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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Schützt die Maschine (RCD). Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Aktuelle Geräte Bei aller Sehnsucht ist unser Leben ohne Strom kaum vorstellbar. Doch er ist nicht nur ein treuer Helfer, sondern auch ein schrecklicher Feind – bei Verstößen gegen elementare Sicherheitsregeln. Letzteres geschieht natürlich am häufigsten aufgrund persönlicher Fahrlässigkeit von Personen und aufgrund von Schäden an der Isolierung stromführender Teile elektrischer Geräte. Statistiken zeigen, dass Fälle von einpoligem Kontakt mit spannungsführenden Teilen, die zum Tod führen, bei 92–95 % liegen. Dabei steht eine Person in der Regel auf einem leitfähigen Boden (nasser Asphalt, Fliesen, Erde). Oder - eine etwas andere Situation, wenn das Opfer mit seiner zweiten Hand geerdete technische Geräte (Wasserleitungen, Heizungsrohre, Gasleitungen) berührte. Der Übergangswiderstand zwischen dem Kontaktpunkt mit dem Phasendraht und der geerdeten Basis (Boden) kann unter Berücksichtigung des Widerstands des Schuhs von Hunderten von Megaohm (über das Gefühl der Stromeinwirkung hinaus) bis zu 1000-800 Ohm (fatal) variieren ). Mit einer Stromstärke von bis zu 10-12 mA ist ein Erwachsener in der Lage, sich von seinen Auswirkungen zu befreien. Deshalb wird ein solcher Strom manchmal auch „Loslassen“ genannt. Bei 20-30 mA kommt es zu einem „Greifeffekt“, bei dem sich die Hand des Betroffenen durch bloße Willenskraft nicht lösen lässt. Ein Strom von 50-100 mA und eine Einwirkungsdauer von einigen Sekunden verursachen eine starke Herzrhythmusstörung – Kammerflimmern, Erstickung und Tod. Natürlich, wenn keine besonderen Maßnahmen ergriffen werden. Es sollte auch beachtet werden: Unter allen erschwerenden Umständen darf der durch den menschlichen Körper fließende Strom (in einem 220 V, 50 Hz-Netz) nicht mehr als 300 mA betragen. Das Problem, Menschen vor Verletzungen durch versehentliches Berühren spannungsführender Teile zu schützen, wurde für Elektriker unmittelbar nach dem Zweiten Weltkrieg (aufgrund eines starken Anstiegs des Stromverbrauchs und der Entwicklung elektrischer Haushaltsgeräte) besonders akut. Ein vielversprechender Lösungsweg wurde 1949 von österreichischen Ingenieuren vorgeschlagen, indem sie das Prinzip eines Differentialtransformators als praktischen „Detektor“ des Stroms nutzten, der durch den Körper einer Person fließen kann, die unter Hochspannung steht.
Was ist hier der Sinn? Und in der Tatsache, dass im „Warte“-(Normal-)Modus der Laststrom im Magnetkreis eines solchen Transformators T zwei gleiche entgegengesetzte Magnetflüsse erzeugt. Das bedeutet, dass in der Zusatzwicklung II praktisch keine Spannung anliegt. Doch dann kam es zu einem Notfall und die Person geriet, wie man so sagt, in Stress. Dann erzeugt der Strom, der durch den menschlichen Körper in die Erde fließt, einen eigenen magnetischen Fluss, der in der Wicklung II eine Spannung induziert. Darüber hinaus hängt der Wert des letzteren, wie Studien gezeigt haben, vom Verhältnis der Anzahl der Leistungswindungen (zur Belastung) der Drähte und der Wicklung II sowie von den geometrischen Abmessungen des Magnetkreises und des Materials ab woraus es gemacht ist. Nach dem Prinzip eines Differentialtransformators wurden Fehlerstromschutzschalter (RCDs) erstellt. Bisher sind sie nichts anderes als die fortschrittlichste technische Möglichkeit, Menschen vor Stromschlägen zu schützen. RCDs werden in großen Mengen von den größten Elektrokonzernen der Welt hergestellt (Siemens, AEG, Thomson-Brandt, Toshiba, Mitsubishi usw.). Der weitverbreitete Einsatz dieser Geräte, wie Statistiken belegen, hat es ermöglicht, tödliche elektrische Verletzungen drastisch zu reduzieren und Schäden durch durch elektrischen Strom verursachte Brände zu minimieren. In der ehemaligen UdSSR konnte die Serienproduktion von RCDs erst 1966 aufgenommen werden. Der Großteil dieser Geräte wurde jedoch in das Baugewerbe und die Landwirtschaft (als die am stärksten benachteiligten Sektoren des Landes) verschickt. Seit 1982 hat die heimische Industrie mit der Produktion von RCDs für den Hausgebrauch begonnen. Allerdings nicht als Installation auf dem Eingangsverteiler, sondern in Form von tragbaren Produkten zum wirksamen Schutz einer Person bei einem Ausfall von Elektrowerkzeugen oder Elektrogeräten mit Kabelstrom. Diese RCDs haben eine Empfindlichkeit von 10 mA „Auslösestrom“ und werden als „Personenschutz“ bezeichnet. Dies ist RCD-10.2.010. P. UHL2 des Wladikawkas-Werks „Binom“, hergestellt mit zwei eingebauten Steckdosen für 6A; sowie UZOSH-10.2.010 UHL4 des Gomeler Werks „Electroapparatura“, ausgelegt für Lastströme bis 10A; UZOV-6, 3.2.010UZ des gleichen Werks, hergestellt in Form eines „Steckers“ mit einem Laststrom von bis zu 6,3 A. Der Stromkreis eines der seriellen RCDs für den Personenschutz (siehe Abb.) ist nicht so kompliziert. Das „Herz“ ist hier das verstärkende und umwandelnde Organ „A“, das von einer gestrichelten Linie umkreist ist. Seine Stromquelle ist ein Einweggleichrichter auf einer VD6-Diode mit einem Spannungsteiler auf den Widerständen R10, R11 und einem Glättungsfilter C3. Für Spannungsstabilität sorgt die Zenerdiode VD5.
Die Schaltung funktioniert wie folgt. Die Klemmen XI werden mit einer Netzspannung von 220 V versorgt. Bei Betätigung der Taste SB1 wird der Operationsverstärker DA1 mit 15 V versorgt. Aufgrund des gewählten Arbeitspunktes stellt sich am Ausgang ein hoher Spannungspegel (+6 V) ein 12. Über die Dioden VD3 und R12 wird es an die Steuerelektrode des Thyristors VD10 angelegt, der öffnet. Das Relais K1 wird sofort aktiviert, verbindet die Last (geschütztes Elektrogerät) mit dem Netzwerk und blockiert die Kontakte der SB1-Taste. Die mit dem Relais in Reihe geschaltete VD8-LED leuchtet auf und signalisiert den Einschaltzustand des RCD. Wenn eine Person die leitenden Elemente berührt oder die Isolierung des Phasendrahtes beschädigt wird, entsteht an den Klemmen 5,6 des Transformators T1 eine Spannung, die ungefähr proportional zum Leckstrom ist. Es geht sofort zum nichtinvertierenden Eingang 2 des Verstärkers und überführt DA1 von einem stabilen Zustand (offen) in einen anderen (geschlossen). Die Spannung an Pin 6 wird stark abfallen. Die Zenerdiode VD5 wird geschlossen, gefolgt vom Thyristor VD10. Die Schaltung VD3, R9, C2 legt den Ausschaltzustand des Verstärkers DA1 fest, und das Relais gibt den Anker frei und unterbricht alle seine Kontakte. Die Elemente C1, R2 schwächen den Einfluss von Störungen auf die Eingangskreise des RCD. Die Dioden VD1, VD2 schützen den Stromkreis vor Impulsrauschen mit hoher Amplitude. Die Widerstände R3-R5 bilden einen Spannungsteiler für den invertierenden Eingang 3 des Verstärkers. Ein R8 erzeugt eine Vorspannung an Eingang 2 und bewirkt, dass der RCD auslöst, wenn der Wicklungskreis II des Transformators T1 offen ist. Die Widerstände R6, R7 bilden einen Schaltkreis, um den RCD so einzustellen, dass er auslöst, wenn „ein Leckstrom zur Erde auftritt“, 10 mA. Die Schaltung R13, C4 schützt den VD10-Thyristor vor Störungen. Mit der SB2-Taste wird bei eingeschaltetem RCD ein Modus erstellt, der ein Leck von 20-25 mA simuliert, um die Leistung des RCD zu überprüfen. Für den Aufbau der Schaltung verwendet man besser eine Leiterplatte aus 1,5 mm dickem Folienfiber (siehe Abb.). Sie können sich aber auch für eine „aufklappbare“ Installation entscheiden.
