Wat is een aardlekschakelaar: constructie, werkingsprincipe, bestaande typen en markering van aardlekschakelaars

Elk elektrisch netwerk moet een beveiligingsapparaat hebben, maar niet iedereen weet wat een aardlekschakelaar is en wat het werkingsprincipe ervan is. De verklaring van de afkorting is: aardlekschakelaar.

Dit elektrische laagspanningsapparaat is bedoeld om het beveiligde circuitgedeelte uit te schakelen wanneer er een differentiaalstroom ontstaat die de nominale waarde voor dit apparaat overschrijdt.

In ons artikel zullen we proberen het apparaat en het werkingsprincipe van de aardlekschakelaar in detail te behandelen, de bestaande varianten te bekijken en te begrijpen welke informatie de markering van aardlekschakelaars bevat.

Doel van het beveiligingsapparaat

Het aardingscircuit van de aardlekschakelaar is een PE-geleider van neutrale stroomvoerende behuizingen of onderdelen van elektrische mechanismen met een weerstand van niet meer dan 4 ohm.

Bij het ontstaan van een lekstroom kunnen de genoemde apparatuuronderdelen onder spanning staan, wat een gevaar vormt voor mens en dier bij aanraking, evenals voor de eigendommen in het algemeen.

Het voorkomen van elektrische verwondingen is de taak van de beveiligingsapparaten. Bij detectie van een lekstroom schakelen ze de spanning uit.

Het grootste gevaar schuilt erin dat dergelijke verstoringen in het circuit onzichtbaar zijn en in zeldzame gevallen voelbaar, wanneer men bij het aanraken van het apparaat een lichte schok kan voelen.

De belangrijkste oorzaak van dit verschijnsel is een beschadiging van de isolatielaag van de bedrading. Ongecontroleerde processen kunnen grote schade aanrichten, daarom wint beveiligingsapparatuur aan populariteit in huishoudelijke omstandigheden.

De invloed van stroomvoerende netwerken op het menselijk lichaam kan ernstige gevolgen hebben. Dit probleem is opgelost met behulp van aardlekschakelaars, die tot het beveiligingssegment behoren. De belangrijkste vereisten voor installatie en gebruik zijn beschreven in IEC 60364.

Het gebruik van aardlekschakelaars is het meest wijdverbreid in eenfasige netwerken met wisselstroom en aarding van de neutrale lijn, en met spanningswaarden tot 1 kW in het formaat van huishoudelijke stroomvoorziening.

Constructieve uitvoering van de aardlekschakelaar

De optionele kenmerken van het beveiligingsmechanisme helpen u inzicht te krijgen in het werkingsprincipe van de RCD, namelijk de reproduceerbare reactie van het apparaat op lekstroom.

De belangrijkste werkende componenten zijn:

• differentiële transformatorsensor;
• het startorgaan – een mechanisme dat de niet correct functionerende elektrische circuit verbreekt;
• elektromagnetisch relais;
• controleblok.

Aan de sensor zijn tegenovergestelde wikkelingen aangesloten – fase en nul. Bij normaal bedrijf van het netwerk vormen deze halfgeleiderelementen in de kern magnetische fluxen met een tegenovergestelde richting ten opzichte van elkaar. Hierdoor is de magnetische flux gelijk aan nul.

De transformator bestaat uit een gesloten stalen kern, waarop twee spoelen zijn geplaatst: de primaire – aangesloten op de wisselstroombron, de secundaire – aangesloten op de belasting. Hoeveel keer de transformator de wisselspanning verhoogt, met dezelfde factor neemt de stroomsterkte af.

Aan de secundaire wikkeling, die op de magnetische kern van de transformator is gewikkeld, is een elektromagnetisch relais aangesloten. Als in het netwerk de standaard bedrijfsomstandigheden worden nageleefd, is het niet geactiveerd.

Bij het optreden van lekstroom verandert de hele werking radicaal. De fase- en nulleider gaan verschillende stroomgroottes doorlaten. Nu zullen ook de sterktewaarde en richting van de magnetische fluxen op de transformatorkern verschillende parameters hebben.

In de secundaire windingen verschijnt stroom en bij het bereiken van ingestelde waarden vindt de activering van het elektromagnetische relais plaats. Het is verbonden in combinatie met het uitschakelmechanisme. Deze combinatie reageert op het juiste moment en verbreekt het elektriciteitsnet.

Volgens de eisen van de brandveiligheid worden de controlecontroles van de differentiële beveiligingsinrichting regelmatig uitgevoerd, ten minste eenmaal per maand. Hiertoe bevindt zich op het apparaat een speciale knop "TEST".

De testeenheid bestaat uit een weerstandsmechanisme - een bepaalde belasting die parallel aan de differentiële sensor is aangesloten. Dit element simuleert een lekstroom en zo wordt de werking van het apparaat getest. Meer over testmethoden hebben wij besproken in dit artikel.

Het werkingsprincipe van de RCD is als volgt: toevoer van stroom van de faseleiding naar de testweerstand en daarna naar de neutrale draad, waarbij de sensor wordt omzeild.

Op deze manier worden omstandigheden gecreëerd met verschillende stroomwaarden aan de ingang en uitgang van het apparaat. Deze disbalans moet leiden tot het inschakelen van het uitschakelblok.

Afhankelijk van de ontwikkelaars kan het schakeltechnische apparaat verschillen, maar het principe dat bij de werking van de aardlekschakelaar wordt gebruikt, is bij alle modellen identiek.

Principe van het aanspreken van het beveiligingsmechanisme

Laten we bekijken waarvoor een aardlekschakelaar moet worden gebruikt. De werking van het beveiligingsapparaat is gebaseerd op een meetmethode.

De inkomende en uitgaande parameters van de stromen die door de transformator vloeien worden geregistreerd. Als de eerste waarde groter is dan de tweede, betekent dit dat er in het stroomcircuit een lekstroom optreedt en het apparaat schakelt uit. Als de parameters identiek zijn, reageert het apparaat niet.

In een tweedraadssysteem reageert het differentieelschakelaar niet als de stroom door de fase- en nuldraden van gelijke sterkte is. Als er een verschil in deze waarden is, betekent dit dat er een isolatiefout in het netwerk is en het beveiligingsmechanisme zal het beschadigde gedeelte uitschakelen.

Voor een beter begrip bekijken we hoe de aardlekschakelaar werkt in een huishoudelijke verdeelkast met een tweepolig systeem.

Aan de bovenste aansluitblokken is de ingaande tweedraads kabel (fase en nul) aangesloten. Aan de onderste aansluitblokken zijn de fase en nul aangesloten die naar het belastingsgedeelte lopen, bijvoorbeeld naar het stopcontact van een boiler of waterkoker. De beschermende aarding van het apparaat wordt uitgevoerd via een kabel, waarbij de aardlekschakelaar wordt omzeild.

In de normale bedrijfsmodus bewegen de elektronen van de ingaande kabel via de fasedraad naar de elektrische verwarmer van de boiler/waterkoker, door het differentieelbeveiligingsapparaat. Terug keren ze naar de aarde, opnieuw via de aardlekschakelaar, maar dan via de nuldraad.

Als een persoon het lichaam van een stroomvoerend apparaat aanraakt waarop door een isolatiefout een potentiaal staat, zal in deze situatie lekstroom door het lichaam van de persoon lopen, waarop het apparaat vrijwel onmiddellijk reageert door de stroomtoevoer uit te schakelen.

Bijvoorbeeld: in het verwarmingselement van het apparaat was de isolatie beschadigd. Hierdoor zal de stroom, via het water binnenin, gedeeltelijk door de behuizing worden geleid en vervolgens via de bedrading van het beveiligingsapparaat naar de aarde gaan.

De reststroom zal via de nulleiding terugkeren door de aardlekschakelaar. De sterkte ervan zal echter kleiner zijn met de grootte van de lekstroom in vergelijking met de inkomende stroom.

