührt.
Dieses Bild hilft, sich das Funktionsprinzip eines RCD vorzustellen. Die Last ist eine Glühlampe. Der RCD vergleicht den Strom vor und nach der Belastung. Überschreitet die Differenz den vorgegebenen Wert, löst das Gerät aus und öffnet den Stromkreis
Das Funktionsprinzip lässt sich mit einer Waage mit zwei Schüsseln vergleichen. Der Strom im Stromkreis vor und nach der Last wird verglichen. Sobald eine der Schalen überwiegt, bedeutet dies, dass die Strömung einen „linken“ oder Umgehungsweg gefunden hat. In den meisten Fällen erfolgt die Problemumgehung durch einen Isolationsdurchbruch zum Boden oder durch den menschlichen Körper, ebenfalls nicht bis zum Boden. Das heißt, ein Teil des Stroms „floss“ entlang dieses Weges. Daher der Name - Leckstrom. Der Strom floss nicht durch die verlegten Drähte, und das ist gefährlich. Und das Auftreten eines Leckstroms ist ein Signal zum Abschalten der Stromversorgung. Ein Relais im RCD wird ausgelöst, wodurch der Kontakt unterbrochen und das Netzwerk stromlos gemacht wird. Dies ist das Funktionsprinzip eines FI-Schutzschalters, der in einfachen Worten beschrieben wird – zum besseren Verständnis des Zwecks und des Funktionsprinzips.
Ein Leckstrom entsteht, wenn am Gehäuse ein Isolationsdurchschlag auftritt (der Draht ist ausgefranst, das Heizelement ist „kaputt“ usw.). Ein Leck liegt vor, wenn Sie das Gehäuse eines unter Spannung stehenden Geräts berühren. Sie haben mit einer Hand berührt und stehen gleichzeitig ohne Schuhe auf einem leitfähigen Boden oder berühren einen anderen geerdeten Gegenstand (z. B. Heizkörper einer Zentralheizung). Der Strom fließt durch Ihren Körper und „geht“ durch die Erdungsschleife, da dies der Weg des geringsten Widerstands ist. Dies wird der „Workaround“-Pfad sein. Dadurch ist der „zurückgeführte“ Strom geringer und das Relais am RCD arbeitet.
Aber aufgepasst! Direkter Kontakt sofort mit Phase und Null ist bei uns nicht der Fall. In diesem Fall wird der Körper eher als Belastung denn als Leck wahrgenommen. Dies ist eine normale Situation und der Schutz funktioniert nicht. Arbeiten Sie daher mit einer Hand mit Strom und tragen Sie dielektrische Schuhe. Und berühren Sie niemals Null und Phase gleichzeitig.
Der Anschluss eines RCD an den Stromkreis erhöht die Sicherheit. Dies gilt insbesondere für Nassbereiche wie ein Badezimmer.
Manchmal reagiert der Schutz auf nicht offensichtliche Dinge: Nachbarn sind in der falschen Richtung geerdet, ein Herd mit Piezozündung ist nicht geerdet, eine Waschmaschine oder ein Geschirrspüler ist mit einem Metallgeflechtschlauch an Metallrohre angeschlossen. Im Allgemeinen gibt es viele Situationen, in denen Leckstrom erzeugt wird. Dabei handelt es sich zwar allesamt ebenfalls um Leckströme, sie sind jedoch die Folge von Fehlern oder Verstößen. Und auch der RCD reagiert darauf. Treten Ausfälle ohne ersichtlichen Grund auf, müssen diese lediglich identifiziert werden. Es ist nicht einfach, aber Sie sollten „falsche“ Abschaltungen nicht ignorieren. Der Grund kann gefährlich sein.
Auf der Vorderseite des FI-Schutzschalters befindet sich ein Schalter, mit dem Sie den Stromkreis manuell unterbrechen oder das Gerät in den Betriebszustand versetzen können. Auf der Frontplatte befindet sich außerdem eine „Test“-Taste, mit der die Funktionalität des Schutzgeräts getestet werden kann. Beim Drücken wird ein Stromkreis mit einem Widerstand zugeschaltet, der das Auftreten einer Undichtigkeit meldet. Wenn das Gerät ordnungsgemäß funktioniert, schaltet es den Strom ab – der „Schalter“ bewegt sich nach unten und öffnet den Kontakt.
