Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Relpol
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zabezpieczenie różnicowoprądowe - budowa.

KW 25 Lip 2007 03:43 5518 10
  • #1 25 Lip 2007 03:43
    KW
    Poziom 21  

    Problem dotyczy budowy przekaźników różnicowoprądowych. Mam w domu takie zabezpieczenie na prąd 40A i prąd różnicowy 30mA. Po kilku latach ekspluatacji zauważyłem, że to zabezpieczenie zaczyna się samo wyłaczać. Logiczne jest, że zaczołem szukać przyczyny, najpierw wyłączając kolejne odbiorniki , później kolejne bezpieczniki a na koniec odłaczając kolejne przewody od tablicy rozdzielczej. Ten okres trwał kilka miesięcy i czasami wydawało mi się, że znalazłem przyczynę, ale nie na długo. Ostatecznie okazało się, że przyczyną było samo zabezpieczenie. Rozebrałem to urządzenie i zaczołem analizować budowę i działanie. I tutaj nie mogę zrozumieć właśnie konstrukcji. Dodam, że jestem inżynierem elektrykiem i teoretycznie wszystko powinno być jasne.
    Jednym z zasadniczych elementów tego zabezpieczenia jest transformator na rdzeniu toroidalnym z pięcioma uzwojeniami. Trzy to uzwojenia fazowe, a czwarte to uzwojenie przewodu zerowego. Teoretycznie wszystko jest zrozumiałe, suma wszystkich prądów a za razem i wywołanych przez nie strumieni magnetycznych w rdzeniu powinna zawsze być równa zeru, przy założeniu, że w odbiornikach nie ma upływności do przewodu ochronnego. Jednak na tym rdzeniu ilości zwojów nie są jednakowe. W każdej z faz jest po dwa zwoje, oczywiście grubym drutem ( około 2 mm ) natomiast w przewodzie zerowym jest pięć zwojów takim samym drutem. Na wierzchu jest nawinięte piąte uzwojenie, trzy zwoje drutem o średnicy około 0.4 mm i to uzwojenie jest podłączone do specjalnego elektromagnesu o którym póżniej. Nie mogę zrozumieć konstrukcji polegającej na tym, że w przewodzie zerowym jest inna ilość zwojów niż w fazowych. Przecież w układzie trójfazowym suma trzech prądów fazowych jest równa prądowi w przewodzie zerowym. Tak więc w moim zabezpieczeniu, w uzwojeniu pomocniczym zawsze indukuje się jakiś prąd. Sprawdziłem to w praktyce podłączając amperomierz do tego uzwojenia i zrozumiałem dla czego moje zabezpieczenie się wyłączało. Jedynym sensownym wytłumaczeniem takiej konstrukcji jest uwzględnienie przez konstruktora faktu, że instalacja ma swoją własną pojemność elektryczną i w przewodzie zerowym płynie znacznie mniejszy prąd pojemnościowy ze względu na małą różnicę potencjałów pomiędzy zerem a ścianą będącą na potencjale ziemi. Natomiast pomiędzy przewodem fazowym a ścianą jest różnica potencjałów równa napięciu fazowemu i stąd prąd pojemnościowy znacznie większy. Może dlatego uzwojenia robocze mają różne ilości zwojów.
    Czekam na wyjaśnienie mi tej zawiłości konstrukcji.

    Ciekawy jest natomiast mechanizm uszkodzenie tego zabezpieczenia. Aby go wyjaśnić muszę opisać konstrukcję owego elektromagnesu. Jest to rdzeń w kształcie litery U z ruchomą zworą na sprężynie. Jedna kolumna tego rdzenia jest magnesem stałym. Natomiast druga kolumna jest wykonana jako rdzeń nie będący magnesem, na którym jest nawinięte uzwojenie. Po dociśnięciu ręką zwory magnetycznej do rdzenia w kształcie litery U, jest ona przytrzymywana przez pole magnetyczne magnesu, mimo, że ciągnie ją sprężyna. Natomiast pojawienie się prądu elektrycznego w uzwujeniu powoduje osłabienie strumienia magnetycznego w całym rdzeniu i w konsekwencji zwora ze sprężyną odpada, uderzając jednocześnie w bardzo czuły wyzwalacz mechaniczny wyłączający całe zabezpieczenie. Prąd do elektromagnesu dostarczany jest z uzwojenia pomocniczego opisanego wyżej transformatora różnicowego.
    Uszkodzenie zabezpieczenia polegało na osłabieniu siły magnesu stałego w układzie wyzwalacza. Po rozebraniu bez problemu namagnesowałem ponownie magnesem neodymowym ten rdzeń. Okazało sie jednak, że stopień namagnesowania był zbyt duży i zbyt dużego prądu trzeba było użyć aby zabezpieczenie działało. Aby zmniejszyć wielkość stałego strumienia magnetycznego podłączyłem do uzwojenia elektromagnesu wyzwalacza ( oczywiście po odłączeniu go od reszty układu ) napięcie zmienne o regulowanej wartości, co spowodowało częściowe odmagnesowanie rdzenia. Zrobiłem kilka prób aby pozostawić odpowiednie natężenie stałego pola magnetycznego. Po tym zabiegu całość działa poprawnie. Zrozumiałem jednocześnie przyczynę uszkodzenia zabezpieczenia. Z wykonanych wcześniej pomiarów wynikało, że cały czas przez uzwojenie pomocnicze transformatora różnicowego a zarazem przez podłączone do niego uzwojenie elektromagnesu wyzwalacza płynie prąd zmienny powodujący po mału odmagnesowanie magnesu stałego w wyzwalaczu. Dlatego po paru latach ekspluatacji zabezpieczenie samo się wyłaczało. Być może na odmagnesowanie miały wpływ udary prądu w trakcie jakichś przypadkowych zwarć, ale z całą pewnością w ostatnim etapie uszkodzenia, siła tego magnesu malała płynnie i stopniowo na przestrzeni kilku miesięcy.
    Tutaj zadaję sobie i Wam pytanie czy producent popełnił błąd przy produkcji z ilością zwojów czy konstruktor stworzył bubla. Może ktoś rozbierał tego typu zabezpieczenia i zna ich konstrukcję.

    0 10
  • Relpol
  • #2 25 Lip 2007 11:03
    fuutro
    Poziom 43  

    Być może po części sam już sobie odpowiedziałeś - różnicówka się "zestarzała", o czym producent być może wie - sprawdź w ofercie co i jak. Poza tym jak z różnicówka coś nie tak to należy ją wymienić (mimo iż taka tania to nie jest), bo w razie jakiegoś nieszczęścia może nie być możliwości zwalenia winy na nią, zwłaszcza jak się przy niej kręciło. W katalogach nie ma nic o czasie eksploatacji, więc pewnie trafiłeś na model, który zaczął odmawiać współpracy.

    0
  • Relpol
  • #3 25 Lip 2007 14:52
    KW
    Poziom 21  

    Ponawiam jednak pytanie o konstrukcję. Czy w innych modelach są jednakowe ilości zwojów w uzwojeniach fazowych i zerowym czy też nie.

    0
  • #4 03 Wrz 2007 19:17
    _VenoMek
    Poziom 10  

    Witam,

    mam pytanie, które myślę, że pasuje do tego tematu. Mianowicie mam w rozdzielnl zainstalowane różnicówki (3 fazowe), w których przewód neutralny jest poprowadzony z lewej strony (skrajne lewe zaciski). Obecnie jednak wszystkie różnicówki jakie widziałem na rynku mają przewód neutralny prowadzony z prawej strony. Moje pytanie: czy prowadzenie przewodu neutralnego jest dowolne? w załączniku schemat nowej różnicówki Legranda (co ciekawe te co mam zepsute w rozdzielni to też legrand tylko jakiś stary typ - niestety nie mam ich przy sobie aby dokładnie podać model), z którego wynika na chłopski rozum że zaciski 1/2->2/1 a N->N są zamienne. Proszę mnie wyprowadzić z błędu jeżeli to nie jest obojętne. Czy przy wymianie różnicówek na nowe będę musiał zmienić prowadzenie neutralnych przewodów? Czy może są jacyś producenci, którzy mają róznicówki z neutralnym przewodem po lewej?

    z góry dzięki za odpowiedzi...

    0
  • #5 03 Wrz 2007 20:03
    lukas1850
    Poziom 14  

    _VenoMek napisał:
    w załączniku schemat nowej różnicówki Legranda (co ciekawe te co mam zepsute w rozdzielni to też legrand tylko jakiś stary typ - niestety nie mam ich przy sobie aby dokładnie podać model), z którego wynika na chłopski rozum że zaciski 1/2->2/1 a N->N są zamienne. Proszę mnie wyprowadzić z błędu jeżeli to nie jest obojętne.

    Nie mylisz się :) Odbiór prądu w różnicówce może być zarówno z góry, ja i z dołu - jak Ci wygodniej. Co do N po lewej stronie - wydaje się, że jest to wygodne, jeśli dajemy RCD po lewej stronie tablicy, a na prawo od niego umieszczamy S-ki. W tym przypadku bez problemów łączymy wszystko razem "grzebieniem". Niestety nie wiem, czy ktokolwiek produkuje RCD z N po lewej. Popytaj w hurtowniach i sklepach elektrycznych, może coś znajdziesz.

    0
  • #7 04 Wrz 2007 00:48
    KW
    Poziom 21  

    To czy mają pełne zwoje czy nie to z pewnością zależy od ich konstrukcji. W tej, którą ja mam, jest więcej niż jeden zwój na fazę, o czym pisałem wyżej. Ale dziękuję za zdjęcie. Szkoda, że ja nie zrobiłem zdjęcia mojej. Teraz nie będę jej zdejmował ze ściany i rozbierał do zdjęcia.
    Natomiast jeśli chodzi o to, czy przewód zerowy jest z prawej strony czy z lewej, to w mojej jest akurat odwrotnie niż w większości tego typu rozwiązań na rynku. Jednak w hurtowni powiedzieli mi, że są w stanie w każdej chwili sprowadzić dla mnie taką jaka jest mi potrzebna.
    Nie zgadzam się z tym, że jest obojętne z której strony podłączymy do różnicówki wejście a z której wyjście. W tej różnicówce znajduje się układ kontrolny służący do sprawdzania jej sprawności. Składa się on z przycisku i opornika o oporności około 3kom o ile dobrze pamiętam, włączonego w przypadku mojej różnicówki pomiędzu przewód zerowy i jedną z faz za pomocą tego przycisku. Na załączonym wyżej rysunku ze schematem jest inaczej, więc opornik jest inny. Naciśnięcie przycisku spowoduje natychmiastowe zadziałanie i wyłączenie zabezpieczenia oraz odłączenie zasilania przewodu fazowego do którego jest podłączony ten opornik. Jego moc jest bardzo mała i dłuższe przytrzymanie przycisku w sytuacji gdy opornik jest nadal zasilany spowoduje jego spalenie. Tak więc ten opornik musi być podłączany zawsze do wyjścia a nie do wejścia. Dlatego nie jest obojętne które zaciski są które. Natomiast jeżeli chodzi o zadziałanie samego zabezpieczenia w sytuacji awaryjnej to faktycznie nie ma znaczenia które zaciski przyjmiemy za wejście a które za wyjście.
    Zgodnie z teorią nie powinno też mieć znaczenia, który z zacisków przyjmiemy za zerowy, a które za fazowe. Jednak tutaj jest ten nieszczęsny opornik, który w opisanym przeze mnie rozwiązaniu, zawsze powinien być włączany pomiędzy fazę a zero, aby sprawdzić skuteczność zabezpieczenia. W rozwiązaniu zaprezentowanym na powyższym schemacie opornik jest pomiędzy dwiema fazami. W tym przypadku zamiana jednej z tych faz z przewodem zerowym, może spowodować nie zadziałanie układu sprawdzającego skuteczność zabezpieczenia i doprowadzić do błędnych wniosków o jego niesprawności. Pozostaje jeszcze jeden problem o którym pisałem wyżej, że w przypadku mojej różnicówki ilość zwojów w przewodzie zerowym jest inna niż w fazowych, co nadal jest dla mnie niezrozumiałe. Jak mówi sama nazwa to zabezpieczenie sprawdza pierwsze prawo kirchofa, czyli sumę prądów dopływających do węzła jakim jest instalacja. Jeżeli w instalacji nie ma upływności to suma prądów fazowych i zerowego a co za tym idzie i suma wytwarzanych przez nie strumieni magnetycznych w widocznym na zdjęciach rdzeniu, powinna być w każdej chwili równa zeru.

    0
  • #8 04 Wrz 2007 03:31
    lukas1850
    Poziom 14  

    KW napisał:
    Jednak tutaj jest ten nieszczęsny opornik, który w opisanym przeze mnie rozwiązaniu, zawsze powinien być włączany pomiędzy fazę a zero, aby sprawdzić skuteczność zabezpieczenia. W rozwiązaniu zaprezentowanym na powyższym schemacie opornik jest pomiędzy dwiema fazami. W tym przypadku zamiana jednej z tych faz z przewodem zerowym, może spowodować nie zadziałanie układu sprawdzającego skuteczność zabezpieczenia i doprowadzić do błędnych wniosków o jego niesprawności.

    Nie do końca się z Tobą zgodzę - wg mnie nie ma znaczenia, czy opornik jest wpięty między fazy, czy między fazę i N. W obu tych przypadkach wystąpi przepływ prądu poza przekładnikiem sumującym i zadziałanie zabezpieczenia. Podobnie nie ma znaczenia w którym kierunku płynie prąd - dlatego na schemacie mamy zaciski oznaczone podwójnie. Przeanalizuj powyższy schemat (bo o nim rozmawiamy), a przekonasz się, że niezależnie od podłączenia zadziała także przycisk testowy.

    0
  • #9 04 Wrz 2007 12:59
    KW
    Poziom 21  

    Nie ma znaczenia na etapie projektowania zabezpieczenia, gdzie się włączy opornik, ale ma znaczenie jak się podłączy gotowe zabezpieczenie do instalacji. W konkretnym rozwiązaniu ma to bardzo istotne znaczenie czy opornik jest wpięty między fazy czy zero i fazę. Wartość tego opornika jest dobrana tak, aby poplynoł przez niego prąd, który powinien spowodować zadziałanie zabezpieczenia. Jeżeli producent założy, że opornik jest włączony między fazy, a ktoś kto montuje zabezpieczenie zamieni fazę z zerem to sprawdzając przyciskiem zabezpieczenia odniesie wrażenie o jego niesprawności, ponieważ na oporniku będzie podczas próby napięcie fazowe a nie międzyfazowe i prąd płynący będzie mniejszy, co spowoduje nie zadziałanie zabezpieczenia podczas próby.

    0
  • #10 04 Wrz 2007 14:35
    lukas1850
    Poziom 14  

    Jasne, tutaj dla odmiany się z Tobą zgodzę. Trzeba przestrzegać rozdziału na L i N. Sugeruję jedynie, że dowolne jest podłączenie źródła i odbioru prądu - można to zrobić (przynajmniej wg powyższego schematu) zamiennie na górnych i dolnych zaciskach, oczywiście z zachowaniem rozdziału na fazy i przewód neutralny.

    0
  • #11 04 Wrz 2007 18:51
    daktyl
    Poziom 10  

    Przyjmijmy, że różnicówka pracuje niesymetrycznie tj. faza R=10 A S=10A T=0. Suma prądów RST i Zerowego wynosi zaro, ale jest to suma geometryczna a nie algebraiczna. W przewodzie zerowym płynie +- 3A (liczby szacunkowe) i dlatego na zerze jest więcej zwoi aby strumienie magnetyczne w rdzeniu zniosły się.

    0