ЗМІСТ
Вступ
1 Призначення, принцип дії, область застосування захисного відключення
2 Класифікація ПЗВ
3 Принцип роботи УЗО
4 ПЗВ, які реагують на потенціал корпусу щодо землі
5 ПЗВ, які реагують на диференціальний (залишковий) струм
6 Принцип дії ПЗВ на прикладі
Висновок
Література
Вступ
Перший пристрій захисного відключення (УЗО) було запатентовано в Німеччині в 1928 р. Головною відмінністю запатентованого пристрою було використання для захисту людини від ураження електричним струмом принципу струмового диференціальної захисту, що раніше застосовувався тільки для захисту обладнання - генераторів, ліній, трансформаторів. У 1937 р. було ізготовілено перший чинне пристрій на базі диференціального трансформатора та поляризованого реле, що мало чутливість 0,01 А і швидкодія 0,1 с. Усі наступні роки, за винятком військових і перших повоєнних, в європейських країнах велася інтенсивна робота з вивчення дії електричного струму на організм людини, розробці електрозахисних засобів і в першу чергу - вдосконалення та впровадження ПЗВ. У середині 50-х років в Австрії, ФРН, Франції почалося масове впровадження ПЗВ (незалежних від напруги харчування - електромеханічних) в усі без винятку електроустановки - на виробництві, в громадських будівлях, житло. У США розробка УЗО йшла по шляху створення електронних пристроїв. У 1961 р. було випробувано триполюсні ПЗВ з електронним підсилювачем, що вимагав живлення від мережі, з номінальним вимикаючим диференціальним струмом 18 мА. У 1960-1970 рр.. у всьому світі, в першу чергу в країнах Західної Європи, Японії, США, почалося активне впровадження ПЗВ у широку практику. Офіційна статистика у всьому світі відзначає, що результатом масштабного впровадження ПЗВ стало різке, на порядок і більше, зниження електротравматизму. У 70-х роках в нашій країні активно велися науково-дослідні, експериментальні та дослідно-конструкторські роботи із створення та впровадження в широку практику УЗО. У України УЗО стає звичним і обов'язковим обладнанням електроустановок промислового та соціально-побутового призначення, обов'язковим елементом кожного розподільного щита - стаціонарного, тимчасового (на будмайданчику) або мобільного. ПЗВ обладнуються в обов'язковому порядку всі пересувні об'єкти (житлові будиночки-причепи на кемпінгових майданчиках, торговельні фургони, фургони громадського харчування, малі тимчасові електроустановки зовнішньої установки, наприклад, що влаштовуються на площах на час святкових гулянь), ангари, гаражі. ПЗВ вбудовують в розеткові блоки або виделки, через які підключаються електроінструмент чи побутові електроприлади, експлуатовані в особливо небезпечних - вологих, запорошених, з провідними підлогами і т.п. приміщеннях. Представляє інтерес ще один аспект застосування ПЗВ - боротьба з розкраданнями електроенергії шляхом використання локального заземлювача.
1 Призначення, принцип дії, область застосування захисного відключення
Термін "пристрій захисного відключення - УЗО", прийнятий у вітчизняній спеціальній літературі, найбільш точно визначає призначення цього пристрою та його відмінність від інших комутаційних електричних апаратів - автоматичних вимикачів, вимикачів навантаження, магнітних пускачів і т.д.
Захисним відключенням називається автоматичне відключення електроустановок при однофазному (однополюсному) дотику до частин, що знаходяться під напругою, неприпустимим для людини, і (або) при виникненні в електроустановці струму витоку (замикання), що перевищує задані значення.
Призначення захисного відключення - забезпечення електробезпеки, що досягається за рахунок обмеження часу впливу небезпечного струму на людину. Захист здійснюється спеціальним пристроєм захисного відключення (УЗО), яке, працюючи в черговому режимі, постійно контролює умови ураження людини електричним струмом.
Область застосування: електроустановки в мережах з будь-яким напругою і будь-яким режимом нейтралі. Найбільшого поширення захисне відключення отримало в електроустановках, що використовуються в мережах напругою до 1 кВ із заземленою або ізольованою нейтраллю.
2 Класифікація ПЗВ
Всі ПЗВ за виду вхідного сигналу класифікують на кілька типів (рис.1).
Рис.1. Класифікація ПЗВ за виду вхідного сигналу
Залежно від характеристик електроустановок, для яких призначені УЗО, їх слід класифікувати за: режиму нейтралі джерела живлення електроустановки; роду і частоти струму; напрузі; кількістю фаз (полюсів); мобільності.
У залежності від режиму нейтралі джерела живлення електроустановки ПЗВ поділяють на пристрої, призначені для електроустановок з ізольованою або з глухозаземленою нейтраллю
За родом і частоті струму ПЗВ поділяють на пристрої, призначені для електроустановок: змінного струму частоти 50 (60) Гц; змінного струму непромислової частоти; постійного струму; випрямленого струму; двох і більше пологів струму з числа зазначених вище.
