Áram-védőkapcsoló

Egyfázisú (kétpólusú) FI relé, Névleges árama: x A (azaz a hálózathoz mérten alakítjuk), leoldási árama: 30 mA, karakterisztikája (típusa) AC

Az áram-védőkapcsoló (ismert még: FI relé, érintésvédelmi relé, ÉV-relé, illetve ÁVK néven is; angolul: residual-current device/ground fault circuit interrupter, 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” 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.

Működési elve

Háromfázisú FI relé elvi működése

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. 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. 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.

Alkalmazási területe

A jelenleg érvényben lévő szabványok szerint minden olyan új építésű elektromos szekrény (kapcsolószekrény) kötelező része, amelyet „A képzetlen személyek által használt és általános használatra szánt, legfeljebb 20 A névleges áramú csatlakozóaljzatok számára” telepítettek. A régebbi kialakítású és hasonló célú elektromos szekrények pótlólagosan kiegészíthető érintésvédelmi relével.

Érintésvédelmi relé alkalmazása a következő esetekben szükséges:

• általános használatú fémházas elektromos készülékek testzárlatakor előforduló áramütések elkerülésére;

• vezetékek vagy feszültség alatt álló részek véletlen érintési lehetősége miatt;

• tűzvédelmi célból: a kialakult tűz okozta károk mérséklésére, illetve az elektromos tűz kialakulási esélyének csökkentésére;

• készülékvédelmi célból: az aszimmetrikus áramok kárt okozhatnak a többfázisú berendezésekben;

• kisgyerekek véletlen csatlakozó aljzatba nyúlása esetére (bár erre a célra vakdugók vagy speciális védett csatlakozó aljzat beszerzése ajánlott, a FI relé lehet a második biztos védelmi szint, ha a vakdugó véletlenül kint maradt stb.)

• kisállatok esetleges vezetékrágásából eredő károk megelőzésére; az állat védelmére

• speciális, nem szokványos hálózati áramokat és feszültségeket használó munkakörnyezetben.

Ellenőrző kapcsoló (teszt gomb)

A készüléken található (Teszt gomb) ellenőrzésre szolgáló nyomógomb, amelyet működtetve az áram egy része nem folyik át az áramváltón, hanem kikerüli azt, ilyenkor a relének azonnal le kell kapcsolnia. Ezt a vizsgálatot beüzemeléskor és évente kétszer célszerű elvégezni. Korábban a legtöbb gyártó havi rendszerességű ellenőrzést javasolt, de a folyamatosan fejlődő előállítási technológiák miatt ez sok típus esetében lecsökkent évi két alkalomra. Fontos megjegyezni, hogy ez a vizsgálat csak arról ad felvilágosítást, hogy a relé működik-e, de arról nem ad felvilágosítást, hogy a hálózat is védett-e. Az egész hálózat védettségét bizonyító legbiztosabb ellenőrzés, ha a relével védett szakaszon egy helyesen bekötött csatlakozóaljzatnál vagy fogyasztónál egy megfelelő ellenőrzőlámpával áramkört létesítünk a fázis- és a földvezető között. A FI relé szabályos felszerelése és tökéletes működése esetén még azelőtt leold, hogy a lámpa izzószála egyáltalán kivilágosodna, jelezve ezzel a hibátlan érintésvédelem meglétét.

Léteznek speciális kézi teszterek, amelyek a hálózati aljzatba dugható csatlakozóba épített egyszerű tesztlámpáktól egészen az LCD kijelzős, digitálisan programozható változatokig terjednek. Ez utóbbiak igen részletes képet tudnak adni a vizsgált hálózatról, így az ott felszerelt életvédelmi reléről is. Mérhető velük a tényleges hibaáram, amelyre a leoldás bekövetkezik, de a relé sebessége és karakterisztikája is vizsgálható.