RCD do podgrzewacza wody: kryteria wyboru + schematy i zasady podłączenia

Montaż bojlera elektrycznego należy bezwzględnie przeprowadzać z użyciem urządzeń ochronnego wyłączania zasilania sieci elektrycznej. Obecność takich urządzeń pozwala uniknąć porażenia prądem i zapłonu instalacji.

Ale modeli RCD do bojlerów o różnych parametrach jest wiele. Urządzenie zabezpieczające należy wybierać rozważnie, nie myląc go z innymi wyłącznikami automatycznymi i przełącznikami.

Podpowiemy Państwu, jak działa RCD, jakie są różnice między urządzeniem zabezpieczającym a wyłącznikiem różnicowoprądowym z zabezpieczeniem nadprądowym (RCBO), wyjaśnimy również, jakie parametry należy koniecznie uwzględnić przy wyborze wyłącznika różnicowoprądowego. Ponadto przygotowaliśmy szczegółowy schemat podłączenia RCD do bojlera i wskazaliśmy prawdopodobne błędy montażu.

Dlaczego bojler potrzebuje RCD

Elektryczny bojler łączy w sobie wodę i prąd, a przy najmniejszych usterkach w grzałce to prosta droga do pożaru i porażenia prądem. Bezpieczeństwu zasilania bojlera należy poświęcić szczególną uwagę.

Przy prawidłowej eksploatacji to urządzenie elektryczne w pełni wykorzystuje swój okres żywotności, ale jeśli przy jego montażu popełniono błędy, mogą powstać problemy prowadzące do naprawy.

Człowiek jest rażony nie napięciem elektrycznym, a prądem – i im wyższy jest w amperach, tym większa szkoda wyrządzana jest organizmowi ludzkiemu, który ma kontakt z uszkodzonym bojlerem (+)

Głównym przeznaczeniem RCD jest przerwanie obwodu zasilania instalacji elektrycznej (jej ochronne wyłączenie z sieci) w przypadku wystąpienia prądu upływu. Z jednej strony ten wyłącznik ochronny zapobiega porażeniu prądem człowieka, a z drugiej zapobiega przegrzaniu żył przewodów.

Jeżeli grzałka lub dochodzący do niej kabel nagle ulegną uszkodzeniu, to kondensat na zewnątrz i woda wewnątrz bojlera stają się naturalnym elementem przewodzącym prąd, a przy kontakcie z nimi lub obudową bojlera człowieka razi prąd upływu.

W konsekwencji – nieprzyjemne odczucia, arytmia serca i możliwy zgon. Wszystko zależy od siły działającego prądu elektrycznego w amperach.

RCD przerywa obwód w przypadku przerwania przewodu ochronnego neutralnego, obniżenia poziomu izolacji i małej wartości prądu zwarciowego – przy czym, w przeciwieństwie do innych wyłączników ochronnych, zadziałanie następuje znacznie szybciej (w ciągu kilku milisekund).

W przypadku wystąpienia w obwodzie silnego prądu upływowego przewody zaczynają pracować w warunkach ekstremalnych. Jednak przekrój żył nie jest przystosowany do takich obciążeń. W rezultacie przewód zaczyna się mocno nagrzewać, wypalając izolację. A to nieuchronnie prowadzi do zwiększenia ryzyka powstania pożaru w domu.

Zatem bez RCD nie zaleca się podłączania podgrzewacza wody do sieci elektrycznej.

Najczęstszymi sytuacjami zadziałania RCD są:

• uszkodzenie przewodu i zwarcie odsłoniętej żyły do obudowy bojlera;
• uszkodzenie warstwy izolacji w rurowym elemencie grzejnym;
• nieprawidłowy dobór parametrów urządzenia ochronnego;
• nieprawidłowy schemat podłączenia podgrzewacza wody do zasilania elektrycznego;
• awaria samego urządzenia ochrony przed prądem upływowym.

We wszystkich tych przypadkach, w przypadku braku RCD, dotknięcie przez człowieka obudowy podgrzewacza wody lub nagrzanej w nim wody grozi poważnym urazem.

Różnica między RCD a innymi zabezpieczeniami

Należy wyraźnie odróżnić RCD (wyłącznik różnicowoprądowy) i RCBO (automat różnicowoprądowy, wyłącznik automatyczny prądu różnicowego, AVDT). Mają one nieco inne przeznaczenie, działają zasadniczo inaczej, a także różnią się budową wewnętrzną.

RCD reaguje wyłącznie na prąd upływowy. RCBO to bardziej złożone urządzenie, którego częścią jest właśnie wyłącznik różnicowoprądowy. Automat różnicowoprądowy zadziała nie tylko od opisanych powyżej prądów upływowych, ale także w przypadku zwarć i przeciążeń w sieci elektrycznej.

W AVDT oprócz RCD dodatkowo znajdują się wyzwalacze termiczny i elektromagnetyczny, reagujące na te właśnie bardzo wysokie prądy i zwarcia.

Pomimo dużych możliwości RCBO, nie ma potrzeby instalowania go w obwodzie z podgrzewaczem wody; w rozdzielnicy elektrycznej znajduje się już zwykły wyłącznik nadprądowy, który wraz z RCD będzie spełniał te same funkcje. Nie zaleca się dublowania urządzeń ochronnych.

Głównym elementem RCD jest transformator różnicowy z trzema uzwojeniami (doprowadzającym, odprowadzającym i sterującym). Przepływający przez urządzenie ochronne prąd elektryczny wzbudza na nich strumienie magnetyczne o przeciwnych biegunach. W przypadku braku upływów, gdy podgrzewacz wody jest sprawny, suma prądów wynosi zero.

Jednak w przypadku uszkodzenia elementu grzejnego lub przebicia izolacji, jeśli człowiek chwyci odsłonięty przewód (lub metalową obudowę bojlera), prąd elektryczny zacznie płynąć przez jego ciało do ziemi – w rezultacie suma prądów z zerowej stanie się dodatnia.

Wtedy równowaga w transformatorze zostaje zakłócona i działająca na wewnętrzny przekaźnik siła elektromotoryczna natychmiast rozłącza obwód, następuje zadziałanie RCD.

Dodatkowe informacje o różnicach między RCD a RCBO oraz o wyborze urządzenia przełączającego do odłączania obciążenia znajdują się w tym artykule.

Rodzaje wyłączników różnicowoprądowych

RCD instalowane z podgrzewaczami wody i innymi urządzeniami elektrycznymi dzielą się ze względu na charakter prądu upływu, prąd roboczy, liczbę faz, a także obecność/brak opóźnienia i technologię zadziałania urządzenia zabezpieczającego.

Jeśli podgrzewacz wody jest mocny i trójfazowy, to urządzenie ochronne dla niego należy dobrać również przeznaczone na trzy fazy (z czterema biegunami-zaciskami). W zwykłym urządzeniu jednofazowym jest tylko jeden zacisk wejściowy i wyjściowy (+).

Wszystkie modele RCD ze względu na typ prądu upływu dzielą się na trzy rodzaje:

• „A” – przeznaczone do zadziałania od prądu przemiennego i tętniącego;
• „AC” – niedrogie urządzenia domowe, reagujące tylko na prąd przemienny;
• „B” – warianty przemysłowe, zaprojektowane do pracy w sieciach z prądem przemiennym, stałym i wyprostowanym.

Jeśli w oznaczeniu RCD na obudowie znajduje się „S”, to jest to urządzenie z nastawialnym selektywnym opóźnieniem zadziałania. Przerywa ono obwód dopiero po ściśle określonym czasie, a nie natychmiast. Takie urządzenia są stosowane w kaskadowych systemach zabezpieczeń z wieloma obwodami. W gospodarstwach domowych praktycznie nie są używane.

Ze względu na zasadę przerywania obwodu RCD dzielą się na:

• elektromechaniczne;
• elektroniczne.

Modele elektromechaniczne nie wymagają oddzielnego zewnętrznego zasilania i są bardziej niezawodne. Są jednak droższe od drugich. Mimo wysokiej ceny, zaleca się instalowanie właśnie urządzeń elektromechanicznych.

Elektroniczne odpowiedniki – przy skokach napięcia skuteczność urządzenia spada – w takich sytuacjach wydłuża się czas zadziałania. Dodatkowo, przypadkowe uszkodzenie żyły neutralnej powoduje, że taki RCD po prostu przestanie działać z powodu braku zasilania.

Jak wybrać urządzenie zabezpieczające

Prąd roboczy RCD określa maksymalne dopuszczalne obciążenie w obwodzie, który będzie przez niego przepływać. Powinien odpowiadać mocy podgrzewacza wody.

Na przykład, jeśli bojler pobiera do 2,3 kW, to urządzenie zabezpieczające powinno być zaprojektowane na 10 A. Dla grzejników o mocy 5,5–7 kW potrzebne jest urządzenie na 32 A. Natomiast dla kotłów o mocy 7–8 kW wymagany jest RCD na 40 A.

Dwa główne parametry urządzenia ochronnego to prąd znamionowy „roboczy” (w amperach, „A”) i prąd „upływu” (w miliamperach, „mA”). W modelach domowych są one bezpośrednio powiązane, ale istnieją również specjalne urządzenia, u których tej korelacji nie ma.

Prąd upływu podawany jest w mA (miliamperach). Zgodnie z przepisami elektrotechnicznymi, jego obliczenia należy dokonywać na podstawie 0,4 mA na każdy amper prądu roboczego. Oprócz tego dodaje się 10 µA na metr przewodu do podgrzewacza wody.

Nie bez powodu zaleca się montowanie RCD bezpośrednio obok bojlera, aby wykluczyć w obliczeniach wpływ drugiego parametru.

Rozpatrywane urządzenie zabezpieczające pod względem kształtu i rozmiarów występuje do montażu na szynie DIN w rozdzielnicy oraz w postaci bloku z wtyczką do zwykłego gniazdka.

W sprzedaży są modele podgrzewaczy wody, które początkowo są wyposażone we wbudowane w kabel RCD. Wszystkie parametry takich urządzeń zabezpieczających są już wcześniej obliczone pod konkretny bojler, wystarczy je tylko włączyć do gniazdka.

Jeśli nie ma umiejętności montażu przewodów elektrycznych, można skorzystać z RCD w postaci przejściówki do gniazdka – z podłączeniem podgrzewacza wody na pewno nie będzie problemów, wystarczy tylko prawidłowo dobrać parametry bloku zabezpieczającego.

Kolejnym momentem wyboru RCD jest występowanie u prawie każdego urządzenia elektrycznego naturalnych upływów prądu. Jeśli one występują, są podane w karcie technicznej podgrzewacza wody.

Nominalne parametry urządzenia zabezpieczającego muszą przekraczać te dane z katalogu co najmniej trzykrotnie, w przeciwnym razie będą stale występować fałszywe zadziałania.

Wśród najlepszych producentów wyłączników różnicowoprądowych znajdują się:

• szwedzko-szwajcarska ABB;
• francuskie Legrand i Schneider Electric;
• niemieckie Siemens i AEG;
• rosyjskie «KEAZ», IEK i DEKraft.

U europejskich producentów ceny są nieco wyższe. Przy tym wyroby rosyjskich firm często w niczym im nie ustępują pod względem jakości.

Schematy podłączenia do bojlerów elektrycznych

Dla podgrzewacza wody urządzenie zabezpieczające przed upływem prądu można zainstalować bezpośrednio w mieszkaniowej (domowej) rozdzielnicy elektrycznej albo bezpośrednio na ścianie przy urządzeniu grzewczym.

Zasada kolejności podłączenia w obu przypadkach jest taka sama – bojler, RCD, wyłącznik nadprądowy linii, licznik i główny wyłącznik automatyczny. Przy tym RCD i wyłącznik nadprądowy konkretnej linii z gniazdkiem dla podgrzewacza wody można zamienić miejscami, oba schematy są poprawne.

Klasyczny wariant podłączenia RCD dla bojlera – to zainstalowanie go na wydzielonej specjalnie dla kotła grzewczego linii za wyłącznikiem nadprądowym (+)

Domowy podgrzewacz wody należy podłączyć na oddzielną gałąź od rozdzielnicy elektrycznej. Przy czym w idealnym przypadku na niej nie powinno być gniazdek ani innych urządzeń elektrycznych.

Bojler jest dość niebezpiecznym urządzeniem. Najlepiej, jeśli urządzenie zabezpieczające będzie działać tylko dla niego. Zwiększy to bezpieczeństwo eksploatacji podgrzewacza i uprości identyfikację problematycznych obszarów w całej instalacji elektrycznej w domu.

Jeśli RCD zainstaluje się obok podgrzewacza wody, to przewód od urządzenia zabezpieczającego do wyłącznika nadprądowego w rozdzielnicy znajdzie się bez «nadzoru». W przypadku uszkodzenia na nim izolacji, bojlerowe urządzenie zabezpieczające po prostu nie zadziała. Ono nawet nie zauważy wypływającego prądu elektrycznego.

Jednak bojlery często montuje się w łazienkach, gdzie panuje wysoka wilgotność. Dobrze, jeśli w rozdzielnicy elektrycznej znajduje się dodatkowe ogólne RCD dla całego domu, które chociaż odłączy sieć. W przeciwnym razie takie przebicie nieuchronnie doprowadzi do porażenia prądem osoby, która zdecyduje się wziąć prysznic.

Możliwe błędy montażu

Błąd nr 1. Aby RCD działało prawidłowo, w chronionym obwodzie niedopuszczalne są kontakty między „przewodem neutralnym” a „ziemią”. Dla każdego z tych przewodów należy zastosować osobną szynę. Przy tym w podłączeniu urządzenia ochronnego „uziemienie” w ogóle nie występuje. Ten przewód nie jest do niego nigdzie podłączony.

Przewód zasilający z rozdzielnicy elektrycznej podłącza się do górnych zacisków RCD, a od dolnych linia idzie do podgrzewacza wody – odwrotne podłączenie przewodów jest niedopuszczalne (+)

Błąd nr 2. Prąd znamionowy RCD dobiera się tak samo lub z niewielkim przekroczeniem prądu znamionowego wyłącznika w obwodzie. Tylko w ten sposób wyłącznik automatyczny będzie w stanie zabezpieczyć samo urządzenie ochronne przed przeciążeniami.

Błąd nr 3. Mało doświadczeni elektrycy często instalują gniazdka i RCD bezpośrednio pod podgrzewaczem wody. Kategorycznie nie zaleca się takiego postępowania.

Wycieków z bojlera nie można całkowicie wykluczyć, a przy takim schemacie rozmieszczenia gniazdek i innych urządzeń elektrycznych z odkrytymi przewodami pod potencjalnym „wodospadem” do tragedii jest niedaleko.

Błąd nr 4. Nie wolno podłączać podgrzewacza wody tylko przez RCD lub jeden wyłącznik. Urządzenia te uzupełniają się, ale w żaden sposób się nie dublują. Chronią bojler przed zasadniczo różnymi sytuacjami problematycznymi w sieci elektrycznej.

Błąd nr 5. Jeśli RCD zostanie wybrane jako zbyt czułe (z niskim prądem upływu), będzie zbyt często wyzwalać blokadę obwodu. Podgrzewacz wody będzie stale wyłączany. W efekcie woda nie nagrzeje się normalnie, a bojler od ciągłych włączeń/wyłączeń może ulec uszkodzeniu.

Po zakończeniu montażu elektrycznego należy sprawdzić działanie RCD. W tym celu większość podgrzewaczy wody ma funkcję „TEST”, która symuluje upływ prądu. Jeśli wszystko jest podłączone prawidłowo i zabezpieczenie działa, nastąpi jego wyzwolenie z odłączeniem bojlera od zasilania.

W przeciwnym razie trzeba sprawdzić, gdzie i co działa nieprawidłowo. Ponadto takie kontrole zaleca się przeprowadzać raz w miesiącu, także w przyszłości.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Niuansów w montażu urządzenia różnicowoprądowego jest niewiele, ale istnieją. Aby ułatwić Państwu zrozumienie tych zagadnień i prawidłowy wybór samego urządzenia, przygotowaliśmy zestaw odpowiednich materiałów wideo. Szczegółowo opisano w nich zasady działania i schematy podłączania RCD do sieci z podgrzewaczem wody.

Podłączanie urządzeń ochronnych w sieciach bez uziemienia:

Co to jest RCD, do czego jest potrzebne w gospodarstwie domowym (na przykładzie podłączenia pralki):

Nie zaleca się podłączania podgrzewacza wody do sieci bez RCD. Tylko urządzenie zabezpieczające monitorujące upływy prądu może ochronić użytkowników. Montaż takiego urządzenia nie jest skomplikowany, można je samodzielnie włączyć w obwód zasilania, dobierając parametry pod kątem prądu elektrycznego.

Czy ma Pan/Pani osobiste doświadczenie w wyborze i podłączeniu RCD do podgrzewacza wody? Chce Pan/Pani podzielić się zdobytą wiedzą lub zadać pytania na ten temat? Proszę zostawić komentarze i wziąć udział w dyskusjach – formularz opinii znajduje się poniżej.