موارد حفاظتی
به دلیل افزایش مصرف الکتریسیته در منازل و نیز در صنعت و کاربردهای تجاری، جفاظت کافی از انسان ها و اموال آن ها اهمیت حیاتی دارد. تجهیزات حفاظتی جریان باقی مانده به دلیل درجه حفاظت بالای آن ها به سرعت فراگیر شده اند.
عایق اولیه
عموماً با اطمینان یافتن از طراحی صحیح تاسیسات الکتریکی می توان از حوادث الکتریکی جلوگیری نمود (به عبارت دیگر، با به کارگیری عایق مناسب). آسیب دیدگی عایق اولیه منجر به خطایی می گردد که به حفاظت دیگری در برابر جریان های شوک بالا نیاز می گردد (حفاظت اپراتور). این وموارد حفاظتی در استانداردهای آلمانی و … مورد بحث قرار گرفته اند و بر حفاظت در برابر تماس غیر مستقیم متمرکز شده اند. در موارد خاصی حفاظت اضافی در برابر تماس مستقیم نیز مورد توجه قرار گرفته است.
خطاهای عایق و نتایج آن
نقص عایق ممکن است به موارد زیر منجر شود:
- اتصال کوتاه به بخش های هادی بدون حفاظ
- اتصال کوتاه
- خطاهای اتصال زمین
هر یک از این موارد می تواند به صورت خطای به صورت خطای قوس الکتریکی با مقاومت بالا ظاهر گردد. اتصال کوتاه به بخش های هادی بدون حفاظ ریسک اتفاق و اتصال کوتاه و خطای زمین ریسک آتش سوزی نامیده می شوند. به منظور تامین حفاظت کافی از انسان ها و اموال آن هاو نیز جانداران، موارد حفاظتی مناسب اید در نظر گرفته شوند. تجهیزات حفاظتی جریان باقی مانده برای این منظور مناسب هستند.
تماس مستقیم و غیر مستقیم
تماس غیر مستقیم:
در حالت حفاظت در برابر اتصال کوتاه های خطرناک به بخش های فعال، بین تماس های مستقیم و غیر مستقیم باید تفاوت قائل شد. در تماس غیر مستقیم اگر عایق وسیله معیوب باشد، جریان باقی مانده از میان هادی اتصال کوتاه تجهیزات (هادی PE) به زمین جریان می یابد. هر کسی که با وسیله معیوب تماس داشته باشد، در هنگام بروز خطا، به موازات مدار معیوب قرار می گیرد. به دلیل نسبت پایین مقاومت هادی اتصال زمین تجهیزات به مقاومت بدن انسان، بخش بزرگی از جریان از هادی اتصال زمین تجهیزات عبور خواهد کرد.
تماس مستقیم:
وضعیت در هنگام تماس غیر مستقیم با بخش های فعال که در هنگام برزو خطا حامل جریان هستند، متفاوت است. موراد حفاظتی در نظر گرفته شده مانند کلیدهای محافظ جان RCCB باید حتی الامکان حفاظت لازم را در حالات مستقیم و غیر مستقیم تامین نماید.
حداکثر حفاظت:
تجهیزات حفاظتی جریان باقی مانده با جریان باقی مانده نامی حداکثر 30 mA، بیشتر حفاظت را در تمام موارد حفاظتی تامین می کنند. آن حفاظت در برابر تماس غیر مستقیم و در بیشتر موارد تماس مستقیم را نیز فراهم می کنند. تجهیزات حفاظتی جریان باقی مانده در لحظه ای که جریان خطرناک از بدن انسان عبور کند، تحریک می شوند.
فقط مقاومت بدن انسان، تعیین کننده مقدار جریان عبوری است. تحقیقات نشان داده است که مقاومت بدن به مقدار زیادی به شرایط پوست در محل تماس و مسیر جریان بستگی دارد. برای مثال مقاومت تقریبی 1200 Ω برای جریانی که از دست به دست و یا از دست به پا عبور می کند، اندازه گیری شده است. با فرض آن که ولتاژ خطا 230 V است، جریانی که از دست به دست یا از دست به پا جاری می شود، تقریباً برابر 190 mA خواهد بود.
