RCCB/RCD

เมื่อมีการพัฒนาอุตสาหกรรมสมัยใหม่ ไฟฟ้าก็มีประโยชน์อย่างน่าอัศจรรย์ อย่างไรก็ตามมันก็กลายเป็นอันตรายอย่างน่าอัศจรรย์เช่นกัน คุณรู้หรือไม่ว่ากระแสไฟฟ้าแรงสูงไหลผ่านหัวใจของคุณใช้เวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาทีเพื่อทำร้ายคุณ? ลองคิดดูว่า หากคุณกำลังใช้เครื่องตัดไฟฟ้าและบังเอิญตัดสายไฟ นอกจากนี้ เครื่องมือยังมีกล่องโลหะ คุณกำลังจับมันและคุณบังเอิญสัมผัสลวดที่ปอกอยู่ ยิ่งไปกว่านั้น คุณกำลังยืนอยู่บนพื้น แต่ไฟฟ้าต้องไปที่ไหนสักแห่ง ขณะนี้มีความเสี่ยงสูงมากที่ร่างกายของคุณจะเกิด "ไฟฟ้าลัดวงจร" แล้วจะป้องกันกระแสไฟฟ้าผ่านร่างกายของเราได้อย่างไร? วิธีหนึ่งในการลดความเสี่ยงคือการใช้อุปกรณ์ป้องกันที่ชาญฉลาดที่เรียกว่าอุปกรณ์กระแสไฟตกค้าง (RCD) หรือเครื่องตัดวงจรกระแสไฟตกค้าง (RCCB) RCD/RCCB เป็นอุปกรณ์ที่จะตัดวงจรไฟฟ้าทันที เพื่อป้องกันอันตรายร้ายแรงจากไฟฟ้าช็อตอย่างต่อเนื่อง ในยุโรป ชื่อย่อ RCD เป็นที่รู้จักกันดี นอกจากนี้ RCD+MCB (เซอร์กิตเบรกเกอร์ขนาดเล็ก) ที่รวมกันเรียกว่า RCBO (เซอร์กิตเบรกเกอร์กระแสไฟตกค้างพร้อมระบบป้องกันกระแสเกิน) ในอเมริกา อุปกรณ์นี้เรียกกันทั่วไปว่าตัวขัดขวางวงจรไฟฟ้าขัดข้อง (GFCI), ตัวขัดขวางความผิดพลาดของกราวด์ (GFI) หรือตัวขัดขวางกระแสไฟรั่วของอุปกรณ์ (ALCI) ในออสเตรเลีย บางครั้งเรียกว่าสวิตช์นิรภัยหรือ RCD เบรกเกอร์วงจรไฟฟ้ารั่ว (ELCB) อาจเป็นอุปกรณ์กระแสไฟตกค้าง แม้ว่าจะมีเบรกเกอร์วงจรไฟฟ้ารั่วแบบใช้แรงดันไฟฟ้ารุ่นเก่ากว่าอยู่ก็ตาม

ตัวเลขแตกต่างกันไปในแต่ละปีสำหรับประเทศอื่น อย่างไรก็ตาม สถิติทั่วโลกเปิดเผยว่าไฟฟ้าช็อตเป็นหนึ่งในสาเหตุการเสียชีวิตในที่ทำงานสูงสุด XNUMX อันดับแรก ที่บ้านมีไฟฟ้าช็อตเยอะมาก ในประเทศหนึ่ง อุบัติเหตุทางไฟฟ้าทำให้มีผู้เสียชีวิตหลายร้อยคนและบาดเจ็บหลายพันคนในแต่ละปี ผู้คนได้รับไฟฟ้าช็อตอย่างไรและทำไม? โดยพื้นฐานแล้ว เนื่องจากการสัมผัสกับอุปกรณ์กระแสไฟรั่วโดยไม่ได้ตั้งใจ หรือเมื่ออุปกรณ์ไฟฟ้าทำงานล้มเหลว ในลักษณะที่ชิ้นส่วนโลหะที่เปิดเผยออกมาจะกลายเป็นตัวนำไฟฟ้าชั่วคราวและเป็นอันตราย เครื่องใช้ไฟฟ้าจำนวนมากจะหลอมรวมเพื่อป้องกันกระแสไฟที่มากเกินไป อย่างไรก็ตาม มันไม่ได้ช่วยอะไรในสถานการณ์ปัจจุบันที่รั่วไหล ยิ่งไปกว่านั้น เครื่องใช้บางชนิดยังมีสาย "สายดิน" หรือ "สายดิน" เพื่อปกป้องเราเมื่อสายไฟฟ้าสัมผัสกับสิ่งที่ไม่ควรทำ "ดิน" หรือ "กราวด์" ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของวงจรส่งกำลังแบบปกติ มันเป็นเพียงสายเคเบิลสำรอง โดยติดเข้ากับชิ้นส่วนโลหะที่สัมผัสของเครื่องใช้ไฟฟ้า ในที่สุดมันก็เชื่อมต่อกับโลกผ่านสายไฟในครัวเรือนของคุณ จากนั้นผ่านเหล็กแหลมหรือท่อน้ำที่ลงสู่พื้นนอกบ้านของคุณ โดยพื้นฐานแล้ว แนวคิดก็คือหากสายไฟขาดและสัมผัสบางอย่าง เช่น เครื่องปิ้งขนมปังหรือกล่องโลหะสำหรับจำหน่าย สายเคเบิลกราวด์จะนำกระแสไฟออกไปอย่างปลอดภัย แต่ถ้าสายดิน/กราวด์ล้มเหลวด้วยล่ะ วงจรจะทะลุผ่านร่างกายของคุณ ป้องกันไฟฟ้าช็อตอย่างไร? นั่นคือที่ที่ RCD, GFCI, ELCB มาช่วยเรา

รูปภาพแสดงกลไกภายในของอุปกรณ์กระแสไฟตกค้าง (RCD) RCD ประกอบด้วยห้าส่วน มีรีเลย์แม่เหล็ก (1), กลไก (2), ขั้วต่อสายขาเข้า (3), ขั้วต่อกำลังโหลด (4) และ Sense coil (5) สายไฟฟ้าเชื่อมต่อขั้วสายขาเข้า (1) จากนั้นเสียบปลั๊กไฟเข้ากับเครื่องใช้ไฟฟ้าของคุณจากขั้วโหลด (4) เปิดที่จับของกลไก (2) เพื่อเชื่อมต่อส่วนสัมผัสทองแดงของขั้วต่อสายเข้า (3) และ Sense coil (5) เซนส์คอยล์เป็นหม้อแปลงกระแสดิฟเฟอเรนเชียลซึ่งล้อมรอบ (แต่ไม่ได้เชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับ) ตัวนำที่มีไฟฟ้าและเป็นกลาง ในการทำงานปกติ กระแสทั้งหมดที่ลงของตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าจะกลับคืนสู่ตัวนำที่เป็นกลาง กระแสในตัวนำทั้งสองจึงเท่ากันและตรงกันข้ามและตัดกันออก ความผิดปกติใด ๆ ที่แผ่นดิน (เช่น เกิดจากบุคคลที่สัมผัสส่วนประกอบที่มีชีวิตในอุปกรณ์ที่ต่อพ่วง) ทำให้กระแสไฟฟ้าบางส่วนใช้เส้นทางย้อนกลับที่แตกต่างกัน ซึ่งหมายความว่ามีความไม่สมดุล (ความแตกต่าง) ในกระแสในตัวนำทั้งสอง ( กรณีเฟสเดียว) โดยทั่วไปแล้ว ผลรวมของกระแสที่ไม่ใช่ศูนย์จากตัวนำต่างๆ (เช่น ตัวนำสามเฟสและตัวนำที่เป็นกลางหนึ่งตัว) ความแตกต่างนี้ทำให้เกิดกระแสในเซนส์คอยล์ (5) ซึ่งถูกรับโดยรีเลย์แม่เหล็ก (1) จากนั้นวงจรความรู้สึกจะขจัดพลังงานออกจากกลไก (2) และหน้าสัมผัสของขั้วต่อสายขาเข้า (3) จะถูกผลักออกจากกันโดยสปริง เพื่อตัดการจ่ายไฟฟ้าไปยังเครื่อง RCD ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้กระแสไฟฟ้าหยุดชะงักในหน่วยมิลลิวินาที ซึ่งช่วยลดโอกาสที่ไฟฟ้าช็อตที่เป็นอันตรายจะได้รับอย่างมาก

ในหน่วยผู้บริโภคในครัวเรือนสมัยใหม่ของเรา (แผงสวิตช์) เช่นภาพด้านล่าง มี RCD ในตัวในวงจรในครัวเรือนบางส่วน (แต่ไม่ใช่ทั้งหมด) ซึ่งหมายความว่าหากคุณบังเอิญตัดสายเคเบิลหรือทำให้สายไฟเปียก สวิตช์การเดินทางบนหน่วยผู้บริโภคจะขัดขวางการจ่ายไฟและช่วยชีวิตคุณได้ มันทำงานเหมือนกับปลั๊กอิน RCD สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือต้องทำความเข้าใจว่าหน่วยผู้บริโภคของคุณมีการตั้งค่าอย่างไร ตัวอย่างเช่น ในกล่องนี้ เฉพาะปลั๊กไฟชั้นบนเท่านั้นที่มีการป้องกัน RCD ดังนั้น หากคุณใช้ปลั๊กชั้นบนเพื่อจ่ายไฟให้กับเครื่องปิ้งขนมปัง คุณจะได้รับการปกป้อง อย่างไรก็ตาม หากคุณใช้เครื่องมือไฟฟ้าที่เสียบเข้ากับเต้ารับชั้นล่าง คุณจะต้องใช้ RCD แบบเสียบปลั๊กเพื่อป้องกันตัวเอง เนื่องจากวงจรชั้นบนไม่มี RCD ติดตั้งอยู่

วิศวกรไฟฟ้า Charles Dalziel (1904-1986) จากสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่ UC Berkeley เขาช่วยชีวิตคนนับไม่ถ้วนเมื่อเขาคิดค้นแนวคิดที่ยอดเยี่ยมของตัวขัดขวางวงจรไฟฟ้าลัดวงจรในราวปี 1960 เขาเริ่มจดสิทธิบัตรแนวคิดนี้ในเดือนมกราคม 1961 (ในคำขอหมายเลข 85,364) และในที่สุดก็ได้รับสิทธิบัตรในเดือนตุลาคม 1965 ท่ามกลางประโยชน์ของ การประดิษฐ์ที่ Dalziel ระบุไว้นั้นมีความไวสูงพอที่จะปกป้องผู้คนจากไฟฟ้าช็อต กระแสไฟทำงานต่ำ และการใช้พลังงาน