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.

Pierwsze tego typu wyłączniki kombinowane o szerokości 1 modułu montażowego (18 mm) wprowadziła na rynek firma Siemens. W naszej rozdzielnicy wykorzystaliśmy RCBO z zabezpieczeniem nadprądowym do 16A z serii 5SV1:

Dlaczego każdy obwód w rozdzielnicy warto zabezpieczyć osobnym wyłącznikiem kombinowanym?

Po pierwsze, jeśli nastąpi wyzwolenie zabezpieczenia spowodowane przepływem prądu różnicowego, to nastąpi wyłączenie tylko obwodu, gdzie występuje zakłócenie. Gdy w instalacji elektrycznej występuje tylko jeden zbiorczy wyłącznik różnicowoprądowy, jego zadziałanie spowoduje wyłączenie wszystkich obwodów.

Ze względu na podział obwodów, użytkownik zyskuje zwiększoną niezawodność pracy urządzeń. Eliminuje się niepożądane wyłączenie obwodu na skutek zsumowania się minimalnych prądów różnicowych generowanych przez urządzenia elektroniczne przy normalnej pracy (np. prądy generowane przez zasilacze impulsowe), nie dopuszczając do przekroczenia wartości wyzwolenia pojedynczego wyłącznika różnicowoprądowego, który chroni grupę urządzeń.

Wyłączniki różnicowoprądowe z członem nadprądowym serii 5SV1 to również pierwsze na rynku 1-modułowe zabezpieczenia RCBO wyposażone w wyzwalacz elektromechaniczny. Jak dotąd wszystkie spotykane jednomodułowe wyłączniki kombinowane posiadały wyzwalacz elektroniczny, w związku z tym ich stosowanie dopuszczone było tylko w wybranych krajach np. Anglia, Stany Zjednoczone czy Chiny.

Różnice między wyzwalaczem elektromechanicznym a elektronicznym

Wyzwalacz elektromechaniczny (ELM)

Zabezpieczenia różnicowoprądowe dostępne na rynku polskim to w przewadze urządzenia oparte na wyzwalaczach elektromechanicznych (niezależne od napięcia zasilania – o działaniu bezpośrednim). Wyzwalacz o działaniu bezpośrednim charakteryzuje się brakiem zależności jego funkcji ochrony od napięcia zasilania zabezpieczanego obwodu. W obwodzie wyzwalania takiego urządzenia nie występuje wzmacniacz prądowy, który potrzebowałby dodatkowego zasilania z sieci. Zostało to osiągnięte dzięki rozwojowi materiałów ferromagnetycznych, z których wykonane są przekładniki różnicowe. W przekaźniku spolaryzowanym, na którym opiera się działania całego wyłącznika, indukuje się strumień magnetyczny na skutek przepływu prądu różnicowego, który osłabia stały strumień magnetyczny magnesu trwałego, podtrzymującego mechaniczny zamek wyłącznika. Po przekroczeniu zadanego poziomu prądu różnicowego (IΔn, np. 30mA) strumień magnetyczny magnesu trwałego, który podtrzymuje zamek mechaniczny wyłącznika w normalnym stanie pracy urządzenia, zostaje osłabiony na tyle, że następuje odpadnięcie zwory. Tym samym następuje rozłączenia obwodu elektrycznego (odłączenie zasilania od odbiornika energii elektrycznej).

Zalety wyzwalacza elektromechanicznego:

• brak zależności funkcji ochronnych od napięcia zasilania (nieczułe na zapady napięcia),
• zapewnia ochronę w przypadku przerwania przewodu neutralnego N,
• wysoka odporność na zakłócenia elektromagnetyczne EMC (brak elektronicznego wzmacniacza) oraz przepięcia.

Wyzwalacz elektroniczny (ELE)

W układzie wyzwalania tego typu wyłączników zastosowany jest układ elektroniczny będący wzmacniaczem sygnału (prądu różnicowego, indukowanego na uzwojeniu wtórnym przekładnika Ferrantiego:

Zastosowanie układu wzmacniającego umożliwia użycie przekładnika, który generuje sygnał o mniejszej mocy (taki przekładnik jest fizycznie mniejszy co za tym idzie całe urządzenie zabezpieczające może mieć mniejszy gabaryt). Dużym zagrożeniem w tym przypadku jest zależność całego układu od napięcia panującego w chronionym obwodzie (działanie pośrednie). Gdy wartość napięcia spadnie poniżej pewnej wartości (podawanej przez każdego producenta zabezpieczeń różnicowych o działaniu pośrednim), urządzenie nie zapewnia ochrony przed przepływem prądu różnicowego. Dodatkowo funkcje ochronne utracone są również wraz z przerwaniem przewodu neutralnego. Urządzenie opierające się na wyzwalaczach elektronicznym (ELE) powszechnie stosowane są w Ameryce (jako zabezpieczenia GFCI ang. ground fault circuit interrupter).

Do wyłączników 5SV1 producent przewidział dedykowane szyny łączeniowe do aparatów 1+N jednomodułowych (18mm), umożliwiająca w prosty sposób zasilić grupę aparatów. Dostępne są wykonania szyn 12-modułowe (dedykowane dla 12 wyłączników 5SV1) oraz metrowe odcinki na 60 modułów/aparatów.

Artykuł Różnicówka z członem nadprądowym (RCBO) w domowej rozdzielnicy pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.