Schutzabschaltkreise für Elektroinstallationen. Anschlussplan für RCD mit automatischer Schutzabschaltung

Schützende automatische Abschaltung aus dem Netz (im Folgenden Strom genannt) erfolgt durch automatisches Öffnen des Stromkreises eines oder mehrerer Phasenleiter (und ggf. des neutralen Arbeitsleiters) zum Schutz vor Beschädigungen elektrischer Schock. Diese Schutzart ist beispielsweise im betrachteten System implementiert Schutzerdung sowie in der Erdungsanlage und in Fehlerstromschutzeinrichtungen. Die Eigenschaften der automatisch abschaltenden Schutzeinrichtungen und die Parameter der Leiter müssen aufeinander abgestimmt sein, um die in der PUE angegebene normalisierte Zeit zum Abschalten des beschädigten Stromkreises durch die Schutzschalteinrichtung entsprechend der Nennspannung des Versorgungsnetzes sicherzustellen. Schutzschaltgeräte können auf Kurzschlussströme (z. B. in einem Erdungssystem) oder auf Differenzströme (Fehlerstromschutzgeräte) reagieren. In Elektroinstallationen, in denen eine automatische Abschaltung erfolgt, wird ein Potentialausgleich durchgeführt, um die Berührungsspannung im Zeitraum vom Eintreten eines Notfalls bis zum Abschalten der Stromversorgung zu reduzieren.

Nullstellen Wird in elektrischen Anlagen mit Spannungen bis zu 1 kV verwendet und ist eine bewusste Verbindung offener leitender Teile elektrischer Anlagen (einschließlich ihrer Gehäuse) mit einem fest geerdeten Neutralleiter eines Generators oder Transformators.

Dieser Anschluss erfolgt über einen neutralen Schutzleiter (PE-Leiter). Gemäß den Anweisungen in Kapitel 1.7. PUE, ein solches System wird als TN bezeichnet (T – „terra“ (Englisch) – der Neutralleiter der Quelle ist fest geerdet, N – „Neutral“ – offene leitende Teile sind mit diesem Neutralleiter verbunden). Der neutrale PE-Leiter („Schutzerde“) ist vom neutralen Arbeitsleiter (N) zu unterscheiden, der ebenfalls mit dem fest geerdeten Neutralleiter der Quelle verbunden ist, aber für die Stromversorgung einphasiger elektrischer Empfänger bestimmt ist. Die PE- und N-Leiter können auf ihrer gesamten Länge getrennt werden und bilden zusammen mit den Phasenleitern ein Fünfleitersystem mit der Bezeichnung TN-S (S – „getrennt“). Wenn sie über die gesamte Länge in einem PEN-Leiter zusammengefasst sind, handelt es sich um ein vieradriges TN-C-System (C – „Kombination“ – „kombiniert“). Es wird auch ein TN-C-S-Zwischensystem verwendet, bei dem ausgehend von der Stromquelle ein PEN-Leiter verlegt und dieser dann im Bereich der elektrischen Empfänger, die zum Anschluss an die Stromquelle vorgesehen sind, in separate N- und PE-Leiter aufgeteilt wird TN-S-System. Aus Sicherheitsgründen ist das TN-S-System dem TN-C-System vorzuziehen, da im Normalbetrieb der Betriebsstrom nicht über den Schutzleiter fließt. Daher sind die Potentiale neutralisierter offener leitfähiger Teile elektrischer Anlagen praktisch gleich und gleich dem Erdpotential. Das erstmals in den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts vorgeschlagene TN-S-System ist seit 1995 in der heimischen Industrie und im Alltag weit verbreitet, der Anwendungsbereich des TN-C-Systems (seit 1910 verwendet) ist jedoch immer noch vorherrschend.

Die Installation und der Betrieb von Drehstromnetzen ist ohne eine eindeutige (aus der Ferne) Identifizierung von Phasen- und Neutralleitern nicht möglich. Dies ist durch eine Farbcodierung möglich. Die Phasenbusse A (in den Diagrammen mit L1 bezeichnet), B (L2) und C (L2) sind jeweils farbig Gelbgrün Und Rot Farben. Bezeichnungen A, B, C – direkte Buchstabenfolge des lateinischen Alphabets; direkte Buchstabenfolge des russischen Alphabets – Zh, Z, K (der Buchstabe I fehlt). Der Arbeitsneutralleiter (N) ist einlackiert Blau Farbe, schützend (PE) – in Gelbgrün Farbe (da der Leiter durch zwei Buchstaben gekennzeichnet ist, gibt es zwei Farben). Der kombinierte PEN-Leiter ist blau lackiert und weist in regelmäßigen Abständen quer verlaufende (schräge) abwechselnde Streifen aus Gelb und Grün auf. Wenn ein DC-Netzwerk verwendet wird, ist der „+“-Bus farbig Zu Rot Farbe, „–“ – in Blau , Nullleiter (Neutralleiter) - in Blau . Bei Elektroinstallationen sollte der Bus, der einer Person am nächsten ist (z. B. beim Öffnen der Tür des Stromaggregats oder beim Besteigen eines Oberleitungsträgers), immer ein PE-Bus sein. Als nächstes kommt der N-Bus und dann die Phasenbusse, und unmittelbar nach dem N-Bus kommt der Phase-C-Bus (rote Farbe ist die Farbe der Gefahr), dann B und schließlich ist der am weitesten entfernte Bus der Phase-A-Bus In Gleichstromnetzen sollte der Bus, der der Person am nächsten ist, neutral sein, gefolgt vom „+“-Bus (rot) und dann vom „–“-Bus.

Kennengelernt haben farblich gekennzeichnet Betrachten wir das Funktionsprinzip der Erdung in einem Drehstromnetz am Beispiel des TN-C-Systems (Abbildung 5.26).

Abbildung 5.26 – Schutzerdungskreis (TN-C-System)

Die Erdung verwandelt einen Phasendurchschlag am Gehäuse in einen Kurzschluss (Kurzschluss) zwischen Phase und Neutralleiter und fördert den Stromfluss I bis (Bild 5.26) großer Größenordnung. Dieser aktuelle Wert löst die Schutzeinrichtung (A3) aus, die die beschädigte Anlage automatisch vom Netz trennt. Dieser Schutz kann durch Sicherungen oder Leistungsschalter erfolgen. Der Kurzschlussstrom muss so groß sein, dass er innerhalb der zulässigen Zeit zum Durchbrennen des Sicherungseinsatzes oder zum Auslösen des Leistungsschalters führt.

Laut PUE beträgt die maximal zulässige automatische Schutzabschaltzeit im TN-System 0,8; 0,4; 0,2 und 0,1 s abhängig von der Phasennennspannung des Netzes: 127, 220, 380 bzw. mehr als 380 V. Auch die kleinsten Querschnittsflächen neutraler Schutzleiter sind geregelt. Bestehen die Schutzleiter aus dem gleichen Material wie die Phasenleiter, so ist ihr kleinster Querschnitt vom Querschnitt der Phasenleiter abhängig auf die folgende Weise:

Wenn der Querschnitt der Phasenleiter kleiner oder gleich 16 mm 2 ist, dann ist der kleinste Querschnitt der Schutzleiter gleich dem Querschnitt der Phasenleiter;

Beträgt der Querschnitt der Phasenleiter mehr als 16 mm 2, aber weniger als 35 mm 2, muss der Querschnitt der Schutzleiter mindestens 16 mm 2 betragen;

Wenn der Querschnitt der Phasenleiter mehr als 35 mm 2 beträgt, entspricht der Querschnitt der Schutzleiter der Hälfte des Querschnitts der Phasenleiter, sofern die Ansprechzeit des Schutzes eingehalten wird (0,4 s bei eine Phasenspannung von 220 V).

Die Querschnitte neutraler Schutzleiter aus anderen Werkstoffen müssen in ihrer Leitfähigkeit den angegebenen entsprechen.

Der neutrale Schutzleiter sollte keine Sicherungen oder andere Trennvorrichtungen enthalten. Es ist zulässig, Schalter zu verwenden, die gleichzeitig den Neutralleiter und den Phasenleiter trennen.

Es fließt einphasiger Kurzschlussstrom Ik Schleife „Phase-Null“ (Abbildung 5.26). Es besteht aus einem Phasenleiter (Abschnitt von Leistungstransformator zum beschädigten Bereich), das mit dem PEN-Leiter verbundene Metallgehäuse der Elektroinstallation, der PEN-Leiter selbst (der Abschnitt vom Gehäuse der Elektroinstallation bis zum Nullpunkt des Leistungstransformators) sowie die Phasenwicklung von der Leistungstransformator (in diesem Fall die Wicklungen der Phase A). Wenn der Schleifenwiderstand zwischen Phase und Null groß ist, überschreitet die Reaktionszeit des Schutzes die maximal zulässige automatische Abschaltzeit des Schutzes. Daher wird der Widerstand dieser Schleife mindestens alle drei Jahre mit den Instrumenten M417, ESO202 und ähnlichen Geräten gemessen. Wenn der Widerstandswert nicht akzeptabel ist, werden die Verbindungen der Metallgehäuse von Elektroinstallationen mit dem Neutralleiter überprüft (Festigkeit der Schraubverbindungen und Unversehrtheit der Schweißkontaktverbindungen prüfen, Zunder entfernen, Kontakte von Rost reinigen). Nach der Inspektion wird der Kontaktwiderstand der Kontakte überprüft – er sollte nicht mehr als 0,05 Ohm betragen.