ПЗВ, призначені для відключення електроустановок при дотику людини до частин, що знаходяться під напругою, підрозділяють на пристрої, розраховані на електроустановки таких класів напруг: змінного струму частоти 50 (60) Гц - 127, 220, 380, 500, 660, 1140 В; змінного струму частоти 400 Гц - 200 В; постійного (випрямленого) струму - 110, 220, 275, 400 В. ПЗВ, призначені для відключень електроустановки при виникненні в ній струму витоку, підрозділяють на пристрої, розраховані на електроустановки вищевказаних класів напруг, а також 6000 і 10000 В частоти 50 (60) Гц.
За кількістю фаз (полюсів) ПЗВ поділяють на: однофазні (однополюсні); двофазні (двополюсні); трифазні (триполюсні, чотирьохполюсних).
За видами засобів захисту, взаємодіючих з ПЗВ, розрізняють пристрої, які використовуються з: захисним заземленням; занулением; автоматичним закорочування на землю пошкодженої фази (шунтуванням ланцюга витоку струму замикання на землю); компенсацією (автоматичної або статичної) струму витоку (замикання на землю).
Крім того, УЗО можуть класифікуватися за іншими критеріями, наприклад, по конструктивному виконанню.
Наприклад: 1. Характеристика захищається електроустановкі.1.1. Нейтраль джерела живлення - глухозаземленою. 1.2. Рід і частота струму - змінний 50 Гц. 1.3. Номінальна напруга - 380 В, струм навантаження - 25 А.1.4. Число фаз - три. 1.5. Установка пересувна.
2. Вид вхідного сигналу - струм нульової послідовності.
3. Можливість і спосіб регулювання уставок - уставка нерегульована.
4. Спосіб контролю справності - тільки ручний.
5. Умови монтажу - УЗО вбудовується в оболонку магнітного пускача типу ПМЕ-211.
6. Необхідність використання з іншими засобами захисту - ПЗВ повинен використовуватися спільно з занулением.
7. Вибірковість - ПЗВ селективне.
8. Підключення до електроустановки - безпосереднє.
9. Вид виконання - загального призначення.
Основними параметрами, за якими підбирається те чи інше УЗО є: номінальний струм навантаження тобто робочий струм електроустановки, який протікає через нормально замкнуті контакти УЗО в черговому режимі; номінальну напругу (діюче значення напруги, при якому забезпечується працездатність УЗО-220, 380В); уставка (диференційний відключає струм або мінімальне значення вхідного сигналу, що викликає спрацьовування УЗО і подальше автоматичне відключення пошкодженої ділянки мережі або струмоприймача); час спрацювання пристрою.
3 Принцип роботи УЗО
Принцип роботи УЗО полягає в тому, що воно постійно контролює вхідний сигнал і порівнює його з наперед заданої величиною (уставкою). Наприклад, значення уставок повинні вибиратися для мереж з глухозаземленою нейтраллю - з ряду 0,002; 0,006; 0,01; 0,02; 0,03; 0,1; 0,3; 0,5, 1,0 А. Якщо вхідний сигнал перевищує уставку, то пристрій спрацьовує і відключає захищену електроустановку від мережі. В якості вхідних сигналів пристроїв захисного відключення використовують різні параметри електричних мереж, які несуть у собі інформацію про умови ураження людини електричним струмом.
Основними елементами будь-якого пристрою захисного відключення є датчик, перетворювач і виконавчий орган.
4 ПЗВ, які реагують на потенціал корпусу щодо землі
Призначено для забезпечення безпеки при виникненні на заземленому (або занулення) корпусі електроустановки підвищеного потенціалу. Датчиком в цьому пристрої (рис.2) служить реле Р, обмотка якого включена між корпусом електроустановки і допоміжним заземлювачем Rв. Електроди допоміжного заземлювача Rв розташовуються поза зоною розтікання струмів заземлювача Rз.
Рис.2. Схема ПЗВ, що реагує на потенціал корпусу
Фактично даний тип ПЗВ дублює захисні властивості заземлення або занулення і застосовується як додатковий захист, підвищуючи надійність заземлення або занулення. Даний тип ПЗВ може застосовуватися в мережах з будь-яким режимом нейтралі, коли заземлення чи занулення неефективно.
5 ПЗВ, які реагують на диференціальний (залишковий) струм
Знаходять широке застосування у всіх галузях промисловості. Характерною їх особливістю є багатофункціональність. Такі ПЗВ можуть здійснювати захист людини від ураження електричним струмом при прямому дотику, при непрямому дотику, при несиметричному зниження ізоляції проводів відносно землі в зоні захисту пристрою, при замиканнях на землю і в інших ситуаціях.
