Áram-védőkapcsoló- FI relé
Az áram-védőkapcsoló (ismert még: FI relé, érintésvédelmi relé, ÉV-relé és életvédelmi relé, illetve ÁVK néven is; angolul: Residual-current device, németül: Fehlerstromschutzschalter) olyan elektromos kapcsolókészülék, amely lekapcsolja a mögötte lévő hálózatot, amennyiben (relatíve kicsi) szivárgó áramot észlel. Ilyen eset például akkor fordulhat elő, ha egy vezető vagy egy fogyasztó földzárlatos lesz, illetve ha valaki véletlenül megérinti a hálózat feszültség alatt álló részeit. Ebben az esetben, a készülék megszólalási idejére áramütés éri az embert, de a rövid behatási idő miatt ez nagy valószínűséggel nem okoz maradandó károsodást.
A „FI relé” névnek nincs köze a görög ábécé φ, Φ (fí) betűjéhez, hanem az a német nevéből származtatott rövidítés, amelyben az F a német Fehler (magyarul: hiba) és az I nagybetű az SI mértékegységrendszer szerint az áram egyezményes jele. Gyakran az életvédelmi relé kifejezés használatos – utalva ezzel az eszköz tényleges feladatára –, miközben a köznyelvben a FI relé megnevezés terjedt el leginkább.
Egy fázisú (két pólusú) FI relé, Névleges árama: 100 A, leoldási árama: 100 mA, karakterisztikája (típusa) AC
Háromfázisú FI relé elvi működése
Működési elve
Működése azon az egyszerű elven alapul, hogy Kirchhoff csomóponti törvénye értelmében – általános 230 V váltakozóáramú hálózatot feltételezve – a fázisvezetőben folyó áram értéke megegyezik a nullavezetőben folyó árammal. Amennyiben a fázisvezetőn folyó áram különbözik a nulla vezető áramától, akkor valahol szivárgás van, például testzárlatos a fogyasztó vagy megérintettünk egy feszültség alatt álló fémrészt (amely lehet például egy megsérült szigetelésű vezeték), így az áram egy része nem szabályos fogyasztói áramkörön, azaz nem a fázis- és a nullavezető között halad[* 1].
Ebből adódóan az érintésvédelmi relé a fázis- és a nulla vezetékekben kialakult aszimmetriát érzékeli. A „különbség miatt feltételezett hiba” elvére épülő megoldás eredményeként, a relé nem „tud” az elfolyás okáról és helyéről, csak annak tényét érzékeli. Amennyiben ez az úgynevezett hibaáram a relére jellemző küszöbértéket meghaladja, a beépített elektromechanikus modul azonnal bontja a hálózatot.
Háromfázisú, 400 V-os hálózaton a fentiek úgy érvényesek, hogy normál üzemben a három fázisban folyó áram (vektoriális) összege megegyezik a nullavezetőben folyó árammal, és ezt az egyensúlyt figyeli az áram-védőkapcsoló. Ha I1+I2+I3≠In, akkor a föld felé folyik az áram, ezért a relé kiold. Ebből következik, hogy egy háromfázisú ÁVK nem helyettesíthető 3 darab egyfázisúval, mert mindhárom leoldana.
Lényeges különbség a normál biztosítók (olvadóbiztosító vagy kismegszakító) és az érintésvédelmi relé között, hogy az érintésvédelmi relé 2-3 nagyságrenddel érzékenyebb a biztosítónál, illetve a kismegszakító csak az átfolyó túláram ellen véd, míg a FI relé a szivárgó áramok ellen nyújt védelmet az átfolyó áram nagyságától függetlenül[* 2]. Például amíg egy alacsony értékű szokványos biztosító kioldási értéke 6 A túláram, addig az életvédelmi relé már 30 mA-es szivárgó áram esetén elvégzi a lekapcsolást, ráadásul igen gyorsan, korszerűbb változatok akár kevesebb, mint 20 ms alatt.
Felépítése
Egy egyfázisú FI relé felépítése az ábrán tanulmányozható: Az L (fázis) és az N (nulla) vezeték azonos irányban van átvezetve az áramváltó vasmagján, amelynek felmágnesezése így a két áram (előjelhelyes) összegével arányos.
Alaphelyzetben mindkét vezetékben azonos nagyságú, de ellentétes irányú áram folyik, ezért az áramváltó 3 vasmagját nem mágnesezik fel, mivel a mágneses terük eredője éppen nulla.
Amennyiben valamilyen hiba esetén az áramváltó után az L vezetőtől a föld felé folyik valamekkora áram, az N vezetőben visszafolyó áram nagysága ennyivel kisebb lesz. A különbség miatt a mágnesezések nem egyenlítik ki egymást, és a vasmag felmágneseződik. A vasmagon lévő 2 szekunder tekercsben ettől feszültség indukálódik, de mivel zárt kört képez, áram is folyik. Az 1 elektronika észleli az áramot, és ha az meghaladja a küszöbértéket, a főérintkezőket bontja, így a fogyasztók felé menő hálózatot leválasztja a bejövő hálózatról.
A lekapcsolás olyan gyors (25 ms –40 ms), hogy az áramkört gyakorlatilag azonnal megszakítja, és így az áramütött személy szinte fel sem fogja, hogy „megrázta az áram”. Szerencsétlen esetben előfordulhat, hogy nem alakul ki a küszöbértéket meghaladó áram az emberen kersztül. Ekkor érezni fogja az áramütést, de az ijedtségen túl, nem okoz maradandó károsodást neki.
Érintésvédelmi relé elvi kapcsolása
Részei:
1. Elektronika az áramváltóhoz
2. Áramváltó szekunder tekercs
3. Áramváltó transzformátor vasmag
4. Teszt kapcsoló
L Fázis vezeték
N Nulla vezeték
Lényeges szempont, hogy a védővezetőt (földelés) nem szabad átvezetni az áramváltón, hiszen akkor az azon visszatérő árammal együtt már nincs különbség. Ezért az igen elterjedt TN-C-S rendszereknél a védővezető és a nullavezető összekötése (föld nullázása) csakis a FI relé előtt megengedett, utána szigorúan tilos, azaz onnantól a fázis (L), nulla (N) és föld (PE) vezetékeket csakis elkülönítve, egyértelműen megjelölve kell vezetni.[3][4] Korszerűbb FI relé típusok már hibaként érzékelik a relé utáni szabálytalan nullázást is, aminek eredményeként azonnal leoldanak és visszakapcsolásuk nem is lehetséges a hibás kötés kijavitásáig.
Hangsúlyozni szükséges, hogy fázis-nulla közötti rövidzárlat, túlterhelés stb. ellen az érintésvédelmi relé semmilyen védelmet nem ad, hiszen akkor a fázis(ok) és nulla ág(ak)ban is ugyanakkora áram folyik, vagyis nem lép fel aszimmetria.
Forrás: www.wikipedia.hu
