Google+

Milwaukee

Wyłącznik różnicowoprądowy jest elektrycznym urządzeniem zabezpieczającym, które ma za zadanie rozłączanie obwodu wraz z wykryciem, że prąd elektryczny z niego wypływający nie jest równy prądowi wpływającemu.

Fot. 1. Wyłącznik różnicowoprądowy CFI6-25_2_003-B. Fot.: EATON ELECTRIC Fot. 1. Wyłącznik różnicowoprądowy CFI6-25_2_003-B. Fot.: EATON ELECTRIC

W ten sposób zyskuje się ochronę ludzi przed porażeniem elektrycznym przy dotyku zarówno pośrednim, jak i bezpośrednim. Oprócz tego ograniczane są skutki uszkodzenia urządzeń, łącznie z możliwością wystąpienia pożaru.
Ważnym elementem w typowym wyłączniku różnicowoprądowym są zestyki torów prądowych wraz z zamkiem i dźwignią załączającą. Na budowę wyłącznika RCD składa się również wyzwalacz różnicowoprądowy (najczęściej przekaźnik spolaryzowany) oraz przekładnik Ferrantiego, którym najczęściej jest pierścień ferromagnetyczny. To właśnie przez niego przechodzą przewody fazowe i przewód neutralny. Z kolei dzięki obwodowi testowania wyłącznika można go sprawdzić podczas eksploatacji.
Należy pamiętać, że wyłącznik różnicowoprądowy znajduje zastosowanie jako ochrona dodatkowa, obok „samoczynnego wyłączenia zasilania”, które działa w przypadku bezpośredniego zwarcia pomiędzy fazą a obudową. Wykrywane są przy tym znacznie mniejsze prądy upływu niż te, które mogłyby spowodować zadziałanie zabezpieczeń nadprądowych.
Wyłączniki różnicowoprądowe są montowane w układach sieci TN-S oraz TN-C-S na odcinku z rozdzielonymi przewodami ochronnym PE i neutralnym N. Oprócz tego wyłączniki RCD montuje się w sieciach TT oraz nieco rzadziej w IT.

Parametry

Fot. 2. Wyłącznik różnicowoprądowy firmy Eaton Electric. Fot.: EATON ELECTRIC Fot. 2. Wyłącznik różnicowoprądowy firmy Eaton Electric. Fot.: EATON ELECTRIC Fot. 3. Wyłącznik różnicowoprądowy firmy Legrand. Fot.: LEGRAND Fot. 3. Wyłącznik różnicowoprądowy firmy Legrand. Fot.: LEGRAND Fot. 4. Wyłącznik różnicowoprądowy firmy Legrand. Fot.: LEGRAND Fot. 4. Wyłącznik różnicowoprądowy firmy Legrand. Fot.: LEGRAND Fot. 5. Wyłącznik różnicowoprądowy z członem nadprądowym firmy Hager. Fot.: HAGER Fot. 5. Wyłącznik różnicowoprądowy z członem nadprądowym firmy Hager. Fot.: HAGER

Ważnym parametrem technicznym wyłączników różnicowoprądowych jest napięcie znamionowe. Biorąc pod uwagę zdolność łączenia, napięcie znamionowe wyłącznika nie powinno być mniejsze od napięcia znamionowego sieci, w której on jest zainstalowany. Oprócz tego wyłączniki RCD określa znamionowy prąd różnicowy zadziałania – 0,03, 0,1, 0,2, 0,3, 0,5 A. Z kolei prąd znamionowy ciągły stanowi największy prąd, jakim wyłącznik może być obciążony długotrwale w stanie zamkniętym. Znormalizowane wartości prądu znamionowego wynoszą 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 i 125 A. Oprócz tego produkuje się wyłączniki RCD na prądy znamionowe ciągłe – 160, 200, 250, 400, 630 A.
Parametrem wyłączników różnicowoprądowych jest częstotliwość znamionowa, która w przypadku standardowych urządzeń wynosi 50 i/lub 60 Hz.
Biorąc pod uwagę obciążalność zwarciową, wyróżniamy wyłączniki różnicowoprądowe bez wyzwalaczy nadprądowych (RCCB) ze zdolnością wyłączania wynoszącą co najmniej 10-krotną wartość prądu znamionowego, ale nie mniejszą niż 500 A. Ważne jest, aby takie wyłączniki były dobezpieczone. Są też wytwarzane i stosowane wyłączniki różnicowoprądowe ze zintegrowanymi w jednym aparacie wyzwalaczami nadprądowymi (RCBO) o zdolności wyłączania porównywalnej z wyłącznikami nadprądowymi.
Wybierając wyłącznik różnicowoprądowy, trzeba zwrócić uwagę na liczbę biegunów. Typowy wyłącznik jest w stanie przerywać wszystkie przewody czynne (L1, L2, L3, N). Stąd też oferowane i stosowane bywają wyłączniki:

