Come scegliere e collegare correttamente un RCD

Sezioni dell’articolo

• Il principio di funzionamento dell’RCD
• Tipi di interruttori differenziali
• Per natura della corrente di dispersione
• Attivando la tecnologia
• Per velocità di risposta (ritardo)
• Dal numero di poli
• Corrente di dispersione
• Corrente di funzionamento
• Installazione e collegamento di RCD
• Verifica dell’RCD

In questo articolo considereremo lo scopo e il principio di funzionamento di un RCD. Scopriamo come differiscono i dispositivi di diversi tipi, determineremo in quali condizioni vengono utilizzati. Parliamo separatamente del collegamento di questi dispositivi di protezione..

Un RCD è un dispositivo di commutazione (spegnimento) che, quando la corrente differenziale (corrente di dispersione) raggiunge e supera il valore impostato, apre i contatti e disconnette la rete o la sua sezione dall’alimentazione. Questo prodotto ha diversi nomi: “interruttore di corrente residuo”, “interruttore di corrente residuo”, “interruttore di protezione”. In un modo o nell’altro, ma centinaia di milioni di RCD utilizzati nel mondo svolgono due compiti: proteggono una persona dalle scosse elettriche con contatto diretto e indiretto e impediscono a un incendio di innescare il cablaggio. In molti paesi sviluppati, l’uso di interruttori differenziali è obbligatorio.

I dispositivi a corrente residua sono progettati per neutralizzare le correnti in caso di danni di qualsiasi tipo alle installazioni elettriche. Nonostante il fatto che questa sia solo una parte di misure globali, in alcuni casi l’RCD rimane l’unico mezzo di protezione, ad esempio quando: abbassare il livello di isolamento, rompere il conduttore di protezione neutro o a valori bassi della corrente di guasto. Quindi i fusibili (interruttori automatici) interrompono il circuito a valori di corrente (cortocircuiti o sovracorrenti) che sono diverse volte superiori alla soglia critica per una persona, in cui si verifica un malfunzionamento del muscolo cardiaco, mentre gli interruttori differenziali si attivano in millisecondi e reagiscono anche alla corrente più piccola.

Può essere fatale toccare gli elementi in tensione nel quadro elettrico o gli involucri dei dispositivi elettrici che sono eccitati, ad esempio se l’isolamento è danneggiato, c’è sempre il rischio di danneggiare le guaine dei cavi nascosti con uno strumento. Una persona di 5 mA è già sentita da una persona, a 10 mA, i muscoli si contraggono e la soglia di “non lasciarsi andare” si inserisce, 30 mA provoca insufficienza respiratoria, 50 mA provoca aritmie cardiache, 100 mA – è possibile un esito letale. Ecco perché, secondo gli standard statunitensi, un RCD progettato per proteggere le persone dovrebbe funzionare a correnti di 4-5 mA, in Europa – 10 mA. In Russia non esistono standard rigorosi: i dispositivi a corrente residua, secondo i requisiti statali, devono essere utilizzati in strutture metalliche o edifici con una struttura in metallo. Tuttavia, dopo la pubblicazione della settima edizione del PUE, l’atteggiamento nei confronti degli RCD nel nostro paese è cambiato radicalmente in meglio.

Va notato che il dispositivo a corrente residua non può sostituire gli interruttori automatici che proteggono il cablaggio, poiché “non nota” malfunzionamenti che non sono accompagnati da correnti di dispersione, ad esempio in caso di cortocircuito tra la linea e il neutro.

Il principio di funzionamento dell’RCD

Il funzionamento di qualsiasi interruttore differenziale si basa sul monitoraggio dell’equilibrio delle correnti tra i conduttori che include. Le possibili differenze di corrente vengono rilevate e confrontate con i valori specificati. La violazione dell’equilibrio è un’indicazione per l’attivazione della parte esecutiva (interruttore).

L’unità principale di “tracciamento” dell’RCD è un trasformatore differenziale con tre avvolgimenti del nucleo ferromagnetico: ingresso, uscita e controllo. La corrente che fluisce attraverso il dispositivo (dal conduttore di fase che va all’alimentazione del consumatore al conduttore neutro proveniente dal consumatore) eccita i flussi magnetici con poli opposti sugli avvolgimenti. Se gli elettrodomestici, gli accessori per il cablaggio sono in buone condizioni, il cablaggio nell’area protetta non è danneggiato e non vi sono perdite a terra, quindi la somma delle correnti è zero. Se, ad esempio, una persona in piedi su un pavimento bagnato tocca un filo nudo, allora parte della corrente attraverserà il suo corpo a terra, la somma dei flussi nel dispositivo sarà maggiore di zero (la corrente fluisce nell’RCD più di quanto non lasci). La comparsa di una somma positiva di correnti significa che anche la corrente passa dall’RCD, cioè c’è una perdita, un danno nel circuito. In questo caso, l’equilibrio nell’avvolgimento di controllo del trasformatore viene disturbato, si genera una forza che viene trasmessa al relè EMF, interrompendo il contatto tra la linea e il neutro. La forza elettromotrice può essere rilevata dal localizzatore, che diventa un segnale per spegnere il solenoide (attuatore di potenza) che tiene i contatti – il circuito è aperto.

Tipi di interruttori differenziali

I dispositivi a corrente residua (RCD) possono differire per molte caratteristiche, dal modo in cui sono installati al loro scopo generale. La classificazione include centinaia di tipi di RCD con le proprie caratteristiche. Proponiamo di prendere in considerazione quelli principali per scegliere il dispositivo giusto che funzioni correttamente in determinate condizioni..

Per natura della corrente di dispersione

Secondo questo criterio, gli interruttori differenziali sono suddivisi in dispositivi dei tipi CA, A e B. I dispositivi CA interrompono il circuito con perdite CA se crescono improvvisamente o senza intoppi. Questi RCD sono economici, sono i più comuni e sono considerati accettabili per la maggior parte delle condizioni operative..

Gli interruttori differenziali di tipo A sono attivati ​​non solo dalla corrente alternata, ma anche dalla corrente continua pulsante, che aumenta o aumenta improvvisamente in modo uniforme. Tali dispositivi sono più preferibili per i locali residenziali, poiché alcuni elettrodomestici sono precisamente la fonte di una corrente pulsante costante, ad esempio computer, dimmer, televisori, alcune lavatrici (tutto con alimentatori a semiconduttore). A proposito, le istruzioni per alcuni di questi consumatori indicano che devono essere collegati solo tramite un interruttore differenziale di tipo A. Questi dispositivi di protezione sono significativamente più costosi della classe AC.

Il tipo B è utilizzato per corrente continua, alternata e rettificata, principalmente tali interruttori differenziali sono utilizzati in impianti industriali.

Attivando la tecnologia

A seconda del principio su cui si rompe il circuito, si distingue un RCD:

• elettronico
• elettromeccanico

I dispositivi elettromeccanici di protezione del differenziale non necessitano di una piena alimentazione dalla rete. Sono attivati ​​solo da una corrente di dispersione che aziona un attuatore meccanico di alta precisione. Questi dispositivi sono relativamente costosi, pochi produttori li producono, ma sono considerati i più affidabili, poiché funzionano in tutte le condizioni e non dipendono dai parametri di potenza..

Gli RCD elettronici sono molte volte più economici di quelli elettromeccanici, quindi costituiscono la parte del leone del nostro mercato. Per il funzionamento di questi dispositivi è necessaria l’alimentazione esterna, che “ravviva” la sua elettronica con un amplificatore. Il problema principale è che con le cadute di tensione nella rete, l’efficienza dell’RCD elettronico (c’è una dipendenza del momento di innesco) è notevolmente ridotta. Inoltre, sussiste sempre il pericolo che si verifichi un contatto diretto o indiretto con un elemento sotto tensione (cavo, custodia del terminale o del dispositivo) quando il conduttore neutro è danneggiato e, di conseguenza, l’RCD non sarà eccitato e non funzionerà. Gli RCD elettronici non proteggono da tutti i rischi, ma dalla maggior parte, quindi se è necessario risparmiare denaro, questa è anche una buona opzione. Ha anche senso non spendere soldi per un dispositivo elettromeccanico se la rete interna include un gruppo di continuità o uno stabilizzatore di tensione.

Per velocità di risposta (ritardo)

La lettera S indica gli interruttori differenziali che funzionano con un ritardo impostato fino a 0,5 secondi – “selettivo”. Questo tipo di dispositivo consente di creare sistemi di protezione multi-livello “a cascata” con diversi circuiti protetti. Ogni sezione di emergenza della rete, a seconda dei compiti e dell’attuazione dello schema, verrà scollegata separatamente, mentre l’alimentazione generale della stanza rimarrà. Anche gli interruttori differenziali con indice G hanno un ritardo, ma è molto inferiore.

1 – cavo di ingresso; 2 – macchina introduttiva; 3 – contatore; 4 – RCD tipo S; 5 – macchine; 6 – bus zero; 7 e 8 – RCD tipo AC; 9 – cablaggio elettrico a tre conduttori; 10 – bus di terra

Gli interruttori differenziali selettivi di solito sono installati nella parte superiore della cascata, quindi, in caso di perdite, i dispositivi non selettivi vengono attivati ​​per primi, senza diseccitare tutti i circuiti protetti.

I moderni interruttori differenziali non selettivi di alta qualità funzionano in meno di 0,1 secondi.

