کلید محافظ جان | RCD 

residual-current device (RCD) یا  residual-current circuit breaker (RCCB) که در ایران به آن ها کلید محافظ جان می گویند؛ یک دستگاه الکتریکی نجات دهنده است که برای جلوگیری از برق گرفتگی و خطرات احتمالی برق گرفتگی طراحی شده است.

RCD علاوه بر جلوگیری از برق گرفتگی، به همان اندازه، می توانند از آتش سوزی های الکتریکی جلوگیری کنند.

اسامی کلید محافظ جان (RCD)

RCD نامی است که در انگلستان استفاده می شود. در ایالات متحده و کانادا ، اصطلاحات قطع کننده خطای زمین (GFCI) ، قطع کننده خطای زمین (GFI) یا قطع کننده جریان نشتی دستگاه (ALCI) (همچنین به عنوان قطع کننده جریان تشخیص نشت (LCDI) شناخته می شود.

اگر دستگاه RCD دارای حفاظت اضافی، اضافه جریان در یک دستگاه باشد ، به آن RCBO گفته می شود.

اساس کار کلید محافظ جان

کلید محافظ جان به منظور جداسازی سریع و خودکار مدار هنگامی که تشخیص می دهد جریان الکتریکی بین هادی های تغذیه و بازگشت یک مدار نامتعادل است طراحی شده اند.

هرگونه تفاوت بین جریانات در این رساناها نشان دهنده جریان نشتی است که خطر شوک را ایجاد می کند.

عبور جریان متناوب 110 ولت بالای 20 میلی آمپر (0.020 آمپر) از طریق بدن انسان به طور بالقوه کافی است در صورت تداوم بیش از کسر کوچکی از ثانیه باعث ایست قلبی یا آسیب جدی شود.

RCD به گونه ای طراحی شده اند که سیم های رسانا (تریپ) را به اندازه کافی سریع قطع کرده تا از آسیب جدی به انسان جلوگیری و از آسیب به وسایل برقی جلوگیری کند.

خطاهای الکتریکی اغلب در یک لحظه رخ می دهند و کلید محافظ جان تنها دستگاه های موثر هستند که می توانند در برابر هرگونه آسیب احتمالی محافظت کنند.

کلید RCD تک فاز

کلید RCD سه فاز

کاربرد های کلید محافظ جان

RCD برای قطع مدار در صورت وجود جریان نشتی طراحی شده اند. در اولین اجرای خود در دهه 1950 ، شرکت های قدرت از آنها برای جلوگیری از سرقت برق استفاده کردند.

متداول ترین کاربرد مدرن به عنوان یک دستگاه ایمنی برای تشخیص جریان های نشتی کوچک (معمولاً 5 تا 30 میلی آمپر) و قطع سریع اتصال (<30 میلی ثانیه) برای جلوگیری از آسیب دستگاه یا برق گرفتگی است.

RCD  با اندازه گیری تعادل جریان بین دو رسانا با استفاده از ترانس جریان تفاضلی عمل می کنند. این تفاوت بین جریان جاری از طریق هادی زنده (فاز) و جریان برگشتی از طریق رسانای خنثی (نول) را اندازه گیری می کند.

اگر این ها به صفر نرسد ، نشتی جریان به جایی دیگر (به زمین یا به مدار دیگر) وجود دارد و دستگاه تیغه ی خود را باز می کند.

برای RCD استفاده شده سه فاز ، هر سه رسانای زنده (فاز) و خنثی (نول) [در صورت نصب] باید از ترانسفورماتور جریان عبور کنند.

طراحی داخلی

تصویر زیر مکانیسم داخلی یک کلید محافظ جان (RCD) را نشان می دهد. این دستگاه طوری طراحی شده است که به صورت خطی در سیم برق دستگاه متصل شود.

دارای حداکثر جریان 13 A است و طوری طراحی شده است که در جریان نشتی 30 میلی آمپر حرکت کند.

این یک RCD فعال است. یعنی به صورت الکتریکی چفت می شود و بنابراین برق را قطع می کند ، این ویژگی مفید برای تجهیزاتی است که می تواند در هنگام تغذیه مجدد غیرمنتظره خطرناک باشد. برخی از RCD اولیه کاملاً الکترومکانیکی بودند و بر مکانیزم های ریز مرکزی که مستقیماً از ترانس جریان رانده می شدند ، متکی بودند.

از آنجایی که ساخت آنها با دقت لازم و مستعد ایجاد حساسیت در اثر سایش محور و خشک شدن روان کننده ها است ، نوع تقویت شده الکترونیکی با قسمت برقی قوی تر مانند تصویر در حال حاضر غالب هستند.

مکانیسم داخلی RCD

اجزای کلید محافظ جان (RCD)

در مکانیزم داخلی یک RCD ، منبع ورودی و هادی های خنثی (فاز و نول) به ترمینال های (1) و هادی های خروجی بار به پایانه ها در (2) متصل می شوند.

هادی زمین (نشان داده نشده است) از منبع تغذیه به بار بدون وقفه متصل می شود. هنگامی که دکمه تنظیم مجدد (3) را فشار می دهید ، تیغه ها (4) و دیگری که در پشت (5) پنهان شده است بسته می شوند و اجازه عبور جریان را می دهند. هنگامی که دکمه تنظیم مجدد آزاد می شود ، شیر برقی (5) تیغه ها را بسته نگه می دارد.

سیم پیچ (6) یک ترانس جریان تفاضلی است که رساناهای زنده و خنثی (فاز و نول) را احاطه کرده است (اما به صورت الکتریکی به آن متصل نیست). در حالت عادی ، تمام جریانی که از هادی فاز پایین می رود ، از هادی نول به بالا برمی گرداند.

بنابراین جریانات در دو رسانا مساوی و مخالف یکدیگر هستند و یکدیگر را خنثی می کنند.

هر گونه خرابی روی زمین (به عنوان مثال در اثر تماس شخصی با یک قطعه برق دار در دستگاه متصل) باعث می شود که مقداری از جریان مسیر برگشت متفاوتی را طی کند ، به این معنی که عدم تعادل (تفاوت) در جریان در دو رسانا وجود دارد ( مورد تک فاز) ، یا به طور کلی ، مجموع جریانهای غیر صفر از بین رساناهای مختلف (به عنوان مثال ، هادی های سه فاز و یک هادی خنثی).

این تفاوت باعث ایجاد جریان در سیم پیچ می شود (6) ، که توسط مدار (7) دریافت می شود. سپس مدار قدرت را از شیر برقی (5) خارج می کند و کنتاکت ها (4) توسط یک فنر برگردانده می شوند و برق را قطع می کنند.

قطع برق همچنین برق را از شیر برقی خارج کرده و باعث باز شدن تیغه ها می شود ، که باعث ایمنی در قطع برق شود.

دکمه تست (8) اجازه می دهد تا عملکرد صحیح دستگاه با عبور یک جریان کوچک از سیم تست نارنجی (9) تأیید شود. این یک خطا را با ایجاد عدم تعادل در سیم پیچ شبیه سازی می کند. اگر با فشردن این دکمه RCD خاموش نشود ، دستگاه باید تعویض شود.

RCD سه فاز باز شده