  • dwubiegunowe (w obwodach jednofazowych),
  • czterobiegunowe (w obwodach trójfazowych z przewodem neutralnym),
  • trójbiegunowe (w obwodach trójfazowych bez przewodu neutralnego).

Jest przy tym możliwe wykorzystywanie wyłączników czterobiegunowych w obwodach jednofazowych, jeżeli przewody L i N przyłączono w sposób zapewniający działanie obwodu kontrolnego.
Typ wyzwalania (oznaczany wielkimi literami – AC, A, B) określa, przy jakch kształtach przebiegu prądu różnicowego wyłącznik różnicowoprądowy reaguje prawidłowo. Wyróżnia się więc wyłączniki różnicowoprądowe o wyzwalaniu typu AC (przystosowane do działania przy prądzie uszkodzeniowym przemiennym) oraz wyłączniki różnicowoprądowe o wyzwalaniu typu A przystosowane do działania przy prądzie uszkodzeniowym przemiennym oraz przy prądzie uszkodzeniowym pulsującym jednokierunkowym, mającym dowolną biegunowość ze składową stałą do 6 mA. Wyłączniki różnicowoprądowe o wyzwalaniu typu B można stosować, gdy w chronionym obwodzie płynąć będzie prąd różnicowy przemienny, prąd uszkodzenioniowy pulsujący jednokierunkowy, mający składową stałą nie większą niż 6 mA oraz prąd stały o niewielkim tętnieniu.
Biorąc pod uwagę czułość, wyłączniki różnicowoprądowe mogą być wysokoczułe (znamionowy prąd różnicowy: ≤ 30 mA, średnioczułe (znamionowy prąd różnicowy: 30 mA-500 mA), niskoczułe (znamionowy prąd różnicowy: > 500 mA). Z kolei w kontekście opóźnienia wyzwalania rozróżnia się wyłączniki bezzwłoczne (bez określonego czasu przetrzymywania i bez dodatkowych oznaczeń) oraz wyłączniki krótkozwłoczne, które mają gwarantowany czas podtrzymania wynoszący co najmniej 10 ms. Wyłączniki tego typu znajdują zastosowanie w obwodach odbiorczych o dużym przejściowym prądzie różnicowym. Z kolei wyłączniki zwłoczne (selektywne) mają gwarantowany czas przetrzymywania wynoszący nie mniej niż 40 ms. Zapewniają one wybiórczość działania z wyłącznikami bezzwłocznymi lub krótkozwłocznymi.
Warto również wspomnieć o przekaźnikach różnicowoprądowych współpracujących z wyłącznikami nadprądowymi. Mają one wpływ na możliwość ustawiania wartości znamionowego prądu różnicowego zadziałania (np. 0,03, 0,1, 0,3, 1, 3, 5, 10 A) oraz nastawiania zwłoki zadziałania (np. 0, 06, 0,1, 0,3, 1, 5 s).
Trzeba pamiętać o dopuszczalnym dla danego aparatu zakresie temperatury otoczenia. Jest to szczególnie istotne w przypadku, gdy urządzenie będzie pracowało na zewnątrz pomieszczeń. Wynika to stąd, że warunki otoczenia mają duży wpływ na działanie wyłączników różnicowoprądowych. Tym sposobem – zależnie od sytuacji – zastosowanie znajdują wyłączniki o budowie podstawowej lub mrozoodpornej.
Warto wspomnieć o wyłącznikach różnicowoprądowych z zabezpieczeniem nadprądowym. Urządzenia tego typu stanowią kombinację wyłącznika przeciwporażeniowego i nadprądowego, zapewniając nie tylko ochronę przeciwporażeniową, ale również zabezpieczenie obwodu przed przeciążeniami i zwarciami. Różnicowy prąd zadziałania wynosi 10, 30 i 300 mA, natomiast typ wyzwalania urządzeń to A oraz AC.

