Prúdový chránič pracuje na princípe porovnávania prúdov v pracovných vodičoch, ktoré prechádzajú jeho súčtovým prúdovým transformátorom. V jadre súčtového transformátora sa v každom okamihu indukujú dva magnetické toky Φ₁ a Φ₂ od jednotlivých pracovných vodičov.V bezporuchovom stave Φ₁= Φ₂.

V okamihu poruchy, keď ochranným vodičom začne odtekať poruchový prúd I_p, vznikne nerovnovážny stav (Φ₁ ≠ Φ₂) a v jadre súčtového transformátora vznikne magnetický tok Δ_Φ = Φ₁ – Φ₂. Indukované napätie na výstupnom vinutí k, vytvorí prúd, ktorý uvedie do činnosti vybavovacie relé h, ktoré ovláda vypínací mechanizmus prúdového chrániča.

Tento princíp činnosti prúdového chrániča je možné fyzikálne popísať prvým Kirchhofovým zákonom – súčet prúdov do uzla prichádzajúcich sa musí rovnať súčtu prúdov z uzla odtekajúcich (uzlom v našom prípade je spotrebič). Samočinné odpojenie napájania prúdovým chráničom (doplnková ochrana). Tlačidlo t slúži na overenie funkcie chrániča.

Prúd I_p, ktorý pri poruche uniká do ochranného vodiča (alebo do zeme) vytvára nerovnováhu magnetických tokov (Δ_Φ = Φ₁ – Φ₂), čo spôsobí indukovanie napätia v cievke k; rozdiel prúdov I₁ a I₂ v pracovných vodičoch sa nazýva reziduálny prúd (anglicky Residual = zbytok, diferencia); je to teda zbytkový prúd medzi pracovnými prúdmi, alebo v normách zaužívaný termín rozdielový prúd. Skratky používané na označenie prúdových chráničov obsahujú písmeno R (Residual) – napríklad: RCD, RCCB, RCBO, RCM.

Bezporuchový stav:

poruchový prúd: I_p = 0

magnetický tok: Φ₁ – Φ₂ = 0

V cievke k sa neindukuje napätie, cievka h nie je vybudená.

Stav pri poruche (napríklad porušená izolácia):

poruchový prúd: I_p ≠ 0 (I₁ ≠ I₂)

magnetický tok: Φ₁ – Φ₂ ≠ 0 (Φ₁ ≠ Φ₂)

V cievke k sa indukuje napätie, cievka h sa vybudí. Vybudená cievka h spôsobila rozopnutie kontaktov – nastalo odpojenie napájania.

Samočinné odpojenie napájania prúdovým chráničom (doplnková ochrana). Tlačidlo t slúži na overenie funkcie chrániča.

Prúdové chrániče mimo zóny hlavného pospájania

Ak sa prúdový chránič použije na samočinné odpojenie napájania obvodu, ktorý je mimo zóny vplyvu hlavného pospájania, nesmú sa neživé časti pripojiť k ochranným vodičom siete TN, ale sa musia pripojiť na oddelený uzemňovač RM umiestnený mimo zóny vplyvu hlavného pospájania. Takto chránený obvod sa považuje za systém TT a musí byť splnená podmienka:

R_M je odpor uzemnenia umiestneného mimo vplyvu uzemnenia hlavného pospájania

U_Imax je najvyššie napätie napäťového pásma I (50 V striedavých alebo 120 V jednosmerných)

I_a je vypínací prúd ochranného prístroja (pri prúdových chráničoch je to prúd IΔn)

Definícia zóny hlavného vplyvu sa v CENELEC pripravuje, preto budeme vychádzať z článku 413.1.3.5 normy EN 61557-6, teda z predpokladu, že mimo vplyvu uzemnenia hlavného pospájania je spotrebič, pre ktorý impedancia ochranného vodiča PE, medzi týmto spotrebičom a miestom pripojenia na prípojnicu hlavného pospájania, prekročí hodnotu vyčíslenú z výrazu:

Z_S je impedancia poruchovej slučky pre spotrebič, ktorého neživé vodivé časti by boli pripojené na ochranný vodič PE (výpočet pre nadprúdový istiaci prístroj, lebo samotná ochrana len prúdovým chráničom nie je prípustná)

U_Imax je najvyššie napätie napäťovho pásma I (50 V striedavých alebo 120 V jednosmerných)

U₀ je menovité napätie

Prúdový chránič (RCBO) pri ochrane spotrebiča, ktorý je mimo zóny vplyvu hlavného pospájania

RCCB – prúdové chrániče bez vstavanej nadprúdovej ochrany (angl. Residual current operated circuit-breaker without integral overcurent protection (RCCB); ochranný prístroj neplní funkcie ochrany proti preťaženiu a/alebo skrate.

RCBO – prúdový chránič so vstavanou nadprúdovou ochranou (angl. Residual current operated circuit- breaker with integral overcurent protection (RCBO); takýto ochranný prístroj plní i funkcie ochrany proti preťaženiu a/alebo skrate.

Poznámka: mimo zóny vplyvu hlavného pospájania je možné použiť i iné ochranné opatrenia, ako je: napájanie ochranným transformátorom, uplatnenie prídavnej izolácie.

Viliam Kopecký – MARKAB spol. s r.o., Žilina