62

www.elektro.info.pl

9/2002

wy³¹czniki

ró¿nicowopr¹dowe

w obwodach z uk³adami

przekszta³tnikowymi

Wy³¹czniki ró¿nicowopr¹dowe

to jeden ze œrodków ochrony

przeciwpora¿eniowej przed

dotykiem poœrednim oraz przed

po¿arem w sieciach niskiego

napiêcia. S¹ one obecnie jednym

z najbardziej rozpowszechnionych

sposobów ochrony ¿ycia ludzkiego

przed pora¿eniem pr¹dem

elektrycznym [1].

uziemienia danego urz¹dzenia
na tyle nisk¹, aby zapewniæ sa-
moczynne wy³¹czenie zasilania
przez zabezpieczenie nadpr¹do-
we w wymaganym czasie. St¹d
te¿ w takich instalacjach, spo-
tykanych czêsto w przemy-

na ogó³ nie jest jedynym œrod-
kiem ochrony, bo niezale¿nie od
niego stosuje siê powszechnie
samoczynne wy³¹czenie zasila-
nia przez zabezpieczenie nadp-
r¹dowe instalacji, zwane daw-
niej zerowaniem. Inaczej jest
natomiast w instalacjach pracu-
j¹cych w uk³adach TT b¹dŸ IT,
gdzie czêstokroæ nie ma mo¿li-
woœci zastosowania innego
œrodka ochrony poza wy³¹cz-
nikiem ró¿nicowopr¹dowym.
Przyk³adowo w instalacji o uk-
³adzie TT niejednokrotnie trud-
no jest uzyskaæ rezystancjê

pr¹d ró¿nicowy, po czym syg-
na³ ten podawany jest na odpo-
wiedni wzmacniacz wyzwalaj¹-
cy wy³¹cznik. Wy³¹czniki takie
nie mog¹ jednak poprawnie
pracowaæ w chwilach znacz-
nych wahañ lub zapadów na-

s³owych sieciach zasilaj¹cych,
zastosowanie wy³¹czników
ró¿nicowopr¹dowych jest nie-
zbêdne.

Obecnie na œwiecie istnieje

wiele rozwi¹zañ wy³¹czników
ró¿nicowopr¹dowych, oznacza-
nych powszechnie wspólnym
symbolem RCD, pochodz¹cym
od anglojêzycznej nazwy „Resi-
dual Current protective Device”.
Istnieje wiele podzia³ów tych
aparatów [1]. Nale¿y w tym
miejscu wspomnieæ przynaj-
mniej o dwóch z nich. Pierwszy
to:

t

wy³¹czniki o dzia³aniu bez-
poœrednim,

t

wy³¹czniki o dzia³aniu po-
œrednim.
W Europie stosowane s¹

powszechnie wy³¹czniki o dzia-
³aniu bezpoœrednim, w których
wyzwalacz wy³¹cznika pobu-
dzany jest jedynie pr¹dem ró¿-
nicowym, bez koniecznoœci
obecnoœci napiêcia w sieci. In-
n¹ konstrukcj¹, rozpowszech-
nion¹ z kolei przede wszystkim
w USA i w Kanadzie, jest wy-
³¹cznik o dzia³aniu poœred-
nim, czyli taki, który wykrywa

piêcia. Trudno jest jednoznacz-
nie uzasadniæ, które konstrukcje
s¹ lepsze i dlaczego w Europie
powszechnie stosuje siê wy-
³¹czniki o dzia³aniu bezpoœ-
rednim. Jest to z pewnoœci¹
zwi¹zane z opracowaniem przez
firmy europejskie przekaŸnika
spolaryzowanego – zasadnicze-
go elementu w uk³adzie identy-
fikacji pr¹du ró¿nicowego
i w uk³adzie wyzwalania wy-
³¹cznika [1]. Drugi podzia³ do-
tyczy rozró¿nienia konstrukcji
wy³¹czników na [1,4]:

t

RCCB (Residual Current ope-
rated Circuit Breaker without
integral overcurrent protec-
tion), czyli wy³¹czniki bez
wbudowanego wyzwalacza
nadpr¹dowego, reaguj¹cego
na pr¹dy przeci¹¿eniowe
i zwarciowe.

