Jaki typ różnicówki wybrać: AC czy A?

„Jeśli coś nie jest zabronione, to znaczy, że jest dozwolone.”
Jak często posługujemy się podobnym stwierdzeniem w codziennych poczynaniach? Świadomie czy podświadomie. Chyba każdy zna odpowiedź na to pytanie. 🙂
Nie inaczej jest w elektryce i dziedzinach pokrewnych. Jeżeli ustawodawca, norma czy projektant instalacji, nie przewidział, że powinienem wykonać to w określony sposób, to dlaczego miałbym kombinować, szukać innych, nie daj Boże droższych sposobów wykonania „tego samego”?

Zmierzyliśmy się już z tym podejściem w artykule (tutaj), gdzie obalaliśmy mit, jakoby jedno trójfazowe zabezpieczenie różnicowoprądowe na cały dom było solidnym i bezpiecznym rozwiązaniem.

Tym razem na tapet weźmiemy typ wyłącznika różnicowoprądowego. Przygotowując się do tego wpisu, przeglądałem stare wpisy i znalazłem taki oto fragment (tutaj):

Typ wyzwalania: (…) AC – najbardziej popularny (i najtańszy), wykrywa prąd różnicowy przemienny – na 99% będziesz potrzebował tego wyłącznika.

Czy to stwierdzenie jest prawdziwe w obecnych czasach? Czy będę zmuszony obalić własne wynurzenia? Kiedy zastosować różnicówkę innego typu?

Na te pytania postaram się odpowiedzieć w poniższym artykule.
I choć typów RCD jest kilka: AC, A, HI, F, B, B+ to żeby nie mieszać, na dzień dobry zajmiemy się róznicówkami typu A jako najbliższymi funkcjonalnie (i cenowo) do RCD typu AC.

Zaczynamy!

1. Przed czym chroni typ AC?

Jak sama nazwa wskazuje ten najtańszy i najszerzej w Polsce stosowany typ wyłącznika, chroni przez upływem prądu przemiennego, sinusoidalnego.

Taki przebieg prądu wynika z napięcia, którego kształt (mniej lub bardziej zbliżony do sinusoidy) dostarcza zakład energetyczny, czy to do domów mieszkalnych, biur, czy instalacji przemysłowych (artykuł).

A więc mamy w domu napięcie AC i wyłącznik różnicowoprądowy, który wykrywa upływ prądu AC. W czym problem?

Może zaistnieć sytuacja, gdy przebieg płynącego prądu będzie miał inny kształt. I nie chodzi tutaj o dostarczany przez elektrownię „prąd”, choć licho wie, jakiej jakości energię elektryczna jest dostarczana do domowych gniazdek.
Mam tu na myśli urządzenia elektryczne zainstalowane w naszych domach, które ten elegancko pofalowany kształt mogą zmienić, i to znacząco.

W dawnych czasach nie było problemu, urządzenia elektryczne były proste, elektroniki było w nich jak na lekarstwo i dostarczony płynący przewodem fazowym prąd, wracał nienaruszony przewodem neutralnym. Wciąż takie urządzenia istnieją i są to m.in.:

• Przepływowy ogrzewacz wody
• Piekarnik
• Klasyczna płyta grzewcza (ceramiczna)
• Klasyczne żarówki (oświetlenie żarowe)
• Czajnik elektryczny

I w przypadku awarii ww. urządzeń wyłącznik różnicowoprądowy typu AC spokojnie sobie poradzi. Niewykluczone, że poradzi sobie jeszcze z uszkodzeniami w innych urządzeniach, ale tej pewności już nie mamy. Im więcej elektroniki w urządzeniu tym sytuacja staje się bardziej skomplikowana.

W wielu krajach europejskich, stosowanie wyłącznika typu AC jest już zabronione. W Polsce jeszcze do tego nie doszło, aczkolwiek może to dać do myślenia.

2. Przed czym chroni typ A?

I tutaj dochodzimy do kolejnego typu wyłącznika różnicowoprądowego.

Różnicówka typu A:

• Zawiera w sobie funkcjonalność typu AC
• Chroni przed upływem prądu wyprostowanego jednopołówkowo.
• Chroni przed upływem prądu stałego o wartości do 6mA.

Za chwilę powiemy sobie co to wszystko znaczy, ale najpierw rzuć okiem na przebiegi prądu płynącego przez różnego rodzaje urządzenia (piszę o nich poniżej).

Żeby zrozumieć, dlaczego urządzenia zmieniają kształt płynącego w obwodzie prądu, weźmy najprostszy z brzegu przykład:
Masz suszarkę do włosów. Załączasz na maxa, żeby wysuszyć włosy jak najszybciej, ale po chwili dochodzisz do wniosku, że grzeje w czapę nieziemsko i zmniejszasz o połowę moc za pomocą przełącznika.

Co wydarzyło się w środku urządzenia? Otóż jedną z opcji jest to, że dolna połowa przebiegu została ucięta np. za pomocą diody. Bardzo proste i tanie rozwiązanie. Do grzałki i wentylatora, dostarczana jest więc tylko połowa mocy i z punktu widzenia użytkownika jest wszystko ok, a w instalacji elektrycznej może pojawić się problem.

Jeśli chodzi o inne urządzenia, które mogą spowodować ten lub podobny efekt, są to m.in.:

• Urządzenia IT wykonane w klasie 1 ochronności (o klasach poczytasz tutaj) np. komputery stacjonarne z metalową obudową.
• Zasilacze urządzeń klasy 2 ochronności np. ładowarki do telefonów, laptopów itp.
• Ściemniacze i sterowniki LED
• Płyty indukcyjne
• Stacje ładowania samochodów elektrycznych

3. Czym różnicówki fizycznie się różnią?

Wyłączniki różnicowoprądowe tego samego producenta o różnych typach są do siebie bardzo zbliżone jeśli chodzi o wygląd zewnętrzny. Możemy je jednak odróżnić od siebie odszukując na obudowie symbolu literowego niepowiązanego z wartoscią prądów znamionowych (40A, 0,03A).

Powyżej znajdują się dwa wyłączniki RCD firmy Hager:

• po lewej wyłącznik różnicowoprądowy typu AC, o prądzie znamionowym 40A i różnicowym 30mA
• po prawej wyłącznik różnicowoprądowy Quickconnect typu A, o prądzie znamionowym 40A i różnicowym 30mA

Dodatkowo, często producenci symbolizują kształt prądu upływu przed jakim chroni wyłącznik różnicowoprądowy.

4. Testy

Teoria teorią, ale warto przekonać się jak sprawy się mają w praktyce.

Do tego celu przygotowałem stanowisko testowe, które składa się z:

• Rozłącznika izolacyjnego 4P QuickConnect – zasila on wszystkie wyłączniki różnicowoprądowe
• Wyłączników róznicowoprądowych typu AC (F1 ÷ F4) – dwa wyłączniki są wzięte z półki (nowe), natomiast dwa kolejne przeżyly już kilka lat na obiektach, ale wciąż są sprawne.
• Wyłączników różnicowoprądowych typu A (F5 ÷ F7) z rodziny QuickConnect
• Miernika parametrów instalacji MPI-520

Wszystkie testowane różnicówki posiadają różnicowy prąd znamionowy na poziomie 30mA, czyli graniczny prąd nie powodujący trwałych uszkodzeń w organizmach żywych.

Przeprowadziłem w sumie 4 testy. Idea jest prosta.

1. Podczas każdego testu miernik będzie symulował inny kształt prądu.
2. My zaś przekonamy się, które różnicówki zadziałały i jeśli zadziałały to przy jakim prądzie różnicowym (powinien być mniejszy niż 30mA).

4.1. Test 1 – Prąd sinusoidalny (przemienny)

Tutaj oczekujemy, że wyzwolą wszystkie RCD. Jeśli róznicówka nie poradzi sobie z prądem o kształcie sinusoidalnym, to jest do wyrzucenia, bez względu na to jakiego jest typu.
Tak na marginesie w ramach przypomnienia, warto od czasu do czasu sprawdzać działanie wyłącznika naciskając przycisk TEST, który właśnie ma za zadanie zasymulować upływ prądu w instalacji na poziomie 30mA.

