چیست کاربرگ باقی‌مانده (RCCB)

مدار قطع کننده جریان باقیمانده (RCCB) یک دستگاه ایمنی الکتریکی است که جریان نشتی به زمین را شناسایی و مدار الکتریکی را قطع می‌کند. این دستگاه افراد و تجهیزات را از شوک‌های الکتریکی، آتش‌سوزی‌ها و خطرات دیگر ناشی از سیم‌کشی معیوب، شکست عایق یا تماس تصادفی با بخش‌های زنده محافظت می‌کند.

مدار قطع کننده جریان باقیمانده بر اساس قانون جریان کیرشهوف کار می‌کند که بیان می‌کند مجموع جریان‌های وارد به یک گره باید برابر با مجموع جریان‌های خروجی از آن گره باشد. در یک مدار عادی، جریان‌های عبوری از سیم زنده (هوت) و سیم خنثی مساوی و مخالف هستند. اما اگر در مدار خطا وجود داشته باشد، مانند آسیب دیدگی عایق یا تماس یک فرد با سیم زنده، بخشی از جریان از طریق مسیر جایگزینی به زمین منتقل می‌شود. این امر عدم تعادل بین جریان‌های زنده و خنثی را ایجاد می‌کند که توسط مدار قطع کننده جریان باقیمانده شناسایی شده و باعث می‌شود مدار را در چند میلی‌ثانیه قطع کند.

مدار قطع کننده جریان باقیمانده شامل یک تبدیل‌کننده حلقه‌ای با سه سیم است: یکی برای سیم زنده، یکی برای سیم خنثی و یکی برای سیم حسگر. سیم‌های زنده و خنثی وقتی جریان‌ها متعادل هستند، میدان‌های مغناطیسی مساوی و مخالف ایجاد می‌کنند. وقتی عدم تعادل وجود دارد، یک میدان مغناطیسی باقیمانده تولید می‌شود که ولتاژی را در سیم حسگر القا می‌کند. این ولتاژ رله‌ای را فعال می‌کند که مدار قطع کننده جریان باقیمانده را باز می‌کند و مدار را قطع می‌کند.

مدار قطع کننده جریان باقیمانده همچنین دارای یک دکمه تست است که به کاربران اجازه می‌دهد عملکرد آن را با ایجاد جریان نشتی کوچک در مدار بررسی کنند. وقتی دکمه تست فشار داده می‌شود، سیم زنده در سمت بار به سیم خنثی تغذیه متصل می‌شود و سیم خنثی مدار قطع کننده جریان باقیمانده را دور می‌زند. این امر باعث عدم تعادل در جریان‌ها و میدان‌های مغناطیسی می‌شود که باید مدار قطع کننده جریان باقیمانده را باز کند. اگر این اتفاق نیفتاد، به این معنی است که مدار قطع کننده جریان باقیمانده معیوب یا به درستی سیم‌کشی نشده است و نیاز به تعویض یا تعمیر دارد.

انواع مدار قطع کننده جریان باقیمانده

مدارهای قطع کننده جریان باقیمانده بر اساس حساسیت آنها به انواع مختلف جریان‌های نشتی دسته‌بندی می‌شوند:

• نوع AC: این نوع تنها به جریان‌های متناوب (AC) پاسخ می‌دهد. این نوع برای کاربردهای عمومی مناسب است که در آن‌ها دستگاه‌های الکترونیکی یا محرک‌های فرکانس متغیری وجود ندارد که جریان‌های مستقیم یا ضربان‌دار تولید کنند.

• نوع A: این نوع به هر دو نوع جریان متناوب و جریان مستقیم ضربان‌دار (DC) پاسخ می‌دهد. این نوع برای کاربردهایی مناسب است که در آن‌ها دستگاه‌های الکترونیکی مانند کامپیوترها، تلویزیون‌ها یا چراغ‌های LED وجود دارند که جریان‌های مستقیم یا ضربان‌دار تولید می‌کنند.

