Kaçak akım devre kesicinin ana yapısı

Kaçak akım cihazları (RCD'ler), sigortalar ve otomatik anahtarlar gibi diğer koruyucu elektrikli cihazlarla karşılaştırılamayan, elektrik çarpmasını tespit etme ve kaçak akıma karşı koruma sağlama konusunda yüksek hassasiyete ve hızlı harekete sahiptir. Otomatik anahtarlar ve sigortalar normalde yük akımını taşır ve koruma ayarları normal yük akımını aşmalıdır; bu nedenle, bunların birincil işlevi sistemdeki faz--faz-faz arası kısa-devre arızalarını kesmektir (bazı otomatik anahtarlar ayrıca aşırı yük korumasına da sahiptir). Ancak RCD'ler reaksiyon ve eylem için sistemin artık akımını kullanır. Normal çalışma sırasında sistemdeki artık akım neredeyse sıfırdır, bu nedenle ayar değeri çok küçük (genellikle mA aralığında) ayarlanabilir. Bir kişi elektrik çarpması yaşadığında veya ekipmanın kasasına enerji verildiğinde, daha büyük bir artık akım ortaya çıkar. RCD bu artık akımı tespit edip işler ve güç kaynağını kesmek için güvenilir bir şekilde alarm verir.

Elektrikli ekipman akım sızdırdığında anormal bir akım veya voltaj sinyali verecektir. RCD, bu anormal akım veya voltaj sinyalini algılayıp işleyerek aktüatörün çalışmasına neden olur. Arıza akımına dayalı olarak çalışan artık akım cihazlarına (RCD'ler) "akım-tipi RCD'ler" ve arıza voltajına dayalı olarak çalışanlara "gerilim-tipi RCD'ler" diyoruz. Karmaşık yapıları, dış müdahale altında çalışma özelliklerinin zayıf stabilitesi ve yüksek üretim maliyetleri nedeniyle gerilim-tipi RCD'ler büyük ölçüde kullanımdan kaldırılmıştır. Hem yurt içinde hem de uluslararası alanda RCD araştırma ve uygulamalarına mevcut-tip RCD'ler hakimdir.

Akım-tipi RCD'ler, çalışma sinyali olarak devredeki sıfır-akımının bir kısmını (genellikle artık akım olarak adlandırılır) kullanır. Genellikle elektronik bileşenleri ara mekanizma olarak kullanırlar, yüksek hassasiyet ve kapsamlı işlevler sunarlar ve bu sayede kullanımları giderek yaygınlaşır. Mevcut-tipte bir RCD dört bölümden oluşur:

1. Algılama elemanı: Algılama elemanı sıfır-sıfır bileşenli bir akım transformatörü olarak düşünülebilir. Korunan faz hattı ve nötr hat, transformatörün birincil bobini N1'i oluşturan toroidal çekirdekten geçer. Toroidal çekirdeğin etrafına sarılan sargı ikincil bobini (N2) oluşturur. Herhangi bir sızıntı meydana gelmezse, faz hattından ve nötr hattından akan akımların vektör toplamı sıfırdır, dolayısıyla N2'de buna karşılık gelen indüklenmiş bir elektromotor kuvvet üretilemez. Bir kaçak akım meydana gelirse, faz ve nötr hatlardaki akımların vektör toplamı sıfır olmayacak ve N2'de bir elektromotor kuvveti (EMF) indüklenecektir. Bu sinyal daha ileri işlemler için ara devreye gönderilecektir.

2. Ara Devre: Ara devre tipik olarak bir amplifikatör, karşılaştırıcı ve açma ünitesi içerir. Ara devre elektronik olduğunda, elektronik devrenin çalışması için gerekli gücü sağlamak üzere ayrıca bir yardımcı güç kaynağına da ihtiyaç duyar. Ara devrenin işlevi, sıfır- dizi akım transformatöründen gelen kaçak akım sinyalini yükseltmek ve işlemek ve bunu aktüatöre göndermektir.

3. Aktüatör: Bu yapı, ara devreden komut sinyalini alır, eylemi gerçekleştirir ve arıza yerinin beslemesini otomatik olarak keser.

4. Test Cihazı: Kaçak akım koruyucu koruyucu bir cihaz olduğundan bütünlüğünün ve güvenilirliğinin düzenli olarak kontrol edilmesi gerekir. Test cihazı, cihazın normal şekilde çalışıp çalışmadığını kontrol etmek için bir test düğmesini ve bir akım-sınırlama direncini seri olarak bağlayarak bir kaçak akım yolunu simüle eder.