Przerywacz obwodu ziemnozwarciowego (GFCI) jest jednym z najbardziej powszechnych urządzeń zabezpieczających w budynkach mieszkalnych, komercyjnych i przemysłowych. Najpopularniejsze typy to jednofazowe gniazdka elektryczne używane w gospodarstwach domowych w pobliżu źródeł wody, takich jak kuchnie, łazienki i gniazdka zewnętrzne. W większości stanów od dziesięcioleci wymagane są gniazda GFCI w niektórych obszarach instalacji mieszkaniowych. Jednak NFPA 79, Standard Elektryczny dla Maszyn Przemysłowych, również nakazuje ich użycie w zastosowaniach przemysłowych.
Użytkowanie i konserwacja GFCI
GFCI zostały zaprojektowane w celu zapobiegania uszkodzeniom ciała spowodowanym przez usterki elektryczne, które mogłyby spowodować przepływ prądu przez ciebie do ziemi. Kiedy wyłącznik GFCI zadziała, szybko odłącza prąd płynący przez niezamierzoną ścieżkę uziemienia, nawet jeśli ilość prądu jest zbyt mała, aby zadziałał typowy wyłącznik. Chociaż bezpieczniki i wyłączniki są również urządzeniami ochronnymi, są one zaprojektowane do ochrony sprzętu i obiektów przed zwarciami i dużymi błędami elektrycznymi, które mogą powodować pożary elektryczne i szkody materialne. Energia wyzwalania standardowych wyłączników i bezpieczników znacznie przekracza wartość śmiertelną, ale większość GFCI wyzwala się przy około 6 mA.
GFCI wykorzystuje przekładnik prądowy do wykrywania różnicy między prądem linii zasilającej obciążenie a prądem neutralnym powracającym z obciążenia. W idealnej sytuacji różnica ta powinna wynosić zero, ponieważ oba prądy się znoszą. Jeśli istnieje różnica prądów, staje się ona wejściem do komparatora wewnątrz GFCI, który zmienia stan, gdy różnica wynosi około 6 mA. Gdy komparator zmienia stan, uruchamia prostownik sterowany silikonem, który odłącza zasilanie od wyjścia GFCI.
GFCI powinny być sprawdzane co miesiąc poprzez użycie przycisków na froncie oznaczonych jako „Test” i „Reset”. Oprócz sprawdzenia poprawności działania, comiesięczne testowanie pozwala również upewnić się, że elementy mechaniczne gniazda są sprawne. Proste testery GFCI są dostępne za mniej niż $15, lub za mniej niż $150, można kupić wysokiej jakości przemysłowy tester elektryczny, który może sprawdzić obwody pod napięciem, przetestować napięcia AC i DC, rezystancję, ciągłość i rotację faz pomiędzy dwoma fazami i GFCI.
Co powoduje zadziałanie GFCI
Gdy gniazdo GFCI ciągle się zadziwia, musi być powód. Zamiast po prostu resetować GFCI, należy również sprawdzić przyczynę zadziałania.
Usterki uziemienia występują, gdy prąd elektryczny znajduje niezamierzoną drogę do ziemi. Typowe przyczyny zwarć doziemnych to zużyta izolacja, pył przewodzący, woda lub inne „miękkie uziemienia”. Usterki uziemienia stanowią ponad 80% zwarć w urządzeniach, a w 90% przypadków są one spowodowane zniszczeniem izolacji na przewodach i kablach. Jeśli człowiek znajdzie się na niezamierzonej ścieżce, prąd o natężeniu zaledwie 75 mA może wywołać migotanie komór (tj. sytuację, w której serce przestaje pompować, co prowadzi do zatrzymania akcji serca).
Inną nazwą zwarcia doziemnego jest prąd upływowy. Chociaż izolacja przewodów ma na celu utrzymanie elektryczności w przewodniku, wszystkie izolatory mają pewną przewodność. Nawet powietrze, choć nie jest doskonałe, może być izolatorem. Izolacja przewodzi prąd zarówno poprzez ścieżki elektrycznie rezystancyjne, jak i pojemnościowe. Jeśli izolacja jest stara lub uszkodzona, jej rezystancja jest niższa i prąd upływu może stać się znaczny. Izolacja chroniąca dłuższe przewodniki ma większą pojemność, co może powodować jeszcze większy prąd upływu.
W obwodach zabezpieczonych GFCI prąd upływu może powodować niepotrzebne i przerywane zadziałanie. Podczas rozwiązywania problemów z tymi przerywanymi „duchowymi” zadziałaniami, czasami szukanie winowajcy w postaci prądu upływu może być kosztowne. Gdy wiele urządzeń pracuje w jednym obwodzie, prąd upływu jest kumulowany i może być rzędu miliamperów. Dodanie większej ilości sprzętu do obwodu chronionego GFCI może spowodować losowe zadziałanie GFCI, co czyni problem trudnym do zdiagnozowania.
Diagnozowanie zadziałań GFCI
Zacznij od zmierzenia prądu upływu, a następnie zidentyfikuj jego źródło. Do wykonania tych pomiarów należy użyć miernika cęgowego prądu upływu. Mierniki cęgowe prądu upływu są podobne do mierników cęgowych używanych do pomiaru prądów obciążenia; jednakże mierniki cęgowe prądu upływu sprawdzają się znacznie lepiej przy pomiarze prądu poniżej 5 mA.
Przeprowadź test obwodów jednofazowych poprzez zaciśnięcie przewodów fazowego i neutralnego. Testuj obwody trójfazowe przez zaciśnięcie cęgów wokół wszystkich przewodów fazowych. Jeśli jest obecny przewód neutralny, należy go również zacisnąć. Mierzona wartość to każdy prąd płynący do ziemi. Aby zmierzyć całkowity prąd upływu płynący do zamierzonego uziemienia, należy umieścić zacisk wokół przewodu uziemiającego.
Pomiar prądu upływu na każdej odnodze obwodu pozwala określić, która z nich ma znacznie większy upływ niż pozostałe. Jeżeli jedna z odnóg ma podejrzanie wysoki prąd upływu, należy upewnić się, że sprzęt działa prawidłowo. Należy pamiętać, że filtry przeciwprzepięciowe i kondensatory na wejściu zasilania niektórych urządzeń elektronicznych mogą zwiększyć ogólną pojemność obwodu, co może zwiększyć prąd upływu. Określić upływność obciążonej odnogi obwodu przy włączonym sprzęcie – wyłączenie sprzętu pozwala określić tylko upływność okablowania obwodu.
Jeśli sprzęt na wszystkich odnogach działa prawidłowo, a okablowanie jest akceptowalne, może się okazać, że łączny prąd upływu spowodowany filtrowaniem wejścia sprzętu elektronicznego jest wystarczająco wysoki, aby wywołać przypadkowe zadziałanie GFCI. W takim przypadku należy rozważyć zmianę rozkładu obciążenia na każdej odnodze obwodu lub dodanie obwodów w celu zapewnienia większej pojemności.
Powiązane zasoby
- Dlaczego kontrola prądu upływu jest ważna
- Podstawy pomiaru prądu upływu
- Dlaczego uziemienie jest o wiele ważniejsze niż większość ludzi myśli
- Podstawy uziemienia
.