Принцип дії ПЗВ диференційного типу полягає в тому, що воно постійно контролює диференціальний струм і порівнює його з уставкою. При перевищенні значення диференціального струму уставки ПЗВ спрацьовує і відключає аварійний споживач електроенергії від мережі. Вхідним сигналом для трифазних УЗО є струм нульової послідовності. Вхідний сигнал УЗО функціонально пов'язаний зі струмом, що протікає через тіло людини Ih. Область застосування ПЗВ диференційного типу - мережі з заземленою нейтраллю напругою до 1 кВ (система TN - S). Схема включення ПЗВ, що реагує на диференційний струм у мережі з заземленою нейтраллю типу TN - S представлена на рис. 3.
Рис.3. Схема підключення до мережі ПЗВ (система TN - S), що реагує на диференційний струм
Датчиком такого пристрою є трансформатор струму нульової послідовності (ТТНП), на вихідних обмотках якого формується сигнал, пропорційний струму через тіло людини Ih. Перетворювач ПЗВ (П) порівнює значення вхідного сигналу з уставкою, значення якої визначається допустимим струмом через людину, підсилює вхідний сигнал до рівня, необхідного для управління виконавчим органом (ІС). Виконавчий орган, наприклад, контактор, відключає електроустановку від мережі в разі виникнення небезпеки ураження електричним струмом в зоні захисту ПЗВ.
За умовами функціонування диференціальні УЗО поділяються на такі типи: АС, А, В, S, G. ПЗВ типу АС - пристрій захисного відключення, що реагує на змінний синусоїдальний диференціальний струм, що виникає раптово, або повільно зростаючий. ПЗВ типу А - пристрій захисного відключення, що реагує на змінний синусоїдальний диференціальний струм і пульсуючий постійний диференціальний струм, що виникають раптово, або повільно зростаючі. ПЗВ типу В - пристрій захисного відключення, що реагує на змінний, постійний і випрямленний диференційні струми. ПЗВ типу S - пристрій захисного відключення, селективне (з витримкою часу відключення). ПЗВ типу G - те ж, що і типу S, але з меншою витримкою часу.
6 Принцип дії ПЗВ на прикладі
Рис. 4. Схема, що ілюструє принцип дії ПЗВ
При дотику людини до відкритих струмопровідних частин або до корпуса електроприймача, який в результаті пробою ізоляції опинився під напругою, за фазного провідника через УЗО крім струму навантаження I1 потече додатковий струм ID (струм витоку), що є для трансформатора струму диференціальним (різницевим). Нерівність струмів в первинних обмотках - I1 + ID в фазному провіднику і I2 = I1 в нульовому робочому провіднику - викликає небаланс магнітних потоків і, як наслідок, виникнення у вторинній обмотці трансформованого диференціального струму. Якщо цей струм перевищує задане значення струму порогового елемента пускового органу 2, останній спрацьовує і впливає на виконавчий механізм 3. Виконавчий механізм, зазвичай складається з пружинного приводу, спускового механізму і групи силових контактів, розмикає електричний ланцюг. У результаті захищається ПЗВ електроустановка знеструмлюється. Для здійснення періодичного контролю справності (працездатності) ПЗВ передбачена ланцюг тестування 4. При натисканні кнопки "Т" штучно створюється ланцюг протікання вимикаючого диференціального струму. Спрацювання УЗО в цьому випадку означає, що пристрій в цілому справно.
Висновок
В основі дії захисного відключення, як електрозахисний кошти, лежить принцип обмеження (за рахунок швидкого відключення) тривалості протікання струму через тіло людини при ненавмисному дотику його до елементів електроустановки, які знаходяться під напругою.
Пристрої захисного відключення (УЗО), що реагують на диференційний струм, поряд з пристроями захисту від надструму, відносяться до додаткових видів захисту людини від ураження електричним струмом у разі непрямого дотику, забезпечувана шляхом автоматичного відключення живлення.
Статистичні дані по електротравматизму, отримані за майже 30-річний період з початку широкого впровадження ПЗВ, підтверджують високу ефективність даного електрозахисний кошти - кількість смертельних травм знизилося майже у 100 разів.
Література
1.Система стандартів безпеки праці. Пристрої захисного відключення. ГОСТ 12.4.155.-85.ССБТ
2. Душкін.А.Н. Навчально-довідковий посібник. Енергосервіс .- 2006 р. - 232 стор
3. Монаков В.К. Пристрої захисного відключення як ефективний засіб запобігання спалахів і пожеж / / Пожежна безпека. 2003. № 5. С. 193-195.
4. Поедінцев І.Ф., Смирнов В.В., Дударєв Н.Г., Бойцов В.Ф. Дослідження впливу параметрів струмів витоку на процес запалювання конструкційних матеріалів електричних кабелів: Матеріали наук.-практ. конф. - М.: ВНДІПО МВС РФ, 1992. - С. 64-65.