Zasadniczą funkcją wyłącznika różnicowoprądowego (RCD ang. Residual Current Device) jest ochrona dodatkowa przed porażeniem prądem elektrycznym. Zadaniem wyłącznika różnicowoprądowego jest odłączenie zabezpieczanego obwodu od zasilania w przypadku wystąpienia w tym obwodzie nadmiernego prądu doziemnego. Rozróżnia się wyłączniki RCD ogólnego typu oraz selektywne oznaczone symbolem S (które charakteryzuje parametr: czas niezadziałania tj. minimalny czas, przez który wyłącznik różnicowoprądowy nie powinien się wyłączyć, mimo że płynie przez niego wyzwalający prąd różnicowy).
ZABEZPIECZENIA RÓŻNICOPRĄDOWE
W zależności od kształtu prądu, który powoduje zadziałanie wyłącznika rozróżnia się następujące ich rodzaje: Typu AC - reagują na sinusoidalny prąd upływu. Prąd zadziałania tego wyłącznika mieści się w zakresie 50..100% prądu znamionowego IΔn. Typu A - reagują zarówno na prąd sinusoidalny, jak i jednokierunkowy pulsujący. Prąd zadziałania tego wyłącznika mieści się w zakresie 35..140% prądu znamionowego IΔn. Typu B - reagują zarówno na prąd sinusoidalny, jednokierunkowy pulsujący, jak i prąd stały. Prąd zadziałania tego wyłącznika mieści się w zakresie 50..200% prądu znamionowego IΔn.
Wyłącznik różnicowoprądowy zainstalowany jest w ten sposób, że przechodzą przez niego przewody fazowe (jeden w sieci jednofazowej, trzy w trójfazowej) oraz przewód neutralny (zerowy). Ponadto chroniony nim obwód odbiorczy ma wydzielony przewód ochronny PE.
Człon pomiarowy wyłącznika RCD mierzy stale prąd różnicowy IΔ i powoduje odłączenie chronionego obwodu od zasilania, jeśli prąd różnicowy przekroczy wartość charakterystyczną dla danego wyłącznika. Wartością tą jest znamionowy prąd różnicowy, oznaczany jako IΔn. Napięcie na korpusie zabezpieczanego urządzenia (zaznaczonym linią przerywaną), zgodnie z prawem Ohma, wynosi: gdzie RE jest rezystancją między zaciskiem uziemiającym zabezpieczane urządzenie a ziemią.
Prąd znamionowy IΔn musi być tak dobrany, aby napięcie dotykowe powstające w momencie przepływu tego prądu, nie przekraczało napięcia bezpiecznego UL:
Jeżeli rezystancja RE dla danego urządzenia i dobrany prąd IΔn spełniają powyższą zależność, nie ma możliwości długotrwałego utrzymywania się niebezpiecznego napięcia dotykowego. W praktyce istnieje możliwość (np. wskutek przebicia izolacji przewodu fazowego do uziemionego korpusu urządzenia) pojawienia się napięcia dotykowego przekraczającego napięcie bezpieczne. Wyłącznik chroniący obwód odłączy zasilanie tego obwodu w ciągu kilkunastu dokilkudziesięciu milisekund (w przypadku wyłączników selektywnych czas ten wynosi do 500ms), co wynika z czasu zadziałania mechanizmu RCD. Zanim wyłącznik różnicowoprądowy zdąży zadziałać, prąd uszkodzeniowy może wzrosnąć do wartości ograniczonych tylko napięciem sieci i impedancją utworzonego obwodu. W prawidłowo wykonanej instalacji wyposażonej w wyłącznik różnicowoprądowy, przewód ochronny PE, w przeciwieństwie do przewodu fazowego L i neutralnego N, nie przechodzi przez RCD. Wynika z tego, że w sieciach w układzie TN-C, tj. takich, w których przewód PE i N jest wspólny i nosi oznaczenie PEN (klasyczne zerowanie ochronne) nie wolno instalować omawianych wyłączników. Zainstalowanie RCD w takim układzie musi być poprzedzone odpowiednimi zmianami w zabezpieczanej instalacji elektrycznej.
Wyłącznik różnicowoprądowy ogranicza czas przepływu prądu uszkodzeniowego (w przypadku porażenia prądem czas przepływu prądu rażenia), a nie wartość tego prądu. Kryterium zadziałania RCD jest jednak przekroczenie przez prąd uszkodzeniowy (prąd rażenia) wartości różnicowego prądu znamionowego wyłącznika, stąd prąd znamionowy należy dobierać stosownie do rodzaju zabezpieczanych odbiorników energii elektrycznej. RCD o prądzie znamionowym 6 i 10mA należy stosować jako środek ochrony dodatkowej w przypadkach zwiększonego zagrożenia porażeniem (np. podczas pracy w metalowych zbiornikach), do zabezpieczania pojedynczych odbiorników np. w kuchniach, łazienkach, pralniach, szklarniach, itp. jak również przy zasilaniu elektronarzędzi. Wyłącznik różnicowoprądowy o prądzie znamionowym 30mA należy stosować jako środek ochrony dodatkowej w instalacjach mieszkaniowych, przemysłowych, w instalacjach placów budowy, w gospodarstwach rolniczych i na kempingach. Wyłącznik różnicowoprądowy o prądzie znamionowym 100mA może stanowić środek ochrony dodatkowej w obwodach o dużym prądzie upływowym (szafy chłodnicze, kuchnie i piece elektryczne). RCD o prądzie znamionowym 300 lub 500mA stanowi przede wszystkim środek ochrony przeciwpożarowej, może być stosowany jako wyłącznik główny instalacji elektrycznej.
Zasady sprawdzania działania urządzeń ochronnych różnicowoprądowych podczas badań odbiorczych określa norma PN-IEC 60364-6-61:2000.
qaz27