ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

УЗО и дифференциальные автоматы

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Ознакомится с принципом действия, назначением и характеристиками УЗО и дифференциальными автоматами.

ПРОГРАММА РАБОТЫ.

1.Изучить устройство УЗО и дифференциального автомата.

2.Снять защитные характеристики УЗО и дифференциального автомата.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

УЗО (также называемые ВДТ – автоматическими Выключателями Дифференциального Тока без защиты от сверхтоков) применяются для защиты человека от поражения электрическим током при контакте с токопроводящими частями. Они также служат для защиты электроустановок от риска возникновения пожаров вследствие утечек тока.

Рассмотрим работу УЗО рисунок 1.

Рисунок 1 Схема УЗО и принцип работы

При нормальной работе системы электроснабжения и, следовательно, отсутствии утечки, рабочий ток, протекая через включенные встречно первичные обмотки трансформатора (которые соединены с прямым и обратным проводниками, ведущими к нагрузке), наводит встречно направленные магнитные потоки, одинаковые по величине. Их взаимодействие приводит к тому, что ток вторичной обмотки практически равен нулю и пороговый элемент не срабатывает.

При возникновении внештатной ситуации – появлении тока утечки или при прикосновении человека к токоведущим частям. Баланс токов в первичных обмотках трансформатора будет нарушен, что вызовет появление тока во вторичной обмотке.

В свою очередь, наведенный во вторичной обмотке ток приведет к срабатыванию порогового элемента и приведению в действие исполнительного механизма. Этот механизм вызывает обесточивание контролируемой цепи.

Если вскрыть УЗО, то можно наблюдать приблизительно следующую картину (рисунок 2):

1 – Корпус (делают из стойкой к возгоранию пластмассы);

2 – Замок для установки на DIN рейку щитка;

3 – Трансформатор тока (датчик наличия дифференциального тока);

4 – Электромагнитное реле;

5 – Токовый расцепитель.

6 – Дугогасительная камера.

7 – Контакты для подсоединения УЗО к сети.

Рисунок 2 УЗО в разрезе

В силу того, что УЗО не обеспечивают защиту от перегрузки и токов короткого замыкания, оно используется исключительно в сочетании с автоматическим выключателем (предохранителем). Автоматический выключатель и УЗО устанавливаются последовательно, при этом номинальный ток УЗО должен быть на одну ступень выше – т. е. 20А при установке последовательно с автоматом на 16А, 32А при установке с автоматом на 25А.

Принцип действия УЗО состоит в том, что аппарат сравнивает ток, уходящий в цепь, с током, из цепи возвращающимся. Токи нагрузки создают в сердечнике УЗО встречно направленные магнитные потоки. Как только в цепи возникает утечка тока на землю (в частности, при прикосновении человека к токоведущим частям), баланс магнитных потоков нарушается. Во вторичной обмотке дифференциального трансформатора внутри УЗО появляется трансформированный дифференциальный ток. И если этот ток превышает значение уставки электромагнитной защелки (10, 30, 100, 300 мА), то она срабатывает и с помощью рычага размыкает механизм свободного расцепления, отключая цепь.

По условиям функционирования УЗО подразделяются на следующие типы: АС, А, В, S, G.

• УЗО типа АС – устройство защитного отключения, реагирующее на переменный синусоидальный дифференциальный ток. Возникающий внезапно, либо медленно возрастающий.

• УЗО типа А – устройство защитного отключения, реагирующее на переменный синусоидальный дифференциальный ток и пульсирующий постоянный дифференциальный ток. Возникающий внезапно, либо медленно возрастающие.

• УЗО типа В – устройство защитного отключения, реагирующее на переменный, постоянный и выпрямленный дифференциальные токи.

• УЗО типа S – устройство защитного отключения, селективное (с выдержкой времени отключения.).

УЗО типа G – то же, что и типа S, но с меньшей выдержкой времени.

Применять УЗО типа АС целесообразно в сетях с синусоидальным переменным током. УЗО типа А целесообразно применять в основанных случаях, например, в цепях, содержащие импульсные блоки питания без разделительного трансформатора. УЗО типа В применяют в промышленных электроустановках со смешанным питанием потребителей – переменным, выпрямленным и постоянным. УЗО типа S, G к примеру может применяться, где используется АВР системы автоматики и телемеханики.

Технические характеристики УЗО типа АС приведены в таблице 1.

Таблица 1

Электрические схемы УЗО и условные графические обозначение показано на рисунке 3.

Рисунок 3 Электрические схемы УЗО

и условные графические обозначения

Примеры применения УЗО с различными токами утечки приведены в таблице 2.

Таблица 2

Дифференциальные автоматы (их правильнее называть АВДТ – Автоматическими Выключателями Дифференциального Тока со встроенной защитой от сверхтоков) сочетают функции автоматического выключателя и УЗО и обеспечивают три вида защиты – от короткого замыкания, перегрузки и возникновения тока утечки (в частности, вследствие прикосновения человека к токоведущим частям). Конструктивно представляют собой автоматический выключатель с присоединенным к нему электронным блоком дифференциальной защиты.

