УЗО — предназначение, принцип на изграждане, избор

Устройствата за остатъчен ток (RCD) са едни от най -популярните устройства, използвани както от строителни корпорации, така и от частни потребители. Но как да се уверите в правилния избор RCD? Надявам се, че тази статия ще ви улесни при навигацията на пазара на RCD, наситен с различни модели.

Устройство за остатъчен ток. Основите

Устройствата за остатъчен ток (RCD) или, по друг начин, устройствата за диференциална защита, са предназначени да предпазват хората от токов удар в случай на електрически повреди или в контакт с части под напрежение на електрическа инсталация, както и за предотвратяване на пожари и пожари, причинени от изтичане течения и земни разломи … Тези функции не са присъщи на конвенционалните прекъсвачи, които реагират само на претоварване или късо съединение.

Каква е причината за търсенето на противопожарни средства за тези устройства?

Според статистиката причината за около 40% от всички възникващи пожари е „затваряне на електрически проводници“.

В много случаи общата фраза „късо съединение на електрически проводници“ често обхваща електрически течове, които възникват поради стареене или повреда на изолацията. В този случай токът на изтичане може да достигне 500mA. Експериментално е установено, че когато тече ток на утечка с точно такава сила (и какво е половин ампер? Нито термично, нито електромагнитно освобождаване към ток с такава сила просто не реагират — само поради причината, че те не са предназначени за това) за максимум половин час през мокри дървени стърготини, те спонтанно се запалват. (И това се отнася не само за дървени стърготини, но като цяло за всеки прах.)

И как устройствата за диференциална защита предпазват вас и мен от токови удари?

Ако човек докосне част под напрежение, през тялото му ще протече ток, чиято стойност е коефициентът на разделяне на фазовото напрежение (220 V) на сумата от съпротивленията на проводниците, заземяването и самото човешко тяло: Ipers = Uph / (Rpr + Rz + Rp). В този случай съпротивленията на заземяването и окабеляването в сравнение със съпротивлението на човешкото тяло могат да бъдат пренебрегнати, като последното може да се приеме равно на 1000 ома. Следователно въпросната текуща стойност ще бъде 0,22 A или 220 mA.

От нормативната и справочна литература относно мерките за защита на труда и безопасността е известно, че минималният ток, чийто поток вече се усеща от човешкото тяло, е 5 mA. Следващата стандартизирана стойност е така нареченият ток на освобождаване, равен на 10 mA. Когато поток от такава сила преминава през човешкото тяло, възниква спонтанно свиване на мускулите. Електрически ток от 30 mA вече може да причини дихателна парализа. Необратими процеси, свързани с кървене и сърдечни аритмии, започват в човешкото тяло, след като през тялото му тече ток от 50 mA. Смъртоносен изход е възможен при излагане на ток от 100 mA. Очевидно е, че човек вече трябва да бъде защитен от ток, равен на 10 mA.

Така че своевременната реакция на автоматизацията на ток по -малък от 500 mA предпазва обекта от пожар, а на ток по -малък от 10 mA — предпазва човек от последиците от случайно докосване на части под напрежение.

Известно е също, че можете спокойно да задържите тоководещата част, която е под напрежение 220 V, за 0,17 s. Ако активната част е под напрежение при 380 V, времето за безопасно докосване се намалява до 0,08 s.

Проблемът е, че такъв малък ток и дори за пренебрежимо кратко време не е в състояние да фиксира (и, разбира се, да изключи) конвенционалните защитни устройства.

Следователно такова техническо решение се ражда като феромагнитно ядро ​​с три намотки: — „токово захранване“, „токов проводник“, „управление“. Токът, съответстващ на фазовото напрежение, приложено към товара, и токът, протичащ от товара в неутралния проводник, предизвикват магнитни потоци от противоположни знаци в сърцевината. Ако няма течове в товара и в защитената част на окабеляването, общият поток ще бъде нула. В противен случай (докосване, повреда на изолацията и т.н.), сумата от двата потока става ненулева.

