A propos des dispositifs de protection électrique pour les "nuls": dispositif de courant résiduel (RCD)

Imaginez ce qui suit - une machine à laver est installée dans votre salle de bain. Quelle que soit la marque bien connue, les appareils de tout fabricant sont sujets à des pannes et, disons, la chose la plus banale se produit - l'isolation du cordon d'alimentation est endommagée et le potentiel du réseau apparaît sur le corps de la machine. Et ce n'est même pas une panne, la voiture continue de fonctionner, mais elle devient déjà une source de danger accru. Après tout, si vous touchez à la fois la carrosserie et le tuyau d'eau en même temps, nous fermerons le circuit électrique par nous-mêmes. Et dans la plupart des cas, ce sera fatal.

Pour éviter ces terribles conséquences, ils ont été inventés RCD - disjoncteurs différentiels.

RCD - Il s'agit d'un interrupteur de protection à grande vitesse qui répond au courant différentiel dans les conducteurs fournissant de l'électricité à l'installation électrique protégée - c'est la définition «officielle». Dans un langage plus compréhensible, l'appareil déconnectera le consommateur du secteur en cas de fuite de courant vers le conducteur PE (masse).

Regardons le principe de fonctionnement du RCD. Pour plus de clarté, la figure montre son schéma de circuit "interne":

Le nœud principal du RCD est transformateur de courant différentiel. D'une autre manière, il est appelé transformateur de courant homopolaire. Pour nous faciliter la tâche et ne pas nous confondre en termes, appelons cette unité juste un transformateur de courant.

Comme on peut le voir sur la figure, dans ce cas, il a trois enroulements. Les enroulements primaire et secondaire sont inclus dans les fils de phase et neutre, respectivement, et le troisième enroulement est connecté à l'élément de démarrage, qui est effectué sur des relais sensibles ou des composants électroniques.

En fonction de celafaire la distinction entre les RCD électromécaniques et électroniques.  

Le dispositif de démarrage est connecté à un dispositif de contrôle exécutif, qui comprend un groupe de contacts d'alimentation avec un mécanisme d'entraînement. Le bouton de test est utilisé pour vérifier et surveiller la santé du RCD. Imaginez maintenant qu'une charge soit connectée à la sortie de notre circuit. Naturellement, un courant apparaîtra immédiatement dans le circuit, qui traversera les enroulements I et II. Pour approfondir le principe de fonctionnement du RCD, nous allons passer à un schéma plus visuel:

En mode normal, en l'absence de courant de fuite, dans le circuit le long des conducteurs traversant la fenêtre du circuit magnétique du transformateur de courant circule courant de travail charge. Ce sont ces conducteurs qui forment les enroulements primaire et secondaire du transformateur de courant connectés dans le sens antihoraire. Ces courants seront de même ampleur et de sens opposé: I1 = I2. Ils induisent dans le noyau magnétique du transformateur de courant des flux magnétiques F1 et F2 égaux mais contre-dirigés. Il s'avère que le flux magnétique résultant est égal à zéro, le courant dans le troisième enroulement (exécutif) du transformateur différentiel est également égal à zéro, et l'élément de démarrage 2 est dans cet état au repos et le RCD fonctionne en mode normal.

Lorsqu'une personne touche des parties conductrices ouvertes ou le corps d'un appareil électrique auquel une rupture d'isolement s'est produite sur l'enroulement de phase (primaire) du transformateur de courant, en plus du courant de charge I1, un courant supplémentaire circule - courant de fuite (IΔ est indiqué sur le schéma), qui est pour un transformateur de courant différentiel (différentiel: I1-I2 = IΔ).

Il s'avère que nos courants sont inégaux, par conséquent, les flux magnétiques sont également inégaux, qui ne s'annulent plus. Pour cette raison, un courant apparaît dans le troisième enroulement.Si ce courant dépasse la valeur réglée, alors l'élément de démarrage est déclenché, agit sur l'actionneur 3.

L'actionneur, composé d'un actionneur à ressort, d'un mécanisme de déclenchement et d'un groupe de contacts de puissance, ouvre le circuit électrique, à la suite de quoi l'unité est déconnectée du réseau. Pour effectuer une surveillance périodique de l'aptitude au fonctionnement (opérabilité) du RCD, un bouton de test 4 est prévu, il est connecté en série avec la résistance. La valeur de la résistance est choisie de manière à ce que le courant différentiel soit égal au courant nominal du courant résiduel du déclencheur RCD (nous parlerons plus tard des paramètres du RCD). Si le RCD est déclenché en appuyant sur ce bouton, il fonctionne correctement. En règle générale, ce bouton est indiqué par «TEST».

Disjoncteurs différentiels triphasés fonctionne à peu près le même principe que monophasé. Dans les disjoncteurs différentiels triphasés, quatre fils passent à travers la fenêtre centrale - triphasé et zéro. Schéma du circuit le RCD triphasé le plus simple est montré dans la figure:

Un disjoncteur différentiel triphasé comprend un disjoncteur 1, qui est commandé par un élément 2, qui reçoit un signal de déclenchement de l'enroulement secondaire 3 d'un transformateur de courant 4, à travers la fenêtre duquel passe un fil de travail neutre N et des fils de phase L1, L2 et L3 (5).

Si la charge est égale dans les fils zéro et de phase (ou triphasé), leur somme géométrique est égale à zéro (le courant dans le fil de phase d'un RCD monophasé circule dans une direction et le courant dans le fil neutre circule exactement de la même valeur dans la direction opposée). Par conséquent, il n'y a pas de courant dans l'enroulement secondaire du transformateur de courant.

En cas de fuite de courant vers le boîtier mis à la terre du récepteur de puissance, ainsi que lorsqu'une personne se tenant au sol ou sur le sol conducteur touche accidentellement le fil de phase du réseau électrique, l'égalité des courants dans l'enroulement primaire du transformateur de courant sera violée, car le courant de fuite passera le long du fil de phase, en plus du courant de charge, et un courant apparaîtra dans son enroulement secondaire - tout comme dans la description ci-dessus du fonctionnement d'un RCD monophasé. Le courant circulant dans l'enroulement secondaire du transformateur agit sur l'élément de commande 2 qui, à travers l'interrupteur 1, déconnecte le consommateur du réseau. L'aspect d'un RCD triphasé est illustré dans la figure:

Examinons les schémas pratiques d'inclusion du RCD dans les tableaux.
Circuit de commutation RCD pour entrée monophasée. Ici, nous appliquons un circuit de commutation avec des bus zéro (N) et masse (PE) séparés. Comme vous pouvez le voir sur la figure, le RCD (5) est installé après le disjoncteur d'entrée et après celui-ci, des disjoncteurs sont installés pour protéger et commuter les boucles individuelles. Pour l'avenir, je tiens à noter que la présence d'une connexion automatique - RCD est obligatoire, car le RCD ne fournit pas de protection de courant, à la fois thermique et de court-circuit. Au lieu de cette «combinaison» - automatique - RCD, vous pouvez utiliser un seul appareil universel. Cependant, plus à ce sujet plus tard.

Le circuit du RCD avec entrée triphasée. Contrairement au schéma précédent, une protection est prévue pour les consommateurs monophasés et triphasés. De plus, la combinaison de l'entrée de pneus zéro et "au sol" (PEN) est utilisée. Le dispositif de mesure de l'électricité - un compteur électrique - est connecté entre le dispositif automatique d'entrée et le RCD. Comme vous vous en souvenez des commentaires sur les schémas de mesure, tous les dispositifs de commutation installés avant le dispositif de mesure doivent être scellés avec une organisation d'approvisionnement en énergie. Par conséquent, la conception du disjoncteur d'ouverture devrait permettre cela.

Avant cela, nous ne parlions que des RCD électromécaniques. Mais si vous vous en souvenez, j'ai mentionné qu'il y a parfois des appareils électroniques. En principe, un RCD électronique est construit de la même manière qu'un électromécanique.

Au lieu d'un élément magnétoélectrique sensible, un dispositif de comparaison est utilisé (par exemple, l'exemple le plus courant est un comparateur).Pour un tel circuit, vous avez besoin de votre propre alimentation intégrée, car vous devez alimenter le circuit électronique avec quelque chose.

Le courant différentiel est très faible, par conséquent, il doit être amplifié et converti en un niveau de tension, qui est fourni à appareil de comparaison - comparateur. Tout cela, bien sûr, réduit la fiabilité globale de l'appareil, par rapport à l'électromécanique, voici le cas - le plus simple sera le mieux. Et pour être honnête, je n'ai pas du tout rencontré de RCD électroniques certifiés. Par conséquent, je ne peux pas dire quelque chose de bien ou de mal à leur sujet. Par conséquent, laissons de côté les DDR électroniques et insistons sur l'un des principaux points à considérer pour les dispositifs d'arrêt de protection électromécaniques - leurs paramètres:

Les RCD ont les principaux paramètres suivants:

type de réseau - monophasé (trois fils) ou triphasé (cinq fils)

tension nominale -220/230 - 380/400 V

courant de charge nominal - 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100 A

courant différentiel de coupure nominal - 10, 30, 100, 300 mA

type de courant différentiel - AC (courant sinusoïdal alternatif résultant d'une augmentation soudaine ou lente), A (comme AC, courant d'ondulation rectifié en plus), B (alternatif et constant), S (temps de réponse retardé, sélectif), G (comme sélective, seul le temps de retard est plus court).

Je voudrais noter un point important concernant les paramètres des disjoncteurs différentiels. Beaucoup sont induits en erreur par le courant de charge nominal déposé sur le corps de l'appareil, et il est pris pour le même paramètre que dans le disjoncteur. Cependant, ce paramètre dans les RCD ne caractérise que sa «capacité de courant de sortie», peut-être que cette expression n'est pas tout à fait correcte, mais je l'ai introduite pour l'accessibilité du concept de «courant de charge RCD nominal».

Le courant de charge UZO ne peut pas être limité et il est nécessaire de le protéger des surcharges de courant et des courants de court-circuit par des disjoncteurs qui assurent une protection contre les surcharges de courant et les courants de court-circuit. Le courant de charge du disjoncteur différentiel doit être sélectionné de sorte qu'il soit d'un cran (la plage de courant nominal) de plus que le courant nominal du disjoncteur de la ligne protégée. Autrement dit, s'il y a une charge protégée par un disjoncteur pour un courant de 16 ampères, le RCD doit être sélectionné pour un courant de charge de 25 ampères.

Cela soulève la question logique - pourquoi ne pas combiner le disjoncteur et le RCD dans un seul cas, en particulier lorsque le RCD est utilisé pour protéger une seule boucle d'alimentation? En effet, dans ce cas, ils fonctionnent toujours «en tandem». Ce point a été abordé un peu dans l'article précédent. Eh bien, la question est tout à fait logique et de tels appareils existent bien sûr. Ils sont appelés disjoncteurs différentiels ou simplement diffavtomats.

Dans la figure, vous voyez juste un tel appareil. Il s'agit d'un disjoncteur différentiel triphasé. Comme dans le RCD triphasé, il a quatre pinces - phase et zéro, et un bouton TEST. S'il s'attarde sur sa structure interne, alors quelque chose de nouveau est difficile à dire ici. Il s'agit d'un disjoncteur et d'un disjoncteur différentiel dans une seule bouteille.

Le coût des diffavomates est assez élevé. Par exemple, les modèles triphasés de fabricants étrangers bien connus ont un coût d'environ 100 euros. Plaisir relativement cher. Cependant, un tas d'AB + RCD aura un coût approximativement comparable, et au lieu de quatre modules standard de 17,5 mm sur un rail DIN (avec une version triphasée), il en faudra huit. Ainsi, dans certains cas, les diffavomates sont toujours préférables, surtout s'il y a un problème d'espace libre dans le panneau de distribution.

Comment vérifier les performances d'un RCD ou d'un automate différentiel? Nous avons déjà mentionné le bouton TEST. Cependant, un tel contrôle est très superficiel et ne reflète pas toujours la véritable essence des choses. Par conséquent, pour la vérification objective, des circuits de test ou des dispositifs spécialisés sont utilisés.

Mikhail Tikhonchuk