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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Антибиотики замедляют старение 01.06.2013 Ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны обнаружили группу генов, которые имеют существенное влияние на продолжительность жизни, причем управлять этим процессом можно с помощью доступных препаратов, в частности антибиотиков. Швейцарские ученые первыми обнаружили механизм, действующий внутри митохондрий и значительно замедляющий процесс старения, по крайней мере в лаборатории и на модельных организмах - червях нематодах и мышах. Оказывается, введение антибиотиков молодым особям может значительно продлять жизнь животных, а возможно и человека. Почему в однородной популяции одного и того же вида, некоторые люди живут в три раза дольше, чем другие? Этот вопрос ставил в тупик ученых на протяжении столетий. Швейцарские ученые полагают, что нашли на него ответ. Раскрыт механизм, нарушение которого с помощью антибиотиков увеличивает продолжительность жизни нематод в 1,6 раза. Судя по всему, тот же механизм добавляет мышам (обычно живущим 365-900 дней) дополнительные 250 дней жизни. Механизм работает внутри митохондрий, органелл, которые преобразуют питательные вещества в белки и АТФ, используемую в качестве источника энергии для мышц. Ученые проанализировали геном мышей с разной продолжительностью жизни и обнаружили группу из трех генов расположенных на хромосоме номер два, которая до сих пор не рассматривалась как цель для поиска важных факторов старения. Однако измерения показали: 50%-ное снижение экспрессии этих трех генов, и, следовательно, количества белков, которые они кодируют, прибавляет мышам 250 "лишних" дней жизни. Затем ученые проверили свое открытие на нематодах: сокращение производства тех же белков также продлило жизнь: на 60% (с обычных 19 до более чем 30 дней). В целом исследование показало, что наличие митохондриальных рибосомных белков (MRP) обратно пропорционально продолжительности жизни. Снизить количество этих белков можно с помощью доступных препаратов, например, антибиотиков. К сожалению, продлить жизнь таким способом можно только молодым особям: аналогичная терапия на взрослых особей не действует. Открытие швейцарских ученых обещает блестящие перспективы в плане продления жизни. Новый механизм прост и не только увеличивает время жизни, но и позволяет длительное время поддерживать здоровье. Так, нематоды, которые подверглись лечению, находились в превосходной форме гораздо дольше своих собратьев и обладали повышенными выносливостью и силой мышц. Ученые считают, что обнаруженный ими механизм работает и у других млекопитающих, включая людей. Правда, для создания соответствующей терапии, продляющей здоровую жизнь, требуются весьма сложные и продолжительные исследования. Во-первых, терапию нужно проводить в строго конкретный период развития молодого организма, и это период для людей еще не определен, а во-вторых, для получения результатов проведенной на людях терапии придется собирать статистику длиной в жизнь подопытных. Но, скорее всего, желающих принять участие в подобном эксперименте будет достаточно.

Другие интересные новости:

▪ Увеличение прочности перовскита

▪ Медицинские датчики Maxim MAX30208 и MAXM86161

▪ Перекачиваем воду в океан

▪ Выражение собачьей морды зависит от внимания человека

▪ Линзы нового поколения

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбительские расчеты. Подборка статей

▪ статья Условия ограниченной видимости - туман, белая мгла, темнота, сумерки. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Сколько съедает и выпивает человек? Подробный ответ

▪ статья Приземление опасных деревьев. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Выбор системы телевизионного наблюдения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Не разрезая веревок. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025