A teraz przystąpmy do działania!

Wszystkie 7 wyłączników różnicowoprądowych, bez względu na typ zadziałało poprawnie czyli poniżej granicznego prądu różnicowego 30mA.
Nie ma się co nad tym rozwodzić, przejdźmy do dalszych testów.

4.2. Test 2 – Prąd wyprostowany jednopołówkowo (jednokierunkowy pulsujący)

Mamy w domu LEDy ściemnialne, mamy zasilacze róznych typów, mamy płytę indukcyjną, więc jest niezerowa szansa, że w razie uszkodzenia kształt prądu będzie zgoła odmienny. No i jak w takim wypadku zareagują nasze różnicówki?

Oczekujemy tym razem, że wyłączniki:

• Typu AC – nie poradzą sobie z ww. prądem i tym samym nie wyzwolą
• Typu A – poradzą sobie i wyzwolą poniżej 30mA

Wyniki:

• Tylko (albo aż) jeden RCD (F1) typu AC wyzwolił poniżej progu 30mA.
• Pozostałe RCD typu AC (F2 ÷ F4) nie wyzwoliły w ogóle (prąd wyzwolenia powyżej 42mA)
• Wyłączniki RCD typu A (F5 ÷ F7) dały radę i wyzwoliły poniżej progu 30mA.

4.3. Test 3 – Prąd wyprostowany jednopołówkowo ze składową stałą

Składowa stała również może pojawić się na skutek uszkodzenia układu elektronicznego, w takim przypadku płynący prąd w każdej chwili jest większy od 0,0mA. Może to powodować większe trudności w zadziałaniu wyłącznika różnicowoprądowego.

Oczekujemy:

• Typ AC – nie poradzi sobie z ww. prądem i nie wyzwoli
• Typ A – poradzi sobie pod warunkiem, że składowa stała będzie nie większa niż 6mA

Wyniki:

Są niemal identyczne jak w poprzednim teście. Wszystkie wyłączniki typu A (F5 ÷ F7) i jedna różnicówka typu AC (F1) wyzwoliły przy odpowiednim prądzie różnicowym.

Jedyną zauważalną różnicą był większy prąd zadziałania wyłącznika F1 typu AC, w porównaniu do poprzedniego testu.

4.4. Test 4 – Prąd stały

Ryzyko wystąpienia stałego prądu upływu o większych wartościach jest dużo mniejsze w domowych warunkach (chyba, że posiadasz instalację fotowoltaiczną i/lub UPS). Poza tym z założenia oba testowane typy wyłączników różnicowoprądowych nie zadziałają poprawnie przy prądzie upływu tego typu.

Jednakże, mamy miernik, mamy możliwości to sprawdźmy, może róznicówki nas zaskoczą. 🙂

Wyniki:

Zaskoczenia nie było, wszystkie różnicówki oblały test przy stałym prądzie upływu.
Sytuację niewiele poprawia fakt, że przy zwiększeniu prądu, którym był testowane RCD (100mA), wyłączniki zadziałały natychmiastowo.

Tak na marginesie, jeśli chcesz się dowiedzieć jaki efekt może spowodować pojawienie się składowej stałej w obwodzie, polecam Ci obejrzenie testów, na jednym z brytyjskich kanałów (link do filmu poniżej). Nawet jeśli brytyjski akcent nie jest Twoim ulubionym, sugeruję obejrzeć od 3:18 do 5:00 testy i przyjrzeć się, co się dzieje na załączonym obrazku.

W telegraficznym skrócie: istnieje ryzyko, że pojawienie się składowej stałej zablokuje wyzwolenie różnicówki (rdzeń wyłącznika będzie „nasycony w jednym kierunku”) i nawet naciskanie przycisku 'Test’ niewiele pomoże. Pierwszą przyczyną, która przychodzi wtedy na myśl, jest uszkodzenie wyłącznika, co niekoniecznie jest zgodne z prawdą.

