Размещено на http://www.allbest.ru/

Устройство защитного отключения

Устройство защитного отключения (УЗО), более точно устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным (остаточным) током (УЗО-Д) - коммутационный аппарат, который при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения при определённых условиях эксплуатации должны вызвать размыкание контактов. Такой дисбаланс иногда вызван протеканием тока через тело человека, который заземлен и случайно коснулся части цепи с током. При этих условиях может произойти смертельный удар током. УЗО предназначены для быстрого разъединения цепи, чтобы уменьшить вред вызванный таким ударом тока, хотя они не обеспечивают защиту от перегрузки или короткого замыкания.

В Соединенных Штатах и Канаде, устройство защитного отключения также известно как выключатель неисправности заземления цепи (GFCI), выключатель неисправности заземления (GFI) или выключатель тока утечки (ALCI). В Австралии их иногда называют "безопасные выключатели" или просто "УЗО". Они могут быть обнаружены на кухнях, ванных, и других местах, где может быть влажно.

Назначение и применение

УЗО предназначены для предотвращения удара электрическим током, обнаруживая замыкание, которое может быть меньше (обычно 5-30 мА), чем ток необходимый для стандартного выключателя или предохранителя (несколько А). УЗО срабатывает в течение 25-40 миллисекунд, прежде чем электрический ток вызовет фибрилляцию сердца - наиболее частую причину смерти от электрического тока.

В Соединенных Штатах, согласно Национальным Правилам Эксплуатации Электроустановок требует, чтобы УЗО защищающие людей от замыканий, отключали цепь, если ток замыкания превышает диапазон 4-6 мА в течение 25 миллисекунд. Устройства УЗО которые защищают оборудование (а не людей), применяются с уставкой по току до 30 мА. В Европе, в большинстве случаев УЗО применяются с уставкой по току 10-300 мА.

УЗО работает измеряя текущий баланс токов между двумя проводниками, используя разность токов в трансформаторе. Устройство откроет свои контакты, когда оно обнаруживает разницу в токе между рабочим проводом и нулевым проводом. Восстановление питание возобновляется только когда разница будет равна 0, иначе замыкание тока может произойти где-нибудь еще (на землю или другой провод и т.п.).

УЗО с уставками по току выше 500 мА иногда применяется в условиях (например вычислительные центры), где более низкий риск случайных замыканий.

В некоторых странах, двухпроводные розетки могут быть заменены трехпроводными УЗО, для защиты от удара электрическим током, в этом случае заземляющий провод не подключается к УЗО, но розетка должна быть с соответствующей отметкой.

Пример

На фотографии показано внутреннее устройство одного из типов УЗО. Данное УЗО предназначено для установки в разрыв шнура питания. Его номинальный ток 13 А, отключающий дифференциальный ток 30 мА. Данное устройство является: УЗО со вспомогательным источником питания, выполняющим автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника.

Фазный и нулевой проводники от источника питания подключаются к контактам (1), нагрузка УЗО подключается к контактам (2). Проводник защитного заземления (не показан) подключается к нагрузке.

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

Катушка (6) на тороидальном сердечнике является вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока, который окружает фазный и нулевой проводники. Проводники проходят сквозь тор, но не имеют электрического контакта с катушкой. В нормальном состоянии ток, текущий по фазному проводнику, точно равен току, текущему по нулевому проводнику, однако эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг друга и в катушке дифференциального трансформатора тока ЭДС отсутствует.

Любая утечка тока из защищаемой цепи на заземленные проводники (например, прикосновение человека к фазному проводнику) приводит к нарушению баланса в трансформаторе тока: через фазный проводник "втекает больше тока", чем возвращается по нулевому (часть тока утекает через тело человека, то есть помимо трансформатора).

Эта разница сразу же регистрируется следящим устройством (6), которое приводит в действие сенсорную схему (7). Сенсорная схема отключает питание соленоида (5). Отключенный соленоид больше не удерживает контакты (4) в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку.

устройство защитное отключение остаточный ток

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

Использование и размещение

В большинстве стран не все цепи в домах защищены УЗО. Если для электрической цепи установлено только одно УЗО, то при любом повреждении будет отключаться вся нагрузка. Согласно техническим нормам в Великобритании одним УЗО защищаются все защищаемые цепи, но не все цепи необходимо защищать. Согласно правилу введенному в 2008 году все новые электрические системы должны быть защищены УЗО, однако это правило не касается уже имеющихся систем.

УЗО в США имеют связь между собой, чтобы была возможность отключения по цепочке, таким образом все цепи могут быть защищены одним УЗО.

Защита от статочных токов и сверхтоков может быть осуществлена одним устройством, устанавливаемым на специальной рабочей панели. Эти устройства известны в Европе и США как УЗО-Д. В США УЗО-Д более дорогие чем простые УЗО.

Для питания УЗО необходима лишь одна цепь питания, при условии что оно правильно установлено. Исключением может быть трансформатор тока, заземляющий систему, так как их сопротивление может быть выше, и при замыкании значение тока будет недостаточным, чтобы сработал рабочий выключатель или предохранитель. В этом случае применяются специальные УЗО с уставкой по току 100мА (или выше), которые защищают всю систему, а затем более чувствительные УЗО которые должны защищать цепи с большим риском удара током.

Тестирование

УЗО может быть протестировано нажатием кнопки "тест”, для проверки его работоспособности. Если УЗО присоединено неверно, то оно может не сработать и как правило его настройку осуществляет монтажник, используя вольтметр, соединив рабочую фазу с землей по внешнему контуру.

Ограничения

УЗО не может полностью исключить риск поражения электрическим током или пожара. УЗО не реагирует на аварийные ситуации, если они не сопровождаются утечкой из защищаемой цепи. В частности, УЗО не реагирует на короткие замыкания между фазами и нейтралью. Должна обеспечиваться защита от тока перегрузки. Выключатель который объединяет в себе функции УЗО и защиты от тока перегрузки должен обеспечивать защиту от обоих типов повреждений. Они известны как RCBO и выполняются в 1, 2, 3 и 4х полярной конфигурации. RCBO обычно разделяет цепи небаланса и цепи с током перегрузки, но имеет один размыкающий механизм.

УЗО поможет защитить человека от удара электрическим током, когда ток течет через человека из фазы на землю. УЗО также не сработает, если человек оказался под напряжением, но утечки при этом не возникло, например, при прикосновении пальцем одновременно и к фазному, и к нулевому проводникам. Предусмотреть электрическую защиту от таких прикосновений невозможно, так как нельзя отличить протекание тока через тело человека от нормального протекания тока в нагрузке.

В результате установки только одного УЗО могут возникнуть проблемы, т.к. при срабатывании защиты будет проходить потеря освещения или размораживание пищи. УЗО также доставляет неприятности с устройствами где утечка на землю является обыкновением, а не причиной повреждения, как например в водяных нагревателях.

Опасная ситуация может возникнуть когда нулевой провод поврежден или отключен перед УЗО, а рабочая фаза не отключена. В этом случае ток необходимый для питания УЗО не будет поступать, и оно не будет работать. Цепь будет выглядеть отключенной, но если кто-нибудь коснется рабочей фазы, думая, что она отключена, то УЗОР не сработает. По этой причине выключатель устанавливается таким образом, что нейтральный провод отключается только тогда, когда рабочая фаза тоже выключена. Разделение однополярного выключателя никогда не используется для нулевой и рабочей фазы, только 2 или 4 полярные выключатели используются в случаях, когда есть необходимость переключения нулевого провода.

Размещено на Allbest.ru