Общие сведения. Цель работы − изучение назначения, принципа действия, конструкции и основных технических характеристик устройств защитного отключения (УЗО).

Цель работы

Цель работы − изучение назначения, принципа действия, конструкции и основных технических характеристик устройств защитного отключения (УЗО).

Общие сведения

Функционально УЗО можно определить как быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке. Из всех известных электрозащитных средств УЗО яв­ляется единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к одной из токоведущих частей.

Принцип действия УЗО дифференциального типа основан на применении электромагнитного векторного сумматора токов − дифференциального трансформатора тока.

Рис. 1. Дифференциальный трансформатор тока

Сравнение текущих значений двух и более (в четырехполюсных УЗО − 4-х) токов по амплитуде и фазе наиболее эффективно, т.е. с минимальной погрешностью, осуществляется электромагнитным путем − с помощью дифференциального трансформатора тока (рис.1).

Суммарный магнитный поток в сердечнике − ФΣ, пропорциональный разности токов в проводниках, являющихся первичными обмотками трансформатора, iN и iL, наводит во вторичной обмотке трансформатора тока соответствующую эдс, под действием которой в цепи вторичной обмотки протекает ток iΔ вт, также пропорциональный разности первичных токов.

Следует отметить, что к магнитному сердечнику трансформатора тока электромеханического УЗО предъявляются чрезвычайно высокие требования по качеству − высокая чувствительность, линейность характеристики намагничивания, температурная и временная стабильность и т. д.

По этой причине для изготовления сердечников трансформаторов тока, применяемых при производстве УЗО, используется специальное высококачественное аморфное (некристаллическое) железо.

Основные функциональные блоки УЗО представлены на рис. 2.

Важнейшим функциональным блоком УЗО является дифференциальный трансформатор тока 1.

Рис. 2. Принцип действия УЗО

В литературе по вопросам конструирования и применения УЗО этот транс­форматор иногда называют трансформатором тока нулевой последователь­ности − ТТНП, хотя понятие «нулевая последовательность» применимо только к трехфазным цепям и используется при расчетах несимметричных режимов многофазных цепей.

Пусковой орган (пороговый элемент) 2 выполняется, как правило, на чувствительных магнитоэлектрических реле прямого действия или электронных компонентах.

Исполнительный механизм 3 включает в себя силовую контактную группу с механизмом привода.

В нормальном режиме, при отсутствии дифференциального тока − тока утечки, в силовой цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока 1 протекает рабочий ток нагрузки. Про­водники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора то­ка.

Если обозначить ток, протекающий по направлению к нагрузке, как I1, а от нагрузки как I2, то можно записать равенство:

I1 = I2

Равные токи во встречно включенных обмотках наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2.

Результирующий магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора так­же равен нулю.

Пусковой орган 2 находится в этом случае в состоянии покоя.

При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприемника, на который произошел пробой изоляции, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки I1 протекает дополнительный ток − ток утечки (IΔ), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным).

Неравенство токов в первичных обмотках (I1 + I Δ в фазном проводнике и I2, равный I1, в нулевом рабочем проводнике) вызывает небаланс маг­нитных потоков и, как следствие, возникновение во вторичной обмотке трансформированного дифференциального тока.

Если этот ток превышает значение уставки порогового элемента пускового органа 2, последний сра­батывает и воздействует на исполнительный механизм 3.

Исполнительный механизм, обычно состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь. В результате защищаемая УЗО электроустановка обесточивается.

Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4.

При нажатии кнопки «Тест» искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание УЗО означает, что оно в целом исправно.