Узо принцип действия на пальцах

Узо принцип действия на пальцах

Как работает УЗО:

Все УЗО относятся к категории электронной защитной аппаратуры. Тем не менее, по своему функциональному назначению, устройство защитного отключения значительно отличается от стандартных автоматических выключателей. В чем же их различие, и как работает УЗО в сравнении с автоматом?

Всем известно, что с течением времени, происходит старение изоляции проводов. Могут возникнуть ее повреждения, а контакты, соединяющие токоведущие части, постепенно ослабевают. Эти факторы, в конечном итоге, приводят к утечкам тока, из-за которых происходит искрение и дальнейшее возгорание. Нередко, таких аварийных фазных проводов, находящихся под напряжением, могут нечаянно коснуться люди. В этой ситуации, удар током представляет серьезную опасность.

Назначение УЗО

Устройства защитного отключения должны реагировать даже на незначительные кратковременные утечки тока. В этом и заключается их основное отличие от автоматических выключателей, срабатывающих только при перегрузках и коротких замыканиях. У автоматов очень высокая время-токовая характеристика срабатывания, тогда как УЗО срабатывает практически мгновенно, при наличии даже самого минимального тока утечки.

Основным предназначением УЗО является защита людей от возможных поражений электротоком, а также предотвращение опасных утечек тока.

Принципы работы УЗО

С технической точки зрения, любое УЗО является быстродействующим выключателем. В основе принципов работы устройства защитного отключения лежит реагирование датчика тока на изменяющийся дифференциальный ток, протекающий в проводниках. Именно по этим проводникам и происходит подача тока на электроустановку, которую защищает УЗО. На тороидальный сердечник производится намотка дифференциального трансформатора, который и является датчиком тока.

Для определения порога срабатывания УЗО, имеющего определенное значение тока, применяется высокочувствительное магнитоэлектрическое реле. Надежность релейных конструкций считается достаточно высокой. Кроме релейных, в настоящее время стали появляться электронные конструкции устройств. Здесь пороговый элемент определяет специальная электронная схема.

Однако, обычные релейные устройства представляются более надежными. Приведение в действие исполнительного механизма как раз и осуществляется с помощью реле, в результате, происходит разрыв электрической цепи. Данный механизм состоит из двух основных элементов: контактной группы, рассчитанной на максимальный ток и пружинного привода, производящего разрыв цепи, при возникновении аварийной ситуации.

Чтобы проверить исправность устройства, внутри него существует специальная цепь, искусственно создающая утечку тока. Это приводит к срабатыванию прибора и дает возможность периодически проверять его исправность, не вызывая специалистов по проведению электроизмерений.

Непосредственная работа УЗО осуществляется по следующей схеме. Следует рассмотреть ситуацию, когда система электроснабжения работает нормально и токи утечки отсутствуют. Рабочий ток проходит через трансформатор и производит наведение магнитных потоков, направленных навстречу друг другу и одинаковых по величине. При их взаимодействии ток во вторичной обмотке трансформатора имеет нулевое значение, и срабатывания порогового элемента не происходит. Когда появляется утечка тока, то происходит нарушение баланса токов в первичной обмотке. Из-за этого, во вторичной обмотке появляется ток. Благодаря этому току, срабатывает пороговый элемент, а исполнительный механизм приводится в действие и обесточивает контролируемую цепь.

С технической точки зрения устройство защитного отключения состоит из пластмассового корпуса, устойчивого к возгоранию. На его задней части имеются специальные замки под установку на DIN рейку в электрическом щитке. Кроме уже рассмотренных элементов, внутри корпуса установлена дугогасительная камера, нейтрализующая электроразрядную дугу. Для подключения проводов используются зажимы.

Параметры срабатывания УЗО

Для правильного выбора уставки срабатывания устройства, следует помнить об опасности переменного тока для человека. Под его действием наступает фибрилляция сердца, когда сокращения равны частоте тока, то есть, 50 раз в секунду. Такое состояние вызывает ток, начиная со 100 миллиампер.