Akcesoria do wyłączników RCD

Fot. 6. Wyłącznik różnicowoprądowy z członem nadprądowym firmy Hager. Fot.: HAGER Fot. 6. Wyłącznik różnicowoprądowy z członem nadprądowym firmy Hager. Fot.: HAGER

Interesujące rozwiązania stanowią również akcesoria, w które można wyposażyć wyłączniki różnicowoprądowe. Np. styki pomocnicze pozwalają na zdalną sygnalizację zadziałania wyłącznika lub na sterowanie obwodem kontrolnym. Dzięki stykom pomocniczym jest także możliwe sygnalizowanie położenia styków głównych wyłącznika. Interesujące rozwiązanie stanowią układy przeznaczone do ponownego załączania wyłącznika różnicowoprądowego w przypadku jego wyłączenia, spowodowanego zakłóceniem w pracy sieci. Urządzenie tego typu stanowią trójmodułowy aparat, składający się z napędu silnikowego i przekaźnika. Układ zapoczątkowuje sekwencję sześciu prób ponownego załączania w różnych odstępach czasu wynoszących 10, 20, 30, 60, 120 oraz 160 s. W momencie, gdy próba ponownego załączenia powiedzie się, czyli nie wystąpią kolejne wyłączenia w efekcie działania prądów upływu, przekaźnik kasuje pozostałe próby załączenia z sekwencji. Jeżeli próba sześciokrotnego załączenia nie przebiegnie pomyślnie, dochodzi do zablokowania układu. Ponowne automatyczne załączenie, możliwe jest jedynie po ręcznym odblokowaniu układu.
Niejednokrotnie zastosowanie znajdują łączniki pomocnicze i styki sygnalizacyjne umożliwiające sygnalizowanie zadziałania. Przydatny może okazać się także wyzwalacz podnapięciowy, który na zadziałanie wyłącznika w przypadku spadku napięcia w sieci. Używając wyzwalacza nadnapięciowego, dochodzi do rozłączenia obwodu, jeżeli napięcie w instalacji elektrycznej jest zbyt wysokie. Wyzwolenie wyłącznika następuje wtedy, gdy osiągnie ono 266 V. Przydatna może okazać się także osłona zacisków z możliwością plombowania.

Uwagi praktyczne

Fot. 7. Wyłącznik różnicowoprądowy firmy ETI POLAM. Fot.: ETI POLAM Fot. 7. Wyłącznik różnicowoprądowy firmy ETI POLAM. Fot.: ETI POLAM

Instalując wyłączniki różnicowoprądowe typu A, należy pamiętać, aby nie montować ich w obwodach odpowiadających za zasilanie trójfazowych prostowników oraz urządzeń przekształcających częstotliwość (na przykład falowników). W instalacjach tego typu mogą bowiem wystąpić prądy upływowe o charakterystyce gładkiej, które nie będą wykryte przez wyłączniki typu A. Oprócz tego istnieje prawdopodobieństwo nasycenia się rdzenia magnetycznego wyłącznika, co w efekcie będzie przyczyną niewykrywania prądów upływowych. Tym sposobem bezpieczeństwo przeciwporażeniowe nie zostanie zapewnione.
Wyłączników różnicowoprądowych typu A nie powinno się również instalować w obwodach, którymi jest dostarczana energia elektryczna do większej liczby urządzeń wyposażonych w zasilacze elektroniczne. W takim przypadku powstają bowiem nagłe przyrosty prądowe przy załączaniu napięcia. Efektem mogą być niepożądane zadziałania wyłącznika. Wynika to stąd, że konstrukcja zasilaczy elektronicznych bazuje na fi ltrach o niewielkiej pojemności, która jest uwzględniona pomiędzy przewodami N i PE. Przy większej kumulacji i jednoczesnym załączeniu dochodzi do przepływu prądu ładującego, który „rozpoznawany” jest przez wyłącznik RCD jako prąd upływowy.