Der neutrale Schutzleiter wird mit der Erde verbunden, indem der neutrale und der wiederholte Erdungsleiter geerdet werden, deren Stromausbreitungswiderstand mit r 0 bzw. r p bezeichnet wird (Abbildung 5.26). Die wiederholte Erdung erfolgt an den Enden von Freileitungen (oder Abzweigungen davon mit einer Länge von mehr als 200 m) sowie an dreiphasigen (einphasigen) Eingängen in Gebäude, in denen elektrische Anlagen geerdet werden müssen. Der neutrale Erdungswiderstand, der Gesamtwiderstand der wiederholten Erdungsleiter und jeder einzelne davon dürfen die festgelegten Werte nicht überschreiten niedrigsten Werte, zum Beispiel in einem 380/220-V-Netz 4, 10 bzw. 30 Ohm (Tabelle 5.8). Die geerdeten Teile elektrischer Anlagen werden über den neutralen Schutzleiter geerdet. Daher zeigt sich im Notfall (bevor die beschädigte Anlage automatisch vom Netz getrennt wird) die Schutzwirkung dieser Erdung, d. h. die Spannung der geerdeten Teile gegenüber der Erde wird reduziert. Darüber hinaus ist dies insbesondere bei einem Bruch des PEN-Leiters und einem Phasenkurzschluss zum Gehäuse über die Unterbrechungsstelle hinaus von Bedeutung. Darüber hinaus wird durch die Erdung des Neutralleiters der Quelle, auch ohne erneute Erdung, das Potenzial an Gehäusen elektrischer Geräte mit beschädigter Isolierung erheblich reduziert. An Luftleitungen Die Neuerdung des Neutralleiters dient auch dem Blitzschutz. Als neutrale Schutzleiter können Stahlbänder, Metallgeflechtkabel, Metallkonstruktionen von Gebäuden, Kranbahnen usw. verwendet werden.

In Fällen, in denen die elektrische Sicherheit in einem TN-System durch Schutzerdung nicht gewährleistet werden kann, ist es in einem Netz bis 1 kV mit fest geerdetem Neutralleiter zulässig, offene leitende Teile mithilfe einer Erdungselektrode zu erden, die elektrisch unabhängig vom fest geerdeten Neutralleiter ist Quelle (TT-System). Gleichzeitig ist zum Schutz vor indirektem Kontakt eine automatische Abschaltung unter zwingender Verwendung eines FI-Schutzschalters und Einhaltung folgender Bedingungen vorgesehen:

wobei I z der Auslösestrom der Schutzeinrichtung ist; R z – Gesamtwiderstand des Erdungsleiters und des Erdungsleiters des elektrischen Empfängers, der am weitesten vom RCD entfernt ist. Darüber hinaus ist ein Potentialausgleichssystem implementiert.

Sicherheitsabschaltung ist ein schnell wirkendes Schutzsystem, das eine elektrische Anlage automatisch (in 0,2 Sekunden oder weniger) abschaltet, wenn die Gefahr eines Stromschlags für eine Person besteht. Die Schutzabschaltung wird in Fällen eingesetzt, in denen eine Schutzerdung oder Erdung nicht möglich oder schwierig ist oder wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass Personen nicht isolierte spannungsführende Teile elektrischer Anlagen berühren. Daher ist es ratsam, eine Schutzabschaltung zu verwenden, um den Schutz bei der Verwendung zu gewährleisten handgeführte Elektrowerkzeuge, mobile Elektroinstallationen, sowie im Alltag.

Wenn eine Phase mit dem Gehäuse kurzgeschlossen wird, wenn der Isolationswiderstand der Phasen gegenüber der Erde unter einen bestimmten Grenzwert sinkt, wenn eine Person ein spannungsführendes Teil berührt, das unter Spannung steht, kommt es zu einer Änderung der elektrischen Parameter des Netzwerks. die als Impuls für den Betrieb dienen können Fehlerstromschutzschalter (RCD), dessen Hauptbestandteile ein Fehlerstromschutzschalter und ein Leistungsschalter sind.

Der Fehlerstromschutzschalter reagiert auf Änderungen der Parameter des Stromnetzes und sendet ein Signal zum Auslösen des Leistungsschalters, der die geschützte Elektroinstallation vom Netz trennt.

Fehlerstromschutzschalter dienen nicht nur dazu, eine Person vor Stromschlägen zu schützen, wenn sie offene Leitungen oder unter Spannung stehende elektrische Geräte berührt, sondern auch, um Brände zu verhindern, die durch den längeren Fluss von Leckströmen und daraus entstehenden Kurzschlussströmen entstehen.

Der Hauptzweck von U3O ist daher: Schutz vor Leckströmen; Schutz gegen Fehlerströme zur Erde; Brandschutz.

Abhängig vom Eingangssignal sind RCDs bekannt, die auf Körperspannung gegenüber Erde, auf Erdschlussstrom, auf Nullspannung, auf Differenzstrom, auf Betriebsstrom usw. reagieren.

Ein Fehlerstromschutzschalter, der auf die Gehäusespannung gegenüber der Erde reagiert (Bild 5.27), eliminiert die Gefahr eines Stromschlags, wenn an einem geerdeten oder neutralisierten Gehäuse erhöhte Spannung auftritt, beispielsweise bei Isolationsschäden.

Abbildung 5.27 – Schematische Darstellung eines RCD, der auf Körperspannung relativ zur Erde reagiert

Das Funktionsprinzip besteht in einer schnellen Trennung vom Installationsnetz, wenn die Spannung am Gehäuse gegenüber der Erde einen vorgegebenen Wert überschreitet, bei dem eine Berührung des Gehäuses gefährlich wird. Ein solcher RCD reagiert nicht nur auf einen vollständigen Durchbruch der Isolierung, sondern auch auf eine teilweise Abnahme seines Widerstands.

Ein Fehlerstromschutzschalter, der mit Gleichstrom betrieben wird, dient der kontinuierlichen automatischen Überwachung der Phasenisolation gegenüber Erde sowie dem Schutz einer Person, die stromführende Leitungen berührt (Abbildung 5.28). In diesen Geräten wird der aktive Isolationswiderstand von Dreiphasendrähten r relativ zur Erde anhand des Betriebsstroms I op geschätzt, der von einer externen Quelle durch diese Widerstände fließt. Wenn r infolge einer Beschädigung der Isolierung und eines Kurzschlusses des Kabels mit Erde durch einen niedrigen Widerstand r des Leistungsschalters oder durch eine Person, die das Phasenkabel berührt, unter den festgelegten Grenzwert sinkt, steigt der Strom I op an, wodurch der Schutz verursacht wird Das Netzwerk muss von der Stromquelle getrennt werden.

Ein Fehlerstromschutzschalter, der auf Differenzstrom reagiert, bietet Schutz bei Berührung einer Person mit dem geerdeten oder neutralisierten Körper einer elektrischen Anlage, wenn eine Phase mit dieser kurzgeschlossen ist, sowie bei Kontakt einer Person mit einem spannungsführenden Teil ist energetisiert. RCDs dieser Art werden häufig in der Landwirtschaft und im Alltag eingesetzt.

Abbildung 5.28 – Schematische Darstellung eines RCD, der mit einem konstanten Betriebsstrom arbeitet (Ausgangszustand)

Ein schematisches Diagramm einer solchen Fehlerstrom-Schutzeinrichtung ist in Abbildung 5.29 dargestellt. Der Sensor ist ein Stromwandler (CT) (Abbildung 5.30).

Abbildung 5.29 – Schematische Darstellung eines RCD, der auf Differenzstrom reagiert (Ausgangszustand)

Abbildung 5.30 – Ringförmiger Magnetkern mit Sekundärwicklung eines Transformators

Wenn die Ströme in den Phasendrähten I 1, I 2, I 3 gleich und um 120° zueinander phasenverschoben sind, ist der von ihnen erzeugte Gesamtmagnetfluss im CT-Magnetkreis Null. Tritt eine Asymmetrie der Phasenleitfähigkeit relativ zur Erde auf, beispielsweise durch einen Kurzschluss zwischen Phase und Erde oder durch die Berührung einer Phase im Schutzbereich durch eine Person, ist die Gleichheit der Ströme in den Phasen verletzt. Der Vektorsumme dieser Ströme entspricht ein Differenzstrom, der entsprechend dem Übersetzungsverhältnis von der Sekundärwicklung des Transformators auf den Eingang der Stromrelaiswicklung (RT) übertragen wird. Wenn dieser Strom den Wert des Betriebsstroms des Relais erreicht (oder überschreitet), öffnen sich dessen Öffnerkontakte und trennen den Leistungsempfänger vom Versorgungsnetz. Das Relais schaltet sich auch dann aus, wenn der Bediener den Steuergriff in der gespannten Position hält. Wenn das Signal vom Stromwandler verstärkt werden muss, wird ein Stromverstärker zwischen ihm und dem PT-Relais platziert (in Abbildung 5.29 nicht dargestellt).

