电磁式RCD在IEC相关标准上叫做与电源电压无关(independent of supply voltage )的 RCD ,也就是说它的动作是与电源电压无关的,靠的是剩余电流本身的能量进行动作,原理图如下图所示:
电磁式RCD原理图
当RCD后端电路中发生接地故障,剩余电流增大时,Ia≠Ir,求和电流互感器二次侧便会产生感应电动势,感应电动势与永磁式脱扣继电器上的线圈形成回路,在其永磁铁芯产生磁通,这个磁通方向正好与永磁体的方向相反,本来吸合的脱扣继电器的平衡就会逐渐打破,达到剩余电流动作阈值(产生了足够能量)后,永磁式脱扣继电器就完成了脱扣(如图中A所示)。
电子式RCD在IEC相关标准叫做与电源电压有关(dependent on supply voltage)的RCD,显而易见,它是需要依赖电源电压才能正常工作。原理图如下所示:
电子式RCD原理图
其动作过程与电磁式RCD基本相同,只是脱扣器的动作靠内部的放大器进行驱动,以完成其脱扣动作,而放大器的工作需要依赖电源电压。
看了两种RCD的原理,其区别也很容易发现了:
我们以生活中最常见的TN-C-S系统为例来分析一下他们的区别:
可靠性电子式的RCD,在故障残压过低及前端中性线中断的情况下是会拒动的。
故障残压过低情况Uab的电压就是RCD的工作电压,当发生接地故障时
Uab=Id X (ZL' ZPE)
U0=Id X (ZL' ZPE ZPEN)
U0:为相电压有效值,220V;
Id:故障电流;
ZL':RCD后端故障点至RCD出线端之间的阻抗;
ZPE :RCD后端故障点回路的PE线阻抗;
当故障点距离RCD较近,前端PEN线较长时,Uab的电压是可能小于电子式RCD正常工作时所需的电压的,这个时候RCD是会拒动的。
对于30mA的电子式RCD,现有IEC产品标准已经提高要求,要求50V残压仍能动作,但是这里的50V指的是Uab的电压,当Uab的电压低于50V时(比如40V),电子式RCD拒动,此时的接触电压并不是40V,还需要就加上前面的PEN线上的压降,所以完全有可能超过50V,这时电子式RCD还是存在电击风险的。
中性线中断情况当RCD前端中性线断裂的时候,电子式RCD是肯定拒动的,比较常见的例子如下图: