Wyłączniki różnicowoprądowe (z angielskiego RCD) popularnie zwane „różnicówkami” to jedne z najbardziej popularnych a zarazem skutecznych środków ochrony przeciwporażeniowej dodatkowej stosowanych w instalacjach elektrycznych.
Spotykamy się z nimi praktycznie w każdej nowej instalacji elektrycznej. Wymóg ich stosowania narzucają: Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 oraz Polskie Normy m.in. PN-HD 60364-4-41:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia — Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa — Ochrona przed porażeniem elektrycznym. Wyłączniki różnicowoprądowe RCD występują w dwóch wykonaniach:
- wyłączniki różnicowoprądowe z wbudowanym zabezpieczeniem nadprądowym określane jako RCBO,
- wyłączniki różnicowoprądowe bez wbudowanego zabezpieczenia nadprądowego określane skrótowo RCCB, są one najczęściej stosowane w naszych instalacjach.
W moim artykule postaram się zatem wprowadzić Was pokrótce w świat tych urządzeń, które chronią nas już tak naprawdę od kilkudziesięciu lat.
Definicja
Ogólna definicja wyłącznika różnicowoprądowego mówi nam, że jest to urządzenie, które chroni nas przed porażeniem prądem elektrycznym przy dotyku pośrednim oraz bezpośrednim poprzez samoczynne wyłączenie zasilania w sytuacji gdy nastąpi upływ prądu do przewodu ochronnego lub ziemi o wielkości przekraczającej wartość prądu różnicowego zadziałania zastosowanego aparatu.
Prąd elektryczny płynący przez organizm człowieka przy dotyku pośrednim lub bezpośrednim jest bardzo niebezpieczny dla zdrowia a nawet życia ludzi czy zwierząt. Dodatkowym zagrożeniem jakie powstaje w wyniku wystąpienia prądów upływowych płynących do przewodu ochronnego na skutek uszkodzenia izolacji żył przewodu jest wydzielanie się ciepła pochodzącego z zamiany energii elektrycznej na cieplną, czego konsekwencją może być powstanie pożaru.
W ramach wyjaśnień niektórych pojęć użytych w tej zawiłej definicji:
Dotyk bezpośredni – występuje wtedy gdy nastąpi dotknięcie przez człowieka lub zwierzę części czynnych instalacji elektrycznej, które w stanie normalnej pracy danego urządzenia znajdują się pod napięciem. Tymi częściami czynnymi mogą być przewody, szyny elektryczne bądź inne elementy instalacji elektrycznej, które mogą przewodzić prąd.
Dotyk pośredni – w tym przypadku definicja również mówi o dotknięciu przez człowieka lub zwierzę ale części przewodzących dostępnych, które normalnie nie znajdują się pod napięciem a które mogą być pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji. Takie części przewodzące dostępne w normalnym stanie pracy (nieuszkodzone) są bezpieczne dla użytkowników.
Zasada działania
Definicja definicją, ale skupmy się na tym, jak naprawdę ten nasz wyłącznik działa? Jaki element/urządzenie i w jaki sposób weryfikuje nam ten prąd, który gdzieś nam ucieka powodując wyłączenie zasilania danego obwodu?
Wyłącznik różnicowoprądowy kontroluje sumę prądów płynących w obwodzie. Proces ten polega na ciągłym porównywaniu prądów dopływających i powracających w obwodzie odbiorczym. Elementem, który ten proces kontroluje jest przekładnik Ferrantiego (pozycja nr 1 na rysunku 3). Podczas normalnej pracy suma geometryczna prądów płynących przez przekładnik jest równa zero, a w jego uzwojeniu wtórnym nie indukuje się napięcie. W przypadku kiedy nastąpi uszkodzenie izolacji chronionego urządzenia oraz upływ prądu (np. przez przewód ochronny lub przez ciało człowieka) do ziemi suma prądów płynących będzie już różna od zera, a w uzwojeniu wtórnym przekładnika indukuje się napięcie. Płynący pod wpływem tego napięcia prąd może spowodować otwarcie przekaźnika (najczęściej jest to przekaźnik spolaryzowany magnesem – rys.3, pozycja nr 2), który mechanicznie zwalnia zamek wyłącznika i otwiera styki główne odłączając zasilanie od uszkodzonego odbiornika.
Budowa zewnętrzna
Każdy wyłącznik różnicowoprądowy modułowy ma znormalizowaną szerokość (szerokość jednego modułu wynosi 17,5 mm z tolerancją + 0,5 mm), wysokość, przyłączalność przewodów oraz mocowanie (rys. 4). Standardowe wymiary szerokości to:
- 2 moduły – w przypadku urządzeń 1-fazowych,
- 4 moduły – w przypadku urządzeń 3-fazowych.
Konstrukcja obudowy wyłącznika jest przystosowana do montażu na szynie DIN TH35:
Każdy wyłącznik różnicowoprądowy wyposażony jest w przycisk ,,Test” służący do sprawdzania poprawności jego działania (rys. 3 – pozycja nr 5, rys. 6). Test polega na symulacji sytuacji pojawienia się prądu różnicowego potrzebnego do zadziałania wyłącznika. Producenci zalecają aby takie próby wykonywać co najmniej raz w miesiącu. Ma to na celu kontrolę zadziałania mechanizmu wyzwalania wyłącznika i podyktowane jest tym, że mechanizm narażony jest na oddziaływanie niekorzystnych warunków w jakich pracuje, w związku z czym może ulec uszkodzeniu praktycznie w każdej chwili.
W górnej i dolnej części wyłącznika znajdują się śrubowe zaciski przyłączeniowe za pomocą których podłączamy przewody zasilające i odpływowe do naszego urządzenia, dodatkowo w dolnej części mamy specjalne miejsce na podłączenie szyn łączeniowych:
Oznaczenia stosowane na wyłącznikach różnicowoprądowych
Tabela nr 1 pokazuje jakie oznaczenia występują na wyłącznikach RCD i co oznaczają:
| TYP | Oznaczenie | Przeznaczenie |
| A |  | Wyłącznik reaguje na prądy różnicowe przemienne sinusoidalne, na prądy pulsujące jednopołówkowe, ze składową stałą do 6 mA |
| AC |  | Wyłącznik reaguje tylko ma prądy różnicowe przemienne sinusoidalne |
| B |  | Wyłącznik reaguje na prądy różnicowe przemienne jednopołówkowe ze składową stałą do 6 mA i na prądy wyprostowane (stałe) |
| G |  | Wyłącznik działa z opóźnieniem minimum 10 ms (jeden półokres) i jest odporny na udary 8/20 µs do 3000 A |
 |  | Wyłącznik jest odporny na udary 8/20 µs do 250 A |
 |  | Wyłącznik jest odporny na udary 8/20 µs do 750A |
| kV |  | Wyłącznik jest odporny na udary 8/20 µs do 3 kA (do 300 mA) i do 6 kA (300 i więcej mA). Minimalna zwłoka czasowa 10 ms (80 ms przy IΔn) |
| S |  | Wyłącznik selektywny. Minimalny czas niezadziałania to 40 ms. Maksymalny czas wyłączenia to 500 ms przy IΔn. Odporny na udary 8/20 µs do 5 kA |
| -25°C |  | Wyłącznik odporny na temperatury do -25 °C bez tego oznaczenia odporne na temperatury do -5 °C |
| F |  | Wyłącznik na inną częstotliwość. W przykładzie na 150 Hz |
 | Wyłącznik wytrzymuje prąd zwarciowy 10000 A, pod warunkiem zabezpieczenia go odpowiednim bezpiecznikiem topikowym lub wyłącznikiem nadprądowym | |
Tab. 1. Oznaczenia stosowane na RCD
Klasyfikacja wyłączników różnicowoprądowych ze względu na ich podstawowe parametry:
1. Prąd znamionowy
Parametr ten określa jaką maksymalną wartością prądu długotrwale może być obciążony wyłącznik w stanie normalnej pracy. Podział w obrębie tego kryterium to: 6 A, 10 A, 13 A, 16 A, 20 A, 25 A, 40 A, 50 A, 63 A, 80 A, 100 A, 125 A. Najczęściej używane w budownictwie mieszkaniowym RCD mają prądy znamionowe o wartości 25 A, 40 A oraz 63 A.
2. Napięcie znamionowe
Zgodnie z teorią wartość napięcia znamionowego wyłącznika nie może być mniejsza niż wartość napięcia instalacji, w której dane urządzenie jest zainstalowane. Stąd podstawowe wartości znamionowe napięć znamionowych wyłączników to:
- 230/400 Vac
- 400 Vac
3. Prąd znamionowy różnicowy
Wartości prądów znamionowych różnicowych, klasyfikują wyłączniki pod kątem czułości wyzwolenia. Wyłącznik jest tym czulszy im reaguje na mniejsze wartości prądów różnicowych. Stąd ten parametr przy doborze wyłącznika jest bardzo istotny. W przypadku instalacji mieszkaniowych gdzie z reguły spotykamy się z małym wartościami prądów doziemnych powinniśmy stosować RCD o czułości 10 mA, 30 mA. W przypadku instalacji przemysłowych należałoby już dokładniej zweryfikować wartości tychże prądów z uwagi na ich wyższe wartości. Dobranie nieodpowiedniej wartości prądu znamionowego różnicowego urządzenia powodowałoby samoczynne wyłączenia zasilania w stanach normalnej bezawaryjnej pracy instalacji. Wartości prądów znamionowych różnicowych dla typowych wyłączników RCD to: 0,01 A, 0,03 A, 0,1 A, 0,2 A, 0,3 A, 0,5 A.
4. Typ wyzwalania
W obrębie tego kryterium podstawowy podział to:
- Typ AC – Wyłącznik reaguje tylko ma prądy różnicowe przemienne sinusoidalne (najbardziej popularny)
- Typ A – Wyłącznik reaguje na prądy różnicowe przemienne sinusoidalne, na prądy pulsujące jednopołówkowe, ze składową stałą do 6 mA (różnicówka tzw. komputerowa)
- Typ B – Wyłącznik reaguje na prądy różnicowe przemienne jednopołówkowe ze składową stałą do 6 mA i na prądy wyprostowane (stałe)
Podsumowanie
W powyższym artykule zapoznaliśmy się z wyłącznikami RCD analizując je bardziej pod kątem teoretycznym. Można dojść do wniosku, iż są one swego rodzaju strażnikami jakości naszych instalacji elektrycznych. Weryfikacja poprawności ich działania poprzez pomiary okresowe jak i przede wszystkim poprzez wykonywanie samodzielnie testu wciskając przycisk umieszczony na elewacji urządzenia jest w związku z tym bardzo istotna. Te urządzenia będą chroniły nasze zdrowie i życie wtedy kiedy będą w 100% sprawne no i oczywiście jeżeli będą prawidłowo połączone w naszej instalacji. W kolejnych artykułach zajmę się zatem aspektami instalacyjnymi oraz pomiarami wyłączników różnicowoprądowych.
Aparaty na potrzeby artykułu udostępniła firma Legrand Polska Sp. z o.o. Legrand Polska Sp. z o.o. jest częścią międzynarodowego koncernu, Grupy Legrand, eksperta w zakresie produktów i systemów instalacji elektrycznych oraz sieci informatycznych w budownictwie mieszkaniowym, komercyjnym i przemysłowym.Więcej informacji na stronie: www.legrand.pl |