Diese Art von Fehlerstromschutzschalter kann sowohl in einem Netzwerk mit isoliertem als auch in einem Netzwerk mit geerdetem Neutralleiter verwendet werden. Am effektivsten ist diese Trennvorrichtung jedoch in einem Netzwerk mit geerdetem Neutralleiter, in dem der Stromwandler auch auf dem Leiter platziert werden kann, der den Neutralpunkt des Leistungstransformators erdet, wodurch das gesamte von ihm gespeiste Netzwerk geschützt wird .

Beim Schutz eines einphasigen elektrischen Empfängers werden die Phasen- und Neutralleiter durch den ringförmigen Magnetkreis geführt, mit dessen Hilfe er an das Versorgungsnetz angeschlossen wird. Im Normalbetrieb sind die Ströme in diesen Leitern gleich und entgegengesetzt gerichtet, sodass ihr gesamter magnetischer Fluss im Magnetkreis Null ist. Im Falle eines Erdschlusses wird die Stromgleichheit verletzt und es entsteht ein Differenzstrom. Der weitere Betrieb des RCD bis zur Trennung des elektrischen Empfängers vom Netz ähnelt dem oben beschriebenen Gerät in Bezug auf dreiphasige Schutzobjekte.

Fehlerstromschutzgeräte können als zusätzlicher Schutz für Erdung und Erdung sowie als unabhängiger Schutz (anstelle dieser) dienen und sind bei der Erdung nicht vom Erdungswiderstand und dem Widerstand des Neutralleiters abhängig. Der Nachteil dieses RCD-Typs ist seine Unempfindlichkeit gegenüber einer symmetrischen Abnahme des Phasenisolationswiderstands in den geschützten elektrischen Betriebsmitteln, die sehr selten auftritt.

Die folgende Klassifizierung von Fehlerstromschutzeinrichtungen, die durch Differenzstrom ausgelöst werden, ist bekannt: AC – reagiert auf sinusförmigen Wechselstrom; A – reagiert auf wechselnden und pulsierenden Gleichstrom; B – reagiert auf Wechsel-, Gleich- und Gleichstrom; S – selektiv (mit Abschaltverzögerung); O – wie Typ S, jedoch mit kürzerer Abschaltverzögerung.

Das Vorhandensein von RCDs vom Typ A und B ist darauf zurückzuführen, dass Differenzableitströme durch den Einsatz elektronischer Geräte, beispielsweise Gleichrichter oder Frequenzumrichter, pulsierend werden oder die Form eines geglätteten Gleichstroms annehmen können. Fehlerstromschutzschalter der Typen S und G dienen der selektiven Abschaltung von Schutzobjekten. Daher muss bei einem mehrstufigen Schutzschema der RCD, der näher an der Stromquelle liegt, eine Ansprechzeit haben, die mindestens dreimal länger ist als die Ansprechzeit des RCD, der näher am Verbraucher liegt.

Fehlerstromschutzgeräte sind mit Nennableitströmen von 10, 30, 100, 300, 500, 1000 mA erhältlich. Darüber hinaus werden RCDs mit Einstellungen von 100 mA oder mehr üblicherweise zur Gewährleistung der Selektivität des Schutzes und mit einer Einstellung von 300 mA auch zum Schutz vor Feuer bei Erdschluss eingesetzt.

Fehlerstromschutzgeräte können elektromechanisch oder elektronisch sein. Erstere sind nicht von der Versorgungsspannung abhängig, da für ihren Betrieb die Energie des Eingangssignals (Differenzstrom) ausreicht. Letztere sind abhängig, da sie von einem kontrollierten Netzwerk oder von einer externen Quelle gespeist werden (ein Signal mit geringer Leistung von einem Differentialtransformator wird einem elektronischen Verstärker zugeführt, der den Auslösemechanismus der Hauptkontakte des RCD mit einem leistungsstarken Strom versorgt Impuls – Dutzende und sogar Hunderte Watt, ausreichend, um eine einfache Freisetzung auszulösen). Unter diesem Gesichtspunkt sind elektronische RCDs weniger zuverlässig als elektromechanische. Wenn außerdem der Neutralleiter zum Installationsort des elektronischen FI-Schutzschalters bricht, funktioniert dieser nicht ohne Strom und der Phasendraht im geschützten Objekt birgt die Gefahr eines Stromschlags. Um diesen Nachteil zu beseitigen, sind elektronische RCDs mit einem elektromagnetischen Relais ausgestattet, das im Haltemodus arbeitet und das getrennte Objekt schützt, wenn die Stromversorgung des Schutzgeräts unterbrochen wird. Eine Reihe inländischer Unternehmen stellen elektronische Fehlerstromschutzschalter her, während in Deutschland, Frankreich, Österreich und einigen anderen europäischen Ländern nur RCDs verwendet werden dürfen, die nicht von der Versorgungsspannung abhängig sind. Elektromechanische RCDs werden von führenden westlichen Unternehmen hergestellt - Siemens, ABB, GF POWER, Legrand, Merlin Gerin usw. Inländische elektromechanische Geräte sind bekannt - ASTRO-UZO, DEK, IEK.

Es sind auch kombinierte RCDs bekannt, die mit einem zusätzlichen eingebauten Schutz gegen Kurzschlussströme und Überlastungen ausgestattet sind – den sogenannten Differentialschutzschaltern.

Bei der Auswahl eines RCD müssen Sie sich an der Bedingung orientieren, dass der Gesamtableitstrom stationärer und tragbarer elektrischer Empfänger 1/3 des Nennauslösestroms des RCD nicht überschreiten darf. In Ermangelung von Daten sollte der Leckstrom elektrischer Empfänger mit 0,4 mA pro Ampere Laststrom und der Netzwerkleckstrom mit 10 μA pro 1 m Phasenleiterlänge gemessen werden. Basierend auf der letzten Bedingung wird in alten Häusern und Industriegebäuden mit abgenutzter Verkabelung ein FI-Schutzschalter mit einem Nennabschaltstrom von 30 und nicht 10 mA installiert. In neuen Häusern, in neu gebauten Produktionsgelände sowie in Sanitärräumen mit hoher Luftfeuchtigkeit wird zum Schutz von Mensch und Tier vor Stromschlägen ein FI-Schutzschalter mit einem Nennabschaltstrom von 10 mA eingesetzt (der Netzableitstrom führt nicht zu Fehlalarmen).

Der Fehlerstromschutzschalter ist in Reihe mit dem Schutzschalter geschaltet, und es wird empfohlen, den Nennstrom des Schutzschalters eine Stufe niedriger als den Nennstrom des RCD zu wählen. Beim Anschluss empfiehlt es sich, spezielle Kabelschuhe zu verwenden, um eine Überhitzung an der Kontaktstelle zu vermeiden.

Für den normalen Betrieb des RCD ist es notwendig, seine Leistung monatlich durch Drücken der Schaltfläche „Test“ zu überprüfen. Das Deaktivieren des RCD zeigt an, dass das Gerät ordnungsgemäß funktioniert. In Tierhaltungsbetrieben und Produktionsanlagen werden mindestens einmal im Quartal Leistungskontrollen durchgeführt.

RCD wird nicht verwendet, wenn das geschützte Netzwerk versorgt automatische Systeme Feuerlöschung, Belüftung, Notbeleuchtung sowie Verbraucher Erste Gruppen zur Zuverlässigkeit der Stromversorgung .

Elektrische Empfänger der ersten Gruppe (Kategorie)– elektrische Empfänger, deren Unterbrechung der Stromversorgung eine Gefahr für Menschenleben, eine Gefährdung der Staatssicherheit, erheblichen Sachschaden oder eine Störung des Komplexes mit sich bringen kann technologischer Prozess, vor allem Funktionsstörungen wichtige Elemente Versorgungs-, Kommunikations- und Fernseheinrichtungen. Diese elektrischen Empfänger werden mit Strom aus zwei unabhängigen, gegenseitig redundanten Stromquellen versorgt (die zweite kann ein lokales Dieselkraftwerk sein), und eine Unterbrechung der Stromversorgung kann nur für die Dauer der automatischen Stromwiederherstellung zugelassen werden. In der agroindustriellen Produktion sind Stromempfänger der ersten Kategorie Geflügelfabriken.

RCDs können zum Schutz von Leistungsempfängern der zweiten und dritten Kategorie der Stromversorgungszuverlässigkeit verwendet werden. Leistungsempfänger der zweiten Kategorie – elektrische Empfänger, deren Unterbrechung der Stromversorgung zu einem massiven Mangel an Produkten, massiven Ausfallzeiten von Arbeitskräften, Maschinen und Industrietransporten sowie einer Störung der normalen Aktivitäten einer erheblichen Anzahl von Stadt- und Landbewohnern führt. Elektrische Empfänger der zweiten Kategorie werden mit Strom aus zwei unabhängigen, zueinander redundanten Stromquellen versorgt. Im Falle eines Stromausfalls an einer der Stromquellen sind Unterbrechungen der Stromversorgung für die zum Einschalten erforderliche Zeit zulässig Notstromversorgung Aktionen des diensthabenden Personals oder eines mobilen Einsatzteams. In der landwirtschaftlichen Produktion sind elektrische Empfänger der zweiten Kategorie Viehställe und Gewächshäuser.