t

RCBO (Residual Current
operated circuit Breaker with
integral Overcurrent protec-
tion), czyli wy³¹czniki wypo-
sa¿one w wyzwalacze nad-
pr¹dowe (przeci¹¿eniowy
i zwarciowy), podobnie jak
wy³¹czniki instalacyjne –
w Polsce przyjê³a siê nazwa

Z

alecenie powszechnego
stosowania wy³¹czni-
ków ró¿nicowopr¹do-

wych znajduje siê w obecnie
obowi¹zuj¹cych aktach praw-
nych dotycz¹cych budownictwa
mieszkaniowego [2,3], gdzie
nowo wykonywane lub moderni-
zowane instalacje pracuj¹ w uk-
³adzie TN-S lub TN-C-S, co
umo¿liwia zastosowanie tego
œrodka ochrony – w przeciwieñ-
stwie do starszych instalacji wy-
konywanych w uk³adzie TN-C.
W instalacjach mieszkaniowych
wy³¹cznik ró¿nicowopr¹dowy

dr in¿. Antoni Klajn

mgr in¿. Miros³aw

Kobusiñski

Politechnika Wroc³awska

63

9/2002

www.elektro.info.pl

„wy³¹cznik ró¿nicowopr¹-
dowy zintegrowany” [1].
Pomimo pozornie lepszej

funkcjonalnoœci wy³¹czników
RCBO, w praktyce krajowej
i w wielu innych krajach euro-
pejskich (np. w Niemczech)
znacznie bardziej powszechne
jest zastosowanie wy³¹czników
RCCB. Wynika to zapewne
z d³u¿szych czasów dzia³ania
wy³¹czników RCBO, ich bar-
dziej z³o¿onej, a tym samym
bardziej zawodnej konstrukcji.
Nale¿y jednak pamiêtaæ, ¿e
wy³¹cznik RCCB wymaga za-
bezpieczenia przed pr¹dami
przetê¿eniowymi.

w³aœciwoœci

Zasadniczym problemem po-

ruszanym w artykule jest
wspó³praca wy³¹czników ró¿-
nicowopr¹dowych z uk³adami
przekszta³tnikowymi. Z tego
punktu widzenia istotny jest
kszta³t przebiegu pr¹du ró¿ni-
cowego, na który powinien rea-
gowaæ wy³¹cznik, przy czym
konstrukcje wy³¹czników
przystosowane s¹ do trzech
ró¿nych rodzajów przebiegów,
które zestawiono w tabeli 1.

W uk³adach z przekszta³tni-

kami energoelektronicznymi, ze
wzglêdu na mo¿liwoœæ wyst¹-
pienia wszystkich trzech posta-
ci pr¹du up³ywowego, nale¿y
stosowaæ wy³¹czniki o ozna-
czeniu B.

Uk³ady wyposa¿one w pros-

towniki, z odbiornikami o du-
¿ych indukcyjnoœciach, mog¹
posiadaæ pr¹dy up³ywowe
o stosunkowo du¿ym stopniu
wyg³adzenia. Dlatego istotne
jest, aby wy³¹cznik reagowa³
nie tylko na pr¹d sta³y pulsuj¹-
cy, lecz równie¿ na pr¹d wyg³a-
dzony. Wymóg taki zilustrowano
na przyk³adach pomiarów eks-
perymentalnych.

przy pomocy rezystora R i mie-
rzonego na boczniku pr¹dowym
B. Pomiar napiêcia fazowego
U pozwala³ na ocenê czy wy-
³¹cznik zadzia³a³, czy te¿ nie.

