Selectieve aardlekschakelaar: constructie, doel, toepassingsgebied + schema en nuances van aansluiting

Tussen de verscheidenheid aan beveiligingsapparaten bestaat er een selectieve aardlekschakelaar, die door specialisten wordt opgemerkt als een praktische en optimale optie voor het organiseren van beveiliging. Waarin onderscheidt dit type apparaat zich van andere uit de verwante groep?

Welke eigenschappen heeft een selectief apparaat en hoe hoog is de gevoeligheid? Laten we proberen dit te begrijpen met een klein overzicht in deze richting.

Doel en werkingsprincipe

Relaisapparaten voor elektrische netwerken, bedoeld om bescherming te bieden tegen directe aanraking in gevaarlijke zones, evenals bescherming van apparatuur, worden gepresenteerd in diverse constructieve uitvoeringen.

Kenmerken van selectieve apparaten

Een onderscheidend kenmerk van een selectief apparaat is de aanwezigheid in het circuit van een functie voor uitschakelvertraging van de stroomkring die de belasting voedt.

Gewoonlijk overschrijdt deze parameter de waarde van 40 ms — dit betekent dat selectieve apparaten niet zijn ontworpen om te beschermen tegen letsel bij directe aanraking.

Het assortiment apparaten dat wordt gebruikt voor bescherming bij het gebruik van elektrische netwerken biedt een uitgebreide keuze. Vrijwel alle soorten aardlekschakelaars kunnen worden gebruikt in eenfasige of driefasige netwerken.

Verder moet onder de kenmerken van selectieve apparaten hun goede stabiliteit ten opzichte van stroom- en spanningspieken worden opgemerkt. Dankzij deze eigenschap wordt het risico op valse uitschakelingen en daardoor netonderbrekingen vrijwel volledig uitgesloten. Wat selectiviteit van automatische schakelaars is, wordt uitvoerig beschreven in dit materiaal.

In de praktijk worden apparaten gebruikt waarvan de nominale stroom in het bereik van 25-100 A ligt. Daarbij ligt de waarde van de differentiële lekstroom in het bereik van 0,1-0,3 A.

Er worden tweepolige en vierpolige varianten van het apparaat vervaardigd. Elk type wordt actief gebruikt in vertakte cascadeschema's.

Werkingsprincipe en structuur van aardlekschakelaar type S

De onderscheidende kenmerken van selectieve apparaten zijn beperkt tot de hierboven genoemde.

In al het overige constructieve functioneel wordt er feitelijk geen bijzonder verschil waargenomen tussen selectieve apparaten en apparaten voor algemeen gebruik.

Het werkingsprincipe van de modules heeft slechts één doel: mogelijke stroomlekken voorkomen, die een potentiële bedreiging vormen voor gebruikers van diverse elektrische apparatuur. Ook selectieve aardlekschakelaars werken om schade aan apparatuur te voorkomen.

Het werkingsprincipe blijft dan ook standaard – toepasbaar op alle beveiligingsapparaten uit de groep aardlekschakelaars:

1. Er is een differentiële transformator in de constructie.
2. Dankzij de transformator worden de controlestromen vergeleken.
3. Het verschil wordt doorgegeven aan het gevoelige element.
4. Als het verschil de ingestelde controleparameter overschrijdt, vindt er afschakeling plaats.

Dat is in grote lijnen het werkingsprincipe. Toch moet nog een kenmerk worden genoemd, namelijk de afhankelijkheid van de apparaten van de voeding.

In de praktijk worden twee constructieve varianten van selectieve aardlekschakelaars gebruikt (en ook van algemene). De ene variant vereist externe voeding, de andere heeft dit volledig niet nodig.

Vierpolige module, ingebouwd in een enkelfasig spanningsnet. De inschakeling is uitgevoerd op basis van een traditionele oplossing, waarbij een ingangsautomaat, een elektriciteitsmeter en vervolgens een selectieve aardlekschakelaar worden gebruikt.

Het is duidelijk dat constructies van beveiligingsapparaten waarbij geen externe voedingskring wordt gebruikt, betrouwbaarder lijken dan die welke een energiebron nodig hebben voor effectieve werking.

Aangezien de differentiële transformator in wezen het dominante element van de constructie is, worden er speciale eisen gesteld aan dit onderdeel van het aardlekschakelaarcircuit.

De magnetische kern van de DT moet een strikt lineaire magnetisatiekarakteristiek hebben.

Ongeveer zo verlopen de processen in de magnetische kern van een selectieve aardlekschakelaar en de stroomdoorstroming via de bestaande werkwikkelingen. Door verandering van de stroomwaarden van elke lijn wordt de lekkagefactor gecontroleerd.

De temperatuureigenschappen van de magnetische kern moeten een goede werking garanderen in een breed temperatuurbereik. Daarom wordt voor de vervaardiging van dit onderdeel een speciaal materiaal gebruikt – amorf ijzer of een soortgelijk materiaal.

Andere onderdelen van de constructie van een selectieve aardlekschakelaar zijn gevoelige magneto-elektrische relais – direct werkende elementen, vaak drempelorganen genoemd.

In sommige constructies worden de relais vervangen door elektronica, maar het principe blijft hetzelfde.

Normale en noodmodi

Bij het functioneren van een aardlekschakelaar type S, totdat er een lekstroom (differentiële stroom) wordt waargenomen, geleiden de geleiders die het elektrische circuit in het magnetische veld van de kern vormen, gelijkwaardige nominale belastingsstromen.

Een schema dat de interne processen van de selectieve module tijdens bedrijf van het apparaat in de werkmodus duidelijk weergeeft. Het benodigde gevoeligheidsniveau wordt verzekerd door de instelling op de uitschakelstroom.

Door deze gelijke stromen worden in de kern magnetische velden met tegengestelde richtingen geïnduceerd.

Hun totale flux blijkt nul te zijn, wat de afwezigheid van stroom in de secundaire wikkeling van de stroomtransformator verklaart. De nulstroom ervan heeft geen invloed op het gevoelige element van de uitschakeling. De aardlekschakelaar blijft ingeschakeld.

In het andere geval, wanneer het beschreven schema wordt verstoord, wordt ook het stroombalans verstoord. Als gevolg hiervan ontstaat er een stroom van een bepaalde grootte in de secundaire wikkeling van de stroomtransformator.

Zodra deze waarde de drempelwaarde van het startelement van het selectieve beveiligingsapparaat overschrijdt, wordt het geactiveerd. Dit leidt tot de activering van het uitvoerende blokkeringssysteem - uitschakeling van de voedingscircuits van de belasting. De aardlekschakelaar wordt uitgeschakeld en schakelt het belastingscircuit uit.

Traditionele toepassingsgebieden van het apparaat

Zoals hierboven opgemerkt, wordt deze modificatie van beveiligingsinrichtingen niet gebruikt voor bescherming tegen direct contact.

Meestal worden de apparaten gebruikt als blokkeerinrichtingen voor het geval van mogelijke brand in de elektrische bedrading of systeemmechanismen.

Direct contact met apparatuur, zeker huishoudelijke, is een normaal verschijnsel. Echter, in geval van een lekstroom kan dergelijk contact ernstige gevolgen hebben. Tegen direct contact bij een lekstroom beschermt een type S aardlekschakelaar niet, maar hiervoor zijn andere soorten apparaten.

Deze zelfde aardlekschakelaars worden gebruikt als beschermingsmiddelen tegen kortsluiting in de voedingscircuits van waardevolle dure installaties/apparaten/machines of in de voedingscircuits van belangrijke technologische systemen.

Het is gebruikelijk om selectieve apparaten in te zetten bij de constructie van complexe cascadeschakelingen, waarbij op elke vertakking een ander type belasting met verschillende stromen is aangesloten.

Een cascade-ontwerp voor de bedrading van het elektriciteitsnet met behulp van beveiligingsmodules van het selectieve type. Een van de veelvoorkomende opties die worden gebruikt bij de elektrificatie van woongebouwen.

Bij een dergelijke configuratie van het vertakkingssysteem met selectieve apparaten wordt een betrouwbare bescherming van individuele secties gegarandeerd.

En ook elke individuele aardlekschakelaar biedt bij een storing de mogelijkheid om het defect snel te lokaliseren.

Aansluitschema's van aardlekschakelaar met selectieve uitschakeling

Eigenlijk hebben de schakeloplossingen in dit geval theoretisch geen bijzondere kenmerken die hen zouden onderscheiden van het opstellen van schema's met andere typen apparaten van de groep.

Een andere vraag is: in welke volgorde moet u bijvoorbeeld de selectieve uitschakeling en de uitschakeling bij direct contact inschakelen?

Typische uitvoering van een toestel dat de stroomtoevoer blokkeert bij lekstroom en directe aanraking. De instelling van de uitschakelstroom bedraagt gewoonlijk ten minste 30 mA.

Als we het apparaat voor selectieve uitschakeling in een enkele variant bekijken, dan is het in dit geval een element van de eenvoudigste schakeling en wordt het standaard gemonteerd:

1. Eerst wordt de automatische schakelaar geïnstalleerd.
2. Vervolgens volgt een aardlekschakelaar van type S.
3. Daarna de belastingsketen.

Ondertussen wordt de beveiliging toegepast in de meest uiteenlopende situaties van gebruik van elektrische netwerken.

Bijvoorbeeld, het is nodig om een hoge betrouwbaarheid van een driefasige elektromotor te garanderen. Hoe organiseert u in dit geval de beveiliging via een selectieve aardlekschakelaar?

Een andere uitvoeringsvariant – een vierpolig apparaat – is handiger vanuit het oogpunt van configuratiemogelijkheden van de elektrische bedrading. Met deze module is het gemakkelijker om met de bedrading van de aardingsrail te manipuleren.

Hier is een vierpolig apparaat geschikt, waarmee u een beveiligingsschema tegen kortsluiting (KS) van de wikkelingen kunt opzetten.

De aansluiting geschiedt ook via een tussenschakeling van de aardlekschakelaar. Dat wil zeggen, eerst wordt de automatische schakelaar ingeschakeld, op de tweede plaats komt de selectieve beveiliging, op de derde plaats de elektromotor.

Variant van een schema-oplossing met een elektrische motor. Een eenvoudige en vrij effectieve oplossing voor de bescherming van de motor tegen mogelijke fasefouten of kortsluiting naar het chassis.

Een eenfasig schema voor standaardbehoeften, zoals verlichting en stroomvoorziening, kan vrij eenvoudig worden geconstrueerd door een tweepolig apparaat en meerdere automatische schakelaars toe te passen.

De verdeling van enkelfasige kanalen naar elke afzonderlijke kamer gebeurt via automatische schakelaars, die worden gevoed met de fase die afkomstig is van het beveiligingsapparaat.

Dit is, zou je kunnen zeggen, een klassieke schema-oplossing die in de meeste gevallen wordt gebruikt door eigenaren van gemeentelijke woningen, huiseigenaren, cottages.

Een klassieke schema-variant met één apparaat voor stroombeveiligingsuitschakeling voor de bedrading van meerdere elektrische circuits. Een gebruikelijke oplossing in oude woningen waar geen gebruik van een aardingsrail was voorzien.

Moderne woningprojecten voorzien in de organisatie van schema's met een verplichte aanwezigheid van een aardingsrail. Daarom is voor dergelijke oplossingen een kleine wijziging/aanvulling van het bedradingsschema kenmerkend.

In het bijzonder wordt de aardgeleider (PE) een extra element van de bedrading, die een even integraal onderdeel is als de nulrail.

Alternatieve schematische oplossing met dezelfde sectorale variatie van bedrading en met gebruik van dezelfde apparaten. Alleen in deze variant wordt al een aardingsrail gebruikt. Een dergelijk voorbeeld lijkt effectiever wat betreft bescherming.

In appartementen, huizen, villa's vormen selectieve beveiligingsapparaten een verplichte aanvulling op de woninggroepenkast, wanneer bewoners huishoudelijke apparaten gebruiken:

• wasmachine;
• vaatwasser;
• krachtig elektrisch fornuis (oven).

Bovendien fungeert dit type (selectieve) apparaten doorgaans als tweede beveiligingsniveau, terwijl op het eerste niveau aardlekschakelaars met uitschakeling bij direct contact werken.

Dat wil zeggen, er is sprake van groepsgewijze inschakeling van apparaten en dit is echt een effectieve optie qua veiligheid bij het gebruik van huishoudelijke elektrische netwerken.

Nuances bij het aansluiten van modules type S

Eigenlijk zijn de nuances dezelfde als bij het aansluiten van standaard beveiligingsapparaten.

De klemmen van elk apparaat hebben een specifiek doel (fase, nul) en worden dienovereenkomstig aangeduid.

Aansluitklemmen op het beveiligingsapparaat en aanduidingen voor het aansluiten van elektrische leidingen. Ook wordt de aanduiding getoond van de knop voor het uitvoeren van een test om de correcte werking van de aardlekschakelaar te controleren.

Bij montage is het niet toegestaan de posities van de klemmen te wijzigen ten opzichte van hun functie met betrekking tot de voedingscircuits.

Als in plaats van de fase de nulleider wordt aangesloten, leidt dit op zijn minst tot het defect raken van het apparaat. Het is uiterst moeilijk om de twee punten te verwisselen, maar in de praktijk gebeurt het wel.

Nog een nuance is het afstellen van de module op het bestaande elektrische circuit wat betreft de grenswaarde voor uitschakeling op stroom.

Als de constructie geen mogelijkheden voor stroomafstelling biedt, dient men het apparaat correct te kiezen op basis van technische en operationele specificaties.

Tot slot is een verplicht detail van de aansluiting het testen van het apparaat in de modus waarbij de voedingsspanning wordt toegevoerd aan de belastingskring.

Deze functie is eenvoudig en vereist slechts één handeling: het activeren van een speciale knop, die op de behuizing/in de documentatie wordt aangeduid als 'Test'.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Een toegankelijke en duidelijke video-uitleg over de selectiviteit van de werking van het beveiligingsapparaat:

De video toont de praktijk van het inschakelen van een groep apparaten in het circuit en de werkelijke werking van de apparaten in noodsituaties:

Vaak hoort men discussies over de eenvoud van het aansluiten van een aardlekschakelaar op het elektriciteitsnet van een particuliere woning. Samen met die discussies wordt vaak aanbevolen dit werk zelf te doen. Het motief is bekend – kostenbesparing. Maar besparen op de eigen veiligheid is niet de beste keuze. Daarom dergelijke montagewerkzaamheden van een selectief beveiligingsapparaat altijd door een professionele elektricien te laten uitvoeren.

Heeft u ervaring met het gebruik of aansluiten van selectieve aardlekschakelaars en kunt u ons materiaal aanvullen met interessante informatie over het onderwerp van het artikel? Schrijf dan uw opmerkingen, stel vragen in het onderstaande blok.