Автоматическое защитное отключение

Рассмотрим схему, реагирующую на дифференциальный ток (или ток нулевой последовательности) – УЗО(Д). Эти устройства наиболее универсальны и, поэтому, находят широкое применение на производстве, в общественных зданиях, в жилых домах и т.д.

По принципу действия этот тип УЗО является быстродействующим защитным выключателем, автоматически отключающим контролируемую электроустановку от сети в случае возникновения в ней однофазной или трехфазной несимметричной утечки тока на землю. Утечка тока может быть вызвана прямым прикосновением человека к токоведущим частям, повреждением или старением изоляции и другими причинами. Из всех электрозащитных средств этот тип УЗО является единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током в случае прямого прикосновения к токоведущим частям.

Основное назначение УЗО - защита человека от поражения электрическим током. Кроме того, УЗО обеспечивают выполнение и другой важной задачи, а именно предотвращение возгораний и пожаров, возникающих вследствие длительного протекания токов утечки и развивающихся из них токов короткого замыкания.

Устройство УЗО. УЗО формируется из следующих основных функциональных блоков (рис.1):

Рис.1.Структурная схема УЗО

Обозначения на схеме:

1 - датчик дифференциального тока;

2 - блок управления с пороговым элементом;

3 - исполнительный механизм;

4 - цепь тестирования;

Т - кнопка цепи тестирования.

В большинстве УЗО, применяемых в настоящее время, в качестве датчика дифференциального тока используется трансформатор тока (называемый иногда применительно к трехфазным цепям “трансформатором тока нулевой последовательности - ТТНП”).

Исполнительный механизм включает в себя сильноточную контактную группу с механизмом привода.

В нормальном режиме при протекании рабочего тока нагрузки и при отсутствии дифференциального (разностного) тока - тока утечки (I_ут), токи в прямом и обратном проводниках (I₁, I₂), образующих встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока (1), равны по модулю (I₁ = I₂) и наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки Ф₁ и Ф₂, в результате чего ток во вторичной обмотке трансформатора равен нулю и не вызывает срабатывания порогового элемента блока управления (2).

При возникновении дифференциального тока (напр., тока утечки на землю или тока через человека при прикосновении к токоведущим частям) баланс токов, а следовательно и магнитных потоков, нарушается и во вторичной обмотке появляется ток, который вызывает срабатывание порогового элемента, воздействующего на исполнительный механизм (3). Последний отключает питание и защищаемая цепь обесточивается.

Цепь тестирования, искусственно создающая дифференциальный ток, предназначена для осуществления периодического контроля исправности УЗО путем нажатия кнопки (Т).

По способу технической реализации УЗО подразделяются на две принципиально разные категории:

1) Электромеханические УЗО - функционально не зависящие от напряжения питания. Источником энергии, необходимой для выполнения операции отключения, является сам сигнал - ток утечки, на который оно реагирует;

2) Электронные УЗО - функционально зависящие от напряжения питания. Их механизм для выполнения операции отключения нуждается в энергии, получаемый либо от контролируемой сети, либо от внешнего источника.

В европейских странах (Германии, Австрии, Франции) и в нашей стране электротехнические нормы допускают применение в качестве основных средств защиты УЗО только первой категории.

Наличие в электронных УЗО источника питания снижает их надежность, поэтому применение этих устройств для защиты допускается лишь в качестве дополнительных (дублирующих) к основным.