bzhd_met_uzo (Методичка по лабораторным работам)
Описание файла
Файл "bzhd_met_uzo" внутри архива находится в папке "Методичка по лабораторным работам". Документ из архива "Методичка по лабораторным работам", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "безопасность жизнедеятельности (бжд и гроб или обж)" из 4 семестр, которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "безопасность жизнедеятельности (бжд)" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "bzhd_met_uzo"
Текст из документа "bzhd_met_uzo"
Московский государственный институт радиотехники,
электроники и автоматики (технический университет)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ПО КУРСУ «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»
УСТРОЙСТВА ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ
УЗО
МОСКВА 2003
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Цель работы − изучение назначения, принципа действия, конструкции и основных технических характеристик устройств защитного отключения (УЗО).
2. 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.
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 возгораний и пожаров, возникающих на объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования.
УЗО применяются для комплектации вводно-распределительных устройств (ВРУ), распределительных щитов (РЩ), групповых щитков (квартирных и этажных), устанавливаемых в жилых и общественных зданиях, производственных помещениях т.п.
Применение УЗО целесообразно и оправдано по социальным и экономическим причинам в электроустановках всех возможных видов и самого различного назначения.
Затраты на установку УЗО несоизмеримо меньше возможного ущерба — гибели и травм людей от поражения электрическим током, возгораний, пожаров и их последствий, произошедших из-за неисправностей электропроводки и электрооборудования.
2.1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ УЗО
Функционально УЗО можно определить как быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке.
Принцип действия УЗО дифференциального типа основан на применении электромагнитного векторного сумматора токов − дифференциального трансформатора тока.
Рис. 1. Дифференциальный трансформатор тока
Сравнение текущих значений двух и более (в четырехполюсных УЗО − 4-х) токов по амплитуде и фазе наиболее эффективно, т.е. с минимальной погрешностью, осуществляется электромагнитным путем − с помощью дифференциального трансформатора тока (рис.1).
Суммарный магнитный поток в сердечнике − ФΣ, пропорциональный разности токов в проводниках, являющихся первичными обмотками трансформатора, iN и iL, наводит во вторичной обмотке трансформатора тока соответствующую эдс, под действием которой в цепи вторичной обмотки протекает ток iΔвт, также пропорциональный разности первичных токов.
Следует отметить, что к магнитному сердечнику трансформатора тока электромеханического УЗО предъявляются чрезвычайно высокие требования по качеству − высокая чувствительность, линейность характеристики намагничивания, температурная и временная стабильность и т. д.
По этой причине для изготовления сердечников трансформаторов тока, применяемых при производстве УЗО, используется специальное высококачественное аморфное (некристаллическое) железо.
Основные функциональные блоки УЗО представлены на рис. 2.
Важнейшим функциональным блоком УЗО является дифференциальный трансформатор тока 1.
Рис. 2. Принцип действия УЗО
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 1 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 (IΔ), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным).
Неравенство токов в первичных обмотках (I1 + I Δ в фазном проводнике и I2, равный I1, в нулевом рабочем проводнике) вызывает небаланс 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 в целом исправно.
2.2. ТИПЫ УЗО
По условиям функционирования УЗО подразделяются на следующие типы: АС, А, В, S.
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).
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.
Существует класс приборов — УЗО со встроенной защитой от сверхтоков, так называемые «комбинированные» УЗО.
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.
2.3. НОРМИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ УЗО
В настоящее время параметры УЗО нормируются следующими стандартами: ГОСТ Р 50807−95, ГОСТ Р 51326.1−99 и ГОСТ Р 51327.1−99.
Номинальное напряжение Un − действующее значение напряжения, при котором обеспечивается работоспособность УЗО.
Un = 220, 380 В.
Номинальный ток 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 IΔn − значение дифференциального тока, которое вызывает отключение УЗО при заданных условиях эксплуатации.
In = 0,006; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 0,5 А.
Номинальный неотключающий дифференциальный ток IΔnо − значение дифференциального тока, которое не вызывает отключение УЗО при заданных условиях эксплуатации.
IΔ n0 = 0,5 IΔn.
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 Im − 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 IΔm = 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 IΔc − 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.
IΔc = 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. 1.
Максимальное время отключения, установленное в табл. 2, распространяется также на УЗО типа А.
При этом испытания УЗО типа А проводят при значениях токов IΔn, 2IΔn, 5IΔn и 500 А с коэффициентом 1,4 (при IΔn>0,01 А) и с коэффициентом 2 (при IΔn 0,01 А).
Таблица 1
Время отключения Tn, с | |||
IΔn | 2 IΔn | 5 IΔn | 500 А |
0,3 | 0,15 | 0,04 | 0,04 |
Стандартные значения допустимого времени отключения и неотключения для УЗО типа S при любом номинальном токе нагрузки свыше 25А и значениях номинального дифференциального тока свыше 0,03 А не должны превышать приведенных в табл. 2.