Жерге ағып кету қосқышы (ELCB) – электр тогының соғу қаупін азайту үшін қолданылатын қауіпсіздік құрылғысы. Қазіргі кезде қалдық тоқ құрылғылары (RCD) жиі қолданылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электр қауіпсіздігі құрылғысы
Electrical safety device
Жерге ағып кету тізбегін үзуге арналған автомат (ELCB) – жоғары жер кедергісі бар электр орнатуларда соққыдан қорғау үшін қолданылатын қауіпсіздік құрылғысы. Ол электр жабдықтарының металл корпустарындағы шағын кездейсоқ кернеулерді анықтайды және қауіпті кернеу анықталса, тізбекті үзеді. Бұрын кеңінен қолданылған, бірақ қазіргі орнатуларда қалдық ток құрылғылары (RCD, RCCB немесе GFCI) қолданылады, олар тікелей ағып кету тогын анықтайды.
An earth leakage circuit breaker (ELCB) is a safety device used in electrical installations with high Earth impedance to prevent shock. It detects small stray voltages on the metal enclosures of electrical equipment, and interrupts the circuit if a dangerous voltage is detected. Once widely used, more recent installations instead use residual current devices (RCDs, RCCBs or GFCIs) which instead detect leakage current directly.
Мақсаты
Жердің ағу қорғағыштарының басты мақсаты – электр тогының соққысынан адамдар мен жануарлардың жарақат алуын алдын алу.
The main purpose of Earth leakage protectors is to prevent injury to humans and animals due to electric shock.
Тарих
Бұл – құрылғылардың бір санаты, олар жерге ақау туған кезде құралдарды, тізбектерді және операторларды қорғау үшін қолданылады. Алғашқы ЭЛКБ-лар кернеумен жұмыс істейтін құрылғылар (VO ELCB) болды, олар орнатудың металл конструкциялары мен сыртқы электрод арасындағы кернеудің өсуін анықтады. Қазір бұлар тоқ сезімтал құрылғылармен (RCD/RCCB) алмастырылды. Қазіргі әдебиетте кернеуді сезімталдайтын құрылғылар ELCB немесе VOELCB деп, ал тоқты сезімталдайтын құрылғылар RCCB немесе RCD деп аталады. Кернеуді сезімталдайтын ЭЛКБ-лар алғаш рет шамамен алпыс жыл бұрын пайда болды. Тоқты сезімталдайтын ЭЛКБ-лар алғаш рет шамамен қырық жыл бұрын енгізілді. Көп жылдар бойы кернеумен жұмыс істейтін ЭЛКБ және дифференциалдық тоқпен жұмыс істейтін ЭЛКБ екеуі де ЭЛКБ деп аталды, себебі оны есте сақтау оңай болды. Бірақ екі түрлі құрылғыға бірдей атау беру электр өнеркәсібінде шатасуға себеп болды. Егер орнатуда дұрыс тип қолданылмаса, қорғау деңгейі күтілгеннен әлдеқайда төмен болуы мүмкін, әсіресе кернеумен жұмыс істейтін тип тек тізбекке қосылған металл конструкцияларының ақаулары мен соққыларынан ғана қорғай алады, ол VOELCB-ге қосылған. Ол белсенді сымнан шығып, жерге басқа жолмен, мысалы, жерде тұрған адам арқылы өтетін тоқты анықтай алмайды. Осы шатасуды жою үшін IEC дифференциалдық тоқпен жұмыс істейтін ЭЛКБ-ға «қалдық тоқ құрылғысы» (RCD) терминін қолдануды шешті. Қалдық тоқ – бұл тізбектегі кіріс және шығыс тоқтарын салыстырғандағы қалған тоқ. Бір фазалы тізбекте бұл жай ғана белсенді немесе фазалық тоқтан бейтарап тоқтың алынуы. Үш фазалы тізбекте барлық тоқ өткізгіш сымдарды сезіну қажет.
This is a category of devices, which are used to protect instruments, circuits and operators, while Earth leakage. Early ELCBs were voltage operated devices (VO ELCB), detecting a voltage rise between installation metalwork, and an external electrode. These have now been replaced by current sensing devices (RCD/RCCB). In modern literature voltage sensing devices are called ELCB or VOELCB and current sensing devices are called RCCB or RCD. Voltage sensing ELCBs were first introduced about sixty years ago. Current sensing ELCBs were first introduced about forty years ago. For many years, the voltage operated ELCB and the differential current operated ELCB were both referred to as ELCBs because it was a simpler name to remember. But the use of a common name for two different devices gave rise to considerable confusion in the electrical industry. If the wrong type was used on an installation, the level of protection given could be substantially less than that intended, in particular the voltage operated type can only protect against faults or shocks to metalwork connected to the circuit ground, connected to the VOELCB, it cannot detect current leaving a live wire and running to ground by another path, such as via a person standing on the earth. To eliminate this confusion, the IEC decided to apply the term residual current device (RCD) to differential current operated ELCBs. Residual current refers to any residue when comparing current in the outbound and return currents in the circuit. In a single phase circuit this is simply the live or phase current minus the neutral current. In a 3 phase circuit all current carrying conductors must be sensed.
Операция
ELCB – бұл ғимаратқа келетін негізгі қуатты өз қосқыш контактілері арқылы қосатын, арнайы типтегі құлыпталатын реле, сондықтан ELCB жерге ағып жатқан тоқ анықталғанда қуатты өшіреді. ELCB ол қорғайтын орналымдағы тікелей сымнан жерге (немесе жерге) ақаулық тоғын анықтайды. ELCB-ның сезімталдық орамдарында жеткілікті кернеу пайда болса, ол қуатты өшіреді және қолмен қайта қосылғанша өшіріліп тұрады. Кернеуді сезімталдайтын ELCB тікелей сымнан басқа жерленген денеге ақаулық тоғын сезімталдай алмайды.
An ELCB is a specialised type of latching relay that has a building's incoming mains power connected through its switching contacts so that the ELCB disconnects the power when earth leakage is detected. The ELCB detects fault currents from live to the Earth (ground) wire within the installation it protects. If sufficient voltage appears across the ELCB's sense coil, it will switch off the power, and remain off until manually reset. A voltage sensing ELCB does not sense fault currents from live to any other Earthed body.
Кернеумен жұмыс істейтін (ELCB)
Кернеулік ЭЛҚБ-лар сол кезден бері кеңінен қолданылып келеді, олардың көптегені әлі де жұмыс істеп тұр, бірақ жаңа құрылыстарда енді орнатылмайды. Кернеумен жұмыс істейтін ЭЛҚБ қорғалған, бір-бірімен байланысты металл конструкциялардың (жабдықтардың негіздері, құбырлар, корпус) және алысқа орналасқан, оқшауланған жерге қатысты электродтың арасындағы потенциалдың өсуін анықтайды. Олар шамамен 50 вольт потенциал байқалғанда негізгі автоматты ашып, қорғалған үй-жайды қуаттандырудан ажыратады. Кернеумен жұмыс істейтін ЭЛҚБ-ның жерге қашықтан қосылу үшін екінші ұясы бар. ЭЛҚБ қолданылғанда жер контуры өзгертіледі; жерге қосылу, ЭЛҚБ-ның екі жер ұясына қосылу арқылы ЭЛҚБ арқылы жүзеге асырылады. Бір ұясы орнатудың жерлік өткізгішіне (ЖКО, Earth wire), ал екіншісі жер таяқшасына (немесе кейде жерге қосылудың басқа түріне) жалғанады.
Voltage ELCBs have been in widespread use since then, and many are still in operation but are no longer installed in new construction. A voltage operated ELCB detects a rise in potential between the protected interconnected metalwork (equipment frames, conduits, enclosures) and a distant isolated Earth reference electrode. They operate at a detected potential of around 50 volts to open a main breaker and isolate the supply from the protected premises. A voltage operated ELCB has a second terminal for connecting to the remote reference Earth connection. The Earth circuit is modified when an ELCB is used; the connection to the Earth rod is passed through the ELCB by connecting to its two Earth terminals. One terminal goes to the installation Earth CPC (circuit protective conductor, aka Earth wire), and the other to the Earth rod (or sometimes other type of Earth connection).
Ағымдағы сезімтал құрылғылар (RCD/RCCB)
RCD/RCCB – ELCB түрінің көп қолданылатын нұсқасы болып табылады. RCCB әдетте бірнеше біріншілік орамдары және бір екіншілік орамы бар ток трансформаторынан тұрады. Нейтраль және желілік (немесе көп фазалы жүйелердегі желілер) сымдары біріншілік орамдардың қызметін атқарады. Сымнан оралған катушка – екіншілік орам. Екіншілік орам арқылы өтетін ток теңгерімді жағдайда нөлге тең болады. Теңгерімді жағдайда фазалық сым арқылы өтетін токтан туындайтын магниттік ағын, нейтраль сымы арқылы өтетін токпен өзара теңестіріледі, себебі фазадан ағып келетін ток нейтральға қайтарылады. Егер ақау туындаса, аз мөлшерде токқа жерге де қатынайды. Бұл желілік және нейтраль тогы арасындағы тепе-теңдікті бұзады, нәтижесінде теңгерімсіз магниттік өріс пайда болады. Бұл екіншілік орам арқылы ток тудырады, ол сезімтал схемаға қосылған. Бұл ақауды анықтап, құрылғыны ажырату жүйесіне сигнал жібереді.
RCD/RCCB is the commonly used ELCB type. An RCCB typically consists of a current transformer, which has multiple primary windings and one secondary winding. Neutral and line (or lines in multiple phase systems) wires act as the primary windings. A wire wound coil is the secondary winding. The current through the secondary winding is zero at the balanced condition. In the balanced condition, the flux due to the current through the phase wire will be neutralized by the current through the neutral wire, since the current, which flows from the phase will be returned to the neutral. When a fault occurs, a small current will flow to the ground also. This makes an imbalance between line and neutral current creating an unbalanced magnetic field. This induces a current through the secondary winding, which is connected to the sensing circuit. This will sense the leakage and send signal to tripping system.
Жерді айналып өту
ELCB қорғалған орналымда Жерге екінші, қасақана жасалмаған қосылымның болуы жиі кездеседі, ол ELCB сезім катушкасы арқылы өтпейді. Мұндай жағдай жерге жанасқан металл құбырлар, металл конструкциялық қаңқалар, топыраққа жанасқан үйдің сыртқы құралдары және т.б. арқылы туындауы мүмкін. Осындай жағдайда, ақау тогы ELCB-мен анықталмай Жерге өтуі мүмкін. Дегенмен, бұл интуицияға қарсы болғанымен, ELCB-ның жұмыс істеу қабілеті төмендемейді. ELCB-ның мақсаты – ақау кезінде жерленген металл бұйымдарының қауіпті кернеуге дейін көтерілуін болдырмау болып табылады, және ELCB осы міндетті бұрынғысынша орындай береді, сол CPC кернеу деңгейінде қуатты өшіреді. (Айырмашылығы – бұл кернеуге жету үшін күштірек ақау тогы қажет болады.)
It is not unusual for an ELCB protected installation to have a second unintentional connection to Earth somewhere, one that does not pass through the ELCB sense coil. This can occur via metal pipework in contact with the ground, metal structural framework, outdoor home appliances in contact with soil, and so on. When this occurs, fault current may pass to Earth without being sensed by the ELCB. Despite this, perhaps counterintuitively, the operation of the ELCB is not compromised. The purpose of the ELCB is to prevent Earthed metalwork rising to a dangerous voltage during fault conditions, and the ELCB continues to do this just the same, the ELCB will still cut the power at the same CPC voltage level. (The difference is that higher fault current is then needed to reach this voltage.)
Қиындықтар саяхаттары
Жер желісіндегі кернеу мен ток көбінесе тірі сымнан туындаған ақау тогы болғанымен, бұл әрқашан солай бола бермейді, сондықтан ELCB қате сигнал беруі мүмкін жағдайлар бар. Егер орналымда Жерге екі қосылыс болса, жақын жердегі күшті ток соққанда топырақта кернеу градиенті пайда болады, бұл ELCB сезімтал катушкасына оны іске қосу үшін жеткілікті кернеу жібереді. Орналымның жер сымы көрші ғимараттың жер сымына жақын орналасса, екінші ғимараттағы жоғары жер ағыны жердің потенциалын көтеріп, екі жер арасында кернеудің айырмашылығын тудырады, бұл да ELCB-ні іске қосады. Осы себепті жерге жақын орналасқан сымдар ELCB пайдалануға қолайлы емес, бірақ практикада мұндай орналымдар кездеседі. RCD және ELCB екеуі де белгілі бір деңгейде зиянсыз жер ағынынан туындаған қате сигналдарға ұшырауы мүмкін. Бір жағынан, ELCB әдетте ескірек болады, сондықтан қате сигналдарға қарсы сүзгілеуі нашаррақ, ал екінші жағынан, ELCB RCD-лерде болатын кейбір қате сигналдардың себептеріне қарсы тұра алады және жалпы алғанда RCD-лерге қарағанда сезімталдығы төмен. Іс жүзінде RCD қате сигналдары жиірек кездеседі. Қате сигналдардың тағы бір себебі – оқшаулау кедергісі төмендеген құрылғылардан туындаған жинақталған немесе жүктеме тогы. Бұл ескі құрылғыларда, жылыту элементтері бар құрылғыларда немесе тропиктік аймақтардағы ғимараттардың сымдарында болуы мүмкін, онда ұзақ ылғал мен жаңбыр оқшаулау кедергісін төмендетуі мүмкін. Егер 30 мА қорғау құрылғысы қолданылса және әртүрлі көздерден 10 мА жүктеме болса, құрылғы 20 мА-да іске қосылады. Жеке құрылғылардың әрқайсысы қауіпсіз болуы мүмкін, бірақ көптеген кішкентай жүктеме тогы жинақталып, іске қосылу деңгейін төмендетеді. Бұл бұрынғы орналымдарда жиі кездесетін мәселе, онда бірнеше тізбек бір ELCB арқылы қорғалатын. Құбыр тәрізді жылыту элементтері ылғалды сіңіре алатын өте ұсақ ұнтақпен толтырылады, егер элемент біраз уақыт пайдаланылмаса. Тропиктік аймақтарда, мысалы, киім кептіргіш бір жыл бойы пайдаланылмаса немесе кофе дайындауға арналған үлкен су қайнатқышы сақтауда болса, мұндай жағдай тууы мүмкін. Мұндай жағдайларда, егер құрылғы RCD қорғанысысыз қосылса, ол әдетте кептіріліп, тексеруден өтеді. Мұндай мәселе тіпті жаңа құрылғыларда да кездесуі мүмкін.
While voltage and current on the earth line is usually fault current from a live wire, this is not always the case, thus there are situations in which an ELCB can nuisance trip. When an installation has two connections to Earth, a nearby high current lightning strike will cause a voltage gradient in the soil, presenting the ELCB sense coil with enough voltage to cause it to trip. If the installation's Earth rod is placed close to the Earth rod of a neighbouring building, a high Earth leakage current in the other building can raise the local ground potential and cause a voltage difference across the two Earths, again tripping the ELCB. Close Earth rods are unsuitable for ELCB use for this reason, but in real life such installations are sometimes encountered. Both RCDs and ELCBs are prone to nuisance trips from normal harmless Earth leakage to some degree. On one hand ELCBs are on average older, and hence tend to have less well developed filtering against nuisance trips, and on the other hand ELCBs are inherently immune to some of the causes of false trips RCDs suffer, and are generally less sensitive than RCDs. In practice RCD nuisance trips are much more common. Another cause of nuisance tripping is due to accumulated or burden currents caused by items with lowered insulation resistance. This may occur due to older equipment, or equipment with heating elements, or even wiring in buildings in the tropics where prolonged damp and rain conditions can cause the insulation resistance to lower due to moisture tracking. If there is a 30 mA protective device in use and there is a 10 mA burden from various sources then the unit will trip at 20 mA. The individual items may each be electrically safe but a large number of small burden currents accumulates and reduces the tripping level. This was more a problem in past installations where multiple circuits were protected by a single ELCB. Heating elements of the tubular form are filled with a very fine powder that can absorb moisture if the element has not be used for some time. In the tropics, this may occur, for example if a clothes drier has not been used for a year or a large water boiler used for coffee, etc. has been in storage. In such cases, if the unit is allowed to power up without RCD protection then it will normally dry out and successfully pass inspection. This type of problem can be seen even with brand new equipment.
Жауап бермеу
Кейбір ЭЛҚС (ELCB) түзетілген ақау тогына реакция жасамауы мүмкін. Бұл мәселе ЭЛҚС және ҚҚҚ (RCD) үшін ұқсас, бірақ ЭЛҚС әдетте ескірек болады және жылдар бойында техникалық сипаттамалары жақсарып, дамыды. Сондықтан, ескі ЭЛҚС ақау тогының қозғалысын сезбеуі мүмкін. Кез келген механикалық құрылғы сияқты, ЭЛҚС-та да бұзылулар болуы мүмкін, сондықтан олардың жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін оларды мерзімді түрде тексеру қажет. Егер жер сымдарының бірі ЭЛҚС-тан ажыратылса, ол істен шығып, орналым дұрыс жерленбей қалуы мүмкін.
Some ELCBs do not respond to rectified fault current. This issue is the same in principle with ELCBs and RCDs, but ELCBs are on average much older and specifications have improved considerably over the years, so an old ELCB is more likely to have some fault current waveform that it will not respond to. With any mechanical device, failures occur, and ELCBs should ideally be tested periodically to ensure they still work. If either of the Earth wires become disconnected from the ELCB, it will no longer trip and the installation will often no longer be properly Earthed.