Wyłączniki różnicowoprądowe

Wyłączniki różnicowoprądowe (potocznie różnicówki, z angielskiego residual current device – RCD lub residual current circuit breaker – RCCB) chronią ludzi przed skutkami porażenia prądem. Mają również zastosowanie w ochronie instalacji, urządzeń i obiektów budowlanych przed zniszczeniem, np. w ochronie przeciwpożarowej. Wyłącznik różnicowoprądowy zapewnia ochronę przed dotykiem pośrednim, bezpośrednim oraz dodatkową ochronę przeciwpożarową.

Jak działa różnicówka?

Działanie wyłącznika różnicowoprądowego opiera się na przekładniku Ferrantiego, przez który prowadzone są bieguny robocze instalacji (fazowe i neutralny). Przekładnik, mierząc pole elektromagnetyczne wokół przewodów, bada, czy suma prądów wypływających z aparatu jest równa sumie prądów powracających. Jeśli w wyniku uszkodzenia izolacji przewodów lub urządzeń część ładunków elektrycznych odpłynie do ziemi lub przewodu ochronnego (uziemienia), a różnica prądów wypływających i powracających będzie przekraczać minimalny próg zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego, to zostanie on wyzwolony i wyłączy zasilanie wszystkich podłączonych do niego obwodów elektrycznych. Taka w uproszczeniu jest zasada działania różnicówki.

Jak uwzględnić wyłącznik różnicowoprądowy w instalacji

Dobór wyłącznika różnicowoprądowego jest kompetencją należącą do projektantów oraz instalatorów elektrycznych, ale możemy omówić to poglądowo. Zastosowanie wyłącznika różnicowoprądowego jest możliwe w układach sieci, w których biegun neutralny N jest odseparowany od ochronnego PE (np. układy TN-C-S, TN-S, TT potocznie nazywane pięcioprzewodowymi). Nie jest natomiast możliwe w starych instalacjach z układem sieci TN-C (potocznie nazywanych czteroprzewodowymi), ponieważ oprócz trzech biegunów fazowych jest tam tylko jeden biegun ochronno-neutralny PEN (potocznie nazywany zerem).

Jeśli spojrzymy na typową rozdzielnicę od strony zasilania, to wyłączniki różnicowoprądowe zamontowane są przed wyłącznikami nadmiarowoprądowymi. W starszych rozdzielnicach oraz współczesnych prostych elektrycy stosują jeden wyłącznik różnicowoprądowy i z niego zasilają wyłączniki nadprądowe wszystkich obwodów instalacji. To rozwiązanie ekonomiczne, ale ma swoje wady. Niezależnie od tego w którym obwodzie elektrycznym dojdzie do upływu prądu, wyłączane jest zasilanie wszystkich obwodów zasilanych z tej rozdzielnicy, co może być niepożądane. Poza tym niemal każde urządzenie w trakcie normalnej pracy generuje minimalny upływ rzędu 1-3mA. Jeśli zostanie uruchomiona jednocześnie większa liczba urządzeń, to mogą wyzwolić wyłącznik różnicowoprądowy mimo braku uszkodzenia izolacji i zagrożenia porażeniem. Remedium na to jest zastosowanie w rozdzielnicach kilku wyłączników różnicowoprądowych dla poszczególnych grup obwodów. W niedużym domu jednorodzinnym mógłby to być np. jeden wyłącznik różnicowoprądowy trójfazowy dla obwodów kuchennych jednofazowych (gniazda wtykowe, zmywarka, piekarnik…) oraz trójfazowych (kuchnia indukcyjna, ogrzewacz wody…). Do tego dwie różnicówki jednofazowe dla obwodów pozostałych pomieszczeń, jedna dla gniazd wtykowych, druga dla oświetlenia. Lub inaczej zgodnie z koncepcją instalatora, ale nie więcej niż po kilka obwodów do jednego wyłącznika różnicowoprądowego. Należy przy tym uwzględnić, że różnicówki jednofazowe mogą chronić tylko obwody jednofazowe, a różnicówki trójfazowe mogą chronić zarówno obwody trójfazowe jak i jednofazowe.

Różnicówka jak zastosować?

Jak już wspomniano, od strony zasilania wyłącznik różnicowoprądowy jest przed zabezpieczeniami nadmiarowoprądowymi. Przewód ochronny nigdy nie jest podłączany do wyłączników różnicowoprądowych, tylko jest doprowadzany do listwy ochronnej PE. Pozostałe bieguny robocze (neutralny i fazowe) muszą przejść przez różnicówkę. W przypadku ochrony obwodów przez wyłącznik różnicowoprądowy jednofazowy przewód neutralny zasilający jest podłączany do bieguna N różnicówki z jednej strony, z drugiej strony jest odprowadzany do listwy neutralnej N (każda różnicówka dla swoich obwodów musi mieć odrębną listwę N). Natomiast zasilający przewód fazowy po przejściu przez drugi biegun różnicówki jest doprowadzany na wejścia wyłączników nadmiarowoprądowych. W przypadku ochrony obwodów różnicówką trójfazową jest podobnie, zasilający przewód neutralny po przejściu przez biegun N różnicówki jest doprowadzany na jej listwę neutralną N, a trzy zasilające przewody fazowe po przejściu przez pozostałe 3 bieguny różnicówki są doprowadzane na wejścia wyłączników nadprądowych zarówno trójfazowych jak i jednofazowych.

Różnicówka jaką wybrać?

Na początek kwestia jakości i ceny. Wyłącznik różnicowoprądowy jest urządzeniem zabezpieczającym, chroniącym nasze życie, dlatego nie powinniśmy kierować się przede wszystkim ceną w jego wyborze. Cóż znaczy różnica 50 czy nawet 100zł, jeśli urządzenie może nas chronić przez 20—30lat. Zdecydowanie odradzam kupowanie najtańszych produktów chińskich, gdy w umiarkowanych cenach mamy dostępne markowe produkty krajowe i europejskie. Alpiniści do asekuracji wspinaczkowej także zapewne nie stosują najtańszych lin z portali aukcyjnych.

Liczący się na polskim rynku producenci jak Legrand, Schneider Electric, Eti Polam posiadają niekiedy 2 wersje wyłączników różnicowoprądowych:

• Wersje ekonomiczne, tzw. „deweloperskie” dla inwestycji mieszkaniowych, w których potrzebna jest niższa cena. Są to zabezpieczenia różnicowoprądowe jak najbardziej bezpieczne i pełnowartościowe, absolutnie wystarczające dla domu i mieszkania, tylko często w mniejszym wyborze i bez możliwości rozbudowy o dodatkowe akcesoria, co ogranicza ich zastosowanie w przemyśle czy dużych obiektach budowlanych. Do tej grupy zaliczają się różnicówki P302 i P304 z rodziny RX3 (Legrand), iDK z rodziny K60 (Schneider Electric), EFI6 (Eti Polam).

• Wersje standardowe mają do wyboru większą gamę znamionowych prądów ciągłych, typów wyzwalania i prądów różnicowych oraz możliwość rozbudowy o wyzwalacze, styki sygnalizacyjne i pomocnicze, napędy silnikowe itd., co umożliwia ich zastosowanie także w najbardziej wymagających instalacjach przemysłowych oraz dużych inteligentnych budynkach. W zastosowaniach domowych będą bardziej odpowiednie do instalacji z rozbudowaną automatyką. Do tej grupy produktów zaliczają się różnicówki P302 i P304 z rodziny TX3 i DX3 (Legrand), iID z rodziny Acti9 (Schneider Electric), HNC (Eaton), EFI (Eti Polam).

Różnicówka jaki prąd znamionowy, ciągły?

Typowe wyłączniki różnicowoprądowe są dostępne na prądy znamionowe ciągłe 25A – 40A – 63A – 80A – 100A. Dla zastosowań domowych instalatorzy dobierają na ogół różnicówki 25 lub 40A. W tym przypadku prąd znamionowy oznacza tylko wytrzymałość styków wyłącznika, dlatego nie ma przeszkód, aby zamiast różnicówki 25A zastosować 40A. Będą mocniejsze styki, a cena najczęściej jest taka sama.

Różnicówka jaki znamionowy prąd różnicowy (jaka czułość)?

Najbardziej typowe wyłączniki różnicowoprądowe dostępne są na prądy różnicowe 10 – 30 – 100 – 300mA. Do instalacji domowych, do zabezpieczania obwodów oświetleniowych, gniazd wtykowych instalatorzy stosują praktycznie wyłącznie różnicówki wysokoczułe 30mA (0,03A).

Różnicówka jaki typ wyzwalania?

Typ wyzwalania określa na jaki rodzaj prądu wyłącznik różnicowoprądowy prawidłowo reaguje:

• Typ AC reaguje prawidłowo na prąd przemienny o małym poziomie zakłóceń. Jest u nas najbardziej popularny ze względu na niższą cenę, ale z powodu użytkowania wielu odbiorników elektronicznych generujących zakłócenia nawet w instalacjach domowych powinniśmy go już zastępować typem A, jak to ma miejsce w krajach Zachodu.

• Typ A działa przy prądzie przemiennym i odkształconych stałych prądach pulsujących. Obecnie powinien być podstawowym typem stosowanym w większości instalacji, także domowych. Na razie zaleca się jego stosowanie w instalacjach z prostownikami i napędami jednofazowymi o zmiennej prędkości (kuchnie indukcyjne, pralki i klimatyzatory z inwerterami).

• Typ SI (Schneider Electric), Hpi (Legrand) reprezentują różnicówki do zastosowań profesjonalnych w instalacjach z urządzeniami generującymi zakłócenia wysokiej częstotliwości (piki prądu, harmoniczne), które mogłyby spowodować nieuzasadnione zadziałanie różnicówek typu AC i A mimo braku upływu. Chroni się nimi obwody wielu opraw oświetleniowych, także ze zmianą jasności, obwody urządzeń klimatyzacyjnych, dużych urządzeń IT i telekomunikacyjnych, obwody z bateriami kondensatorów.

• Typ B działa przy prądzie przemiennym, odkształconych stałych prądach pulsujących i prądzie stałym. To różnicówka o najszerszym polu zastosowań profesjonalnych. Oprócz wszystkich wyżej wymienionych wyłącznik różnicowoprądowy typu B może także chronić obwody z dużymi odbiornikami prądu stałego, trójfazowymi UPS i falownikami do silników oraz z inwerterami fotowoltaicznymi i ładowarkami samochodowymi.

Wyłącznik różnicowoprądowy z członem nadmiarowoprądowym

Wyłącznik różnicowoprądowy z członem nadmiarowoprądowym lub inaczej wyłącznik nadmiarowoprądowy z członem różnicowym albo wyłącznik różnicowonadprądowy (z angielskiego residual current breaker with (integral) overcurrent protection – RCBO). To rozwiązanie hybrydowe (kombinowane) – różnicówka zawierająca w jednej obudowie (albo w zintegrowanym zestawie) człon różnicowy typu AC lub A do ochrony przed porażeniem oraz człon nadmiarowoprądowy o charakterystyce B lub C, do ochrony przed przetężeniami. Tego rodzaju bezpiecznik różnicowoprądowy jest droższy o ok. 30-50% od kompletu standardowa różnicówka + wyłącznik instalacyjny. W działaniu niczym specjalnym się nie wyróżnia, jest stosowany głównie z tego powodu, że pozwala zaoszczędzić miejsce w rozdzielnicy. Do tej grupy zaliczają się różnicówki P312 i P314 z rodziny DX3 (Legrand), DPN Vigi K z rodziny K60 oraz iDPN N Vigi z rodziny Acti9 (Schneider Electric), HNB (Eaton) oraz KZS (Eti Polam).