Тип срабатывания по дифференциальному току

Тип срабатывания по дифференциальному токуУстройства защитного отключения спасают человека от получения электрических травм за счет снятия напряжения с электропроводки при возникновении через нее токов утечек. Невидимые и неконтролируемые нарушения слоя изоляции способны причинить огромный вред нашей жизни и имуществу. Поэтому такие защиты постепенно набирают все большую популярность среди населения.

Фирмы-производители выпускают эти приборы довольно большим ассортиментом и наделяют их различными электрическими характеристиками, которые позволяют оптимально подобрать устройства под конкретные условия эксплуатации каждой электропроводки.

К функциям, осуществляемым УЗО, относятся:

1. включение потребителей, запитанных от прибора, под напряжение;

2. надежное пропускание расчетного тока нагрузки без ложных срабатываний;

3. отключение потребителей под нагрузкой при нормальных условиях;

4. обесточивание контролируемой схемы при достижении критической разности между входящими и исходящими из устройства токами.

Показанная четвертым пунктом задача УЗО обеспечивает:

защиту человека от попадания под воздействие электрического тока электроустановки;

предотвращение причин возникновения пожаров из-за нарушений в электропроводке.

УЗО не обладает возможностью отключения сверхнормативных токов, проходящих через него, и само может выйти из строя при их возникновении. По этой причине его используют в комплексе с автоматическим выключателем, наделенным этой функцией.

Единый аппарат, сочетающий в себе функции УЗО и автоматического выключателя, называют дифференциальным автоматом.

Для того чтобы обычный потребитель смог разобраться в многообразных моделях устройств защитного отключения создана система классификации, которая основана на таких характеристиках, как:

максимально допустимая величина проходящего через прибор тока;

уставка дифференциального органа и возможности ее регулирования;

Способ действия

Различают конструкции УЗО, которые имеют источник вспомогательного питания, обеспечивающий работу электронной схемы или те, что обходятся без него за счет электромеханической конструкции.

Тип срабатывания по дифференциальному току

Работа УЗО на электронных компонентах зависит от наличия напряжения в сети. Для отключения возникшего тока утечки необходимо питание логической схемы с встроенным усилителем. По этой причине такие устройства считаются менее надежными: они, как правило, не смогут выполнить свои защитные функции при обрыве нуля, когда образовался случай прохождения потенциала фазы через тело человека.

Этот вариант показан на картинке: блок питания не получает напряжения сети, а фаза через пробой изоляции на корпус стиральной машины проходит через пострадавшего на землю. Защитная функция не может быть выполнена из-за конструктивных особенностей прибора.

Тип срабатывания по дифференциальному току

Электромеханические УЗО срабатывают непосредственно от тока утечки, используя не электрическую энергию питающей сети, а потенциал взведенной заранее механической пружины. Поэтому они, при возникновении аналогичной ситуации, выполняют свою защитную функцию.

На картинке показан самый тяжелый случай для работы электромеханического УЗО, подключенного в двухпроводную схему.

Тип срабатывания по дифференциальному току

В начальный момент возникновения неисправности ток утечки станет проходить сквозь тело человека, но, через короткое время, необходимое для срабатывания электромеханического устройства, произойдет снятие потенциала фазы со схемы.

Поскольку этот промежуток времени меньше, чем период наступления фибрилляции сердца, то можно считать, что защитная функция электромеханического УЗО в этом случае выполняется.

Вполне естественно, что если в рассмотренных примерах корпус стиральной машины будет подключен к РЕ-проводнику, то:

электронная схема, как правило, тоже не сработает;

электромеханическое устройство отключит фазу в момент пробоя изоляции и этим полностью предотвратит прохождение тока через тело человека.

УЗО-Д

Обратите внимание на то, что при описании возможностей отключения токов утечек электронными УЗО сделано дополнение «как правило». Это объясняется тем, что сейчас производители учли недостатки предыдущих конструкций и наладили выпуск приборов с блоками питания, которые обеспечивают работу устройства при снятом с него напряжении.

Такие УЗО маркируют буквой «Д» и обозначают «УЗО-Д». Они могут отключать напряжение при отсутствии питания:

с установленной выдержкой времени;

При этом их наделяют способностью:

выполнения автоматического повторного включения (АПВ) схемы под нагрузку при возобновлении напряжения;

УЗО-Д могут быть наделены условиями селективной работы, необходимыми для устройств, использующих автоматическое включение резерва (АВР) при исчезновении основной линии электропитания. Такие приборы маркируют буквами S и G.

Они отличаются продолжительностью задержки на срабатывание. УЗО-Д типа S обладает большим временем, чем тип G.

Таблица стандартных значений времен отключения и неотключения при работе УЗО из-за появления дифференциального тока по ГОСТ P 51326.1-99 представлена картинкой.

Тип срабатывания по дифференциальному току

Для сравнения этих величин можно использовать графики, созданные для УЗО общего типа с отключением дифференциального тока 30 мА и типа S — 100 мА.

Тип срабатывания по дифференциальному току

Устройства типа G работают со временем срабатывания порядка 0,06÷0,08 секунды.

УЗО типа S и G позволяют обеспечивать принцип избирательности для формирования каскадных схем защиты с недопустимыми токами утечек и созданием алгоритма определенной очереди отключения потребителей.

Вторым способом обеспечения селективной работы подобных устройств является подбор или регулировка уставки дифференциального органа.

Ток нагрузки, проходящий через УЗО

На корпусе каждого прибора и в технической документации указывается величина номинального рабочего тока устройства и защищаемых потребителей, по которой осуществляется выбор конструкции. Это численной выражение всегда соответствует ряду номинальных токов электрооборудования.

Тип срабатывания по дифференциальному току

Каждое УЗО выпускается для обработки тока определенной формы колебаний. С целью обозначения этой характеристики прямо на корпусе делаются буквенные надписи и/или графические изображения типа прибора.

Читать также:  Дефекты сварочных швов и причины их образования

Тип срабатывания по дифференциальному току

УЗО типов А и АС реагирует как на медленное нарастание дифференциального тока, так и на быстрое, скачкообразное его изменение. Причем, тип АС наиболее всего подходит для использования в обычных бытовых условиях потому, что он предназначен для защиты потребителей, питающихся переменными синусоидальными гармониками.

Приборы типа А используют в тех схемах, где проводится регулировка нагрузки за счет обрезания части синусоиды, например, изменения скорости вращения электродвигателей тиристорными или симисторными преобразователями напряжения.

Приборы типа В эффективно работают там, где используется электрооборудование, требующее применения токов разной формы. Чаще всего их устанавливают на промышленных производствах и внутри лабораторий.

Следует отметить, что в последние годы резко возросло количество электроприборов с бестрансформаторным питанием. Практически все персональные компьютеры, телевизоры, видеомагнитофоны имеют импульсные блоки питания, все последние модели электроинструмента снабжены тиристорными регуляторами без разделительного трансформатора. Широко применяются различные светильники с тиристорными светорегуляторами.

Это означает, что вероятность возникновения утечки пульсирующего постоянного тока, а, соответственно, и поражения человека значительно возросла, что и явилось основанием для внедрения в широкую практику УЗО типа А. В европейских странах, в соответствии с требованиями электротехнических норм, последние несколько лет ведется повсеместная замена УЗО типа АС на тип А.

Устройство защитного отключения подключается в работу вместе с автоматическим выключателем для защиты от перегрузов по току. Подбирая их номиналы, следует учесть то, что автомат наделен функциями теплового расцепителя и электромагнита отключения.

При токах, превышающих номинальные значения автоматического выключателя до 30%, работает только тепловой расцепитель, но с задержкой отключения порядка часа. Все это время УЗО будет подвергаться воздействию завышенной нагрузки и может сгореть. По этой причине его номинал желательно использовать на одну величину больше, чем у автомата.

Маркетологи производителей в целях рекламы стали наделять УЗО функцией защиты подключенной электрической схемы от перегрузов и сверхтоков коротких замыканий. Однако, электрик должен понимать, что это уже другое устройство, называемое дифференциальным автоматом.

Уставка дифференциального органа

Выбор УЗО по току ограничения утечки важен потому, что он обеспечивает условия безопасности. Приборы, работающие во влажных комнатах, необходимо подключать к устройствам защитного отключения с уставкой 10 мА. Для среды жилых помещений достаточно выбирать номинал в 30 мА.

Защита зданий от возгорания за счет нарушения изоляции электропроводки обеспечивается работой дифференциального органа, настроенного на 100 или 300 мА, в зависимости от конструкции и материалов строения.

Все приборы УЗО можно разделить на 2 условные группы:

1. обладающие возможностями регулировки уставки дифференциального органа;

Корректировку приборов первой группы можно проводить:

Однако, регулирование срабатывания дифференциального органа для домашних приборов не требуется. Его выполняют для решения задач специальных электротехнических установок.

Количество полюсов

Поскольку УЗО работает на сравнении токов, проходящих через дифференциальный орган, то число полюсов у прибора совпадает с количеством токоведущих проводников.

В отдельных случаях можно использовать устройство защитного отключения с четырьмя полюсами для работы в двухпроводной или трехпроводной сети. При этом надо будет оставить в резерве свободные полюса фаз. Прибор будет выполнять свои функции, реализуя собственные возможности не полностью, а частично, что экономически невыгодно.

Тип срабатывания по дифференциальному току

Этот способ применяется для аварийной замены неисправного прибора либо при монтаже однофазной сети, которая в скором времени будет переведена на работу от трех фаз.

Метод установки УЗО изготавливаются в разных корпусах для стационарного крепления в электропроводку или с возможностью использования в качестве переносного прибора, снабженного гибким проводом-удлинителем.

Приборы с креплением на Din-рейку устанавливает в электрические щитки, расположенные в подъезде или квартире.

Тип срабатывания по дифференциальному току

Встроенная в стену УЗО-розетка обеспечивает безопасность человека при пользовании им любого подключенного к ней электроприбора.

УЗО-вилка, соединенная проводом с одним проблемным прибором, защищает его при эксплуатации в местах с разными условиями окружающей среды.

Номинальное напряжение

Устройства защитного отключения, используемые в однофазной сети, выпускаются на рабочее напряжение 230 вольт, а в трехфазной — 400.

Дополнительные функции

Способность УЗО защищать человека от попадания под действие электрического тока постоянно совершенствуется производителями. Они наделяют эти приборы все большими возможностями, подключают к ним дополнительные элементы и аксессуары, создают корпуса с различными степенями защиты от воздействия окружающей среды.

Например, известны устройства, обладающие стойкостью к импульсным перенапряжениям за счет работы встроенного варистора и те, которые отключают токи утечек в подобных ситуациях.

Тип срабатывания по дифференциальному токуСодержание

Назначение [ править | править код ]

УДТ с номинальным отключающим дифференциальным током, не превышающим 30 мА предназначены для дополнительной защиты человека от поражения электрическим током. Используется в составе защиты «автоматическое отключение питания» [3] .

В системах переменного тока дополнительная защита посредством УДТ должна быть предусмотрена для:

  • штепсельных и силовых розеток с номинальным током до 32 А;
  • передвижного оборудования с номинальным током до 32 А, которое используют вне помещения.

УДТ отключает защищаемую цепь:

  • при прямом прикосновении человека или животного к электрооборудованию, находящимуся под напряжением;
  • при повреждении основной изоляции и контакте токоведущих частей с открытой проводящей частью.
Читать также:  Реле давления для компрессора pegas

Требования по установке и применению УДТ приведены в серии стандартов на электроустановки зданий МЭК 60364.