Für Leistungsempfänger der dritten Kategorie Die Stromversorgung kann aus einer einzigen Stromquelle erfolgen, sofern die für Reparaturen erforderlichen Stromunterbrechungen einen Tag nicht überschreiten. Stromempfänger erhalten Strom aus einer einzigen Quelle. Alle Wohngebäude, Garagen, Reparaturwerkstätten usw. gehören zu den Leistungsempfängern der dritten Kategorie der Stromversorgungszuverlässigkeit.

Bei der Wahl Differentialschutzschalter (automatische Maschinen) Es ist zu beachten, dass ihre Hauptzwecke darin bestehen: Schutz vor Überlastströmen; Schutz gegen Kurzschlussströme; Schutz vor Leckströmen; Überspannungsschutz; Brandschutz.

Differentialschutzschalter können in einem breiten Umgebungstemperaturbereich eingesetzt werden, ermöglichen den Anschluss von Kupfer- und Aluminiumleitern und erfordern während des Betriebs keine Wartung. Differentialschalter erfüllen moderne Anforderungen Brandschutz Ihre Körperteile bestehen aus Materialien, die Feuerwiderstandstests bei Temperaturen bis zu 960 °C standhalten. Differentialschutzschalter gibt es in zwei- und vierpoliger Ausführung. Das Gerät wird auf einer 35 mm DIN-Schiene montiert.

Genau wie bei einem RCD wird die Funktionalität durch Drücken der „Test“-Taste überprüft – beim Drücken schaltet sich das Gerät sofort aus. Um das Gerät nach dieser Prüfung einzuschalten, müssen Sie die „Return“-Taste drücken und den Schaltergriff spannen.

Die Schutzabschaltung dient der schnellen und automatischen Abschaltung einer beschädigten Elektroinstallation im Falle eines Phasenkurzschlusses zum Gehäuse, einer Verringerung des Isolationswiderstands von Leitern oder eines Kurzschlusses einer Person zu leitenden Elementen.

Der Einsatzbereich von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) ist praktisch unbegrenzt: Sie können in Netzen jeder Spannung und mit jedem Neutralleitermodus eingesetzt werden. RCDs sind am weitesten verbreitet in Netzen mit Spannungen bis 1000 V in Anlagen mit hohem Gefahrengrad, wo der Einsatz einer Schutzerdung oder Erdung aus technischen oder anderen Gründen schwierig ist, beispielsweise auf Prüf- oder Laborständen.

Zu den Vorteilen von RCDs gehören: Einfachheit der Schaltung, hohe Zuverlässigkeit, hohe Geschwindigkeit (Reaktionszeit t = 0,02¸0,05 s), hohe Empfindlichkeit und Selektivität.

Nach dem Funktionsprinzip unterscheiden sich RCDs wie folgt:

Direkte Aktion:

1. RCD, der auf die Gehäusespannung reagiert U Zu;

2. RCD reagiert auf Körperstrom ICH Zu.

Indirekte Aktion:

3. RCD, der auf Phasenspannungsasymmetrie reagiert – Nullsystemspannung UÖ;

4. RCD, der auf Asymmetrie der Phasenströme reagiert – Nullstrom ICHÖ;

5. RCD reagiert auf Betriebsstrom ICH op.

Betrachten wir die aufgeführten Arten von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen.

1. RCD, der auf die Gehäusespannung reagiert.

Funktionsweise der in Abb. gezeigten RCD-Schaltung. 7.29 wird wie folgt durchgeführt.

Durch Drücken der „START“-Taste mit Schließerkontakten wird das Kraftwerk in Betrieb genommen. In diesem Fall ist die Auslösespule in Ordnung, da sie Strom von den Phasenleitern erhält 2 Und 3 Durch Zusammendrücken der Feder P und Zurückziehen der Stange werden alle vier Kontakte des MP-Magnetstarters geschlossen. Die „START“-Taste wird losgelassen und die weitere Stromversorgung des OK bei laufendem EC erfolgt über die LS-Selbstspeiseleitung über den MK-Kontakt. Wenn ein Phasenleiter, beispielsweise ein Leiter, kurzgeschlossen ist 2 , zum Kraftwerksgehäuse über ein Spannungsrelais RN, das an der zusätzlichen Erdungsleitung installiert ist ( r g), fließt Strom. In diesem Fall öffnen sich die Öffnerkontakte des RN-Spannungsrelais, die OK-Spulen werden stromlos und mit Hilfe einer mechanischen Feder P öffnen sich die Kontakte des Magnetstarters und die beschädigte Anlage wird abgeschaltet aus dem Netzwerk. Die Gefahr eines Stromschlags für das Bedienpersonal ist ausgeschlossen. Um die Funktionsfähigkeit der RCD-Schaltung zu überprüfen, wird im Leerlaufbetrieb der Elektroanlage ein Selbsttest durchgeführt. Wenn Sie die KS-Taste drücken, wird der Phasenleiter angeschlossen 1 und eine Schutzerdungsleitung über einen Widerstand R mit, wird das Netzteilgehäuse unter Spannung gesetzt. Wenn die RCD-Schaltung in gutem Zustand ist und keine Mängel vorliegen, wird die gesamte Anlage wie oben beschrieben abgeschaltet. Unter Verwendung einer selbstspeisenden Leitung LS mit einem zusätzlichen mechanischen Kontakt MK entsteht die in Abb. 7.29 ermöglicht einen Nullschutz – Schutz gegen Selbstanlauf der Elektroanlage

mit einem plötzlichen Verschwinden und plötzlichen Wiederauftreten der Spannung.

Reis. 7.28. Schematische Darstellung des Fehlerstromschutzschalters,
auf das Potenzial des Körpers reagieren:

MP – Magnetstarter; OK – Auslösespule mit Feder P; RN – Spannungsrelais mit normalerweise geschlossenen Kontakten RN; R 3 - Widerstand der Hauptschutzerdung; r g- Widerstand der zusätzlichen Erdung; LS – selbstspeisende Linie; MK - zusätzlicher mechanischer Kontakt; P - „START“-Taste; C - „STOP“-Taste; KS – Taste „SELBSTKONTROLLE“; R c- Widerstand gegen Selbstkontrolle; ein 1 , ein 2 - Kontaktkoeffizienten der Haupt- und Zusatzerdung

Die Auswahl der Ansprechspannung des auf die Gehäusespannung ansprechenden RCD erfolgt nach der Formel:

(7.25)

Wo U pr add – zulässige Berührungsspannung, angenommen gleich 36 V bei einer Dauer der Stromeinwirkung auf eine Person von 3¸10 s. (Tabelle 7.2); R P, XL– aktiver und induktiver Widerstand des NS; a 1 , a 2 – Kontaktkoeffizienten der entsprechenden Erdungsleiter; r g– Widerstand der zusätzlichen Erdung.

Die Berechnung nach Formel (7.25) reduziert sich auf die Mengenermittlung r g in diesem Fall sollte die Ansprechspannung des RCD-Kreises kleiner sein als die Berührungsspannung, d.h. U Heiraten< U usw.

2. RCD, der auf Körperstrom reagiert.

Das Funktionsprinzip des Leistungsschalterkreises, der auf den Körperstrom reagiert, ähnelt dem oben beschriebenen Betrieb des RCD-Kreises, der durch die Körperspannung ausgelöst wird. Dieses Schema erfordert keine Installation einer zusätzlichen Erdung. Anstelle eines Spannungsrelais RN ist an der Hauptschutzerdungsleitung ein Stromrelais RT installiert. Andere Geräte und Schaltungselemente bleiben unverändert, wie in Abb. 7.20. Aktuelle Auswahl auslösen ICH Der Durchschnitt des RCD, der auf den Strom des EC-Gehäuses reagiert, wird nach der Formel ermittelt:

ICH av = (7.26)

Wo Z RT – Gesamtwiderstand des Stromrelais, R 3 – Schutzerdungswiderstand; U– zulässige Berührungsspannung (7,25).

3. RCD, der auf Phasenspannungsasymmetrie reagiert.

Reis. 7.30 Uhr. Schematische Darstellung des Fehlerstromschutzschalters,
Reaktion auf Phasenspannungsasymmetrie:

A- Nullsystemfilter mit gemeinsamem Punkt 1 ; RN – Spannungsrelais;
Z 1 , Z 2 , Z 3 - Impedanzen der Phasenleiter 1, 2 und 3; R zm1, R zm2 - Widerstand
Kurzschluss der Phasenleiter 1 und 2 gegen Erde; Uо =φ 1 - φ 2  – Nullsystemspannung (φ 1 – Potential am Punkt 1 , φ 2  - Potential an einem Punkt 2 )

Der Sensor in dieser RCD-Schaltung ist ein Nullsystemfilter, der aus sternförmig geschalteten Kondensatoren besteht.

Betrachten wir die Funktionsweise der in Abb. gezeigten RCD-Schaltung. 7.30 Uhr.

