ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΓΑΛΒΑΝΙΚΗΣ ΑΠΟΜΟΝΩΣΗΣ

Ένα από τα μέτρα  που μπορούμε να λάβουμε για προστασία από έμμεση επαφή είναι ο μετασχηματιστής γαλβανικής απομόνωσης.
Είναι ένας μετασχηματιστής 230V/230V ή 400V/400V με τον οποίο τροφοδοτούμε μια συσκευή η οποία δεν είναι πουθενά γειωμένη
Η έννοια του μετασχηματιστή απομόνωσης είναι ότι, καθώς το πρωτεύον τύλιγμα είναι διαχωρισμένο από το δευτερεύον, ο χρήστης δεν υπόκειται στον κίνδυνο ηλεκτροπληξίας, όταν έρθει σε επαφή με έναν από τους δύο αγωγούς εξόδου, που τροφοδοτούν το κύκλωμα σύνδεσης των φορτίων, αφού η τάση που αναπτύσσεται στο δευτερεύον είναι εξ’ επαγωγής, με αποτέλεσμα να καταργείται η έννοια της φάσης.

Οι μετασχηματιστές απομόνωσης θα πρέπει να είναι μονοφασικοί με ξεχωριστά τυλίγματα (πρωτεύον και δευτερεύον) και θα πρέπει να συμμορφώνονται με τις απαιτήσεις των διεθνών προτύπων: IEC/EN61558-1, IEC/EN61558-2-15 και IEC/EN62041.

Θα πρέπει να εξασφαλίζουν γαλβανική απομόνωση, όπως απαιτείται από τα πρότυπα IEC/EN61558-1, IEC/EN61558-2-15.

Θα πρέπει επίσης να έχουν διπλή ή ενισχυμένη μόνωση μεταξύ των τυλιγμάτων τους που θα περιορίζει το ρεύμα διαρροής μεταξύ πρωτεύοντος και δευτερεύοντος σε ένταση που δεν θα υπερβαίνει τα 3,5mA.

Επίσης θα πρέπει να διαθέτει μεταλλική θωράκιση που θα καταλήγει σε ακροδέκτη στην εμπρόσθια πλευρά του μετασχηματιστή όπου θα συνδέεται αγωγός ισοδυναμικής σύνδεσης. 

Τεχνικά χαρακτηριστικά

Ψύξη: αέρας

Ισχύς εξόδου: 3-5-7,5-10 KVA

Τάση βραχυκύκλωσης: <3%

Ρεύμα εν κενώ: <3% του ονομαστικού Ιn

Ρεύμα μαγνήτισης/εκκίνησης (peak): <12χΙn

Ρεύμα διαρροής μεταξύ πρωτεύοντος και δευτερεύοντος: <3,5mA

Ρεύμα διαρροής μεταξύ δευτερεύοντος και σασί του Μ/Σ: <0,5mA (μέτρηση εν κενώ)

Τάση δευτερεύοντος: <250V

Μόνωση: Διπλή, ενισχυμένη μεταξύ των τυλιγμάτων

Θωράκιση: Μεταλλική μεταξύ των δύο τυλιγμάτων και ακροδέκτη για σύνδεση προς γη

Κλάση μόνωσης: Β130 (για 3 & 5 KVA) F155 (για 7,5 & 10 KVA)

Σε περίπτωση διαρροής, ο χρήστης βρίσκεται μεν σε επαφή με στοιχείο υπό τάση, αλλά δεν μπορεί να κλείσει κύκλωμα, γιατί το δευτερεύον πηνίο του ΜΣ δεν συνδέεται με τη γη.

Εφαρμόζοντας ηλεκτρικό διαχωρισμό (230/230V) σαν μέτρο προστασίας από έμμεση επαφή με το ηλεκτρικό ρεύμα, δημιουργούμε ένα διαχωρισμένο από το δημόσιο δίκτυο διανομής κύκλωμα δύο αγωγών στο οποίο ενώ δεν υπάρχει φάση και ουδέτερος, υπάρχουν 230V.
Αν άνθρωπος ή ζώο έλθει σε επαφή με ΕΝΑΝ από τους δύο αυτούς αγωγούς δεν κινδυνεύει. Αυτή είναι η προστασία που προσφέρει ο ηλεκτρικός διαχωρισμός.

Συνδέοντας τα μεταλλικά μέρη των συσκευών που τροφοδοτούνται από αυτό το διαχωρισμένο κύκλωμα με αγωγό προστασίας της εγκατάστασης και εάν ένας από αυτούς τους δύο αγωγούς έλθει σε επαφή με τον αγωγό προστασίας ή με την γη γενικά, ο άλλος αγωγός σκοτώνει.

Τότε και ο ΔΔΕ που τυχόν συνδέσουμε στο διαχωρισμένο κύκλωμα αυτό, δεν καταλαβαίνει διαρροή και δεν προστατεύει από ηλεκτροπληξία γιατί, το εισερχόμενο σε αυτήν ρεύμα είναι ίσο με το εξερχόμενο. 

Γαλβανική απομόνωση-Προσοχή στα μεγάλα μήκη τροφοδοσίας

Στην περίπτωση που σε ένα κύκλωμα με ηλεκτρικό διαχωρισμό, παρουσιαστεί διαρροή ρεύματος μέσω του ανθρώπου εξαιτίας σφάλματος μόνωσης, το κύκλωμα  κλείνει μέσω της κατανεμημένης χωρητικότητας της γραμμής τροφοδοσίας του κυκλώματος. Για μεγάλα μήκη τροφοδοσίας το ρεύμα διαρροής, σε συνάρτηση και με την τιμή της τάσης, μπορεί να φτάσει σε επικίνδυνα όρια. 

Όταν βάλεις μετασχηματιστή 1:1 και καλώδια στο έδαφος τότε τα καλώδια μεταξύ τους και το έδαφος παρουσιάζουν χωρητικότητες.

 Δηλαδή αν απλοποιήσουμε το κύκλωμα θα το παρουσιάσουμε με έναν πυκνωτή μεταξύ του κάθε καλωδίου του δευτερεύοντος του μ/τ και της γης και έναν πυκνωτή μεταξύ των δυο καλωδίων του δευτερεύοντος του μ/τ.

C=Q/V

Για μικρές αποστάσεις το φορτίο είναι μικρό, άρα η χωρητικότητα είναι μικρή άρα και η αγωγιμότητα.

Γι’ αυτό δεν επιτρέπεται η έκταση του κυκλώματος να είναι οποιαδήποτε.
Για 400V επιτρέπονται 260 m, ενώ για 230 V επιτρέπονται 454 m.

Οι μετασχηματιστές πρέπει να έχουν ιδιαίτερα ισχυρή μόνωση μεταξύ πρωτεύοντος και δευτερεύοντος.
Αυτοί πληρούν τους κανονισμούς VDE 0550/Teil 3 και έχουν για 230/400 V τάσεις δοκιμής 4 kV εώς 5 kV.
Σε αντιδιαστολή με αυτά, σε μετασχηματιστές γενικής χρήσης έχουμε τάσεις δοκιμής 2,5 kV έως 3,5 kV.

 Η ισχύς των ΜΣ απομόνωσης είναι περιορισμένη στα 4 kVA για μονοφασικούς 230 V και 10 kVA για τριφασικούς μετασχηματιστές.

Γαλβανική απομόνωση-Τροφοδοσία πολλών συσκευών

Στην περίπτωση που ένα ηλεκτρικά διαχωρισμένο κύκλωμα τροφοδοτεί πάνω από μια συσκευή θα πρέπει τα εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη όλων των συσκευών που τροφοδοτούνται από αυτό το κύκλωμα να συνδέονται μεταξύ τους (όχι όμως και με το μεταλλικό περίβλημα της πηγής) με μια αγείωτη ισοδυναμική σύνδεση η οποία θα χρησιμοποιείται αποκλειστικά για αυτό το σκοπό και θα είναι κατασκευασμένη από μονωμένους αγωγούς.

Οι ρευματοδότες που πιθανόν να εγκατασταθούν σε ένα ηλεκτρικά διαχωρισμένο κύκλωμα, θα πρέπει να έχουν ακροδέκτη γείωσης, στον οποίο θα συνδέεται η τοπική αγείωτη ισοδυναμική σύνδεση που αναφέρθηκε προηγουμένως.

Αντίστοιχα και τα καλώδια που θα χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα θα πρέπει να έχουν αγωγό προστασίας ο οποίος θα χρησιμοποιείται ως αγωγός της ισοδυναμικής σύνδεσης.   
 

Στην περίπτωση που ένα ηλεκτρικά διαχωρισμένο κύκλωμα τροφοδοτεί παραπάνω από 1 συσκευή ενώνουμε τα μεταλλικά τμήματα των συσκευών με ισοδυναμικές συνδέσεις

Ακόμα όμως και με τις ισοδυναμικές συνδέσεις έχουμε κινδύνους

ΙΣΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΣΥΝΔΕΣΕΙΣ (όταν εμφανιστούν δύο σφάλματα μαζί έχουμε ηλεκτροπληξία)

Ειδικά στην περίπτωση που εμφανιστούν δύο σφάλματα μόνωσης προς δύο εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη ενός ηλεκτρικά διαχωρισμένου κυκλώματος, τα οποία σφάλματα να προέρχονται από διαφορετικούς πόλους της πηγής τροφοδοσίας, θα πρέπει να επεμβαίνει μια διάταξη προστασίας (επιτηρητής μόνωσης και όχι ρελέ διαφυγής) η οποία να διακόπτει την τροφοδοσία.

Διάταξη προστασίας σε ΜΣΧ απομόνωσης (επιτηρητές μόνωσης)

 Στις περιπτώσεις όπου δεν έχουμε γειωμένο σύστημα, δηλαδή σ’ όλες εκείνες, όπου η τάση μας προέρχεται από έναν μετασχηματιστή απομόνωσης 400V/400V ή 230V/230V, ο οποίος δεν έχει γειωμένο δευτερεύον, τα ρελέ διαρροής δεν μας προστατεύουν και γι’ αυτό δεν χρησιμοποιούνται.

Στις περιπτώσεις αυτές επιβάλλεται για την ασφάλεια του προσωπικού να επιτηρείται η μόνωση ως προς τη γη των άκρων του δευτερεύοντος του αγείωτου μετασχηματιστή (των πόλων του) μέσω επιτηρητή μόνωσης, μιας συσκευής που ορισμένοι συγχέουν με τα ρελέ διαρροής, αφού στοχεύει σε ανάλογη κάλυψη προστασίας.

531.3 του προτύπου- ∆ιατάξεις επιτήρησης της µόνωσης

 Μια διάταξη επιτήρησης της µόνωσης, που χρησιµοποιείται στο σύστηµα σύνδεσης των γειώσεων ΙΤ σύµφωνα µε την παράγραφο 413.1.5.4, είναι ένα όργανο που ελέγχει συνεχώς τη µόνωση µιας ηλεκτρικής εγκατάστασης και δίνει σήµα µόλις εµφανισθεί µια σηµαντική µείωση του επιπέδου της µόνωσης, επιτρέποντας έτσι την ανεύρεση της αιτίας αυτής της µείωσης της µόνωσης, ώστε να µπορέσει να επισκευασθεί η βλάβη πριν συµβεί ένα δεύτερο σφάλµα και, κατ' αυτό τον τρόπο, να αποφευχθεί η διακοπή της τροφοδότησης Σηµείωση: Οι διατάξεις επιτήρησης της µόνωσης µπορεί να λειτουργούν µε µια κατάλληλη χρονική καθυστέρηση. Η διάταξη επιτήρησης της µόνωσης ρυθµίζεται σε µια τιµή χαµηλότερη από εκείνη που ορίζεται στο Κεφάλαιο 61 άρθρο 612.3 για τη συγκεκριµένη εγκατάσταση. Οι διατάξεις επιτήρησης της µόνωσης πρέπει να επιλέγονται και να εγκαθίστανται έτσι, ώστε η τροποποίηση της ρύθµισής τους να είναι δυνατή µόνο µε τη χρήση ενός κλειδιού ή ενός εργαλείου.

Τον τελευταίο καιρό βγαίνουν από τα εργοστάσια φωτιστικά για κήπους που δέχονται κατευθείαν 230V – αυτό είναι κάτι επικίνδυνο ακόμη και όταν εγκαθιστούμε μετασχηματιστή 230V/230V, τo λεγόμενο 1 προς 1. Αυτός τοποθετείται για να απομονώνει τον ουδέτερο κόμβο του μετασχηματιστή της ΔΕΗ, με αποτέλεσμα να μην μπορεί να γίνει διαρροή – δηλαδή να πιάνουμε τον ένα πόλο του ρεύματος και ουσιαστικά να μη μας χτυπάει.

Όμως εδώ είναι η μεγάλη παγίδα:

Σε έναν υγρό χώρο είναι πολύ μεγάλη η πιθανότητα να γειωθεί, δηλαδή να ακουμπήσει ο ένας πόλος του μετασχηματιστή και να γίνει ένα σώμα με τη γη. 

Τότε, αν ακουμπήσουμε εμείς τον άλλο πόλο και κάνουμε σώμα μέσα από τη γη, θα μας χτυπήσει το ρεύμα ακριβώς όπως θα μας χτυπούσε αν       δεν είχε μπει ο μετασχηματιστής

Το πρόβλημα με τους μετασχηματιστές απομόνωσης είναι ότι (π.χ για φωτισμό κήπου με καλώδια θαμμένα στο έδαφος) μπορεί από βλάβη στη μόνωση του καλωδίου να γειωθεί ο ένας αγωγός του καλωδίου χωρίς να γίνει αντιληπτό οπότε δεν υφίσταται η απομόνωση.
Γι αυτό θα πρέπει να χρησιμοποιούμε επιτηρητή μόνωσης

Αν τα καλώδια προστατεύονται από σωλήνες τότε μπορούμε να μην χρησιμοποιήσουμε επιτηρητή μόνωσης.

Βέβαια προσωπική μου άποψη είναι ότι για το φωτισμό κήπου η καλύτερη και πιο ασφαλής λύση είναι ο μετασχηματιστής ασφαλείας 230V/42V παρόλο που η εγκατάσταση θα στοιχίσει περισσότερο λόγω αυξημένων διατομών, αλλά η ασφάλεια έρχεται πρώτη..
Ας αφήσουμε τον μετασχηματιστή απομόνωσης 230V/230V μόνο για συσκευές που απαιτούν 230V όπως γκαραζόπορτες κλπ

Συμπέρασμα

Σε περίπτωση τροφοδοσίας συσκευών με τη βοήθεια Μ/Σ απομόνωσης θα πρέπει:

1) Οι συσκευές θα πρέπει να είναι αγείωτες
2) Το μήκος των καλωδίων να είναι μικρό (σύμφωνα με τους κανονισμούς)
3) Να προτιμούμε να τροφοδοτούμε μια μόνο συσκευή, αλλά σε περίπτωση τροφοδοσίας περισσότερων συσκευών τα μεταλλικά τους μέρη να ενώνονται με ισοδυναμικές συνδέσεις
4) Να βάλουμε στο δευτερεύον επιτηρητή μόνωσης

Προσωπική μου άποψη είναι να αποφεύγουμε να βάζουμε μετασχηματιστές απομόνωσης σε εξωτερικές εγκαταστάσεις και να προτιμούμε τους μετασχηματιστές ασφαλείας χαμηλής τάσης 12V ή 24V ή 48V

Επίσης μπορείτε να δείτε εδώ τα υπόλοιπα μέτρα προστασίας από άμεση και έμμεση επαφή