Zaštitni uređaj diferencijalne struje (ZUDS) ili strujna zaštitna sklopka (FI sklopka) je zbog velike efikasnosti obavezna u instalacijama stambenih, poslovnih i drugih prostora. Prema starim propisima ona je tretirana kao zasebna mjera zaštite od indirektnog dodira. Prema sadašnjim propisima ona je, prvenstveno, uređaj za isklapanje u slučaju kvara na izolaciji u TN, TT i IT sustavima. Dakle, njezina je osnovna namjena zaštita od indirektnog dodira. Dodatno ona predstavlja i zaštitu od direktnog dodira ako je IΔn ≤ 30 mA. Osim toga sve FI sklopke čija je IΔn ≤ 0,5 A ograničavaju energiju zemljospoja u tolikoj mjeri da štite i od požara. U manjim instalacijama ona služi i kao glavna sklopka.

FI sklopke ne trebaju pomoćno napajanje, te rade i u slučaju prekida bilo kojeg faznog ili neutralnog vodiča.

Djelovanje FI sklopke zasniva se na načelu mjerenja diferencijalne struje posredstvom transformatora. U normalnom pogonu struja koja dolazi do trošila jednaka je struji koja odlazi iz trošila. Magnetski tokovi nastali djelovanjem ovih struja međusobno se poništavaju i jezgra transformatora ostaje nemagnetizirana.

POGLEDAJTE SLIKU !!!

Ako na ONOM GORE NACRTANOM POTROŠAČU (BOJLERU) nastane proboj izolacije (vidi sliku), poteći će struja kvara kroz zaštitni vodič PE (i dalje preko uzemljenja Ra i RB u izvor), tj. ta se struja ne vraća kroz jezgru diferencijalnog transformatora. Zbog nastale razlike između ulazne i izlazne struje, jezgra transformatora se magnetizira i daje (vrlo brzo, skoro trenutno) poticaj za isključenje sklopke.

Dakle kada postoji razlika ulazne struje (po faznom vodiču) i izlazne struje (po nultom vodiču) koji je veća od struje osjetljivosti IΔn FID SKLOPKE fid sklopka isključi sve uređaje koje napaja vodič koji je prikačen na nju. Gdje ta diferencijalna struja ide ? Pa u uzemljivač, a ako ne bi bilo uzemljivača kroz čovjeka u zemlju (strujni udar !!!). Dakle ako postoji struja „curenja“ kroz zaštitne vodove koja je veća od diferencijalne struje FIDOVKE, fidovka isključi.

Kod trofaznih trošila načelo rada ovog uređaja je isto, samo što kroz jezgru diferencijalnoga transformatora prolaze sva tri fazna vodiča i eventualno prema potrebi neutralni vodič N. U normalnom pogonskom stanju suma svih struja jednaka je nuli, i nema diferencijalne struje ni prorade zaštite. U slučaju proboja izolacije na trošilu prema masi, pojavljuje se struja greške koja se vraća u mrežu izvan strujnog transformatora. Sada više zbroj sviju struja koje prolaze kroz transformator nije jednak nuli, već kroz jezgru protječe diferencijalna struja koja inducira u sekundarnoj strani transformatora struju i njome se osigurava isklapanje uređaja. ZUDS se mogu upotrebljavati u TT, TN i IT sustavima. U TN sustavima mogu se upotrebljavati samo u TN-S sustavu ili u dijelu TN-C/S sustavu, gdje su neutralni (N) i zaštitni vodič (PE) zasebni vodiči. U TN-C sustavu, gdje se primenjuje PEN vodič, isključena je mogućnost uporabe zaštitnih uređaja diferencijalne struje na ovaj način.

U svim TN sustavima postoji druga mogućnost uporabe zaštitnih uređaja diferencijalne struje, i to tako da se mase pojedinačnih trošila (izloženi vodljivi dijelovi) ne spajaju na zaštitni vodič sustava (PE), već se uzemljuju preko zasebnih uzemljivača. Takav strujni krug razmatra se kao TT sustav.

Osnovni nazivni podaci i izvedbe FI sklopki

Najvažniji podaci su:

Nazivni napon Un: npr. 230 / 400 V

Nazivna struja In: 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 i 125 A (tip S - selektivna i do 250 A i IΔn do 1 A)

Nazivna diferencijalna struja IΔn: 0,006; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3 i 0,5 A

* (boldanim slovima označene su izvedbe koje su najčešće u praksi)

Razlikujemo dva tipa FI sklopki:

tip AC: sklopka osjetljiva na izjenične diferencijalne struje sinusnog oblika

tip A: sklopka osjetljiva na izjenične i pulsirajuće istosmjerne diferencijalne struje.

Obzirom na broj polova razlikujemo dvopolne i četveropolne FI sklopke. FI sklopke standardne izvedbe (tip G) obično isključuju unutar 30 ms. Izvedba sa zakašnjelim djelovanjem (tip S, za tzv. selektivnu zaštitu kod serijskog spajanja FI sklopki) isključuje obično unutar 130 ms. Struje isključenja su normalno (0,5-1) x IΔn.

Električno priključivanje

U skladu s propisima FI sklopka se spaja iza električnog brojila. Ako se primenjuje za zaštitu ogranka ili pojedinačnu zaštitu nekog trošila, spaja se iza pripadnog osigurača.

Strana napajanja je u pravilu proizvoljna (odozdo ili odozgo). Djelovanje dvopolne sklopke ne ovisi od mjesta priključenja faznog ili neutralnog vodiča. Četveropolnu sklopku možemo priključiti dvopolno, tropolno ili četveropolno prema shemi na slici.

     Dvopolni priključak                  Tropolni priključak             Četveropolni priključak

Slika :Sheme priključivanja četveropolne FI sklopke

Preopterećenje i kratki spoj

Starije izvedbe FI sklopki bile su osjetljive na inducirane napone usljed atmosferskih pražnjenja pa su često nepotrebno isključivale. Konstrukcijskom izvedbom takva su isklapanja kod današnjih sklopki izbjegnuta. Kratki spoj (npr. između L i N) ne izaziva nesimetriju struja pa nema poticaja za isključivanje. Kako sklopka nema ugrađenu zaštitu od preopterećenja niti od kratkog spoja, treba to uzeti u obzir pri projektiranju.

Tablica: Najveći dozvoljeni predosigurač za zaštitu FI sklopke od struje kratkog spoja

Nazivna struja sklopke In (A)

16

25

40

63

80

Predosigurač (gL, aM) (A)

63

63

63

80

80

U posljednje vrijeme na tržištu su se pojavile FI sklopke s ugrađenom nadstrujnom zaštitom.

Uzemljenje

Ispostavljeni vodljivi dijelovi štićenih naprava i zaštitni kontakti utičnica moraju biti uzemljeni.

Dozvoljeni otpori uzemljivača RA, s obzirom na dozvoljeni napon dodira UL i nazivnu diferencijalnu struju sklopke IΔn, navedeni su u tablici.

UL (V)

Nazivna diferencijalna struja IΔn  (A)

0.01

0,03

0,1

0,3

0,5

RA ( Ω )

50

5000

1666

500

166

100

25

2500

833

250

83

50

Funkcijska provjera sklopke

Djelovanje sklopke provjeravamo tako da pritisnemo ispitnu tipku T, pri čemu mora sklopka, koja je pod naponom i u uklopljenom položaju, isklopiti trenutačno. Preporučuje se da se ispitivanje sklopke obavlja u redovnim vremenskim intervalima (npr., jednom mjesečno).

Uslovi za pravilno djelovanje sklopke

Za ispravno djelovanje FI sklopke moraju biti ispunjeni sledeći uvjeti:

Instalacija mora biti izvedena prema važećim propisima za izvođenje električnih instalacija.

Sve vodiče (neutralnog također, ako postoji) koji su potrebni za djelovanje štićene naprave treba voditi kroz sklopku.

Neutralni vodič iza strujne zaštitne sklopke ne smije biti nigdje u dodiru sa zemljom ili zaštitnim vodičem.

Kod primjene većeg broja strujnih zaštitnih sklopki neutralni vodiči iza njih ne smiju biti međusobno spojeni.

Jednom sklopkom ne smijemo štititi preveliki broj trošila iz sljedećih razloga:

1.zbog selektivnosti, jer želimo da se u slučaju kvara isklope samo oštećene naprave;

2.svaka naprava, pa i ispravna, ima izvjesne izolacijske struje, koje su za strujne zaštitne sklopke diferencijalne struje; ako je više naprava, zbroj tih struja može biti već toliki da dođe do neželjenih isklapanja.

Slika

Četveropolna FI sklopka

• nazivni napon: 230/400 V ~ AC
• struja greške: IΔn 0,03 A; 0,3 A; 0,5 A
• predosigurač 63 A, 80 A (gG - gL)
• stupanj zaštite IP 40 (za sklopku ugrađenu u razdjelnik)
• širina: 18 mm/pol
• ugrađuje se na nosač DIN EN 50 022 širine 35 mm
• priključne stezaljke: 1-25 mm2