Jak działa wyłącznik różnicowoprądowy?

Wyłącz­nik róż­ni­co­wo­prą­dowy nazy­wany też róż­ni­cówką, RCD czy RCCB to jedno z tych urzą­dzeń, o któ­rych każdy w zasa­dzie sły­szał, nie­któ­rzy wie­dzą, czemu służy, ale rzadko kto, poza elek­try­kami, oczy­wi­ście, potrafi w pro­sty i przy­stępny spo­sób wyja­śnić, jak działa.

Po co sto­suje się wyłącz­nik róż­ni­cowo-prą­dowy w insta­la­cji elek­trycz­nej?

Wyłącz­nik róż­ni­cowo-prą­dowy jest urzą­dze­niem nie­zwy­kle waż­nym z punktu widze­nia użyt­kow­nika insta­la­cji elek­trycz­nej. Dla­czego? Został skon­stru­owany w taki spo­sób i po to wła­śnie przede wszyst­kim, żeby chro­nić ludz­kie zdro­wie i życie. W przy­padku pora­że­nia, odcina dopływ zasi­la­nia i w ten spo­sób nie­jed­no­krot­nie ratuje czło­wieka przed śmier­cią. Dla­tego jego war­tość w jest nie do prze­ce­nie­nia. Z tego też powodu w insta­la­cjach domo­wych sto­suje się obec­nie róż­ni­cówki, które obej­mują swoim dzia­ła­niem wszyst­kie obwody elek­tryczne zain­sta­lo­wane w domu czy miesz­ka­niu (oczy­wi­ście fizycz­nie nie musi być to jeden wyłącz­nik, może być kilka – zależy to m. in. od ilo­ści obwo­dów miesz­ka­nio­wych). RCD, poza funk­cją prze­ciw­po­ra­że­niową, pełni rów­nież pośred­nio zada­nie ochrony prze­ciw­po­ża­ro­wej – dzia­ła­jąc w przy­padku uszko­dze­nia izo­la­cji prze­rywa zasi­la­nie nie dopusz­cza­jąc tym samym do powsta­nia pożaru.

Mit róż­ni­cówki jako apa­ratu o zło­żo­nej funk­cjo­nal­no­ści

Wyłącz­nik róż­ni­cowo-prą­dowy ucho­dzi za urzą­dze­nie o nie­zwy­kle skom­pli­ko­wa­nym spo­so­bie dzia­ła­nia. Zupeł­nie nie­słuszne, ponie­waż o ile samo urzą­dze­nie rze­czy­wi­ście nie należy do naj­prost­szych, o tyle zasada jego funk­cjo­no­wa­nia jest wręcz banalna w swo­jej pro­sto­cie. Prze­świad­cze­nie o zawi­ło­ści czyn­no­ści róż­ni­cówki wywo­dzi się zapewne z tego, że żeby zro­zu­mieć istotę dzia­ła­nia wyłącz­nika, trzeba dobrze rozu­mieć pewne prawa zwią­zane z elek­tro­tech­niką w ogól­no­ści i natę­że­niem prądu elek­trycznego w szcze­gól­no­ści. Rze­czy­wi­ście, jest tak w isto­cie, jed­nak mimo wszystko posta­ramy się w spo­sób bar­dzo ogólny wyja­śnić dzia­ła­nie wyłącz­nika róż­ni­cowo-prą­do­wego nie wda­jąc się w zawi­ło­ści teo­re­tyczne.

