Принципы работы устройств защиты

Описание страницы: принципы работы устройств защиты - 2020 год от профессионалов для людей.

4. Технические способы защиты от поражения электрическим током

Назначение защитного отключения — обеспечение электробезопасности, что достигается за счет ограничения времени воздействия опасного тока на человека. Защита осуществляется специальным устройством защитного отключения (УЗО), которое, работая в дежурном режиме, постоянно контролирует условия поражения человека электрическим током.

Область применения: электроустановки в сетях с любым напряжением и любым режимом нейтрали.

Наибольшее распространение защитное отключение получило в электроустановках, используемых в сетях напряжением до 1 кВ с заземленной или изолированной нейтралью.

Принцип работы УЗО

состоит в том, что оно постоянно контролирует входной сигнал и сравнивает его с наперед заданной величиной (устав-кой). Если входной сигнал превышает уставку, то устройство срабатывает и отключает защищенную электроустановку от сети. В качестве входных сигналов устройств защитного отключения используют различные параметры электрических сетей, которые несут в себе информацию об условиях поражения человека электрическим током.

Все УЗО по виду входного сигнала классифицируют на несколько типов (рис. 4.11).

Рис.4.11. Классификация УЗО по виду входного сигнала

Кроме того УЗО могут классифицироваться по другим критериям, например, по конструктивному исполнению.

Основными элементами любого устройства защитного отключения являются датчик, преобразователь и исполнительный орган.

Основными параметрами, по которым подбирается то или иное УЗО являются: номинальный ток нагрузки т.е. рабочий ток электроустановки, который протекает через нормально замкнутые контакты УЗО в дежурном режиме; номинальное напряжение; уставка; время срабатывания устройства.

Рассмотрим более подробно

УЗО, реагирующее на потенциал корпуса относительно земли, предназначенное для обеспечения безопасности при возникновении на заземленном (или зануленном) корпусе электроустановки повышенного потенциала. Датчиком в этом устройстве (рис.4.12) служит реле Р, обмотка которого включена между корпусом электроустановки и вспомогательным заземлителем R в. Электроды вспомогательного заземлителя R в располагаются вне зоны растекания токов заземлителя R з .

Рис.4.12. Схема УЗО, реагирующего на потенциал корпуса

При замыкании на корпус защитное заземление R з снизит потенциал корпуса относительно земли до величины j з =I зR з. Если по каким-либо причинам окажется, что j з > j здоп , где j здоп — потенциал корпуса, при котором напряжение прикосновения не превышает допустимого, то срабатывает реле Р, которое своими контактами замкнет цепь питания катушки коммутационного аппарата и произойдет отключение поврежденной электроустановки от сети.

Фактически данный тип УЗО дублирует защитные свойства заземления или зануления и применяется в качестве дополнительной защиты, повышая надежность заземления или зануления.

Данный тип УЗО может применяться в сетях с любым режимом нейтрали, когда заземление или зануление неэффективно

.

УЗО, реагирующее на дифференциальный (остаточный) ток

, находят широкое применение во всех отраслях промышленности. Характерной их особенностью является многофункциональность. Такие УЗО могут осуществлять защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении, при косвенном прикосновении, при несимметричном снижении изоляции проводов относительно земли в зоне защиты устройства, при замыканиях на землю и в других ситуациях.

Принцип действия

УЗО дифференциального типа заключается в том, что оно постоянно контролирует дифференциальный ток и сравнивает его с уставкой. При превышении значения дифференциального тока уставки УЗО срабатывает и отключает аварийный потребитель электроэнергии от сети. Входным сигналом для трехфазных УЗО является ток нулевой последовательности. Входной сигнал УЗО функционально связан с током, протекающим через тело человека Ih.

Область применения

УЗО дифференциального типа – сети с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ (система TN — S).

Схема включения УЗО, реагирующего на дифференциальный ток в сети с заземленной нейтралью типа TN — S представлена на рис 4.13.

Рис.4.13. Схема подключения к сети УЗО (система TN – S ), реагирующего на дифференциальный ток

Датчиком такого устройства является трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП), на выходных обмотках которого формируется сигнал, пропорциональный току через тело человека Ih . Преобразователь УЗО (П) сравнивает значение входного сигнала с уставкой, значение которой определяется допустимым током через человека, усиливает входной сигнал до уровня, необходимого для управления исполнительным органом (ИО). Исполнительный орган, например, контактор, отключает электроустановку от сети в случае возникновения опасности поражения электрическим током в зоне защиты УЗО.