• نوع B: این نوع به جریان‌های متناوب، جریان‌های مستقیم ضربان‌دار و جریان‌های مستقیم صاف پاسخ می‌دهد. این نوع برای کاربردهایی مناسب است که در آن‌ها دستگاه‌هایی مانند مبدل‌های خورشیدی، شارژر باتری یا خودروهای الکتریکی وجود دارند که جریان‌های مستقیم صاف تولید می‌کنند.

• نوع F: این نوع به جریان‌های متناوب، جریان‌های مستقیم ضربان‌دار، جریان‌های مستقیم صاف و جریان‌های متناوب با فرکانس بالا تا 1 kHz پاسخ می‌دهد. این نوع برای کاربردهایی مناسب است که در آن‌ها دستگاه‌هایی مانند مبدل‌های فرکانس، پلاک‌های القایی یا دیمرها وجود دارند که جریان‌های با فرکانس بالا تولید می‌کنند.

حساسیت یک مدار قطع کننده جریان باقیمانده نیز توسط جریان عملیاتی باقیمانده اسمی (I∆n) تعیین می‌شود که کمترین جریان نشتی است که باعث قطع مدار می‌شود. مقادیر معمول I∆n عبارتند از 10 mA، 30 mA، 100 mA، 300 mA، 500 mA و 1 A. هر چه I∆n کمتر باشد، سطح محافظت از شوک‌های الکتریکی بیشتر است. به عنوان مثال، یک مدار قطع کننده جریان باقیمانده 30 mA می‌تواند یک فرد را از توقف قلبی محافظت کند اگر او شوک الکتریکی دریافت کند که بیش از 0.2 ثانیه طول بکشد.

دسته‌بندی دیگری از مدارهای قطع کننده جریان باقیمانده بر اساس تعداد قطب‌های آن‌ها است:

• دو قطبی: این نوع دارای دو دریچه برای اتصال یک سیم زنده و یک سیم خنثی است. این نوع برای مدارهای یک‌فازی استفاده می‌شود.

• چهار قطبی: این نوع دارای چهار دریچه برای اتصال سه سیم زنده و یک سیم خنثی است. این نوع برای مدارهای سه‌فازی استفاده می‌شود.

مزایا و معایب مدار قطع کننده جریان باقیمانده

بعضی از مزایای استفاده از مدارهای قطع کننده جریان باقیمانده عبارتند از:

• آن‌ها با شناسایی جریان‌های نشتی به حداقل 10 mA محافظت از شوک‌های الکتریکی ارائه می‌دهند.

• آن‌ها با قطع سریع مدارهای معیوب از آتش‌سوزی‌ها و آسیب به تجهیزات جلوگیری می‌کنند.

• آن‌ها با دکمه‌های تست و ریست ساده نصب و عملکرد آسان دارند.

• آن‌ها با انواع مختلف بارها و جریان‌ها (AC، DC، فرکانس بالا) سازگار هستند.

• آن‌ها می‌توانند به عنوان مدارهای قطع کننده اصلی قبل از مدارهای قطع کننده مینیاتور (MCBs) عمل کنند.

بعضی از معایب استفاده از مدارهای قطع کننده جریان باقیمانده عبارتند از:

• آن‌ها محافظت از جریان‌های بیش از حد یا کوتاه‌شدن مدار را ارائه نمی‌دهند که می‌تواند باعث گرم شدن و ذوب شدن سیم‌ها شود. بنابراین، آن‌ها باید به صورت سری با یک MCB یا فیوز که می‌تواند جریان اسمی مدار را تحمل کند، استفاده شوند.

• آن‌ها ممکن است به دلیل عوامل خارجی مانند صاعقه، تداخل الکترومغناطیسی یا کوپل‌بندی ظرفیتی بدون دلیل قطع شوند. این امر می‌تواند باعث ناراحتی و از دست دادن بهره‌وری شود.

• آن‌ها ممکن است به دلیل عوامل داخلی مانند خوردگی، اصطکاک یا گیر کردن مکانیکی قادر به قطع شدن نباشند. این امر می‌تواند ایمنی مدار و کاربران را مختل کند.

• آن‌ها نسبت به MCBs یا فیوزها گران‌تر و حجم‌بزرگ‌تری دارند.

چگونه مدار قطع کننده جریان باقیمانده را انتخاب و نصب کنید

برای انتخاب مدار قطع کننده جریان باقیمانده صحیح برای یک مدار، عوامل زیر باید در نظر گرفته شوند:

• نوع بار و جریان: مدار قطع کننده جریان باقیمانده باید با نوع بار (AC، DC، فرکانس بالا) و نوع جریان (صاف، ضربان‌دار، صاف) که محافظت می‌کند مطابقت داشته باشد. به عنوان مثال، یک مدار قطع کننده جریان باقیمانده نوع B باید برای یک مبدل خورشیدی که جریان مستقیم صاف تولید می‌کند استفاده شود.

• جریان عملیاتی باقیمانده اسمی (I∆n): مدار قطع کننده جریان باقیمانده باید دارای I∆n کمتری باشد تا محافظت کافی از شوک‌های الکتریکی ارائه دهد، اما نه آنقدر کم که باعث قطع ناخواسته شود. به عنوان مثال، یک مدار قطع کننده جریان باقیمانده 30 mA برای کاربردهای خانگی و تجاری توصیه می‌شود، در حالی که یک مدار قطع کننده جریان باقیمانده 100 mA برای کاربردهای صنعتی مناسب است.

• جریان اسمی (In): مدار قطع کننده جریان باقیمانده باید دارای In کافی باشد تا جریان عادی عملیاتی مدار را مدیریت کند، اما نه آنقدر زیاد که ظرفیت MCB یا فیوزی که با آن متصل است را تجاوز کند. به عنوان مثال، یک مدار قطع کننده جریان باقیمانده 40 A باید با یک MCB 32 A برای یک مدار یک‌فازی 230 V استفاده شود.

• تعداد قطب‌ها: مدار قطع کننده جریان باقیمانده باید تعداد قطب‌های یکسانی با ولتاژ تغذیه داشته باشد. به عنوان مثال، یک مدار قطع کننده جریان باقیمانده دو قطبی باید برای یک مدار یک‌فازی 230 V استفاده شود، در حالی که یک مدار قطع کننده جریان باقیمانده چهار قطبی باید برای یک مدار سه‌فازی 400 V استفاده شود.

برای نصب یک مدار قطع کننده جریان باقیمانده، مراحل زیر باید دنبال شوند:

• تغذیه اصلی را خاموش کنید و مداری که نیاز به محافظت توسط مدار قطع کننده جریان باقیمانده دارد را جدا کنید.

• سیم‌های زنده از سمت تغذیه را به ترمینال‌های ورودی مدار قطع کننده جریان باقیمانده که با L1، L2 و L3 مشخص شده‌اند متصل کنید.

• سیم خنثی از سمت تغذیه را به ترمینال ورودی مدار قطع کننده جریان باقیمانده که با N مشخص شده است متصل کنید.

• سیم‌های زنده از سمت بار را به ترمینال‌های خروجی مدار قطع کننده جریان باقیمانده که با L1’، L2’ و L3’ مشخص شده‌اند متصل کنید.

• سیم خنثی از سمت بار را به ترمینال خروجی مدار قطع کننده جریان باقیمانده که با N’ مشخص شده است متصل کنید.

• اطمینان حاصل کنید که تمام اتصالات محکم و ایمن هستند و هیچ سیمی آزاد یا معرض نیست.

• تغذیه اصلی را روشن کنید و مدار قطع کننده جریان باقیمانده را با فشار دادن دکمه تست بررسی کنید. مدار قطع کننده جریان باقیمانده باید مدار را قطع کند. اگر این اتفاق نیفتاد، خطاهای سیم‌کشی یا مولفه‌های معیوب را بررسی کرده و آن‌ها را قبل از استفاده از مدار اصلاح کنید.

• مدار قطع کننده جریان باقیمانده را با فشار دادن دکمه ریست بازنشانی کنید. مدار قطع کننده جریان باقیمانده باید مدار را دوباره وصل کند. اگر این اتفاق نیفتاد، خطاهای سیم‌کشی یا مولفه‌های معیوب را بررسی کرده و آن‌ها را قبل از استفاده از مدار اصلاح کنید.

خلاصه