У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Исследование работы устройства защиты типа УЗО

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 26.12.2024

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

“КРАСНОДАРСКИЙ  МОНТАЖНЫЙ ТЕХНИКУМ”

КРАСНОДАРСКОГО  КРАЯ

    270843   “Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования    

                             промышленных и гражданских зданий”

ЛАБОРАТОРИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ

     ДИСЦИПЛИН  №110

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1-2

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ТИПА

УЗО

                                                           КРАСНОДАР

                                                        2012 г.

Лабораторная работа № 1-2.УЗО

Исследование работы устройства защиты типа УЗО.

Цель работы: Изучить конструкцию, принцип действия, схемы подключения и методы проверки устройства защиты типа УЗО.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Устройство защитного отключения (УЗО)  — 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 размыкания электрической цепи. 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.

УЗО предназначены для:

  •  Защиты человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении (прикосновение человека к открытым проводящим нетоковедущим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением в случае повреждения изоляции), а также при непосредственном прикосновении (прикосновение человека к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением). Данную функцию обеспечивают УЗО соответствующей чувствительности (ток отсечки не более 30 mA).
  •  Предотвращения возгораний при возникновении токов утечки на корпус или на землю.

Цель и принцип работы УЗО

Принцип работы УЗО основан на измерении баланса токов между входящими в него токоведущими проводниками с помощью дифференциального трансформатора тока. Если баланс токов нарушен, то УЗО немедленно размыкает все входящие в него контактные группы, отключая таким образом неисправную нагрузку.

УЗО измеряет алгебраическую сумму токов, протекающих по контролируемым проводникам (двум для однофазного УЗО, четырем для трехфазного и т. д.): в нормальном состоянии ток, «втекающий» по одним проводникам, должен быть равен току, «вытекащему» по другим, то есть сумма токов, проходящих через УЗО равна нулю (точнее, сумма не должна превышать допустимое значение). Если же сумма превышает допустимое значение, то это означает, что часть тока проходит помимо УЗО, то есть контролируемая электрическая цепь неисправна — в ней имеет место утечка.

В США, в соответствии с National Electrical Code, устройства защитного отключения (ground fault circuit interrupter — GFCI), предназначенные для защиты людей, должны размыкать цепь при утечке тока 4-6 мА (точное значение выбирается производителем устройства и обычно составляет 5 мА) за время не более 25 мс. Для устройств GFCI, защищающих оборудование (то есть не для защиты людей), отключающий дифференциальный ток может составлять до 30 мА. В Европе используются УЗО с отключающим дифференциальным током 10-500 мА.

Рис 1. Схема УЗО и принцип работы.

С точки зрения электробезопасности УЗО принципиально отличаются от устройств защиты от сверхтока (предохранителей) тем, что УЗО предназначены именно для защиты от поражения электрическим током, поскольку они срабатывают при утечках тока значительно меньших, чем предохранители (обычно от 2 ампер и более для бытовых предохранителей, что во много раз превышает смертельное для человека значение). УЗО должны срабатывать за время не более 25-40 мс, то есть до того, как электрический ток, проходящий через организм человека, вызовет фибрилляцию сердца — наиболее частую причину смерти при поражениях электрическим током.

Эти значения были установлены путем тестов, при которых добровольцы и животные подвергались воздействию электрического тока с известным напряжением и силой тока.

Обнаружение токов утечки при помощи УЗО является дополнительным защитным мероприятием, а не заменой защите от сверхтоков при помощи предохранителей, так как УЗО никак не реагирует на неисправности, если они не сопровождаются утечкой тока (например, короткое замыкание между фазным и нулевым проводниками).

УЗО с отключающим дифференциальным током порядка 300 мА и более иногда применяются для защиты больших участков электрических сетей (например, в компьютерных центрах), где низкий порог привел бы к ложным срабатываниям. Такие низкочувствительные УЗО выполняют противопожарную функцию и не являются эффективной защитой от поражения электрическим током.

На рис. 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[2]. 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.

Рис. 2. Внутреннее устройство УЗО.

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.

В России применение УЗО стало обязательным с принятием 7-го издания Правил устройства электроустановок (ПУЭ). Выдержки из документов, регламентирующих применение УЗО, собраны здесь. Как правило, в случае бытовой электропроводки одно или несколько УЗО устанавливаются на DIN-рейку в электрощите.

Многие производители бытовых устройств, которые могут быть использованы в сырых помещениях (например, фены), предусматривают для таких устройств встроенное УЗО. В ряде стран подобные встроенные УЗО являются обязательными.

Проверка УЗО

Рекомендуется ежемесячно проверять работоспособность УЗО. Наиболее простой способ проверки — нажатие кнопки «тест», которая обычно расположена на корпусе УЗО (как правило, на кнопке «тест» нанесено изображение большой буквы «Т»). Тест кнопкой может производиться пользователем, то есть квалифицированный персонал для этого не требуется. Если УЗО исправно и подключено к электрической сети, то оно при нажатии кнопки «тест» должно сразу же сработать (то есть отключить нагрузку). Если после нажатия кнопки нагрузка осталась под напряжением, то УЗО неисправно и должно быть заменено.

Тест нажатием кнопки не является полной проверкой УЗО. Оно может срабатывать от кнопки, но не пройти полный лабораторный тест, включающий измерение отключающего дифференциального тока и времени срабатывания.

Кроме того, нажатием кнопки проверяется само УЗО, но не правильность его подключения. Поэтому более надежной проверкой является имитация утечки непосредственно в цепи, которая является нагрузкой УЗО. Такой тест желательно проделать хотя бы один раз для каждого УЗО после его установки. В отличие от нажатия кнопки, пробная утечка должна проводиться только квалифицированным персоналом.

Ограничения

УЗО может значительно улучшить безопасность электроустановок, но оно не может полностью исключить риск поражения электрическим током или пожара. УЗО не реагирует на аварийные ситуации, если они не сопровождаются утечкой из защищаемой цепи. В частности, УЗО не реагирует на короткие замыкания между фазами и нейтралью.

УЗО также не сработает, если человек оказался под напряжением, но утечки при этом не возникло, например, при прикосновении пальцем одновременно и к фазному, и к нулевому проводникам. Предусмотреть электрическую защиту от таких прикосновений невозможно, так как нельзя отличить протекание тока через тело человека от нормального протекания тока в нагрузке. В подобных случаях действенны только механические защитные меры (изоляция, непроводящие кожухи и т. п.), а также отключение электроустановки перед ее обслуживанием.

Классификация УЗО

По способу действия

  •  УЗО без вспомогательного источника питания
  •  УЗО со вспомогательным источником питания:
    •  выполняющие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника с выдержкой времени и без нее:
      •  производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
      •  не производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
    •  не производящие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника:
      •  способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника
      •  не способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника

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 виду защиты от сверхтоков и перегрузок по току

  •  без встроенной защиты от сверхтоков
  •  со встроенной защитой от сверхтоков
  •  со встроенной защитой от перегрузки
  •  со встроенной защитой от коротких замыканий

По возможности регулирования отключающего дифференциального тока

  •  нерегулируемые
  •  регулируемые:
    •  с дискретным регулированием
    •  с плавным регулированием

По стойкости при импульсном напряжении

  •  допускающие возможность отключения при импульсном напряжении
  •  стойкие при импульсном напряжении

По характеристикам наличия постоянной составляющей дифференциального тока

  •  УЗО типа АС
  •  УЗО типа А
  •  УЗО типа В

Характеристики УЗО

Характеристики, общие для всех УЗО:

  •  Способ установки 
  •  Число полюсов и число токоведущих проводников
  •  Номинальный ток In — указанное изготовителем значение тока, которое УЗО может пропускать в продолжительном режиме работы
  •  Номинальный отключающий дифференциальный ток IΔn — указанное изготовителем значение дифференциального тока, которое вызывает отключение УЗО при заданных условиях эксплуатации
  •  Номинальный неотключающий дифференциальный ток, если он отличается от предпочтительного значения IΔn0 — указанное изготовителем значение дифференциального тока, которое не вызывает отключения УЗО−Д при заданных условиях эксплуатации
  •  Тип УЗО по характеристикам наличия постоянной составляющей дифференциального тока
  •  Номинальное напряжение Un — указанное изготовителем действующее значение напряжения, при котором обеспечивается работоспособность УЗО (в частности при коротких замыканиях)
  •  Номинальная частота — значение частоты, на которое рассчитано УЗО и при котором оно работоспособно при заданных условиях эксплуатации
  •  Тип вспомогательного источника (если он имеется) и реакция УЗО на его отказ
  •  Номинальное напряжение вспомогательного источника (если он имеется) Usn — напряжение вспомогательного источника, на которое рассчитано УЗО и при котором обеспечивается его работоспособность при заданных условиях эксплуатации
  •  Номинальная включающая и отключающая способность Im — действующее значение ожидаемого тока, который УЗО способно включить, пропускать в течение своего времени и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности
  •  Номинальная способность включения и отключения дифференциального тока IΔm — действующее значение ожидаемого дифференциального тока, который УЗО способно включить, пропускать в течение своего времени отключения и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности
  •  Выдержка времени (если она имеется)
  •  Селективность (если она имеется)
  •  Координация изоляции, включая воздушные зазоры и пути утечки тока
  •  Степень защиты (по ГОСТ 14254)

Характеристики только для УЗО без встроенной защиты от коротких замыканий:

  •  Вид защиты от коротких замыканий
  •  Номинальный условный ток короткого замыкания Inc — указанное изготовителем действующее значение ожидаемого тока, который способно выдержать УЗО, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий, при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность
  •  Номинальный условный дифференциальный ток при коротком замыкании IΔc — указанное изготовителем значение ожидаемого дифференциального тока, которое способно выдержать УЗО, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий, при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Принципиальная электрическая схема лабораторной установки для исследования устройства защиты УЗО показана на рис. 3. Устройство защитного отключения подключено к трехфазной сети через контакты магнитного пускателя KM1. Кнопками SB1 и SB2 производят соответственно включение и отключение схемы. Для исследования работы УЗО служит цепь из переменного сопротивления R1 (предназначенного для установки различных значений тока в цепи) и миллиамперметра PA1, необходимого для измерения тока, протекающего через цепь. Цепь включается между нейтральным проводником N и одним из трех фазных выходов УЗО – 2, 4 или 6. Для непосредственной проверки срабатывания УЗО служит кнопка «ТЕСТ», расположенная на корпусе аппарата.

Рис. 3. Схема лабораторной установки.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

ВНИМАНИЕ! Устройство защитного отключения УЗО подключается к сети 220/127 В, поэтому необходимо быть особенно осторожными при включении установки под напряжение. Включать и испытывать схему разрешено ТОЛЬКО после проверки ее преподавателем.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

  1.  Ознакомиться с конструкцией и назначением УЗО
    1.  Изучить схему лабораторной установки. В лабораторной установке используется магнитный пускатель с катушкой рассчитанной на напряжение 220 вольт. Поэтому, для нормального функционирования цепь управления должна быть включена на линейное напряжение питающей сети (т.е. между любыми двумя фазами, например, В и С, как и показано на схеме).
    2.  Собрать схему лабораторной установки. Цепь контроля тока утечки подключить через выход 2 УЗО (фаза А). Ручку переменного сопротивления R1 установить в минимальное положение (до упора против часовой стрелки). Тщательно проверить правильность всех соединений.  Включение схемы допускается ТОЛЬКО с разрешения преподавателя.
    3.  Включить УЗО. Включить автоматический выключатель QF1 и нажать кнопку SB1 (пуск). Плавно перемещая ручку переменного сопротивления R1 определить ток срабатывания УЗО и записать показания миллиамперметра в таблицу 1. Повторить опыт еще два раза.
    4.  Отключить автоматический выключатель QF1. Подключить цепь контроля тока утечки через выход 4 УЗО (фаза B). Провести три опыта аналогично предыдущим.
    5.  Подключить цепь контроля тока утечки через выход 6 УЗО (фаза С). Провести три опыта аналогично предыдущим.

7. Сделать выводы по работе.

Таблица 1. Результаты испытания УЗО

№ опыта

1

2

3

Ток утечки, фаза A , мА

29

29

29

Ток утечки, фаза B, мА

31

31

31

Ток утечки, фаза С, мА

33

33

33

 Вывод :

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен включать в себя цель работы, назначение УЗО, краткое описание его работы, основные характеристики, схему лабораторной установки, таблицу 1 с результатами испытаний УЗО, выводы по работе.

PAGE  10




1. Что звучало как- А сама та ты этого хочешь Да что же ты тормозишь Поцелуй меня ~ чуть ли не закричала
2. Конечным финансовым результатом деятельности предприятия комплексно характеризующим эффективность его р
3. Тема 5 Правовое регулирование республиканских и местных налогов сборов пошлин
4. іменникових сполучень
5. 1Политическое сознание
6. Реферат Поляризация света
7. Біографія та творчий шлях СО Єсеніна.html
8. .1 Сведения об объекте автоматизации 8 1
9. Политика и экономика Петра Первого
10. Теплотехнічне обладнання виробництва в~яжучих Роль теплових процесів у виробництві в~яжучих
11.  Сущность и общие положения производства очной ставки Очная ставка это одновременный допрос двух ранее
12. Лекция 14 Правила подачи заявки и условия патентоспособности
13. Физическая организация баз данных на машинных носителях
14. Брянская государственная инженернотехнологическая академия Кафедра Физика Утверждены нау
15. Контрольная работа- Экология жилища
16. Письменные коммуникации в организации
17. Куда ты идёшь лишь вопрос учителя
18. Модульные серверы в приложениях высокой доступности
19. экономия расходов- пути и способы 29 ноября 2013 г
20. процессуального права деятельность правоохранительных органов по отношению к раскрытию преступлений изоб