УЗО, реагирующие на дифференциальный ток однофазных электроприёмников

УЗО, реагирующие на дифференциальный ток однофазных электроприёмников

В основе данных УЗО, лежит - исполь­зование в качестве датчика информации о возникновении опасных для человека ситуаций дифференциального трансформатора тока (ДТТ). В ДТТ первичной обмоткой являются проводники питающей линии, проходящие непосредственно через окно тороидального магнитопровода, либо образующие на нем несколько витков. В последнем случае увеличивается значение тока, наводимого во вторичной обмотке, также намотанной на этот магнитопровод.

Действие УЗО, установленного на участке линии, питающей однофазный электроприёмник, без защитного зануления показано на рис. 12. 1, а. В нормальном режиме рабочие токи в фазном проводнике (I₂) и нулевом рабочем проводнике (I₁), протекая через первичные обмотки ДТТ, наводят противоположно направленные магнитные потоки (Ф₂) и (Ф₁). Поскольку в этом случае ток I₂ равен току I₁, то и магнитные потоки Ф₂ и Ф₁ будут равны и взаимно скомпенсированы, а ток во вторичной цепи ДТТ (I_вт) будет отсутствовать.

В случае прикосновения человека к фазе ток I₂ будет разветвляться (т. А на рис. 12. 1, б) на ток I1 и ток, протекающий через человека (I_h). Контур протекания тока Ih обозначен на рис. 12. 1, а пунктиром. Поскольку при этом токи I₂ и I₁, а соответственно магнитные потоки Ф₂ и Ф₁ будут различаться, то во вторичной обмотке ДТТ появится ток I_вт, пропорциональный разностному (дифференциальному) току I_∆ :

                                   (12. 1)

Зная коэффициент трансформации k_Т, можно поставить в соответствие ток через человека I_h, дифференциальный ток I∆ и ток во вторичной обмотке I_вт:

                           (12. 2)

Для обеспечения безопасности человека, УЗО должно срабатывать при значении дифференциального тока, т. е. уставке, соответствующей протеканию через человека тока равного предельно допустимому значению. Эта функция в УЗО реализуется в блоке, осуществляющем сравнение фиксируемого с помощью ДТТ дифференциального тока со значением дифференциального тока срабатывания (уставкой). Блок сравнения (блок 2, рис. 12. 1, а), выполняется на базе по­роговых электромеханических или электронных компонентов. В случае превышения порогового значения подается сигнал на отключающий механизм 3 (рис. 12. 1, а), который разрывает электрическую цепь за время, не превышающее допустимое значение для ожидаемого тока через человека. При этом время отключения (Т_откл) должно соответствовать предельно допустимым значениям тока, проходящего через человека по ГОСТ 12. 1. 038-82 (см. табл. 1. 2 к лабораторной работе №1).

Таким образом, в приведенном примере обеспечивается безопасность человека при прямом прикосновении к токоведущим частям. При такой схеме электропитания однофазных электроприёмников (на рис. 12. 1 показана система TN-C, в которой нулевой защитный проводник не подсоединен к корпусу) не обеспечивается защита при повреждении изоляции, а также при коротких замыка­ниях на корпус электроприёмника. В этом случае УЗО не работает, как превентивная мера защиты, т. е. без прикосновения человека, поскольку отсутствует ток утечки. Если человек не касается фазного проводника или электроприёмника с повреждённой изоляцией, то это равносильно отсутствию сопротивлению Rh в схеме на рис. 12. 1, б. Следовательно, токи I₁ и I₂, магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ будут равны между собой и ток во вторичной обмотке ДТТ будет отсутствовать. Поэтому для питания однофазных электро­приёмников в жилых и общественных зданиях следует использовать трёхпроводные линии: фазный, нулевой рабочий проводник и нулевой защитный проводник (система TN-C-S и TN-S, рис. 12. 2, а).

TN-C

                   а)                                                              б)