Het verschil in waarden wordt berekend door de differentiaaltransformator. Als het getal groter is dan de toegestane waarde, reageert het apparaat onmiddellijk en verbreekt het circuit.

In een ander artikel hebben wij aanbevelingen gegeven voor het kiezen en correct aansluiten van een aardlekschakelaar voor een boiler.

Doelmatigheid van het gebruik van een aardlekschakelaar

Laten we bekijken waarvoor een aardlekschakelaar moet worden gebruikt en tegen welke negatieve invloeden het apparaat bescherming biedt.

In de eerste plaats: fase-aarding van elektrische apparatuur. Voornamelijk worden de verwarmingselementen van kachels en wasmachines als probleemgebieden beschouwd. Het is opmerkelijk dat een isolatiefout alleen optreedt wanneer het warmteproducerende onderdeel onder invloed van stroom wordt verwarmd.

Ook bij een onjuiste aansluiting van draden. Bijvoorbeeld als er draadverbindingen zonder aansluitdoos worden gebruikt, die later in de muur worden ingebed en worden afgedekt met een laag pleisterwerk. Omdat het oppervlak een verhoogde vochtigheid heeft, zal deze verbinding een lek naar de muur veroorzaken.

Het differentiële beveiligingsmechanisme zal in dit geval constant de stroomtoevoer naar de lijn onderbreken totdat het gedeelte volledig is opgedroogd of totdat de verbinding opnieuw is gemaakt.

Automatische beveiliging wordt effectief toegepast in huishoudelijke omgevingen: in elektrische groepen voor de badkamer, keuken en stopcontacten met een groot aantal aangesloten apparaten. Het ideale geval is wanneer dergelijke apparaten op elke groep stopcontacten zijn geïnstalleerd.

Het toepassingsgebied van algemene toestellen is vrij divers - van openbare gebouwen tot grootschalige ondernemingen. Ze worden gebruikt in elektrotechnische constructies en schema's voor ontvangst en distributie: groepenkasten in woningen, stroomvoorzieningssystemen voor individueel verbruik, enz. Het belangrijkste hierbij is het correct kiezen van de aardlekschakelaar op basis van vermogen.

Soorten apparaten en hun classificatie

Fabrikanten voorzien hun producten van uiteenlopende mogelijkheden, waarmee rekening moet worden gehouden bij het bepalen van het benodigde type aardlekschakelaar, uitgaande van de specifieke bedrijfsomstandigheden van het elektriciteitsnet.

Om de gemiddelde consument in staat te stellen het benodigde beveiligingsschakelaar te kiezen uit de verscheidenheid aan aangeboden modellen, is er een classificatiesysteem gecreëerd, gebaseerd op de volgende kenmerken:

• werkingsprincipe;
• type differentiële stroom;
• tijdvertraging van de uitschakelende differentiële stroom;
• aantal polen;
• installatiemethode.

Vervolgens bekijken we elk van deze classificaties in detail.

Classificatie #1 — volgens inschakelmethode

Er zijn slechts twee inschakelmethoden - elektromechanisch en elektronisch. In het eerste geval schakelt de automatische schakelaar de stroom op de beschadigde lijn uit, ongeacht de netspanning. Het belangrijkste werkende onderdeel is een toroïdale kern met wikkelingen.

Bij het ontstaan van een lek wordt in de secundaire schakeling een spanning gegenereerd om het polarisatierelais in werking te stellen, wat leidt tot activering van het uitschakelmechanisme.

Voor elektromechanische apparaten is geen externe spanning vereist. De bron voor hun activering is de differentiële stroom op de beschadigde lijn.

Het functioneren van een apparaat met elektronische componenten hangt volledig af van extra spanning, d.w.z. er is externe voeding nodig. Hier wordt het werkende onderdeel gevormd door een elektronische printplaat met een versterker.

In een dergelijk mechanisme zijn er geen extra bronnen die energie accumuleren, dus voor de werking van de schakeling wordt elektriciteit van het externe netwerk gebruikt en, als er geen spanning is, zal het apparaat de stroomkring niet verbreken.

Bepaling van het type apparaat: u soldeert twee draden aan de aansluitingen van een AA-batterij. Schakel de aardlekschakelaar in en sluit de ene draad aan op de ingang van het beveiligingsblok en de andere op de uitgang. De lijnen worden op één pool aangesloten. Als het apparaat uitschakelt, betekent dit dat het een elektromechanisch type is; zo niet, dan is het elektronisch.

Voorbeeld van de werking van een elektronische aardlekschakelaar geïnstalleerd op een lijn met een stopcontact, van waaruit een magnetron wordt gevoed: er is een onderbreking van de nulfase opgetreden, en daarnaast ontstaat er in dezelfde periode een defect in de bedrading van de magnetron en vindt er een kortsluiting van de fase naar de behuizing plaats, d.w.z. er verschijnt een gevaarlijke potentiaal op de behuizing.

Als u de oven aanraakt, wordt het elektronische type beveiliging niet geactiveerd, omdat er geen voedingsnet is. Juist vanwege de onbetrouwbaarheid in vergelijking met de elektromechanische tegenhanger is dit apparaat minder verspreid.

Classificatie #2 — volgens het type lekstroom

Alle modellen van geproduceerde veiligheidsautomaten worden verder onderverdeeld naar de belastingsstroom die door het apparaat gaat. Zij verwerken spanning van een bepaalde golfvorm.

Op de behuizing van alle apparaten en in de handleiding wordt de nominale waarde van de bedrijfsspanning vermeld. Deze parameter moet overeenkomen met het bereik van de nominale stroom van de elektrotechniek.

Type AC wordt geactiveerd bij een onmiddellijk optreden van een wisselspanninglek in het bewaakte circuit of bij een golfvormige toename. Deze apparaten zijn gemarkeerd met de tekst 'AC' of het symbool '~'.

De meest geschikte vormfactor voor huishoudelijk gebruik – aardlekschakelaar type AC. Het model is de goedkoopste van de apparaten met vergelijkbare werking. In de handleiding van de elektrotechniek geven fabrikanten vaak het specifieke model van de beveiligingsautomaat aan dat geschikt is voor dit product.

Type A werkt bij een onmiddellijke vorming van wissel- of pulserende lekstroom in de gecontroleerde kring, of bij een langzame toename ervan.

Een dergelijk mechanisme kan in alle voorgestelde situaties worden gebruikt. Op de behuizing van de automaat staat de afkorting 'A' of een symbool zoals in de grafische afbeelding in een rechthoek. .

Meestal wordt type A aangesloten op een schakeling waar de belasting wordt geregeld door het afknippen van de top van de sinus, bijvoorbeeld het aanpassen van de snelheid van de rotatiebewegingen van een motor door een thyristoromvormer.

De prijs van model A is vele malen hoger dan die van AC, omdat hier extra controle wordt uitgevoerd op de gelijkspanning die ontstaat in de vermogensomvormertechniek.

Aardlekschakelaars van subtype B zijn effectief voor het produceren van een reactie in de ondergeschikte elektrische schakeling voor gelijk-, wissel- of omgevormde (gelijkgerichte) lekstroom.

Deze kostbare apparatuur is bestemd voor industriële objecten. In huishoudelijke omstandigheden worden ze niet toegepast.

De gepresenteerde beveiligingsapparaten van type A, B en AC hebben een activeringstijd van 0,02-0,03 s.

Classificatie #3 — volgens het type tijdsvertraging

Deze classificatie voorziet in een onderscheid in twee typen: S en G. Automatische beveiliging van type S kan worden gekenmerkt door een selectieve respons. De uitschakeltijdvertraging komt overeen met het bereik van 0,15-0,5 s. Het is raadzaam dit te kiezen in geval van groepsgewijze aansluiting van aardlekschakelaars.

Schema van een appartementenverdeelkast met twee belastingsgroepen, waar twee verschillende typen beveiligingsapparaten zijn aangesloten: AC of A, en S.

Volgens het schema zijn in de verdeelkast twee belastingsgroepen geplaatst in de vorm van stopcontact nr.1 en nr.2, waarop een aardlekschakelaar type A is aangesloten, en op de ingang van de ruimte een tweede automaat – S.

Als er een doorslag plaatsvindt in één bundel, wordt het ingangsapparaat alleen geactiveerd wanneer het collectieve apparaat zijn functie niet heeft uitgevoerd en het defecte gedeelte niet heeft uitgeschakeld.

De selectiviteit van het activeren van de onderbreking van de keten kan worden uitgevoerd met een andere methode – via lekstroominstellingen. Deze methode is het meest gangbaar.

Schema van een appartementenverdeelkast met twee belastingsgroepen, waar twee verschillende typen beveiligingsapparaten zijn aangesloten: AC met een doorslaginstelling, en een tweede A, maar met een grotere waarde.

Laten we een vergelijkbaar schema als het vorige nemen en het als volgt wijzigen: de groepsautomaat kiezen we van type AC, maar met een lekstroominstelling van 0,03 A, en bij de ingang zal een soortgelijk apparaat zijn, maar met 0,1 A.

Er zijn situaties waarin de differentiële stroom in de foutketen de nominale instellingen van twee beveiligingsapparaten overschrijdt. Bij het eerste schema wordt de selectiviteit niet verstoord, en bij het tweede – kan de uitschakelstroom door een van de aangesloten apparaten worden geleverd.

Het apparaat van vormfactor G wordt ook gepresenteerd met een selectief werkingsprincipe en heeft een vertraging van 0,06-0,08 s. Alle beschreven selectieve typen zijn ontworpen voor extreme stromen – tot 15 kA.

Sommige modellen aardlekschakelaars hebben een systeem voor het regelen van de differentieelorgaaninstelling, andere hebben deze mogelijkheid niet. Voor huishoudelijke doeleinden is de tweede uitvoering echter geschikt.

De beperkingsstroom is een belangrijke parameter bij de keuze, omdat juist hierdoor de veiligheid wordt gegarandeerd.

Bijvoorbeeld, in ruimtes met een hoge luchtvochtigheid wordt de voeding van elektrische apparaten uitgevoerd met aansluiting van uitschakelapparaten met een instelling van 0,01 A in het circuit. Voor standaard huishoudelijke omstandigheden – 0,03 A.

Voor brandbeveiliging van gebouwen – 0,1-0,3 A. Wij raden u aan de tips te bekijken voor het kiezen van een brandveilige aardlekschakelaar en de fijne kneepjes van de installatie.

Classificatie #4 — volgens het aantal polen

Omdat het automatische apparaat werkt volgens het principe van het vergelijken van de stroomsterktes die er doorheen gaan, zal het aantal polen van de automaat gelijk zijn aan het aantal stroomvoerende leidingen.

Tweepolige aardlekschakelaar wordt aangeduid als 2P. Deze wordt in een eenfasige schakeling opgenomen om bescherming van personen te waarborgen en mogelijke brandoorzaken te voorkomen.

De markering van vierpolige aardlekschakelaars is 4P. Ze zijn ontworpen voor gebruik in een net met drie fasen. Ook is een combinatie van installatie mogelijk, bijvoorbeeld een apparaat met vier polen wordt in een tweedraads netwerk geplaatst.

Echter wordt hierbij niet het volledige potentieel van het apparaat gerealiseerd, wat economisch onvoordelig is.

Bij de installatie van een beveiligingsautomaat moet u rekening houden met de kans dat de belastingsstroom de maximale bedrijfswaarden van het apparaat kan overschrijden. Daarom wordt er extra een automatische schakelaar geïnstalleerd met een nominale spanning niet groter dan de bedrijfsstroom van het beveiligingssysteem.

Classificatie #5 — volgens de installatiemethode van het apparaat

Aangezien differentiële beveiligingsapparaten in verschillende behuizingen worden uitgevoerd, kunnen ze worden gebruikt als stationair of draagbaar.

In het tweede geval is het apparaat voorzien van een verlengkabel. Apparaten die op een DIN-rail worden bevestigd, worden in de elektriciteitskast gemonteerd, die zich in de gang of in het appartement bevindt.

Er zijn ook uitvoeringen zoals aardlekschakelaar-stopcontact en aardlekschakelaar-stekker. In zowel het eerste als het tweede geval is elk elektrisch apparaat dat via een dergelijk mechanisme is aangesloten, bij een defect niet gevaarlijk voor de mens.

Volledige verklaring van de markeringswaarden

Verplicht staat op de behuizing van het apparaat de naam van de ontwikkelende firma. Daarna volgt een gestandaardiseerde markering met de aanduiding van het serienummer.

Voor de verklaring van de afkorting zullen we dit voorbeeld gebruiken [F][X]00[X]-[XX]:

• [F] – aardlekschakelaar;
• [X] – uitvoeringsformat;
• 00 – numerieke of alfanumerieke aanduidingen van de serie;
• [X] – aantal polen: 2 of 4;
• [XX] – kenmerken naar type lekstroom: AC, A en B.

Ook zullen hier de nominale parameters van het apparaat worden aangegeven, waar u bij de keuze speciale aandacht aan moet besteden.

Verklaring van de afkorting: 1 – merk; 2 – apparaattype; 3 – selectief type; 4 – conformiteit met Europese normen; 5 – nominale bedrijfsstroom en instelwaarde; 6 – maximale wisselspanning; 7 – nominale stroom die het apparaat kan weerstaan; 8 – differentiële inschakel- en uitschakelcapaciteit; 9 – elektrisch schema; 10 – handmatige functionaliteitscontrole; 11 – markering van de schakelstand

Tot de maximale parameters waarop de apparaten zijn ontworpen, behoren: spanning Un, stroom In, differentiële waarde van de uitschakelstroom IΔn, inschakel- en uitschakelvermogen Im, schakelvermogen bij kortsluiting Icn.

De belangrijkste markeerwaarden moeten zodanig worden geplaatst dat ze na installatie van het apparaat zichtbaar blijven. Sommige parameters kunnen op de zijkant of het achterpaneel worden aangebracht, alleen zichtbaar vóór montage van het product.

Uitgangen die uitsluitend bestemd zijn voor aansluiting van de nulleider, worden aangeduid met het Latijnse symbool «N». De uitgeschakelde toestand van de aardlekschakelaar wordt aangegeven met het symbool «O» (cirkel), de ingeschakelde toestand met een korte verticale lijn «I».

Niet op elk product zijn de optimale omgevingstemperatuurwaarden aangebracht. In de modellen waar het symbool aanwezig is, — dit betekent dat het werkbereik van -25 tot +40 °C is, als er geen aanduidingen zijn, worden standaardwaarden van -5 tot +40 °C bedoeld.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Videomateriaal met een gedetailleerd overzicht van alle samenstellende elementen van de beschermingsmechanismen, hun functie en het principe van onderlinge interactie:

Beschrijving van alle typen beveiligingsautomaten en advies over hoe u de juiste keuze maakt:

Antwoord op de eeuwige vraag waar u uw keuze op moet baseren – op de differentieelschakelaar of op de aardlekschakelaar + montagegeheimen:

Het gebruik van een aardlekschakelaar is een voordelige en juiste oplossing, niet alleen vanuit het oogpunt van besparing, maar ook vanuit brandveiligheid en bescherming van de mens.

Het wordt aanbevolen om het potentieel ervan maximaal te benutten in huishoudelijke omstandigheden, door het op alle elektrotechnische groepen te installeren om volledige isolatie van elektriciteit te garanderen.

Heeft u nog vragen over het werkingsprincipe of de classificatie van aardlekschakelaars? Of wilt u het gepresenteerde materiaal aanvullen met nuttige informatie? Schrijf dan uw opmerkingen in het commentaarblok, stel vragen – experts en bevoegde bezoekers van onze site zullen proberen u zo volledig mogelijk te antwoorden.