|
|
Пособие. Пособие. Титов. Содержание Введение. Значение электроотопительных систем и их виды Глава Централизованные электроотопительные системы
7. Класс токоограничения - указывается сразу под значением предельного тока отключения на корпусе. Токоограничитель способствует ускоренному отключению автоматического выключателя тем самым не давая току КЗ достигнуть своего максимального значения. По сути, этот параметр ограничивает время короткого замыкания. Различают три класса токоограничителя, которые маркируют в черном квадрате: класс – 1 маркировка отсутствует, или иными словами, автоматы, на корпусе которых отсутствует класс токоограничения, относятся к первому классу. Время ограничения составляет более 10 мс; класс – 2 ограничивает время прохождения тока КЗ в пределах 6-10 мс; класс – 3 ограничивает время прохождения тока КЗ в пределах 2.5-6 мс (самый быстрый).
Чем выше класс, тем быстрее отключится автомат.
Назначение, устройство и выбор УЗО
Устройство Защитного Отключения (УЗО) — это коммутационный аппарат, предназначенный для защиты электрической цепи от токов утечки, что в свою очередь обеспечивает защиту от пожаров (возгорания электропроводки) и от поражения человека электрическим током.Также, иногда, можем встретить аббревиатуру УДТ (устройство дифференциального тока) или ВДТ (выключатель дифференциального тока), это, в данном случае, все синонимы. УЗО относятся к электрическим аппаратам защиты, как и автоматические выключатели. УЗО коммутирует электрические цепи, отслеживая при этом проходящие токи и разрывает цепь в случае обнаружения утечки. Впервую очередь устройство защитного отключения защищает человека от поражения электрическим током.Чтобы лучше понять почему и главное, как УЗО выполняет свои защитные функции, необходимо понимать принцип его работы. Идея основана на том, что ток, протекающий через фазный провод, должен быть равен току, протекающему через нулевой провод – для цепей однофазного тока при двухпроводной разводке и что ток в нейтральном проводе должен быть равен сумме токов, которые протекают в фазах для трехфазной четырехпроводной цепи. Когда в таком контуре из-за случайного прикосновения человека к неизолированным частям токопроводящих элементов цепи или при контакте оголенной части проводки (из-за повреждения) с другими токопроводящими предметами, образующими новую электрическую цепь, происходит так называемая утечка тока – равенство входящего и выходящего токов нарушается. Это нарушение может быть зарегистрированным и использоваться как команда на отключение всей электрической цепи. На этом процессе и было сконструировано УЗО. А ток «утечки» в рамках электротехники стали называть дифференциальным током. Очень наглядно принцип действия УЗО в однофазной сети, отражает следующая схема (рис.3.15):
Рис.3.15 Принцип действия УЗО в однофазной цепи:
УЗО; 2 – верхний фазный проводник; 3 – верхний нулевой проводник; 4 – нижний фазный проводник; 5 – нижний нулевой проводник; 6 – электроприбор; 7 – защитный проводник заземления
На схеме изображено двухполюсное устройство защитного отключения (1), к верхним клеммам которого подключены фазный (2) и нулевой (3) проводники вводного электрического кабеля, а к нижним фазный (4) и нулевой (5) проводники, идущие на нагрузку, например, к электрической розетке, к которой подключен электроприбор – в данном случае водонагреватель (6). К корпусу, которого, напрямую, минуя УЗО, подключен защитный проводник – заземление (7). В штатном, нормальном режиме работы, электроны двигаясь по фазному проводнику проходят через УЗО на нагрузку – ТЭН электрокотла, затем выходят по нулевому проводнику, так же проходя через УЗО и направляются в землю. Токи равны:
I1 = I2
Теперь (рис.3.16), ток входящий по фазному проводнику (2) количественно равен сумме тока на нулевом проводнике (3), все также идущему от ТЭН через УЗО, и тока утечки, уходящего через корпус на землю (7) I1=I2+I3.
в землю.
Рис.3.16 Принцип действия УЗО при утечке тока:
1 - УЗО; 2 – верхний фазный проводник; 3 – верхний нулевой проводник; 4 – нижний фазный проводник; 5 – нижний нулевой проводник; 6 – электроприбор; 7 – защитный проводник заземления
Соответственно, входящий ток в устройство, больше исходящего, на величину тока утечки I1 > I2. На этом эффекте и основанпринцип работы УЗО – оно определяет разницу между величиной входящего тока по фазному проводнику и исходящего по нулевому и, если она будет выше порога срабатывания, УЗО немедленно разрывает электрическую цепь. Аналогичный принцип действия у устройства защитного отключения и при касании человеком оголенного провода под напряжением, в этом случае часть тока уходит в человеческое тело, образовавшуюся утечку сразу же обнаруживает УЗО и отключает подачу электрического тока. Всё это, происходит за доли секунд и человек не успевает получить серьезных травм. Чтобы разобраться, как устройство защитного отключения определяет утечку тока, рассмотрим устройство стандартного УЗО (рис.3.17).
