Отчет должен содержать

1. Схемы (рис. 1, 2 и 6);

2. Табл. 1 с результатами измерений;

3. График зависимости I_h = f(t) и график зависимости I_{h доп} = f(t) (рис. 7).

4. Письменные ответы на вопросы.

1. Назначение и область применения устройств защитного отключения

Устройства защитного отключения (УЗО) предназначены для защиты людей и животных от поражения электрическим током. УЗО обеспечивают быстрое автоматическое отключение электроустановки при возникновении следующих условий поражения электрическим током:

– однофазное замыкание на корпус или на землю;

– снижение сопротивления изоляции электрооборудования ниже предельно-допустимого уровня;

– прикосновение человека или животного непосредственно к токоведущей части, находящейся под напряжением.

УЗО способно защитить не только человека и животных от поражения электрическим током, но и электрооборудование от пожаров. Большая часть пожаров в сельских производственных помещениях происходит из-за изношенности изоляции электрооборудования и электропроводки: при замыкании на землю токи утечки могут вызвать возгорания.

Современные УЗО не способны защитить человека и животных при двухполюсном их прикосновении к токоведущим частям электроустановки (одновременное прикосновение к двум фазным проводам или к фазному и нулевому проводу), а также от электрического потенциала, занесенного по нулевому проводу извне (например, при разряде молнии).

УЗО классифицируются по виду входного сигнала, чувствительности и количеству полюсов.

По виду входного сигнала различают несколько групп УЗО в зависимости от того, на какой из данных параметров они реагируют:

– потенциал корпуса электроустановки относительно земли;

– ток замыкания на землю;

– ток или напряжение оперативного источника питания;

– напряжение нулевой последовательности;

– ток нулевой последовательности.

В сетях с глухозаземленной нейтралью в Российской Федерации и за рубежом используются УЗО по току утечки на землю, реагирующие на ток нулевой последовательности (на несимметрию фазных токов утечки), поэтому в данной работе рассматриваются УЗО только этого типа.

По чувствительности УЗО подразделяются на три группы:

– низкой чувствительности (ток срабатывания более 300 мА);

– средней чувствительности (ток срабатывания 100...300 мА);

– высокой чувствительности (ток срабатывания менее 100 мА).

Для защиты человека и животных применяют УЗО высокой чувствительности с током уставки (током срабатывания) 10 мА (защита от прикосновения к токоведущим частям) и 30 мА (защита от прикосновения к токоведущим частям и от пожаров). Величина 10 мА выбрана в качестве тока уставки потому, что при данном значении тока, проходящего через тело человека, пострадавший может самостоятельно освободиться из-под действия тока (оторвать руки от токоведущих частей). При токе 30 мА пострадавший уже не может без посторонней помощи освободиться от действия тока, но у него сохраняются дыхание и сердцебиение.

В зависимости от назначения УЗО выпускаются в двух-, трех- и четырехполюсном исполнении. Двухполюсные УЗО предназначены для однофазной нагрузки и устанавливаются в бытовых и вспомогательных помещениях. Трехполюсные УЗО предназначены для применения в трехфазной сети, четырехполюсные – для четырехпроводной (три фазы и нуль) сети.

Эффективность УЗО зависит от быстродействия: среднее время срабатывания составляет 0,05 с, а максимально допустимое – 0,2 с.

Основными элементами УЗО являются прибор защитного отключения и его исполнительный орган – автоматический выключатель.

В прибор защитного отключения входят:

– датчик – входное звено устройства, воспринимающее воздействие извне и осуществляющее преобразование данного воздействия в соответствующий сигнал;

– усилитель для усиления сигнала датчика;

– цепь контроля, служащая для периодической проверки исправности УЗО;

– вспомогательные элементы – сигнальные лампы и измерительные приборы, характеризующие состояние электроустановки.

Исполнительный орган – автоматический выключатель, обеспечивающий отключение установки при получении сигнала от прибора защитного отключения.

Таким образом, можно сформулировать основные требования, предъявляемые к УЗО:

– высокая чувствительность;

– быстрота срабатывания;

– способность осуществлять самоконтроль (самотестирование);

– высокая степень надежности.

УЗО применяются в сетях с любым режимом нейтрали, одно- и трехфазных, постоянного и переменного тока. УЗО в электроустановках напряжением выше 1000 В пока находятся в стадии разработки. Как было сказано выше, в данной работе рассматриваются УЗО по току утечки на землю, реагирующие на ток нулевой последовательности (на несимметрию фазных токов утечки). В настоящее время в соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ) обязательной является установка УЗО во всех вновь возводимых и реконструируемых жилых домах для групповых линий, питающих сети, находящиеся вне помещений, в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных (ванные комнаты, туалеты, кухни).

Отечественная промышленность выпускает несколько десятков моделей УЗО: ЗОУП-25, РУД-05УЗ, А-84, УЗО-20, АСТРО УЗО, УЗО РСНВ и др. Широко используются и зарубежные УЗО фирм "Felten Guilleaume" (Австрия), "Siemens" (Германия), "Legrand" и "Merlin Gerin" (Франция), "ABB" (Италия) и др.