По условиям функционирования

дифференциальные УЗО подразделяются на следующие типы: АС, А, В, S, G.

УЗО типа АС – устройство защитного отключения, реагирующее на переменный синусоидальный дифференциальный ток, возникающий внезапно, либо медленно возрастающий.

УЗО типа А – устройство защитного отключения, реагирующее на переменный синусоидальный дифференциальный ток и пульсирующий постоянный дифференциальный ток, возникающие внезапно, либо медленно возрастающие.

УЗО типа В – устройство защитного отключения, реагирующее на переменный, постоянный и выпрямленный дифференциальные токи.

УЗО типа S – устройство защитного отключения, селективное (с выдержкой времени отключения).

УЗО типа G – то же, что и типа S ,но с меньшей выдержкой времени

Конструктивно

дифференциальные УЗО разделяются на два типа:

Электромеханические УЗО, функционально не зависящие от напряжения питания.

Источником энергии, необходимой для функционирования таких УЗО – выполнения защитных функций, включая операцию отключения, является сам входной сигнал – дифференциальный ток, на который оно реагирует.

  • Электронные УЗО, функционально зависящие от напряжения питания. Их механизм для выполнения операции отключения нуждается в энергии, получаемой либо от контролируемой сети, либо от внешнего источника.
    • Уставка (дифференциальный отключающий ток);
    • Время срабатывания;
    • Ток нагрузки;
    • Напряжение питания.

    В настоящее время отечественной промышленностью выпускается целый ряд УЗО различного назначения. Кроме того, широко используются УЗО известных зарубежных фирм, таких как Siemens, ABB, GE Power, ABL Sursum, Hager, AEG, Baco, Legrand, Merlin-Gerin, Circutor и др.

    Применение УЗО должно осуществляться в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) (Седьмое издание).

    Источник: http://ftemk.mpei.ru/bgd/_private/uzo.htm

    Устройство защитного отключения (Часть 1). Виды и типы. Маркировка

    Устройство защитного отключения и автоматы входят в группу электрических защитных аппаратов. С течением времени изоляция проводников стареет и приходит в негодность. Также она повреждается различными механическими способами. Ослабевают контактные соединения частей электрических устройств, находящихся под напряжением.

    Под воздействием таких факторов возникают утечки тока, которые способны вызвать искрение, а значит, возникает пожарная опасность. А самым главным является то, что человек может случайно коснуться оголенного проводника, либо дети, находящиеся дома без родительского присмотра, могут вставить металлический предмет в розетку.

    Читайте так же:  Устройство на работу сварщиком

    В такой ситуации электрический ток будет протекать через человеческое тело, что может привести к серьезным последствиям, так как значение тока при этом может возрасти до опасной величины. Для защиты от таких перечисленных случаев и предназначено устройство защитного отключения. А простые электрические автоматы не сработают на малую утечку тока. Они настроены на сработку тока короткого замыкания перегрузочные токи, составляющие несколько ампер.

    Классификация

    Устройства защитного отключения производятся нескольких видов, в зависимости от различных факторов. Рассмотрим основные виды УЗО.

    По назначению делятся:
    • УЗО, не имеющие защиты от сверхтоков.
    • УЗО с защитой от сверхтоков с электромагнитным и тепловым расцепителем, выполняющее защиту от короткого замыкания и токовой перегрузки (рисунок 2 а).
    Способы управления:
    • Не зависящее от напряжения.
    • Зависящее от напряжения (рисунок 2 б).

    Устройства второго вида в свою очередь делятся на автоматически расцепляющие силовые контакты при отсутствии напряжения с задержкой времени, либо без задержки. При возникновении напряжения одни устройства снова автоматически замыкают контакты основной цепи, а другие устройства так и остаются в расцепленном состоянии.

    Существует также два исполнения устройств второго вида. Первое при исчезновении напряжения защита не расцепляет контакты, однако сохраняет возможность разомкнуть цепь при появлении дифференциального тока. Второе, если нет напряжения, то защита не может выполнить отключение при появлении тока утечки.

    Устройство защитного отключения, которое не имеет зависимости от напряжения, является электромеханическим. Для работы и выполнения функций защиты необходим сигнал в форме дифференциального тока. УЗО, имеющее зависимость от напряжения, является электронным. Для его функционирования необходима энергия, поступающая от защищаемой сети или от отдельного источника.

    Электронные УЗО менее популярны, так как они не работают при обрыве нулевого проводника питания. При этом корпус устройства потребителя, подключенного через защиту, которая не размыкает свои контакты при пропадании напряжения, окажется под действием напряжения. Также, их использование ограничено из-за низкой надежности электронных деталей, хотя цена электронных УЗО ниже.

    Методы установки:
    • Стационарные. Устанавливаются с тем расчетом, что их эксплуатация будет происходить всегда на одном месте.
    • Переносные. Подключаются с использованием гибкого шнура. Существует устройство защитного отключения в виде небольшого прибора, на корпусе которого встроена вилка, вставляемая в розетку, и имеющая контакт заземления, кнопку «Тест» с током 30 мА, с эксплуатационным током 16 А.
    Количество полюсов:
    • Двухполюсные.
    • Четырехполюсные.
    • Трехполюсные (малораспространенные защиты, защищают от повышенных токов).
    Условия регулировки тока отключения:
    • С одним значением тока отключения.
    • С несколькими настроенными значениями тока отключения.
    Условия эксплуатации при наличии постоянного тока:
    • Защита, реагирующая на переменный, медленно увеличивающийся, или возникающий скачком ток.
    • Аналогичная первой, но кроме этого реагирующая на пульсирующий постоянный ток, который возникает скачком, либо медленно нарастает.
    • Защита, аналогичная второму типу, но кроме этого реагирующая на наличие постоянного тока.
    Выдержка времени:
    • Общего использования (без задержки времени).
    • Селективная (с задержкой).

    В разветвленных сетях снабжения электрической энергией используют устройство защитного отключения с разными величинами токов утечки и задержки времени сработки. В начале сети подключают селективную защиту с током 500 или 300 мА. Производятся также селективные устройства защитного отключения на 1500 мА и 1000 мА.

    Для предотвращения от ложных срабатываний при коротких увеличениях тока утечки селективные устройства защиты настроены на время отключения от 130 до 500 мс. Устройство защиты с током утечки 30 мА защищают от удара электрическим током, а устройства с током 300 миллиампер создают защиту от пожара.

    При неисправностях изоляции и прохождения дифференциального тока более 300 миллиампер сначала будет действовать защита нижнего уровня на 30 миллиампер. Селективная защита, настроенная на увеличенное время отключения, в таком случае работать не будет, и питание исправных потребителей останется неизменным.

    Методы защиты от внешней среды:
    • Защищенное.
    • Незащищенное.
    Способы установки:
    • Для монтажа на поверхности.
    • Утопленный монтаж.
    • Панельно-щитовая установка.
    Маркировка УЗО

    На корпусе устройства защиты наносится маркировка. Это создает определенные удобства для его выбора при приобретении в торговой сети для определенных условий работы. Основными свойствами устройств защиты (УЗО), требующими к себе внимания, являются:

    • Тип устройства.
    • Дифференциальный ток в миллиамперах (ток утечки).
    • Номинальный ток (ампер).

    На корпусе прибора могут обозначаться величины номинальных токов крупным шрифтом, дифференциальный ток мелким шрифтом. Специальным значком обозначается тип устройства, как показано на рисунке.

    Сбоку корпуса чаще всего изображена схема подключения. Это является удобным средством для начинающих электриков, или для самостоятельного подключения прибора к сети.

    Маркировка позволяет сделать правильный подбор устройства, соответствующий вашим условиям работы УЗО.

    По схеме, изображенной на корпусе, можно отличить электронное устройство защитного отключения от электромеханического:
    • У электронного УЗО между реле и трансформатором есть усилитель (в виде треугольника).
    • Электромеханическое устройство защитного отключения изображено с дифференциальным трансформатором (скругленный прямоугольник), соединенным непосредственно с поляризационным реле (квадрат на схеме).

    Другим способом отличить эти виды приборов можно по следующему варианту. Для этого необходимо найти магнит. Им нужно провести вокруг корпуса УЗО. Сначала нужно провести по лицевой стороне, а далее по бокам. Эту процедуру необходимо производить при функционирующем устройстве. Если защита при этом сработает, то тип устройства защиты является электромеханическим, а если не сработает, то электронным.

    Источник: http://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/rozetki-vykljuchateli/ustroistvo-zashchitnogo-otkliucheniia/

    Что такое УЗО в электрике

    УЗО — расшифровывается как устройство защитного отключения, основной функцией которого отсечка тока при его утечке на землю. Устройства защитного отключения обеспечивают защиту от поражения током, особенно в тех случаях, когда отсутствует возможность подключения к заземлению. Отключающая защитная аппаратура способна работать в однофазных и трехфазных сетях с переменным током 220 и 380В. Устройство заключено в корпус из негорючих ПВХ материалов и способно пропускать через себя токи различной величины.

    Для чего устанавливают УЗО

    Очень многие только слышали о том, что существуют устройства, специально предназначенные для защитного отключения. Сокращенно они называются УЗО. Полное представление о его работе можно получить, обладая хорошими знаниями электротехники. Однако понять общие принципы работы устройства, его специфические особенности вполне возможно и не имея специальных знаний. В большинстве квартир и частных домов УЗО ранее не использовались. Этим и объясняется отсутствие знаний об устройстве, назначении, особенностях эксплуатации данных приборов.

    Читайте так же:  Назначение выплат алиментов

    Каждое устройство защитного отключения представляет собой коммутационный электромеханический прибор. Основной функцией которого является автоматическое прерывание цепи, когда ток превышает установленное определенное значение. УЗО расшифровка в электрике, означает устройства защитного отключения. Они представлены большим количеством разнообразных моделей, в целом, обладающих одинаковой функциональностью и принципом работы.

    УЗО очень эффективны при использовании в системе электробезопасности. Однако многие хозяева квартир и домов при самостоятельном монтаже проводки забывают о существовании защитных устройств и пренебрегают их использованием. УЗО защищает жизнь и здоровье человека от поражения электротоком в случае нарушения изоляции, а также при случайных контактах с неизолированными проводами и токопроводящими частями электрооборудования.

    В отличие от автоматов, защищающих электропроводку от перегрузок и коротких замыканий, устройства защитного отключения обеспечивают безопасность людей. Своевременно реагируя и отключая напряжение при уходе тока «на землю». Как правило токовые утечки имеют небольшие значения, поэтому традиционные автоматы на них просто не реагируют.

    Практически каждый человек подвергался воздействию слабых токов, возникающих в домашней сети. Несмотря на малое значение тока в 4-5 мА, человеческий организм его ощущает, например, при касании холодильника, стиральной машины и другой бытовой техники. С возрастанием силы тока возрастает и угроза жизни человека. Основной причиной подобного состояния считается нарушенная изоляция проводов. В результате ток начинает проходить непосредственно через корпус прибора, который оказывается под напряжением. Последствия касания к нему могут быть такими же, как и в случае соприкосновения с оголенным проводом. В момент касания возникает замыкание на землю, и далее, при отсутствии защитного заземления, человек получает удар током.

    В настоящее время не во всех домах существует возможность заземления корпусов электроприборов и оборудования, поскольку это не предусмотрено схемой и конструкцией проводки. Поэтому для защиты от поражения током используются УЗО, устанавливаемые вместе с автоматическими выключателями, которые способны реагировать даже на слабые токи и своевременно отключать сетевое напряжение.

    Принцип действия устройства защитного отключения

    Принцип работы устройства защитного отключения основан на фиксации токовых утечек «на землю» и своевременном отключении напряжения при возникновении подобного состояния. При нормальном значении напряжения в сети, отсутствии утечек и скачков, сила тока на входе и выходе прибора будет одинаковой. Их отличие будет заключаться лишь в противоположном направлении. Определение самого факта утечки определяется по разнице значений входящего и выходящего тока.

    При наличии токовой утечки, например, при пробое на корпус оборудования, человек, соприкасаясь с ним, превращается в своеобразный проводник тока на землю. В результате, значение тока, возвращающегося в УЗО по нейтральному проводу, снижается. К такой же ситуации приводит нарушение целостности изоляционного покрытия, возникающее в электроприборах и оборудовании.

    Видео (кликните для воспроизведения).

    Разница входного и выходного тока регистрируется трансформатором с кольцевым сердечником. Фазный и нейтральный проводники размещаются внутри трансформатора и выполняют функцию первичного витка обмотки. Подключение вторичной обмотки сердечника осуществляется к механизму, который размыкает контакты, разрывает цепь и предотвращает дальнейшее течение тока. При повреждении изоляционного покрытия, образование отводящего контура происходит независимо от того, касается человек токоведущих частей или нет. В любом случае устройство срабатывает и размыкает электрическую цепь. Это и есть ответ на вопрос: что такое УЗО в электрике.

    Современные УЗО предназначены для работы в двухфазных и трехфазных сетях. Последний вариант отличается наличием системы слежения. Она контролирует и фиксирует изменения нагрузки, когда напряжение неравномерно распределяется по фазам. Исправление ситуации осуществляется путем восстановления симметрии в каждой из них.

    Где устанавливают УЗО

    Прежде всего установка УЗО предназначена для защиты групповых линий от избыточных нагрузок. Они представляют собой обычную электрическую проводку, включающую себя различные группы розеток, в которые подключаются бытовые приборы или производственное оборудование.

    Использование УЗО обязательно в следующих случаях:

    • При отсутствии системы уравнивания потенциалов в том или ином помещении.
    • В помещениях с повышенной опасностью (кухни, ванные комнаты).
    • При наличии питающих розеток, установленных вне помещений.
    • В сооружениях с несущими элементами в виде металлических каркасов.
    • При наличии автоматов или предохранителей, со скоростью срабатывания выше, чем 0,4 секунды.

    Устройства защитного отключения запрещено применять на линиях, от которых поступает питание к системам аварийного освещения или оповещения. При выборе УЗО следует обращать внимание на номинал, который должен быть выше номинала автоматического выключателя. В противном случае контакты устройства перегреются. Если в сети установлено сразу несколько автоматов, значение минимальной номинальной мощности УЗО рассчитывается, исходя из суммы номиналов всех автоматических выключателей.

    Как установить УЗО

    Существуют различные варианты подключения УЗО вместе с автоматическими выключателями. В одном из них одно устройство обеспечивают защиту нескольких групповых линий. Которое устанавливается на первом месте, а за ним устанавливаются автоматы. Эта простая схема широко используется в бюджетных щитках. Ее работу можно рассмотреть на примере аварийной ситуации, когда короткое замыкание произошло на одной из групповых линий. Ток будет проходить по маршруту от УЗО к групповому автомату, далее по кабелю к розетке. Считается, что в данной ситуации УЗО должно сгореть под действием тока короткого замыкания, поскольку автомат установлен после прибора и не способен защитить от высокого тока и напряжения.

    В другом варианте линия защищена одним автоматом и одним УЗО, причем автоматический выключатель устанавливается на первом месте. Если предположить, что в розетке произошло короткое замыкание, то путь тока будет проходить от автомата к УЗО и далее по кабелю к розетке. Есть мнение что в данной ситуации наступает срабатывание автомата и таким образом пресекается разрушающее действие тока. Однако по схеме ток все-таки доходит до розетки. Получается, что независимо от места расположения, УЗО не выйдет из строя по нескольким причинам.

    Защитное устройство остается целым так же как и провода, подключенные к розетке. Под действием короткого замыкания возникает высокая температура, от которой изоляция проводов и корпуса приборов начинают плавиться. Тем не менее, для этого нужно определенное время, в течение которого срабатывает автоматический выключатель и дальнейший процесс разогрева прекращается. Нет разницы где его подключать, до или после автомата. Выбор того или иного варианта связан лишь в удобством монтажа.

    Большое значение имеет правильный выбор номинала защитного устройства, чтобы исключить его выход из строя в результате перегрузок. На корпусе каждого УЗО обозначен номинал, то есть величина максимально длительного тока, который может протекать через него без какого-либо вреда. Контакты прибора своевременно обесточивают линию в случае возникновения в ней утечки. Не допускается прохождение через контакты тока, превышающего номинальное значение, поскольку это вызовет их разогрев, плавление корпуса и другие повреждения. В связи с этим УЗО защищается с помощью автоматического выключателя, срабатывающего от перегрузок раньше, чем будет причинен вред устройству.

    Читайте так же:  Первый отпуск после устройства на работу

    Для наиболее эффективной защиты УЗО от перегрузок его номинал должен выбираться на одну ступень больше, чем у защищающего автомата. Например, если номинал автоматического выключателя составляет 16А, то устройство защитного отключения должно иметь номинал 25А. Такой запас по току необходим для исключения протекания через УЗО повышенного тока, прежде чем произойдет срабатывание автомата от перегрузки.

    Электромонтажные работы

    Практическая установка УЗО в электрическую цепь квартиры не вызывает каких-либо затруднений. Непосредственное подключение осуществляется на DIN-рейке, которая может быть встроена в щиток или расположена отдельно. Она оборудована специальными перфорированными отверстиями, куда вставляются защелки прибора. На корпусе имеется маркировка верхних и нижних клемм фазного и нулевого проводов. В соответствии со схемой подключение вводного силового кабеля осуществляется сверху, а нагрузок – снизу.

    Порядок подключения защитного устройства:

    1. Вводный автоматический выключатель подключается к силовому кабелю наружной сети. Данный прибор выбирается по максимальному току в соответствии с нагрузками, предусмотренными для конкретной квартиры.
    2. Далее устанавливается электросчетчик для регистрации расхода электроэнергии и передачи напряжения на защитное устройство.
    3. В верхние клеммы УЗО подключаются кабели от счетчика – фаза и ноль, к нижним клеммам подключаются кабели нагрузки. Порядок подключения должен соблюдаться, в противном случае защитное устройство не будет работать.
    4. К оборудованию повышенной мощности подключаются отдельные автоматические выключатели.

    Другая схема предполагает подключение УЗО в электрике в двухфазную цепь. Работа устройства обеспечивает своевременное отключение оборудования в случае утечки тока на корпус. Практически такую же функцию выполняет и заземление, предотвращающее прохождение тока через участки, не предназначенные для этого. Таким образом, УЗО и система заземления выполняют обесточивание приборов различными способами, а в некоторых ситуациях они дополняют друг друга. Основным преимуществом УЗО является возможность использования его в старых зданиях, где до сих пор используются двухфазные цепи, а заземляющий провод отсутствует. Подключение УЗО в электрощитке зависит от схемы и разводки домашней сети.

    В одном из вариантов применяется одноуровневая защита с использованием одного УЗО. Для этой цели подбирается аппарат с высокой мощностью, в расчете на нагрузку от всех имеющихся потребителей. Применяется следующая схема подключения: с выхода УЗО проводник подключается к автоматам, после чего он разводится на розетки и приборы освещения. Эта простая и компактная схема имеет существенный недостаток: в случае неисправности УЗО или автомата подача электричества в квартиру прекращается. Как правило, одноуровневая защита устанавливается для отключения какого-то одного потребителя (стиральной машины или бойлера).


    Источник: http://electric-220.ru/news/chto_takoe_uzo_v_ehlektrike/2017-03-08-1195

    Устройство защиты от перенапряжения

    В конструкцию всех современных бытовых приборов входят чувствительные электронные компоненты. В результате, несмотря на все положительные качества и высокие технические характеристики, данное оборудование крайне отрицательно реагирует на перепады напряжения. Подобные скачки присутствуют во всех электрических сетях и полностью устранить их практически невозможно. Поэтому, чтобы сберечь дорогостоящую технику, требуется устройство защиты от перенапряжения.

    Причины возникновения и опасность скачков напряжения

    В момент перепада напряжения в электрических сетях его амплитуда изменяется на короткий промежуток времени. После этого она быстро восстанавливается с параметрами, приближенными к начальному уровню.

    Подобный импульс электрическим током продолжается буквально в течение нескольких миллисекунд, а его возникновение обусловлено следующими причинами:

    • Грозовые разряды. Вызывают скачки напряжения до нескольких киловольт, которые не сможет выдержать ни один прибор. Подобные перепады нередко становятся причиной отключения сети и пожара.
    • Перенапряжение, вызываемое процессами коммутации, когда подключаются или отключаются потребители с высокой мощностью.
    • Явление электростатической индукции при подключении электросварки, коллекторного электродвигателя и другого аналогичного оборудования.

    Опасность последствий от перенапряжений наглядно отражается на рисунке, где грозовой и коммутационный импульсы существенно отличаются от номинального сетевого напряжения. Изоляционный слой в большинстве проводов рассчитан на значительные перепады и пробоев обычно не случается. Часто импульс действует очень недолго и напряжение, проходя через блок питания и стабилизатор, просто не успевает подняться до критического уровня.

    Иногда слой изоляции сети 220 В может не выдержать возрастающего напряжения. В результате случается пробой, сопровождающийся появлением электрической дуги. Для потока электронов образуется свободный путь в виде микротрещин, а проводником служат газы, наполняющие микроскопические пустоты. Этот процесс сопровождается выделением большого количества тепла, под действием которого токопроводящий канал расширяется еще больше. Из-за постепенного нарастания тока, срабатывание защитной автоматики немного запаздывает, и этих нескольких мгновений вполне хватает, чтобы вывести из строя в частном доме всю электропроводку.

    Особую опасность представляют повышенное и пониженное напряжение, находящееся в таком состоянии долгое время. В основном это происходит по причине аварийных ситуаций, которые требуется устранить, чтобы ток пришел в норму. Других способов нормализации и каких-либо специальных приборов, защищающих от этого явления, не существует.

    Длительные перенапряжения и провалы из-за недостатка напряжения

    Как правило, причиной длительных перенапряжений в сетях становится обрыв нулевого провода. В этом случае нагрузка на фазные жилы распределяется неравномерно, что приводит к перекосу фаз, когда разность потенциалов смещается к проводнику с максимальной нагрузкой.

    Таким образом, неравномерный трехфазный ток, воздействуя на нулевой кабель, находящийся без заземления, способствует концентрации на нем избыточного напряжения. Этот процесс будет продолжаться до полного устранения неисправности или до тех пор, пока линия окончательно не выйдет из строя.

    Другим опасным состоянием сети является провал или недостаток напряжения. Подобные ситуации очень часто возникают в сельской местности. Суть явления заключается в падении напряжения ниже допустимой величины. Такие проседания представляют серьезную опасность и реальную угрозу для оборудования. Многие современные приборы оборудованы несколькими блоками питания и недостаточное напряжение приводит к кратковременному выключению одного из них.

    В результате, последует незамедлительная реакция электронной аппаратуры в виде ошибки, выведенной на дисплей, и полной остановки рабочего процесса. Если подобная ситуация сложилась с отопительным котлом в зимнее время года, тогда отопление дома будет прекращено. Устранить проблему возможно с помощью стабилизатора, фиксирующего такие проседания и поднимающего напряжение до номинальной величины.

    Читайте так же:  Какие отсрочки от армии существуют

    Виды и принцип действия защитных устройств

    Защита электрической сети от скачков напряжения может осуществляться разными способами. Наиболее распространенными и эффективными считаются следующие:

    • Молниезащитные системы.
    • Стабилизаторы напряжения.
    • Датчики повышенного напряжения, используемые совместно с УЗО. В случае неполадок они вызывают токовую утечку, под влиянием которой произойдет срабатывание защитного устройства.
    • Реле перенапряжения.

    Похожие функции выполняют блоки бесперебойного питания, с помощью которых компьютеры подключаются к домашней сети. Данные приборы не защищают от перенапряжений, они действуют как аккумуляторы, позволяя выполнить нормальное выключение компьютера и сохранить нужную информацию в случае внезапного отключения света. Стабилизировать напряжение это устройство не может.

    Под действием молнии возникают электрические импульсы. Защита от их негативного воздействия осуществляется путем установки грозозащитного разрядника, используемого совместно с УЗИП – устройством защиты от импульсных перенапряжений. Он также известен, как автомат для защиты от перенапряжения. Кроме того, необходимо обеспечить дополнительную безопасность от электронного потока с параметрами, отличающимися от рабочих характеристик данной сети. Для этих целей используются специальные датчики, используемые с УЗО, и реле защиты от перенапряжения. Назначение и принцип работы данных устройств не такие, как у стабилизатора.

    Основной функцией обоих компонентов является прекращение подачи электрического тока, когда перепад напряжения превысит максимальное значение, определенное паспортными техническими показателями этих устройств. После того как параметры сети нормализуются, реле включается самостоятельно и возобновляет подачу тока.

    Молниезащита от перенапряжений

    Защитные системы против грозовых разрядов могут быть устроены разными способами, в зависимости от технических условий.

    Первый вариант предполагает внешнюю молниезащиту, устанавливаемую дома (рис. 1). В этом случае допускается максимальная сила удара молнии непосредственно в элементы самой системы. Расчетная величина такого тока составит примерно 100 кА. Защититься от мощного импульса при перегрузке возможно с помощью комбинированного УЗИП, который устанавливается внутрь вводного электрического щита и действует как выключатель. Одно такое устройство защитит все оборудование, находящееся в доме.

    В другом случае внешняя молниезащита отсутствует, а напряжение подается к дому по воздушной линии (рис. 2). Молния ударяет в опору ЛЭП с расчетным током, проходящим через УЗИП, величиной тоже 100 кА. Защитить электрооборудование от мощного импульса помогут специальные устройства с защитой, размещаемые во вводном щите, на стене здания или на самом столбе, в месте ответвления линии. При использовании распределительного щита, защита организуется по такой же схеме, как и в предыдущем варианте.

    Если же УЗИП устанавливается на столбе, то нецелесообразно применять дифференциальные устройства 3 в 1, поскольку на участке от столба до здания возможно появление наведенных, то есть, повторных перенапряжений. Поэтому будет вполне достаточно прибора класса 1+2, а при расстоянии до дома свыше 60 метров, внутри дома в главный щит дополнительно устанавливается УЗИП 2-го класса.

    И, наконец, третья ситуация, когда питание дома подается через подземный кабель, в том числе и в сети 380 В, а внешняя молниезащита тоже отсутствует (рис. 3). Максимум, что может случиться – появление наведенных импульсных перенапряжений. Ток молнии не попадет в сеть даже частично. Величина расчетного импульсного тока составляет около 40 кА. Чтобы защитить электрооборудование достаточно УЗИП 2-го класса, установленного во вводный электрический щит.

    Ограничители перенапряжений

    Рассматривая вопросы защиты от перенапряжения сети, следует отметить, что данную функцию в первую очередь должны выполнять организации, отвечающие за электроснабжение. Именно они устанавливают на ЛЭП необходимые защитные устройства. Однако, как показывает практика, это выполняется далеко не всегда, и проблемы защиты дома от перенапряжений вынуждены решать сами потребители.

    Защита от перенапряжения в сети на подстанциях и воздушных ЛЭП осуществляется с помощью ОПН – нелинейных ограничителей перенапряжения. Основной этих устройств является варистор, имеющий нелинейные характеристики. Его нелинейность состоит в изменяющемся сопротивлении элемента в соответствии с величиной приложенного напряжения.

    Когда электрическая сеть работает в нормальном режиме, а напряжение имеет свое номинальное значение, ограничитель напряжения в это время обладает большим сопротивлением, препятствующим прохождению тока. Если же при ударе молнии возникает импульс перенапряжения, наступает резкое снижение сопротивления варистора до минимального значения и вся энергия импульса уходит в контур заземления, соединенный с ОПН. Таким образом, обеспечивается безопасный уровень напряжения, и все оборудование оказывается надежно защищенным.

    Для электрических сетей дома или квартиры существуют компактный блок модульных ограничителей перенапряжений, не занимающих много места в распределительном щитке. Они работают точно так же, как и в линиях электропередачи. Эти приборы подключены к заземляющему контуру или к рабочему заземлению, по которому уходят опасные импульсы.

    Другие виды защитных устройств

    Существуют и другие варианты защиты от перенапряжения в сети. Они широко применяются в быту и считаются одними из наиболее эффективных средств.

    Сетевые фильтры

    Отличаются простой конструкцией и доступной стоимостью. Несмотря на свою малую мощность, это устройство вполне способно защитить оборудование при скачках, достигающих 380 вольт и даже 450 вольт. Более высокие импульсы фильтр не выдерживает. Он просто сгорает, сохраняя в целости дорогостоящую электронику.

    Данное устройство защиты от перенапряжения оборудуется варистором, играющим ключевую роль в обеспечении защиты. Именно он сгорает при импульсах свыше 450 В. Кроме того, фильтр надежно защищает от помех высокой частоты, возникающих при работе сварки или электродвигателей. Еще одним компонентом служит плавкий предохранитель, срабатывающий при коротких замыканиях.

    Стабилизаторы

    В отличие от сетевых фильтров, эти устройства позволяют выполнить нормализацию напряжения дома и привести его в соответствие с номиналом. Путем регулировок устанавливаются граничные пределы от 110 до 250 вольт, и на выходе устройства получаются требуемые 220 В. В случае скачков напряжения и выходе его за допустимые пределы, стабилизатор автоматически отключает питание. Подача напряжения возобновляется лишь после приведения сети к нормальному рабочему режиму.

    Что лучше сетевой фильтр или стабилизатор напряжения. В определенных условиях, например, за городом или в сельской местности, стабилизаторы являются наиболее эффективной защитой от перенапряжения, выступают в качестве единственного варианта, способного выровнять напряжение до установленных норм.

    Все стабилизирующие устройства, используемые в быту, разделяются на два основных типа. Они могут быть линейными, когда к ним подключается один или несколько бытовых приборов, или магистральными, устанавливаемыми на вводе сети в квартире или во всем здании.

    Читайте так же:  Справка о доходах для биржи труда

    Источник: http://electric-220.ru/news/ustrojstvo_zashhity_ot_perenaprjazhenija/2018-05-29-1519

    УЗО: Назначение, причины срабатывания, подключение УЗО

    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.

    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.

    Видео (кликните для воспроизведения).

    Источник: http://electric-220.ru/news/kak_rabotaet_uzo/2014-12-24-781

    Принципы работы устройств защиты
    Оценка 5 проголосовавших: 1

    ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

    Please enter your comment!
    Please enter your name here