Wyłączniki różnicowoprądowe są wyłącznikami ochronnymi o działaniu niezależnym od napięcia sieci do użytku domowego i podobnego.
Przeznaczone są do ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym przez dotyk pośredni, zapobiegając pojawianiu się długotrwałych niebezpiecznych dla życia napięć na obudowach i osłonach urządzeń elektrycznych.
Podstawowym elementem wyłącznika różnicowoprądowego jest przekładnik sumujący w postaci toroidalnego rdzenia magnetycznego, przez który są przeprowadzone przewody czynne instalacji (fazowe i neutralny), lecz nie przewód ochronny PE. Jeżeli odbiornik i instalacje za wyłącznikiem są całkowicie sprawne, to suma prądów przepływających przewodami fazowymi i neutralnym jest równa zeru i wyłącznik daję się załączyć oraz pozostaje w pozycji załączonej.
Jeżeli jednak nastąpi zwarcie doziemne zagrażające porażeniem elektrycznym, to część prądu przepływa przewodem ochronnym bezpośrednio do ziemi lub przez ciało człowieka i nie wraca przewodem neutralnym tak, że suma prądów przepływających przewodami fazowymi i neutralnym przechodzącymi przez okno przekładnika sumującego jest różna od zera.
Budowa
Wyłącznik można podzielić na 4 zasadnicze elementy:
- Zestyki torów prądowych wraz z zamkiem i dźwignią załączającą;
- Wyzwalacz różnicowoprądowy, najczęściej jest to przekaźnik spolaryzowany;
- Przekładnik Ferrantiego – w postaci pierścienia ferromagnetycznego, przez który przechodzą przewody fazowe i przewód neutralny;
- Obwód testowania wyłącznika – umożliwia jego sprawdzenie w trakcie eksploatacji.
1. — Przekładnik Ferrantiego
2. – Wzmacniacz
3. — Wyzwalacz wyłącznika
4. — Przycisk kontrolny
5. — Przewody ochronne
Zasada działania
Podczas normalnej pracy, wektorowa suma prądów płynących przez przekładnik jest równa zero (zgodnie z I prawem Kirchhoffa), stąd w uzwojeniu wtórnym (nawiniętym na rdzeniu przekładnika) nie indukuje się SEM, przekaźnik spolaryzowany jest zamknięty (zwora przyciągana przez magnes stały) a styki główne zamknięte.
Jeżeli w chronionym obwodzie pojawi się prąd upływowy (np. przez ciało człowieka, lub przez przewód PE), to wtedy suma prądów w oknie przekładnika będzie różna od zera . W uzwojeniu wtórnym indukuje się SEM, która powoduje przepływ prądu przez cewkę przekaźnika spolaryzowanego.
Pole magnetyczne wytworzone przez cewkę kompensuje pole magnetyczne magnesu stałego przekaźnika. Jeśli prąd upływu przekroczy próg zadziałania wyłącznika (IΔn), przekaźnik spolaryzowany zostaje otwarty, zwalniając zamek i otwierając styki główne, a przez to odłączając zasilanie obwodu.
Podział i oznaczenia
1. Ze względu na czułość (prąd zadziałania IΔn):
• Wysokoczułe – IΔn nie większy od 30mA
• Średnioczułe – IΔn pomiędzy 30 a 500mA
• Niskoczułe – IΔn powyżej 500mA
2. Ze względu na wykrywane rodzaje prądów upływu:
- AC – prąd przemienny sinusoidalny
- A – prąd przemienny sinusoidalny, prąd sinusoidalny wyprostowany jednopołówkowo i impulsowy
- B – prąd przemienny sinusoidalny, prąd sinusoidalny wyprostowany jednopołówkowo i impulsowy, prąd stały
3. Ze względu na wbudowane zabezpieczenie nadprądowe:
- RCCB – wyłącznik różnicowoprądowy bez wbudowanego zabezpieczenia nadmiarowo-prądowego
- RCBO – wyłącznik różnicowoprądowy z wbudowanym zabezpieczeniem nadmiarowo-prądowym
Zastosowanie
Wyłącznik różnicowoprądowy jest stosowany jako ochrona dodatkowa, obok „samoczynnego wyłączenia zasilania” działającego przy bezpośrednim zwarciu faza-obudowa. Wykrywa on znacznie mniejsze prądy upływu, które mogłyby nie spowodować zadziałania zabezpieczeń nadprądowych ze względu na dużą rezystancję (na przykład ciała ludzkiego).
Wyłączniki różnicowoprądowe stosuje się w układach sieci TN-S, TN-C-S (na odcinku z rozdzielonymi przewodami ochronnym PE i neutralnym PN), TT, oraz (rzadko) IT]].
Jeśli chodzi o układ sieciowy TN-C, w którym nie ma osobnego przewodu ochronnego PE, tylko wspólny przewód ochronno-neutralny PEN, to norma PN-IEC 60364-5-53:1999 pkt 531.2.1.5 mówi: Zastosowanie urządzenia ochronnego różnicowoprądowego włączonego w obwody, niemające przewodu ochronnego, nie może być uznane za skuteczny środek ochrony przed dotykiem pośrednim, nawet w przypadku, gdy znamionowy różnicowy prąd zadziałania nie przekracza 30 mA.