Dal numero di poli

Per una rete trifase, vengono utilizzati RCD a quattro poli. Proteggono diverse reti monofase o separano i consumatori trifase (motore elettrico, piano cottura …). Insieme a questo tipo di interruttore differenziale, dovrebbe funzionare un dispositivo automatico a quattro poli.

Per una rete monofase di locali residenziali, vengono generalmente utilizzati dispositivi a due poli (linea e neutro).

Corrente di dispersione

La corrente di dispersione (corrente residua nominale o “setpoint”) in determinate condizioni operative è uno dei parametri principali che caratterizzano le caratteristiche funzionali di un interruttore differenziale. La barriera limite per la classificazione è una corrente di 30 mA. Gli interruttori differenziali che operano in punti di dispersione inferiori sono considerati tali da proteggere una persona dalle scosse elettriche. I dispositivi, la cui corrente di funzionamento è superiore a 30 mA, sono considerati antincendio, poiché un carico piuttosto elevato può essere collegato a loro, ma le correnti differenziali che consentono sono pericolose per l’uomo. A volte gli RCD da 30 mA sono considerati universali, sono i più comuni.

Gli RCD ignifughi sono il primo stadio di protezione situato nel quadro, di solito sono installati sull’intera rete interna, ma possono anche essere utilizzati per proteggere i singoli consumatori pesanti e pericolosi dall’ignizione (ad esempio, un termoventilatore con una spirale aperta). La corrente di dispersione degli interruttori differenziali antincendio viene generalmente rilevata a 100-300 mA, a volte vengono utilizzati anche dispositivi da 500 mA come dispositivi antincendio. Gli interruttori differenziali con una corrente inferiore non possono funzionare normalmente in queste posizioni, poiché si verificano falsi allarmi a causa del superamento dei carichi consentiti.

Gli interruttori differenziali con una corrente di dispersione di 10 mA vengono generalmente utilizzati nel secondo o terzo stadio di protezione, vengono utilizzati per collegare elementi di illuminazione o per singoli apparecchi elettrici situati in aree pericolose, ad esempio in un bagno, una doccia, una piscina … Tuttavia, una caldaia o una lavatrice la potenza attraverso di essi, molto probabilmente, non avrà successo, poiché il carico di lavoro sarà limitato a 1,8 chilowatt.

Si noti che la corrente nominale mostra solo il limite di scatto inferiore, quindi un RCD da 30 mA non disconnetterà il circuito con una perdita di 25 mA, ma scatterà a qualsiasi corrente che superi la soglia di 30 mA.

Con quale corrente di dispersione è necessario applicare un interruttore differenziale in un caso particolare? Innanzitutto, viene determinata la corrente di dispersione del circuito o del dispositivo, questo può essere fatto mediante misurazione o secondo le normative vigenti. Secondo SP 31-110-2003, la corrente di dispersione del dispositivo è presa pari a 0,4 mA per ogni 1 A della sua potenza. Ciò aggiunge anche 10 μA per ogni metro di conduttore di fase. Ad esempio, per un apparecchio elettrico con una potenza di 16 A, alimentato da un filo di venti metri, la corrente di dispersione prevista dovrebbe essere presa pari a 4,2 mA. Ora puoi prelevare un interruttore differenziale, ma questo viene fatto in modo che la corrente di dispersione del dispositivo non sia superiore al 33% della corrente operativa del dispositivo a corrente residua. Nel nostro caso, questo è 12,6 mA. Un dispositivo da 10 ampere non è più adatto, il che significa che è necessario fornire un interruttore differenziale con una corrente di trigger di 16 mA.

Corrente di funzionamento

La corrente operativa dell’RCD (o il carico massimo consentito) determina la quantità e la potenza che i consumatori possono essere alimentati attraverso questo dispositivo. Questa caratteristica mostra la corrente che può passare attraverso l’RCD per lungo tempo senza distruggerlo..

Il calcolo dell’RCD richiesto è effettuato in base alle caratteristiche dei consumatori ad esso collegate. Nelle reti elettriche di locali residenziali vengono spesso utilizzati RCD a bassa potenza con una corrente operativa di 10 A. I dispositivi di protezione differenziale con un carico consentito di 16–32 A sono considerati di media potenza. I dispositivi per 40 A e oltre sono chiamati potenti.

È interessante notare che in pratica esiste una chiara relazione tra la corrente di spegnimento e la corrente operativa. I produttori producono RCD, in cui più un indicatore è alto, più è alto l’altro..

Non è difficile calcolare la corrente operativa richiesta dell’RCD, in ogni caso deve essere uguale o superiore alla potenza nominale dell’interruttore del circuito protetto.

