– Mam, sąsiad pójdzie po browary, a ja ide po klej mamut i podpórki.

Artykuł Zastosowanie różnicówki do sklejenia dachówki pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Dziś przedstawię Wam, jak zbudować taką stację domową. Powiem również, na co zwrócić uwagę i jakie funkcje powinna posiadać, aby pracowała niezawodnie, jak najdłużej i przede wszystkim, żeby była bezpieczna w eksploatacji.

Miejsce montażu

Jedną z pierwszych rzeczy, nad którymi powinniśmy się zastanowić, jest lokalizacja montażu stacji ładowania. Powinna ona być wybrana w taki sposób, aby wszystkie czynności związane z ładowaniem były zawsze bezpieczne. Podłączenie pojazdu powinno być możliwe bez użycia przedłużaczy lub bębnów kablowych. Stacja ładowania powinna być zatem zainstalowana w bezpośrednim sąsiedztwie miejsc parkingowych, które mają być zasilane.

Stację ładowania należy dobrać do warunków otoczenia. W miejscu jej pracy należy zapewnić odpowiednie oświetlenie. W zależności od miejsca instalacji i sposobu użytkowania, stacja ładowania powinna spełniać wymagania dotyczące czynników środowiskowych: wytrzymałości mechanicznej (ochrona przed uderzeniami, wandalizmem), odporności na warunki atmosferyczne (odpowiedni stopień ochrony, zakres temperatur pracy), promieniowanie UV, korozję, wibracje.

Zasilanie z domowej instalacji elektrycznej pozwala na zredukowanie niektórych komponentów, takich jak licznik energii czy ograniczniki przepięć (montaż stacji ładowania w LPZ 2,3).

Budowa wallboxa

Przykładowa instalacja punktu ładowania samochodów elektrycznych w bloku wspólnoty mieszkaniowej:

Sterownik ładowania

Sercem układu, czy też mózgiem stacji ładowania jest sterownik tutaj – sterownik CHARX SEC-1000. Odpowiada on za komunikację z pojazdem oraz nadzoruje proces ładowania. Opracowany zgodnie z normą IEC 61851-1 (Tryb 3, B i C) gwarantuje wysoką kompatybilność i bezpieczną pracę ze wszystkimi obecnie produkowanymi samochodami elektrycznymi.

Gniazdo i kable ładowania

Gniazda ładowania oraz kable ładowania AC oferowane przez Phoenix Contact dostępne są w wersjach jedno- i trójfazowych, dla prądów do 32A. Najszybsze ładowanie pojazdu uzyskamy poprzez sieć trójfazową, oczywiście przy prądzie 32A. Przeszkodą mogą być parametry naszej instalacji (np. za mała moc przyłączeniowa, przekrój przewodów, brak instalacji trójfazowej itp.).

Podczas ładowania pojazdu elektrycznego należy wziąć pod uwagę specjalne wymagania dotyczące procesu ładowania. Podczas ładowania pojazdu – trwającego nawet kilkanaście godzin – cały czas wykorzystywana jest bardzo duża moc elektryczna. Natomiast w przypadku, chociażby pralki, która ma również wysokie zużycie energii, trwa to tylko przez stosunkowo krótki czas (do podgrzania wody). W związku z tym instalacja pod stację ładowania, czyli odpowiednie przekroje przewodów i wyłączniki nadprądowe, powinna być dobrze przygotowana. Wyeliminuje to ryzyko przeciążenia instalacji, a w konsekwencji przegrzewania kabli i ryzyka wystąpienia pożaru

Stacja wyposażona w gniazdo (przypadek ładowania B)

Do podłączenia pojazdu EV ze stacją stosuje się przenośny kabel ładowania AC, posiadający wtyki z obu stron. Podczas ładowania wtyki blokowane są w gnieździe pojazdu i stacji.

Warto pamiętać, żeby stacja ładowania mogła awaryjnie odblokować wtyk podłączony do gniazda stacji w przypadku awarii zasilania. W przeciwnym razie spotka nas to, co spotkało prezesa Phoenix Contact Macieja Merka:

Funkcjonalność awaryjnego odblokowania wtyku może być już zaimplementowana w sterowniku ładowania (dodam, że wszystkie sterowniki CHARX już taką funkcjonalność mają) lub uzyskana dzięki specjalnym modułom odryglowania wtyku EM-EV-CLR-12V – 2903246.

Przyda się również sygnalizacja stanu stacji ładowania (gotowość, ładowanie, błąd itp.). Taką funkcjonalność zapewni nam gniazdo: EV-T2M3SO12-4P-R-BL-SET

Kabel podłączony na stałe do stacji ładowania (przypadek ładowania C)

W wersji C kabel ładowania jest na stałe podłączony do stacji ładowania. Jest to wygodniejszy sposób ładowania, ponieważ nie musimy korzystać z własnego, przenośnego kabla.

Monitorowanie prądu upływu

Ze względów bezpieczeństwa, każda instalacja elektryczna powinna być wyposażona w wyłącznik różnicowoprądowy.