Okresowa kontrola

Należy pamiętać, że wyłączniki różnicowoprądowe, które znajdują zastosowanie w instalacjach elektrycznych, muszą być poddawane okresowej kontroli pod kątem spełniania swoich parametrów technicznych. Mierzy się między innymi prąd oraz czas zadziałania wyłącznika. Celem zapewnienia należytego stanu technicznego wyłączników różnicowoprądowych i gwarantowania przez nie ochrony przeciwporażeniowej, konieczne jest przeprowadzanie okresowych przeglądów. W ramach sprawdzeń warto przeprowadzić pomiar impedancji pętli zwarciowej w obwodzie z wyłącznikiem RCD.
Sprawdzenie zadziałania za pomocą przycisku „TEST”, pozwala określić sprawność wyłącznika. Jeżeli po naciśnięciu przycisku testowego urządzenie nie zadziała, konieczna jest jego wymiana.
Powinno się sprawdzić, czy impedancja pętli zwarciowej L-PE ma wartość nie większą, niż ta, która jest dopuszczalna dla badanego obwodu. Należy skontrolować, czy wszystkie części przewodzące dostępne, podlegające ochronie, są pewnie połączone z przewodem ochronnym oraz pomierzyć różnicowy prądu zadziałania.

Dariusz Placek, kierownik produktu, Hager Polo Sp. z o.o. Dariusz Placek
kierownik produktu, Hager Polo Sp. z o.o.

Zdaniem EKSPERTA
RCD a ochrona uzupełniająca i podstawowa

Zgodnie z aktualnymi zapisami zawartymi w normie PN-HD 60364-4-41 stosowanie wyłączników różnicowoprądowych o znamionowym prądzie różnicowym nieprzekraczającym 30 mA, jest uznaną w układach AC ochroną uzupełniającą w przypadku uszkodzenia środków ochrony podstawowej (ochrony przed dotykiem bezpośrednim) i/lub środków ochrony przy uszkodzeniu (ochrony przed dotykiem pośrednim) lub przy braku ostrożności użytkowników. Stosowanie takich urządzeń nie jest uznawane za wystarczający środek ochrony i nie eliminuje konieczności zastosowania jednego ze środków ochrony podanych w rozdziałach 411 do 414 ww. normy.
Obecnie obwody niemal wszystkich gniazd wtyczkowych w instalacjach budynków mieszkalnych, komercyjnych czy przemysłowych powinny być chronione wyłącznikami różnicowoprądowymi wysokoczułymi. Podobne wymogi obowiązują w przypadku gospodarstw rolniczych i placów budowy. Dopuszczalne odstępstwo dotyczy np. gniazd wtyczkowych wykorzystywanych przez osoby wykwalifikowane w obiekcie przemysłowym.
Należy jednocześnie pamiętać, że wyłączników różnicowoprądowych nie zaleca się stosować w sytuacjach, kiedy pierwszorzędne znaczenie ma ciągłość zasilania. Tak jest np. w instalacjach bezpieczeństwa (oświetlenie awaryjne, pompy pożarnicze itp.).

Podsumowanie

Wyłączniki różnicowoprądowe stanowią nieodzowny element instalacji elektrycznych. Nic w tym dziwnego, bowiem od skuteczności ich działania zależy ochrona przeciwporażeniowa, a co za tym idzie bezpieczeństwo ludzi. Wyłączniki różnicowoprądowe o znamionowym prądzie różnicowym 500 mA stanowią też pomocniczy środek ochrony przeciwpożarowej, zmniejszając ryzyko powstania pożaru spowodowanego przez niesprawną instalację elektryczną.
Oferta rynkowa w zakresie wyłączników różnicowoprądowych jest bardzo obszerna. Obejmuje ona wiele odmian aparatów z tej grupy, zróżnicowanych pod względem przeznaczenia.oraz wielu producentów, zarówno krajowych jak i zagranicznych.

Damian Żabicki