Se possibile, la regolazione della corrente di dispersione nominale dell’RCD è:

• non regolamentata
• regolabile (regolazione continua, regolazione passo-passo)

Dalla presenza della protezione da corto circuito, c’è un interruttore differenziale:

• con protezione da sovracorrente (interruttori differenziali)
• con protezione da surriscaldamento
• senza protezione da sovracorrente

Secondo il metodo di installazione, l’RCD è suddiviso in:

• stazionario sotto forma di una macchina automatica, che sono montati su una guida in un pannello di montaggio;
• portatile – montato su una prolunga o in una rottura del cavo di alimentazione;
• RCD nella presa (ampiamente usato negli Stati Uniti).

Installazione e collegamento di RCD

Inoltre, parleremo solo dei dispositivi di protezione installati nello scudo, poiché nel nostro paese vengono utilizzati più attivamente.

In una rete domestica, di solito vengono utilizzati RCD a due poli, che occupano due posti (36 mm) su una guida din. Di solito si trovano vicino alle linee dei circuiti protetti, ad eccezione dei dispositivi antincendio con una corrente di spegnimento di 100-500 A, che sono installati vicino alla macchina di ingresso. Gli interruttori differenziali possono anche trovarsi in ASU di gruppo di condomini e pannelli di pavimento di una casa privata.

Se il cablaggio è diviso in gruppi, si consiglia di installare un interruttore differenziale all’ingresso e diversi dispositivi in ​​gruppi diversi, garantendo allo stesso tempo la loro selettività: disconnessione a cascata. Per fare ciò, un RCD con una corrente di intervento inferiore o una velocità di intervento superiore viene installato su ogni livello successivo di seguito.

Un RCD è collegato secondo uno schema di protezione della corrente di dispersione pre-sviluppato. Il sistema di protezione è progettato in base alle funzioni svolte dal dispositivo e alle caratteristiche specifiche della rete. Di seguito è riportato un semplice circuito per il collegamento di un interruttore differenziale a un impianto elettrico con messa a terra, che può essere utilizzato per proteggere i singoli circuiti in sistemi a cascata a più livelli:

1 – cavo di ingresso; 2 – macchina introduttiva; 3 – contatore; 4 – RCD; 5 – macchine; 6 – bus zero; 7 – cablaggio elettrico a tre conduttori; 8 – bus di terra; 9 – filo di terra

Come puoi vedere, non c’è nulla di complicato, attiriamo la tua attenzione su alcuni punti:

1. Per il corretto funzionamento dell’RCD, nei circuiti protetti non dovrebbe esserci contatto del conduttore neutro di lavoro con elementi messi a terra o del conduttore PE di protezione. Per ciascuno di essi, viene utilizzato il proprio bus nello scudo (GOST R 50571.3-94).
2. Il conduttore di terra “non partecipa” alla connessione dell’RCD.
3. L’alimentazione per l’RCD è collegata ai terminali superiori. I connettori per l’ingresso di fase sull’RCD sono generalmente designati “1”, per l’uscita – “2”.
4. Il neutro dell’alimentazione (zero, filo con isolamento blu) deve essere collegato al connettore contrassegnato “N”. Questa regola deve essere rispettata per gli RCD di qualsiasi marca, classificazione e scopo..
5. Il punto più importante! La corrente operativa nominale dell’RCD deve essere uguale o superiore alla corrente operativa degli interruttori automatici. Solo così le macchine saranno in grado di proteggere costosi RCD dal sovraccarico..
6. È necessario verificare la funzionalità dell’RCD installato.

Verifica dell’RCD

Dopo aver commutato tutti i circuiti, la rete interna deve essere alimentata. Se gli interruttori di circuito o gli interruttori differenziali non sono intervenuti, non vi è alcun cortocircuito e il conduttore neutro non viene a contatto con la terra.

Quindi, premere il pulsante “TEST” o “T” situato sul pannello anteriore del dispositivo. Pertanto, simuliamo forzatamente il verificarsi di una corrente di dispersione. Un interruttore differenziale funzionante dovrebbe immediatamente funzionare e diseccitare l’area protetta. Se ciò non accade, in caso di emergenza il dispositivo non aiuterà a risolvere il problema..

L’ultima fase del controllo può essere considerata la fornitura di un carico all’RCD. È necessario accendere uno ad uno tutti i dispositivi che funzioneranno in un determinato circuito e la rete nel suo insieme. In caso di possibili malfunzionamenti, è necessario apportare modifiche al circuito di protezione o modificare i valori nominali dei dispositivi di corrente residua.

Gli interruttori differenziali non sono l’unico modo per proteggere una persona da scosse elettriche e sovraccarichi della rete, che possono provocare un incendio. Ma spesso sono questi dispositivi che salvano la vita e garantiscono la sicurezza della proprietà dei cittadini..

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