UZO — finalidade, princípio de construção, escolha

Dispositivos de corrente residual (RCDs) são um dos dispositivos mais populares usados ​​por empresas de construção e consumidores particulares. Mas como ter certeza da escolha certa RCD? Espero que este artigo torne mais fácil para você navegar no mercado de RCD saturado com diferentes modelos.

Dispositivo de corrente residual. O básico

Dispositivos de corrente residual (RCD) ou, em outras palavras, dispositivos de proteção diferencial, são projetados para proteger as pessoas de choque elétrico em caso de falhas elétricas ou em contato com partes vivas de uma instalação elétrica, bem como para prevenir incêndios e incêndios , causados ​​por correntes de fuga e falhas de aterramento... Essas funções não são inerentes aos disjuntores convencionais que reagem apenas à sobrecarga ou curto circuito.

Qual o motivo da procura de extintores para esses aparelhos?

Segundo as estatísticas, a causa de cerca de 40% de todos os incêndios que ocorrem é o "fechamento de fios elétricos".

Em muitos casos, a frase geral "curto-circuito em fios elétricos" geralmente cobre vazamentos elétricos que ocorrem devido ao envelhecimento ou falha de isolamento. Neste caso, a corrente de fuga pode chegar a 500mA. Foi descoberto experimentalmente que quando uma corrente de fuga de tal força flui (e o que é meio ampere? Nem a liberação térmica nem eletromagnética para uma corrente de tal força simplesmente não responde - apenas pelo motivo de não serem projetadas para isso) por no máximo meia hora através de serragem úmida, eles se inflamam espontaneamente. (E isso se aplica não apenas à serragem, mas a qualquer poeira em geral.)

E como os RCDs protegem você e eu de choques elétricos?

Se uma pessoa tocar em uma parte viva, uma corrente fluirá por seu corpo, cujo valor é o coeficiente de divisão da tensão de fase (220 V) pela soma das resistências dos fios, do aterramento e do próprio corpo humano: Ipers = Uph / (Rpr + Rz + Rp ). Neste caso, as resistências de aterramento e fiação em comparação com a resistência do corpo humano podem ser desprezadas, esta última pode ser considerada igual a 1000 ohms. Portanto, o valor da corrente em questão será 0,22 A ou 220 mA.

Da literatura normativa e de referência sobre medidas de proteção e segurança do trabalho, sabe-se que a corrente mínima, cujo fluxo já é sentido pelo corpo humano, é de 5 mA. O próximo valor padronizado é a chamada corrente de liberação, igual a 10 mA. Quando um fluxo dessa força passa pelo corpo humano, ocorre a contração muscular espontânea. Uma corrente elétrica de 30 mA já pode causar paralisia respiratória.Processos irreversíveis associados a sangramento e arritmias cardíacas começam no corpo humano após uma corrente de 50 mA fluir pelo corpo. A saída letal é possível quando exposta a uma corrente de 100 mA. É óbvio que uma pessoa já deve estar protegida de uma corrente igual a 10 mA.

Portanto, a resposta oportuna da automação a uma corrente inferior a 500 mA protege o objeto contra incêndio e a uma corrente inferior a 10 mA - protege uma pessoa das consequências de tocar acidentalmente em peças energizadas.

Também é sabido que você pode segurar com segurança a parte condutora de corrente, que está sob uma tensão de 220 V, por 0,17 s. Se a parte ativa for energizada a 380 V, o tempo de toque seguro é reduzido para 0,08 s.

O problema é que uma corrente tão pequena, e mesmo por um curto período de tempo insignificante, não é capaz de consertar (e, claro, desligar) os dispositivos de proteção convencionais.

Portanto, tal solução técnica nasceu como um núcleo ferromagnético com três enrolamentos: — “alimentação de corrente”, “condutor de corrente”, “controle”. A corrente correspondente à tensão de fase aplicada à carga e a corrente que flui da carga no condutor neutro induzem fluxos magnéticos de sinais opostos no núcleo. Se não houver vazamentos na carga e na parte protegida da fiação, o fluxo total será zero. Caso contrário (toque, falha de isolamento, etc.), a soma das duas correntes torna-se diferente de zero.

O fluxo que surge no núcleo induz uma força eletromotriz na bobina de controle. Um relé é conectado à bobina de controle por meio de um dispositivo de filtragem de precisão para qualquer interferência. Sob a influência do EMF que ocorre na bobina de controle, o relé interrompe os circuitos de fase e neutro.

Em muitos países, o uso de RCDs em instalações elétricas é regulamentado por normas e padrões.Por exemplo, na Federação Russa - adotado em 1994-96 GOST R 50571.3-94, GOST R 50807-95, etc. De acordo com GOST R 50669-94, o RCD é instalado sem problemas na rede de alimentação de edifícios móveis de metal ou com estrutura de metal para comércio ambulante e serviços domésticos. Nos últimos anos, as administrações das grandes cidades, de acordo com os padrões e recomendações estaduais de Glavgosenergonadzor, decidiram equipar o estoque de edifícios residenciais e públicos com esses dispositivos (em Moscou - Ordem do Governo de Moscou nº 868 -RP datado de 20.05.94 .).

UZO são diferentes... Trifásico e monofásico...

Mas a divisão do RCD em subclasses não termina aí...

Atualmente, existem 2 categorias radicalmente diferentes de RCDs no mercado russo.

1. Eletromecânica (independente da rede)

2. Eletrônico (depende da rede)

Vamos considerar o princípio de ação de cada uma das categorias separadamente:

RCDs eletromecânicos

Os fundadores do RCD são eletromecânicos. Baseia-se no princípio da mecânica de precisão, ou seja, olhando dentro de tal RCD, você não verá comparadores de amplificadores operacionais, lógica e coisas do gênero.

É composto por vários componentes principais:

1) O chamado transformador de corrente de seqüência zero, seu objetivo é rastrear a corrente de fuga e transmiti-la com um certo Ktr ao enrolamento secundário (I 2), I ut = I 2 * Ktr (uma fórmula muito idealizada, mas refletindo a essência do processo).

2) Um elemento magnetoelétrico sensível (bloqueável, ou seja, quando acionado sem intervenção externa, não pode retornar ao seu estado inicial - um bloqueio) - desempenha o papel de um elemento limite.

3) Relé - fornece disparo se a trava estiver acionada.

Este tipo de RCD requer mecânica altamente precisa para o elemento magnetoelétrico sensível.Atualmente, apenas algumas empresas globais vendem RCDs eletromecânicos. Seu preço é muito mais alto que o preço dos RCDs eletrônicos.

Por que os RCDs eletromecânicos se espalharam na maioria dos países do mundo? Tudo é muito simples - esse tipo de RCD funcionará se uma corrente de fuga for detectada em qualquer nível de tensão na rede.

Por que esse fator (independentemente do nível de tensão da rede) é tão importante?

Isso se deve ao fato de que, quando usamos um RCD eletromecânico em funcionamento (conservado), garantimos 100% do tempo que o relé irá disparar e a energia do consumidor será cortada de acordo.

Nos RCDs eletrônicos, esse parâmetro também é grande, mas não é igual a 100% (como será mostrado a seguir, isso se deve ao fato de que em um determinado nível de tensão de rede, o circuito RCD eletrônico não funcionará) e em cada por cento está uma vida humana possível (seja uma ameaça direta à vida humana quando toca os fios, ou indireta, no caso de um incêndio por queima do isolamento).

Na maioria dos países chamados "desenvolvidos", os RCDs eletromecânicos são um padrão e um dispositivo obrigatório para uso generalizado. Em nosso país, há uma transição gradual para o uso obrigatório de RCDs, mas na maioria dos casos o usuário é não são fornecidas informações sobre o tipo de RCD, o que leva ao uso de RCDs eletrônicos baratos.

RCDs eletrônicos

Todo mercado de construção é inundado com esses RCDs. Os custos dos RCDs eletrônicos são em alguns lugares menores do que os eletromecânicos até 10 vezes.

A desvantagem desses RCDs, conforme já mencionado acima, não é 100% de garantia, se o RCD estiver em boas condições, de que será acionado em decorrência da ocorrência de corrente de fuga. A vantagem é o baixo custo e a disponibilidade.

