3.7.2.1 Примеры автоматических выключателей

Автоматический выключатель АЕ2044 предназначен для применения в электрических цепях напряжением до 440 В и частотой 50…60 Гц для проведения тока в нормальном режиме и отключения при токах короткого замыкания (уставка 12 I_н) и токах перегрузки (уставка 1,35 I_н…7 I_н). Допускаются оперативные отключения и включения электрической цепи до 30 циклов в час. Номинальный ток распределения I_н, А – 6; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63.

Выключатели автоматические серии АП50Б предназначены для установки в электрических цепях на напряжение до 220 В постоянного тока и до 500 В переменного тока частотой 50...60 Гц. Обеспечивают защиту от перегрузок и коротких замыканий и оперативные включения и отключения цепей с частотой до 30 в час, в том числе асинхронных электродвигателей с частотой до 12 включений в час. Выполняются на номинальный ток – 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10; 16; 25; 40; 50; 63 А.

Выключатели изготавливаются с одним свободным переключающим контактом вспомогательной цепи, двумя или без них.

3.7.3. Устройство защитного отключения

Устройства защитного отключения относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения электрическим током при прикосновении к токоведущим частям электроустановки. Из всех известных электрозащитных средств УЗО является единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к одной из токоведущих частей. УЗО является единственным средством защиты человека от поражения электротоком при малых токах короткого замыкания через защитный нулевой провод, снижении уровня изоляции и обрыве нулевого защитного проводника.

Другой областью применения УЗО является защита объектов от возгорания и пожаров, возникающих вследствие повреждения изоляции электропроводки и электрооборудования, по статистике более трети всех пожаров происходят по причине возгорания электропроводки. УЗО реагирует на ток утечки и отключает электроустановку от источника питания, предотвращая недопустимый нагрев проводников, искрение, возникновение дуги и возможное последующее возгорание. По данным различных источников, локальное возгорание изоляции может быть вызвано незначительной мощностью, выделяемой в месте утечки. В зависимости от материала и срока службы изоляции эта мощность составляет 40…60 Вт.

УЗО может встраиваться в розеточные блоки или вилки, через которые подключаются электроприборы, эксплуатируемые в особоопасных помещениях (повышенная влажность, пыль, токопроводящие полы). Например, в США применяются в основном УЗО, встроенные в розеточные блоки. На одном объекте, например, небольшой квартире устанавливается по 10…15 устройств. Розетки, не оборудованные УЗО, обязательно запитываются шлейфом от розеточных блоков с УЗО.

В настоящее время действует международная классификация УЗО, разработанная международной электротехнической комиссией (МЭК). Принято общее название – RCD (residual current protective device), точный перевод – защитное устройство по разностному току.

Принцип защитного действия устройства заключается в ограничении продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении к элементам электроустановки, находящимся под напряжением.

Функционально УЗО представляет собой быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке. Основные функциональные блоки УЗО представлены на рис. 3.52.

Рис. 3.52. Функциональные блоки УЗО

На рис. 3.49 введены следующие обозначения: 1 – дифференциальный трансформатор тока; 2 – пороговый релейный элемент; 3 – исполнительный механизм; 4 – цепь тестирования.

Важнейшим функциональным блоком УЗО является дифференциальный трансформатор тока 1. Пороговый элемент 2 выполняется, как правило, на чувствительных магнитоэлектрических или поляризованных реле прямого действия. Исполнительный механизм 3 включает в себя силовую контактную группу с механизмом привода.

Пример построения порогового элемента на поляризованном реле приведен на рис. 3.53.

Рис. 3.53. Пороговый элемент

Якорь поляризованного реле удерживается в состоянии покоя полем постоянного магнита, которое противодействует пружине, обозначенной на рисунке как сила «F». При появлении тока утечки во вторичной обмотке трансформатора протекает ток и создает в сердечнике реле поле, компенсирующее постоянное поле магнита. В результате сила F приводит к срабатыванию порогового элемента. К такому реле предъявляются высокие требования по чувствительности, например, реле дифференциального тока, встроенное в УЗО производства фирмы АВВ имеет чувствительность 0,000025 Вт, все остальные элементы качественных УЗО должны быть тоже выполнены с высокой точностью.

Проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока. При отсутствии дифференциального тока по проводникам протекает рабочий ток нагрузки. Если обозначить ток, протекающий по направлению к нагрузке, как I₁, а от нагрузки – I₂, то можно записать равенство I₁ = I₂.

Равные токи во встречно включенных обмотках наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные и встречно направленные магнитные потоки ₁ и ₂. Результирующий магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю. Пусковой орган 2 находится 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 утечки I_, являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным).

Неравенство токов в первичных обмотках (I₁ + I_ в фазном проводнике) и (I₂, равный I₁, в нейтральном проводнике) вызывает неравенство 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, который приводит к срабатыванию УЗО.