Рис.3.17 Схема устройства УЗО:
1 – трансформатор дифференциального тока; 2 – электромагнитное реле;
3 – механизм расцепителя электрической цепи; 4 – механизм проверки;
5 – нагрузка (электрокотел)
Из схемы видно, что при нормальном режиме работы УЗО, когда его подвижные контакты замкнуты, ток I1 величиной к примеру 5 (А) от фазного провода проходит через магнитопровод (1) УЗО, затем через нагрузку (5), и возвращается в сеть по нулевому проводнику, так же через магнитопровод УЗО, при этом величина тока I2 равна величине тока I1 и составляет 5 (А). Согласно закону электромагнитной индукции ток I1 проходя через магнитопровод УЗО создает в нем магнитный поток Ф1 условной величиной равной 5 единиц, в свою очередь ток I2 так же создает в магнитопроводе магнитный поток Ф2 такой же величины равной 5 единиц, но так как направление тока I2 противоположно направлению тока I1, то и создаваемый им магнитный поток Ф2 так же направлен встречно магнитному потоку Ф1, поэтому суммарный магнитный поток в магнитопроводе равен нулю:
Фсумм= Ф1+ Ф2=5+(-5)=0
Так как суммарный магнитный поток в магнитопроводе равен нулю, во вторичной обмотке ток не индуктируется. Электрическая цепь находится в нормальном режиме работы. В случае же, когда происходит утечка электрического тока, по фазному и нулевому проводнику будут протекать различные токи, что вызовет неравенство встречных магнитных потоков на магнитном сердечнике дифференциального трансформатора (1) и образование тока во вторичной обмотке. В такой ситуации часть тока электрической цепи поступающая от фазного провода не будет возвращаться в сеть, а проходя через тело человека будет уходить в землю при этом ток I2, который будет возвращаться в сеть через магнитопровод УЗО по нулевому проводу будет меньше тока I1, поступающего в сеть, соответственно и величина магнитного потока Ф1 станет больше величины магнитного потока Ф2, в результате чего в магнитопроводе УЗО суммарный магнитный поток уже не будет равен нулю.
Пример: ток I1=6А, ток I2=5,5А, т.е. 0,5 А протекает через тело человека в землю (т.е. 0,5 А — ток утечки), тогда магнитный поток Ф1 будет равен 6 условных единиц, а магнитный поток Ф2 — 5,5 условных единиц тогда суммарный магнитный поток будет равен:
Фсумм= Ф1+ Ф2 =6+(-5,5)=0,5 усл. ед.
Возникший суммарный магнитный поток индуктирует электрический ток во вторичной обмотке, который проходя через магнитоэлектрическое реле приводит его в работу, а оно, в свою очередь, размыкает подвижные контакты отключая электрическую цепь. Механизм проверки (4), в конструкции УЗО, имитирует утечку, тем самым помогая проверять работоспособность устройства. Устроен он довольно просто, как видно из схемы, это обычное сопротивление – нагрузка, подключенная в обход дифференциального трансформатора. При нажатии кнопки «ТЕСТ», электрический ток с фазного провода, пройдя сопротивление, попадает на нулевой провод обмотки трансформатора, минуя измерительный трансформатор. В результате чего, ток на входящем фазном проводе и исходящем нулевом получится разным, на вторичной обмотке образуется ток небаланса, запускающий механизм отключения электрической цепи.Эта схема довольно точно описывает устройство УЗО и, хотя внутренняя конструкция узлов, в зависимости от модели и производителя, может различаться, общий принцип работы остаётся неизменным. Зная внутреннее устройство, можно легко определить УЗО на однолинейных схемах электрощитов, ведь в его условном обозначении присутствуют все описанные выше элементы. В зависимости от типа сети, подключение УЗО осуществляется по одной из следующих схем:
Подключение УЗО без заземления (рис.3.18) - такая схема применяется, как правило, в зданиях со старой электропроводкой (двухпроводной), в который отсутствует заземляющий провод.
Рис.3.18 Подключение УЗО без заземления
Подключение УЗО с заземлением, которые делятся на:
а) Схема подключения УЗО (рис.3.19)в электросети системы ТN-C-S (когда нулевой проводник разделяется на нулевой рабочий и нулевой защитный);
Рис.3.19 Схема подключения УЗО в электросети системы TN-C-S
Схема подключения УЗО (рис.3.20) в электросети системы ТN-S (когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены):
Рис.3.20 Схема подключения УЗО в электросети системы TN-S
Важно знать, что в схеме нельзя, после установленного УЗО, соединять между собой рабочий ноль (синий провод на схеме) и провод заземления(зеленый провод на схеме).