Em princípio, o RCD eletrônico é construído da mesma forma que o eletromecânico (Fig. 1). A diferença reside no fato de que o lugar do elemento magnetoelétrico sensível é ocupado por um elemento comparativo (comparador, diodo zener). Para que esse esquema funcione, você precisará de um retificador, um pequeno filtro (provavelmente até um KREN). Como o transformador de corrente de sequência zero é um abaixador (dezenas de vezes), também é necessário um circuito de amplificação de sinal, que além do sinal útil também amplificará a interferência (ou o sinal de desequilíbrio presente na corrente de fuga zero) ) . É óbvio pelo exposto que o momento em que o relé é acionado neste tipo de RCD é determinado não apenas pela corrente de fuga, mas também pela tensão da rede.

Se você não puder pagar por um RCD eletromecânico, ainda vale a pena comprar um RCD eletrônico porque funciona na maioria dos casos.

Também há casos em que não faz sentido comprar um RCD eletromecânico caro. Um desses casos é o uso de um estabilizador ou fonte de alimentação ininterrupta (UPS) ao alimentar um apartamento / casa. Nesse caso, não faz sentido pegar um RCD eletromecânico.

Observo desde já que estou falando das categorias RCD, seus prós e contras, e não de modelos específicos. Você pode comprar RCDs de baixa qualidade de tipos eletromecânicos e eletrônicos. Ao comprar, peça um certificado de conformidade, pois muitos RCDs eletrônicos em nosso mercado não são certificados.

Transformador de Corrente de Sequência Zero (TTNP)

Normalmente este é um anel de ferrite através do qual (dentro) passam os fios de fase e neutro, eles desempenham o papel do enrolamento primário. O enrolamento secundário é enrolado uniformemente na superfície do anel.

Perfeito:

Deixe a corrente de fuga ser zero.A corrente que flui através do condutor de fase cria campo magnético igual em magnitude ao campo magnético criado pela corrente que flui através do fio neutro e oposto na direção. Assim, o fluxo de acoplamento total é zero e a corrente induzida no enrolamento secundário é zero.

No momento em que a corrente de fuga flui pelos condutores (zero, fase), ocorre um desequilíbrio de corrente, como resultado da ocorrência de um fluxo do acoplamento e da indução de uma corrente proporcional à corrente de fuga para o enrolamento secundário.

Na prática, existe uma corrente de desequilíbrio que circula pelo enrolamento secundário e é determinada pelo transformador utilizado. O requisito para TTNP é o seguinte: a corrente de desequilíbrio deve ser significativamente menor que a corrente de fuga reduzida ao enrolamento secundário.

Seleção de RCDs

Suponha que você tenha decidido o tipo de RCD (eletromecânico, eletrônico). Mas o que escolher na enorme lista de produtos em oferta?

Você pode escolher um RCD com precisão suficiente usando dois parâmetros:

Corrente nominal e corrente de fuga (corrente de interrupção).

A corrente nominal é a corrente máxima que fluirá através do condutor de fase. É fácil encontrar esta corrente sabendo o consumo máximo de energia. Basta dividir o consumo de energia do pior caso (potência máxima no mínimo Cos (?)) pela tensão de fase. Não adianta colocar um RCD para uma corrente maior que a corrente nominal da máquina na frente do RCD. Idealmente, com uma margem, tomamos o RCD para uma corrente nominal igual à corrente nominal da máquina.

RCDs com correntes nominais de 10,16,25,40 (A) são frequentemente encontrados.

A corrente de fuga (corrente de disparo) costuma ser de 10 mA se o RCD for instalado em um apartamento/casa para proteger a vida humana, e de 100-300mA em um empreendimento para prevenir incêndios caso os fios queimem.

Existem outros parâmetros RCD, mas são específicos e não são interessantes para usuários comuns.

Saída

Este artigo aborda os fundamentos da compreensão dos princípios RCD, bem como métodos de construção de diferentes tipos de dispositivos de corrente residual. Os RCDs eletromecânicos e eletrônicos, é claro, têm o direito de existir, porque têm suas próprias vantagens e desvantagens.