Oben und unten am Gerät befinden sich Buchsen zum Anschließen von Kabeln. Oben werden die Leitungen zur Stromversorgung angeschlossen, unten die Leitungen, die zur Last oder zu nachgeschalteten Geräten führen. Sowohl die Phasendrähte als auch der Nullleiter (Neutralleiter) verlaufen durch den FI-Schutzschalter. Das heißt, bei Auslösung wird der Strom vollständig abgeschaltet.
Auf dem Gehäuse befinden sich Inschriften, die die wichtigsten Parameter widerspiegeln. Der RCD wird auf einer DIN-Schiene montiert; zu diesem Zweck befinden sich spezielle Vorsprünge auf der Rückseite des Gehäuses. Die Befestigungsmethoden hängen vom Hersteller ab. Es gibt Modelle, die einfach aufgehängt werden, und andere mit Fixierung über ein Druckventil.
Trotz der offensichtlichen Vorteile von RCDs können Sie auf einen Schutzschalter nicht verzichten. Der RCD reagiert nicht auf Überströme (Kurzschlüsse) oder Überlast. Es überwacht nur den Leckstrom. Für die Sicherheit der Verkabelung ist daher auch ein Automat erforderlich. Dieses Paar – ein Automat und ein RCD – wird am Eingang platziert. Die Maschine befindet sich normalerweise vor dem Zähler, der Auslaufschutz befindet sich dahinter.
Anstelle eines Paares – RCD + automatischer Schutzschalter – können Sie einen Differentialschutzschalter verwenden. Das sind zwei Geräte in einem Gehäuse. Überwacht sofort Leckstrom, Kurzschluss und Überlast. Es wird installiert, wenn im Panel Platz gespart werden muss. Wenn kein Bedarf besteht, bevorzugen sie die Installation separater Geräte. Es ist einfacher, Schäden festzustellen und bei Ausfall kostengünstiger zu ersetzen.
Die Schutzabschalteinrichtung besteht aus einem Transformator, einem Relais und einer Trennvorrichtung. Das Hauptarbeitselement des RCD ist ein Differentialtransformator mit zwei Primärwicklungen und einer Sekundärwicklung. Er ist es, der die Strömungen vergleicht. Die Primärwicklungen eines Differentialtransformators haben genau die gleichen Parameter, sind jedoch miteinander verbunden. Der Strom, der zur Last fließt, fließt durch eine Wicklung, und der Strom, der von der Last zurückfließt, fließt durch die zweite Wicklung.
Bei gutem Zustand der Leitung sind die durch beide Primärwicklungen fließenden Ströme gleich, haben aber entgegengesetzte Vorzeichen. Dadurch heben sich die von ihnen erzeugten elektromagnetischen Felder auf. In einer solchen Situation gibt es keine induzierten Ströme in der Sekundärwicklung, die Kontakte sind geschlossen und es liegt Strom an.
Sobald an den überwachten Leitungen ein Leck auftritt, entsteht in einer der Primärwicklungen (im Bild Wicklung Nr. 2) ein Übergewicht. Dies führt dazu, dass an der Sekundärwicklung Potenzial entsteht. Wenn ein Schwellenwert (Auslösestrom) erreicht wird, wird das Relais aktiviert und die Stromversorgung unterbrochen. Dies ist das Funktionsprinzip eines RCD.
Im Allgemeinen ist ein RCD ein einfaches Gerät, aber sehr nützlich, da er für die Sicherheit verantwortlich ist. Zu Ihrer Sicherheit und der Sicherheit Ihrer Kinder empfehlen wir dringend, in der Schaltanlage einen Fehlerstromschutzschalter zu installieren.
Trotz des nicht allzu komplizierten Geräts gibt es viele Parameter, anhand derer ein RCD ausgewählt werden muss. Das:
Alle diese Parameter werden bei der Schaltungserstellung ausgewählt, da der Leitungsquerschnitt, die angeschlossene Last und viele weitere Details für die Auswahl wichtig sind. Daher müssen Sie zunächst die Anzahl und Leistung der Verbraucher (Glühbirnen, große und kleine Haushaltsgeräte, Heizgeräte usw.) festlegen.
Kluge Köpfe haben herausgefunden, wie man das Funktionsprinzip von RCDs nicht nur dazu nutzen kann, Menschen vor Stromschlägen zu schützen, wenn die Isolierung beschädigt ist. Das gleiche Gerät kann zur Brandverhütung eingesetzt werden. Konstruktiv unterscheiden sie sich nicht, sie sind lediglich für hohe Ableitströme ausgelegt.
Wie funktioniert der RCD in diesem Fall? Wie Sie wissen, steigt die Temperatur der Leiter, wenn Strom fließt. Bei ausreichender Stromstärke kann die Hitze so groß werden, dass ein Brand entstehen kann. Wenn Sie am Hauseingang ein Gerät mit einem Ableitstrom von 100 mA oder mehr installieren, rettet das keinen Menschen vor einem Stromschlag, kann aber sogar die Entstehung eines Brandes verhindern. Wie? Es kann durchaus vorkommen, dass eines der Schutzgeräte defekt ist. Die Phasenisolierung wird beschädigt, was früher oder später zu einem Brand führen wird. Es kann vorkommen, dass der Schaden am ungeschützten Teil der Leitungen auftritt. In diesem Fall schaltet der Brandschutz-RCD den Strom ab. Dies bedeutet, dass zu viel Leck vorhanden ist und die Verkabelung überprüft werden muss: Messung der Isolierung, Überprüfung der Heizung usw.
Nach dem Zähler ist eine Brandschutzeinrichtung installiert. Wenn wir über die Parameter sprechen, beträgt der minimale Abschaltstrom 100 mA. Der Typ ist besser selektiv, aber wählen Sie die Belichtungszeit selbst. Selektivität schützt Sie vor Fehlalarmen. Nachfolgend wird nach dem Brandschutz-RCD ein Schutz in der Leitung installiert, wobei der Abschaltableitstrom je nach Art der Last ausgewählt wird.
Wenn Sie GOST befolgen, ist die Installation von Schutzvorrichtungen an Beleuchtungsleitungen in Räumen mit normalen Betriebsbedingungen nicht erforderlich. Das heißt, auf den Leitungen, die zur Beleuchtung führen, müssen keine „persönlichen“ RCDs und Automaten installiert werden.
Es gibt keine offizielle Bewertung von RCD-Herstellern, daher sollten Sie sich auf Bewertungen von praktizierenden Elektrikern verlassen. Bei der Montage eines „anspruchsvollen“ Schildes empfehlen Experten in der Regel die Verwendung von Produkten von drei europäischen Unternehmen:
In den Katalogen der oben genannten Hersteller werden häufiger alternative Bezeichnungen für Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen gefunden. RCD – Fehlerstromschalter (RCB). Difavtomat ist ein automatischer Fehlerstromschalter (RCCB).
Das Unternehmen Schneider Electric hat eine Reihe von Easy9-Geräten entwickelt, die zum mittleren Preissegment gehören.
Differentialschalter EASY 9 (RCD) 2P 63A 30mA (Artikel EZ9R34263). Easy9-Geräte gehören zum mittleren Preissegment, zeichnen sich aber gleichzeitig durch die Qualität, Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit aus, die für Geräte im oberen Preissegment charakteristisch sind
Viele Elektriker sind mit der Qualität der Produkte von Unternehmen wie IEK, TDM, DEKraft, EKF nicht zufrieden.
Zum Schutz von Mensch und Tier wurden spezielle Elektrogeräte entwickelt. Sie werden als Fehlerstromschutzschalter, abgekürzt RCD, bezeichnet. Der RCD schützt vor Stromschlägen beim Berühren spannungsführender Geräte. Der Schutz erfolgt sowohl durch direkten als auch indirekten Kontakt mit stromführenden Geräten. Zusätzlich zu dieser Aufgabe wird der RCD zur Überwachung des Isolationszustands elektrischer Leitungen eingesetzt. Dadurch wird der Raum zusätzlich vor Feuer geschützt. Schauen wir uns die Funktionen eines Fehlerstromschutzschalters (RCD) genauer an.
Der RCD schützt Mensch und Tier vor Stromschlägen beim Berühren der Gehäuse von unter Spannung stehenden Elektrogeräten.
Leitfähige Gehäuse und einzelne Teile von Geräten und Geräten können unter Spannung stehen. Dies ist definitiv eine Notsituation und kann in zwei Fällen auftreten.
Es gibt zwei Hauptfunktionen des RCD:
Ein am Stromversorgungseingang des Hauses installierter FI-Schutzschalter sorgt für zusätzlichen Brandschutz in den Räumlichkeiten. In einigen Ländern ist der Einbau eines FI-Schutzschalters mit einer Empfindlichkeit von 500 mA vorgeschrieben. In unserem Land (in der Russischen Föderation) wird aus Brandschutzgründen die Installation eines 300-mA-RCD am Hauseingang empfohlen.
Schauen wir uns an, wie der RCD Leckströme steuert und wie er im Allgemeinen funktioniert.
Betrachten wir das Funktionsprinzip des RCD und erläutern wir das Funktionsprinzip des Fehlerstromrelais (Schema 1, Schema 2).
Der RCD-Körper enthält einen Magnetkreis, der aus einem kreisförmigen Kern besteht. Um den Kern fließen der Verbraucher-Eingangsstrom (I1) und der Verbraucher-Ausgangsstrom (I2). Im Normalbetrieb sind diese Ströme gleich groß und das System befindet sich im Gleichgewicht.
Schema 1.
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Wenn auf der Verbraucherseite (Id) ein Leckstrom auftritt, wird das Gleichgewicht der Ströme gestört und ein dem Leckstrom proportionaler Strom beginnt durch die Messwicklung des RCD-Kerns zu fließen. Das Relais im RCD arbeitet, weil das Relais von dieser Messwicklung gespeist wird. „Das Relais löst aus“ bedeutet, dass der Stromkreis öffnet und kein Strom zum beschädigten Verbraucher fließt und der RCD somit eine Person vor Ableitstrom schützt.
Die Stromdifferenz wird Differenzstrom genannt, daher soll der RCD auf Differenzströme im Stromkreis reagieren.
Ein Leistungsschalter in Kombination mit einem RCD wird als Differentialschutzschalter bezeichnet. Das heißt, es reagiert sowohl auf Kurzschlussströme als auch auf Differenzströme, die durch Leckströme entstehen.
Schema 2: Funktionsprinzip einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) in einem Stromkreis mit einem TN-S-Stromsystem.
Schema 2.
Legende:
Lesen und schauen ein visuelles Diagramm des RCD-Betriebs im TN-S-System . Diagrammformat 750×1120 Pixel. Artikel mit Formeln und Tabellen.
Die Verwendung eines Fehlerstromschutzschalters ist eine durchaus relevante Möglichkeit, die Sicherheit des Stromnetzes im Haus zu gewährleisten. RCDs werden üblicherweise zum Schutz von Menschen eingesetzt. In diesem Artikel finden Sie Informationen zu Zweck, Funktionsprinzip und Art dieser Geräte.
Der Hauptzweck einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung besteht darin, eine Person vor Verletzungen durch Wechsel- oder Gleichstrom zu schützen. Wenn in einem Raum ein defektes oder beschädigtes Gerät an das Stromnetz angeschlossen wird, kann eine Person bei Kontakt mit freiliegenden Leitern einen Stromschlag erleiden. Mit diesem Gerät können Sie einen Stromschlag durch unbeabsichtigten Kontakt vermeiden und Ihr Zuhause vor der Entzündung von Leitungen aufgrund von Stromlecks schützen.
Das Gerät ist ein mechanisches Schaltgerät zum Unterbrechen der Differenzstromzufuhr unter bestimmten Bedingungen. Der RCD schaltet das Stromnetz stromlos, wenn eine Person (Tier) die Leiter von Haushaltsgeräten und -geräten oder den Erdungskontakt berührt. Die Auslösung erfolgt sowohl bei direktem Kontakt mit Teilen der Elektroinstallation als auch bei indirektem Kontakt.
Das Abschalten des RCD kann auch erfolgen, wenn die äußere Isolierung oder der Kontakt der Leiter mit dem geerdeten Körper beschädigt ist, wenn der Erdungsleiter und der Arbeitsneutralleiter falsch ausgetauscht werden oder wenn der Phasendraht gewechselt wird, während der Neutralleiter sie berührt Stromspannung. Eine Abschaltung kann durch einen Bruch des Arbeitsneutralleiters erfolgen, der laut Schema vor und nach der Schutzeinrichtung liegen kann, und wenn eine Person spannungsführende Teile der Einrichtung mit einem bloßen Körperteil berührt.
Wie alle Schutzgeräte für einen Stromkreis gibt es auch beim RCD eigene Typen. Aufgrund ihrer Konstruktion und Mechanik können Geräte elektromechanisch oder elektronisch sein.
Elektromechanisch. Durch den Anschluss eines solchen Geräts können Sie dem Stromkreis eine höhere Zuverlässigkeit verleihen. Die Wirkungsweise der elektromechanischen Geräte ermöglicht den breiten Einsatz in Gebäuden für verschiedene Zwecke, da die Mechanik bei jeder Last im Stromnetz arbeiten kann. Der hohe Aufwand wird durch die Reaktionsgeschwindigkeit und die lange Lebensdauer gerechtfertigt.
Die wichtigsten Konstruktionselemente sind ein Relais, ein magnetoelektrischer Riegel und ein Transformator für Nullspannung. Elektronisch. Der Aufbau dieser Art von Geräten ist dem elektromechanischen Geräten sehr ähnlich, da er die gleichen Elemente enthält. Das wichtigste magnetoelektrische Element wird jedoch in Form einer elektronischen Schaltung hergestellt.
Die Schaltung selbst besteht aus Vergleichselementen, einem Filter, einem Verstärker und einem Gleichrichter. Wenn also ein elektronischer Fehlerstromschutzschalter an das Netzwerk angeschlossen wird, hängt sein Betrieb von der Netzspannung ab. Der Fehlerstromschutzschalter kann nach einer bestimmten Schaltung an eine elektrische einphasige und dreiphasige Stromleitung angeschlossen werden.
Geräte werden nach ihrer Reaktionsgeschwindigkeit auf ein Leck, nach den Eigenschaften der Stromkreisunterbrechung, nach der zulässigen Belastung, nach der Art der Kurzschlussverhinderung und der Art der Gehäuseinstallation klassifiziert. Die Wahl eines solchen Geräts sollte auf seinen Eigenschaften und den Eigenschaften der Schaltung basieren.
Das Funktionsprinzip von Schutzgeräten basiert auf dem Vergleich der Potenziale des durch sie fließenden Differenzstroms. Dazu wird das Potenzial an seinem Ein- und Ausgang ständig gemessen. Idealerweise sollten nach den Messungen die Summen der Vektorströme, die durch die gesteuerten Leiter fließen, gleich Null sein. Bei einem einphasigen Stromkreis erfolgt die Messung also an zwei Leitern und bei einem dreiphasigen Stromkreis an drei oder mehr.
Wenn der Wert des fließenden Wechselstroms im Netzwerk von dem Wert des RCD abweicht, wird dieser aktiviert und der Raum stromlos gemacht. Potenzielle Differenzbereiche können für einen bestimmten Gerätetyp Standard sein oder über einen Bereichsregler verfügen, um einen beliebigen Wert festzulegen (natürlich mit einer angemessenen Einschränkung). Wenn in der Leitung ein Leck auftritt (eine Person berührt einen Phasendraht oder der Widerstand der äußeren Isolierung des Kabels nimmt ab), ist die Vektorsumme des eingehenden und ausgehenden Stroms unterschiedlich. In diesem Zusammenhang wird die gesamte Leitung stromlos geschaltet.
So können wir beim Betrieb des Geräts das Hauptelement seiner Konstruktion erkennen – den Differenzstromtransformator. Es ist ein Kern mit einer Wicklung. Der Entwurf sieht auch Vorversuche vor. An seinem Gehäuse befindet sich ein spezieller Knopf zum Testen des Geräts. Das Funktionsprinzip des Tests ist eine künstlich erzeugte Leckageladung. Wenn alles richtig angeschlossen ist und der Fehlerstromschutzschalter selbst ordnungsgemäß funktioniert, wird durch Drücken der Taste der Stromleitungszweig getrennt.