Поэтому, уставки, при которых срабатывает УЗО, выбираются с запасом на уровне 10 и 30 миллиампер. Самые низкие значения используются в помещениях с повышенной опасностью, например, в ванных комната. Наиболее высокие уставки составляют 300 мА. УЗО с такими уставками применяются в зданиях, защищая их от возгораний из-за поврежденной электропроводки.

Читайте также:  Сделать короб в туалете из пвх панелей

При выборе УЗО учитывается номинальный ток, требуемая чувствительность и количество полюсов, в соответствии с фазами питающей сети. Необходимо проверять степень термической устойчивости прибора, а также способность к включению и отключению, исходя из расчетных сетевых параметров.

Значение номинального тока для УЗО должно быть выше, чем у автомата. Меньший токовый номинал автомата позволит уберечь УЗО от повреждений при коротком замыкании в цепи.

Как подключить УЗО

Все клеммы на корпусе УЗО промаркированы соответствующими буквами. Клемма N предназначена для нулевого провода, а L – для фазного провода. Поэтому, должны подключаться к своим зажимам.

Также, необходимо учитывать положение входа и выхода и ни в коем случае не менять их местами. Вход расположен в верхней части устройства. К нему подключаются питающие провода, идущие через вводный автомат. Выход располагается в нижней части УЗО и к нему подключается нагрузка. Если перепутать положение входа и выхода, то возможны ложные срабатывания устройства защитного отключения или его полный отказ от работы.

Монтаж УЗО производится в электрощиток вместе с обычными автоматическими выключателями.Таким образом, приборы, установленные вместе, обеспечивают защиту не только от коротких замыканий и перегрузок, но и от токов утечки. Одновременно, находится под защитой и само УЗО, которое подключается за вводным автоматом.

Подключение устройства защитного отключения в квартире или частном доме имеет свои особенности. Для квартир, где используется однофазная сеть, схема подключения УЗО собирается следующим образом, соблюдая определенную последовательность: вводный автомат=>прибор учета электроэнергии=>само УЗО с током утечки 30 мА=>вся электрическая сеть. Для потребителей с большой мощностью рекомендуется использовать собственные кабельные линии с подключением отдельных устройств защитного отключения.

В больших частных домах, схема подключения защитных устройств отличается от квартир, в силу своей специфики. Здесь все приборы подключаются следующим образом: вводный автомат=>прибор учета электроэнергии=>вводное УЗО с селективным действием (100-300 мА)=>автоматические выключатели для отдельных потребителей=>УЗО на 10-30 мА на отдельные группы потребителей.

УЗО ошибки при подключении

Правильное подключение защитных устройств является залогом надежной работы всей электрической сети.

Подписка на рассылку

Одним из основных устройств, которое должно быть в электрическом щите каждого потребителя, является устройство защитного отключения (УЗО). В зависимости от номинального тока срабатывания, УЗО может обеспечивать защиту потребителя как от поражения электрическим током, так и от пожара. Для защиты от поражения электрическим током ПУЭ рекомендует применять аппарат с номинальным током утечки не более 30 мА, для защиты от возгорания – до 300 мА. Но в обоих случаях устройство и принцип действия УЗО одинаковы.

Также следует отметить, что существует два типа УЗО: электромеханическое и электронное. Сегодня в нашей статье мы расскажем о том, как устроено и как работает электромеханическое УЗО.

Устройство УЗО

Электромеханическое УЗО состоит из следующих элементов:

  1. корпус УЗО;
  2. верхние и нижние клеммы для подключения провода или кабеля;
  3. дугогасительные камеры, обеспечивающие быстрое гашение дугового разряда, который может образовываться при размыкании контактов;
  4. подвижные контакты;
  5. выпрямитель, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный;
  6. дифференциальный трансформатор, состоящий из первичной обмотки, выполненной в несколько витков силовыми проводами и подключенной к подвижному и неподвижному контактам, и вторичной обмотки из тонкого медного провода, концы которой подключены к выпрямителю;
  7. поляризованное реле, которое в случае обнаружения тока утечки воздействует на механизм расцепления;
  8. рычаг управления со спусковым механизмом;
  9. индикатор дифференциального тока, который появляется в случае срабатывания УЗО;
  10. кнопка "Тест";
  11. подвижный (в виде пружины) и неподвижный контакты кнопки "Тест";
  12. токоограничивающий резистор, обеспечивающий имитацию тока утечки.

Принцип работы электромеханического УЗО

Рассмотрим принцип работы функции "Тест": при нажатии кнопки пружина, соединенная с фазным полюсом, касается пластинки контакта, который подключен к клемме полюса "N" УЗО. При этом ток начинает протекать через токоограничивающий резистор, который имитирует ток утечки и приводит к срабатыванию устройства. Если при нажатии копки «Тест» УЗО не выключилось, это означает, что оно бракованное или же вышло из строя.

Читайте также:  Как печь хлеб на хмелевой закваске

Далее рассмотрим принцип работы УЗО. В нормальном режиме при подаче питания к электроприбору через УЗО магнитные поля, создаваемые проводами первичной обмотки, нейтрализуют друг друга. Поэтому на вторичной обмотке напряжение не возникает и ток протекает в штатном режиме.

При появлении тока утечки, например, вследствие пробоя изоляции кабеля, в трансформаторе создается магнитный поток, который вызывает напряжение на вторичной обмотке. В свою очередь напряжение подается через выпрямитель на поляризованное реле, которое в случае превышения предельного значения тока утечки приводит к срабатыванию УЗО.

При отсутствии заземления аппарат не будет реагировать, и работа УЗО будет протекать в штатном режиме до момента возникновения в цепи утечки на землю (например, если потребитель дотронется до металлического корпуса электроприбора). При таком касании возникнет разность токов, которая приведет к мгновенному срабатыванию УЗО.

Таким образом, мы рассказали, как устроено и как работает электромеханическое УЗО. Вы также можете посмотреть наше видео, в котором детально показан принцип работы УЗО в однофазной сети.

МГТУ МИРЭА

Лабораторная работа №3

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

Москва 2013

Цель работы

Изучение назначения, принципа действия, конструкции и основных технических характеристик устройств защитного отключения (УЗО).

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Устройства защитного отключения, реагирующие на дифференциаль­ный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к допол­нительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикос­новении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания.

В основе действия защитного отключения, как электрозащитного сред­ства, лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продол­жительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под на­пряжением.

Из всех известных электрозащитных средств УЗО яв­ляется единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к одной из токоведущих частей.

Другим, не менее важным свойством УЗО является его способность осуществлять защиту от возгораний и пожаров, возникающих на объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электро­проводки и электрооборудования.

УЗО применяются для комплектации вводно-распределительных уст­ройств (ВРУ), распределительных щитов (РЩ), групповых щитков (квар­тирных и этажных), устанавливаемых в жилых и общественных зданиях, производственных помещениях т.п.

Применение УЗО целесообразно и оправдано по социальным и эконо­мическим причинам в электроустановках всех возможных видов и самого различного назначения.

Затраты на установку УЗО несоизмеримо меньше возможного ущерба — гибели и травм людей от поражения электрическим током, возгораний, по­жаров и их последствий, произошедших из-за неисправностей электропро­водки и электрооборудования.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ УЗО

Функционально УЗО можно определить как быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке.

Принцип действия УЗО дифференциального типа основан на применении электромагнитного векторного сумматора токов − дифференциального трансформатора тока.

Рис. 1. Дифференциальный трансформатор тока

Сравнение текущих значений двух и более (в четырехполюсных УЗО − 4-х) токов по амплитуде и фазе наиболее эффективно, т.е. с минимальной погрешностью, осуществляется электромагнитным путем − с помощью дифференциального трансформатора тока (рис.1).