УЗО бывают двух типов: электромеханическое и электронное. На корпусе всех современных УЗО изображается его электрическая схема. Если ее нет на лицевой части корпуса нужно искать сверху. Схема электронного УЗО несколько отличается от схемы электромеханического. Она заключается в изображении дополнительной электронной платы (рис.3.21). Основным рабочим органом электромеханического УЗО является дифференциальный трансформатор (магнитопровод с обмоткой), который сравнивает величины, уходящего в сеть тока и тока, возвращающегося из сети, а в электронном эту функцию выполняет электронная плата, для работы которой необходимо напряжение.
Рис.3.21 Структурные электрические схемы УЗО
В принципе электронное УЗО строится по той же схеме, что и электромеханическое. Разница заключается в том, что место чувствительного магнитоэлектрического элемента занимает элемент сравнения (компаратор, стабилитрон).
Рис.3.22 Принципиальная электрическая схема электронного УЗО
Для работоспособности такой схемы (рис.3.22) понадобится выпрямитель, небольшой фильтр. Т.к. трансформатор тока нулевой последовательности – понижающий (в десятки раз), то также необходима цепочка усиления сигнала, которая кроме полезного сигнала также будет усиливать помеху(или сигнал небаланса присутствующий при нулевом токе утечки). Из вышесказанного очевидно, что момент срабатывании реле, в данном типе УЗО, определяется не только током утечки, но и сетевым напряжением. Представим ситуацию: по какой-то причине «пропал» ноль (например отгорел нулевой проводник), при этом, если в сети установлено электронное УЗО его электронная плата обесточится и в случае, если человек коснувшись фазного провода попадет под напряжение, данное УЗО не сработает. Электромеханическое же УЗО сохранит свою работоспособность даже в случае отсутствия напряжения и отключит электрическую цепь. Поэтому предпочтительнее использовать именно электромеханическое УЗО.
Для подключаемых УЗО имеется по два общепринятых символа на схемах (рис.3.23).
Рис.3.23 Условные символы изображения УЗО на схемах
Дифференциальный автомат является универсальным устройством по защите электрической сети от различных факторов. В тоже время, связка УЗО и автоматического размыкателя более удобна при эксплуатации. При поломке можно заменить один прибор, что проще и экономичнее. Если в цепи установлен дифференциальный автомат, точно выявить причину срабатывания (короткое замыкание, продолжительная предельная нагрузка, возникновение тока утечки) не всегда возможно: это может быть любой из факторов, плюс повреждение в одном из электроприборов. Установка причин срабатывания защиты может занять некоторое время. Поэтому окончательный выбор в пользу того или другого электрического аппарата принимается на месте или при проектировании, исходя из конкретных условий, состояния и характеристик сети. На корпусе любого коммутационного аппарата, будь то автоматический выключатель или УЗО, наносится специальная маркировка его технических характеристик. По этим данным и выполняют подбор устройства под заданные условия эксплуатации. Чтобы отличить УЗО от дифференциального автомата визуально, нужно обязательно помнить о четырех явных признаках:
Надпись на корпусе (рис.3.24). Все отечественные аппараты, и даже некоторые зарубежные изделия имеют на корпусе четкое обозначение – «выключатель дифференциальный» (он же УЗО) или «автоматический выключатель дифференциального тока» (он же диффавтомат).
Рис.3.24 Обозначение технических характеристик аппаратов
Как на УЗО, так и на дифференциальном автомате, технические характеристики обозначены в виде цифр и букв. Если стоит цифра, а после нее буква «А», к примеру, 16А или 25А, это значит, что данный аппарат УЗО, на котором обозначен номинальный ток. Если же на корпусе обозначена буква, а потом цифра, к примеру, C16, значит это АВДТ. Буква «С» в этом случае обозначает тип времятоковой характеристики.
На схеме дифференциального автомата (рис.3.25) будут дополнительно обозначены тепловой и электромагнитный расцепитель, которые отсутствуют на схеме УЗО.
 
а б
Рис.3.25 Схемы обозначения аппаратов:
а) дифференциального ; б) УЗО
Что бы правильно подобрать УЗО и исключить возможность ошибки нужно знать его основные характеристики. К ним относятся:
номинальный ток — максимальный ток при котором УЗО способно длительно работать, не теряя свою работоспособность;
дифференциальный ток (IΔn) — минимальный ток утечки при котором УЗО произведет отключение электрической цепи;
номинальное напряжение — напряжение при котором УЗО способно длительно работать, не теряя свою работоспособность;
тип тока —постоянный (обозначается «=») или переменный (обозначается «
»).
Выбор УЗО основывается на следующих критериях:
а) По номинальному напряжению и типу сети: Номинальное напряжение УЗО должно быть больше либо равно номинальному напряжению защищаемой им цепи:
Uном. УЗО⩾ Uном. сети
При однофазной сети требуется двухполюсное УЗО, при трехфазной сети — четырехполюсное.
б) По номинальному току: Номинальный ток УЗО должен быть больше либо равен расчетному току защищаемой им цепи, т.е. тому току на который рассчитана данная электрическая сеть:
Iном. УЗО⩾ Iрасч. сети
Расчет тока сети можно произвести по формуле:
|
|
|
Скачать 4.68 Mb.