Osobiście w jednej z wykonywanych przeze mnie instalacji, na obwodzie pompy ciepła podczas sprawdzania miernikiem okazało się, że różnicówka nie wyzwala (TEST również nie wyzwalał). Przyjechałem z nowym wyłącznikiem, ale okazało się, że „felerny” wyłącznik już działa i ma się świetnie. Ot, taka ciekawostka, której w trakcie realizacji projektu wytłumaczyć nie potrafiłem.

5. Jak dokonać wyboru?

Najlepiej byłoby, gdyby każdy producent w instrukcji urządzenia określił jakim wyłącznikiem różnicowoprądowym należy zabezpieczyć jego wyrób. Ale tak dobrze, póki co, nie ma.

Po wykonanych testach ująłbym wybór pomiędzy wyłącznikiem typu AC, a wyłącznikiem typu A to w ten sposób.

5.1. Wersja ekonomiczna

Jeśli jesteś absolutnie pewien, że w danym obwodzie Ty lub Twój klient nie będzie używał urządzeń, które posiadają:

• zasilacze,
• ściemniacze oświetlenia,
• sterowniki LED,
• układy prostujące o dużych jak na domowe warunki prądach, które zmieniają kształt płynącego prądu (ładowarki samochodowe, płyty indukcyjne, falowniki instalacji PV, UPS, pralki, zmywarki, pompy ciepła itp.)

to możesz wybrać wyłączniki różnicowoprądowe typu AC.

W przeciwnym wypadku wyłączniki różnicowoprądowe typu A, powinny być Twoim podstawowym wyborem chyba, że… będzie potrzebny wyłącznik jeszcze lepszego typu.

5.2. Wersja przyszłościowa (i prostsza)

Olej wyłączniki typu AC i zastosuj RCD typu A. Tak po prostu.

1. Raz, że wyłącznik typu A zawiera w sobie funkcjonalność AC i do tego radzi sobie z wieloma innymi przypadkami.
2. Dwa, policz ile faktycznie zaoszczędzisz stosując AC i zastanów się czy jest to obszar w którym tego typu oszczędności są opłacalne.
3. Trzy, niewykluczone, że Polska wkrótce pójdzie śladem krajów Europy Zachodniej i typ AC zostanie w ciągu kilku lat zabroniony do użytku.

Pozostaje tutaj pytanie czy nie warto zastosować w pewnych określonych przypadkach wyłączników wyższego typu. (piszę o tym w podsumowaniu)

Podsumowanie

Źródło: hager.pl

Przetestowaliśmy tutaj wyłączniki różnicowoprądowe dwóch najprostszych i najtańszych typów: AC i A.
Typ A przyćmił swojego budżetowego kolegę, aczkolwiek wciąż nie chroni przed wszystkimi opcjami.

Prawda jest taka, że jako, użytkownicy, jako elektrycy, już nie wspomnę o projektantach, nie wiemy dokładnie co w przewodach płynie, ile jest przyciętego, ile wyprostowanego prądu. Pół biedy, kiedy jest to jedno urządzenie, ale zazwyczaj RCD zabezpiecza wiele urządzeń naraz. Możemy jedynie oszacować ryzyko i zminimalizować potencjalne konsekwencje wystąpienia takich sytuacji. Musimy też testować i sprawdzać różne rozwiązania, żeby nie przedobrzyć.

Jak widzisz po testach, sprawa jest rozwojowa. Kolejne do „odstrzału” są RCD typu F, HI, B, B+. Co prawda, nie wydaje mi się, żeby stosowanie najdroższych typów (a B czy B+ to nie są tanie rzeczy) było zasadne w domowych instalacjach, ale nad tematem rozgryzania kolejnych typów różnicówek zamierzam się pochylić. Co jak co, ale tematyka jest bardzo ciekawa. 🙂

Masz uwagi, masz swoje zdanie na ten temat? Podziel się nim koniecznie w komentarzu.