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:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Новое семейство микросхем приемопередатчиков ATA542x на одном чипе 16.04.2005 Компанией ATMEL CORPORATION представлено новое семейство микросхем приемопередатчиков ATA542х на одном чипе для приема и передачи сигнала в диапазонах 315/345/433/868/915 МГц. В микросхемах не требуются навесные фильтры и внешние переключатели. Достигнуто уменьшение габаритов благодаря меньшему количеству пассивных компонентов. Микросхемы потребляют 10 мА в режиме приема и от 15 до 20 мА в режиме передачи. Скорость приема и передачи данных до 40 кбит в секунду. Имеется порт SPI, через который производится программирование микросхемы.

Другие интересные новости:

▪ Мушиный глаз

▪ Модуль инфракрасных светодиодов Lextar PR88

▪ Геном человека очищен от ВИЧ

▪ Зеркальная камера Canon EOS 850D

▪ Промышленная печать микромашин

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аудио и видеонаблюдение. Подборка статей

▪ статья Великие умы сходятся. Крылатое выражение

▪ статья У какого животного самые мощные челюсти? Подробный ответ

▪ статья Кактус. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Микросекундный интегратор фототока с фазовой задержкой прерывания интегрирования. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Трансивер Аматор-ЭМФ-М. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026