Jak więc działa róż­ni­cówka? Wyja­śnie­nie pro­ste, choć nie­pro­fe­sjo­nalne

Uprasz­cza­jąc więc, przy­jąć można, że róż­ni­cówka jest urzą­dze­niem, które stale porów­nuje war­tość suma­ryczną prą­dów przez nią prze­pły­wa­ją­cych i nie działa, dopóki war­tość ta jest równa zeru, nato­miast jeśli będzie różna od zera – wyłącz­nik zadziała odci­na­jąc zasi­la­nie. Skom­pli­ko­wane? Można jesz­cze pro­ściej – prąd dostar­czany do odbiorcy (np. miesz­ka­nia) prze­pływa przez róż­ni­cówkę zasi­la­jąc powiedzmy gniazdo pralki. Następ­nie prąd wraca od odbior­nika do róż­ni­cówki, która porów­nuje te dwie war­to­ści. Jeśli są równe, w porządku, jeżeli różne – wyłącz­nik odłą­cza zasi­la­nie.

Ale jak to „prąd wraca”? Pow­szech­nie przy­jęło się uwa­żać, że prąd dostar­czony do danego urzą­dze­nia elek­trycznego po pro­stu zostaje przez nie spo­żyt­ko­wane i „znika”. Jest to jed­nak zało­że­nie błędne. Owszem, ener­gia elek­tryczna zostaje zużyta (czyli zamie­niona na ener­gię mecha­niczną w tym przy­padku), jed­nak zgod­nie z jed­nym z naj­bar­dziej pod­sta­wo­wych zasad elek­tro­tech­niki, czyli I pra­wem Kir­choffa, prąd nie może „znik­nąć” w odbior­niku. Jeśli z róż­ni­cówki „wypły­nie” prąd o war­to­ści X, to prąd o takiej samej war­to­ści X musi do niej wró­cić. Jeżeli tak się nie sta­nie, ozna­cza to upływ prądu, co jest zja­wi­skiem nie­po­żą­da­nym i nastę­puje albo za sprawą uszko­dze­nia urzą­dze­nia (upływ do ziemi przez uzie­mie­nie urzą­dze­nia), albo też w wyniku pora­że­nia (upływ do ziemi przez ciało osoby pora­żo­nej). Zarówno jedna, jak i druga sytu­acja to zja­wi­ska nie­do­pusz­czalne w obwo­dzie elek­trycz­nym i wywo­łają reak­cję róż­ni­cówki, która pole­gać będzie na odłą­cze­niu zasi­la­nia naszego urzą­dze­nia.

Jak zbu­do­wany jest wyłącz­nik róż­ni­cowo – prą­dowy?

Poza innymi ele­men­tami, z któ­rych zło­żony jest róż­ni­cówka, naj­bar­dziej istot­nym w związku ze zro­zu­mie­niem jej dzia­ła­nia jest prze­kład­nik Fer­ran­tiego. To on odgrywa w wyłącz­niku klu­czową rolę. Nie wda­jąc się w szcze­góły budowy prze­kład­nika, wyja­śnijmy tylko tyle, że jego zada­niem jest pomiar natę­że­nia prądu. Zanim wyja­śnimy, na czym kon­kret­nie on polega, jesz­cze kilka słów na temat zasi­la­nia pralki w prak­tyce. Jest ona odbior­ni­kiem jed­no­fa­zo­wym, czyli dopro­wa­dzony do niej zosta­nie prze­wód skła­da­jący się z trzech prze­wo­dów poje­dyn­czych (żył). Dwóch robo­czych: fazo­wego (brą­zo­wego) i neu­tral­nego (nie­bie­skiego) oraz z prze­wodu ochron­nego (zie­lono-żół­tego) – takie roz­wią­za­nie jest konieczne i wynika zarówno z budowy sieci elek­tro­ener­ge­tycz­nej, jak i obo­wią­zu­ją­cych prze­pi­sów.

Wra­ca­jąc do prze­kład­nika, wszyst­kie robo­cze prze­wody (żyły) zasi­la­jące pralkę (a więc fazowy i neu­tralny) obej­mo­wane są w róż­ni­cówce przez prze­kład­nik Fer­ran­tiego. Pod­czas nor­mal­nej pracy urzą­dze­nia (pralki) oraz w przy­padku nie­usz­ko­dzo­nej izo­la­cji zasi­la­nia a także samej pralki, geo­me­tryczna suma prą­dów pły­ną­cych przez prze­kład­nik jest równa zeru i wyłącz­nik nie działa. W przy­padku zwar­cia (nie­za­leż­nie od tego czy przy­czyną będzie uszko­dze­nie prze­wodu, urzą­dze­nia czy też pora­że­nie), suma prą­dów mie­rzo­nych przez prze­kład­nik różni się od zera, co wywo­łuje zadzia­ła­nie wyłącz­nika róż­ni­cowoprą­do­wego.

Czu­łość wyłącz­nika róż­ni­cowoprą­do­wego

Gdyby róż­ni­cówka pra­co­wała w warun­kach ide­al­nych, nie­moż­li­wych do uzy­ska­nia w real­nym świe­cie, nie byłoby mowy o jej czu­ło­ści – suma prą­dów w prze­kład­niku Fer­ran­tiego różna od zera ozna­czałaby fak­tyczne uszko­dze­nie lub pora­że­nie i wyłą­cze­nie róż­ni­cówki byłoby uza­sad­nione w każ­dym przy­padku. Ponie­waż jed­nak żyjemy w świe­cie dale­kim od dosko­na­ło­ści, zja­wi­sko prą­dów upły­wo­wych ist­nieje i przy ich nie­wiel­kich war­to­ściach nie jest niczym groź­nym.

To dla­tego róż­ni­cówki mają okre­śloną czu­łość, poni­żej któ­rej nie odłą­czają zasi­la­nia. Wyłącz­nik o czu­ło­ści 10 mA nie zadziała w przy­padku wykry­cia przez prze­kład­nik róż­nicy prą­dów poni­żej tej war­to­ści. Stan­dar­dowo, w insta­la­cjach miesz­ka­nio­wych sto­suje się róż­ni­cówki o czu­ło­ści 30 mA, ponie­waż taki próg zadzia­ła­nia uznaje się za bez­pieczny dla ludz­kiego zdro­wia i życia.

Na czym polega test urzą­dze­nia?

Każdy wyłącz­nik róż­ni­cowo-prą­dowy wypo­sa­żony jest przez pro­du­centa w przy­cisk TEST. Nie bez przy­czyny. Użyt­kow­nik insta­la­cji elek­trycz­nej, w tro­sce o życie i zdro­wie wła­sne oraz swo­ich bli­skich, powi­nien moni­to­ro­wać okre­sowo (zaleca się co naj­mniej raz w mie­siącu) róż­ni­cówkę zain­sta­lo­waną w roz­dziel­nicy domo­wej. Spraw­dze­nie polega na przy­ci­śnię­ciu przy­cisku TEST, po któ­rej to czyn­no­ści pra­wi­dłowo dzia­ła­jąca róż­ni­cówka powinna się wyłą­czyć. Brak reak­cji świad­czy o jej uszko­dze­niu i koniecz­no­ści szyb­kiej wymiany apa­ratu.

W tym porad­niku sta­ra­li­śmy się wyja­śnić w przy­stępny dla nie­elek­try­ków (lub począt­ku­ją­cych w tej dzie­dzi­nie) spo­sób zasadę dzia­ła­nia wyłącz­nika róż­ni­cowo-prą­do­wego, co jak sądzimy udało nam się osią­gnąć. Jed­nak warto w tym miej­scu wspo­mnieć, że zagad­nie­nie zwią­zane z ochroną prze­ciw­po­ra­że­niową w postaci urzą­dzeń róż­ni­cowo-prą­dowych została omó­wione dość pobież­nie, bez inge­ren­cji w takie zagad­nie­nia jak choćby układ sieci czy selek­tyw­ność dzia­ła­nia i zasady doboru urzą­dzeń róż­ni­cowo-prą­dowych w insta­la­cjach elek­trycz­nych.