Dzięki wykrywaniu minimalnych prądów upływu, powstałych na przykład wskutek drobnych uszkodzeń izolacji kabla urządzenie to odłącza niebezpieczne napięcie, chroniąc użytkownika przed poważnymi konsekwencjami zdrowotnymi, a nawet śmiercią.

Szczególne znaczenie ma to w przypadku ładowania pojazdów elektrycznych, gdzie wskutek uszkodzenia izolacji kabla może pojawić się prąd upływu AC, a z powodu uszkodzenia prostownika w pojeździe elektrycznym – składowa stała prądu.

Dlatego zgodnie z normą IEC 61851-1 w instalacji stacji ładowania pojazdów elektrycznych, należy zastosować jedno z poniższych rozwiązań:

• Wyłącznik różnicowoprądowy typu B

lub

• Wyłącznik różnicowoprądowy typu A wraz z odpowiednim sprzętem zapewniającym wyłączenie zasilania w przypadku pojawienia się prądu różnicowego DC większego od 6 mA. Takim rozwiązaniem może być zastosowanie kombinacji monitora prądu upływu, sterownika i stycznika. Monitor prądu upływu (EV-RCM-6DC-WAT – 1309697) po wykryciu minimalnego stałego prądu (6mA) wysyła sygnał alarmowy do sterownika, a ten wyłącza stycznik, przerywając proces ładowania. Dzięki takiemu rozwiązaniu nie jest konieczne używanie drogiego wyłącznika różnicowoprądowego typu B.

Wszystkie sterowniki ładowania firmy Phoenix Contact zostały zaprojektowane tak, aby wspierać realizację obu tych opcji.

Pamiętajmy, że nie wszystkie wallboxy są wyposażone w wyłącznik różnicowoprądowy. A jeśli są to zwróćmy uwagę jakiego typu zabezpieczenie zastosowano. Jeśli wallbox posiada wyłącznik różnicowoprądowy typu A, to bez monitora prądu upływowego DC nie będziemy prawidłowo chronieni!

Pozostałe komponenty do budowy stacji ładowania

• Zasilacz 12 V, np. STEP3-PS/1AC/12DC/2.5/PT – służy do zasilania sterownika ładowania.
• Ochrona przed przepięciami – jeśli wallbox zasilany jest z domowej instalacji elektrycznej, w której znajduje się ogranicznik przepięć min. typ 2, a odległość „po kablu” jest mniejsza niż 10m – to naszej stacji nie ma potrzeby doposażać w dodatkowy ogranicznik przepięć. W przeciwnym przypadku należy zainstalować ogranicznik typu 2.
• Wyłącznik nadprądowy – typ w zależności od układu sieci i prądu obciążenia.
• Stycznik – typ w zależności od układu sieci i prądu obciążenia. Powinien być zgodny z normą IEC 60947-4-1, kategoria AC-1. Podczas normalnej pracy nigdy nie jest otwierany pod obciążeniem. W sytuacjach awaryjnych, np. utrata sygnału CP, norma IEC 61851-1 pozwala na jego otwarcie. Aby zwiększyć bezpieczeństwo można monitorować zestyki NO pod kątem ich zespawania.
• Dochodzą jeszcze złączki szynowe, dzięki którym realizujemy główne przyłącze zasilania oraz wszelkie połączenia wewnętrzne (jak np. rozprowadzenie zasilania urządzeń niskonapięciowych).

Dokładne schematy połączeń i konfiguracji można znaleźć w instrukcji obsługi sterownika do ładowania.

Więcej o kompletnym wyposażeniu stacji ładowania pojazdów elektrycznych dowiesz się na stronie www: Podzespoły do stacji ładowania dla elektromobilności | Phoenix Contact

Autor: Rafał Sypniewski
Menadżer Segmentu Rynku E-mobility, Phoenix Contact
email: rsypniewski@phoenixcontact.pl
www.phoenixcontact.pl

Artykuł Domowa stacja ładowania – budowa, komponenty i bezpieczne użytkowanie w praktyce pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Ile maksymalnie żył idzie wepchać w zacisk różnicówki? Tutaj “tylko” 7, ale jest miejsce na rozbudowę

Artykuł Wielodrut N w zacisku różnicówki pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Na dachu instalacja PV za 60 tys., a w rozdzielnicy takie cuda

Artykuł Jakim napięciem mierzyć Riso UTP kat. 5e? pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

W prawidłowo działającej instalacji suma prądów wpływających i wypływających z wyłącznika jest równa zeru. Zakłócenie tej zależności jest równoznaczne z pojawieniem się prądu różnicowego. Zagrożenie porażeniem wskutek powstawania prądów różnicowych występuje w wyniku uszkodzeń urządzeń lub instalacji, kiedy prąd nie przepływa wyłącznie przewodami czynnymi, ale znajduje sobie „inną drogę” narażając ludzi na ryzyko porażenia. Taka sytuacja może się zdarzyć w każdej instalacji – na przykład na skutek uszkodzenia przewodów. Dlatego konieczne jest stosowanie urządzeń zapobiegających porażeniom w postaci wyłączników różnicowoprądowych.

Budowa i eksploatacja wyłącznika różnicowoprądowego

Kluczowymi elementami budowy wyłącznika różnicowoprądowego są: przekładnik Ferrantiego, przekaźnik spolaryzowany (wyzwalacz), zamek mechaniczny oraz obwód funkcji test. W prawidłowo działającym aparacie prąd różnicowy sprawia, że na uzwojeniu wtórnym przekładnika indukuje się napięcie, które powoduje pobudzenie przekaźnika spolaryzowanego, odblokowującego zamek wyłącznika. W konsekwencji obwód zostaje przerwany. Dla niezawodności wyłącznika istotne jest zarówno samo wykonanie, jakość wyrażona spełnieniem norm, jak i dobór właściwego typu – w zależności od charakterystyki prądu przepływającego przez obwód.

Jednak nie warto poprzestawać na samej instalacji wyłącznika różnicowoprądowego – należy regularnie testować poprawność działania zabezpieczeń różnicowoprądowych. Zgodnie z obowiązującymi normami urządzenia muszą mieć możliwość sprawdzenia poprawności ich działania. Służy do tego funkcja test, która – po wciśnięciu przycisku oznaczonego literą T – symuluje pojawienie się prądu różnicowego w obwodzie. Pamiętajmy jednak, że zadziałanie aparatu po uruchomieniu testu potwierdza wyłącznie ogólną sprawność całego układu. Sprawdzenia szczegółowych parametrów działania zabezpieczeń różnicowoprądowych dokonuje specjalista z odpowiednimi uprawnieniami w czasie odbiorczych i okresowych przeglądów instalacji, z wykorzystaniem urządzeń pomiarowych.

Jaki typ wyłącznika różnicowoprądowego wybrać?

W sprzedaży dostępne są zabezpieczenia z różnymi typami wyzwalaczy różnicowoprądowych. Wybór właściwego zależy od rodzaju zagrożeń występujących w sieci. Jeżeli sprzęt w chronionym obwodzie nie będzie generował zakłóceń w postaci gładkiego przebiegu prądu DC i prądów o różnych częstotliwościach, najtańszym rozwiązaniem są wyłączniki AC. Jednak obecnie, niezależnie od zastosowania, zaleca się wykorzystywanie zabezpieczeń różnicowoprądowych co najmniej typu A. Są one niewiele droższe, a znacznie bardziej niezawodne – skutecznie wykrywają prądy różnicowe generowane przez urządzenia zawierające elektronikę, która znajduje się niemal we wszystkich współcześnie używanych urządzeniach elektrycznych. Zabezpieczenia różnicowoprądowe typu A ratują życie ludziom i chronią budynki przed pożarami, reagując i zapobiegając nieszczęściom w sytuacjach, w których wyłącznik typu AC zawodzi.

Warto pamiętać, że nawet wyłączniki typu A nie zawsze będą wystarczające. Urządzenia, jak falowniki w instalacjach fotowoltaicznych, stacje ładowania samochodów elektrycznych, czy nawet zwykłe sprzęty AGD tj. pralka i lodówka, mogą generować prądy różnicowe o wyższych częstotliwościach. W tych przypadkach należy rozważyć zastosowanie zabezpieczeń różnicowoprądowych typu F lub typu B/B+.

Typ F rozszerza funkcjonalność zabezpieczeń typu A o wykrywanie prądów różnicowych o częstotliwościach do 1 kHz, które mogą być generowane np. przez przemienniki częstotliwości sterujące silnikami zainstalowanymi w pralkach czy suszarkach do prania.

Typ B z kolei, doskonale chroni przed prądami różnicowymi o częstotliwościach do 2 kHz, a także prądami różnicowymi w postaci gładkiego przebiegu prądu stałego (DC). Jeszcze lepszy pod tym względem jest typ B+, który chroni przed prądami o częstotliwościach w szerszym zakresie – do 20 kHz.

Rozwiązania zapewniające uniwersalność, niezawodność i wygodę

Urządzenia Siemensa z rodziny SENTRON można podzielić na dwie grupy. Pierwszą stanowią wyłączniki różnicowoprądowe RCCB, a drugą tzw. wyłączniki kombinowane RCBO – nadmiarowoprądowe z wbudowanym zabezpieczeniem różnicowoprądowym. Siłą rozwiązań firmy jest różnorodność dostępnych urządzeń i możliwość dostosowania przez projektantów konkretnego modelu zabezpieczeń różnicowoprądowych do aplikacji oraz występujących w obwodzie zagrożeń.

