Protège la machine (RCD). Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Avec tout le désir, il est difficile d'imaginer notre vie sans électricité. Mais ce n'est pas seulement un assistant fidèle, mais aussi un terrible ennemi - en cas de violation des règles de sécurité élémentaires. Bien entendu, ce dernier se produit le plus souvent en raison de la négligence personnelle des personnes et de dommages à l'isolation des parties sous tension des équipements électriques.

Les statistiques montrent que les cas de contact unipolaire avec des pièces sous tension, entraînant la mort, sont de 92 à 95 %. Dans ce cas, une personne se tient généralement sur un sol conducteur (asphalte humide, carrelage, sol). Ou - une situation légèrement différente, lorsque la victime a touché avec sa seconde main des équipements technologiques mis à la terre (conduites d'eau, conduites de chauffage, conduites de gaz). La résistance de transition entre le point de contact avec le fil de phase et la base mise à la terre (sol), compte tenu de la résistance de la chaussure, peut varier de centaines de mégaohms (au-delà de la sensation d'exposition au courant) à 1000-800 Ohms (mortel ). Avec un courant allant jusqu'à 10-12 mA, un adulte est capable de se libérer de ses effets. C'est pourquoi un tel courant est parfois appelé « lâcher prise ». À 20-30 mA, un effet de « préhension » se produit lorsque la main de la personne affectée ne peut pas être desserrée par la simple force de la volonté. Un courant de 50 à 100 mA et une durée d'exposition de quelques secondes provoquent une arythmie aiguë - fibrillation ventriculaire, suffocation et mort. Bien sûr, si des mesures particulières ne sont pas prises. Rappelons également : sous toutes circonstances aggravantes, le courant qui traverse le corps humain (sur un réseau 220 V, 50 Hz) ne peut être supérieur à 300 mA.

Le problème de la protection des personnes contre les blessures lorsqu'elles touchent accidentellement des pièces sous tension est devenu particulièrement aigu pour les électriciens immédiatement après la Seconde Guerre mondiale (en raison d'une forte augmentation de la consommation d'énergie et du développement des équipements électroménagers). Une manière prometteuse de résoudre ce problème a été proposée en 1949 par des ingénieurs autrichiens, en utilisant le principe d'un transformateur différentiel comme "détecteur" pratique de courant pouvant traverser le corps d'une personne soumise à une haute tension.

Le principe de fonctionnement du transformateur différentiel

Quel est l’intérêt ici ? Et dans le fait qu'en mode "attente" (normal), le courant de charge crée dans le circuit magnétique d'un tel transformateur T deux flux magnétiques opposés égaux. Cela signifie qu'il n'y aura pratiquement aucune tension dans l'enroulement supplémentaire II.

Mais ensuite, une urgence s'est produite et la personne, comme on dit, a été stressée. Ensuite, le courant se ramifiant dans le sol à travers le corps humain créera son propre flux magnétique, qui induira une tension dans l'enroulement II. De plus, la valeur de cette dernière, comme l'ont montré des études, dépend du rapport du nombre de tours de puissance (à la charge) des fils et de l'enroulement II, ainsi que des dimensions géométriques du circuit magnétique et du matériau de dont il est fait. Sur le principe d'un transformateur différentiel, des dispositifs à courant résiduel (RCD) ont été créés. Jusqu'à présent, ils ne sont que les moyens techniques les plus avancés pour protéger les personnes contre les chocs électriques. Les RCD sont produits en masse par les plus grandes entreprises électriques du monde (Siemens, AEG, Thomson-Brandt, Toshiba, Mitsubishi, etc.). L'utilisation généralisée de ces appareils, comme en témoignent les statistiques, a permis de réduire considérablement les blessures électriques mortelles et de minimiser les dommages causés par les incendies provoqués par le courant électrique.

Dans l'ex-URSS, la production en série de RCD n'a pu démarrer qu'en 1966. Mais la majeure partie de ces appareils était destinée à la construction et à l'agriculture (secteurs les plus défavorisés du pays). Depuis 1982, la branche de production nationale s'est lancée dans la production de DDR à usage domestique. Mais pas sous forme d'installation sur le tableau de distribution d'entrée, mais sous forme de produits portables pour une protection efficace d'une personne en cas de panne d'outils électriques ou d'appareils électriques alimentés par câble. Ces RCD ont une sensibilité de 10 mA de courant de « libération » et sont appelés « protection individuelle ». Il s’agit du RCD-10.2.010. P. UHL2 de l'usine de Vladikavkaz "Binom", réalisé avec deux prises intégrées pour 6A ; ainsi que l'UZOSH-10.2.010 UHL4 de l'usine de Gomel "Electroapparatura", conçu pour un courant de charge jusqu'à 10A ; UZOV-6, 3.2.010UZ de la même usine, produit sous la forme d'une "prise" avec un courant de charge allant jusqu'à 6,3 A.

Le circuit électrique de l'un des RCD série pour la protection des personnes (voir Fig.) n'est pas si compliqué. Le « cœur » ici est l’organe amplificateur-convertisseur « A » entouré d’une ligne pointillée. Sa source d'alimentation est un redresseur demi-onde sur diode VD6 avec un diviseur de tension sur les résistances R10, R11 et un filtre de lissage C3. La stabilité de la tension est assurée par la diode Zener VD5.

Le schéma électrique de l'appareil est câblé (cliquez pour agrandir)

Le circuit fonctionne comme suit. Les bornes XI sont alimentées par une tension secteur de 220 V. Lorsque le bouton SB1 est enfoncé, l'amplificateur opérationnel DA1 est alimenté en 15 V. En raison du point de fonctionnement sélectionné, un niveau de tension élevé (+6 V) est réglé en sortie. 12. A travers les diodes VD3 et R12, il est appliqué à l'électrode de commande du thyristor VD10, qui s'ouvre. Le relais K1 est immédiatement activé, connectant la charge (appareil électrique protégé) au réseau et bloque les contacts du bouton SB1. La LED VD8, connectée en série avec le relais, s'allume, signalant l'état activé du RCD.

Si une personne touche les éléments conducteurs ou si l'isolation du fil de phase est endommagée, une tension apparaîtra aux bornes 5,6 du transformateur T1, approximativement proportionnelle au courant de fuite. Il ira immédiatement à l'entrée non inverseuse 2 de l'amplificateur et transférera DA1 d'un état stable (ouvert) à un autre (fermé). La tension à la broche 6 chutera fortement. La diode Zener VD5 se fermera, suivie du thyristor VD10.

Le circuit VD3, R9, C2 fixe l'état bloqué de l'amplificateur DA1, et le relais libère l'armature, coupant tous ses contacts. Les éléments C1, R2 affaiblissent l'influence des interférences sur les circuits d'entrée du RCD. Quant aux diodes VD1, VD2, elles protègent le circuit des bruits impulsionnels de forte amplitude. Les résistances R3-R5 forment un diviseur de tension pour l'entrée inverseuse 3 de l'amplificateur. Un R8 crée une polarisation sur l'entrée 2 et provoque le déclenchement du RCD si le circuit d'enroulement II du transformateur T1 est ouvert.

Les résistances R6, R7 créent un circuit permettant de déclencher le RCD lors de "l'apparition d'un courant de fuite à la terre", 10 mA. Le circuit R13, C4 protège le thyristor VD10 des interférences. Avec le bouton SB2, lorsque le RCD est allumé, un mode est créé qui simule une fuite de 20-25 mA pour vérifier les performances du RCD.

Pour assembler le circuit, il est préférable d'utiliser un circuit imprimé en feuille de fibre de verre de 1,5 mm (voir Fig.). Mais vous pouvez opter pour une installation « articulée ».

Carte de circuit imprimé avec des éléments de circuit situés dessus

Le transformateur différentiel T1 est réalisé sur un circuit magnétique en bande permalloy de 79NM d'une épaisseur de 0,1 à 0,15 mm. Mais l'anneau K28x18x9 en ferrite 3000NM1 convient également tout à fait. Dans ce cas, l'enroulement II est enroulé autour de la circonférence d'un anneau bien isolé avec un fil PEV-2-0,1 mm, le nombre de tours est de 1500. La présence de spires en court-circuit, bien entendu, n'est pas autorisée ici. Les spires de puissance sont réalisées avec un fil flexible isolé des marques MGSHV, NV, d'une section de 0,75 mm2. Le bobinage s'effectue en deux fils. Le nombre de tours est de 2x5.

En tant qu'appareil de commutation K1, il est préférable d'utiliser un relais avec des contacts à courant élevé. Le plus approprié peut être considéré comme un relais de type PP-21 avec 3 groupes de contacts pour la commutation et une bobine nominale de 110 V DC.

Les résistances R1, R10 et R11 sont du type MLT-0,5. Comme R7 a utilisé une résistance variable SP3-38. Les résistances restantes sont les plus courantes dans les équipements modernes de la série MLT-0,125. Les condensateurs C1 et C2 sont du type K73-17 et C3 et C4 sont du type K50-35. Le nom et le type des autres éléments radio utilisés sont indiqués sur le schéma électrique.

En conclusion, il convient de souligner : les RCD sont des dispositifs d'une classe spéciale, ils sont destinés à protéger la vie humaine. De ce fait, il est apparemment impossible de s'appuyer notamment sur des RCD artisanaux. Une autre chose – les produits d'usine. Ce sont des paramètres soigneusement vérifiés pour vérifier leur conformité aux normes et spécifications internationales.

L'année dernière, notre industrie a maîtrisé la production d'une nouvelle classe d'appareils conçus pour fonctionner avec une fiabilité accrue lors d'un fonctionnement à long terme. Il s'agit d'un disjoncteur bipolaire UZO-20. Un tel dispositif protégera de manière fiable une personne lorsqu'elle travaille avec des unités électriques avec un courant de charge allant jusqu'à 32 A. Il est le mieux adapté pour une installation dans tout un appartement, une maison, un garage, etc. Une nouvelle "prise" UZO-2 ( UZO-2.6.010) est également produit. .2.V8UZ), conçu pour fonctionner avec une charge allant jusqu'à 135 A (réfrigérateurs, machines à laver, pompes, etc.). Sa masse ne dépasse pas XNUMX g.

Auteur : Y. Vodyanitsky, Moscou

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