Der Differenzialtransformator T1 besteht aus einem Magnetkreis aus 79 nm dickem Permalloy-Streifen mit einer Dicke von 0,1–0,15 mm. Aber auch der K28x18x9 Ring aus 3000NM1 Ferrit ist durchaus geeignet. In diesem Fall wird die Wicklung II mit PEV-2-0,1 mm-Draht um den Umfang eines gut isolierten Rings gewickelt, die Windungszahl beträgt 1500. Das Vorhandensein kurzgeschlossener Windungen ist hier natürlich nicht zulässig. Die Leistungswindungen bestehen aus einem isolierten flexiblen Draht der Marken MGSHV, NV mit einem Querschnitt von 0,75 mm2. Die Wicklung erfolgt in zwei Drähten. Die Anzahl der Windungen beträgt 2x5. Als Schaltgerät K1 ist es besser, ein Relais mit Hochstromkontakten zu verwenden. Am besten geeignet ist ein Relais vom Typ PP-21 mit 3 Kontaktgruppen zum Schalten und einer Spule für 110 V DC Die Widerstände R1, R10 und R11 sind vom Typ MLT-0,5. Als R7 wurde der variable Widerstand SP3-38 verwendet. Die übrigen Widerstände sind in modernen Geräten der MLT-0,125-Serie am häufigsten anzutreffen. Die Kondensatoren C1 und C2 sind vom Typ K73-17 und C3 und C4 vom Typ K50-35. Name und Typ der übrigen verwendeten Funkelemente sind im Schaltplan angegeben. Abschließend sei betont: RCDs sind Geräte der Sonderklasse, sie sollen menschliches Leben schützen. Daher ist es offenbar unmöglich, sich insbesondere auf handgefertigte RCDs zu verlassen. Eine andere Sache sind Fabrikprodukte. Es handelt sich um sorgfältig geprüfte Parameter zur Einhaltung internationaler Standards und Spezifikationen. Im vergangenen Jahr hat unsere Branche die Produktion einer neuen Klasse von Geräten gemeistert, die im Langzeitbetrieb mit erhöhter Zuverlässigkeit arbeiten sollen. Dies ist ein bipolarer Leistungsschalter UZO-20. Ein solches Gerät schützt eine Person zuverlässig beim Arbeiten mit Elektrogeräten mit einem Laststrom von bis zu 32 A. Es eignet sich am besten für den Einbau in eine ganze Wohnung, ein Haus, eine Garage usw. Ein neuer „Stecker“ UZO-2 ( UZO-2.6.010) wird ebenfalls hergestellt. .2.V8UZ), ausgelegt für den Betrieb mit einer Belastung von bis zu 135 A (Kühlschränke, Waschmaschinen, Pumpen usw.). Seine Masse überschreitet nicht XNUMX g. Autor: Y. Vodyanitsky, Moskau
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Kommentare zum Artikel: Vladimir Auf dem elektrischen Schaltplan des Geräts sollten Sie lesen: 1) Die Spannungsstabilität wird durch die Zenerdiode VD4 und nicht durch VD5 gewährleistet. 2) Über die Diode VD5 und den Widerstand R12 wird es an die Steuerelektrode des Thyristors VD10 angelegt. 3) In Reihe mit dem Addierrelais (Wortwicklung) geschaltet, leuchtet die VD8-LED und signalisiert den Ein-Zustand des RCD. 4 Die Platine entspricht nicht dem Schaltplan (anstelle des Thermistors VD10 zeigt die Platine die Kontakte eines Schwachstromrelais, das nicht auf dem Schaltplan ist)
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