Принцип действия [ править | править код ]

Тип срабатывания по дифференциальному току

Тип срабатывания по дифференциальному току

Главным компонентом УДТ является дифференциальный трансформатор, который предназначен для обнаружения дифференциального тока. Если дифференциальный ток превысит значение отключающего дифференциального тока или равен ему произойдёт размыкание электрической цепи.

На фотографии показано внутреннее устройство одного из типов УДТ. Данное УДТ предназначено для установки в разрыв провода. Линейный и нейтральный проводники от источника питания подключаются к контактам (1), главная цепь УДТ подключается к контактам (2).

При нажатии кнопки (3) контакты (4) (а также ещё один контакт, скрытый за узлом (5)) замыкаются, и УДТ пропускает ток. Соленоид (5) удерживает контакты в замкнутом состоянии после того, как кнопка отпущена.

Вторичная обмотка (6), к которой подключён расцепитель дифференциального тока. В нормальном состоянии ток линейного проводника, равен току нейтрального проводника, однако эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг друга и в катушке дифференциального трансформатора ЭДС отсутствует.

Ток замыкания на землю приводит к нарушению баланса в дифференциальном трансформаторе: через линейный проводник протекает больший ток, чем по нейтральному проводнику (часть тока протекает через тело человека, то есть в обход трансформатора). Дифференциальный ток в первичной обмотке дифференциального трансформатора приводит к появлению ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС сразу же регистрируется следящим устройством (7), которое отключает питание соленоида (5). Отключённый соленоид больше не удерживает контакты (4) в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины.

Устройство спроектировано таким образом, что отключение происходит за доли секунды, что значительно снижает тяжесть последствий от поражения электрическим током.

Кнопка проверки (8) позволяет проверить работоспособность устройства путём пропускания небольшого тока через оранжевый тестовый провод (9). Тестовый провод проходит через сердечник дифференциального трансформатора, поэтому ток в тестовом проводе эквивалентен нарушению баланса токонесущих проводников, то есть УДТ должно отключиться при нажатии на кнопку проверки. Если УДТ не отключилось, значит оно неисправно и должно быть заменено.

Ограничения [ править | править код ]

УДТ не сработает, если человек оказался под напряжением, но тока замыкания на землю при этом не возникло, например, при прикосновении одновременно к линейному и нейтральному проводникам защищаемой цепи. Предусмотреть защиту от таких прикосновений невозможно, так как нельзя отличить протекание тока через тело человека от нормального протекания тока в нагрузке. В подобных случаях действенны только механические защитные меры (изоляция, непроводящие кожухи и т. п.), а также отключение электроустановки перед её обслуживанием.

УДТ, функционально зависимое от напряжения сети, нуждается в питании, которое получает от защищаемой цепи. Поэтому потенциально опасной является ситуация, когда выше УДТ произошёл обрыв нейтрального проводника, а линейный остался под напряжением. В этом случае УДТ будет неспособно отключить цепь, так как напряжения в защищаемой цепи недостаточно для функционирования. УДТ функционально не зависимое от напряжения свободно от указанного недостатка.

История [ править | править код ]

Первый патент (патент Германии № 552678 от 08.04.28) на УДТ был получен в 1928 году германской фирмой RWE (Rheinisch — Westfälisches Elektrizitätswerk AG). Первый действующий образец устройства защиты был изготовлен этой же фирмой в 1937 году. В качестве датчика использовался маленький дифференциальный трансформатор, а исполнительным элементом служило поляризованное реле с чувствительностью 0,01 ампер и быстродействием 0,1 с [4] .

Чувствительность прототипа устройства была 80 мА [5] дальнейшее повышение чувствительности тормозилось отсутствием материалов с нужными магнитными свойствами. В 1958 году доктором Биглмайером из Австрии было предложено новое схемное решение конструкции УДТ. Сейчас такие УДТ маркируются буквой G. В конструкции были устранены ложные срабатывания от грозовых разрядов и увеличена чувствительность до 30 мА [5] .