Rozwiązania Siemensa cechuje wszechstronność także ze względu na cechy użytkowe. W ofercie znajdują się urządzenia posiadające biegun N zarówno z lewej, jak i z prawej strony. Dzięki temu do dystrybucji zasilania z zabezpieczenia różnicowoprądowego można wykorzystać standardową szynę łączeniową w wykonaniu 1- lub 3-fazowym, bez konieczności stosowania rozwiązań ze specjalną przerwą na biegun N.

Siemens zapewnia jednolitą bazę akcesoriów dla wszystkich swoich aparatów modułowych. Urządzenia modułowe SENTRON są wyposażone także w wygodny system zatrzaskiwania na szynie DIN, niewymagający użycia narzędzi. Aparatura modułowa SENTRON korzysta z szyn w wykonaniu sztyftowym (pinowym). Takie rozwiązanie zwiększa bezpieczeństwo oraz przejrzystość instalacji – dzięki niemu instalator może łatwiej weryfikować poprawność podłączenia przewodów, gdyż te zawsze są instalowane przed szyną łączeniową. Sztyftowe wykonie pozwala również podłączyć przewód i szynę łączeniową w pojedynczym zacisku.

Rozwiązania Siemensa z definicji są solidne, wytrzymałe i niezawodne. Dodatkowo, zabezpieczenia różnicowoprądowe SENTRON dla wybranych typów są dostępne w wersji SIGRES, zwiększającej niezawodność działania w trudnych warunkach środowiskowych. Pozwala ona również na wydłużenie okresów pomiędzy kolejnymi uruchomieniami funkcji test.

Warto sprawdzić urządzenia Siemensa w praktyce. W szczególności, godny polecenia jest jednomodułowy wyłącznik kombinowany 5SV1 – pierwsze tego typu urządzenie na rynku. Wyłącznik zajmuje o połowę mniej miejsca w porównaniu do klasycznych rozwiązań. Jest on całkowicie elektromechaniczny. Oznacza to, że jest urządzeniem działającym niezależnie od napięcia zasilania, a tylko takie zgodnie z obowiązującymi przepisami mogą być stosowane w Polsce.

Poznaj pozostałe kroki do bezpiecznej instalacji na: siemens.pl/bezpieczna-instalacja-elektryczna

Artykuł Wyłączniki różnicowoprądowe: kluczowy element niezawodności i bezpieczeństwa instalacji elektrycznej pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Najprościej byłoby napisać: Wezwij elektryka Jest w tym dużo prawdy, ale zarazem sam użytkownik instalacji elektrycznej może bardzo wiele zrobić, nawet jeśli jest tylko laikem.

Na początek trzeba nieco przybliżyć jak działa różnicówka? Pomoże to znacznie łatwiej i szybciej zrozumieć przyczynę ewentualnych problemów z wyzwalaniem RCD i być może usunąć ją bez pomocy elektryka.

Jak działa różnicówka?

Przede wszystkim wyłącznik RCD to nie jest urządzenie ani magiczne, ani bezawaryjne. Spotkałem się nawet z opinią, że to urządzenie “wykrywa porażenie prądem” – nic bardziej mylnego!

Przez różnicówkę przechodzą przewody i mówiąc bardzo obrazowo: prąd jednym przewodem wpływa, a innym wraca. Docelowo ten prąd w normalnej sytuacji powinien płynąć tzw. przewodami fazowymi i neutralnymi. Jeśli dostatecznie duża część prądu płynie (wraca) sobie inną drogą, to znaczy, że gdzieś jest poważny problem i wtedy zadziałanie RCD jest bardzo korzystne.

Spora część porażeń prądem powoduje płynięcie tego prądu inną drogą (prąd różnicowy). Warto tutaj na marginesie zaznaczyć i podkreślić kilka bardzo bardzo istotnych rzeczy:

• Nie każde porażenie powoduje powstanie prądu różnicowego, więc nie zawsze RCD wyłączy i tym samym nie zawsze nas uratuje.
• RCD ma prawo wyłączyć dopiero, gdy prąd różnicowy osiągnie wartość nominalną – zwykle 30 mA. Połowa z tego płynąca przez mięśnie, wystarczy aby dostać bardzo silnego skurczu tych mięśni i samemu sobie niechcący wyrządzić krzywdę – kiedyś osobiście tego doświadczyłem. Przez wzgląd na to niektórzy montują RCD o prądzie nominalnym 10 mA zamiast 30 mA – lepiej czasem wydać ciut więcej niż resztę życia chodzić na nudną rehabilitację.
• Wyłącznik RCD nie jest bezawaryjny.
• Zwykle montowana jest najtańsza RCD typu AC, często firm znanych z tego, że produkują buble, ale są najtańsi.
• W domu i wielu innych miejscach powinno się stosować typ A, który jest niewiele droższy, ale skutecznie ratuje życie, a nawet dom od pożaru, w sytuacjach kiedy typ AC nawet nie “drgnie”.

Wiedząc już, że prąd, w swojej bardzo znaczącej większości powinien płynąć przez przewody fazowe (L) oraz neutralne (N), a nie przez przewód ochronny (PE), rurę czy nawet ścianę! Tak, warto wspomnieć iż “wszystko de facto jest przewodnikiem” – kwestia tylko jak bardzo, czyli jak duża jest przewodność danego materiału. Tu przypomnę, że przewodność jest matematyczną odwrotnością rezystancji.

I wracając jeszcze do tego dość absurdalnie brzmiącego przykładu ściany – a nie był to żart – ściana, zwłaszcza wilgotna, jest na tyle dobrym przewodnikiem, że wystarczy aby prąd “popieścił” lub dosłownie zabił.

Problematyczne kondensatory

Wśród laików bardzo znane i jeszcze bardziej nadużywane pojęcie to kondensator. Różne dziwne rzeczy można usłyszeć od osób nieobeznanych i czasami naprawdę trudno się powstrzymać od śmiechu. To nie jest nic innego, jak co najmniej dwa przewodniki oddzielone izolatorem. Nie wnikając w nudne szczegóły, przy prądzie stałym to działa trochę jak magazyn energii, a przy prądzie zmiennym i przemiennym jako mniej lub bardziej kiepski przewodnik. Dla obeznanych w temacie osób słowo przewodnik może tu być lekkim nadużyciem, ale skoro ten artykuł jest skierowany do laików to pozwoliłem sobie na takie uproszczenie.

Zatem gdy już wiemy, że kondensator to dwa przewodniki oddzielone izolatorem, a prąd przemienny sobie przez to “przelatuje”, to możemy wysnuć co najmniej dwa wnioski:

Pierwszy wniosek to stanie na czymś dużym, metalowym, ale odizolowanym od ziemi i innych rzeczy. Dotknięcie ręką przewodu fazowego w takiej sytuacji, raczej nie będzie zbyt przyjemne – w najlepszym razie. Samo ciało człowieka już jest przewodnikiem i leżąc np. na folii oddzielającej od ziemi, nie uchroni to nas, jedynie wprowadzi w mylne przeświadczenie o bezpieczeństwie.

Drugi wniosek, bliższy tematowi, to izolacja w przewodach. Na marginesie to dotyczy wielu innych elementów w instalacji, urządzeniach i wszystkiego wkoło. Żyły w wielożyłowym przewodzie, to tak samo kondensator – czy się to komuś podoba, czy nie.

Powyższy akapit jednoznacznie wyjaśnia, czemu wyłączniki RCD, zwane popularnie różnicówkami, najzwyklej w świecie nie mogą być zbyt czułe. Są ku temu inne techniczne powody, ale to temat na inny artykuł (jeśli nie książkę).

Tak więc, czym dłuższy jest ten przewód i bardziej zewsząd otoczony mniej lub bardziej uziemionym żelastwem, tym większy prąd różnicowy. Nie wszędzie izolację stanowi różnego rodzaju tworzywo sztuczne, bo często za izolację robi dosłownie powietrze. Jeśli ktoś się złapał teraz za głowę, to np. niech rozbierze pierwszą lepszą listwę przedłużacza i z pewnością odzyskam swój honor.

Skoro takowy przedłużacz ma w sobie powietrze, oraz otwory, przez które radośnie wlatują różne dziwne rzeczy, które mniej lub bardziej przewodzą, to one mniej lub bardziej zwiększają prąd różnicowy. Tak samo jest z wieloma innymi urządzeniami czy też elementami instalacji.

Skoro mowa o takich rzeczach, to nie da się ukryć, że tani marketowy przedłużacz na podłodze w łazience to bardzo zły pomysł. Nie pytajcie skąd to wiem

Zgodnie z tzw. pierwszym prawem Kirchhoffa, bardzo “skomplikowana” rzecz, jest taka, że ten prąd się sumuje. Nieco teoretycznie, przy prądzie zmiennym, wskutek przesunięcia fazy, ten prąd może się nawet dosłownie odejmować – nie jest to regułą i w tym wypadku można to pominąć. Jednak może się przytrafić przy walce z RCD i lepiej wtedy to mieć z tyłu głowy.

Mawiają, że woda przewodzi. W dużym skrócie tak, ale zawsze jest jakieś ale. Woda destylowana nie przewodzi, ale każda ilość minerałów zwykle to zmienia. Nawet mając wodę destylowaną, wystarczy, że dostanie się do niej kurz z powietrza. Tu przypomnę, jakby ktoś nie wiedział, że do zabicia człowieka wystarczy dużo mniejszy prąd (natężenie prądu) niżeli nawet to co pobiera żarówka LED o mocy 5 W – więc każda ilość zanieczyszczeń w wodzie ma gigantyczne znaczenie dla porażenia czy zadziałania RCD.

Brudna woda z prania wylana na przedłużacz, wystarczy nie tyle żeby zadziałało RCD, co wręcz na zadziałanie wyłącznika nadprądowego (tzw. eski), który potrzebuje do zadziałania prąd większy kilka rzędów wielkości… Tym samym wilgoć z powietrza, skraplająca się gdzie popadnie, również potrafi w ten sposób “umilić” nam życie.

Była już mowa o izolacji z powietrza, tworzywa i niespodziankach jakie daje nam woda. Jest jeszcze jedna niespodzianka łącząca powyższe, która nie tylko wybiła niejedno RCD, ale nawet odebrała niejedno życie, o czym nieraz mówiono w wiadomościach, ale jak to często bywa w takich sytuacjach – jednym uchem wleciało, drugim wyleciało…

Doświadczenie życiowe wielu laików mówi, że tworzywa sztuczne nie wchłaniają wody. Na pierwszy rzut oka tak jest i niektórym może być bardzo ciężko wytłumaczyć, że jest trochę inaczej. Mianowicie wiele tworzyw sztucznych ma to do siebie, że istotnie powoli wchłania wodę i ta woda z jednej strony uszkadza tworzywo, a z drugiej zamienia izolację na przewodnik. Dlatego przewód długotrwale leżący w wodzie, np. pół roku lub dłużej, aż się prosi o niespodziankę.

Izolacja przewodów

W warunkach domowych i biurowych zdecydowana większość przewodów posiada izolację wykonaną z rodzaju tworzywa znanego jako polwinit. Jego bardziej mądrze brzmiąca nazwa to polichlorek winylu. W czterech ścianach jest to zwykle dość dobra i dopuszczalna izolacja. Jednak woda i promieniowanie UV (ze słońca) z czasem ją uszkadza – czasem do tego stopnia, że przewód wygląda jak nowy, ale po latach pracy, np. na wilgotnym strychu tuż przy oknie, rozlatuje się od samego tylko dotknięcia – raz takie coś widziałem przy montowaniu fotowoltaiki. Czasem strach się bać od tego co ludzie mają po domach…

Owszem, istnieją lepsze ku temu tworzywa sztuczne, ale jest jeden powód, czemu przewody i inne cuda produkuje się z PVC. I tym powodem oczywiście jest cena.

Z reguły takie przewody mają izolację białą lub pomarańczową. Te drugie to często przedłużacze ogrodowe, zwykle opisane jako do chwilowego stosowania na zewnątrz – choć tego przy zakupie większość użytkowników nie doczyta. A później zdziwienie, że są dziury w przewodzie, licznik nabija za dużo prądu albo zabiło dziecko bawiące się w ogródku.

Na zewnątrz powinno się stosować przewody, których producent dopuszcza długotrwałe stosowanie w warunkach atmosferycznych. Bardzo często są to przewody w izolacji gumowej, która ma też tą fajną zaletę, że jest znacznie bardziej wytrzymała mechanicznie i zarazem zwiększa wytrzymałość żyły na pęknięcia wskutek m.in. częstym poruszaniem przewodem. Często markowe elektronarzędzia mają takowe, choć nie jest to regułą.

Wracając trochę na ziemię, trzeba się przyjrzeć domowym i nie tylko domowym urządzeniom. Coraz częściej i bardziej wszelakie urządzenia generują zakłócenia, więc montuje się w nich filtry EMI, które je minimalizują w jedną i drugą stronę. Takowe filtry, zwykle generują prąd różnicowy. Czym większa moc i większe zakłócenia, tym większy filtr i zazwyczaj większy prąd różnicowy. Znaczna ilość komputerów stacjonarnych pracujących na jednej różnicówce, jest dość częstym przykładem. W takich przypadkach, jedynym wyjściem jest wydzielenie dwóch lub więcej osobnych obwodów zasilających wydzieloną część urządzeń.

W kraju nad Wisłą coraz częściej zdarza się, że wezwany samozwańczy elektryk, często z lewymi uprawnieniami, nie będzie diagnozował źródła problemu, tylko wykona tak zwany mostek, powodujący ominięcie prądu przez RCD, czyli dość skutecznie neutralizującego działanie RCD. Wtedy przeciętny laik myśli że zostało “naprawione”. To cudownie prowadzi do jeszcze większego przeświadczenia o własnym lub rodziny bezpieczeństwie. Pilnujcie zawsze co robią osoby podające się za elektryka, bo bardzo łatwo trafić na partacza, który zrobi Wam krzywdę i z uśmiechem na ustach weźmie za to kilka stówek.

Ww. partacze, niezwykle często ignorują kolory przewodów, no bo to czas, a czas to pieniądz. Efekt tego bywa bardzo wspaniały, jak przyjdzie czasem skorzystać z gniazdka, które nie było używane od “stuleci” i cyk, jesteśmy bez prądu. Takie instalacje, jak się czasem spotka, to zawsze jest kraina łez i rozpaczy. Laicy bardzo często się obrażają, jak im się powie, że cała instalacja nadaje się tylko do wymiany. Laik powie, że przecież większość działa… Tak samo można powiedzieć o alkoholu metylowym – może i przesadzam, ale to nie właściciel, a elektryk zwykle bierze na siebie odpowiedzialność za czyjeś śmiertelne porażenie, czasami też za pożar – choć wtedy dowody ewentualnej zbrodni szybko rozmywają się w powietrzu.