W pierwszym przypadku, ja-

ko wy³¹cznik RCCB, zastoso-
wano wy³¹cznik typu AC (tabe-
la 1), o znamionowym pr¹dzie
ró¿nicowym I

∆N

= 30 mA. Os-

cylogram z rys. 2 przedstawia

przep³yw pr¹du pulsuj¹cego
o wartoœci œredniej równej 300
mA, czyli dziesiêciokrotnie
przekraczaj¹cej znamionowy
pr¹d ró¿nicowy wy³¹cznika.
Wy³¹cznik jednak nie zadzia-
³a³, na co wskazuje obecnoœæ
napiêcia na zaciskach odbiorni-
ka. Przyk³ad ten ilustruje zu-
pe³ny brak reakcji wy³¹cznika
AC na pr¹dy up³ywowe o prze-

biegu pulsuj¹cym, jakie mog¹
siê pojawiæ w przekszta³tniku.

Oscylogram na rys. 3 przed-

stawia podobn¹ sytuacjê, lecz
jako wy³¹cznik ró¿nicowopr¹-
dowy zastosowano wy³¹cznik
typu A (tabela 1), czyli reaguj¹-
cy na pr¹d pulsuj¹cy. Pr¹d I

∆N

wy³¹cznika wynosi³ 300 mA,
przy czym pr¹d I

∆

nastawiono

równie¿ na 300 mA, a wiêc na

Oznaczenie

Symbol

literowe

graficzny

Opis przeznaczenia wy³¹cznika

AC

Przeznaczony do stosowania w sieciach z pr¹dem uszkodzeniowym sinusoidalnie

zmiennym doprowadzonym w sposób ci¹g³y lub wolno narastajacym.
Przeznaczony do stosowania w sieciach z pr¹dem uszkodzeniowym sinusoidalnie

A

zmiennym i sta³ym pulsuj¹cym ze sk³adow¹ sta³¹ do 6 mA oraz ze sterowa-

niem lub bez sterowania k¹ta fazowego, niezale¿nie od biegunowoœci i doprowa-

dzonym w sposób ci¹g³y lub wolno narastaj¹cy.

B

Przeznaczony do stosowania w sieciach z pr¹dem uszkodzeniowym:

q sinusoidalnie zmiennym,

q sta³ym pulsuj¹cym ze sk³adow¹ sta³¹ wyg³adzon¹ do 6 mA,

q sta³ym, wystêpuj¹cym np. w uk³adzie prostowniczym.

Tabela 1 Standardowe rodzaje przebiegów pr¹du ró¿nicowego, na który reaguj¹ typowe uk³ady wyzwalania

wy³¹czników ró¿nicowopr¹dowych

Rys. 1 Schemat uk³adu pomiarowego do symulacji pr¹du ró¿nicowego

pulsuj¹cego (objaœnienia symboli w tekœcie)

Rys. 2 Oscylogram ilustruj¹cy d³ugotrwa³y przep³yw pr¹du ró¿nicowego pulsuj¹cego I

∆

= 300 mA przez wy³¹cznik

ró¿nicowopr¹dowy typu AC o pr¹dzie I

∆N

= 30 mA, bez zadzia³ania wy³¹cznika (pomiar w uk³adzie z rys. 1)

ilustracja

eksperymentalna

Sposób reakcji wy³¹czników

ró¿nicowopr¹dowych na ró¿ne
przebiegi pr¹du uszkodzeniowe-
go zilustrowano na przyk³ado-
wych oscylogramach. W uk³a-
dzie pomiarowym przedstawio-
nym na rys. 1 symulowano
pr¹d ró¿nicowy I

∆

o przebiegu

wyprostowanym jednopo³ów-
kowo, o wartoœci nastawianej

F

64

www.elektro.info.pl

9/2002

wartoœæ równ¹ znamionowemu
pr¹dowi ró¿nicowemu. Widocz-
ne jest natychmiastowe i pra-
wid³owe zadzia³anie wy³¹cz-

nika z czasem wy³¹czenia ok.
16 ms. Norma [3] okreœla jedy-
nie czasy zadzia³ania wy³¹cz-
ników ró¿nicowopr¹dowych ty-

pu AC, przy czym czas ten dla
I

∆

= I

∆N

nie powinien przekra-

czaæ 0,3 s. Jak widaæ, zmierzo-
na wartoœæ czasu wy³¹czenia

jest daleko ni¿sza, choæ norma
[3] nie dotyczy bezpoœrednio
badanego wy³¹cznika typu A.
Na rys. 4 przedstawiono sche-
mat uk³adu, w którym przepro-
wadzano próby reakcji wy³¹cz-
nika ró¿nicowopr¹dowego na
pr¹d sta³y nie pulsuj¹cy. Oscy-
logram na rys. 5 przedstawia
przyk³adowy przebieg próby dla
wy³¹cznika RCCB typu AC,
o pr¹dzie I

∆N

= 30 mA, przy

Rys. 4 Schemat uk³adu pomiarowego do symulacji pr¹du ró¿nicowego sta³ego,

wyg³adzonego (objaœnienia symboli w tekœcie)

Rys. 3 Oscylogram ilustruj¹cy poprawne zadzia³anie wy³¹cznika ró¿nicowopr¹dowego typu A o pr¹dzie I

∆N

= 300 mA

podczas przep³ywu pr¹du ró¿nicowego pulsuj¹cego I

∆

= 300 mA (pomiar w uk³adzie z rys. 1). Widoczny czas

wy³¹czenia wy³¹cznika ok. 16 ms

Rys. 5 Oscylogram ilustruj¹cy d³ugotrwa³y przep³yw pr¹du ró¿nicowego sta³ego wyg³adzonego o œredniej wartoœci

I

∆

≈ 300 mA, przez wy³¹cznik ró¿nicowopr¹dowy typu AC o pr¹dzie I

∆N

= 30 mA, bez zadzia³ania wy³¹cznika

(pomiar w uk³adzie z rys. 2)

czym wartoœæ pr¹du ró¿nico-
wego nastawiono równie¿ na
w przybli¿eniu równ¹ 30 mA.
Wy³¹cznik nie wykazywa³ re-
akcji na przep³yw takiego pr¹-
du.

wnioski

Podstawowym warunkiem

prawid³owego doboru wy³¹cz-
nika ró¿nicowopr¹dowego do
wspó³pracy z uk³adami prze-
kszta³tnikowymi jest zastoso-
wanie wy³¹cznika typu B, czy-
li reaguj¹cego na wszystkie
standardowe przebiegi pr¹du
ró¿nicowego. Drugi warunek
doboru dotyczy wartoœci zna-
mionowego pr¹du ró¿nicowego
wy³¹cznika, który w tym przy-
padku mo¿e wynosiæ 30, 100
lub 300 mA i zale¿ny jest od
wartoœci pr¹du up³ywowego
w normalnych warunkach pracy
w chronionym obwodzie. Pozos-
ta³e warunki doboru nie ró¿ni¹
siê zasadniczo od warunków
obowi¹zuj¹cych przy wy³¹czni-
kach ró¿nicowopr¹dowych
powszechnego u¿ytku.

&

literatura

1. Henryk Markiewicz, Bezpieczeñ-

stwo w elektroenergetyce, WNT,

Warszawa 1999.

2. Rozporz¹dzenie Ministra Infra-

struktury z dnia 12 kwietnia

2002 r. w sprawie warunków tech-

nicznych, jakim powinny odpowia-

daæ budynki i ich usytuowanie,

Dzia³ IV „Wyposa¿enie technicz-

ne budynków”, Rozdzia³ 8 „Ins-

talacja elektryczna”.

3. PN-IEC 1008-1, Wy³¹czniki ró¿-

nicowopr¹dowe bez wbudowane-

go zabezpieczenia nadpr¹dowego

do u¿ytku domowego i podobne-

go, 1996.

4. K.-H. Freytag, Die neue Errichtun-

gsvorschrift „Schutz gegen elek-

trischen Schlag: DIN VDE 0100

Teil 410, Niederspannungsfachta-

gung, TU Dresden, 26. Oct.1999.