Лабораторная работа № 2. Ознакомление с принципом действия устройств защитного отключения (УЗО).

Лабораторная работа № 2. Ознакомление с принципом действия устройств защитного отключения (УЗО).

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Ознакомиться с назначением и принципом действия устройств защитного отключения (УЗО), классификацией и видами различных УЗО. Усвоить общие принципы проведения испытаний УЗО на примере УЗО F200 производства ABB.

 

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) измеритель параметров электроустановок MI3102.

 

 

 

2) Устройство защитного отключения типа F200 производства компании ABB.

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Устройство защитного отключения (сокр. УЗО; более точное название: устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным (остаточным) током, сокр. УЗО−Д) или выключатель дифференциального тока (ВДТ) или защитно-отключающее устройство (ЗОУ) — механический коммутационный аппарат или совокупность элементов, которые при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения при определённых условиях эксплуатации должны вызвать размыкание контактов. Может состоять из различных отдельных элементов, предназначенных для обнаружения, измерения (сравнения с заданной величиной) дифференциального тока и замыкания и размыкания электрической цепи (разъединителя).

Основная задача УЗО — защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара, вызванного утечкой тока через изношенную изоляцию проводов и некачественные соединения.

Широкое применение также получили комбинированные устройства, совмещающие в себе УЗО и устройство защиты от сверхтока, такие устройства называются УЗО−Д со встроенной защитой от сверхтоков, либо просто диффавтомат. Часто диффавтоматы снабжаются специальной индикацией, позволяющей определить, по какой причине произошло срабатывание (от сверхтока или от дифференциального тока).

Рис. 1. Устройства защитного отключения производства фирмы ABB.

 

Устройство УЗО.

Внутреннее устройство УЗО представлено на рис. 2.

 

 

Рис. 2. Устройство УЗО

 

 

На рисунке 2 показано внутреннее устройство одного из типов УЗО. Данное УЗО предназначено для установки в разрыв шнура питания, его номинальный ток 13 А, отключающий дифференциальный ток 30 мА. Данное устройство является:

§ УЗО со вспомогательным источником питания

§ выполняющим автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника

Это означает, что УЗО может быть включено только при наличии питающего напряжения, при пропадании напряжения оно автоматически отключается (такое поведение повышает безопасность устройства).

Фазный и нулевой проводники от источника питания подключаются к контактам (1), нагрузка УЗО подключается к контактам (2). Проводник защитного заземления (PE-проводник) к УЗО никак не подключается.

При нажатии кнопки (3) контакты (4) (а также еще один контакт, скрытый за узлом (5)) замыкаются, и УЗО пропускает ток. Соленоид (5) удерживает контакты в замкнутом состоянии после того, как кнопка отпущена.

Катушка (6) на тороидальном сердечнике является вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока, который окружает фазный и нулевой проводники. Проводники проходят сквозь тор, но не имеют электрического контакта с катушкой. В нормальном состоянии ток, текущий по фазному проводнику, точно равен току, текущему по нулевому проводнику, однако эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг друга и в катушке дифференциального трансформатора тока ЭДС отсутствует.

Любая утечка тока из защищаемой цепи на заземленные проводники (например, прикосновение человека, стоящего на мокром полу, к фазному проводнику) приводит к нарушению баланса в трансформаторе тока: через фазный проводник «втекает больше тока», чем возвращается по нулевому (часть тока утекает через тело человека, то есть помимо трансформатора). Несбалансированный ток в первичной обмотке трансформатора тока приводит к появлению ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС сразу же регистрируется следящим устройством (7), которое отключает питание соленоида (5). Отключенный соленоид больше не удерживает контакты (4) в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку.

Устройство спроектировано таким образом, что отключение происходит за доли секунды, что значительно снижает тяжесть последствий от поражения электрическим током.

Кнопка проверки (8) позволяет проверить работоспособность устройства путем пропускания небольшого тока через оранжевый тестовый провод (9). Тестовый провод проходит через сердечник трансформатора тока, поэтому ток в тестовом проводе эквивалентен нарушению баланса токонесущих проводников, то есть УЗО должно отключиться при нажатии на кнопку проверки. Если УЗО не отключилось, значит оно неисправно и должно быть заменено.

По способу установки

§ стационарные с монтажом стационарной электропроводкой

§ переносные с монтажом гибкими проводами с удлинителями

По числу полюсов

§ однополюсные двухпроводные

§ двухполюсные

§ двухполюсные трехпроводные

§ трехполюсные

§ трехполюсные четырехпроводные

§ четырехполюсные

По способу действия

§ УЗО−Д без вспомогательного источника питания

§ УЗО−Д со вспомогательным источником питания:

ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ УЗО.

Операции по подготовке к измерениям.

1. C помощью переключателя функций (2) рис.5 выбрать функцию RCD.

 

 

2. cпомощью кнопок ▼▲ выбрать один из режимов измерения (рис. 6, 7):

- режим измерения времени срабатывания RCDt;

- режим измерения тока срабатывания ВДТ «RCD▲»(trip-out-current);

- AUTO – автотест.

 

3. Подключить испытательный кабель к измерителю MI3102.

 

 

Рис. 6. Режим измерения времени срабатывания ВДТ (АВДТ).

Рис. 7. Режим измерения тока срабатывания ВДТ (АВДТ).

4. Кнопками ▼▲ и ►◄ установить параметры измерения:

- Номинальный дифференциальный ток ВДТ (АВДТ);

- кратность испытательного тока по отношению кноминального дифференциальному

току ВДТ (АВДТ);

- Тип УЗО;

- Начальная полярность тока испытания.

 

Операции при выполнении испытаний времени срабатывания ВДТ.

Выбран режим измерения времени срабатывания RCDt.

- Подключить испытательный кабель к проверяемой электроустановке в соответствии со схемой рис. 8

 

Рис. 8. Схема проверкиУЗО измерителемMI3102.

 

- Проконтролировать напряжения L-PE, L-N, N-PE.

- Нажать кнопку «ТEST».

Отображаемые результаты:

t - время срабатывания;

Uс - напряжение прикосновения.

Время срабатывания следует проверять при трех различных значениях дифференциального тока: I_Δn, 2хI_Δn, 5хI_Δn.

Ток срабатывания.

Для измерения тока срабатывания ВДТ применяют постепенно повышающийся

испытательный ток. После того, как измерение было начато, испытательный ток,

генерируемый прибором, непрерывно увеличивается, начиная от 0,2×IΔN до 1.1×IΔN

(до 1.5×IΔN для пульсирующего остаточного тока постоянного тока), пока ВДТ не

сработает.

 

Операции при выполнении измерения тока срабатывания ВДТ. (Выбран режим измерения тока срабатывания ВДТ «RCD▲»(trip-out-current).

- Подключить испытательный кабель к проверяемой электроустановке в соответствии со схемой рис. 8

- Проконтролировать напряжения L-PE, L-N, N-PE.

- Нажать кнопку «ТEST»

.

Отображаемые результаты:

IΔ - Ток срабатывания;

tI - время срабатывания;

UCi - напряжение прикосновения.

 

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет по проведению лабораторной работы должен содержать:

 

1. Схему проведения испытаний

 

1. Данные, полученные в процессе выполнения работы в табличном виде (приведены примеры заполнения таблицы)

 

Таблица 1. Паспортные данные АВДТ.
№ п/п	Обозначение по схеме	ТИП	Uн, В	Iн, А	IΔn, мА	Тип дифф. расцепителя	Зав. № (год выпуска)

 

Таблица 2. Проверка работы расцепителя по дифференциальному току.

№ п/п

Обозначение по схеме

ТИП

Фаза А

Фаза В

Фаза С

Время отключения tΔ, с при:

Ток срабатывания

Время отключения tΔ, с при:

Ток срабатывания

Время отключения tΔ, с при:

Ток срабатывания

IΔn

2хIΔn

5хIΔn

IΔ, mA

IΔn

2хIΔn

5хIΔn

IΔ, mA

IΔn

2хIΔn

5хIΔn

IΔ, mA

 

3. Временные характеристики УЗО при кратностях дифференциального тока:I_Δn, 2хI_Δn, 5хI_Δn.

 

Временные характеристики ВДТ по ГОСТ Р 51326.1-99 Таблица 3
Тип ВДТ	Iн, А	IΔn, мА	Стандартные значения времени срабатывания и несрабатывания, с, при дифференциальном токе
IΔn	2хIΔn	5хIΔn
Стандартные, типов АС и А	Для любых значений	0,3	0,15	0,04	Максимальное время отключения
Селективные, типов AC-S и A-S	>25	>30	0,5	0,2	0,15
0,13	0,06	0,05	Минимальное время неотключения

 

4. Выводы по лабораторной работе должны содержать заключение о том, укладываются ли проверенные характеристики в нормируемые характеристики. Сделать вывод об исправности УЗО и готовности его к эксплуатации.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Что такое автоматическое устройство защитного отключения(УЗО)?

2. Каково назначение УЗО?

3. Опишите устройство УЗО.

4. В каких случаях УЗО не сработает?

5. Почему защитный проводник не проходит через обмотку УЗО?

6. Чем УЗО принципиально отличается от предохранителя?

7. Как классифицируют УЗО?

8. Область применения УЗО.

9. Принципиально опишите испытательную установку.

10. Объясните регламент испытаний

11*. Как вы думаете, почему при установке на одно присоединение УЗО совместно с автоматическим выключателем номинальный ток последнего выбирается на ступень ниже, чем номинальный ток УЗО?

 

 

Приложение 1. Описание УЗО серии F200 производства ABB.