Суммарный магнитный поток в сердечнике − ФΣ, пропорциональный разности токов в проводниках, являющихся первичными обмотками трансформатора, iN и iL, наводит во вторичной обмотке трансформатора тока соответствующую эдс, под действием которой в цепи вторичной обмотки протекает ток iΔвт, также пропорциональный разности первичных токов.

Следует отметить, что к магнитному сердечнику трансформатора тока электромеханического УЗО предъявляются чрезвычайно высокие требования по качеству − высокая чувствительность, линейность характеристики намагничивания, температурная и временная стабильность и т. д.

Читайте также:  Горизонтальное бурение принцип работы

По этой причине для изготовления сердечников трансформаторов тока, применяемых при производстве УЗО, используется специальное высококачественное аморфное (некристаллическое) железо.

Основные функциональные блоки УЗО представлены на рис. 2.

Важнейшим функциональным блоком УЗО является дифференциальный трансформатор тока 1.

Рис. 2. Принцип действия УЗО

В литературе по вопросам конструирования и применения УЗО этот транс­форматор иногда называют трансформатором тока нулевой последователь­ности − ТТНП, хотя понятие «нулевая последовательность» применимо только к трехфазным цепям и используется при расчетах несимметричных режимов многофазных цепей.

Пусковой орган (пороговый элемент) 2 выполняется, как правило, на чувствительных магнитоэлектрических реле прямого действия или электронных компонентах.

Исполнительный механизм 3 включает в себя силовую контактную группу с механизмом привода.

В нормальном режиме, при отсутствии дифференциального тока − тока утечки, в силовой цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока 1 протекает рабочий ток нагрузки. Про­водники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора то­ка.

Если обозначить ток, протекающий по направлению к нагрузке, как I1, а от нагрузки как I2, то можно записать равенство:

Равные токи во встречно включенных обмотках наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2.

Результирующий магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора так­же равен нулю.

Пусковой орган 2 находится в этом случае в состоянии покоя.

При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприемника, на который произошел пробой изоляции, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки I1 протекает дополнительный ток − ток утечки (IΔ), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным).

Неравенство токов в первичных обмотках (I1 + IΔ в фазном проводнике и I2, равный I1, в нулевом рабочем проводнике) вызывает небаланс маг­нитных потоков и, как следствие, возникновение во вторичной обмотке трансформированного дифференциального тока.

Если этот ток превышает значение уставки порогового элемента пускового органа 2, последний сра­батывает и воздействует на исполнительный механизм 3.

Исполнительный механизм, обычно состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь. В результате защищаемая УЗО электроустановка обесточивается.

Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4.

При нажатии кнопки «Тест» искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание УЗО означает, что оно в целом исправно.

Опыт 1. Измерение отклоняющего дифференциального тока I∆ в зависимости от формы дифференциального тока и значения тока нагрузки.

Дифференциальный ток Без нагрузки Ток нагрузки In, A
2A 5A 8A
Синусоидальный 24,5mA 24,5
Пульсирующий (положительный) 45 mA
Пульсирующий (отрицательный) 46 mA

Опыт 2. Измерение времени отключения Т при изменении дифференциального отключающего тока.

Дифференциальный ток Кратность дифференциального тока
I∆n 2I∆n 5I∆n
Синусоидальный 26,1 ms 21,1 ms 17,4 ms
Пульсирующий (положительный) 24.1 ms 18 ms
Пульсирующий (отрицательный) 22,4 ms 19 ms

Опыт 3. Измерение времени отключения Т в зависимости от значения тока нагрузки.

Дифференциальный ток Ток нагрузки In,A
I∆n 28 ms 28 ms 28 ms
2I∆n 20 ms 20 ms 23 ms
5I∆n 17 ms 17 ms 16 ms

Вывод

Устройства защитного отключения позволяют предотвратить поражение электрическим током при прикосновении человека к фазному проводу путем его отключения от сети. При прикосновении одновременно к фазному и нулевому проводу УЗО не сработает.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 10638 — | 8013 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector