Selektiv jordfelsbrytare: konstruktion, syfte, användningsområde + schema och anslutningens nyanser

Bland mångfalden av skyddsapparater finns den selektiva jordfelsbrytaren, som experter pekar ut som ett praktiskt och optimalt alternativ för skyddsorganisation. Vad utmärker denna typ av enhet från andra inom samma grupp?

Vilka egenskaper har den selektiva apparaten och hur hög är dess känslighet? Låt oss försöka reda ut detta med en kort översikt i ämnet.

Syfte och funktionsprincip

Reläenheter för elnät, avsedda att ge skydd mot direkt beröring i farliga områden samt skydd av utrustning, finns i olika konstruktionsutföranden.

Egenskaper hos selektiva apparater

En utmärkande egenskap hos den selektiva apparaten är närvaron i kretsen av en tidsfördröjningsfunktion för frånkoppling av den krets som försörjer lasten.

Vanligtvis överstiger denna parameter 40 ms — det betyder att selektiva apparater inte är avsedda att skydda mot skada vid direkt beröring.

Sortimentet av enheter som används för skydd vid drift av elnät ger ett omfattande urval. Praktiskt taget alla typer av jordfelsbrytare får användas i enfas- eller trefasnät

Bland egenskaperna hos selektiva apparater bör också deras goda motståndskraft mot ström- och spänningsspikar noteras. Tack vare denna egenskap elimineras risken för falska utlösningar och därmed frånkopplingar nästan helt. Mer information om vad selektivitet hos automatiska brytare innebär finns i detta material.

Som regel används i praktiken apparater vars märkström ligger inom intervallet 25–100 A. Samtidigt ligger differentialläckströmmen i intervallet 0,1–0,3 A.

Tvåpoliga och fyrpoliga varianter av apparaten tillverkas. Varje typ används aktivt i grenade kaskadkopplingar.

Funktionsprincip och konstruktion av jordfelsbrytare typ S

De utmärkande dragen hos selektiva apparater begränsas till de som anges ovan.

I övrigt konstruktionsmässigt funktionellt märks ingen större skillnad mellan selektiva apparater och allmänna enheter.

Funktionsprincipen för modulerna har ett enda syfte – att förhindra möjliga läckströmmar, som utgör ett potentiellt hot mot användare av olika elektriska apparater. Jordfelsbrytare av selektiv typ verkar även för att förhindra skador på utrustningen.

Funktionsprincipen är följaktligen standard – tillämplig på alla skyddsapparater i gruppen jordfelsbrytare:

1. Det finns en differentialtransformator i konstruktionen.
2. Tack vare transformatorn jämförs kontrollströmmarna.
3. Skillnaden överförs till det känsliga elementet.
4. Om skillnaden överstiger den inställda kontrollparametern, sker en frånkoppling.

Det är hela arbetsprincipen i stora drag. Men man bör också notera en sådan egenskap som apparaternas beroende av strömförsörjning.

I praktiken används två konstruktionsvarianter av jordfelsbrytare av selektiv typ (och även allmänna). En variant förutsätter extern strömförsörjning, medan den andra helt utesluter den.

Fyrpolig modul inbyggd i ett enfasigt nät. Anslutningen är gjord enligt traditionell lösning där en huvudbrytare, en elmätare och därefter en selektiv jordfelsbrytare används.

Det är uppenbart att konstruktioner av skyddsapparaten där ingen extern matningskrets används framstår som mer pålitliga än de som kräver en energikälla för effektiv drift.

Eftersom differentialtransformatorn i huvudsak är det dominerande konstruktionselementet, ställs särskilda krav på denna detalj i jordfelsbrytarens krets.

Magnetkärnan i differentialtransformatorn måste ha en strikt linjär magnetiseringskarakteristik.

Ungefär på detta sätt fortgår processerna inuti magnetkärnan i en selektiv jordfelsbrytare och strömflödet genom befintliga lindningar. Genom förändringar i strömvärdena för varje linje övervakas läckfaktorn.

Magnetkärnans temperaturegenskaper måste säkerställa kvalitativt arbete i ett brett temperaturområde. Därför används ett speciellt material för tillverkning av detta element – amorft järn eller liknande.

Andra delar av konstruktionen hos den selektiva jordfelsbrytaren är känsliga magnetoelektriska reläer – direkta verkande element, ofta kallade tröskelorgan.

I vissa konstruktioner ersätts reläerna med elektronik, men principen förblir densamma.

Normal- och feldrift

Vid drift av jordfelsbrytare typ S, så länge ingen läckström (differensström) förekommer, leder ledarna som bildar den elektriska kretsen i kärnans magnetfält likvärdiga nominella belastningsströmmar.

Schema som tydligt visar de interna processerna i en selektiv modul när enheten används i arbetsläge. Nödvändig känslighet uppnås genom inställning av brytströmmen.

Dessa strömmar, lika stora, inducerar magnetfält med motsatt riktning inuti kärnan.

Deras totala flöde blir noll, vilket förklarar varför ingen ström uppstår i DT:s sekundärlindning. Denna nollström påverkar inte brytningens känsliga element. JFB:n förblir påslagen.

I annat fall, när det beskrivna schemat bryts, rubbas även strömbalansen. Som resultat uppstår en ström av viss storlek i DT:s sekundärlindning.

Så snart detta värde överstiger tröskelvärdet för startelementet i den selektiva skyddsapparaten, löser den ut. Detta aktiverar blockeringens utförande system – brytning av lastens matningskretsar. JFB:n kopplas från och bryter lastkretsen.

Traditionella användningsområden för apparaten

Som nämnts ovan används inte denna modifiering av skyddsanordningar för skydd mot direkt beröring.

Oftast används enheterna som blockeringar vid eventuell brand i elledningar eller systemmekanismer.

Direkt beröring med utrustning, särskilt hushållsapparater, är vanligt. Men vid strömläckage kan sådan beröring få allvarliga konsekvenser. JFB av typ S skyddar inte vid direkt beröring vid läckage, men det finns andra apparater för detta.

Samma JFB används som skyddsmedel mot kortslutning i matningskretsar för värdefulla/dyra anläggningar/apparater/utrustning eller i matningskretsar för viktiga tekniska system.

Vanligt är att selektiva enheter används vid konstruktion av komplexa kaskadkopplade elkretsscheman, där varje gren har olika typer av belastning med olika strömmar.

Kaskadkopplad schemalösning för distribution av elnät med selektiva skyddsmoduler. En av de vanliga varianter som används vid elektrifiering av bostadshus.

Med en sådan konfiguration av elförgreningssystemet med selektiva enheter säkerställs ett tillförlitligt skydd för enskilda sektioner.

Och varje enskild JFB möjliggör vid fel snabb identifiering av defekten.

Anslutningsscheman för selektiv jordfelsbrytare med frånkoppling

Egentligen har schemalösningarna i detta fall teoretiskt sett inga speciella egenskaper som skiljer dem från konstruktion av scheman med andra typer av apparater i gruppen.

En annan fråga är i vilken ordning man ska koppla in, säg, selektiv brytning och brytning vid direkt beröring?

Typisk utförande av en enhet som blockerar strömförsörjning vid läckström och direkt beröring. Inställning av brytström är vanligtvis minst 30 mA.

Om man betraktar en selektiv brytare som en enskild enhet, är den i så fall en del av en enkel krets och installeras standardmässigt:

1. Först installeras en automatsäkring.
2. Därefter följer en jordfelsbrytare av typ S.
3. Sedan lastkretsen.

Skyddet används dock i många olika användningsområden för elnät.

Till exempel måste hög driftsäkerhet för en trefasmotor säkerställas. Hur organiserar man skyddet med en selektiv jordfelsbrytare i detta fall?

Ett annat utförande – en fyrpolig apparat – är bekvämare med tanke på möjligheterna att konfigurera elledningsdragningen. Med denna modul är det lättare att hantera dragningen av jordskenan.

Här passar en fyrpolig enhet bra, med vilken man kan organisera ett skydd mot kortslutning av lindningarna.

Anslutning sker också via en mellanliggande jordfelsbrytare. Det vill säga först kopplas automatsäkringen in, sedan den selektiva skyddsenheten, och därefter motorn.

Alternativ kretslösning med elmotor. En enkel och ganska effektiv lösning för att skydda motorn mot möjliga fas-till-fas-överslag eller kortslutning till hölje.

En enfaskrets för standardbehov som belysning och strömförsörjning kan konstrueras ganska enkelt med en tvåpolig enhet och flera automatsäkringar.

Dragningen av enfaskanaler till varje separat rum utförs via automatsäkringar som matas med fas från skyddsapparaten.

Detta är, kan man säga, en klassisk kretslösning som används i de flesta fall av ägare av kommunala bostäder, husägare, villaägare.

Klassisk kretsvariant med en apparat för strömbrytarskydd för dragning av flera elkretsar. Vanlig lösning i äldre hus där jordskena inte planerades.

Moderna bostadsprojekt förutsätter organisering av kretsar med obligatorisk närvaro av jordskena. Därför kännetecknas sådana lösningar av en mindre ändring/tillägg i dragningsschemat.

I synnerhet blir jordledaren (PE) ett extra element i dragningen, som är lika oumbärlig som nollskenan.

Alternativ kretslösning med samma sektorvariation av ledningsdragning och med användning av samma apparater. Endast i detta alternativ används en jordningsskena. Ett sådant exempel verkar vara mer effektivt ur skyddssynpunkt.

I lägenheter, hus, villor är selektiva skyddsanordningar ett obligatoriskt komplement till lägenhetens elcentral när de boende använder hushållsapparater:

• tvättmaskin;
• diskmaskin;
• kraftfull elektrisk spis (ugn).

Dessutom fungerar denna typ av apparater (selektiva) vanligtvis som den andra skyddsnivån, medan den första nivån består av jordfelsbrytare med frånkoppling vid direkt beröring.

Det vill säga, det sker en gruppanslutning av enheter och detta är verkligen ett effektivt alternativ ur säkerhetssynpunkt för hushållselnät.

Nyanser vid anslutning av moduler typ S

Nyanserna är i stort sett desamma som vid anslutning av vanliga skyddsapparater.

Klämmorna på varje enhet har ett specifikt ändamål (fas, nolla) och är märkta därefter.

Klämmblock på skyddsapparaten och märkning för anslutning av elledningar. Även märkning av knappen för testfunktion för korrekt utlösning av jordfelsbrytaren visas.

Vid installation får klämmornas positioner inte ändras i förhållande till deras avsedda användning för matningskretsarna.

Om nollskenan ansluts istället för fasen – är det minst sagt risk för att enheten själv går sönder. Det är extremt svårt att blanda ihop de två punkterna, men i praktiken händer det ändå.

En annan nyans – inställning av modulen för den befintliga elektriska kretsen vad gäller strömbrytgräns.

Om konstruktionen inte möjliggör ströminställning, bör man välja rätt enhet baserat på tekniska och driftsmässiga egenskaper.

Slutligen är en obligatorisk nyans vid anslutning testning av enheten i läge med strömförsörjning till lastkretsen.

Denna funktion är enkel och kräver endast en åtgärd – aktivering av en speciell knapp, som är märkt 'Test' på höljet/i dokumentationen.

Slutsatser och användbar video om ämnet

En lättillgänglig och tydlig videoförklaring av selektivitet hos skyddsapparaten:

Videon visar praktiken att koppla in en grupp enheter i kretsen och den verkliga effekten av enheterna vid feltillstånd:

Man ser ofta diskussioner om hur enkelt det är att installera en jordfelsbrytare i ett privat hus elnät. Tillsammans med dessa diskussioner rekommenderas ofta att göra jobbet själv. Motivet är känt – besparing. Men att spara på sin egen säkerhet är inte det bästa valet. Därför bör sådana åtgärder som installation av en selektiv skyddsanordning alltid utföras av en professionell elektriker.

Har du erfarenhet av att använda eller installera selektiva jordfelsbrytare och kan komplettera vårt material med intressant information om ämnet? Skriv gärna dina kommentarer, ställ frågor i blocket nedan.