Wenn die Widerstände der Phasenleiter gegenüber der Erde gleich sind, d.h. Z 1 = Z 2 = Z 3 = Z, dann ist die Nullspannung Null, U o = φ 1 - φ 2  = 0. In diesem Fall funktioniert diese RCD-Schaltung nicht.

Bei einer symmetrischen Abnahme des Widerstandes der Phasenleiter um den Betrag N> 1, d.h. , dann die Spannung U o ist ebenfalls gleich Null und der RCD funktioniert nicht.

Wenn eine asymmetrische Verschlechterung der Isolierung der Phasenleiter auftritt Z 1¹ Z 2¹ Z 3, dann übersteigt in diesem Fall die Nullspannung die Ansprechspannung des Stromkreises und der Fehlerstromschutzschalter schaltet das Netzwerk ab, U o > U Heiraten

Wenn ein Phasenleiter mit Erde kurzgeschlossen ist, liegt bei einem niedrigen Widerstandswert ein Kurzschluss vor R Die Nullsystemspannung von zm1 liegt nahe an der Phasenspannung. U f > U Mi, was eine Schutzabschaltung auslöst.

Wenn zwei Leiter gleichzeitig gegen Erde kurzgeschlossen sind, dann bei niedrigen Werten R zm1 und R zm2 liegt die Nullspannung nahe am Wert, was ebenfalls zu einer Netzabschaltung führt. Somit ergeben sich die Vorteile einer RCD-Schaltung, die auf Spannung reagiert U o umfassen:

Betriebssicherheit des Stromkreises bei asymmetrischer Verschlechterung der Isolierung der Phasenleiter;

Betriebssicherheit bei ein- oder zweiphasigem Leiter-Erde-Fehler.

Die Nachteile dieser RCD-Schaltung sind absolute Unempfindlichkeit mit symmetrischer Verschlechterung des Isolationswiderstands der Phasenleiter und mangelnde Selbstkontrolle im Stromkreis, was die Sicherheit bei der Wartung elektrischer Anlagen und Anlagen verringert.

4. RCD, der auf Phasenstromasymmetrie reagiert

A) B)

Reis. 7.31. Schematische Darstellung des Fehlerstromschutzschalters,
Reaktion auf Phasenstromasymmetrie:

A- Schaltung des Nullstromtransformators TTNP; B - ICH 1 , ICH 2 , ICH 3 - Ströme der Phasenleiter 1 , 2 , 3 ; RT - Stromrelais; OK – Auslösespule; 4 - TTNP-Magnetkreis;
5 - Sekundärwicklung TTNP

Der Sensor in der RCD-Schaltung dieses Typs ist der Nullstromtransformator TTNP, schematisch dargestellt in Abb. 7.31, B. Die Sekundärwicklung des TTNP gibt auch bei Nullstrom ein Signal an das RT-Stromrelais ICH 0, gleich oder größer als der Installationsstrom, wird die elektrische Anlage abgeschaltet.

Betrachten wir die Wirkung des in Abb. gezeigten RCD. 7.31.

Wenn die Isolationswiderstände der Phasenleiter gleich sind Z 1 = Z 2 = Z 3 = Z und symmetrische Belastung der Phasen ICH 1 = ICH 2 = ICH 3 = ICH Nullstrom ICH 0 ist gleich Null und daher der magnetische Fluss im Magnetkreis 4 (Abb. 7.31, A) und EMF in der Sekundärwicklung 5 TTNP wird ebenfalls gleich Null sein. Die Schutzschaltung funktioniert nicht.

Bei einer symmetrischen Verschlechterung der Isolierung der Phasenleiter und einer symmetrischen Änderung der Phasenströme reagiert diese RCD-Schaltung ebenfalls nicht, da der Strom ICH 0 = 0 und es gibt keine EMK in der Sekundärwicklung.

Bei unsymmetrischer Verschlechterung der Isolation der Phasenleiter oder bei Kurzschluss zur Erde oder zum Kraftwerksgehäuse entsteht ein Nullstrom ICH 0 > 0 und in der Sekundärwicklung des TTNP wird ein Strom erzeugt, der gleich oder größer als der Betriebsstrom ist. Dadurch wird der beschädigte Bereich bzw. die beschädigte Anlage vom Netz getrennt, was den Hauptvorteil dieser RCD-Schaltung darstellt. Zu den Nachteilen der Schaltung gehören die Komplexität des Designs, die Unempfindlichkeit gegenüber symmetrischer Isolationsverschlechterung und die mangelnde Selbstüberwachung der Schaltung.

5. RCD, der auf den Betriebsstrom reagiert.

Der Sensor in dieser RCD-Schaltung ist ein Stromrelais mit geringen Betriebsströmen (mehrere Milliampere).

Reis. 7.32. Schematische Darstellung des Fehlerstromschutzschalters,
reagiert auf den Betriebsstrom:

D 1, D 2, D 3 – Dreiphasendrossel mit gemeinsamem Punkt 1 ; D r – einphasige Drossel; ICH op – Betriebsstrom von einer externen Quelle; RT - Stromrelais; Z 1 , Z 2 , Z 3 - Impedanz der Phasenleiter 1 , 2 Und 3 ; R zm - Widerstand des Phasenleiterkreises;
- Betriebsstrompfad

Der Schutzschaltung wird ein konstanter Betriebsstrom zugeführt ICH op von einer externen Quelle, die einen geschlossenen Stromkreis durchläuft: Quelle – Erde – Isolationswiderstand der Leiter Z 1 , Z 2 und Z 3 – die Leiter selbst – dreiphasige und einphasige Drosseln – Wicklung des RT-Stromrelais.

Im Normalbetrieb ist der Isolationswiderstand der Leiter hoch und daher ist der Betriebsstrom unbedeutend und geringer als der Betriebsstrom. ICH op< ICH Heiraten

Im Falle einer Abnahme des Widerstands (symmetrisch oder asymmetrisch) der Isolierung der Phasenleiter oder infolge menschlichen Kontakts mit diesen verringert sich der Gesamtwiderstand des Stromkreises Z sinkt, und der Betriebsstrom ICH op erhöht sich und überschreitet den Betriebsstrom ICH Heiraten, das Netzwerk wird von der Stromquelle getrennt.

Der Vorteil eines RCD, der auf den Betriebsstrom reagiert, besteht darin, dass er aufgrund der Strombegrenzung und der Möglichkeit, den Zustand des Stromkreises selbst zu überwachen, in allen Betriebsarten des Netzwerkbetriebs ein hohes Maß an Sicherheit für Menschen bietet.

Der Nachteil dieser Geräte ist die Komplexität des Designs, da eine Konstantstromquelle erforderlich ist.

Unter Schutzabschaltung versteht man die automatische Abschaltung elektrischer Anlagen bei einphasigem, für Menschen unzulässigem Kontakt mit unter Spannung stehenden Teilen und (oder) wenn in der elektrischen Anlage ein Ableitstrom (Kurzschluss) auftritt, der die angegebenen Werte überschreitet.

Der Zweck der Schutzabschaltung besteht darin, die elektrische Sicherheit zu gewährleisten, indem die Zeit begrenzt wird, in der eine Person gefährlichem Strom ausgesetzt ist. Der Schutz erfolgt durch eine spezielle Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD), die die elektrische Sicherheit gewährleistet, wenn eine Person stromführende Teile des Geräts berührt, eine ständige Überwachung der Isolierung ermöglicht und die Anlage abschaltet, wenn stromführende Teile mit Erde kurzgeschlossen werden. Um Personen vor Stromschlägen zu schützen, werden RCDs mit einem Betriebsstrom von maximal 30 mA eingesetzt.

Anwendungsbereich der Schutzabschaltung: Elektroinstallationen in Netzen mit beliebiger Spannung und beliebigem Neutralleitermodus.

Am weitesten verbreitet ist die Schutzabschaltung in Elektroinstallationen, die in Netzen mit Spannungen bis 1 kV mit geerdetem oder isoliertem Neutralleiter eingesetzt werden.

Das Funktionsprinzip eines RCD besteht darin, dass er das Eingangssignal ständig überwacht und mit einem vorgegebenen Wert vergleicht. Überschreitet das Eingangssignal diesen Wert, trennt das Gerät die geschützte Elektroinstallation vom Netz. Als Eingangssignale von Fehlerstromschutzgeräten werden verschiedene Parameter elektrischer Netze verwendet, die Informationen über die Bedingungen eines Stromschlags an eine Person liefern.

Der RCD reagiert auf „Leckstrom“ und schaltet den Strom innerhalb von Hundertstelsekunden ab und schützt so eine Person vor Stromschlägen; er erkennt den geringsten Stromverlust und öffnet die Kontakte.

Strukturell gibt es zwei Arten von RCDs:

elektronisch, abhängig von der Versorgungsspannung, ihr Mechanismus zur Durchführung des Abschaltvorgangs erfordert Energie, die entweder aus einem kontrollierten Netzwerk oder von einer externen Quelle bezogen wird; elektromechanisch, unabhängig von der Versorgungsspannung, sie sind teurer als elektronische RCDs, haben aber eine höhere Empfindlichkeit. Die für den Betrieb solcher RCDs notwendige Energiequelle ist das Eingangssignal selbst – der Differenzstrom, auf den es reagiert.

