残留電流遮断器の動作原理

基本原理分析

感電保護装置の主原理を理解する前に、感電とは何かを理解する必要があります。感電とは、人体に流れる電流によって引き起こされる傷害を指します。人がワイヤーに触れて電流ループを形成すると、身体に電流が流れます。電流が十分に大きい場合、それが感じられ、危害を引き起こす可能性があります。感電が発生した場合は、できるだけ短時間で電流を遮断する必要があります。たとえば、人体に流れる電流が 50 ミリアンペアの場合、電流は 1 秒以内に遮断されなければなりません。電流が 500 ミリアンペアの場合、制限時間は 0.1 秒です。

残留電流装置（RCD）は、電力線が家に入る箇所の電力メーターの近くに設置され、メーターの出力端子、つまりユーザー側に接続されます。すべての家庭用電化製品は抵抗器 RL で表され、接触する人の抵抗は RN で表されます。

CTは「Current Transformer」の略で、相互インダクタンスの原理を利用して交流を測定するために使用されるため、「変圧器」と呼ばれています。本質的には変圧器です。その一次巻線は入力 AC ラインであり、2 本のワイヤは 1 つとして扱われ、並列に接続されて一次巻線を形成します。 2次コイルは「リードリレー」SHのコイルに接続されます。

 

「リードリレー」は本質的に、コイルが巻かれたリード管です。コイルに通電すると、電流によって発生する磁界によってリードチューブ内のリード電極が接触し、外部回路が接続されます。コイルの通電が遮断されると、リードが解放され、外部回路が切断されます。-一言で言えば小型リレーです。

 

スイッチ DZ は通常のスイッチではありません。それはバネ式スイッチです。-バネの力に負けて閉じた後は、特別なフックを使用して所定の位置に保持し、確実に「オン」状態を維持する必要があります。そうしないと、手を放すとすぐに接続が切断されます。

リードリレーのリード電極は「トリップコイル」TQ回路に接続されています。トリップコイルは電磁石コイルです。電流が流れると引力が発生します。この引力は前述のフックを解放するのに十分であり、DZ は直ちに切断されます。 DZ はユーザーの主電力線の活線と直列に接続されているため、トリップすると電力が切断され、人が感電するのを防ぎます。

 

ただし、残留電流装置 (RCD) が人を保護するには、まず感電を「検出」する必要があります。それでは、RCD は、人が感電したことをどのようにして知るのでしょうか?図に示すように、感電がない場合、電源からの 2 本のワイヤに流れる電流は常に同じ大きさですが、逆方向になります。したがって、カレントトランス（CT）の1次コイルの磁束は完全になくなり、2次コイルの出力はなくなります。誰かが感電死した場合、それは活線を通過する抵抗と同等であり、二次側で電流出力がトリガーされます。この出力により接点 (SH) が作動し、トリップ コイルに通電してフックを引き離し、スイッチ (DZ) を切断して保護を提供します。

 

サーキットブレーカーがトリップすると、トリップコイル (TQ) の電流が消えても、DZ は自動的に再接続されないことに注意することが重要です。誰かが閉めないと電気は復旧しません。感電死した人が立ち去り、検査でさらなる危険がないことが確認された後、電気を再び使用するには、DZ を閉じて回路ブレーカーを再度投入し、電力を復旧する必要があります。-

 

以上が感電保護装置の主原理の説明です。ただし、感電防止装置を備えていても安全が保証されているわけではないため、電気を使用する際には注意が必要です。

 

1. 図に示すように、回路が正常に動作しているときは、電流定理に従って、ネットワークに流入または流出する電流はゼロです。したがって、残留電流デバイス (RCD) の右側の合計電流はゼロになるはずです。つまり、I1 + I2 + I3 + IN=0;したがって、RCD は動作しません。実際の電流の方向は実際の回路によって異なることに注意してください。この例では、IN の方向は I1、I2、I3 の方向と逆になります。

 

2. 機器の筐体に漏れ電流が流れ、人が触れると、電流 IK の一部が人体を通って大地に流れ込み、RCD の右側の合計電流がゼロにならなくなります。つまり、I1 + I2 + I3 + IN ≠ 0 です。漏れ電流が RCD の動作電流に達すると、RCD がトリップして電源が遮断され、漏れ保護の目的が達成されます。

 

次の 2 点に注意してください。

 

1. 残留電流装置 (RCD) を通過する中性線を保護導体として使用してはなりません。図に示すように、漏れ電流が発生すると、漏れ電流 IK1 が機器筐体を通って RCD に逆流します。この時点では、RCD の右側の合計電流はまだゼロであるため、RCD はトリップせず、漏電保護の目的は達成されません。

 

2. RCD を通る中性線は繰り返し接地しないでください。図に示すように、繰り返し接地されると、一部の電流が接地にそらされ、RCD の右側の合計電流がゼロ以外になり、RCD がシャットダウンし、他の電気製品が使用できなくなります。

 

3. 注: RCD の実際の接続方法は、システムで使用されている中性点接地保護システムに従って決定する必要があります。