 

Компания ABB производит двух- и четырехполюсные автоматические выключатели, управляемые дифференциальным током, без встроенной защиты от сверхтока серий F 200 и FH 200, которые применяют соответственно в однофазных и трехфазных электрических цепях. Указанные ВДТ предназначены для использования в электрических цепях переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Номинальное напряжение Un двухполюсных ВДТ равно 230 В, четырехполюсных – 400 В. ВДТ серии FH 200 имеют номинальный ток In, равный 25 и 40 А, а серии F 200 – 16, 25, 40, 63, 80, 100 и 125 А (только четырехолюсные ВДТ).Наибольшее распространение в электроустановках зданий получили ВДТ, имеющие номинальный ток In, равный 25 и 40 А. ВДТ, имеющие номинальный ток 16 А, используют в электроустановках зданий реже. ВДТ с номинальным током 63, 80, 100 и 125 А также имеют меньшую область применения. Эти устройства устанавливают на вводах низковольтных распределительных устройств или используют для защиты электрических цепей, к которым подключены мощные электроприемники.

 

ВДТ(УЗО) общего типа серии FH 200 имеют номинальный отключающий дифференциальный ток IΔn, равный 0,03 А, а серии F 200 – 0,01; 0,03;0,10; 0,30 и 0,50 А. ВДТ, имеющий номинальный отключающий дифференциальный ток IΔn, равный 0,03 А, является самым распространенным изделием, которое широко применяют в электроустановках зданий. ВДТ с IΔn = 0,01 А реже используют в электроустановках зданий – в основном для защиты групповых электрических цепей, содержащих только один электроприемник.

 

ВДТ с номинальным отключающим дифференциальным током IΔnдо 0,03 А включительно обычно используют в электроустановках зданий для дополнительной защиты от поражения электрическим током при прямом прикосновении. ВДТ общего типа с номинальными отключающими дифференциальными токами, равными 0,10; 0,30 и 0,50 А, используют в электроустановках зданий для защиты от косвенного прикосновения в тех электрических цепях, которые имеют большие токи утечки.

 

ВДТ типа S серии F 200 производят с номинальными отключающими дифференциальными токами 0,10; 0,30; 0,50 и 1,00 А. Их обычно применяют в качестве вводных ВДТ в низковольтных распределительных устройствах.

 

Компания ABB производит ВДТ типа АС, срабатывающие при синусоидальных переменных дифференциальных токах, и ВДТ типа А,которые срабатывают как при синусоидальных переменных, так и при пульсирующих постоянных дифференциальных токах. УЗО общего типа имеют достаточную устойчивость к импульсам напряжения, которые могут быть вызваны в электроустановке здания грозовыми или коммутационными перенапряжениями. Они не срабатывают от импульсов тока с пиковым значением 250 А (8/20 мкс).

 

Компания ABB производит также ВДТ общего типа серии F 200 AP-R, которые имеют повышенную устойчивость к импульсным токам – до3 000 А. ВДТ типа S серии F 200 характеризуются повышенной устойчивостью к нежелательному срабатыванию от импульсных токов с пиковым значением до 5 000 А.

 

УЗО серии F 200 AP-R имеют время отключения, превышающее время отключения ВДТ общего типа (рис. 5.6). Однако оно укладывается в пределы, установленные стандартом МЭК 61008-1

Номинальная включающая и отключающая способность Im, номинальная дифференциальная включающая и отключающая способность IΔm ВДТ, выпускаемых компанией ABB, равны 1 000 А (1 250 А для ВДТ, имеющих номинальный ток 125 А).

 

Номинальный условный ток короткого замыкания Inc для ВДТ серии FH 200 равен 6 000, серии F 200 – 10 000 А.

 

Компания ABB производит четыре модификации ВДТ УЗО серии FH 200 типа AC с номинальным отключающим дифференциальным током 0,03 А и номинальными токами 25 и 40 А: двухполюсные типов FH 202 AC-25/0.03, FH 202 AC-40/0.03 и четырехполюсные типов FH 204 AC-25/0.03, FH 204 AC-40/0.03.

Лабораторная работа № 2. Ознакомление с принципом действия устройств защитного отключения (УЗО).

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Ознакомиться с назначением и принципом действия устройств защитного отключения (УЗО), классификацией и видами различных УЗО. Усвоить общие принципы проведения испытаний УЗО на примере УЗО F200 производства ABB.

 

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) измеритель параметров электроустановок MI3102.

 

 

 

2) Устройство защитного отключения типа F200 производства компании ABB.

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Устройство защитного отключения (сокр. УЗО; более точное название: устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным (остаточным) током, сокр. УЗО−Д) или выключатель дифференциального тока (ВДТ) или защитно-отключающее устройство (ЗОУ) — механический коммутационный аппарат или совокупность элементов, которые при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения при определённых условиях эксплуатации должны вызвать размыкание контактов. Может состоять из различных отдельных элементов, предназначенных для обнаружения, измерения (сравнения с заданной величиной) дифференциального тока и замыкания и размыкания электрической цепи (разъединителя).

Основная задача УЗО — защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара, вызванного утечкой тока через изношенную изоляцию проводов и некачественные соединения.

Широкое применение также получили комбинированные устройства, совмещающие в себе УЗО и устройство защиты от сверхтока, такие устройства называются УЗО−Д со встроенной защитой от сверхтоков, либо просто диффавтомат. Часто диффавтоматы снабжаются специальной индикацией, позволяющей определить, по какой причине произошло срабатывание (от сверхтока или от дифференциального тока).

Рис. 1. Устройства защитного отключения производства фирмы ABB.