Finalnie logiczne się staje, że przyczyną może być wszystko, wraz z instalacją i samą różnicówką. Podczas 5-letnich przeglądów, powinny być dokonane pomiary, także te dotyczące samej różnicówki. Powiedzmy, że problem nastał nagle i nie ma pod ręką elektryka. Jeśli nie było nic w tym samym momencie włączane, to na podstawie powyższej treści trzeba oszacować, co jest najbardziej prawdopodobne. Jeśli po wyłączeniu jednej, czy dwóch rzeczy, problem nadal występuje, to najlepiej wyłączyć kompletnie wszystko i powoli włączać.

Przy ponownym włączaniu albo trafimy co jest przyczyną, albo zauważymy, że nie ma ścisłej reguły, więc albo winą jest sumaryczny prąd różnicowy, albo sama RCD uległa uszkodzeniu. W dwóch ostatnich przypadkach należy koniecznie wezwać elektryka “pomiarowca” (elektryka z uprawnieniami do pomiarów i miernikiem/miernikami do pomiarów ochronnych), który zdiagnozuje przyczynę i ją usunie. Absolutnie nie należy usuwać wyłącznika RCD, gdyż to skromne urządzenie ma więcej zalet niż wad – nie jednej osobie uratowało to życie podczas porażenia i dom od pożaru przy niezauważonym uszkodzeniu przewodu.

I to by było z mojej strony na tyle, jeśli chodzi o przyczyny wybijania różnicówki w wersji dla laików. Jeśli ktoś będzie zainteresowany to wkrótce poruszę ten sam temat z punktu widzenia profesjonalistów.

Artykuł Dlaczego różnicówka wybija? Najczęstsze powody wyzwalania wyłącznika RCD i jak sobie z nimi radzić pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Artykuł Podłączenie zacisku N do różnicówki pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Wprowadzenie

Konstruktorzy nieustannie zmagają się z naciskami, by budować nowocześniejsze maszyny o lepszej wydajności produkcyjnej. Coraz częściej stosowanym rozwiązaniem jest wykorzystanie sterowanych częstotliwościowo napędów o zmiennej prędkości obrotowej. Choć niewątpliwie zdaje to egzamin, takie podejście może spowodować, że wyłącznik różnicowy (RCD) będzie załączał się bez potrzeby, lub doprowadzi nawet do całkowitej utraty funkcji ochronnych. Dlatego tak istotny jest wybór odpowiednego zabezpieczenia.

Sprawność takiego rozwiązania zależy od dokładnego zrozumienia budowy napędu i wyłącznika RCD oraz zasady ich współdziałania. Wybór jest uzależniony od miejsca, w którym pojawia się prąd upływu generowany przez napęd, a także od jego wartości, kształtu fali i składowych częstotliwości.

Napęd elektryczny i przetwornica częstotliwości – podstawy

Zmienna prędkość obrotowa znacznie rozszerza funkcjonalność napędu. Wykorzystanie modulacji częstotliwości umożliwia osiągnięcie dużej dokładności pozycjonowania za pomocą konsekwentnej regulacji prędkości obrotowej silnika. Takie rozwiązanie może jednak powodować powstawanie nadmiaru prądów upływu, nie tylko w przypadku zwarcia, ale też podczas normalnej pracy.

W przypadku dysproporcji faz zasilania prądem zmiennym lub gdy podłączona zostanie znaczna liczba napędów, prąd upływowy zmienny i stały może pojawić się przy częstotliwościach w zakresie MHz. Wartość takiego prądu może przekraczać 100 mA, co wystarczy do błędnego załączenia wyłącznika RCD.

Przetwornice częstotliwości prostują napięcie sieci zasilającej za pomocą mostków diodowych. Napięcie prądu stałego jest wygładzane przed przetworzeniem do postaci napięcia wyjściowego, które może różnić się wartością i częstotliwością.

Ogólnie rzecz biorąc, wraz ze wzrostem wartości prądu upływowego maleje emitowana interferencja pojemnościowa i przewodzone napięcie zakłóceniowe o wysokiej częstotliwości. Oznacza to, że konstruktorzy pozwalają czasem na wzrost prądu upływowego w celu ograniczenia częstotliwości radiowej zakłóceń.

Wyłączniki RCD współpracujące z napędami o zmiennej prędkości obrotowej

Nie da się obliczyć, ile napędów można podłączyć za wyłącznikiem RCD bez jego niepotrzebnego załączania, ponieważ jakość wykonania instalacji ma ogromny wpływ na poziom prądu upływowego. Można jednak przyjąć ogólną zasadę, że za wyłącznikiem mogą być podłączone maksymalnie trzy napędy, o ile instalacja została wykonana prawidłowo.

