Учебная программа по электротехнике.
рабочая программа по технологии по теме

Выбор автоматов для электродвигателей 0,4 кВ

Электрические аппараты 

В электроустановках напряжением 0,4 кВ основными защитами оборудования и линий от всех видов повреждений являются токовая отсечка (ТО) и максимальная токовая защита (МТЗ). ТО защищает сети от токов коротких замыканий (КЗ), срабатывание такой защиты выполняется без выдержки времени, а пороговое значение тока срабатывания находится в пределах 10-12 Iн.

МТЗ иначе называется защитой от перегрузок и не допускает перегрева обмоток оборудования и линий, вследствие протекания недопустимого тока нагрузки. Выдержка времени задается в зависимости от величины перегруза.

Защиту электродвигателей (как и большинство других электроприемников) от коротких замыканий и токовых перегрузок выполняют с помощью автоматических выключателей. Наиболее распространенные отечественные серии автоматов: А3100, А3700, ВА, АЕ, “Электрон”, “АВМ”.

Защитные характеристики автоматов. При выборе выключателей очень важную роль играет его защитная характеристика, зависящая от типа расцепителя и определяющая время его срабатывания. Автоматы различаются по следующим защитным характеристикам:

· с независимой характеристикой отключения - имеют электродинамический или полупроводниковый расцепитель, работающий в зоне токов КЗ без выдержки времени;
· с зависимой защитной характеристикой. Выполняются только с тепловым расцепителем в виде биметаллических пластин. Чем больше ток, тем меньше времени затрачивается на нагрев биметалла, и соответственно, быстрей отключается расцепитель. Аппараты, имеющие такую характеристику, используются редко, из-за ограниченных возможностей защиты.
· ограниченно-зависимая защитная характеристика автоматов - подразумевает использование комбинированного типа расцепителя. При небольших уровнях токов КЗ работает тепловой расцепитель, при значительно больших токах - электродинамический. У выключателей серии АВМ электродинамический расцепитель имеет две ступени срабатывания, поэтому тепловой не применяется. Ограниченно-зависимой характеристики добиваются также применением полупроводниковых расцепителей.
· трехступенчатая защитная характеристика - выполняется на базе полупроводниковых расцепителей типа РМТ, БПР, РП. Такими расцепителями оборудуются выключатели серии А3700, ВА, “Электрон”.

Особенность выбора уставок токовой отсечки двигателей состоит в отстройке защиты от пусковых токов. Так, запуск или самозапуск асинхронных электродвигателей может сопровождаться возрастанием тока в 6-7 раз. Кроме того, пусковой ток содержит периодическую и апериодическую составляющие.

Следует учитывать, что выключатели серии А3100, А3700, ВА, АП-50 и АЕ-20 не имеющие полупроводниковых расцепителей, реагируют на апериодическую составляющую и могут производить ложные срабатывания. Массивный якорь АВМ также может срабатывать при кратковременном броске апериодического тока, что приводит к ложному отключению.

Отстройка автоматов от пусковых токов определяется выражением:

     Iо ≥ kн Iпуск;

Iо - ток срабатывания отсечки;
Iпуск - пусковой ток, каталожное значение;
kн - коэффициент надежности отстройки отсеки от пусковых токов: для выключателей с полупроводниковым расцепителем равен 1,5-2,2, для электромагнитного расцепителя 1,8-2,1.

Коэффициент чувствительности для токовой отсечки, при однофазных и двухфазных КЗ должен находиться в пределах:

     kч ≥ I(2)кR/ Iо ≥ 1,1kp;
     kч ≥ I(1)кR/ Iо ≥ 1,1kp;

I(2)кR и I(1)кR - соответственно, минимальный ток двух- и однофазного замыкания на зажимах двигателя. Приближенно 1,1kp принимают равным 1,4-1,5.

Выбор уставки МТЗ определяется выражением:

     Iмтз ≥ kн Iн.дв./kв;

kв - коэффициент возврата, характеризующий значение тока, при котором защита переходит в несработанное состояние.

Защита считается выбранной верно если:

     Iмтз = (1,2-1,4) Iн.дв;

Ограниченно зависимые защитные характеристики выключателей А3134, А3144, АВМ и “Электрон” не позволяют выбрать ток уставки МТЗ удовлетворяющий вышеприведенному выражению, поэтому их применяют как резервные защиты от перегруза, основную функцию защиты от перегруза в этом случае выполняют тепловые реле.

Наиболее подходящими автоматами для защит электродвигателей от перегруза являются автоматы серии А3700 и ВА, оснащенные полупроводниковыми расцепителями. Время срабатывания МТЗ подбирается таким образом, чтобы не произошло излишнего отключения цепи, при пуске или самозапуске двигателя:

     tмтз ≥ (1,5-2) tпуск;

Легким считается пуск двигателя длительностью 0,5-2 сек, тяжелым пуском называется процесс длительностью 5-10 сек. Автоматические выключателя типа А3700, ВА, “Электрон” с полупроводниковыми расцепителями позволяют регулировать время срабатывания МТЗ.

Мотор-автоматы. Зарубежные производители для защиты электродвигателей от ненормальных режимов предлагают специальные мотор-автоматы, которые могут работать автономно и в блоке с магнитным пускателем. Выполняя функции защиты электрических машин, такие автоматы имеют ряд отличий от простых отечественных аппаратов:

· выпускаются только в трехфазном исполнении;
· имеют повышенную элктродинамическую стойкость, до 100 кА;
· тепловой расцепитель позволяет выполнить точную подстройку под каждый двигатель;
· номинальный ток электромагнитного расцепителя 12-14 Iн, что позволяет настроить защиту, с учетом пусковых токов двигателей;
- модульная конструкция автоматов позволяет расширять функции защиты, применяя дополнительные блоки.

Наиболее широкое применение, мотор-автоматы получили в приводах с двигателями мощностью до 12,5 кВт при напряжении 380В. Изделия концерна АВВ типа MS225 с номинальным током 25 А, регулируемым расцепителем от 0,1 до 25А имеют электродинамическую стойкость 50 кА.

MS116 - мотор-автоматы открытого типа не имеющие дополнительного оборудования, номинальный ток 16А, электродинамическая стойкость 10 кА. MS450 и MS495 аналогичны MS225 но рассчитаны на ток до 100 А.

Мотор-автоматы компании «SCHNEIDER ELECTRIC» марки GV оснащены термомагнитным расцепителем. Магнитный расцепитель имеет фиксированную уставку 13 Iн, служит для защиты от КЗ. Тепловой расцепитель может быть отрегулирован с помощью специальных дисков, расположенных на лицевой поверхности аппарата, также имеется устройство компенсации температуры окружающей среды.

Аппараты этой марки могут быть укомплектованы расцепителями минимального напряжения. Такое устройство позволяет предупредить несанкционированный самозапуск оборудования, после посадки напряжения. Мотор-автоматы марки GV рассчитаны на токи от 1,5 до 22,5 А.

Автоматические выключатели с некомпенсируемыми термомагнитными расцепителями имеют порог срабатывания, который зависит от окружающей температуры. Если автоматический выключатель установлен в оболочке или в помещении с высокой температурой (например, в котельной), то ток, необходимый для отключения этого автоматического выключателя при перегрузке, будет заметно ниже. Когда температура среды, в которой расположен автоматический выключатель, превышает оговоренную изготовителем температуру, его характеристики окажутся «заниженными». По этой причине изготовители автоматических выключателей приводят таблицы с поправочными коэффициентами, которые необходимо применять при температурах, отличных от оговоренной температуры функционирования автоматического выключателя. Из типовых примеров таких таблиц (рис. H41) следует, что при температуре, оговоренной изготовителем, происходит повышение порога срабатывания соответствующего автоматического выключателя. Кроме того, небольшие модульные автоматические выключатели, установленные вплотную друг к другу (рис. H27), обычно монтируются в небольшом закрытом металлическом корпусе. В таком случае, вследствие взаимного нагрева при прохождении обычных токов нагрузки, к их токовым уставкам необходимо применять поправочный коэффициент 0,8.

Автоматические выключатели C60a, C60H: кривая C; C60N: кривые B и C (стандарт. температура: 30°С)

NS250N/H/L (стандартная температура: 40°C)

Рис. H41: Таблицы для определения коэффициентов понижения/повышения токовых установок, которые должны применяться к автоматическим выключателям с некомпенсируемыми тепловыми расцепителями в зависимости от температуры 

Пример:
Какой номинальный ток (In) следует выбрать для автоматического выключателя C60 N? Этот аппарат:

• обеспечивает защиту цепи, в которой максимальный расчетный ток нагрузки составляет 34 А;
• установлен вплотную к другим автоматическим выключателям в закрытой распределительной коробке;
• эксплуатируется при окружающей температуре 50°С.

При окружающей температуре 50°С уставка автоматического выключателя C60N с номинальным током 40 А снизится до 35,6 А (см. таблицу на рис. H41). Взаимный нагрев в замкнутом пространстве учитывается поправочным коэффициентом 0,8. Таким образом, получаем 35,6 x 0,8 = 28,5 A, что неприемлемо для тока нагрузки 34 А.

Поэтому будет выбран автоматический выключатель на 50 А, и соответствующая скорректированная уставка по току составит 44 x 0,8 = 35,2 А.

Компенсированные комбинированные расцепители

Эти расцепители содержат биметаллическую компенсирующую пластину, которая обеспечивает возможность регулировки уставки по току отключения при перегрузке (Ir или Irth) в установленных пределах независимо от температуры окружающей среды.

Пример: 

• В некоторых странах система заземления TT является стандартной в низковольтных распределительных системах, а бытовые (и аналогичные) электроустановки защищаются в месте ввода автоматическим выключателем, который устанавливается соответствующей энергоснабжающей организацией. Такой автоматический выключатель, помимо защиты от косвенного прикосновения, обеспечит отключение цепей при перегрузках, если потребитель превысит уровень потребляемого тока, оговоренный в его контракте с энергоснабжающей организацией. Регулировка уставок автоматического выключателя с номинальным током менее 60 А возможна при температуре от - 5 до +40°С.
• Низковольтные автоматические выключатели с номинальным током менее 630 А обычно оснащаются компенсируемыми расцепителями для этого диапазона температуры (от - 5 до +40 °С).

Электронные расцепители

Важным преимуществом электронных расцепителей является их устойчивая работа при изменении температурных условий. Однако само распределительное устройство часто налагает эксплуатационные ограничения при повышенных температурах, поэтому изготовители обычно приводят рабочую диаграмму, на которой указываются максимально допустимые значения уставок тока в зависимости от окружающей температуры (рис. H42).

Рис. H42: Снижение максимального значения токовой уставки автоматического выключателя Masterpact NW20 в зависимости от температуры 

Выбор установок срабатывания без выдержки времени

На рис. H43 представлены основные характеристики расцепителей мгновенного срабатывания.

Рис. H43: Различные расцепители мгновенного действия 

Выбор автоматического выключателя с учетом требований к отключающей способности при КЗ

Автоматический выключатель, предназначенный для использования в низковольтной электроустановке, должен удовлетворять одному из двух следующих условий:

• иметь предельную отключающую способность Icu (Icn), которая равна расчетному ожидаемому току короткого замыкания в месте установки или превышает его;
• использоваться совместно с другим устройством, расположенным выше по цепи и имеющим требуемую отключающую способность.

Во втором случае характеристики этих двух устройств должны быть согласованы так, чтобы ток, который может проходить через вышерасположенное устройство, не превышал максимальный ток, который способны выдержать нижерасположенный выключатель и все соответствующие кабели, провода и другие элементы цепи без какого-либо повреждения. Данный метод целесообразен при использовании:

• комбинаций плавких предохранителей и автоматических выключателей;
• комбинаций токоограничивающих автоматических выключателей и стандартных автоматических выключателей. Этот метод называют «каскадированием» (см. подраздел Согласование характеристик автоматических выключателей).

Выбор автоматических выключателей вводных и отходящих линий

Случай применения одного трансформатора

Если трансформатор расположен на потребительской подстанции, то в некоторых национальных стандартах требуется применение низковольтного автоматического выключателя, в котором были бы явно видны разомкнутые контакты, такого как, например, выкатной выключатель Compact NS.

Пример (рис. H44):
Какой тип автоматического выключателя пригоден для главного автомата защиты электроустановки, питаемой от трехфазного понижающего трансформатора мощностью 250 кВА и напряжением во вторичной обмотке 400 В, установленного на потребительской подстанции?

Ток трансформатора In = 360 А
Ток (трехфазный) Isc = 8,9 кА

Для таких условий подходящим вариантом будет автоматический выключатель Compact NS400N с диапазоном регулировки расцепителя 160 - 400 А и предельной отключающей способностью (Icu) 45 кА.

Рис. H44: Пример установки автоматического выключателя на выходе трансформатора, расположенного на потребительской подстанции 

Несколько трансформаторов, включенных параллельно

(рис. H45)

• Каждый из автоматических выключателей CBP, установленных на линиях, отходящих от низковольтного распределительного щита, должен быть способен отключать суммарный ток короткого замыкания от всех трансформаторов, подсоединенных к шинам, т.е. Isc1 + Isc2 + Isc3.
• Автоматические выключатели CBM, каждый из которых контролирует выход соответствующего трансформатора, должны быть способны отключать максимальный ток короткого замыкания, например, ток Isc2 + Isc3, если короткое замыкании возникло в месте, расположенном выше выключателя CBM1.

Из этих соображений понятно, что в таких обстоятельствах автоматический выключатель самого маленького трансформатора будет подвергаться самому большому току короткого замыкания, а автоматический выключатель самого большого трансформатора будет пропускать наименьший ток короткого замыкания.

• Номинальные токи отключения автоматических выключателей CBM должны выбираться в зависимости от номинальной мощности к КВА соответствующих трансформаторов.

Примечание: необходимыми условиями для успешной параллельной работы трехфазных трансформаторов являются следующие:
1. Фазовый сдвиг напряжений во вторичной и первичной обмотках должен быть одинаков во всех параллельно включенных трансформаторах.
2. Коэффициенты трансформации должны быть одинаковы для всех трансформаторов.
3. Напряжения короткого замыкания (Uк %) должны быть одинаковыми для всех трансформаторов.

Например, трансформатор мощностью 750 кВА с Uк = 6% будет правильно делить нагрузку с трансформатором мощностью 1000 кВА, имеющим Uк = 6%, т.е. эти трансформаторы будут автоматически нагружаться пропорционально их мощностям. Для трансформаторов, у которых отношение номинальных мощностей превышает 2, параллельная работа не рекомендуется.

Рис. H45: Параллельное включение трансформаторов 

В таблице, приведенной на рис. H46, указаны максимальные токи короткого замыкания, которым подвергаются автоматические выключатели вводных и отходящих линий (соответственно CBM и CBP на рис. H45), для самой распространенной схемы параллельной работы (2 или 3 трансформатора одинаковой мощности). Приведенные данные базируются на следующих допущениях:

• мощность трехфазного короткого замыкания на стороне высокого напряжения трансформатора составляет 500 МВА;
• трансформаторы являются стандартными распределительными трансформаторами напряжением 20/0,4 кВ, характеристики которых приведены в таблице;
• кабели от каждого трансформатора к его низковольтному автоматическому выключателю состоят из одножильных проводников длиной 5 метров;
• между каждым автоматическим выключателем вводной цепи (CBM) и каждым автоматическим выключателем отходящей цепи (CBP) имеется шина питания длиной 1 м;
• распределительное устройство расположено в напольном закрытом распределительном щите, температура окружающего воздуха - 30°С.

Кроме того, в этой таблице указаны модели автоматических выключателей Schneider Electric, рекомендуемые для применения в каждом случае в качестве автоматических выключателей вводных и отходящих линий.

Рис. H46: Максимальные значения тока короткого замыкания, который должен отключаться автоматическими выключателями ввода и отходящих линий (соответственно CBM и CBP) при параллельной работе нескольких трансформаторов 

Пример (рис. H47):

• Выбор автоматического выключателя вводной линии (CBM):

Для трансформатора мощностью 800 кВА In = 1126 А, Icu (минимальный ток) = 38 кА (из рис. H46).
При таких характеристиках таблица рекомендует использовать Compact NS1250N (Icu = 50 кА).

• Выбор автоматического выключателя отходящей линии (CBP):

Из рис. H46 требуемая отключающая способность (Icu) для таких автоматических выключателей составляет 56 кА.

Для трех отходящих линий 1, 2 и 3 рекомендуется использовать токоограничивающие автоматические выключатели типа NS400 L, NS250 L и NS 100 L. В каждом случае номинальная отключающая способность Icu = 150 кА.

Рис. H47: Параллельная работа трансформаторов 

Эти автоматические выключатели обеспечивают следующие преимущества:
  -   полное согласование с характеристиками вышерасположенных автоматических выключателей (CBM), т.е. селективность срабатывания защит;
  -   использование метода каскадирования с соответствующей экономией затрат в отношении всех элементов, расположенных ниже по цепи.

Выбор автоматических выключателей отходящих и оконечных линий

Использование таблицы G39

С помощью этой таблицы можно быстро определить величину трехфазного тока короткого замыкания в любом месте электроустановки, зная:

• величину тока короткого замыкания в точке, расположенной выше места, предназначенного для установки соответствующего автоматического выключателя;
• длину, сечение и материал проводников между этими двумя точками.

После этого можно выбрать автоматический выключатель, у которого отключающая способность превышает полученное табличное значение.

Детальный расчет тока короткого замыкания

Для того, чтобы более точно рассчитать величину тока короткого замыкания, особенно в случае, когда отключающая способность автоматического выключателя чуть меньше величины, полученной из таблицы, необходимо использовать метод, описанный в разделе Ток короткого замыкания.

Двухполюсные автоматические выключатели (для фазы и нейтрали) с одним защищенным полюсом

Такие автоматические выключатели обычно имеют устройство максимальной защиты только на полюсе фазы и могут применяться в системах TT, TN-S и IT. В системе IT должны выполняться следующие условия:

• условие (B) из таблицы G67 для максимальной защиты нулевого проводника в случае двойного короткого замыкания;
• отключающая способность при КЗ: двухполюсный автоматический выключатель (фаза-нейтраль) должен быть способен отключать на одном полюсе (при линейном напряжении) ток двойного короткого замыкания, равный 15% трехфазного тока короткого замыкания в месте его установки, если этот ток не превышает 10 кА, или 25% трехфазного тока короткого замыкания, если он превышает 10 кА;
• защита от косвенного прикосновения: такая защита обеспечивается в соответствии с правилами, предусмотренными для систем заземления IT.

Недостаточная отключающая способность при КЗ

В низковольтных распределительных системах, особенно в сетях, эксплуатируемых в тяжелых условиях, иногда случается, что рассчитанный ток трехфазного КЗ Isc превышает предельную отключающую способность Icu автоматических выключателей, имеющихся в наличии для установки, или же изменения, произошедшие в системе выше, привели к изменениям требований к отключающим способностям автоматических выключателей.

• Решение 1: убедитесь в том, что соответствующие автоматические выключатели, расположенные выше тех, которых это коснулось, являются токоограничивающими, поскольку в таком случае можно использовать принцип каскадного включения (см. подраздел Согласование характеристик автоматических выключателей).
• Решение 2: установите несколько автоматических выключателей с более высокой отключающей способностью. Такое решение представляется экономически целесообразным в том случае, если затронуты один или два автоматических выключателя.
• Решение 3: установите последовательно с затронутыми автоматическими выключателями и выше по цепи токоограничивающие плавкие предохранители (типа gG или aM). При этом такая схема должна отвечать следующим условиям:

  -   предохранитель должен иметь соответствующий номинал;
  -   предохранитель не должен устанавливаться в цепи нулевого проводника, за исключением определенных электроустановок системы IT, в которых при двойном коротком
      замыкании в нулевом проводнике возникает ток, превышающий отключающую способность автоматического выключателя.

В этом случае расплавление предохранителя в нулевом проводнике приведет к тому, что этот автоматический выключатель отключит все фазы.

ТЕСТ ВАРИАНТ №1

1. Задание  (0,3 балла)

Дайте определение.

          Защитное заземление – это ______________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Задание  (0,3 балла)

Вставьте пропущенные слова.

           При помощи _________________ замеряют силу тока.

      Включают _______________  последовательно с электроприемниками.

3. Задание  (0,3 балла)

Продолжите предложение:

Степени поражения электрическим током зависит от трех факторов: _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

4. Задание  (0,3 балла)

    Перечислите средства защиты для предупреждения электротравматизма:

______________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

5. Задание  (0,3 балла)

Единицы измерения, каких величин перечислены ниже?

 __________________ (В)

__________________ (А)

__________________ (Ом)

__________________ (Вт)

6. Задание  (0,3 балла)

Закончите предложение.

Открытой называется электропроводка,____________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________

    7.  Задание  (0,3 балла)

         Назовите условные обозначения:

        а)                                           б)                                           в)

   8.  Задание  (0,3 балла)

        Допишите предложение:

        Вращающаяся часть электродвигателя называется ________________ .

9.  Задание  (0,3 балла)

     Закончите предложение:

Номинальным напряжением приемников электрической энергии называют то напряжение, при котором _________________________________________

_________________________________________________________________

_________________________________________________________________.

  10.  Задание  (0,3 балла)

         Укажите материалы, не используемые для токоведущих жил:

        а)   алюминий;

        б)   железо;

        в)   вольфрам;

        г)   медь;

        д)   сталь.

11.  Задание  (0,3 балла)

        Назовите вещества, обладающие весьма малой электропроводимостью:

        а)  диэлектрики;

        б)  проводники;

        в)  не пропускники.

  12.  Задание  (0,3 балла)

         Вставьте пропущенные слова и запишите формулу:

Сила тока на участке цепи пропорционально ____________  , приложенному к этому участку и обратно пропорционально ________________ участка;

____________________________  .

13.  Задание  (0,3 балла)

       Что включают в цепь параллельно?

       а)  выключатель;

       б)  лампа накаливания;

       в)  розетка.

14.  Задание  (0,3 балла)

       От чего зависит тяжесть поражения электрическим током?

       а)  от силы тока;

       б)  от характер тока (переменного или постоянного);

       в)  от продолжительности воздействия;

       г)  от пути, по которому ток прошел через человека.

15.  Задание  (0,8 балла)

Чему равно смертельно опасное напряжение?

Какой силы ток опасен для жизни при частоте 50 Гц?

Чему равно напряжение в осветительной сети?

Варианты ответов: 1 000 000 В;  200 В;  1 А; 10 000В ; 10 А; 1 500 В; 220 В; 0,1 А; 150 В; 0,001 А; 200 000 В; 100 мА.

ТЕСТ ВАРИАНТ № 2

1. Задание  (0,3 балла)

Дайте определение.

Заземлитель – это _____________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________

2. Задание  (0,3 балла)

Вставить пропущенные слова.

При помощи ___________________ измеряют напряжение.

Включают __________________ в цепь параллельно тому участку цепи, на котором производят замер напряжения.

3. Задание  (0,3 балла)

Продолжите предложение:

Степени поражения электрическим током зависят от трех факторов: __________________________________________________________________________________________________________________________

4. Задание  (0,3 балла)

Закончите предложение.

При проведении электромонтажных работ в мастерских и непосредственно на объектах монтажа используют: ________________

__________________________________________________________________________________________________________________________

5. Задание  (0,3 балла)

Допишите единицы измерения следующих величин.

Uн - _____________________________

Iу  - _____________________________

Rо - _____________________________

Pр - _____________________________

6. Задание  (0,3 балла)

Закончите предложение.

Скрытой называется электропроводка, ___________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________

7.  Задание  (0,3 балла)

     Назовите условные обозначения:

          - - - - - - - - - - -

           - - - - - - - - - -

     а)                                       б)                                         в)

8.  Задание  (0,3 балла)

     Допишите предложение:

     Неподвижной частью электродвигателя называют ____________________ .

9.  Задание  (0,3 балла)

     Материалы, используемые для токоведущих жил:

     а)  алюминий;

    б)  железо;

    в)  вольфрам;

    г)  медь;

    д)  сталь.

10. Задание  (0,3 балла)

      Виды соединений проводников:

     а)  параллельное соединение;

     б)  последовательное соединение;

     в)  поперечное;

     г)  смешаные соединение;

     д)  продольное.

11.  Задание  (0,3 балла)

       Вещества, обладающие высокой электропроводимостью:

       а)  диэлектрики;

       б)  проводники;

       в)  пропускники.

12.  Задание  (0,3 балла)

        Вставьте пропущенные слова в определение и запишите формулу.                                                               Сила тока на участке цепи пропорционально _____________ , приложенному к этому участку и обратно пропорционально _______________ участка;

_______________________ .

13. Задание  (0,3 балла)

       Что включают в цепь последовательно?

       а)  выключатель;

       б)  лампа накаливания;

       в)  розетка.

14. Задание  (0,3 балла)

      От чего зависит тяжесть поражения электрическим током?

      а)   от силы тока;

      б)   от характер тока (переменного или постоянного);

      в)   от продолжительности воздействия;

      г)   от пути, по которому ток прошел через человека.

15. Задание  (0,8 балла)

Чему равно смертельно опасное напряжение?

Какой силы ток опасен для жизни при частоте 50 Гц?

Чему равно напряжение в осветительной сети?

Варианты ответов: 1 000 000 В;  200 В;  1 А; 10 000В ; 10 А; 1 500 В; 220 В; 0,1 А; 150 в; 0,001 А; 200 000 В; 100 мА.

ОТВЕТЫ ТЕСТ ВАРИАТ №1

1. Задание  (0,3 балла)

Дайте определение.

          Защитное заземление – это ______________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________

2. Задание  (0,3 балла)

Вставьте пропущенные слова.

           При помощи амперметра замеряют силу тока.

      Включают амперметр последовательно с электроприемниками.

3. Задание  (0,3 балла)

Продолжите предложение:

Степени поражения электрическим током зависит от трех факторов:

1 – сила тока; 2 – продолжительность воздействия; 3 – пути по которому ток  проходит.

4. Задание  (0,3 балла)

    Перечислите средства защиты для предупреждения электротравматизма:

______________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

5. Задание  (0,3 балла)

Единицы измерения, каких величин перечислены ниже?

 Напряжение          (В)

Сила тока              (А)

Сопротивление   (Ом)

Мощность            (Вт)

6. Задание  (0,3 балла)

Закончите предложение.

Открытой называется электропроводка,____________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

7.  Задание  (0,3 балла)

Назовите условные обозначения:

а)  предохранитель                   б)  эл. двигатель                  в) кнопка « ПУСК»

8.  Задание  (0,3 балла)

Допишите определение:

Вращающаяся часть электродвигателя называется - ротор.

9.  Задание  (0,3 балла)

Закончите предложение:

Номинальным напряжением приемников электрической энергии называют то напряжение, при котором  обеспечивается их нормальная и бесперебойная работа.

  10.  Задание  (0,3 балла)

 Назовите материалы, используемые для токоведущих жил:

- алюминий,

- медь.

   11.  Задание  (0,3 балла)

 Назовите вещества, обладающие весьма малой электропроводимостью:

- диэлектрики.

  12.  Задание  (0,3 балла)

Вставьте пропущенные слова и запишите формулу:

Сила тока на участке цепи пропорционально напряжению, приложенному к этому участкуи обратно пропорционально сопротивлению участка.

I = U / R

13.  Задание  (0,3 балла)

       Что включают в цепь параллельно?

       а)  выключатель;

       б)  лампа накаливания;

       в)  розетка.

14.  Задание  (0,3 балла)

       От чего зависит тяжесть поражения электрическим током?

       а)  от силы тока;

       б)  от характер тока (переменного или постоянного);

       в)  от продолжительности воздействия;

       г)  от пути, по которому ток прошел через человека.

15.  Задание  (0,8 балла)

Чему равно смертельно опасное напряжение?

Какой силы ток опасен для жизни при частоте 50 Гц?

Чему равно напряжение в осветительной сети?

Варианты ответов: 1 000 000 В;  200 В;  1 А; 10 000В ; 10 А; 1 500 В; 220 В; 0,1 А; 150 В; 0,001 А; 200 000 В; 100 мА.

ОТВЕТЫ ТЕСТ ВАРИАТ №2

1. Задание  (0,3 балла)

Дайте определение.

Заземлитель – это _____________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________

2. Задание  (0,3 балла)

Вставить пропущенные слова.

При помощи вольтметра измеряют напряжение.

Включают  вольтметр в цепь параллельно тому участку цепи, на котором производят замер напряжения.

3. Задание  (0,3 балла)

Продолжите предложение:

Степени поражения электрическим током зависят от трех факторов:

1 – сила тока; 2 – продолжительность воздействия; 3 – пути по которому ток  проходит.

4. Задание  (0,3 балла)

Закончите предложение.

При проведении электромонтажных работ в мастерских и непосредственно на объектах монтажа используют: ________________

__________________________________________________________________________________________________________________________

5. Задание  (0,3 балла)

Допишите единицы измерения следующих величин.

Uн - Напряжение 

Iу  - Сила тока             

Rо - Сопротивление 

Pр - Мощность

6. Задание  (0,3 балла)

Закончите предложение.

Скрытой называется электропроводка, ___________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

7.  Задание  (0,3 балла)

Назовите условные обозначения:

          - - - - - - - - - - -

           - - - - - - - - - -

а) магнитный пускатель         б) катушка                           в) кнопка « СТОП»

магнитного пускателя        

8.  Задание  (0,3 балла)

Допишите определение:

Неподвижной частью электродвигателя называют– статор

9.  Задание  (0,3 балла)

Назовите материалы, используемые для токоведущих жил:

- алюминий;

- медь.

10.  Задание  (0,3 балла)

Перечислите виды соединений проводников:

- параллельное соединение;

- последовательное соединение;

- смешанное соединение.

11. Задание  (0,3 балла)

Назовите  вещества, обладающие высокой электропроводимостью:

- проводники.

12.  Задание  (0,3 балла)

Вставьте пропущенные слова в определение и запишите формулу.                                                          Сила тока на участке цепи пропорционально напряжению, приложенному к этому участкуи обратно пропорционально сопротивлению участка.

I = U / R

13. Задание  (0,3 балла)

       Что включают в цепь последовательно?

       а)  выключатель;

       б)  лампа накаливания;

       в)  розетка.

14. Задание  (0,3 балла)

      От чего зависит тяжесть поражения электрическим током?

      а)   от силы тока;

      б)   от характер тока (переменного или постоянного);

      в)   от продолжительности воздействия;

      г)   от пути, по которому ток прошел через человека.

15.  Задание  (0,8 балла)

Чему равно смертельно опасное напряжение?

Какой силы ток опасен для жизни при частоте 50 Гц?

Чему равно напряжение в осветительной сети?

Варианты ответов: 1 000 000 В;  200 В;  1 А; 10 000В ; 10 А; 1 500 В; 220 В; 0,1 А; 150 В; 0,001 А; 200 000 В; 100 мА.

УЗО – устройство защитного отключения

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Устройства защитного отключения, реагирующие на дифференциальный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания. Защита от сверхтока (при применении защитного зануления) обеспечивает защиту человека при косвенном прикосновении – путем отключения автоматическими выключателями или предохранителями поврежденного участка цепи при коротком замыкании на корпус.

При малых токах замыкания, снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника зануление недостаточно эффективно, поэтому в этих случаях УЗО является единственным средством защиты человека от электропоражения.

Рис. 1. Устройство защитного отключения (фирма ABB)

В основе действия защитного отключения, как электрозащитного средства, лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением. Из всех известных электрозащитных средств УЗО является единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к одной из токоведущих частей.

Другим, не менее важным свойством УЗО, является его способность осуществлять защиту от возгорания и пожаров, возникающих на объектах, вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования.

Короткие замыкания, как правило, развиваются из дефектов изоляции, замыканий на землю, утечек тока на землю. УЗО, реагируя на ток утечки на землю или защитный проводник, заблаговременно, до развития в короткое замыкание, отключает электроустановку от источника питания, предотвращая тем самым недопустимый нагрев проводников, искрение, возникновение дуги и возможное последующее возгорание.

В отдельных случаях энергии, выделяемой в месте повреждения изоляции при протекании токов утечки, достаточно для возникновения очага возгорания и, как следствие, пожара. По данным различных отечественных и зарубежных источников, локальное возгорание изоляции может быть вызвано довольно незначительной мощностью, выделяемой в месте утечки. В зависимости от материала и срока службы изоляции эта мощность составляет всего 40-60 Вт. Это означает, что своевременное срабатывание УЗО противопожарного назначения с установкой 300 мА предупредит выделение указанной мощности, и, следовательно, не допустит возгорания.

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

2. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ УЗО

Функционально УЗО можно определить как быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке.

Основные функциональные блоки УЗО представлены на рис. 2.

Рис. 2. Схема УЗО с функциональными блоками

Важнейшим функциональным блоком УЗО является дифференциальный трансформатор тока I. В абсолютном большинстве УЗО, производимых и эксплуатируемых в настоящее время во всем мире, в качестве датчика дифференциального тока используется именно трансформатор тока. В литературе по вопросам конструирования и применения УЗО этот трансформатор иногда называют трансформатором тока нулевой последовательности – ТТНП, хотя понятие “нулевая последовательность” применимо только к трехфазным цепям и используется при расчетах несимметричных режимов многофазных цепей.

Пусковой орган (пороговый элемент) 2 выполняется, как правило, на чувствительных магнитоэлектрических реле прямого действия или электронных компонентах. Исполнительный механизм 3 включает в себя силовую контактную группу с механизмом привода.

В нормальном режиме, при отсутствии дифференциального тока – тока утечки, в силовой цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока I протекает рабочий ток нагрузки. Проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока. Если обозначить ток, протекающий по направлению к нагрузке, как I1, а от нагрузки как I2, то можно записать равенство:

I1 = I2

Равные токи во встречно включенных обмотках наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2. Результирующий магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю.

Пусковой орган 2 находится в этом случае 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 – ток утечки (I0), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным).

Неравенство токов в первичных обмотках (I1 + I0 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. Срабатывание УЗО означает, что оно исправно.

3. ТИПЫ УЗО

По условиям функционирования УЗО подразделяются на следующие типы: АС, А, В, S, G.

·         УЗО типа АС – устройство защитного отключения, реагирующее на переменный синусоидальный дифференциальный ток, возникающий внезапно, либо медленно возрастающий.

·         УЗО типа А – устройство защитного отключения, реагирующее на переменный синусоидальный дифференциальный ток и пульсирующий постоянный дифференциальный ток, возникающие внезапно, либо медленно возрастающие.

·         УЗО типа В – устройство защитного отключения, реагирующее на переменный, постоянный и выпрямленный дифференциальные токи.

·         УЗО типа S – устройство защитного отключения, селективное (с выдержкой времени отключения).

·         УЗО типа G – то же, что и типа S, но с меньшей выдержкой времени.

Принципиальное значение при рассмотрении конструкции УЗО имеет разделение устройств по способу технической реализации на следующие два типа:

УЗО, функционально не зависящие от напряжения питания (электромеханические). Источником энергии, необходимой для функционирования – выполнения защитных функций, включая операцию отключения, является для устройства сам сигнал – дифференциальный ток, на который оно реагирует;

УЗО, функционально зависящие от напряжения питания (электронные). Их механизм для выполнения операции отключения нуждается в энергии, получаемой либо от контролируемой сети, либо от внешнего источника. Применение устройств, функционально зависящих от напряжения питания, более ограничено в силу их меньшей надежности, подверженности воздействию внешних факторов и др. Однако основной причиной меньшего распространения таких устройств является их неработоспособность при часто встречающейся и наиболее опасной по условиям вероятности электропоражения неисправности электроустановки, а именно – при обрыве нулевого проводника в цепи до УЗО по направлению к источнику питания. В этом случае “электронное” УЗО, не имея питания, не функционирует, а на электроустановку по фазному проводнику выносится опасный для жизни человека потенциал.

В конструкции “электронных” УЗО, производимых в США, Японии, Южной Корее и в некоторых европейских странах (рис. 3.1), как правило, заложена функция отключения от сети защищаемой электроустановки при исчезновении напряжения питания. Эта функция конструктивно реализуется с помощью электромагнитного реле, работающего в режиме самоудерживания. Силовые контакты реле находятся во включенном положении только при протекании тока по его обмотке (аналогично магнитному пускателю).

Рис. 3.1. УЗО с функцией отключения от сети

1 – Дифференциальный трансформатор тока
2 – Электронный усилитель
3 – Цепь теста
4 – Удерживающее реле
5 – Блок управления
Н – Нагрузка
Т – Кнопка “Тест”

При исчезновении напряжения на вводных зажимах устройства якорь реле отпадает, при этом силовые контакты размыкаются, защищаемая электроустановка обесточивается. Подобная конструкция УЗО обеспечивает гарантированную защиту от поражения человека в электроустановке и в случае обрыва нулевого проводника.

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.

К сожалению, в нашей стране, в отличие от общепринятой в мировой практике концепции, целым рядом предприятий производятся электронные УЗО на базе типового автоматического выключателя. Эти устройства функционируют следующим образом. При возникновении дифференциального тока с модуля защитного отключения, содержащего дифференциальный трансформатор и электронный усилитель, на скомпонованный с модулем автоматический выключатель подается либо электрический сигнал (на модифицированную катушку токовой отсечки), либо с якоря промежуточного реле через поводок осуществляется механическое воздействие на механизм свободного расцепления выключателя. В результате автоматический выключатель срабатывает и отключает защищаемую цепь от сети. При отсутствии напряжения на входных зажимах такого устройства (например, при обрыве нулевого проводника до УЗО), во-первых, из-за отсутствия питания не функционирует электронный усилитель, во-вторых, отсутствует энергия, необходимая для срабатывания автоматического выключателя.

Таким образом, в случае обрыва нулевого проводника в питающей сети устройство неработоспособно и не защищает контролируемую цепь. При этом в данном аварийном режиме (при обрыве нулевого проводника) опасность поражения человека электрическим током усугубляется, так как по фазному проводнику через неразомкнутые контакты автоматического выключателя в электроустановку выносится потенциал. Пользователь, полагая, что в сети напряжения нет, теряет обычную бдительность по отношению к электрическому напряжению и часто предпринимает попытки устранить неисправность и восстановить электропитание – открывает электрический щит, проверяет контакты, – подвергая тем самым свою жизнь смертельной опасности.

В европейских странах – Германии, Австрии, Франции электротехнические нормы допускают применение УЗО только первого типа – не зависящих от напряжения питания. УЗО второго типа разрешено применять в цепях, защищаемых электромеханическими УЗО, только в качестве дополнительной защиты для конечных потребителей, например, для электроинструмента, нестационарных электроприемников и т.д. Электромеханические УЗО производят ведущие европейские фирмы – Siemens, ABB, GE Power, ABL Sursum, Hager, Kopp, AEG, Baco, Legrand, Merlin-Gerin, Circutor и др.

В качестве примечания необходимо отметить, что, к сожалению, на отечественном рынке появилось огромное количество самых разнообразных подделок УЗО и устройств не установленного происхождения, имеющих часто привлекательный внешний вид, но по техническим параметрам не выдерживающих даже приемосдаточных испытаний.

Применение подобных устройств, учитывая особое назначение УЗО – защиту жизни и имущества человека, является совершенно недопустимым. Поэтому, при приобретении УЗО необходимо обратить особое внимание на наличие сопроводительной технической документации, в том числе обязательно двух сертификатов – сертификата соответствия и сертификата пожарной безопасности.

Существует класс приборов – УЗО со встроенной защитой от сверхтоков (RCBO), так называемые “комбинированные” УЗО (рис. 3.2).

Рис. 3.2. УЗО со встроенной защитой от сверх токов

1 – Катушка токовой отсечки
2 – Биметаллическая пластина
3 – Дифференциальный трансформатор тока
4 – Магнитоэлектрический расцепитель, реагирующий на дифференциальный ток
5 – Тестовый резистор
6 – Силовые контакты
Н – Нагрузка
Т – Кнопка “Тест”

Практически все фирмы-производители УЗО имеют в своей производственной программе УЗО со встроенной защитой от сверхтоков. Как правило, их доля в общем объеме выпускаемых устройств защитного отключения не превышает одного-двух процентов. Это объясняется довольно ограниченной областью их применения – незначительная, неизменяемая нагрузка, автономный электроприемник и т.п. Показательным примером является освещение рекламных щитов, установленных на уличных павильонах остановок общественного транспорта, где питание двух-трех люминесцентных ламп осуществляется через комбинированное УЗО с номинальным рабочим током 6 А и номинальным отключающим дифференциальным током 30 мА.

Конструктивной особенностью УЗО со встроенной защитой от сверхтоков является то, что механизм размыкания силовых контактов запускается при воздействии на него любого из трех элементов – катушки с сердечником токовой отсечки, реагирующей на ток короткого замыкания, биметаллической пластины, реагирующей на токи перегрузки и магнитоэлектрического расцепителя, реагирующего на дифференциальный ток.

Применение УЗО со встроенной защитой от сверхтоков, целесообразно лишь в обоснованных случаях, например, для одиночных потребителей электроэнергии.

4. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

Согласно ГОСТ Р 50807-95 нормируются следующие параметры УЗО:

·   Номинальное напряжение (Un) – действующее значение напряжения, при котором обеспечивается работоспособность УЗО. Un = 220, 380 В.

·   Номинальный ток нагрузки (In) – значение тока, которое УЗО может пропускать в продолжительном режиме работы. In = 6; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 125 А.

·   Номинальный отключающий дифференциальный ток (I0n) – значение дифференциального тока, которое вызывает отключение УЗО при заданных условиях эксплуатации. I0n = 0,006; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 0,5 А.

·   Номинальный неотключающий дифференциальный ток (I0n0) – значение дифференциального тока, которое не вызывает отключение УЗО при заданных условиях эксплуатации. I0n0 = 0,5 I0n.

·   Предельное значение неотключающего сверхтока (Inm) – минимальное значение неотключающего сверхтока при симметричной нагрузке двух и четырехполюсных УЗО или несимметричной нагрузке четырехполюсных УЗО. Inm = 6 In.

·   Сверхток – любой ток, который превышает номинальный ток нагрузки.

·   Номинальная включающая и отключающая способность (коммутационная способность) (Im) – действующее значение ожидаемого тока, который УЗО способно включить, пропускать в течение своего времени размыкания и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности. Минимальное значение Im = 10 In или 500 А (выбирается большее значение).

·   Номинальная включающая и отключающая способность по дифференциальному току (Im) – действующее значение ожидаемого дифференциального тока, которое УЗО способно включить, пропускать в течение своего времени размыкания и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности. Минимальное значение Im = 10 In или 500 А (выбирается большее значение).

·   Номинальный условный ток короткого замыкания (Inc) – действующее значение ожидаемого тока, которое способно выдержать УЗО, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий, при заданных условиях эксплуатации, без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность. Inc = 3000; 4500; 6000; 10 000 А.

·   Номинальный условный дифференциальный ток короткого замыкания (I0c) – действующее значение ожидаемого дифференциального тока, которое способно выдержать УЗО, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность. I0c = 3000; 4500; 6000; 10 000 А.

·   Номинальное время отключения Tn – промежуток времени между моментом внезапного возникновения отключающего дифференциального тока и моментом гашения дуги на всех полюсах.

Стандартные значения максимально допустимого времени отключения УЗО типа АС при любом номинальном токе нагрузки и заданных нормами значениях дифференциального тока не должны превышать приведенных в табл. 4.1.

Таблица 4.1.

Максимальное время отключения, установленное в табл. 4.1, распространяется также на УЗО типа А. При этом испытания УЗО типа А проводят при значениях токов I0n, 2I0n, 5I0n и 500 А с коэффициентом 1,4 (при I0n > 0,01 А) и с коэффициентом 2 (при I0n = < 0,01 А).

Стандартные значения допустимого времени отключения и неотключения для УЗО типа S при любом номинальном токе нагрузки свыше 25 А и значениях номинального дифференциального тока свыше 0,03 А не должны превышать приведенных в табл. 4.2.

Таблица 4.2.

На рис. 4.1 приведена графическая интерпретация области срабатывания УЗО в зависимости от кратности дифференциального тока.

Рисунок 4.1. Время-токовая характеристика УЗО

В качестве примера исполнения УЗО, отвечающего всем требованиям ГОСТ Р 50807-95, в табл. 4.3 приведены технические характеристики АСТРО*УЗО производства ОПЗ МЭИ.

Таблица 4.3.

* В зависимости от модификации устройства

 5. РЕЖИМ РАБОТЫ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

Режим работы – непрерывный, продолжительный.

УЗО должно отключать защищаемый участок сети при появлении в нем синусоидального переменного или пульсирующего постоянного (в зависимости от модификации) тока утечки, равного отключающему дифференциальному току устройства (отключающий дифференциальный ток УЗО согласно требованиям стандарта может иметь значения в интервале от 0,5 до номинального значения, указанного заводом-изготовителем).

УЗО, функционально не зависящее от напряжения питания, не должно срабатывать при снятии и повторном включении напряжения сети.

УЗО не должно производить автоматическое повторное включение.

УЗО, функционально не зависящее от напряжения питания, не должно зависеть от наличия напряжения в контролируемой сети, должно сохранять работоспособность при обрыве нулевого или фазного проводов.

УЗО должно срабатывать при нажатии кнопки “Тест”.

Работоспособность контрольного эксплуатационного устройства (кнопка “Тест”) должна сохраняться при снижении напряжения сети до значения 0,85 Un.

Конструкция контрольного эксплуатационного устройства должна исключать возможность попадания сетевого напряжения в цепь, подключенную к выходным выводам УЗО при нажатии кнопки “Тест” когда УЗО находится в разомкнутом состоянии. Это означает, что тестовая цепь должна быть подключена к входному выводу УЗО через контакт, сблокированный с силовой контактной группой.

УЗО должно быть защищено от токов короткого замыкания последовательным защитным устройством (ПЗУ): автоматическим выключателем или предохранителем, отвечающими требованиям соответствующих стандартов. При этом номинальный ток ПЗУ не должен превышать номинальный рабочий ток УЗО.

УЗО должно быть устойчивым к нежелательному срабатыванию при бросках тока на землю, вызванных включением емкостной нагрузки.

Испытания УЗО по этому параметру проводятся импульсом тока с пиковым значением 200 А с длительностью фронта 0,5 мкс.

УЗО должно быть стойким к импульсам перенапряжений.

Испытания проводятся:

·   приложением к фазному и нейтральному (фазным, соединенным вместе и нейтральному) выводам УЗО пакета импульсного напряжения 6 кВ длительностью не менее 10 с;

·   приложением к токоведущим частям и основанию УЗО (УЗО закрепляется на металлическом основании) импульсного напряжения 8 кВ не менее 10 с.

·   Импульсное напряжение получают при помощи генератора, дающего положительные и отрицательные импульсы длительностью фронта 1,2 мкс.

·   Сопротивление изоляции электрических цепей УЗО в нормальных климатических условиях должно быть не менее 10 МОм.

·   Изоляция электрических цепей УЗО должна выдерживать в течение 1 мин без пробоя и поверхностного перекрытия воздействие испытательного напряжения 2200 В (действующее значение) переменного тока частотой 50 Гц.

6. МАРКИРОВКА И ДРУГАЯ ИНФОРМАЦИЯ ОБ УЗО

На каждом УЗО должна быть стойкая маркировка с указанием всех или, при малых размерах, части следующих данных.

1. Наименование или торговый знак (марка) изготовителя.

2. Обозначение типа, номера по каталогу или номера серии.

3. Номинальное напряжение Un.

4. Номинальная частота, если УЗО разработано для частоты, отличной от 50 и (или) 60 Гц.

5. Номинальный ток нагрузки In.

6. Номинальный отключающий дифференциальный ток I0n.

7. Номинальная наибольшая включающая и отключающая коммутационная способность Im.

8. Номинальный условный ток короткого замыкания Inc.

9. Степень защиты (только в случае ее отличия от IР20);

10. Символ [S] для устройств типа S, [G] для устройств типа G.

11. Указание, что УЗО функционально зависит от напряжения сети, если это имеет место.

12. Обозначение органа управления контрольным устройством – кнопки “Тест” – буквой Т.

13. Схема подключения.

14. Рабочая характеристика: тип АС – символ  , тип А – символ .

Маркировка по пп. 2, 3, 5, 6, 8, 10, 12, 14 должна быть расположена так, чтобы быть видимой после монтажа УЗО. Информация об устройстве по пп. 1, 7, 13 может быть нанесена на боковой или задней поверхности устройства, видимых только до установки изделия. Информация об устройстве по пп. 4, 9, 11, а также значения интеграла Джоуля I2t и пикового тока Ip должны быть приведены в эксплуатационной документации. Выводы, предназначенные исключительно для соединения цепи нулевого рабочего проводника, должны быть обозначены буквой “N”.
Стандартные значения температуры окружающей среды (-5-40 оС) могут не указываться. Диапазон температур (-25-40 оС) обозначается символом .

7. МЕСТО УСТАНОВКИ И НАЗНАЧЕНИЕ УЗО

Установка УЗО должна предусматриваться во ВРУ, расположенных в помещениях без повышенной опасности поражения током, в местах, доступных для обслуживания. Выбор места установки УЗО в групповых цепях электроустановки зданий должен выполняться с учетом включения в зону действия УЗО прежде всего участков электрической групповой цепи с наибольшей вероятностью электропоражения людей при прикосновении к токоведущим или открытым проводящим частям электрооборудования, которые могут вследствие повреждения изоляции оказаться под напряжением (розеточные группы, ванные, душевые комнаты, стиральные машины, помещения с повышенной опасностью поражения током и т.п.). УЗО, предназначенные для осуществления противопожарной защиты, должны устанавливаться на главном вводе объекта.

В многоквартирных жилых домах УЗО рекомендуется устанавливать в групповых, в том числе квартирных щитках, допускается их установка в этажных распределительных щитках, в индивидуальных домах – во ВРУ и этажных распредщитках.

В схемах электроснабжения радиального типа со значительным количеством отходящих групп рекомендуется установка общего на вводе и отдельного УЗО на каждую группу (потребитель) при условии соответствующего выбора параметров УЗО, обеспечивающих селективность их действия.

При выборе места установки УЗО в здании следует учитывать: способ монтажа электропроводки, материал строений, назначение УЗО, условия эксплуатации по электробезопасности, параметры УЗО, класс помещений, схемы подключения электроприборов и т.п.

8. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УЗО ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

В ПУЭ 7-го издания требования к выполнению групповых сетей сформулированы следующим образом (пп. 7.1.36, 7.1.45):

7.1.36. Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитков до светильников общего освещения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (фазный – L, нулевой рабочий – N, и нулевой защитный – РЕ проводники). Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников различных групповых линий.

Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать под общий контактный зажим.
Сечения проводников должны отвечать требованиям п. 7.1.45.

7.1.45. Выбор сечения проводников следует проводить согласно требованиям соответствующих глав ПУЭ.

Однофазные двух- и трехпроводные линии, а также трехфазные четырех- и пятипроводные линии при питании однофазных нагрузок, должны иметь сечение нулевых рабочих N проводников, равное сечению фазных проводников.

Трехфазные четырех- и пятипроводные линии при питании трехфазных симметричных нагрузок должны иметь сечение нулевых рабочих N проводников, равное сечению фазных проводников, если фазные проводники имеют сечение до 16 мм2 по меди и 25 мм2 по алюминию, а при больших сечениях – не менее 50 % сечения фазных проводников, но не менее 16 мм2 по меди и 25 мм2 по алюминию.

Сечение РЕN проводников должно быть не менее сечения N проводников и не менее 10 мм2 по меди и 16 мм2 по алюминию независимо от сечения фазных проводников.

Сечение РЕ проводников должно равняться сечению фазных при сечении последних до 16 мм2, 16 мм2 при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм2 и 50 % сечения фазных проводников при бoльших сечениях.

Сечение РЕ проводников, не входящих в состав кабеля, должно быть не менее 2,5 мм2 – при наличии механической защиты и 4 мм2 – при ее отсутствии.

Классификация систем заземления представлена в п. 312.2 ГОСТ Р 50571.2-94. Система заземления является общей характеристикой питающей электрической сети и электроустановки здания.

В ПУЭ 7-е издание приведены следующие системы заземления: ТN-С, ТN-S, ТN-С-S, ТТ, IТ (рис. 8.1-8.5).

Рис 8.1. Система TN-C

Рис 8.2. Система TN-S

Рис 8.3. Система TN-C-S

Рис 8.4. Система TT

Рис 8.5. Система IT

Первая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления источника питания:

Т – непосредственное соединение нейтрали источника питания c землей;

I – все токоведущие части изолированы от земли.

Вторая буква определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания:
Т – непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землей, независимо от характера связи источника питания с землей;

N – непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания.

Буквы, следующие через черточку за N, определяют характер этой связи – функциональный способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников:

S – функции нулевого защитного РЕ и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельными проводниками;

С – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечиваются одним общим проводником РЕN.

В России до настоящего времени применяется система подобная ТN-С (рис. 8.1), в которой открытые проводящие части электроустановки (корпуса, кожухи электрооборудования) соединены с заземленной нейтралью источника совмещенным нулевым защитным и рабочим проводником РЕN, т.е. “занулены”. Эта система относительно простая и дешевая. Однако она не обеспечивает необходимый уровень электробезопасности.

Системы ТN-S (рис. 8.2), и ТN-С-S (рис. 8.3) широко применяются в европейских странах – Германии, Австрии, Франции и др. В системе ТN-S все открытые проводящие части электроустановки здания соединены отдельным нулевым защитным проводником РЕ непосредственно с заземляющим устройством источника питания.
При монтаже электроустановок правила предписывают применять для нулевого защитного проводника РЕ провод с желто-зеленой маркировкой изоляции.

В системе ТN-С-S (рис. 8.3) во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник РЕN разделен на нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N проводники.

В системе ТN-С-S нулевой защитный проводник PE соединен со всеми открытыми проводящими частями и может быть многократно заземлен, в то время как нулевой рабочий проводник N не должен иметь соединения с землей.

Наиболее перспективной для нашей страны является система ТN-С-S, позволяющая в комплексе с широким внедрением УЗО обеспечить высокий уровень электробезопасности в электроустановках без их коренной реконструкции.

В электроустановках с системами заземления ТN-S и ТN-С-S электробезопасность потребителя обеспечивается не собственно системами, а устройствами защитного отключения (УЗО), действующими более эффективно в комплексе с этими системами заземления и системой уравнивания потенциалов.

Собственно сами системы заземления – без УЗО, не обеспечивают необходимой безопасности. Например, при пробое изоляции на корпус электроприбора или какого-либо аппарата, при отсутствии УЗО отключение этого потребителя от сети осуществляется устройствами защиты от сверхтоков – автоматическими выключателями или плавкими вставками.

Быстродействие устройств защиты от сверхтоков, во-первых, уступает быстродействию УЗО, а, во-вторых, зависит от многих факторов – кратности тока короткого замыкания, которая в свою очередь зависит от сопротивления проводников, переходного сопротивления в месте повреждения изоляции, длины линий, точности калибровки автоматических выключателей, и др. Наличие на объекте металлических корпусов, арматуры и пр., соединенных с РЕ-проводником, повышает опасность электропоражения, поскольку в этом случае вероятность образования цепи: “токоведущий проводник – тело человека – земля” гораздо выше. Только УЗО осуществляет защиту от прямого прикосновения.

Тема урока: «Устройство и принцип действия силовых трансформаторов».

Цели урока: 

• познакомить учащихся с устройством и принципом действия трансформаторов;
• развивать навыки самостоятельной работы, логическое мышление, внимание;
• воспитывать умение общаться в коллективе, культуру речи.

Тип урока: изучение нового материала.

Метод урока: комбинированный, репродуктивный.

Оборудование: рисунки, таблицы, трансформаторы.

Межпредметные связи: физика, математика.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

В начале урока учащиеся и учитель приветствуют друг друга, в журнале отмечаются отсутствующие.

II. Актуализация прежних знаний.

Проводится фронтальный опрос. За каждый правильный ответ учащиеся получают оценку: «5», «4», «3».

Вырабатываемая станциями электроэнергия поступает к месту потребления через систему взаимосвязанных распределяющих и преобразующих электроустановок.

Передача электроэнергии осуществляется по воздушным линиям электропередачи (ЛЭП) с напряжением от нескольких сот до сотен тысяч вольт.

Электрическая энергия по системным воздушным сетям передается с напряжениями: 35, 110, 150, 220 кВ и выше по шкале номинальных напряжений.

Электрические сети подразделяются по напряжению на сети низкого – до 1 кВ и высокого – более 1 кВ напряжения.

Учащимся предлагается ответить на вопросы:

1. Как осуществляется передача электрической энергии?

2. Назовите шкалу номинальных напряжений?

3. На какие группы подразделяются линии электропередач?

III. Формирование новых понятий и способов действий.

Называю тему урока. 

Тема урока: «Устройство и принцип действия силовых трансформаторов».

Начинаю объяснять в форме лекции.

Трансформатором называется статический электромагнитный прибор, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения без изменения частоты.

Силовые трансформаторы предназначены для преобразования (трансформации) переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения – более низкого или более высокого.

Трансформаторы широко применяются при передаче электрической энергии на большие расстояния, при распределении её между приемниками, а также на выпрямительных, усилительных, сигнализационных и других устройствах. Когда же и кто сконструировал это устройство?

Ученик делает небольшое сообщение:

«"Днем рождения" трансформаторов считают 30 ноября 1876 года, когда выдающийся русский электротехник и изобретатель Павел Николаевич Яблочков получил французский патент, в котором был описан принцип действия и способ применения трансформатора. Это открытие базировалось на достижениях и открытиях других русских ученых-электротехников: В. Петрова (1761-1834 гг.), Э. Ленца (1804-1865 гг.), Якоби Б.С. (1801-1874 гг.).  В развитие и совершенствование конструкции трансформатора, предложенного П. Яблочковым, внес вклад русский электротехник, создатель техники трехфазного тока М. Доливо-Добровольский в 1890 г. предлагает конструкцию трехфазного трансформатора, который в трехфазной сети позволит заменить три однофазных агрегата. Впоследствии значительную роль в совершенствовании и развитии конструкции трехфазных трансформаторов сыграли англичанин Ферранти, американец  Вестингауз. Именно благодаря открытиям и достижениям отечественных ученых в России на рубеже XIX и XX веков была выбрана правильная программа — ориентировать дальнейшее развитие электроэнергетики на применение переменного тока высокого напряжения в противовес зарубежным концепциям в пользу постоянного тока и техники низких напряжений. Началом производства силовых трансформаторов в России можно считать ноябрь 1928 г., когда начал работать Московский трансформаторный завод (впоследствии — Московский электрозавод). Вскоре продукция завода стала удовлетворять потребности страны в высоковольтных трансформаторах.

Продолжаю объяснять.

На плакате изображена принципиальная схема трансформатора. Каждая обмотка трансформатора размещается на обоих стержнях сердечника так, что половины двух обмоток находятся на левом, а вторые половины – на правом стержне сердечника. При таком расположении обмоток достигается лучшая магнитная связь между ними, благодаря чему снижаются потоки рассеяния, которые не участвуют в процессе трансформирования энергии. 
Обмотка, включенная в сеть источника электрической энергии, называется первичной; обмотка, от которой энергия подается к приемнику, – вторичной. 
Трансформаторы по своей конструкции бывают: стержневые, броневые, автотрансформаторы.

 Напряжения первичной и вторичной обмоток неодинаковы.
Если первичное напряжение меньше вторичного, трансформатор называется повышающим, если первичное напряжение больше вторичного – понижающим. Любой трансформатор может быть использован и как повышающий, и как понижающий.

– коэффициент трансформации, он определяет тип трансформатора.

Если: k < 1 – трансформатор повышающий;
           k > 1 – трансформатор понижающий.

Действующее значение ЭДС, возникающее в обмотках трансформатора равно E = 4,44fnФm.

Эта формула действительна как для первичной, так и для вторичной обмотки.

 ( где   f – частота, Гц; п – число витков обмоток; Фт – максимальное значение магнитного потока.)

Вопрос к учащимся: как можно визуально определить обмотку высшего и низшего напряжения?

IV. Закрепление

Чтобы закрепить полученные знания решаем задачи. К доске по желанию выходит ученик и решает предложенную задачу:

№1. Сколько витков во вторичной обмотке  трансформатора 10000/100, если число витков первичной обмотки равно 21000.  Определить коэффициент трансформации?

№2. Измерительный трансформатор напряжения имеет обмотки с числом витков n1 = 10000 и n2 = 200. К вторичной обмотке присоединен вольтметр с номинальным напряжением 150В. Определить коэффициент трансформации и предельное напряжение, которое можно измерить.

V.  Домашнее задание

§ 56-57 стр.105-108 (В.Е.Китаев «Электротехника с основами промышленной электроники»).

VI. Подведение итогов

В заключение характеризую работу группы, отмечаю отличившихся учащихся, выставляю оценки.