Устройства защитного отключения (УЗО)

Их применяют для защиты электрооборудования, в том числе и электроприводов, при повреждении изоляции проводников и неисправностях электрических цепей, а также для защиты людей от поражения электрическим током при случайном прикосновении к открытым проводящим частям электроустановок. В связи с этим применение УЗО наиболее предпочтительно для защиты ЭП передвижных электроустановок и ЭП различного электроинструмента, где повышенная вероятность повреждения электрических цепей и поражения людей электрическим током.

УЗО бывают электромеханические и электронные. Это принципиально разные, хотя внешне похожие аппараты защиты электроустановок (рис. 1.39).

Из анализа схем рисунка 1.39 следует, что принципиальное отличие заключается в реализации главной функции — отключении прибора по наличию дифференциального тока (тока утечки). В обоих аппаратах присутствует дифференциальный трансформатор тока (трансформатор тока нулевой последовательности) 1 однофазный, как на рисунке 1.39, или трехфазный для всех трех фаз.

Рис. 1.39. Схемы, разъясняющие принцип действия УЗО электромеханического (а) и.

электронного (б) типа:

/ — дифференциальный трансформатор тока; 2—электромагнитное реле отключения обратного действия; 3— механизм отключения; 4 — плата электронного усилителя;'5 — электромагнитное реле отключения прямого действия нагрузки. Он представляет собой тороидальный сердечник из феррита или полосовой электротехнической стали, сквозь который пропускают провода к нагрузке однофазной или трехфазной.

Этот трансформатор сравнивает токи прямой и обратной последовательностей. Если они одинаковы, то суммарная МДС равна нулю и на вторичной обмотке этого трансформатора ЭДС не возникает. Как только токи становятся различными, на этой обмотке дифференциального трансформатора возникает напряжение, которое в дальнейшем используется для отключения нагрузки от сети.

В электромеханическом УЗО напряжение обмотки дифференциального трансформатора подается непосредственно на катушку 2 реле отключения УЗО. Конструктивно оно представляет собой соленоид обратного действия, в котором есть постоянный магнит, сердечник в виде замкнутого магнитного контура и катушка размагничивания.

В нормальном состоянии (без подачи напряжения) магнитное поле удерживает рычаг, который под действием пружины готов оторваться от магнита и отключить УЗО. Как только на обмотку подается напряжение, возникает магнитное поле обратного (по отношению к созданному магнитом) направления, контур размагничивается и пружина отрывает рычаг, который приводит в действие механизм отключения УЗО. Эта система не нуждается в дополнительном электропитании, что позволяет электромеханическому УЗО срабатывать даже тогда, когда цепь нулевого провода нарушилась.

В электронном УЗО (рис. 1.39, б) напряжение с обмотки дифференциального трансформатора подается на электронный.

Рис. 1.40. Схема, поясняющая принцип действия трехфазного УЗО электромеханического типа:

/ — дифференциальный трансформатор тока; 2— электромагнитное реле обратного действия; 3— механизм свободного расцепления усилитель, с него —далее, на катушку электромагнитного реле. Оно представляет собой соленоид прямого действия. При наличии напряжения на его обмотке возникает магнитное поле, которое и приводит в движение сердечник, отключающий УЗО. Такое устройство не может работать без дополнительного напряжения на электронном усилителе.

Принцип действия трехфазного электромеханического УЗО, реагирующего на ток утечки, поясняется на рисунке 1.40. В нормальном режиме, при отсутствии тока утечки, по проводникам силовой цепи, проходящим сквозь окно магнитопровода дифференциального трансформатора тока (ДТТ) /, протекают рабочие токи нагрузки. Эти токи наводят в магнитном сердечнике ДТТ равные, но векторно-встречно направленные магнитные потоки. Результирующий магнитный поток равен нулю, следовательно, ЭДС и ток во вторичной обмотке также равны нулю. Вся система находится в состоянии равновесия.

При возникновении аварийного тока, например тока утечки или короткого замыкания на землю, баланс токов в питающих проводниках, а следовательно, и магнитных потоков в сердечнике нарушается и во вторичной обмотке ДТТ появляется трансформированный дифференциальный ток /_л. Если этот ток превышает значение тока уставки электромагнитной защелки 2, защелка срабатывает и посредством рычага размыкает замок механизма свободного расцепления J, тем самым отключая защищаемую цепь от питающей сети.

УЗО должно включаться в схему последовательно после устройств защиты от сверхтоков (автоматическим выключателем или предохранителем). Причем номинальный ток нагрузки УЗО должен быть на ступень выше или равен току устройства защиты. Это необходимо для того, чтобы обеспечить надежную коммутацию цепей нагрузки с учетом возможных перегрузок. Необходимо ежемесячно проверять работоспособность устройства нажатием кнопки «Тест». Немедленное срабатывание устройства означает его исправность.