Принцип роботи УЗО і схема підключення

З ранніх років дітей застерігають щодо небезпечного впливу електрики. Пізніше, на уроках фізики вони дізнаються, що смертельно небезпечною є сила струму більше 0,1А або 100мА. Але багато людей плутають це поняття і напруга.

Перш, ніж знайомитися з пристроєм приладу, здатного захистити від згубної дії електрики, потрібно освіжити в пам’яті його основні концепції. Потік електричних зарядів, завдяки здатності створювати теплові, електромагнітні, електрохімічні взаємодії є енергоносієм, в корені визначив розвиток людства.

Але, при проходженні крізь людське тіло, ці взаємодії згубно впливають на будову клітин на молекулярному рівні, викликаючи їх загибель. Також паралізованою стає нервова система, що працює за принципом обміну електричними зарядами. Чим більше електронів проходить через провідник, тим більшою є сила струму, тим більше його нищівну силу.

візуалізація електрики

Наочно цю силу можна порівняти з об’ємом рухається води, тоді як напруга з різницею рівнів. Падаюча з великого вертикального відстані тонка струмінь не матиме відчутного впливу на людське тіло, в порівнянні з метрової висоти потоком, що збиває з ніг.

Напруга U створює електричний струм, прямо пропорційний U, а його сила I, відповідно до закону Ома, обернено пропорційна опору R джерела живлення, що живлять проводів і самого провідника, яким є людське тіло в момент поразки, I = U / R. Оскільки напруга мережі стандартно, її опір дуже мало, ступінь вражаючого впливу електрики залежить від опору організму, сухості шкіри, наявності взуття.

Вимірювання витоку викликає ураження.
В ідеальній двухпроводной системі струми в фазному і нульовому проводі рівні: IL = IN. Якщо де-небудь в ланцюзі відбудеться контакт проводу із землею через погану ізоляцію, або людське тіло, то IL = IN + IΔn, де IΔn – струм витоку, що викликає ураження, або займання кабелю. Відповідно IΔnравен різниці вхідного і вихідного струмів: IΔn = IL-IN.

Вимірювання даної різниці (англ. Different) за допомогою диференціального трансформатора дало можливість створити пристрій захисного відключення (скорочено УЗО), яке розмикає ланцюг, відключаючи напруга, якщо IΔn перевищує небезпечне для здоров’я значення, чи пожежонебезпечний ток більше 100мА.

Диференціальний трансформатор струму має дві первинні обмотки (котушки), включені різноспрямовано, і вторинну обмотку, яка має підключення до виконавчого пристрою відключає механізму. Якщо в первинних котушках IL = IN, то магнітний потік в тороідальному осерді буде взаємно компенсувати ФL = Фn, відповідно на вторинній обмотці НЕ буде наводиться електрорушійна сила, яка не буде струму і його впливу на електромагнітне реле вимикача.

Момент спрацьовування пристрою

У разі появи витоку IL> IN, що призводить до дисбалансу магнітних потоків, ФL > Фn, а їх різниця, завдяки електромагнітної індукції, буде впливати на вторинну котушку, в ній виникне струм IΔ>0, що відключає захисний вимикач.

Таким чином, принцип роботи УЗО складається в спрацювання спорогенезу механізму (расщепителя) при зіставленні вхідних і вихідних струмів, якщо перевищення їх різниці вище встановленого значення, яке називають уставкой. З причини того, що існують втрати струму, викликані електромагнітним випромінюванням, конденсаторним ефектом, статичним розрядом, а також, тому що ізоляція не ідеальна, уставка приймається вище нульового значення і залежить від сфери застосування пристроїв захисту.

Даний принцип вимірювання диференціального струму справедливий і для трифазної напруги. В даному випадку застосовуються четверо первинних обмоток: три фазні і одна нульова, і в ідеальній системі сума всіх струмів дорівнює нулю. При витоку на одному з фазних проводів рівновага порушується і виникає IΔ, що викликає спрацьовування захисту.

Номінальний відключає струм (уставка)

Для кабелів електричних ліній, згідно з ПУЕ, приймається значення втрат 0,01мА на кожен метр дроти, і для електроприладів застосовується коефіцієнт 0,4 мА втрат на кожен Ампер навантаження.

Тому для підключення за допомогою коротких проводів порівняно невеликого навантаження застосовують якомога меншу уставку з ряду уніфікованих значень відключає номінального диференціального струму IΔn, який вказують на корпусі УЗО: 10; 30; 100; 300; 500 мА.

Наприклад, для підключення бойлера, розеток, освітлення у ванній, де ймовірність ураження велика з причини високої вологості повітря і мокрих поверхонь, застосовується IΔn = 10мА. Також дана уставка підходить для кухні або електрифікації підвалу, гаража. Для всього будинку потрібно вибрати пристрій захисного відключення з IΔn = 30мА, щоб уникнути помилкових спрацьовувань через великої кількості споживачів при значній протяжності мережі.

Для забезпечення пожежної безпеки енергомереж великої протяжності застосовують значення уставки вище 100мА. Для різних груп споживачів можливо паралельне підключення декількох УЗО з різним диференціальним струмом відключення. Також поширена схема послідовного включення УЗО з різною уставкой для забезпечення селективного захисту.

практичне використання

Щоб принцип роботи УЗО був більш зрозумілий, потрібно розглянути варіанти його практичного використання. У разі, якщо використовується двухпроводная система харчування, якщо внутрішня схема електроприладу дала збій і з’явилося небезпечне напруга на його корпусі, при дотику до нього або оголені дроти під напругою, струм піде через людське тіло в землю, тим самим порушуючи баланс струмів в диференціальному трансформаторі, через що виник IΔ відключить харчування.

Потерпілий при цьому отримає шок через короткострокової дії струму, що перевищує уставку, значення якого буде залежати від суми опорів шкіри, тканин організму, взуття, статі.

Вологість і площа контакту теж мають істотне значення, тому травматизм і глибина шоку залежать від умов в кожному конкретному випадку, але ступінь ураження не є фатальною зважаючи короткостроковість дії вражаючого фактора, через високий швидкодії УЗО.

За умови використання додаткового третього заземлюючого провідника РЕ, при пробої ізоляції всередині електроприладу, ураження взагалі не трапиться, так як в цей момент при появі струму витоку тут же спрацює УЗО. Без його використання, знищення хоч і не відбудеться через заземлення корпусу, але струми витоку небезпечні своїм виділенням тепла, яке може привести до подальшого руйнування електроприладу і навіть спровокувати його загоряння, що приводить до пожежі.

Вважається, що при струмі більшому 100мА в точці пробою ізоляції виділяється досить тепла, щоб нагріти контактують матеріали до температури їх плавлення і загоряння.

Тому УЗО, крім захисту від смертельного електричного шоку також з успіхом застосовується для забезпечення пожежної безпеки мережі. Очевидно, що цю функцію виконують УЗО з будь-уставкой, але потрібно пам’ятати, що пристрої захисту з IΔn>100мА застосовуються тільки для запобігання пожеж при токах витоку в пробоях ізоляції.

важливо

При контакті вихідного нульового проводу УЗО з землею, заземленням або вхідним нулем, буде помилкове спрацьовування захисту.
Оскільки УЗО не захищає від короткого замикання і перевантажень по струму, його треба встановлювати разом із захисним автоматом.
Працездатність УЗО слід періодично перевіряти за допомогою кнопки «Тест».

Ссылка на основную публикацию