واکنش فیزیولوژیکی که هنگام عبور جریان از بدن انسان بروز می کند نیز دارای اهمیت اس. برای مشخص شدن ارتباط بین دامنه جریان و و اکنش فیزیولوژیک، تعداد زیادی اندازه گیری و آزمایش ئر مورد حوادث الکتریکی متفاوت بر روی جانداران انجام گرفته است.
موارد حفاظت در برابر آتش سوزی
در صورتی که مدار و محل نقص (محل وقوع قوس الکتریکی) دارای مقدار مقاومت بالا باشند، احتمال آن که اتصال کوتاه و یا نقص زمین منجر به آتش سوزی شود، بسیار زیاد خواهد بود (خطاهای با مقاومت بالا). با توجه به این حقیقت که در موارد خاصی جریان های نقص بسیار کمتر از جریان نامی وسیله حفاظتی است، نیازی به قطع کردن وسایل حفاظتی اضافه جریان بزرگتر باشند، فقط پس از زمان نسبتاً طولانی قطع خواهند شد. به این دلیل برای حفاظت در برابر آتش سوزی حاصل از جریان های نقص زمین، محدوه هایی مشخص شده اند. خطاهایی که ممکن است باعث جریان های نقص زمین و ایجاد قوس الکتریکی شوند عبارتند از:
- داغ شدن محل ترمینال ها در تجهیزات و موتورها
- خطاهای حاصل از بارگذاری بیش از حد موتورها و یا فرسودگی رآکتورهای (سلف ها)
- رطوبت و یا آب جمع شده در تجهیزات و یا بخش هایی از تاسیسات
- ذرات گرد و خاک هادی و یا تجمع گرد و خاک درون تجهیزات الکتریکی
خطاهایی نظیر آن چه در بالا ذکر شد، ممکن است باعث ایجاد خطاهایی با مقاومت بالا (به زمین) و آتش سوزی بشوند.
توان حرارتی ریسک آتش سوزی
توان حرارتی بالاتر از 100 W که در نتیجه این خطاها ایجاد می شود، در صورتی که در سطح نسبتاً کوچکی حدود چند میلی متر مربع اتفاق افتد، منجر به ریسک آتش سوزی خواهد شد. مدت زمانی که این توان حرارتی ایجاد می گردد، نیز دارای اهمیت می باشد. در نتیجه حفاظت در برابر آتش سوزی حاصل از جریان های خطای زمین، دارای اهمیت بسیار خواهد بود. در میان وسایل حفاظتی که در مواقع خطا تحریک می گردند، فقط تجهیزات جریان باقی مانده به دلیل آن که بر اساس اصل مونیتورینگ خطای زمین کار می کنند، حفاظت کامل ارائه می نمایند. این روش حفاظت در برابر آتش سوزی در استانداردهای شرح داده شده اند.
عملکرد کلید حفاظتی RCCB
در ساختار کلیدهای حفاظتی، تمام هادی های حامل جریان در یک تاسیسات به وسیله هسته با نفوذپذیری بالای ترانسفورمر جمع کننده جریان، مسیردهی می شوند. در صورتی که تاسیسات به طور صحیح کار نماید، جمع برداری جریان های ورودی و خروجی صفر خواهد بود. در صورتی که به دلیل آسیب دیدپی عایق، جریان خطایی تولید شود، تعادل در ترانسفورمر جمع کننده جریان، بر هم خواهد خورد. بر حسب دامنه جریان خطا، هسته ترانسفورمر مغناطیسی شده و در سیم پیچ ثانویه ولتاژی القا خواهد شد که، در سیم پیچی المان تحریک جریانی به وجود می آورد. هنگامی که این جریان به مقدار جریان تحریک وسیله حفاظتی جریان باقی مانده برسد، المان تحریک فعال شده و بخش خطرساز را از تاسیسات قطع می نماید. در این اصل، کارکرد تحریک مستقل از ولتاژ خط و منبع تغذیه کمکی است. تجهیزات حفاظتی جریان باقی مانده به همراه یک وسیله تست عرضه می گردند که کارکرد صحیح وسیله را تضمین نماید. این وسیله باید هر شش ماه یک بار فعال سازی گردد.
