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:

Стерильного нейтрино не существует 15.01.2026

В физике элементарных частиц поиск новых, пока не обнаруженных объектов играет ключевую роль в понимании устройства Вселенной. Иногда такие поиски приводят к громким открытиям, а иногда - к не менее важным отрицательным результатам, которые позволяют отбросить неверные направления. Именно к таким случаям относится недавний вывод ученых о судьбе стерильного нейтрино - одной из самых интригующих гипотетических частиц последних десятилетий. Исследователи из американской лаборатории Fermilab официально сообщили, что им не удалось найти доказательства существования стерильного нейтрино. К такому выводу пришла команда эксперимента MicroBooNE после многолетнего анализа столкновений нейтрино, которые ранее рассматривались как возможный намек на существование четвертого типа этих частиц. Предполагалось, что стерильное нейтрино взаимодействует с материей исключительно через гравитацию, что делало его крайне трудным объектом для обнаружения. В рамках современной физики нейтрино известны в т ...>>

Беспроводные наушники и колонки Fender 15.01.2026

Музыкальная индустрия постепенно адаптируется к цифровым технологиям, и известный производитель музыкальных инструментов Fender расширяет свое присутствие за пределы гитар и усилителей, представляя современные решения для прослушивания музыки. Новые беспроводные наушники и Bluetooth-колонки Fender объединяют богатый звук, модульность и удобство использования как для дома, так и для профессиональной работы. Флагманской новинкой стали наушники Fender Mix, отличающиеся модульной конструкцией. Динамики подключаются к оголовью через порт USB Type-C и могут быть сняты вместе с амбушюрами, что облегчает уход и транспортировку. Один из динамиков оснащен встроенным адаптером USB Type-C для подключения к источнику звука без потерь, поддерживая кодеки LDHC и Fire, а также функцию Auracast. На другом динамике размещен съемный аккумулятор, который обеспечивает до 100 часов работы без активного шумоподавления; при включении ANC время работы сокращается до 52 часов. Наушники доступны по цене $299 ...>>

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Случайная новость из Архива Получена релятивистская струя с сильным магнитным полем 07.06.2019 Команда ученых Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) впервые создала особую форму струи плазмы, которая может углубить понимание гораздо более крупных струй, или джетов, вырывающихся из квазаров, центров молодых галактик и черных дыр. "В настоящее время мы создаем стабильные, сверхзвуковые и сильно намагниченные плазменные струи в лаборатории, которые могут позволить нам изучать астрофизические объекты, расположенные на расстоянии в несколько световых лет", - сказал астрофизик Эдисон Лиан (Edison Liang) из Университета Райса. Команда создала джет с помощью OMEGA Laser Facility в Лаборатории лазерной энергетики (LLE) Университета Рочестера. Исследователи направили 20 отдельных лазерных лучей OMEGA в кольцевую область на пластмассовой мишени. Каждый лазер создавал крошечный слой плазмы; по мере того как вспышки расширялись, они давили на внутреннюю область кольца, что в результате выдавило плазменную струю, достигающую более четырех миллиметров в длину, и создало магнитное поле, которое имело силу более 100 Тесла. Диагностические инструменты, разработанные командами из LLE и Массачусетского технологического института (MIT), измеряли плотность, температуру, длину струи, магнитное поле вокруг нее, а также определяли, насколько хорошо она сохраняла свою форму, когда росла в пространстве. Измерения помогают ученым сравнить лабораторные джеты со струями в космическом пространстве. Они также позволяют наблюдать, как плазма ведет себя в различных условиях. "Это новаторское исследование, потому что ни одна другая команда не запустила сверхзвуковую струю с узкими лучами, которая несет такое сильное магнитное поле, распространяющееся на значительные расстояния, - отметила Лян Гао (Lan Gao), руководитель исследования. - Это первый случай, когда ученые продемонстрировали, что магнитное поле не просто охватывает струю, но также распространяется параллельно ее оси".

Другие интересные новости:

▪ Процессор Alibaba для искусственного интеллекта

▪ Соленая почва осушает планеты

▪ Города станут чище

▪ Генная инженерия для лечения диабета

▪ Мощный квантовый микроскоп

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Искусство видео. Подборка статей

▪ статья Отдаленные последствия вредных, травмирующихи поражающих факторов. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Что такое ищейка? Подробный ответ

▪ статья Каштан конский. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Однотактный высококачественный ламповый усилитель мощности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Переделка компьютерного блока питания в зарядное устройство. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026