Wyłączniki RCD typu F zostały opracowane z myślą o jednofazowych falownikach, zapewniając wystarczającą ochronę na wypadek zwarcia doziemnego spowodowanego generowaną przez falownik zawartością harmoniczną, a także ograniczając liczbę niepotrzebnych załączeń wyłącznika.

Ten rodzaj wyłączników oferuje taki sam zakres ochrony i funkcjonalności jak wyłączniki typu A i wykrywa zarówno sinusoidalne prądy zmienne, jak i pulsujące prądy stałe. Dzięki rozbudowanej funkcjonalności, w przypadku współpracy z jednofazowymi falownikami, wyłączniki typu F zapewniają większe bezpieczeństwo i wyższą stabilność systemu w porównaniu z wyłącznikami typu A.

Wyłączniki RCD typu B wykrywają sinusoidalny prąd zmienny, pulsujący prąd stały oraz zakłóceniowy prąd stały o gładkim przebiegu, dzięki czemu mają szerokie zastosowanie. Przystosowane są do pracy w układach trójfazowych o częstotliwości 50/60 Hz. Ponadto wyłączniki różnicowoprądowe typu B wyzwalane są przez prądy zakłóceniowe o częstotliwości do 1 kHz.

Wyłączniki RCD typu Bfq są zgodne z wymogami typu B (norma IEC/EN 62423), choć przewidziane są do użytku w obwodach z przetwornicami częstotliwości dla napędów o zmiennej prędkości obrotowej. Charakteryzują się odpowiednio poprowadzoną krzywą wyłączania obejmującą zakres częstotliwości do 50 kHz, co pozwala uniknąć uciążliwego, błędnego załączania wyłącznika. Przebieg krzywych zdradza obniżoną czułość na prąd upływowy o wyższej częstotliwości.

Wyłączniki RCD typu B+ spełniają wymogi normy VDE 0664-400, a ich skuteczność reagowania na częstotliwość obejmuje zakres do 20 kHz. Maksymalny prąd wyłączeniowy przy wyższych częstotliwościach jest w ich przypadku ograniczony do 420 mA. To zapewnia doskonałą ochronę przed pożarami wywoływanymi przez prąd ziemnozwarciowy w układach wyposażonych w napędy elektroniczne.

Warto zwrócić uwagę, że przy złożonym kształcie fali prądowej do załączenia wyłącznika RCD wystarczy, że prąd skuteczny na jednej częstotliwości osiągnie krzywą załączania, ponieważ często prąd załączenia wyłącznika określany jest na poziomie zaledwie 50/60 Hz.

Wyłączniki RCD typu B, Bfq i B+ (do 63 A) są standardowo wyposażone w funkcje cyfrowych wyłączników różnicowoprądowych, co daje dwie kluczowe korzyści przy zastosowaniu ich z falownikami częstotliwości. Po pierwsze cyfrowe wyłączniki RCD posiadają diodę LED sygnalizującą upływ prądu. To ułatwia użytkownikowi obserwowanie, czy prąd upływowy nie przekracza wartości granicznej. Po drugie działają z dużą dokładnością, dzięki czemu wartość załączenia może być bliższa 100% IΔn. W rezultacie można uniknąć przedwczesnego załączenia wyłącznika.

Zasadniczo wyłączniki RCD typu F, B, Bfq oraz B+ pozwalają zwiększyć bezawaryjność systemu, ponieważ są w znacznym stopniu odporne na niepotrzebne załączenia (obojętność na prąd udarowy ≤ 3 kA i opóźnione załączenie).

Podsumowanie

Aby nadążyć za oczekiwaniami użytkowników, konstruktorzy maszyn muszą być w stanie zaprojektować zharmonizowany układ złożony z wyłączników RCD i napędów, który zagwarantuje jednocześnie najwyższy możliwy poziom ochrony i wydajne sterowanie silnikiem. Cykl życia produktów jest coraz krótszy, w związku z czym od inżynierów i przedsiębiorstw oczekuje się coraz intensywniejszego poprawiania wydajności i zdolności produkcyjnych.

Aby zachować konkurencyjność i sprostać tym wyzwaniom, przedsiębiorstwa muszą nieustannie dopracowywać procesy, skracając czas i ograniczając koszt etapów projektowania, rozwoju, eksploatacji i optymalizacji wykorzystywanych przez siebie systemów automatyki przemysłowej.

Zharmonizowany układ obejmujący wyłącznik RCD i falownik częstotliwości zapewni konstruktorom maszyn dodatkową przewagę nad konkurencją, umożliwiając skrócenie przestojów i obniżenie kosztów eksploatacji ponoszonych przez zakłady produkcyjne będące odbiorcami konstrukcji. Odpowiednio dobrane urządzenia tylko usprawnią stosowane przez nich rozwiązania konstrukcyjne.

Autor: Bartłomiej Jaworski, Senior Product Manager – Eaton

>> Przejdź do produktów Eaton

Artykuł Jak wybrać odpowiedni wyłącznik RCD do współpracy z przetwornicami częstotliwości? pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Artykuł Rozdzielnica dedykowana do Audio pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.