17.10. Защитное отключение

Защитное отключение — это система быстродействующей защиты, автоматически (за 0,2 с и менее) отключающая электроустановку при возникновении в ней опасности поражения человека электрическим током. Защитное отключение применяется в тех случаях, когда невозможно или трудно осуществить защитное заземление или зануление или когда высока вероятность прикосновения людей к неизолированным токоведущим частям электроустановок. Поэтому защитное отключение целесообразно применять для обеспечения электрозащиты ручного электроинструмента, передвижных электроустановок.

Опасность поражения электрическим током возникает в следующих случаях: при замыкании фазы на корпус; при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли ниже определенного предела; при прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением. В этих случаях происходит изменение электрических параметров сети, в частности, может измениться напряжение корпуса относительно земли. Изменение любого из указанных параметров до определенной величины, при которой может возникнуть опасность поражения электрическим током, может служить импульсом для срабатывания системы автоматического отключения. Основными частями защитного отключения являются прибор защитного отключения и автоматический выключатель.

Прибор защитного отключения реагирует на изменение каких-либо параметров электрической сети и подает сигнал на отключение автоматического выключателя. Прибор автоматического отключения состоит из: датчика, воспринимающего изменение того или другого параметра электрической сети (как правило, в качестве датчика используются реле различного типа); усилителя, предназначенного для усиления сигнала от датчика; сети контроля, служащей для периодической проверки исправности системы защитного отключения; вспомогательных элементов — сигнальных и измерительных приборов. Автоматический выключатель — устройство для отключения электрической сети, при коротких замыканиях или других измерениях в электроцепи. Автоматический выключатель отключает сеть при поступлении сигнала от прибора защитного отключения.

Рис. 17.17. Схема защитного отключения, срабатывающая при появлении напряжения на корпусе электрооборудования.

☺ Система защитного отключения, реагирующая на напряжение корпуса относительно земли (рис. 17. 17). Эта схема защитного отключения устраняет опасность поражения током при возникновении на заземленном или зануленном корпусе повышенного напряжения. Принцип действия — быстрое отключение от сети установки, если напряжение на корпусе относительно земли окажется выше некоторого заданного (например, выше 40 В), при котором прикосновение к корпусу становится опасным. Следовательно, такая схема защитного отключения реагирует не только на полный пробой изоляции, но и на частичное .уменьшение сопротивления изоляции (например, статора электродвигателя), когда на корпусе появляется напряжение значительно ниже фазного. Напряжение на заземленном корпусе U_к относительно земли при замыкании одной из фаз статорной обмотки на /землю равно I₃R₃. Если U_к больше установленного предельного значения для данного реле РН напряжения, то система автоматического отключения сработает. В результате замкнутся нормально открытый контакт реле напряжения и цепь электромагнита ЭМ, который и отключит двигатель от сети. Применение этого типа защитного отключения распространяется на установки с индивидуальным заземлением R₃ и дополнительным заземляющим устройством

• Защитное отключающее устройство, реагирующее на изменение сопротивления фазы относительно земли. Эти устройства предназначены для непрерывного автоматического контроля изоляции фаз относительно земли, а также для защиты человека, прикоснувшегося к токоведущим проводам, от поражения электрическим током. В этих устройствах сопротивление изоляции проводов К_нз относительно земли оценивается постоянным током, проходящим через эти сопротивления и получаемого от постороннего источника. При снижении сопротивления изоляции проводов ниже установленного предела в результате повреждения изоляции или прикосновения человека к фазному проводу возрастает постоянный ток, вызывающий отключение питающей сети.

Рис. 17.18. Отключающее устройство, реагирующее на изменение сопротивления фазы относительно земли

Значение этого тока зависит от напряжения источника постоянного тока и общего сопротивления цепи:

где — суммарное сопротивление реле и дросселей; R — суммарное сопротивление изоляции проводов R_из и сопротивления замыкания фазы на землю

При нормальном режиме работы сети сопротивление велико и поэтому значение I₃ мало. В случае уменьшения изоляции одной из фаз в результате прикосновения к фазе человека (или замыкания фаз на корпус) сопротивление уменьшается, а ток I₃ возрастает, что приведет к срабатыванию реле тока РТ, которое своими контактами замыкает цепь питания электромагнита ЭМ. В результате произойдет отключение сети от питающего трансформатора.

Область применения таких устройств — сети небольшой протяженности напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью.