Защитит автомат (УЗО). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Устройства защитного отключения

 Комментарии к статье

При всем желании трудно представить нашу жизнь без электричества. Но оно не только верный помощник, но и страшный враг - при нарушении элементарных правил безопасности. Конечно, последнее чаще всего происходит из-за личной халатности людей и по причине повреждения изоляции токоведущих частей электрооборудования.

Статистика показывает, что случаи однополюсного прикосновения к токоведущим частям, приводящие к смерти, составляют 92-95%. При этом человек, как правило, стоит на токопроводящем полу (мокрый асфальт, кафель, грунт). Или - несколько иная ситуация, когда пострадавший второй рукой коснулся заземленного технологического оборудования (трубы водопровода, отопления, газа). Переходное сопротивление между точкой прикосновения к фазному проводу и заземленному основанию (полу) с учетом сопротивления обуви может изменяться от сотен мегаом (за пределами ощущения воздействия тока) до 1000-800 Ом (смертельный исход). При токе до 10-12 мА взрослый человек в состоянии сам освободиться от его воздействия. А потому такой ток подчас называют "отпускающим". При 20-30 мА возникает эффект "схватывания", когда рука пораженного не может быть разжата одним лишь усилием воли. Ток силою 50-100 мА и длительности воздействия в несколько секунд вызывает резкую аритмию - фибрилляцию желудочков сердца, удушье и смертельный исход. Разумеется, если не будут приняты специальные меры. Следует также помнить: при всех отягчающих обстоятельствах ток, протекающий через тело человека (в сети 220 В, 50 Гц), не может быть более 300 мА.

Проблема защиты людей от поражения при случайном прикосновении к токоведущим частям встала с особой остротой перед специалистами-электриками сразу после второй мировой войны (в связи с резким ростом электропотребления и развитием бытовой электротехники). Перспективный путь для ее решения предложили в 1949 г. австрийские инженеры, воспользовавшись принципом дифференциального трансформатора как удобного "обнаружителя" тока, который может протекать через тело человека, попавшего под высокое напряжение.

Принцип действия дифференциального трансформатора

В чем же тут суть? А в том, что при "ждущем" (обычном) режиме ток нагрузки создает в магнитопроводе такого трансформатора Т два равных по величине встречных магнитных потока. Значит, в дополнительной обмотке II практически будет отсутствовать напряжение.

Но вот произошло ЧП, и человек, как говорится, попал под напряжение. Тогда ток, ответвляющийся в землю через тело человека, создаст уже свой магнитный поток, который наведет в обмотке II напряжение. Причем величина последнего, как показали исследования, зависит от соотношения чисел силовых витков (к нагрузке) проводов и обмотки II, а также от геометрических размеров магнитопровода и материала, из которого тот изготовлен. На принципе дифференциального трансформатора и были созданы устройства защитного отключения (УЗО). До сих пор они являются не чем иным, как наиболее совершенным техническим средством защиты людей от поражения электрическим током. УЗО в массовых количествах выпускаются крупнейшими электротехническими фирмами мира (Сименс, АЕГ, Томсон-Брандт, Тошиба, Мицубиси и др.). Широкое применение этих устройств, как свидетельствует статистика, позволило резко уменьшить смертельный электротравматизм и свести к минимуму ущерб от пожаров, вызванных электрическим током.

В бывшем СССР серийный выпуск УЗО удалось начать лишь в 1966 г. Но основная масса этих устройств направлялась в строительство и сельское хозяйство (как наиболее неблагополучные отрасли страны). С 1982 года отечественная промышленность взялась-таки за производство УЗО для использования в быту. Но не как установочные на вводно-распределительном щитке, а в виде переносных изделий для эффективной защиты человека при пробое электроинструментов или электроприборов с кабельным питанием. Эти УЗО имеют чувствительность на уровне "отпускающего" тока в 10 мА и называются "персональной защитой". Таково УЗО-10.2.010. П. УХЛ2 Владикавказского завода "Бином", выполненное с двумя встроенными розетками на 6А; а также УЗОШ-10.2.010 УХЛ4 Гомельского завода "Электроаппаратура", рассчитанное на ток нагрузки до 10А; УЗОВ-6, 3.2.010УЗ того же завода, выпускаемое в виде "вилки" с током нагрузки до 6,3 А.

Электрическая схема одного из серийных УЗО персональной защиты (см. рис. ) не столь уж и сложна. "Сердцем" здесь служит обведенный пунктиром усилительно-преобразовательный орган "А". Источником его питания является однополупериодный выпрямитель на диоде VD6 с делителем напряжения на резисторах R10, R11 и сглаживающим фильтром С3. Стабильность напряжения обеспечивается стабилитроном VD5.

Электрическая принципиальная схема устройства зашиты подключением (нажмите для увеличения)

Работа схемы происходит следующим образом. На зажимы XI подают напряжение сети 220 В. При нажатии на кнопку SB1 операционный усилитель DA1 получает питание 15 В. Благодаря выбранной рабочей точке на выходе 6 устанавливается высокий уровень напряжения (+12 В). Через диоды VD3 и R12 он прикладывается к управляющему электроду тиристора VD10, который открывается. Тотчас же срабатывает реле К1, подключая нагрузку (защищаемый электроприбор) к сети, и блокирует контакты кнопки SB1. Включенный последовательно с реле светодиод VD8 загорается, сигнализируя включенное состояние УЗО.

При прикосновении человека к токопроводящим элементам или повреждении изоляции фазного провода на выводах 5,6 трансформатора Т1 появится напряжение, примерно пропорциональное току утечки. Оно тут же поступит на неинвертирующий вход 2 усилителя и переведет DA1 из одного устойчивого состояния (открытого) в другое (закрытое). Напряжение на выводе 6 резко уменьшится. Стабилитрон VD5 закроется, а вслед за ним - и тиристор VD10.

Цепь VD3, R9, С2 фиксирует выключенное состояние усилителя DA1, а реле отпускает якорь, разрывая все свои контакты. Элементы C1, R2 ослабляют влияние помех на входные цепи УЗО. Что же касается диодов VD1, VD2, то они защищают схему от импульсных помех большой амплитуды. Резисторы R3-R5 образуют делитель напряжения на инвертирующий вход 3 усилителя. A R8 создает смещение на вход 2 и вызывает срабатывание УЗО при обрыве цепи обмотки II трансформатора Т1.

Резисторы R6, R7 создают цепь настройки УЗО на срабатывание при "появлении тока утечки на землю", 10 мА. Цепь R13, С4 защищает от помех тиристор VD10. Кнопкой SB2 при включенном УЗО создают режим, имитирующий утечку в 20-25 мА для проверки работоспособности УЗО.

Для сборки схемы лучше воспользоваться печатной платой, выполненной из 1,5 мм фольгированного стеклотекстолита (см. рис. ). Но можно остановить свой выбор и на "навесном" монтаже.

Печатная плата с расположенными на ней элементами схемы

Дифференциальный трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе из ленточного пермаллоя 79НМ толщиной 0,1-0,15 мм. Но вполне подойдет и кольцо К28х18х9 из феррита 3000НМ1. При этом обмотку II наматывают по окружности хорошо изолированного кольца проводом ПЭВ-2-0,1 мм, число витков - 1500. Наличие короткозамкнутых витков, естественно, здесь не допускается. Силовые же витки выполняют изолированным гибким проводом марок МГШВ, НВ, сечением 0,75 мм2. Намотку ведут в два провода. Число витков - 2x5.

В качестве коммутационного аппарата К1 лучше использовать реле с сильноточными контактами. Наиболее подходящим можно считать реле типа PП-21 с 3 группами контактов на переключение и катушкой, рассчитанной на 110 В постоянного тока

Резисторы R1, R10 и R11 взяты типа МЛТ-0,5. В качестве R7 использовано переменное сопротивление СП3-38. Остальные резисторы - наиболее распространенной в современной аппаратуре серии МЛТ-0,125 Конденсаторы C1 и С2 типа К73-17, а С3 и С4 - К50-35. Наименование и тип остальных примененных радиоэлементов указаны на принципиальной электрической схеме.

В заключение следует подчеркнуть: УЗО являются приборами особого класса, они - для защиты жизни человека. Вследствие этого нельзя, видимо, особо полагаться на кустарно изготовленные УЗО. Другое дело - заводские изделия. Они проходят тщательную проверку параметров на соответствие международным нормам и техническим условиям.

В минувшем году нашей промышленностью освоен выпуск приборов нового класса, рассчитанных на работу с повышенной надежностью при длительной эксплуатации. Это - автоматический выключатель двухполюсного исполнения УЗО-20. Такой прибор надежно защитит человека при работе с электроагрегатами, имеющими ток нагрузки до 32 А. Как нельзя лучше подойдет он для установки на всю квартиру, дом, гараж и т. д. Выпускается также и новая "вилка" УЗО-2 (УЗО-2.6.010.В2УЗ), рассчитанная на работу с нагрузкой до 8 А (холодильники, стиральные машины, насосы и т. д.). Ее масса не превышает 135 г.

Автор: Ю.Водяницкий, Москва

Смотрите другие статьи раздела Устройства защитного отключения.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива На Земле начался пластмассовый век 23.09.2019 С 1945 года наша планета начала "пропитываться" пластмассовыми элементами, количество которых в последнее время возрастает в разы. По словам некоторых ученых, сегодня можно уже говорить, что начался век пластмассы. К таким выводам эксперты пришли после того, как начали обнаруживать пластмассу на значительной глубине. Анализ был проведен специалистами из Института океанографии им. Скриппса в Калифорнийском университете Сан-Диего. Ученые нашли донные пластмассовые отложения у берегов Калифорнии. Первые признаки загрязнения относились вообще к 1830 году. Основная часть элементов входила в состав синтетической одежды. Из этого следует, что пластик способен легко попадать в океан через сточные воды. Уже сегодня страдают существа, живущие на дне океана, например кораллы, мидии, устрицы и т.д. Каждые пятнадцать лет уровень загрязнения удваивается. В 2010 году, к примеру, на 100 кв. см дна океана приходилось 40 частиц пластика. Сегодня этот показатель минимум в полтора раза больше. Пластик вредит не только животным, но и нам самим. Ученые установили, что человек каждый год поглощает 50 тыс. микрочастиц пластика. Какое влияние пластмасса оказывает на организм, пока что не установлено.

Другие интересные новости:

▪ Миниатюрный инфракрасный переключатель для поверхностного монтажа

▪ Робот выбирает фрукты

▪ Моментальное мороженое

▪ Направление, в котором падает антиматерия

▪ Минисканер определит состав любого объекта

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по химии. Подборка статей

▪ статья Шри Чинмой. Знаменитые афоризмы

▪ статья Откуда берется ветер? Подробный ответ

▪ статья Орех Зибольда. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Замазка для изоляторов. Простые рецепты и советы

▪ статья Обратноходовой импульсный источник питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025