Alle RCDs werden basierend auf der Art des Eingangssignals in verschiedene Typen eingeteilt:

reagiert auf die Körperspannung relativ zur Erde; Reaktion auf Differenzstrom (Reststrom); als Reaktion auf ein kombiniertes Eingangssignal; reagiert auf Erdschlussstrom; reagiert auf Betriebsstrom (Gleichstrom; Wechselstrom 50 Hz); reagiert auf Nullspannung.

Der Einsatz von RCDs muss in Übereinstimmung mit den Elektroinstallationsvorschriften (PUE) erfolgen.

Sicherheitsabschaltung– Schnellschutz, der die automatische Abschaltung der Elektroanlage gewährleistet, wenn in ihr die Gefahr eines Stromschlags besteht.

Eine solche Gefahr kann entstehen, wenn eine Phase mit dem Gehäuse kurzgeschlossen wird, der Isolationswiderstand unter einen bestimmten Grenzwert sinkt und wenn eine Person direkt spannungsführende Teile berührt, die unter Spannung stehen.

Die Hauptelemente von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) sind die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung, das ausführende Organ – der Leistungsschalter.

Fehlerstromschutzschalter (RCD)- Dies ist eine Reihe einzelner Elemente, die den Eingabewert wahrnehmen, auf seine Änderungen reagieren und ein Signal zum Ausschalten des Schalters geben. Diese Elemente sind:

1 – Sensor – ein Gerät, das eine Änderung eines Parameters wahrnimmt und diese in ein entsprechendes Signal umwandelt;

2 - Verstärker (falls Schwaches Signal);

3 – Steuerkreise – zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Stromkreises;

4 - Hilfselemente (Signallampen und Messgeräte).

Leistungsschalter– dient zum Ein- und Ausschalten von Stromkreisen unter Last. Es muss den Stromkreis abschalten, wenn ein Signal vom Fehlerstrom-Schutzschalter empfangen wird.

Grundvoraussetzungen für einen Fehlerstromschutzschalter (RCD):

1 - hohe Empfindlichkeit;

2 – kurze Abschaltzeit (0,05–0,2 s)

3 - Selektivität der Aktion, d.h. in Gegenwart einer Gefahr;

4 - über eine selbstüberwachende Wartungsfreundlichkeit verfügen;

5 - ausreichende Zuverlässigkeit

Der Spielraum ist praktisch unbegrenzt. RCDs sind am weitesten verbreitet in Netzen mit Spannungen bis 1000 V.

Es gibt Arten von RCDs, die auf Folgendes reagieren:

1 - Wohnpotenzial;

2 - Erdschlussstrom;

5 - Nullstrom;

6 - Betriebsstrom.

Es gibt kombinierte Geräte, die nicht auf eine, sondern auf mehrere Eingangsgrößen reagieren.

Betrachten wir einen RCD-Schaltkreis, der auf das Potenzial des Gehäuses relativ zur Erde reagiert (Abbildung).

Die elektrische Anlage wird von einem 3-Phasen-3-Leiter-Netz mit isoliertem Neutralleiter gespeist.

1 – magnetische Auslösekontakte;

2 – „Start“-Taste;

3 – „Stopp“-Taste;

4 – Öffnerkontakte (NC) des Spannungsrelais 6;

5 – magnetische Starterspule (U Slave = U l);

6 – Spannungsrelais;

7 – Taste zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Schaltung;

8 – Sicherungen;

9 – Elektroinstallation;

10 – Schutzerdung;

11 Hilfserdung;

Abbildung 12.7. Schutzabschaltkreis, der auf das Massepotential des Gehäuses reagiert

Betrachten wir 3 Betriebsarten:

1. Normaler Betrieb.

Wenn Sie die „Start“-Taste (2) drücken, wird die Starterspule (5) über die geschlossenen Kontakte der „Stopp“-Taste (3), die Öffnerkontakte (4) und das Spannungsrelais mit linearer Spannung versorgt (6). Wenn Strom durch die Starterspule (5) fließt, entsteht in dieser ein Magnetfeld, das den Kern anzieht, auf dem sich die Kontakte (1) befinden. Sie schließen und die Elektroinstallation wird mit Spannung versorgt (9), der Zusatzkontakt sperrt den „Start“-Knopf (2) und kann freigegeben werden. Wenn Sie die „Stopp“-Taste (3) drücken, wird der Stromversorgungskreis der Starterspule (5) unterbrochen, das Magnetfeld verschwindet und der Kern, auf dem sich die Kontakte (1) befinden, kehrt unter dem Einfluss in seine ursprüngliche Position zurück seines Eigengewichts (oder seiner Feder). Die Elektroinstallation ist vom Netz getrennt.

2. Notoperation(Phasenkurzschluss zum Gehäuse und Unterbrechung des Schutzleiterkreises)

Beim Einschalten der Anlage und im Notbetrieb entsteht am Anlagenkörper (9) gegenüber der Hilfserdung (11) Spannung, die über die geschlossenen Kontakte des Tasters (7) dem Spannungsrelais (6) zugeführt wird. . Wenn die Spannung am Installationskörper (9) die „eingestellte“ Spannung des Spannungsrelais (6) erreicht, schaltet dieses und öffnet seine Öffnerkontakte (4). Die „eingestellte“ Spannung des Spannungsrelais (6) wird anhand der Sicherheitsbedingungen ausgewählt. Die Elektroinstallation ist vom Netz getrennt. Wenn die Elektroinstallation wieder eingeschaltet wird, wiederholt sich der Zyklus.

3. Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Schaltung.

Wenn die Elektroinstallation eingeschaltet ist und sich im Normalmodus befindet und Sie die Taste (7) drücken, öffnen sich die normalerweise geschlossenen Kontakte, die den geerdeten Körper der Elektroinstallation (9) und das Spannungsrelais (6) verbinden, und es wird Phasenspannung zugeführt das Spannungsrelais (6). Die Elektroinstallation muss vom Netz getrennt werden.

Die Schutzabschaltung erfolgt zusätzlich oder anstelle der Erdung.

Die Abschaltung erfolgt automatisch. Eine Restabschaltung empfiehlt sich in Fällen, in denen die Sicherheit durch Erdung nicht oder nur schwer zu gewährleisten ist.

Die Schutzabschaltung gewährleistet eine schnelle, nicht länger als 0,2 s dauernde, automatische Trennung der Anlage vom Stromnetz, wenn die Gefahr eines Stromschlags besteht. Eine solche Gefahr kann entstehen, wenn eine Phase mit dem Körper eines elektrischen Geräts kurzgeschlossen wird, wenn die Isolierung der Phasen gegenüber der Erde verringert ist (Beschädigung der Isolierung, eine Phase wird mit der Erde kurzgeschlossen); wenn im Netz eine höhere Spannung auftritt oder wenn eine Person versehentlich stromführende Elemente berührt, die unter Spannung stehen.

Die Vorteile der Schutzabschaltung sind: die Möglichkeit ihres Einsatzes in Elektroinstallationen jede Spannung und in jedem neutralen Modus, Betrieb bei niedrigen Spannungen am Gehäuse - 20-40 V und Abschaltgeschwindigkeit gleich 0,1 - 0,2 s.

Die Schutzabschaltung erfolgt über Schalter oder Schütze, die mit einem speziellen Abschaltrelais ausgestattet sind. Da sind viele verschiedene Arten Schutzschaltgeräte. Ein Diagramm von einem von ihnen ist in Abb. dargestellt. 76. Der Fehlerstromschalter besteht aus einer elektromagnetischen Spule, deren Kern in seiner Normalposition den Schalter oder die Spezialmaschine mit dem Netzwerk verbunden hält. Die elektromagnetische Spule ist mit einem Anschluss an das Gehäuse der geschützten Elektroinstallation und mit dem anderen Anschluss an die Erdungselektrode angeschlossen. Wenn die Spannung am Gehäuse der geschützten Elektroinstallation mehr als 24–40 V erreicht, fließt ein Strom durch die Spule des Elektromagneten, wodurch der Kern unter der Wirkung einer Feder in die Spule und den Schalter gezogen wird. schaltet den Strom ab und entfernt so die Spannung aus der geschützten Anlage.

Der Einsatz von RCDs in Elektroinstallationen von Wohn-, öffentlichen, Verwaltungs- und Wohngebäuden kommt nur in Betracht, wenn die Stromempfänger aus einem 380/220-Netz mit einem TN-S- oder TN-C-S-Erdungssystem gespeist werden.

RCDs sind eine zusätzliche Möglichkeit, Menschen vor Stromschlägen zu schützen. Darüber hinaus bieten sie Schutz vor Bränden und Bränden, die durch mögliche Schäden an der Isolierung, fehlerhafte Verkabelung und elektrische Geräte entstehen. Im Falle eines Verstoßes Nullniveau Isolation, direkter Kontakt mit einem der spannungsführenden Teile oder bei Unterbrechung der Schutzleiter ist der RCD praktisch die einzige schnell wirkende Möglichkeit, eine Person vor elektrischem Schlag zu schützen.

Das Funktionsprinzip des RCD basiert auf der Funktionsweise eines Differenzstromtransformators.

Der gesamte magnetische Fluss im Kern ist proportional zur Stromdifferenz in den Leitern, die die Primärwicklungen des Stromtransformators darstellen. Unter dem Einfluss der EMF fließt im Sekundärwicklungskreis ein Strom, der proportional zur Differenz der Primärströme ist. Dieser Strom treibt den Auslösemechanismus an.

Im Normalbetrieb ist der resultierende magnetische Fluss Null und der Strom in der Sekundärwicklung des Differentialtransformators ist ebenfalls Null.

Funktionell kann ein RCD als ein Hochgeschwindigkeits-Schutzschalter definiert werden, der auf Stromunterschiede in den Strom liefernden Leitern reagiert. Um das Funktionsprinzip des Geräts kurz zu beschreiben, vergleicht es den Strom, der in die Wohnung gelangt ist, mit dem Strom, der aus der Wohnung zurückfließt. Wenn sich herausstellt, dass diese Ströme unterschiedlich sind, schaltet der RCD die Spannung sofort ab. Dies trägt dazu bei, Personenschäden bei beschädigter Kabelisolierung oder unvorsichtigem Umgang mit elektrischen Leitungen oder Elektrogeräten zu vermeiden.

Daher entstand eine solche technische Lösung als ferromagnetischer Kern mit drei Wicklungen: „stromführend“, „stromableitend“, „steuern“.

Der Strom, der der der Last zugeführten Phasenspannung entspricht, und der Strom, der die Last in den Neutralleiter verlässt, induzieren im Kern magnetische Flüsse mit entgegengesetzten Vorzeichen. Wenn in der Last und im geschützten Abschnitt der Verkabelung keine Undichtigkeiten vorliegen, beträgt der Gesamtdurchfluss Null. Andernfalls (Berührung, Isolationsschaden usw.) wird die Summe der beiden Flüsse ungleich Null. Der im Kern entstehende Fluss induziert eine elektromotorische Kraft in der Steuerwicklung. Ein Relais ist über ein Präzisionsgerät mit der Steuerwicklung verbunden und filtert Störungen aller Art. Unter dem Einfluss der in der Steuerwicklung erzeugten EMF unterbricht das Relais die Phasen- und Nullstromkreise.

Es gibt zwei Hauptkategorien von RCDs:

• 1) Elektronisch
• 2) Elektromechanisch

Elektromechanische RCDs bestehen aus den folgenden Hauptfunktionsblöcken.

Als Stromsensor wird ein Differenzstromwandler verwendet.

Das Schwellenelement besteht aus einem empfindlichen magnetoelektrischen Relais.

Betätigungsmechanismus.

Eine Testschaltung, die künstlich einen Differenzstrom erzeugt, um den Zustand des Geräts zu überwachen.

In den meisten Ländern der Welt sind elektromechanische RCDs weit verbreitet. Dieser RCD-Typ wird ausgelöst, wenn auf einer beliebigen Spannungsebene im Netzwerk ein Leckstrom erkannt wird Die Netzspannung hat keinen Einfluss auf die Strombildung, deren Höhe entscheidend für den Betriebszeitpunkt des magnetoelektrischen Elements ist.

Bei Verwendung eines funktionsfähigen (funktionsfähigen) elektromechanischen FI-Schutzschalters ist ein 100-prozentiger Betrieb des Relais gewährleistet und unterbricht dementsprechend die Energiezufuhr zum Verbraucher.

Bei elektronischen RCDs werden die Funktionen eines Schwellwertelements und teilweise eines Aktors von einer elektronischen Schaltung übernommen.

Ein elektronischer RCD ist nach dem gleichen Schema aufgebaut wie ein elektromechanischer. Der Unterschied besteht darin, dass an die Stelle des empfindlichen magnetoelektrischen Elements ein Vergleichselement (Komparator, Zenerdiode) tritt. Damit eine solche Schaltung funktioniert, benötigen Sie einen Gleichrichter und einen kleinen Filter. Weil Der Nullstromtransformator ist ein Abwärtstransformator (zehnfach), dann ist auch eine Signalverstärkungsschaltung erforderlich, die zusätzlich zum Nutzsignal auch die Störung (oder das bei einem Leckstrom von Null vorhandene Unsymmetriesignal) verstärkt. . Es ist offensichtlich, dass der Moment, in dem das Relais anspricht, bei diesem RCD-Typ nicht nur vom Leckstrom, sondern auch von der Netzspannung bestimmt wird.

Mit Blick auf die Zukunft ist zu beachten, dass die Kosten für elektronische RCDs etwa zehnmal niedriger sind als für elektromechanische.

In europäischen Ländern ist die überwiegende Mehrheit der RCDs elektromechanisch.

Die Vorteile elektromechanischer RCDs liegen in ihrer völligen Unabhängigkeit von Schwankungen und sogar dem Vorhandensein von Spannung im Netz. Dies ist besonders wichtig, da in Stromnetzen der Neutralleiter bricht und die Gefahr eines Stromschlags steigt.

Der Einsatz elektronischer FI-Schutzschalter empfiehlt sich, wenn aus Sicherheitsgründen eine Absicherung erforderlich ist, beispielsweise in besonders gefährlichen, feuchten Räumen. In einigen Ländern sind in den Steckern elektrischer Haushaltsgeräte bereits RCDs eingebaut, dies wird durch die Anforderungen der Vorschriften bestimmt.

Um einen RCD mit ausreichender Genauigkeit auszuwählen, müssen zwei Parameter berücksichtigt werden:

• 1) Nennstrom
• 2) Leckstrom (Auslösestrom).

Der Nennstrom ist der maximale Strom, der durch Ihren Phasendraht fließt. Den aktuellen Wert lässt sich leicht ermitteln, wenn man den maximalen Stromverbrauch kennt. Es ist notwendig, den Stromverbrauch für den ungünstigsten Fall (maximale Leistung bei minimalem Cos(c)) durch die Phasenspannung zu dividieren. Es macht keinen Sinn, einen RCD mit einem Strom zu installieren, der größer ist als der Nennstrom der Maschine, die vor dem RCD steht. Idealerweise nehmen wir mit Reserve einen RCD mit einem Nennstrom, der dem Nennstrom der Maschine entspricht.

Es gibt RCDs mit Nennströmen von 10,16,25,40 (A).

Der Leckstrom (Auslösestrom) beträgt normalerweise 10 mA oder 30 mA, wenn der FI-Schutzschalter in einer Wohnung/einem Haus installiert wird, um Menschenleben zu schützen, und 100–300 mA in einem Unternehmen, um Brände durch brennende Drähte zu verhindern. (PUE 7. Ausgabe, Abschnitt 1.7.50 erfordert für zusätzlichen Schutz vor direktem Kontakt in Elektroinstallationen bis 1 kV die Verwendung eines RCD mit einem Nenndifferenzstrom von nicht mehr als 30 mA.)

Neben den auf dem Verteilerfeld installierten FI-Schutzschaltern gibt es auch Steckdosen mit eingebautem FI-Schutzschalter. Es gibt zwei Arten dieser Geräte: Das erste wird anstelle einer vorhandenen Steckdose installiert, das zweite wird an eine vorhandene Steckdose angeschlossen und dann wird der Stecker des Elektrogeräts hineingesteckt.

Zu den Vorteilen dieser Geräte gehört, dass in älteren Gebäuden kein Austausch der elektrischen Leitungen erforderlich ist, und zu den Nachteilen gehören die hohen Kosten (Steckdosen mit eingebauten FI-Schutzschaltern kosten etwa das Dreifache der auf dem Verteiler installierten FI-Schutzschalter).

Der RCD muss durch eine automatische Vorrichtung geschützt werden (der RCD ist nicht zum Abschalten hoher Ströme vorgesehen).

Es gibt Geräte, die die Funktionen eines FI-Schutzschalters und eines Automatikgeräts vereinen.

Solche Geräte werden RCD-D mit integriertem Überstromschutz genannt. Diese RCDs haben traditionell einen höheren Preis, in manchen Fällen ist es jedoch unmöglich, auf solche Fehlerstromschutzschalter zu verzichten.

Für den effektivsten Einsatz von RCDs ist es vorzuziehen, Geräte nach dem folgenden Schema zu installieren:

• a) RCD (30 mA zum Schutz der gesamten Wohnung, eingebaut im Panel im Treppenhaus)
• b) RCD (10 mA) für jede Leitung (z. B. auf den Versorgungsleitungen). Waschmaschine, „warme“ Böden usw., eingebaut in ein individuelles Innenpaneel).

Eine praktische Option, da bei Problemen mit der elektrischen Verkabelung oder den Elektrogeräten nur die entsprechende Leitung und nicht die gesamte Wohnung abgeschaltet wird.

Die Nachteile dieses Systems sind höhere Kosten und der Bedarf an deutlich mehr Freiraum. Der Einbau mehrerer RCDs ist in der Regel nur in einem einzelnen, speziell für diesen Zweck konzipierten Innenpanel möglich. In einem regulären Panel auf dem Treppenabsatz ist dafür in der Regel nicht genügend Platz.

Um die elektrische Ausrüstung einer Wohnung durch einen FI-Schutzschalter zu schützen, muss auch die Gefahr eines kurzfristigen Spannungsanstiegs bei Kurzschluss, Blitzentladung auf einer Stromleitung und anderen Notfallsituationen berücksichtigt werden im Energieversorgungsdienst. Dadurch können teure Haushaltsgeräte ausfallen.

In diesem Fall ist der Einsatz eines Überspannungsschutzgeräts in Verbindung mit einem RCD sehr effektiv. In einer Notfallsituation, wenn die Spannung ansteigt, beginnt der Varistor, überschüssige Spannung an die Erde und den RCD abzugeben, nachdem er die Differenz zwischen dem „ausgehenden“ und dem „rückfließenden“ Strom erkannt hat (die Differenz entspricht dem „Leckstrom“) auf den Boden), schaltet einfach die Netzstromversorgung ab und verhindert so den Austritt aus dem Gebäude elektrischer Haushaltsgeräte und den SPD-Varistor. Wenn Sie also einen Überspannungsableiter mit RCD verwenden, schaltet sich das Stromnetz einfach ab, wenn die Spannung ansteigt.

7. Aufgabe Nr. 1

Berechnen Sie mit den Methoden der spezifischen Leistung und des Lichtstroms die erforderliche Anzahl von Lampen mit LL für die Allgemeinbeleuchtung eines Raums mit elektronischer Computerausrüstung und platzieren Sie die Lampen auf dem Grundriss. In diesem Fall beträgt die Mindestbeleuchtungsstärke 400 Lux, Höhe Arbeitsfläche vom Boden - 0,8 m; der Lichtreflexionskoeffizient der Decke Рп = 70...50 %, der Wände Рс= 50 % und der Arbeitsfläche Рр=- 30...10 %.

1. Bestimmen Sie die Höhe (m) der Lampenaufhängung über der Arbeitsfläche mit der Formel:

h = Н - h ð- hс.

h = 3,6 - 0,8 - 0,6 = 2,2 m

wobei H die Höhe des Raumes ist, m; hр – Höhe der Arbeitsfläche vom Boden;

hc ist die Höhe des Lampenüberhangs von der Hauptdecke.

2. Berechnen Sie die beleuchtete Fläche des Raumes, m2, mit der Formel:

S = 24 * 6 = 144 m2

Dabei sind A und B die Länge und Breite des Raums, m.

3. Um die Beleuchtung mit der Methode der spezifischen Leistung zu berechnen, ermitteln wir die tabellarische spezifische Leistung Pm und die Werte von Kt = 1,5 und Zt = 1,1. Für Lampen mit UPS35 -4 x 40 ermitteln Sie zunächst die bedingte Gruppennummer = 13. In diesem Fall ist für die Lampe UPS35 -4 x 40 Pm für E = 100 Lux gegeben, daher sollte es für Emin nach folgender Formel neu berechnet werden:

Рm = 7,7 + 7,7*0,1 = 8,47

RU = Рm Emin / E100

RU = 8,47*400 / 100 = 33,88 W/m2

4. Bestimmen Sie die Gesamtleistung (W) für die Beleuchtung eines bestimmten Raums mithilfe der Formel:

P gesamt = Ru S Kz Z / (Kt Zt)

P gesamt = 33,88*144*1,5*1,3/ 1,5*1,1 = 5766 W

wobei Kz der durch Kz = 1,5 festgelegte Sicherheitsfaktor ist; Z - Beleuchtungsungleichmäßigkeitskoeffizient Z = 1,3

5. Ermitteln Sie die erforderliche Anzahl an Lampen (Stk.) mithilfe der Formel:

Nу = Рtotal/ (ni RA)

Nу = 5766/4*40 =36 Stk

wobei PA die Leistung der Lampe in der Leuchte ist, W; ni - Anzahl der USV35 -4 x 40

in einer Lampe, Stk.

6. Um die Beleuchtung nach der Lichtstrommethode zu berechnen, berechnen Sie den Raumindex mit der Formel:

i = S / h (A + B)

i = 144/ 2,2* (24+6) = 2,2

7. Ermitteln Sie die Effizienz – den Nutzenkoeffizienten der Aktion:

8. Finden Sie den Lichtstrom der gegebenen (akzeptierten) FA-Lampe, lm.:

9. Bestimmen Sie die erforderliche Anzahl an Lampen (Stk.) anhand der Formel:

Nc = 100 Emin S Kз Z / ni FA K

Nc = 100* 400* 144*1,5*1,3/4*2200*45* 0,9 = 32

wobei K der Schattierungskoeffizient für Räume mit einem festen Standort des Arbeitnehmers (Büros, Salons usw.) ist, gleich 0,8...0,9; die restlichen Bezeichnungen sind oben entschlüsselt.

10. Wir entwickeln ein rationales Schema für die gleichmäßige Platzierung der Lampen N im Raum.

Der Abstand m zwischen den Lampen und den Reihen dieser Lampen wird durch die Formel bestimmt:

Abhängigkeitskoeffizient von der Lichtstärkekurve

L = (0,6…0,8) * 2,2 = 1,32…1,76 m

l k 0,24 * L = 0,24 * (1,32…1,76) = 0,32….0,42 m

Bei der Platzierung von UPS35-4 x 40-Leuchten werden diese normalerweise in Reihen platziert – parallel zu den Reihen der Geräte oder Fensteröffnungen. Daher werden die Abstände L und l k bestimmt.

11. Wenn Design-Merkmale Räumlichkeiten bieten Lücken LP, M, zwischen Lampen, dann LP 0,5 h. In diesem Fall ist es besser, die Lampen anhand ihrer Gesamtlänge l nach der Formel zu platzieren:

l = 32* 1,270 = 41 m

wobei lc die Länge der Lampe ist, m.

12. Wir bestimmen die Platzierung der Gesamtzahl der Lampen im Raum, Stück, anhand der Formeln:

N p = 41/24 = 1,7 2

N.c.p = N c / N p

N.c.p = 32/2 = 16 Stk

N insgesamt = N p* N .c.p

N insgesamt = 2 * 16 = 32 Stk

13. Wir prüfen die tatsächliche Beleuchtung anhand der Formel:

E = 32* 4*2200*45*0,9/ 100*144*1,5*1,3 = 406 Lux. 400 Lux.

A-L p.c. - 2 l k / N.c.p - 1

L p.c. = l c * N .c.p

L p.c. = 1,270 * 16 = 20,32

24-20,32 - 2*0,4 / 16-1 = 0,19 m

B - 2 l k / N .p - 1

6 - 2*0,4/ 2-1 = 5,2 m

Anordnung der Lampen vom Typ USP 35-4x40

Wählen Sie den gewünschten Lüfter, Typ und Leistung des Elektromotors aus und geben Sie die wichtigsten Designlösungen an.

• 1. Bestimmen Sie den Raumbereich, in dem eine mechanische Belüftung erforderlich ist:
  • S = A*B
  • S = 9*12 = 108 m2
• 2. Ermitteln Sie die spezifische thermische Belastung:

q = Q g / S

q = 10*10 3 /108 = 92,6 W/m 2 400 W/m 2

3. Finden Sie den Luftstrom, um überschüssige Wärme abzuleiten:

L i = 3,6 * Q g / 1,2 * (t y - t p)

L ich. t. = 3,6 * 10 * 10 3 / 1,2 * (23-16) = 4286 m 3 / h

L ich. H. = L ich. t. * 0,65

L ich. H. = 4286 * 0,65 = 2786 m 3 / h

4. Wir finden die Anwesenheit von Prominenten Schadstoffe Der erforderliche Luftstrom in Innenräumen, m3/h, wird durch die Formel bestimmt:

L-Zeit = m-Zeit / Cg - C n

L-Zeit = 1,0 * 10 3 / 8,0 - 0 = 125 m 3 / h

5. Die Berechnung des Werts von Lb, m3/h, erfolgt auf der Grundlage der Masse der in einem bestimmten Raum freigesetzten explosionsfähigen Schadstoffe, bestimmt durch die Formel:

L b = m vr /0,1* C nc - C n

L b = 1,0 * 10 3 / 0,1 * 20 * 10 3 - 0 = 0,5 m 3 / h

6. Ermitteln Sie den minimalen Außenluftstrom (Lmin, m*m*m/h), bestimmt durch die Formel:

L min = 40 * 60 * 1,5 = 3600 m 3 / h

Wir wählen den größten Luftstrom 4286 m 3 / h = L n

Wenn L n > Lmin, dann wird der Wert von L n als endgültig akzeptiert

• 4286 > 3600.
• 7. KTA 1-8 Computer – Lв = 2000 m3/h; Lx = 9,9 kW.

KTA 2-5-02 - L in = 5000 m 3 / h; L x = 24,4 kW.

n in = L n * K in / L in

n in = 4286 * 1 / 2000 = 2,13 Stk

n x = Q out * K in / L x

n x = 10 * 1 / 9,9 = 1,012 Stk

n in = 4286 * 1 / 5000 = 0,86 1 Stück

n x = 10 * 1 / 24,4 = 0,41 Stück

Schema zur Platzierung einer mechanischen Absaugung in einem Raum