Дифференциальный автомат является сочетанием блока дифференциальной защиты и автоматического выключателя, и принцип его действия аналогичен эти двум устройствам. Левая часть устройства функционирует как автомат, а правая – как УЗО. При этом неважно, какой именно блок сработал – цепь все равно разрывается. При срабатывании дифференциального автомата от тока утечки выступает кнопка “Возврат”, которая, таким образом, указывает на отключение цепи – именно по этой причине, а не при перегрузке или коротком замыкании. Аппарат не даст возможности взвести его повторно, если предварительно не была нажата выступившая кнопка “Возврат”.

Так как в состав дифференциального автомата включен автоматический выключатель, то он имеет защитную характеристику, которая определяет класс защиты, и область применения, и отражает порог срабатывания при защите от короткого замыкания.

Кривая B – автомат срабатывает при появлении в цепи тока в 3-5 раз больше номинального (т.е. автомат на 16А отключит цепь при токе короткого замыкания 48-80А). Применяются для защиты цепей большой протяженности.

Кривая С – автомат срабатывает при появлении в цепи ток в цепи в 5-10 раз больше номинального (т.е. автомат на 16А отключит цепь при токе короткого замыкания 80-160А). Применяются для стандартной защиты цепей розеток и освещения.

Кривая D – автомат срабатывает при появлении в цепи ток в цепи в 10-14 раз больше номинального (т.е. автомат на 16А отключит цепь при токе короткого замыкания 160-224А). Применяются для защиты двигателей.

Технические характеристики дифференциального автомата приведены в таблице 3.

Таблица 3

Электрические схемы дифференциального автомата и условные графические обозначение показано на рисунке 4.

Рисунок 4 Электрические схемы дифференциального автомата

и условные графические обозначения

Время – токовая характеристика дифференциального автомата с защитной характеристикой С представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 Время – токовая характеристика

дифференциального автомата с защитной характеристикой С

Указания и порядок выполнения работы.

ознакомиться с лабораторной установкой для снятия защитных характеристик УЗО и дифференциального автомата.

Схема лабораторной установки приведена на рисунке 6. Автоматический выключатель QF подает питание на установку, выключатель SA2 подключает нагрузку HL2 к испытываемому УЗО или дифференциальному автомату. Выключателем SA1 мы имитируем утечку тока, в электроустановке подключая лампочку HL1. Прибор контроля электрозащитных средств электроустановки АСТРО ПРОФИ подключается к испытуемой сети после УЗО или дифференциального автомата. Данный прибор позволяет измерять:

1. Частоту и напряжение сети;

2. Отключающий дифференциальный ток УЗО типов А и АС;

3. Время отключения УЗО;

4. Сопротивление петли «фаза – ноль»;

5. Ток короткого замыкания «фаза – ноль»;

6. Малые сопротивления.

Порядок выполнения работы:

1)Измерение напряжения и частоты сети.

Установить переключатели на передней панели прибора соответственно: «Режим» – в положение «Uc, f», фаза «φ» – в положение «~» (синусоидальный переменный ток), дифференциальный ток «IΔ» – в положение соответствующему номинальному отключающему дифференциальному току УЗО.

Включить прибор выключателем «питание». Записать результаты замера напряжения и частоты сети.

2)Измерение дифференциального отключающего тока.

Перевести переключатель «Режим» в положение « » (нарастающий до установленного номинального значения за 30 секунд дифференциальный ток).

При нажатии на кнопку «Пуск» на индикаторе начинается отсчет нарастающего дифференциального тока (при этом горит светодиод «Замер»). После срабатывания УЗО значение измеренного тока срабатывания будет представлено на индикаторе.

Зафиксированное значение измеренного тока срабатывания должно лежать в пределах (0,5 ÷ 1)·IΔn (УЗО исправно).

При испытании УЗО типа «А» провести приведенные выше испытания и дополнительно проверить правильность отключения в случае непрерывного нарастания пульсирующего постоянного тока. Углы задержки тока - 0°, 90°, 135° (положительные и отрицательные) выбираются переключателем фазы «φ».

Токи отключения во всех случаях должны соответствовать ГОСТ Р50807-95 (Таблица 4).

Таблица 4

Угол α	Отключающий дифференциальный ток
	Нижний предел	Верхний предел
0°	0,35 IΔn	1,44 IΔn (при IΔn>0,01А) 2 IΔn (при IΔn≤0,01А)
90°	0,25 IΔn
135°	0,11 IΔn

3)Измерение времени отключения узо в случае внезапного появления дифференциального тока.

Установить переключатель «Режим» в положение «IΔ», переключатель фаза «φ» – в положение «~».

Нажимаем кнопку «Пуск» – на индикаторе высвечивается значение времени отключения УЗО.

Повторяем испытания, устанавливая переключатель «Режим» в положение (2IΔ; 5IΔ).

Для УЗО типа «А» проводим дополнительную проверку правильности отключения УЗО в случае внезапного появления пульсирующего постоянного тока, устанавливая переключатель фазы «φ» (0° или 135°).

Все полученные результаты измерения времени должны соответствовать нормам гост р50807-95 (Таблица 5).

Рисунок 6 Принципиальная схема лабораторной установки

Таблица 5

Стандартные значения времени отключения и не отключения УЗО.

Тип УЗО	In, А	IΔn, мА	Стандартные значения времени отключения и не отключения с, при дифференциальном токе
			IΔn	2IΔn	5IΔn	500А
Общий	Любое значение		0,3	0,15	0,04	0,04	Максимальное время отключения
S	≥25	>0,03	0,5	0,2	0,15	0,15
			0,13	0,06	0,05	0,04	Минимальное время отключения