Граничные кривые переменного тока и физиологическое действие тока на организм человека [6] были установлены путём тестов в 1940—1950 годы в университете Berkeley американским учёным Чарльзом Дальцилом. В ходе тестов добровольцы подвергались воздействию электрического тока с известным напряжением и силой тока [4] .

В начале 1970-х годов большинство УДТ выпускались в корпусах типа автоматических выключателей. С начала 1980-х годов в США большинство бытовых УДТ были уже встроенными в розетки.

В СССР первые эксперименты по проектированию УДТ начались в 1964 году [7] . Первое серийное УДТ для укомплектования трёхфазного электрифицированного инструмента было изготовлено в 1966 г. Выборгским заводом «Электроинструмент» по разработке ВНИИСМИ. Первое бытовое УДТ в СССР было разработано в 1974 году, но в серию не пошло [8] . Серийное бытовое УДТ производилось с 1988 года в значительных количествах (до 200 тысяч штук в год). Типичный вид УДТ того времени — удлинитель с розеткой на шнуре. С 1982 года всё учебное электротехническое оборудование, поступавшее в школы, в обязательном порядке оснащалось УДТ, которое получило наименование «школьное». Серийность изделия доходила до 60 тыс. штук в год. Для нужд промышленности и сельского хозяйства выпускались защиты ИЭ-9801, ИЭ-9813, УЗОШ 10.2 (ещё выпускается), РУД-0,5.

В настоящее время используются преимущественно УДТ для монтажа в электрощите на DIN-рейку, а встроенные УДТ пока широкого распространения не получили.

Классификация [ править | править код ]

По способу управления [ править | править код ]

  • УДТ без вспомогательного источника питания
  • УДТ со вспомогательным источником питания:
  • выполняющие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника с выдержкой времени и без неё:
  • производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
  • не производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
Читать также:  Схема подключения двухклавишного выключателя legrand
  • не производящие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника:
    • способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника
    • не способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника
    • По виду установки [ править | править код ]

      • стационарные с монтажом стационарной электропроводкой
      • переносные с монтажом гибкими проводами с удлинителями

      По числу полюсов [ править | править код ]

      • двухполюсные;
      • четырёхполюсные.

      По возможности регулирования отключающего дифференциального тока [ править | править код ]

      • нерегулируемые;
      • регулируемые:
      • с дискретным регулированием;
      • с плавным регулированием.

      По стойкости при импульсном напряжении [ править | править код ]

      • допускающие возможность отключения при импульсном напряжении;
      • стойкие при импульсном напряжении.

      По условиям функционирования при наличии составляющей постоянного тока [ править | править код ]

      УДТ типа АС: УДТ, срабатывание которого обеспечивается дифференциальным синусоидальным переменным током путём или внезапного его приложения, или при медленном нарастании [9] .

      УДТ типа А: УДТ, срабатывание которого обеспечивается и синусоидальным переменным, и пульсирующим постоянным дифференциальным током путём или внезапного приложения, или медленного нарастания [9] .

      УДТ типа В: УДТ, которое гарантирует срабатывание как устройство типа А и дополнительно срабатывает:

      • при дифференциальном синусоидальном переменном токе частоты до 1000 Гц;
      • при дифференциальном синусоидальном переменном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток;
      • при дифференциальном пульсирующем постоянном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток;
      • при дифференциальном пульсирующем выпрямленном токе от двух или более фаз;
      • при дифференциальном сглаженном постоянном токе, приложенном внезапно или постепенно возрастающем, вне зависимости от полярности [10] .

      УДТ типа F: УДТ, которое гарантирует срабатывание как устройство типа А в соответствии с требованиями МЭК 61008-1 и МЭК 61009-1 и дополнительно срабатывает:

      • при составном дифференциальном токе, приложенном внезапно или постепенно возрастающем между фазой и нейтралью или фазами и средним заземлённым проводником;
      • при дифференциальном пульсирующем постоянном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток [10] .

      Отличие характеристик УЗО типа А и АС

      Устройство защитного отключения отличаются конструкцией, внутренним устройством (электромеханические и электронные), родом дифференциального тока утечки, значением выдержки времени и защитой тока утечки в однофазных или трехфазных сетях.

      Тип срабатывания по дифференциальному току

      Род тока утечки может быть не только чисто синусоидальным 50 Гц, он может быть также пульсирующим постоянным или непрерывным постоянным. Вид дифференциального тока утечки зависит от места возникновения неисправностей. Например, нарушение изоляции сетевого провода устройства, пробой диодов выпрямительного блока электротехники и утечка пульсирующего постоянного тока по нагару, на корпус прибора и т. д.

      Существует несколько типов устройств защитного отключения.

      Тип АС. Такое УЗО рассчитано на срабатывание при утечке переменного тока. Если неисправность возникла в тиристорных устройствах, выпрямителях, то есть в таких устройствах где ток утечки будет пульсирующим постоянным или постоянным, то защита УЗО типа АС может просто не отреагировать на него.

      Тип срабатывания по дифференциальному току

      Маркировка УЗО АС

      Есть вероятность насыщения сердечника постоянным электромагнитным полем, что заметно снижает чувствительность блока к защите от переменного тока утечки или вовсе приведет к отказу защиты. Получается, что работа защиты типа АС может полностью нарушится из-за появления пульсирующего постоянного или полного постоянного тока утечки. Обозначается УЗО типа АС знаком переменного тока.

      Тип срабатывания по дифференциальному току

      Типа А. Эти устройства предназначены для работы с такими родами токов утечки, как переменный и пульсирующий постоянный. Они имеют более высокую чувствительность к пульсирующему постоянному току утечки, стоимость их соответственно выше.

      Если переменный ток утечки появляется при нарушении изоляции сетевых проводов, то пульсирующий постоянный ток возникает при неисправности тиристорных, преобразователей напряжения, компьютеров, электронных схем стиральных машин, микроволновок и другой бытовой техники.

      Почти вся техника сегодня имеет экономичный импульсный блок питания, даже светодиодные лампы содержат такие источники питания. Маркируются устройства типа А следующим образом.

      Тип срабатывания по дифференциальному току

      Тип В. Схема такого прибора имеет защиту по переменному току утечки, а также защиту от пульсирующего постоянного тока и постоянного дифференциального тока утечки. Этот обширный вид защиты используется в промышленности, а в домах он не используется ввиду его высокой стоимости.

      Тип срабатывания по дифференциальному току

      Тип S. Этот вариант УЗО устанавливается в домах и квартирах как селективная защита, имеющая задержку времени, необходимую для срабатывания нижестоящих УЗО.

      Тип срабатывания по дифференциальному току

      Обозначение типов АС, А и В на корпусе УЗО

      Вывод: Более качественная защита конечно у устройств типа А. В некоторых инструкциях на стиральную машину рекомендуется устанавливать защиту типа А. За рубежом также повсеместно устанавливают защиту типа А. Так как практически вся техника для дома имеет импульсные блоки питания и другие элементы, которые при неисправности могут вызвать пульсирующий постоянный ток рекомендуется устанавливать УЗО типа А.

      Когда нет возможности выбрать УЗО этого типа, ставьте защиту типа АС. Некоторые качественные бренды этих устройств имеют повышенную чувствительность и хорошо срабатывают на пульсирующий постоянный ток утечки. Вероятность возникновения пульсирующего постоянного тока утечки гораздо ниже, чем появление переменного тока утечки. Поэтому, если устройство типа А не по карману, ставьте защиту типа АС. Лучше установить защиту АС, чем вовсе ее не иметь.

      «>

      Оставить комментарий

      Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *