Obsah
Prúdový chránič
→ RCD (residual current device)
Prúdový chránič je elektrické zariadenie (elektrický prístroj), zabezpečujúce elektrický obvod tak, aby došlo k rýchlemu odpojeniu obvodu v prípade, že dôjde k úniku (aj relatívne malej) časti elektrického prúdu mimo chránený obvod (tzv. chybový alebo poruchový prúd). K takejto situácii môže dôjsť napr. pri priamom dotyku uzemneného ľudského tela so živou časťou obvodu.
Charakteristika
Dvojpólový prúdový chránič porovnáva veľkosť prúdu, tečúceho fázovým vodičom s veľkosťou prúdu, tečúceho neutrálnym vodičom. Pokiaľ sú veľkosti prúdov zhodné (vektorový súčet ich okamžitých hodnôt je nulový), obvod zostáva pripojený. Pri náraste prúdovej asymetrie (rozdielu veľkostí prúdov) nad určitú hodnotu, charakteristickú pre daný chránič (tzv. citlivosť chrániča), dôjde k rýchlemu odpojeniu oboch pólov chráneného obvodu. 4-pólový (3-fázový) prúdový chránič obdobne kontroluje vektorový súčet všetkých štyroch pracovných vodičov.
Na rozdiel od ističa alebo tavnej poistky, ktoré chránia obvod pred nad prúdom (nárast veľkosti prúdu nad určitú menovitú hodnotu), prúdový chránič reaguje výhradne na prúdovú asymetriu v obvode - a to už na hodnotu 100 až 1000-násobne menšiu ako menovitý prúd ističa.
Pre ilustráciu: typická citlivosť prúdového chrániča je 30 mA (0.03 A), pričom typický vypínací prúd ističa v domácom rozvode je 15 A. Pri priamom dotyku časti ľudského tela so živým kontaktom, resp. živou časťou zariadenia, tečie časť prúdu z obvodu cez ľudské telo do zeme.
O túto veľkosť sa zvýši hodnota prúdu, tečúceho cez živý (fázový) pól prúdového chrániča. Veľkosť prúdu, tečúceho cez neživý (neutrálny) pól zostane nezmenená, v dôsledku čoho prúdový chránič obvod odpojí. Prúdový chránič je zásadný prvok ochrany voči úrazu elektrickým prúdom pri živom dotyku.
Citlivosť a reakčná doba prúdových chráničov pre ochranu pred priamym dotykom je navrhnutá tak, aby k odpojeniu obvodu došlo už pri takej veľkosti prúdovej asymetrie (5-30 mA) a v takom krátkom čase (25-40 ms), aby následky priameho dotyku neboli pre človeka nebezpečné.
Príncip činností
princíp prúdového chrániča
prúdový chránič
- vstupné kontakty
- výstupné kontakty
- obnovovacie tlačidlo (reset)
- vypínacie kontakty, ovládané elektromagnetom diferenciálneho relé
- elektromagnet diferenciálneho relé
- súčtový transformátor
- pomocná elektronika (zosilňovač diferenciálneho napätia z transformátora)
- testovacie tlačidlo
- testovací závit transformátora
Princíp činnosti 2-pólového prúdového chrániča:
Napájacie vodiče (L: fázový, N: neutrálny) sú vedené stredom feritového jadra súčtového transformátora (3). V normálnom prevádzkovom režime je vektorový súčet okamžitých hodnôt prúdov nulový a na sekundárnom vinutí (2) transformátora sa neindukuje žiadne napätie. V prípade rozdielnej veľkosti prúdov, tečúcich fázovým a neutrálnym vodičom sa na sekundárnom vinutí transformátora indukuje napätie, úmerné veľkosti rozdielu (prúdovej asymetrie). Toto diferenciálne napätie sa pomocnou elektronikou (1) zosilňuje, porovnáva s nominálnou hodnotou a po jej prekročení elektromagnet (1) rozpojí oba napájacie vodiče. Súčasťou chrániča je aj testovacie tlačidlo (4), uzatvárajúce obvod s rezistorom, vytvárajúcim umelý poruchový prúd pre overenie funkčnosti chrániča.
Dôležité parametre
Menovité napätie
Menovité napätie (Un [V]) rozvodu, pre ktorý je dimenzovaný prúdový chránič (typicky 230 V pre 2-pólový resp. 400 V pre 4-pólový chránič).
Menovitý prúd
Maximálny trvalý prúd (In [A]), ktorý môže tiecť cez prúdový chránič do záťaže. Predradený istič je vhodné voliť s rovnakým menovitým prúdom. Na chráničoch je obvykle uvedený aj maximálny povolený menovitý prúd predradeného ističa.
Citlivosť
Citlivosť prúdového chrániča je vyjadrená ako menovitý reziduálny prúd alebo menovitý rozdielový prúd (IΔn [mA]). Určuje veľkosť chybového prúdu, pri ktorej musí dôjsť k vypnutiu chrániča.
Chrániče sa (podľa IEC 60755) delia do 3 tried podľa citlivosti
- vysoká citlivosť (HS z angl. high sensitivity): 6 - 10 - 30 mA (ochrana pred priamym dotykom)
- stredná citlivosť (MS z angl. medium sensitivity): 100 - 300 - 500 - 1000 mA (ochrana pred požiarom)
- nízka citlivosť (LS z angl. low sensitivity): 3 - 10 - 30 A (ochrana zariadení)
Kontrola funkčnosti
Prúdový chránič je potrebné v pravidelných intervaloch kontrolovať, slúži nato testovacie tlačidlo. Po stlačení musí chránič vypnúť. Minimálna kontrola raz za 6 mesiacov. Poznámka: Bežné prúdové chrániče neslúžia na ochranu proti nad prúdom, pretože prúdový chránič nie je schopný vyhodnotiť skrat medzi pracovnými vodičmi ako chybu (poruchu). Ochrana obvodu proti preťaženiu a skratu sa musí zabezpečiť predradením poistky alebo ističa. Ďalšou možnosťou je použitie chrániča so zabudovanou nadprúdovou ochranou – je to jeden prístroj, ktorý plní dve funkcie ISTIČ + CHRÁNIČ.
Rozdelenie
Podľa počtu pólov
- dvojpólové (pre jednofázové spotrebiče)
- štvorpólové (pre trojfázové spotrebiče)
Podľa časového oneskorenia
- Bez oneskorenia
- S oneskorením – typ G (10ms)
- Selektívne chrániče – typ S (40ms)
Bežné prúdové chrániče vypínajú bez oneskorenia po dosiahnutí IΔn bežne vypínajú za 10 - 30ms. Prúdové chrániče G majú minimálnu dobu nepôsobenia 10ms. Prúdové chrániče S majú minimálnu dobu nepôsobenia 40ms. Prúdové chrániče G a S nepôsobia počas predpísanej doby ani pri dosiahnutí hodnoty prúdu IΔn – chránič sa počas tejto doby správa ako keby nebol funkčný.
Podľa ochrany proti nadprúdom
- Bez nadprúdovej ochrany
- So zabudovanou nadprúdovou ochranou
Použitie
Prúdové chrániče sa odporúča používať
- Budovy na bývanie – zásuvkové obvody, obvody pre bytové jadro, zásuvkové obvody v kúpeľniach.
- Kúpaliská a plavárne
- Zdravotnícke zariadenia
- Dočasné zariadenia a staveniská
- Poľnohospodárske objekty
Výhody prúdových chráničov
- Vysoká citlivosť, spoľahlivosť.
- Vysoká rýchlosť vypínania (20ms)
- Neobmedzený výkon spotrebičov
Použitie umožňuje aby impedancia poruchovej slučky a odpor uzemnenia neživej časti mali oveľa väčšiu hodnotu ako pri použití ističa, alebo poistky.
Zs - Impedancia poruchovej slučky - prúdový chránič
Účinky striedavého prúdu
Použitím prúdového chrániča kleslo úmrtie zásahom elektrickej energie
Nevýhody prúdových chráničov
- Náklady na elektrickú inštaláciu (cena €)
- Nežiaduce vypínanie a kontrola funkcie tlačidlom
- Prúdový chránič do zásuvky (30mA)
prúdový chránič 30mA