ЗНАКОМСТВО С УСТРОЙСТВАМИ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ.

САЙТ Павла

СХЕМЫ---->
СХЕМЫ БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ статьи № 1-50

ЗНАКОМСТВО С УСТРОЙСТВАМИ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

В настоящее время защитное отключение является наиболее эффектным электрозащитным средством. Опыт зарубежных стран, в первую очередь европейских, а также США, Канады, ЮАР, показал, что массовое внедрение устройств защитного отключения (УЗО) обеспечило радикальное решение проблемы резкого снижения электротравматизма.

Защитное отключение в нашей стране получает все большее распространение. Оно рекомендовано к использованию в качестве одного из средств обеспечения электробезопасности электроустановок в ГОСТ 12.1.019-79 "Электробезопасность. Общие требования", ГОСТ Р 50571.3-94 "Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током", а также в Правилах устройства электроустановок последнего издания и другой документации. Требования по обязательной установке УЗО в электроустановках зданий приведены в ГОСТ Р 50669-94 "Электроснабжение и электробезопасность мобильных (инвентарных) зданий из металла или с металлическим каркасом для уличной торговли и бытового обслуживания. Технические условия", а также в Инструкции по электроснабжению индивидуальных жилых домов и других частных сооружений. В нормативных документах Германии, Австрии, Франции и других стран защитное отключение является не только рекомендуемым, но и обя зательным электрозащитным средством.

Названия "Защитное отключение", "Устройство защитного отключения", принятые в Российских стандартах, другой документации и специальной литературе, на наш взгляд представляются вполне удачными, логично отражающими их назначение и принцип действия. По принципу действия устройство защитного отключения является быстродействующим защитным выключателем, автоматически отключающим контролируемую электроустановку от сети в случае возникновения однофазной или трехфазной несимметричной утечки тока на землю в данной электроустановке. Утечка может быть вызвана прямым прикосновением человека к токоведущим частям, повреждением изоляции, нарушением изоляции вследствие возгорания и т.п.

УЗО

В основе действия защитного отключения как электрозащитного средства лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при прикосновении его к электрической цепи. Параметры срабатывания современного УЗО гарантированно обеспечивают необходимый уровень электробезопасности в защищаемой электроустановке. Из всех известных электрозащитных средств УЗО является единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения током в слу чае прямого прикосновения к токоведущим частям.

Впервые УЗО было запатентовано германской фирмой RWE в 1928 году. Тогда же было проведено испытание УЗО с чувствительностью 10 мА и быстродействием 0,1 с на добровольце. Результат эксперимента был положительным — устройство сработало четко и своевременно. Начиная с 50-х годов на Западе развертывается массовое производство УЗО. Ведущими странами в их производстве и внедрении становятся Германия, Австрия, Франция, США, Бельгия.

За последние 40 лет конструкция УЗО не претерпела принципиальных изменений. Основные элементы УЗО — трансформатор тока, чувствительный элемент (магнитоэлектрическая защелка), механический пружинный расцепитель — лишь совершенствуются.

Основное назначение УЗО — а именно, защита человеческой жизни, — определило направление деятельности конструкторов и производителей на максимальное повышение их надежности. Практика показала, что наиболее высокая надежность работы устройства может быть достигнута на основе электромеханических, не требующих источника питания, устройств. УЗО могут быть выполнены и на электронной базе — функции магнитоэлектрической защелки очень просто реализуются электронными усилителями и пороговыми устройствами. Однако большое количество элементов и необходимость источника питания резко снижают показатели надежности таких устройств. По этой причине в европейских странах электронные УЗО допускаются к применению только как дополнительные, дублирующие электромеханические.

Высокая надежность электромеханических УЗО определяется минимальным количеством компонентов конструкции, их собственной высокой надежностью в силу простоты и точности исполнения, а также тем важным обстоятельством, что электромеханическое устройство не требует источника питания и в дежурном режиме, являющимся основным, не потребляет электроэнергию. Срабатывание УЗО происходит за счет использования энергии тока утечки, вызывающего действие магнитоэлектрической защелки и, затем, пружинного расцепителя. Электромеханические УЗО производят ведущие фирмы Европы — AEG, ABB, MOELLER, SCHUPA, SIEMENS, BACO, F&G;, MERLIN-GERIN, LEGRAND. В незначительных количествах производятся и электронные УЗО — как правило, в виде устройства "вилка-УЗО" или встроенными в розеточные блоки. Однако их применение допускается только в качестве дополнительных к имеющимся электромеханическим УЗО.

УЗО

Особенности конструкции современных УЗО:

специальный материал сердечника трансформатора тока — ленточный пермаллой со строго регламентированными магнитными характеристиками;

чувствительный элемент — магнитоэлектрическая реле-защелка с обмоткой, на которую подается ток со вторичной обмотки трансформатора тока (изготавливается по высокопрецизионной технологии);

высоконадежный механический расцепитель с мощной, имеющей высокую термическую стойкость, контактной группой;

механизм взвода пружины с индикатором положения контактов.
Следует отметить, что указанные выше фирмы, производящие УЗО, в результате многолетней, целенаправленной опытно-конструкторской работы по совершенствованию и, прежде всего, повышению надежности функционирования устройств, добились весьма впечатляющих успехов. Из рассмотрения уровня технологии их производства, профессиональной подготовки персонала, методов юстировки, контроля и тестов устройств, а также внимательного изучения конструкции ряда УЗО различных фирм, становится очевидным закономерное соответствие качества их продукции крайне жестким требованиям нормативных документов к техническим параметрам УЗО.

Среди технических требований, предъявляемых к УЗО современными нормами (например, германским DIN VDE 0664), можно выделить следующие:

УЗО должно реагировать не только на переменный, но и на пульсирующий постоянный ток утечки. Данное требование норм обусловлено появлением значительного числа различных электроприборов с выпрямителями и тиристорным управлением, создающими при определенных дефектах значительную постоянную составляющую в токе утечки;

УЗО не должно реагировать на броски и импульсы рабочего и пускового токов амлитудой до 250 А;

УЗО должны обладать высокой термической стойкостью, т.е. должны сохранять работоспособность после протекания тока короткого замыкания величиной от 6000 до 10000 А в интервале времени от возникновения короткого замыкания до разрыва цепи плавкой вставкой с номинальным током 63 А;

к УЗО предъявляется требование сохранения работоспособности в широком интервале температур (от —25 до +40°С). В настоящее время для серийно выпускаемых УЗО общепринято нормирование следующих параметров:
номинальный рабочий ток. Принята следующая шкала рабочих токов: 16, 25, 40, 63, 100, 125, 160 А;

номинальное рабочее напряжение 380/220 В;

рабочая частота 40...60 Гц;

номинальный дифференциальный отключающий ток (ток срабатывания). Принята следующая шкала "уставки" срабатывания: 10, 30, 100, 300, 500 мА;

количество полюсов. Выпускаются УЗО двухполюсные (для однофазных электроустановок) и четырехполюсных (для трехфазных).

Следует отметить широкие возможности применения УЗО в электроустановках. Они успешно выполняют защитные функции в сетях с заземленной нейтралью различной конфигурации:

с "классическим" занулением (TN-С);
пятипроводных — с отдельными нулевым и защитным проводниками (TN-S);

с "быстрым" занулением — установка имеет отдельные нулевой и защитный проводники, но защитный проводник подключен к нулевому лишь на вводе в электроустановку (TN-C-S);

с занулением с повторным заземлением — системой выравнивания потенциалов (ТТ). Очень важный аспект рассматриваемой проблемы — осуществление с помощью УЗО защиты от возгораний объектов вследствие неисправности электрооборудования. Часто возгорания вызываются нагревом проводов током короткого замыкания, которое, как правило, развивается вследствие замыкания или утечки на "землю". УЗО, реагируя на утечку тока на "землю", заблаговременно отключает электроустановку от источника питания, предупреждая тем самым недопустимый нагрев проводников и последующее возгорание электроустановки.

Что касается отечественных устройств, то все они без исключения выполнены на электронной базе. Ни одно из них не соответствует международным нормам ни по конструкции, ни по исполнению, ни, что самое важное, по надежности. Для освоения производства электромеханических УЗО требовались крупные инвестиции и четкая ориентация предприятий именно на их массовое производство. К сожалению, в нашей стране производство УЗО не получило соответствующей материально-технической поддержки. После ввода в действие ГОСТ Р 50669-94 и комплекса стандартов по электроустановкам зданий по инициативе Главгосэнергонадзора РФ была организована проверка работоспособности электронных УЗО. По итогам этой проверки Главгосэнергонадзором РФ было принято решение рекомендовать к применению с 01.01.96 г. в электроустановках жилых, общественных, торговых и бытовых зданий электромеханические УЗО (Письмо от 23.10.95 № 42-6/34-ЭТ).

В настоящее же время единственным перспективным изделием на российском рынке является электромеханическое устройство защитного отключения АСТ-РО*УЗО совместного российско-германского производства, изготавливаемое ГП ОПЗ МЭИ. Это устройство по всем параметрам отвечает международным нормам. Широкое распространение и повсеместное внедрение АСТРО*УЗО в бытовых и промышленных установках позволит России и в этой области занять подобающее ей достойное место среди цивилизованных стран.

В заключение этого материала, лишь кратко освещающего состояние данной сложной, определяемой рядом не только технических, но и социальных, этических и экономических факторов проблемы, можно дать следующий ориентировочный прогноз технического развития устройств защитного отключения. Опыт ведущих в этой области стран — Германии, Франции и др. — убеждает в большой перспективности и высокой эффективности применения устройств защитного отключения — в первую очередь электромеханических. Электрификация и энерговооруженность производства и быта неуклонно растут, опасность поражения электриче ским током была и остается неоспоримым фактом, а реальной альтернативы защитному отключению пока не существует. Поэтому в ближайшие годы и десятилетия устройства защитного отключения будут совершенствоваться, в первую очередь, в плане повышения надежности, и в еще большей степени распространяться во всем мире, защищая высшую ценность бытия — человеческую жизнь.