Потокът, възникващ в сърцевината, предизвиква електродвигателна сила в управляващата намотка. Реле е свързано към контролната намотка чрез прецизно филтриращо устройство за всякакви смущения. Под въздействието на ЕМП, възникваща в управляващата намотка, релето прекъсва фазовите и нулевите вериги.

В много страни използването на RCD в електрически инсталации се регулира от норми и стандарти. Така например в Руската федерация — приета през 1994-96 г. GOST R 50571.3-94, GOST R 50807-95 и др. Съгласно GOST R 50669-94, RCD се инсталира безпроблемно в електрозахранващата мрежа на мобилни сгради от метал или с метална рамка за улична търговия и битови услуги . През последните години администрациите на големите градове, в съответствие с държавните стандарти и препоръки на Главгосенергонадзор, взеха решения за оборудване на фонда от жилищни и обществени сгради с тези устройства (в Москва — Заповед на правителството на Москва № 868 -RP от 20.05.94 г.).

УЗО са различни …. Трифазни и еднофазни …

Но разделянето на RCD на подкласове не свършва дотук …

В момента на руския пазар има 2 коренно различни категории RCD.

1. Електромеханичен (независим от мрежата)

2. Електронен (зависи от мрежата)

Нека разгледаме отделно принципа на действие на всяка от категориите:

Електромеханични УЗО

Основателите на RCD са електромеханични. Тя се основава на принципа на прецизната механика, т.е. като погледнете вътре в такъв RCD, няма да видите сравнителите на операционните усилватели, логиката и други подобни.

Състои се от няколко основни компонента:

1) Така нареченият токов трансформатор с нулева последователност, неговата цел е да проследява тока на изтичане и да го предава с определен Ktr към вторичната намотка (I 2), I ut = I 2 * Ktr (много идеализирана формула, но отразяващ същността на процеса).

2) Чувствителен магнитоелектричен елемент (заключващ се, т.е.при задействане без външна намеса, той не може да се върне в първоначалното си състояние — ключалка) — играе ролята на прагов елемент.

3) Реле — осигурява задействане, ако ключалката е задействана.

Този тип RCD изисква високо прецизна механика за чувствителния магнитоелектричен елемент. Понастоящем само няколко световни компании продават електромеханични УЗО. Тяхната цена е много по -висока от цената на електронните RCD.

Защо електромеханичните RCD са станали широко разпространени в повечето страни по света? Всичко е много просто — този тип RCD ще работи, ако бъде открит ток на утечка при всяко ниво на напрежение в мрежата.

Защо този фактор (независимо от нивото на мрежовото напрежение) е толкова важен?

Това се дължи на факта, че когато използваме работещ (обслужван) електромеханичен RCD, ние гарантираме в 100% от случаите, че релето се задейства и съответно захранването на потребителя се изключва.

В електронните УЗО този параметър също е голям, но не е равен на 100% (както ще бъде показано по -долу, това се дължи на факта, че при определено ниво на мрежово напрежение електронната RCD верига няма да работи), а в нашия всеки процент е възможен човешки живот (било то пряка заплаха за човешкия живот, когато докосне проводниците, или косвена, в случай на пожар от изгаряне на изолацията).

В повечето от така наречените «развити» страни електромеханичните УЗО са стандарт и устройство, което е задължително за широко използване.У нас има постепенно преминаване към задължителната употреба на УЗО, но в повечето случаи на потребителя не се дава информация за вида на УЗО, което води до използването на евтини електронни УЗО.

Електронни RCD

Всеки строителен пазар е наводнен с такива RCD. Разходите за електронни УЗО са на места по -ниски, отколкото за електромеханични до 10 пъти.

Недостатъкът на такива RCD, както вече беше споменато по -горе, не е 100% гаранция, ако RCD е в добро състояние, да се задейства в резултат на появата на ток на утечка. Предимството е евтиността и наличността.

По принцип електронният RCD е изграден по същия начин като електромеханичния (фиг. 1). Разликата се крие във факта, че мястото на чувствителния магнитоелектричен елемент се заема от сравнителен елемент (компаратор, ценеров диод). За да работи такава схема, ще ви трябва токоизправител, малък филтър (вероятно дори KREN). Защото токовият трансформатор с нулева последователност е стъпка надолу (десетки пъти), тогава е необходима и схема за усилване на сигнала, която в допълнение към полезния сигнал също ще усили смущенията (или сигнала за дисбаланс, присъстващ при нулев ток на утечка) ). От горното е очевидно, че моментът, когато релето се задейства в този тип RCD, се определя не само от тока на утечка, но и от мрежовото напрежение.

Ако не можете да си позволите електромеханичен RCD, тогава все пак си струва да вземете електронен RCD, защото работи в повечето случаи.

Има и случаи, когато няма смисъл да купувате скъп електромеханичен RCD. Един от тези случаи е използването на стабилизатор или непрекъснато захранване (UPS) при захранване на апартамент / къща. В този случай няма смисъл да се вземе електромеханичен RCD.

Веднага отбелязвам, че говоря за категориите RCD, техните плюсове и минуси, а не за конкретни модели. Можете да закупите нискокачествени RCD от електромеханичен и електронен тип. Когато купувате, поискайте сертификат за съответствие, защото много електронни УЗО на нашия пазар не са сертифицирани.

Токов трансформатор с нулева последователност (TTNP)

Обикновено това е феритен пръстен, през който (вътре) преминават фазовите и неутралните проводници, те играят ролята на първичната намотка. Вторичната намотка е равномерно навита върху повърхността на пръстена.

Перфектно:

Нека токът на изтичане е нула. Токът, протичащ през фазовия проводник, създава магнитно поле равно по големина на магнитното поле, създадено от тока, протичащ през нулевия проводник, и противоположно по посока. По този начин общият поток на съединителя е нула, а токът, индуциран във вторичната намотка, е нула.

В момента, когато токът на утечка тече по проводниците (нула, фаза), се появява неравенство на тока, в резултат на възникването на поток от съединител и индуциране на ток, пропорционален на тока на утечка към вторичната намотка.

На практика има ток на дисбаланс, който тече през вторичната намотка и се определя от използвания трансформатор. Изискването за TTNP е следното: токът на дисбаланс трябва да бъде значително по -малък от тока на утечка, намален до вторичната намотка.

Избор на RCD

Да предположим, че сте решили вида на RCD (електромеханичен, електронен). Но какво да изберем от огромния списък с предлагани продукти?

Можете да изберете RCD с достатъчна точност, като използвате два параметъра:

Номинален ток и ток на утечка (ток на изключване).

Номиналният ток е максималният ток, който ще тече през фазовия проводник. Лесно е да се намери този ток, като се знае максималната консумация на енергия. Просто разделете консумацията на енергия в най -лошия случай (максимална мощност при минимум Cos (?)) На фазовото напрежение. Няма смисъл да поставяте RCD за ток, по -голям от номиналния ток на машината пред RCD. В идеалния случай, с резерв, ние приемаме RCD за номинален ток, равен на номиналния ток на машината.

Често се срещат RCD с номинални токове 10,16,25,40 (A).

Токът на утечка (ток на задействане) обикновено е 10 mA, ако RCD е инсталиран в апартамент / къща за защита на човешкия живот, и 100-300mA в предприятие за предотвратяване на пожари, ако проводниците са изгорени.

Има и други параметри на RCD, но те са специфични и не са интересни за обикновените потребители.

Изход

Тази статия обхваща основите на разбирането на принципите на RCD, както и методите за конструиране на различни видове устройства за остатъчен ток. Електромеханичните и електронните УЗО, разбира се, имат право на съществуване, защото има свои изразителни предимства и недостатъци.