Назначение узо в электрических сетях: Принцип работы УЗО (устройство защитного отключения). Назначение УЗО

Принцип работы УЗО (устройство защитного отключения). Назначение УЗО

Основное назначение УЗО является защита людей от поражения электрическим током при неисправности электрооборудования(оказавшиеся под напряжением в результате повреждения изоляции) в результате случайного или неосознанного контакта человека с токоведущими частями.

Также предотвращение пожаров вызванных возгоранием электропроводки при протекании токов утечки.

Принцип работы УЗО

Принцип работы УЗО ? — этим вопросом задаются многие.

Как известно из курса электротехники, электрический ток течет из сети по фазному проводу через нагрузку и возвращается обратно в сеть по нейтральному проводу. Это закономерность легла в основу работы УЗО.

При равенстве этих токов I_вх = I_вых УЗО не реагирует. Если I_вх > I_вых  УЗО чувствует утечку и срабатывает.

То есть, токи протекающие по фазному и нейтральному проводу, должны быть равны (это касается однофазной двухпроводной сети, для трехфазной четырехпроводной сети ток в нейтрали равен сумме токов которые протекают в фазах). Если токи не равны – значит имеется утечка, на которую и реагирует УЗО.

Рассмотрим принцип работы УЗО более детально.

Основным элементом конструкции устройства защитного отключения является дифференциальный трансформатор тока. Это тороидальный сердечник на который намотаны обмотки.

При нормальной работе сети, электрический ток протекающий в фазном и нулевом проводе создает в этих обмотках переменные магнитные потоки, которые равны по величине, но противоположны по направлению. Результирующий магнитный поток в тороидальном сердечнике будет равен:

Ф_∑ = Ф_L — Ф_N = 0

Как видно из формулы магнитный поток в тороидальном сердечнике УЗО будет равен нулю, следовательно ЭДС в контрольной обмотке наводится не будет, ток в ней, соответственно тоже. Устройство защитного отключения в этом случае не работает и находится в спящем режиме.

Теперь представим что человек коснулся электроприбора который в результате повреждения изоляции оказался под фазным напряжением. Теперь через УЗО кроме тока нагрузки будет протекает дополнительный ток — ток утечки.

В этом случае, токи в фазном и нулевом проводе не будут равны. Результирующий магнитный поток также не будет равен нулю:

Ф_∑ ≠ 0

Под воздействием результирующего магнитного потока в контрольной обмотке возбуждается ЭДС, под действием ЭДС в ней возникает ток. Ток возникший в контрольной обмотке приводит в действие магнитоэлектрическое реле которое отключает силовые контакты.

Максимальный ток в контрольной обмотке появится тогда когда в одной из силовых обмоток тока не будет. То есть, это ситуация когда человек коснется фазного провода, например в розетке в этом случае ток в нулевом проводе протекать не будет.

Несмотря на то, что ток утечки весьма невелик, УЗО оснащают магнитоэлектрические реле с высокой чувствительностью, пороговый элемент которого способен среагировать на ток утечки 10 мА.

Ток утечки это один из основных параметров по которому выбирают УЗО. Существует шкала номинальных дифференциальных токов отключения 10 мА, 30 мА, 100 мА, 300 мА, 500 мА.

Следует понимать, что устройство защитного отключения реагирует только на токи утечки и не работает при перегрузках и коротких замыканиях. Не сработает УЗО и в том случае, если человек одновременно возьмется за фазный и нулевой провод. Это происходит по тому, что человеческое тело в этом случае можно представить как нагрузку, через которую проходит электрический ток.

Из-за этого вместо УЗО устанавливают дифференциальные автоматы, которые по своей конструкции объединяют одновременно УЗО и автоматический выключатель.

Проверка работоспособности УЗО

Для того чтобы осуществлять контроль исправности (работоспособности) УЗО, на его корпусе предусмотрена кнопка «Тест», при нажатии на которую искусственно создается ток утечки (дифференциальный ток). Если устройство защитного отключения исправно, то при нажатии на кнопку «Тест» оно отключится.

Специалисты рекомендуют производить такой контроль примерно один раз в месяц.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

назначение и функция, устройство и принцип действия, защита электропроводки и приборов

Для обеспечения защиты от поражения электрического тока необходимо применять специальную аппаратуру — УЗО. Это можно расшифровать как устройство защитного отключения. Оно набирает огромную популярность. УЗО можно предназначить и для защиты аппаратуры от выхода из строя и пожаров. Для выбора нужно рассмотреть от чего защищает УЗО, принцип действия, особенности подключения устройства в систему электроснабжения и обеспечения полной электрозащиты.

Общие сведения

Устройство защитного отключения — УЗО (расшифровка в электрике — дифференциальный выключатель) обеспечивает надежный уровень электробезопасности и очень эффективно в квартирах и домах. Первое упоминание об устройстве и подробное описания принципа работы можно найти в научных журналах с переводом на русский язык серии «European Physical Journal» (EPJ). Электробезопасность или электрозащита позволяет предупредить различные несчастные случаи и даже сохранить жизнь. Однако не каждый человек знает эти правила, поэтому разработчики аппаратуры решили помочь клиентам и создали специализированные устройства.

Понятие об электрозащите

Электрозащита при работе и обслуживании аппаратуры, бытовых устройств и осветительных сетей является набором правил, благодаря которым возможно свести к минимуму опасность от воздействия электрического тока (ЭТ).

Электрозащита — очень важная составляющая, благодаря которой не только можно предупредить несчастные случаи на предприятии или дома, избежать возгораний, но и уберечь аппаратуру от выхода из строя. Она включает следующие меры:

1. Уровень изоляции.
2. Наличие заземления.
3. Эксплуатация устройств, значительно снижающих негативные факторы воздействия ЭТ — автоматические защитные устройства (АЗУ).

Уровень изоляции выполняет важную роль в обеспечении защиты от поражения ЭТ и выхода аппаратуры из строя. При нарушении изоляции возможны утечки электричества, приводящие к разрушительным последствиям и угрозе здоровью или жизни человека. Кроме того, может возникнуть короткое замыкание (КЗ), приводящее к образованию искры и выделением большого количества теплоты (электрическая дуга). Температура электрической дуги очень высокая и составляет от 8000 до 17000 градусов по Цельсию.

Заземление служит для примитивной защиты человека от поражения электрическим током, однако все равно часть электрической энергии пройдет через тело. Принцип работы заземления основан на простом законе из курса физики: ток течет по наименьшему пути сопротивления. Заземление применяется на предприятиях. Заземляется по правилам техники безопасности любая аппаратура, а, точнее, ее токоведущие части, на которые может произойти утечка.

Утечка происходит в основном при неисправной изоляции, например, при повреждении обмотки электродвигателя. Заземление еще называют заземляющим контуром, и его величина должна быть не более 4 Ом по технике безопасности при эксплуатации и обслуживании аппаратуры на предприятиях.

Безопасным для человека является напряжение со значением 220 В и силой тока в 1,5 мА. При воздействии тока на организм человека значением выше допустимого и ниже 7 мА могут ощущаться судорожные явления. При 10 мА происходят судорожные явления, невозможность оторвать руки от токоведущей части. Однако эти показатели являются средним значением и зависят от состояния организма, типа касания, сопротивления тела. Сопротивление тела является переменной величиной, которая меняется и зависит от разных факторов: влажности воздуха, сухости пола, типа обуви и одежды, генетики организма, настроения, болезней и так далее.

Предназначение дифференциального выключателя

Назначение дифвыключателя (UZO) — обеспечение электрозащиты аппаратуры, бытовой техники, электропроводки жилища и человека. Заземление для жилища не применяется, потому что обладает низкой эффективностью. Проблема решается при помощи применения различных устройств дифференциального тока, и УЗО является одним из них. Назначение и функция дифференциального выключателя направлена на осуществление мгновенного отключения участка цепи, к которому оно подключено. Это осуществляется при наличии дифференциального тока или тока утечки, возникающего при пробое изоляции, и, следовательно, возможной утечки на корпус электрооборудования.

Принцип действия

В основу принципа действия положено следствие из I закона Кирхгофа, согласно которому равенство входящих и исходящих токов должно соблюдаться в цепях с активными и реактивными нагрузками.

Иными словами, ток, который проходит по фазе равен току, протекающему по нулю. Это правило применимо только для однофазных цепей переменного тока. Если питание дома является 3-фазным, то правило примет другую формулировку: токи, протекающие по каждой фазе должны быть равны результирующему току на нейтрали (нулевой вывод).

Для практического понимания принципа работы нужно предположить ситуацию с нарушением изоляции и утечкой тока на корпус. Образуется новая электрическая цепь, и равенство нарушается. УЗО мгновенно отключает участок цепи с исключением дальнейшего поражения ЭТ.

Основное устройство

Каждая модель обладает прочным корпусом из диэлектрического материала. Кроме того, устройство включает трансформатор тороидального типа с 3 обмотками, одна из которых является управляющей. Две остальные обмотки — первичные, которые включены встречно, исходя из этого, токи, протекающие по ним являются разнонаправленными. Эти токи создают магнитные потоки Ф1 и Ф2, которые дают при сложении результирующий поток Ф = 0.

В состав УЗО входит также и электромагнитное реле, которое находится в разомкнутом состоянии. В схеме питания трех трансформаторных катушек установлены контакты, управляющиеся электромагнитным реле. Если возникает ток утечки, то нарушается равенство: Ф1 = Ф2. При этом возникает магнитный поток в катушке управления и происходит активация реле, которое размыкает электрическую цепь.

Подключение и выбор

Ошибочное подключение может привести к выходу из строя аппаратуры, УЗО и поражению ЭТ. Основные цепи защиты — помещения и комнаты с высокой влажностью воздуха. Подключаются эти устройства практически одинаково, но есть небольшие нюансы, связанные с типом и конструктивными особенностями.

Подключение в сеть

Существует несколько вариантов подключения, которые зависят от типа питания. Питание бывает однофазным и трехфазным. Однофазное применяется для большинства квартир и частных домов, а трехфазное можно применить тоже в частных домах и других постройках. Схемы подключения представлены на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1 — Вариант подключения для однофазной сети.

Рисунок 2 — Подключение трехфазного УЗО.

Если необходимо использовать УЗО в общежитиях, гостиницах, то следует остановиться на селективном типе УЗО. Основное отличие — большее значение времени срабатывания и возможность отключения отдельных цепей питания. Этот тип отключает не все питание, а отдельный участок, на котором появился дифференциальный ток.

Для примера можно разобрать следующую ситуацию: в одной из комнат произошла утечка тока на корпус бытового прибора, при касании которого произойдет только обесточивание одной комнаты — все остальное будет работать. Кроме того, необходимо учесть следующее правило: защита розеток с номинальным током от 20 А и выше осуществляется также при помощи УЗО. К этой категории относится инструмент, аппаратура и бытовая техника, потребляющая ток свыше 20 А.

При подключении УЗО, согласно статистике, могут возникнуть типичные ошибки, которых нужно избегать. К ним относятся следующие:

1. Соединение нуля с клеммой заземления выходящего кабеля приведет к ложным срабатываниям.
2. Необходимо подключить аппарат защиты ко всем фазам. Если нулевой провод не подсоединить к контактам УЗО, то будет происходить постоянное срабатывание.
3. Запрещается соединять нули розеток, находящихся под защитой УЗО, с заземлением, поскольку будет происходить генерация дифференциального тока.
4. Запрещается ставить перемычки на нулевые провода входящих клемм. При нарушении этого требования произойдет срабатывание всех УЗО одновременно.

При правильной эксплуатации УЗО, хотя это касается любого устройства и прибора, срок работоспособности увеличится. Следует предотвращать попадание влаги, при котором произойдет преждевременный выход из строя не только УЗО, но и всей аппаратуры.

Выбор устройства

При выборе следует учесть основной параметр — чувствительность, показывающую значение тока утечки, при котором срабатывает защита. Значение параметра находится в интервале от 8 до 35 мА. Кроме того, существуют типы УЗО и с высоким значением чувствительности — 90..350 мА. Если проводка не разветвлена, то следует применять УЗО с чувствительностью на 30 мА. Для выбора устройства нужно произвести расчеты. Следует руководствоваться следующим алгоритмом:

1. Определение общей мощности потребителей (P).
2. Найти номинальное значение силы тока (Iн).
3. Определить тип УЗО, исходя из расчетов.

Общая мощность определяется при помощи суммирования всех мощностей осветительных сетей, бытовой техники и различных устройств. Номинальное значение Iн находится по формуле: Iн = P / U. (U — напряжение, которое равно 220 В). Тип УЗО определяется по значению номинального тока, который всегда следует брать с запасом. Пример расчета следующий:

1. Линия, которую нужно защитить — насос для перекачки воды из бака (700 Вт), микроволновка (1200 Вт), пылесос (1300 Вт), холодильник (500 Вт), освещение (300 Вт), мультиварка (1000 Вт) и остальная техника (500 Вт). Общая мощность: P = 1200 + 1300 + 500 + 700 + 300 + 1000 + 500 = 5500 (Вт).
2. Iн = 5500 / 220 = 25 (А).
3. Согласно каталогу товаров, выбрать УЗО с Iн свыше 30 А.

После расчетов нужно обратить особое внимание на такой параметр, как категория тока утечки. Он показывает тип УЗО и для каких цепей следует его применять. Существует несколько категорий:

1. «АС» для всех видов электрических цепей, кроме потребителей на импульсных блоках питания.
2. «А» — тип, обладающий низким порогом чувствительности и способен фиксировать полуволны амплитудных значений тока. Применяется для потребителей, содержащих импульсные блоки питания.

УЗО категории А применяются чаще, поскольку вся цифровая техника, зарядки на мобильные телефоны и планшеты используют импульсные блоки питания.

Классификация моделей

Мировые производители создали множество моделей, которые отличаются качеством, ценой и надежностью. Наиболее распространены УЗО с дифтоком от 25 мА до 30 мА. Кроме того, дифвыключатели классифицируются по следующим признакам:

1. Способу действия. Подразумевает наличие дополнительного источника питания.
2. Установка: стационарного и переносного видов.
3. Число полюсов: двухполюсные и четырехполюсные.
4. Наличие защиты от перегрузок.
5. Возможность регулирования значений дифференциального тока.
6. Поддержка импульсных источников питания.
7. Вид срабатывания: электронного и электромеханического типов.

Однако при помощи УЗО невозможно достичь максимальной защиты. Главным недостатком УЗО является отсутствие предохранения от короткого замыкания. Для максимальной электрозащиты следует применять несколько устройств. Комбинация устройств дифференциального тока является оптимальной защитой сети и потребителей, а также человека от поражения ЭТ.

Оптимальная защита

При использовании комбинации УЗО и обыкновенного автоматического выключателя можно достичь защиты от дифференциальных токов и перегрузок электросети. Существует комбинация УЗО, автомат (УЗО+автомат) и АВДТ, который расшифровывается как выключатель автоматический дифференциального тока (дифавтомат), позволяющий достичь максимальной степени защиты электросети. Для выбора какой-либо комбинации устройств необходимо рассмотреть основные отличия. Кроме того, следует изучить основные проблемы домашней сети, которая является незащищенной.

АВДТ или дифавтомат включает в свое устройство УЗО и автоматический выключатель (АВ). Скорость срабатывания выше, чем у УЗО, и составляет около 0,04 с. Некоторые модели обладают оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), и поэтому могут срабатывать при исправной цепи. Следует их не сразу включать, а через некоторое время.

Домашняя сеть без защиты

Выбор комбинации устройств защиты следует осуществлять исходя из распространенных недостатков незащищенной электросети. Необходимо учесть еще и тот момент, когда дома никого нет, а всякие перегрузки сети могут привести к короткому замыканию и возгоранию проводки. Этот фактор может привести к пожару. Основными проблемными сторонами незащищенной электросети являются следующие:

1. Перегрузка.
2. Короткое замыкание.
3. Дифтоки.

Если происходит перегрузка электросети, то в этом случае электропроводка не рассчитана на мощность потребителей, подключенных к этому участку цепи. Очень часто проводка имеет старое исполнение, и при подключении мощного потребителя электроэнергии происходит ее нагрев, плавление корпусов розеток, короткое замыкание. Основной метод решения этой проблемы — подключение допустимой мощности, но ее из-за старости проводки угадать сложно, и поэтому электропроводку меняют.

Короткое замыкание (КЗ) возникает при максимальной силе тока и очень низком сопротивлении. Причин этого физического явления может быть много: касание токоведущих проводов, попадание пыли, частиц металла и так далее. Возникновение КЗ приводит к перегреву и плавлению электропроводки, пожарам, а также выходу из строя бытовых приборов.

При возникновении тока утечки происходит образование явления блуждающего тока, при котором возможно поражение человека, КЗ и перегрев электропроводки.

Критерии выбора

При выборе какого-либо устройства для электрозащиты нужно руководствоваться некоторыми правилами. К основным критериям выбора устройств для комплексной защиты относятся следующие: конструктивное исполнение, удобность монтажа, габариты и масса, стоимость, сложности при возникновении и диагностики неполадок, простота подключения.

Для монтажа применяют специальные щиты, состоящие из модулей. При использовании пары УЗО на одну фазу и автоматических выключателей (по 1 на фазу) в щитке заполненное пространство занимает 3 модуля (1 УЗО и 2 автомата). Дифавтомат занимает всего 2 модуля, однако существуют модели, занимающие 1 место. Следовательно, если необходимо обеспечить защиту нескольких линий, то выбор следует сделать в пользу дифавтоматов.

Выполнить монтаж УЗО+2 автомата и дифавтомата просто, благодаря удобным зажимам и конструктивной особенности, однако при установке есть свои нюансы. На рисунке 3 показана схема подключения дифавтомата.

Рисунок 3 — Вариант подключения дифавтомата.

Диагностика неисправностей играет важную роль при выборе УЗО или дифавтомата. Общий принцип работы устройств дифференциального тока основан на обрыве защищенной цепи. Если срабатывает защита, то нужно выяснить причину срабатывания. При установленной паре УЗО+автоматический выключатель (АВ) причину возможно найти быстро. Если сработало УЗО, то в цепи появился ток утечки, а при срабатывании автоматического выключателя — перегрузка цепи или КЗ.

При установленном дифавтомате причину выяснить становится сложнее, но дорогие модели оснащены индикацией, которая показывает утечку или КЗ и перегрузку цепи. При выходе из строя дифавтомата при частых отключениях приходит в негодность тепловой элемент защиты. Починить дифавтомат невозможно и приходится покупать новый. У пары УЗО+АВ может выйти из строя АВ, который стоит сравнительно дешево по отношению к дифавтомату.

Еще одним критерием выбора является стоимость. Стоимость УЗО+2АВ ниже, чем АВДТ. Следует учесть еще и фактор выхода из строя: дешевле купить АВ или УЗО, чем дифавтомат. Рекомендуется приобретать качественные устройства, поскольку при покупке дорого устройства не возникают проблем. Во всех случаях фирмы-производители дают гарантию качества на дорогие товары.

Для примера следует рассмотреть следующую ситуацию: необходимо защитить 10 линий, состоящей из 5 групп УЗО и АВ. Общая стоимость рассчитывается следующим образом: 5 * (стоимость 1 единицы УЗО) + 10 * (стоимость 1 АВ). Для защиты этой линии потребуется 10 * (стоимость 1 АВДТ), поскольку на 1 линию необходим 1 АВДТ. Подставив стоимости в расчетные формулы, делается вывод: дифавтоматы не следует применять, потому что это невыгодно в финансовом плане. При подключении УЗО+2АВ возможно допустить больше ошибок, чем при подключении АВДТ. Однако если сделать все внимательно, то разница видна только в скорости подключения.

Достоинства и недостатки

Достоинства и недостатки — довольно неоднозначные параметры, поскольку нужно учитывать условия эксплуатации устройств дифзащиты, а также подключаемых приборов и типов линий. Недостатки дифавтомата следующие:

1. Диагностика.
2. Стоимость.

Затрудненная диагностика срабатывания защиты у большинства дорогих моделей вообще отсутствует, она бывает только у недорогих устройств. Самым серьезным недостатком является стоимость. Также к минусам УЗО можно отнести следующие: высокое время срабатывания, занимает при монтаже больше места и необходимость применять с АВ для достижения оптимального уровня защиты. Достоинствами дифавтомата являются следующие:

1. При монтаже занимает меньше места.
2. Высокая скорость срабатывания.
3. Удобная установка.

К достоинствам УЗО+2АВ можно отнести следующие: низкая стоимость, легкая диагностика и ремонтоспособность.

Таким образом, обеспечение электробезопасности помещения является важным. Серьезный подход к решению вопроса поможет сохранить оборудование, а также здоровье и жизнь, ведь при несоблюдении правил безопасности при эксплуатации бытовых приборов возрастает вероятность поражения человека электрическим током. Современные средства защиты помогают свести к минимуму финансовые затраты и угрозу здоровью и жизни к минимуму.

определение, назначение, принцип действия, модификации

Устройство защитного отключения- устройство для отключения подачи напряжения в сеть (или для отдельного потребителя) при следующих рисках:

1. При утечке тока на землю для защиты человека.
2. При утечке тока на землю для защиты оборудования.
3. При риске замкнуть контакты сети при повышенной влажности.

Важно:

• УЗО не срабатывает мгновенно при коротких замыканиях и перегрузке сети. Но срабатывает, в результате этих условий, позже. Это важно помнить и применять для защиты от КЗ, перегрузки и перенапряжения соответствующие устройства (автоматические выключатели, реле контроля напряжения).
• УЗО не защищает от КЗ и перенапряжения. Но часто оно входит в комбинированные устройства защиты, является его составной частью, как в дифавтоматах, защищающих и от утечки, и от перегрузки.
• УЗО никогда не подключают к проводникам заземления!

Из практики:

• 1. Дифавтомат является дорогим устройством, совмещающим в себе две функции: защита от перегрузки и защита от утечки тока. Применять необходимо либо очень качественные дифференциальные автоматы, либо использовать устройства защиты с отдельными функциями – это надежнее.
  2. УЗО устанавливается после автоматических вводных выключателей и устройств молниезащиты, так как не имеет собственной защиты от сверхтоков.

Параметры срабатывания

1. При касании человеком открытых токоведущих частей. Пример: для защиты детей от «проверок» розеток металлическими предметами.
2. При заземлении оборудования и утечке дифференциального тока (тока с очень малой силой). Пример: поврежденная проводка соприкасается с заземленным корпусом.
3. При перемене проводников (перепутали «землю» и «ноль», «фазу» и «ноль»).
4. Время срабатывания – от 10…25 мс. Это очень короткое время. За данный промежуток человек не успевает получить ощутимый удар током, а оборудование – значительные повреждения.

Устройство и принцип работы

Кратко.

В основе устройства – дифференциальный трансформатор. Как только появляется ток утечки (возникает только в фазном проводнике), во вторичной обмотке наводится напряжение, пропорциональное ему. Возникает ЭДС, которая приводит в действие расцепитель контактов. При превышении порога утечки произойдет срабатывание выключателя.

В зависимости от степени сложности и назначения УЗО может быть:

• автоматическим (для постоянной защиты цепи),
• подключаемым (срабатывает только при подключении прибора к сети питания), электромеханические (не требует питания),
• чувствительным (для защиты людей, с низким порогом срабатывания),
• с высоким порогом тока утечки (для защиты только оборудования),
• регулируемые (для оборудования)

Подробно с картинкой

При нажатии кнопки (3)контакты(4) (а также ещё один контакт, скрытый за узлом (5)) замыкаются, и УЗО пропускает ток.Соленоид(5) удерживает контакты в рабочем состоянии.

Катушка (6) – это вторичная обмотка дифференциального трансформатора тока, Через который проходят фазный и нулевой проводники. Проводники не имеют контакта с катушкой[6].

Любая утечка тока нарушает баланс в трансформаторе: через фазу идет больший ток, чем по нулевому проводнику. ток в первичной обмотке возбуждает ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС моментально регистрируется устройством слежения (7), которое отключает питание соленоида (5), он расцепляет контакты (4) и обесточивает сеть.

Проверка работы УЗО

В устройстве также предусмотрена система теста на работоспособность. Рекомендуется проверять все УЗО с периодичностью 1 раз в квартал (ПТЭЭПприл. 3, табл. 28, п.28.7)либо при подключении ответственных потребителей (для высокоточного оборудования, энергоемкой техники и т. п.). Принесрабатывании режима «тест» УЗО необходимо менять.

Режим «тест» не фиксирует правильность подключения УЗО. Операцию подключения прибора должен проводить опытный электрик.

Рассмотрим несколько УЗО разных производителей и модификаций:

1. ABB ВДТ 2P/2M F202 AC-40/0,03

Выключатели дифференциального тока F202

Серия: F200

Количество полюсов: 2P

Номинальный ток: 40 А

Номинальный дифференциальный ток: 30 mA

Тип тока: A (реагирует на дифференциальный переменный ток)

Номинальное напряжение: 230 В~

Номинальное напряжение изоляции: 500 В~

Количество модулей: 2

Механическая износостойкость: 20000 циклов

Электрическая износостойкость: 10000 циклов

Тип зажима: цилиндрическая 2-направленная клемма с защитой от неправильного монтажа

Сечение проводников: 25 мм2

2. УЗО ИЭК 2П 25А 30mА

Быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток, без встроенной защиты от сверхтоков. Предназначен для защиты человека от поражения электрическим током при случайном непреднамеренном прикосновении к токоведущим частям электроустановок и предотвращает возникновение пожаров вследствие протекания токов утечки на землю. Не имеет собственного потребления электроэнергии и обладает высокой механической износостойкостью.

Технические характеристики:

Количество полюсов 2

Номинальный ток 25 А

Номинал. дифф. ток 30 mA

Класс срабатывания Тип АС

3. УЗО ВД1-63 2Р 40А 30мА

Технические характеристики:

Количество полюсов: 2

Номинальный ток, А: 40

Номинальный отключающий дифференциальный ток, мA: 30

Соответствуют стандартам: ГОСТ Р 51326.1­99

Номинальное напряжение частотой 50 Гц, В: 230/400

Номинальный условный дифференциальный ток короткого замыкания, А: 3 000 (10000 — для 80 и 100 А)

Рабочая характеристика при наличии дифференциального тока: АС

Условия эксплуатации: УХЛ4

Степень защиты выключателя: IP20

Электрическая износостойкость, циклов В­О, не менее: 4 000

Механическая износостойкость, циклов В­О, не менее: 10 000

Максимальное сечение присоединяемых проводов, мм2:

25 — для многожильного проводника, 35 — для одножильного

Диапазон рабочих температур, °С: от -25 до +40

для чего нужен, схема подключения в трехфазную и однофазную сеть с заземлением и без своими руками + видео

Современные методы защиты человека от поражения электрическим током в бытовой электрической сети предусматривают установку УЗО. Правильность его работы и надёжность защиты зависит от правильно подобранного устройства и качества монтажа.

Для чего необходимо УЗО

Для понимания принципа работы УЗО и особенностей его монтажа следует рассмотреть ряд основных моментов.

Прежде всего, нужно понимать, что использование в быту большого количества электроприборов приводит к увеличению опасности попадания человека под действие электричества. Поэтому формирование защитных узлов, оберегающих от этого опасного фактора, является необходимостью в современных жилых помещениях. Само Устройство Защитного Отключения — это элемент системы защиты, и функционально имеет несколько назначений:

• В случае замыкания в проводке УЗО защищает помещение от возгорания.
• В момент попадания человеческого тела под действие электротока УЗО отключает питание во всей сети или конкретного электроприбора для выполнения защиты (локальное или общее отключение зависит от позиции установки УЗО в системе питания).
• А также УЗО отключает питающую цепь, когда происходит повышение тока в этой цепи на определённую величину, что также является функцией защиты.

Конструкционно УЗО — это аппарат, имеющий функцию защитного отключения, внешне схожий с выключателем автоматом, но имеющий другое назначение и функцию проверочного включения. Крепление УЗО выполнено с применением стандартного разъёма дин-рейки.

Исполнение УЗО бывает двухполюсным — стандартная двухфазная электрическая сеть переменного тока 220В.

Такое устройство подходит для установки в помещениях стандартной постройки (с электрической проводкой, выполненной двухжильным проводом). Если квартира или дом оборудованы проводкой с тремя фазами (современные новостройки, промышленные и полупромышленные помещения), то в этом случае используется УЗО с четырьмя полюсами.

Двухполюсное и четырёхполюсное исполнение

На самом устройстве нанесена схема его подключения и базовые характеристики прибора.

• Серийный заводской номер аппарата, фирма производитель.
• Максимальная величина тока, при котором УЗО работает длительное время и выполняет свои функции. Эта величина называется номинальным током устройства, измеряется он амперами. Она обычно соответствует стандартизированным токовым величинам электроприборов. Обозначен на панели прибора как In. Эта величина устанавливается благодаря учёту сечения провода и конструкционного выполнения контактных клемм УЗО.

• Стандартизированные величины тока (6, 16, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125 А).

• Ток отсечки УЗО. Правильное название — номинальный отключающий дифференциальный ток. Измеряется он в миллиамперах. На корпусе прибора обозначен — I∆n. Указанное значение показателя тока утечки вызывает срабатывание защитного механизма УЗО. Срабатывание происходит, если все остальные параметры не достигают аварийных значений и монтаж выполнен правильно. Параметр тока утечки определяется стандартными величинами.

• Стандартизированные величины тока утечки (6, 10, 30, 100, 300, 500 мА)

• Величина номинального дифференциального тока, не приводящего к аварийному выключению УЗО, работающему в нормальных условиях. Правильно называется номинальный не отключающий дифференциальный ток. Обозначен на корпусе — In0 и соответствует половине значения тока отсечки УЗО. Этот показатель охватывает диапазон значений тока утечки, во время появления которого происходит аварийное срабатывание устройства. Например, для устройства УЗО, имеющего ток отсечки 30 мА значение не отключающего дифф.тока будет составлять 15 мА, а аварийное выключение УЗО произойдёт во время образования в сети тока утечки величиной, соответствующей диапазону от 15 до 30 мА.
• Значение напряжения работающего УЗО составляет 220 или 380 В.
• На корпусе также обозначено наибольшее значение тока КЗ, в момент образования которого УЗО продолжит работать в исправном состоянии. Такой параметр называется номинальный условный ток короткого замыкания, обозначается как Inc. Эта токовая величина имеет стандартизированные значения.

• Расчётная стандартизированная величина токов короткого замыкания составляет 3000, 4500, 6000, 10 тыс.А.

• Показатель номинального времени отключения устройства. Этот показатель обозначается как Tn. Время, которое он описывает — это промежуток от момента образования в цепи дифференциального отключающего тока до момента времени, в который произошло полное гашение электрической дуги на силовых контактах устройства УЗО.

Кроме всего, на панели УЗО наносят обозначения температурного диапазона работы устройства, нумерацию и назначение клемм, обозначение выключателя (вкл/выкл).

Пример обозначений:

Пример обозначения основных характеристик устройства

Принцип работы устройства

В случае возникновения тока утечки в проводке помещения, на отходящих и приходящих клеммах УЗО появляется разность показателей токов. В этот момент защитный предохранитель устройства сопоставляет величину тока утечки с номинально допустимой и заставляет устройство срабатывать в случае превышения допустимой величины. Происходи так называемое аварийное выключение.

Время отключения УЗО составляет от 0,05 до 0,2с. Ни в коем случае оно не должно быть больше чем 0,3с. Более длительное время отключения приводит к тяжёлым последствиям влияния электротока на человеческий организм.

Графический пример работы УЗО во время образования в сети тока утечки. Ток на выходе из УЗО больше по своей величине чем ток на входе. Баланс нарушен, вследствие чего размыкается контакт.

Принцип работы устройства

Следует помнить, что УЗО реагирует лишь на возникновение токов утечки на участке цепи, расположенном после УЗО. При возникновении утечки на участке до УЗО, оно не выполнит своей функции.

Пример действий устройства при возникновении утечки в цепи, приходящей к УЗО. В этом случае баланс токов на входе и на выходе устройства не нарушается, устройство не работает:

Реакция устройства на возникновение утечки на различных участках цепи

Основной конструктивный элемент УЗО выполнен в виде трансформатора тока 1. Трансформатор тока выполнен на тороидальном ферромагнитном сердечнике. Трансформатор тока имеет три обмотки. Две из этих обмоток имеют различное направление. Одна запитана от фазного провода L3, а другая от нулевого N. Третья же обмотка 2 является обмоткой управления. По фазовой обмотке проходит ток I1, а по нулевой ток I2 (к электрооборудованию и от него соответственно). Обмотка катушки управления в нормальном рабочем режиме находится без наведённого напряжения.

В нормальном рабочем режиме ток, проходящий в двух первичных обмотках, направлен противоположно, но одинаков по своим величинам. В это время на трансформаторном сердечнике возникают два магнитных потока, которые имеют противоположное направление и, вследствие этого, компенсируются. Суммарный (полный) магнитный поток в любое время равен значению ноль (Ф1 + Ф2 = 0).

В момент прикосновения человека к проводнику под напряжением, в фазном проводнике будет протекать ток отличный по своей величине от тока, текущего по нулевому проводнику. Нарушается баланс токов и баланс магнитных полей в токовом трансформаторе УЗО. Протекающий по фазовому проводу ток больше, так как к величине номинального тока I1 прибавляется ток утечки I. Для трансформатора такой ток дифференциальный — отличный от номинального. При нарушении баланса магнитных потоков в трансформаторе, общий магнитный поток приобретает величину, отличающуюся от нуля (Ф1 + Ф2 ≠ 0). Согласно физическим законам, такой магнитный поток создаёт электроток в проводнике обмотки управления 2 трансформатора тока УЗО 1. Ток, достигнув значения, необходимого для работы отключающего реле 2, отключает контактный механизм УЗО. Вследствие этого электроприбор, находящийся после УЗО, оказывается обесточенным. А также вся электрическая цепь, подводящая питание к потребителю, остаётся без напряжения. Человек, прикоснувшийся к любому участку такой цепи, оказывается спасённым от действия электрического тока благодаря работе УЗО.

Принцип работы УЗО

Как подобрать

Первый параметр, по которому выбирается УЗО — это тип проводки в помещении, где будет установлено устройство. Для помещений с двухфазной электропроводкой напряжением 220 В подойдёт УЗО с двумя полюсами. В случае трёхфазной проводки (квартиры современной планировки, полупромышленные и промышленные помещения) следует устанавливать четырёхполюсное устройство.

Для монтажа правильной схемы защитных устройств понадобятся несколько защитных устройств различного номинала. Разница будет заключаться в месте их установки и типе защищаемого участка цепи.

Подбор УЗО нужно производить с учётом определённых электрических параметров в домашней электрической сети, а именно:

• Ток отсечки УЗО должен быть больше чем наибольший потребляемый в помещении (квартире) ток на 25%. Величину максимального тока можно узнать в коммунальных структурах, обслуживающих помещение (ЖЭК, энергослужба).
• Номинальный ток УЗО, его следует выбирать с запасом по отношению к номинальному току выключателя автомата, защищающего участок цепи. Например, если автоматический выключатель рассчитан на ток 10 А, то УЗО следует выбрать с током 16А. Следует учитывать, что УЗО защищает исключительно от утечки, а не от перегруза и короткого замыкания. Исходя из этого обязательным требованием является монтаж автоматического выключателя в участке цепи совместно с УЗО.
• Дифференциальный ток УЗО. Значение тока утечки, в момент появления которого устройство выполнит аварийное выключение питания сети. В бытовых помещениях для обеспечения защиты нескольких потребителей (группа розеток, группа светильников) выбирают УЗО с уставкой дифференциального тока 30 мА. Выбор устройства с меньшей уставкой чреват частыми ложными выключениями УЗО (в сети любого помещения всегда присутствуют утечки тока, даже во время минимальной нагрузки). Для групп или одиночных потребителей, находящихся в условиях повышенной влажности (душевая кабина, посудомоечная машина, стиральная машина), следует монтировать УЗО со значением дифференциального тока 10 мА. Условия работы во влажном помещении считаются особенно опасными, с точки зрения электробезопасности. Не нужно устанавливать одинарное УЗО на множество групп потребителей. Для небольших помещений допустима установка одного УЗО с током уставки 30 мА на вводном щитке электросети. Но при такой установке, во время аварийного срабатывания, УЗО отключит электроэнергию во всей квартире. Правильно будет установить УЗО для каждой группы потребителей и вводное устройство с наибольшим током уставки. (Подробнее схема расстановки защитных устройств рассмотрена ниже).
• А также УЗО выбирается согласно типа дифференциального тока. Для сетей переменного тока производятся устройства с маркировкой (АС).

Схема подключения УЗО

Принцип монтажа УЗО в двухпроводной электросети

В помещениях старой планировки используется двухпроводная проводка (фаза/ноль). Заземляющий проводник при такой схеме отсутствует. На эффективную работу УЗО отсутствие проводника заземления повлиять не может. Двухполюсное УЗО, смонтированное в помещении с таким типом проводки будет работать правильно.

Отличие монтажа УЗО с заземлением и без заключается лишь в принципе отключения устройства. В цепи с заземлением прибор сработает в момент появления в сети тока утечки, а в цепи без заземления — в момент касания человека к корпусу прибора, оказавшегося под действием утечки тока.

Пример установки УЗО в квартире с однофазной двухпроводной электросетью (схема):

Вариант для квартиры с двухпроводной проводкой

Указанная схема также пригодна для одной группы потребителей. Например, для кухонного электрооборудования и освещения. В этом случае после вводного автоматического выключателя устанавливается УЗО, которое защищает участок цепи и электроприборы, находящиеся после него.

Для двухпроводной электрической сети многокомнатной квартиры предпочтительнее устанавливать вводное УЗО после вводного автоматического выключателя, а от вводного УЗО разветвлять проводку на все необходимые группы потребителей с учётом их мощности и места установки. На каждую группу потребителей при этом устанавливается УЗО с меньшей уставкой дифференциального тока чем у вводного УЗО. Каждое групповое УЗО комплектуется автоматическим выключателем в обязательном порядке, это нужно для защиты от тока короткого замыкания и перегруза электрической сети и самого УЗО.

Пример схемы электрической проводки для многокомнатного жилого помещения, которая защищена устройствами защитного отключения приведён на рисунке:

Вариант для многокомнатного помещения

Ещё одним преимуществом установки вводного УЗО является его противопожарное назначение. Такой прибор контролирует наличие максимально возможных величин тока утечки на всех участках электрической цепи.

Стоимость монтажа такой многоуровневой системы защиты выше, чем у системы с одним УЗО. Несомненным преимуществом многоуровневой системы является автономность работы каждого защищённого участка цепи.

Для объективного понимания процесса правильного подключения УЗО в двухпроводной электрической цепи приведён видеоролик.

Данное видео найдено на интернет-ресурсе Youtube, используется исключительно в ознакомительных целях и не является рекламой.

Видео: схема монтажа УЗО

Схема подключения УЗО в трёхпроводной (трёхфазной) электрической цепи

Такая схема является самой распространённой. В ней используется четырёхполюсное УЗО, а сам принцип сохраняется, как и в двухфазной цепи с использованием двухполюсного УЗО.

Приходящие четыре провода, три из которых фазные (А, В, С) и нулевой (нейтраль) присоединяются к входным клеммам УЗО, согласно нанесённой на устройство маркировки клемм (L1, L2, L3, N).

Схема подключения проводов

Аналогичная схема правильного подключения проводов к устройству находится в паспорте УЗО либо нанесена непосредственно на корпус изделия.

Расположение нулевой клеммы может отличаться на УЗО различных производителей. Важно соблюдать правильность подключения на входе и на выходе из устройства, от этого зависит корректная работа УЗО. В остальном, порядок подключения фаз на работу УЗО не влияет.

Подключение в трёхфазной сети

Важно помнить, что номинальные рабочие токи трехфазных УЗО имеют относительно большие значения. Такие устройства имеют больше противопожарное назначение, а для защиты человека от поражения электрическим током используют отдельные УЗО с меньшим номиналом для каждого участка цепи.

Для объективного понимания схемы подключения УЗО в трёхфазной цепи приведена схема — пример.

Многоуровневая защита

Из схемы видно, что разветвлённая электрическая цепь после вводного четырёхполюсного УЗО выполнена подобно двухпроводной схеме подключения УЗО. Так же как и в предыдущем примере, каждый участок цепи защищён устройством УЗО от токов утечки, а автоматическим выключателем от токов короткого замыкания и от перегруза в сети. В этом случае используются однополюсные автоматические выключатели. Через них подключён лишь фазный провод. Нулевой провод подходит к клемме УЗО, минуя автоматический выключатель. Соединять нулевые проводники в общий узел после выходов из УЗО не нужно, это приведёт к ложным срабатываниям устройств.

Вводное УЗО в этом случае имеет рабочий номинал тока 32 А, а УЗО на отдельных участках номиналы по 10 — 12 А и уставки дифференциального тока по 10 — 30 мА.

Ошибки при установке и подключении УЗО

Типичные ошибки при подключении защитных устройств УЗО:

• Как указывалось выше, соединение нулевых проводников в общий узел после выхода их из УЗО. Это провоцирует неправильную работу устройства. Чтобы проверить правильность сборки схемы, необходимо подключить к розетке (цепь которой защищает УЗО) электроприбор и проследить за работой УЗО. Если оно не выбивает, значит, монтаж выполнен правильно.
• Ошибкой является соединение нейтрального и заземляющего проводников. В этом случае УЗО не сможет реагировать на разницу токов в нейтральном проводнике. Такое выполнение схемы чревато частым отключением электроэнергии и опасностью оказаться под напряжением при неработающем заземляющем контуре.
• Подключение к нейтральному проводу УЗО заземляющих проводников розеток также является ошибкой. Такие действия чреваты опасностью оказаться под действием напряжения. А также эта схема может спровоцировать короткое замыкание.

Для большей наглядности приведён видеоролик на тему типичных ошибок при самостоятельном монтаже УЗО.

Данное видео найдено на интернет-ресурсе Youtube, используется исключительно в ознакомительных целях и не является рекламой.

Видео: ошибки при подлючения защитного устройства

Несомненно, безопасность человека — приоритет в работе любого оборудования, особенно электрического. Реализация безопасных схем питающих электросетей зачастую непосильная задача для неквалифицированного человека. Если решение по монтажу защитных элементов электросети принято, но остаются сомнения, то лучше обратиться к профессионалам. Ведь от качества монтажа напрямую зависит правильная и безопасная работа любого электрооборудования.

Дмитрий. 29 лет. Образование — инженер-механик. Работаю в горнодобывающей промышленности.

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

Принцип работы УЗО

Что такое УЗО?

Аббревиатура УЗО расшифровывается так: УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ. Другими словами, прибор предназначен для защиты человека или животных от поражения электрическим током, другие типы УЗО предназначены для защиты от пожаров.

История УЗО уходит корнями в 50-60 годы прошлого века. Изначально приспособление выглядело примитивно, но на сегодняшний день это достаточно надежный прибор, хотя и встречаются подделки.

Цель УЗО — защитить имущество от пожара, а так же защитить человека от поражения током. Все мы хорошо понимаем, что электрический ток основа современной цивилизации, и мы плотно соприкасаемся с невидимой для наших глаз мощной энергией. Но такая сила может в какой-то момент оказаться роковой. Для того чтобы таких случаев было меньше, толковые инженеры придумали УЗО.

Нельзя путать УЗО с такими устройствами, как выключатель автоматический ВА или с дифференциальным автоматом.

Читайте следующие статьи про УЗО:

УЗО бывают двух видов

1.Защита человека от поражения электрическим током. Минимальный уровень для отключения прибора 10 мА и 30 мА. Самый распространенный 30 мА. 10 мА предназначен для влажных помещений и чаще всего устанавливается для защиты ванной комнаты. Можно было бы установить УЗО на каждую отдельную группу потребителей, но это очень дорого. Экономичней установить одно УЗО на три-четыре отдельных группы электрических цепей.

Если срабатывает УЗО, можно проделать простую процедуру устранения неполадки. Включаем по очереди автоматические выключатели «сидящие» под УЗО, и так образом, обнаруживае в какой группе потребителей произошла утечка тока. Некоторые потребители требуют отдельного УЗО, например такие: электрический котел, холодильник или компьютер. Это делается для того, чтобы обеспечить стабильность приборам, если есть в этом острая необходимость.

2.”Противопожарное” УЗО. У такого устройства более грубая отсечка: 100 мА, 300 мА, 500 мА. С таким номиналом для отключения тока прибор не защищает человека от поражения током (считается 50 мА опасным для здоровья). Почему такой вид называется противопожарным? Из-за повреждения изоляции проводки или  перегрузки сети, может произойти короткое замыкание и возгорание.Как только в электрической цепи произойдет чувствительная утечка тока, УЗО отсечет энергоснабжение всего здания, не допустив короткого замыкания, т. е. не произойдет искрения и воспламенения. Прибор «стоит на страже» всей электропроводки здания. Противопожарное УЗО устанавливается сразу после электрического счетчика.

Принцип работы УЗО

Внутри электроприбора находится три магнитных катушки. Через первую проходит фаза, через вторую нуль. Ток создает магнитные поля на входе и на выходе катушек прибора. При нормальной работе взаимные поля уничтожают друг друга. Если на одной из катушек происходит дисбаланс, в случае нарушения изоляции проводника,  происходит  утечка тока в землю. Такая «проблема» даст команду к действию третей катушки, которая имеет реле отключающее питание.

схема подключения

Разновидности УЗО

Для данного прибора существует два варианта исполнения. Двухполюсный (2Р)- для однофазной сети и четырехполюсный (4Р)- в трехфазной сети.

УЗО: внешний вид

Прежде чем установить УЗО прочитайте несколько полезных статей: Электричество отнюдь не безобидно, ознакомьтесь с правилами электробезопасности.

Оцените качество статьи:

УЗО: основные характеристики и сфера применения

Практически в каждом жилом и общественном помещении можно увидеть огромное количество бытовой техники, необходимой для обеспечения комфортных условий проживания и работы, что, в свою очередь, оказывает существенную нагрузку на электросеть.

Чтобы обезопасить себя и свое жилище от непредвиденных и зачастую трагических ситуаций, особое внимание следует уделять устройствам защиты, наиболее распространенным из которых является устройство защитного отключения, проще говоря, УЗО.

К сожалению, со временем любой материал подвержен износу, и проводка не исключение. Причем нет разницы, наружный или внутренний кабель поддается естественному обветшанию. Из-за потери изолирующих свойств проводки происходит утечка электричества, а это уже грозит серьезными последствиями для людей.

С какой целью устанавливают УЗО?

Устройство защитного отключения изначально предназначено для препятствования поражения током и защиты электрической проводки от возгорания из-за неполадок, которые нередко приводят к пожарам.

Существует ряд основных факторов, негативно влияющих на целостность электрических коммуникаций:

• механическое повреждение;
• перегрев проводки;
• естественный износ;
• попадание влаги;
• неправильный монтаж;
• безответственное отношение пользователя.

От подобных неприятностей не застрахован никто, поэтому лучше не рисковать, и своевременно монтировать защитное устройство, многократно доказавшее свою эффективность на практике. К примеру, если при работе посудомоечной машины повредится изоляционная оболочка на кабеле, который касается корпуса, тот, в свою очередь, окажется под напряжением.

В момент прикосновения человека к металлическим деталям бытового прибора ток через тело уйдет в землю, на что мгновенно отреагирует УЗО и отключит напряжение. Несмотря на незначительное поражение током, в данном случае человек гарантированно выживет.

Принцип работы УЗО Основное предназначение УЗО – защита человека от губительного удара током. Для этого на верхние клеммы автомата подключается фаза и ноль от источника питания, а на нижние – фаза и ноль, идущие на нагрузку. Таким образом, схема подключения УЗО подразумевает протекание тока через автомат с последующим возвращением в сеть.

Фактически, УЗО является своеобразным контроллером, анализирующим показатели силы тока на входе и выходе. Если будет зафиксирована разница этих показатели, то последует отключение питания во избежание нежелательных последствий. Время реакции прибора на перебои в сети и ее отключение в среднем составляет 0,04 секунды.

При нормальных условиях функционирования электрической сети не должно быть разницы между значениями тока на входе и выходе УЗО, однако на практике нередко приходится сталкиваться с обратным. При утечке тока УЗО тут же отреагирует отключением. Помимо того, что устройство защитного отключения спасает человеческие жизни, оно также уберегает бытовые приборы от поломок, спровоцированных скачками напряжения в сети и самое главное, предотвращает пожары.

Для того чтобы защитить человека от поражения электрическим током, устанавливают УЗО с номинальным током утечки в пределах 10-30 мА. Это является граничными показателями, которые способен выдержать человеческий организм без серьезных последствий.

Также можно купить УЗО с номинальным током утечки в 100-500 мА, которое выполняет несколько иные задачи, нежели защита человека от электрического поражения. Устройства с высокими номинальными значениями токов утечки предназначены для борьбы с пожарами.

Даже качественная проводка имеет естественную утечку, и чем длиннее коммуникационные магистрали, тем она больше. К примеру, УЗО в 30 мА, установленное в большом частном доме, будет демонстрировать ложное срабатывание, в то время как автоматика данного назначения, рассчитанная на ток утечки в 300-500 мА, обеспечит жилищу надежную защиту от пожара без ложных срабатываний.

Именно таких показателей утечки достаточно для того, чтобы выделилась тепловая энергия в количестве, достаточном для возгорания предметов, расположенных поблизости к месту утечки тока.

Помимо прочего устройства защитного отключения номиналом в 100-500 мА, установленные на входе в помещение, фактически обеспечивают защиту главного ввода. Так, изначально при утечке тока отключаются УЗО с низким номинальным значением, установленные для защиты. В том случае, если по одной из причин отключения не произошло, в работу вступает резервное оборудование с большим номиналом.

Принцип работы УЗО | Заметки электрика

Дорогие гости, рад Вас приветствовать на страницах сайта «Заметки электрика».

Сегодня разберем с Вами интересную статью на тему принцип работы УЗО.

Что же такое УЗО? Для чего оно необходимо?

Устройство защитного отключения (УЗО) предназначено для:

• защиты людей от поражения электрическим током при появлении неисправности в электроустановке
• отключения напряжения при случайном или ошибочном соприкосновении с токоведущими частями электроустановки во время утечки тока
• защиты от воспламенения электропроводки при замыкании на землю (корпус)

Более подробно о назначении и видах УЗО Вы можете познакомиться в моих статьях — применение УЗО и типы УЗО.

На рынке электрических товаров появились альтернативы УЗО — это дифференциальные автоматы. Их особенность заключается в том, что они объединяют в себе и УЗО, и автоматический выключатель.

Дифференциальные автоматы занимают меньше места в квартирных щитках, но зато по стоимости превышают в несколько раз. Но обо всех особенностях дифференциальных автоматов мы поговорим в следующих статьях. Чтобы не пропустить интересное — подписывайтесь на получение новостей.

Принцип работы УЗО

В основе принципа работы УЗО лежит реакция датчика тока на изменяющуюся входную величину дифференциального тока в проводниках.

Датчик тока — это и есть обычный трансформатор тока, который по конструкции выполнен в виде тороидального сердечника. Уставка по току срабатывания выставляется на магнитоэлектрическом реле, которое обладает очень высокой чувствительностью.

УЗО, выполненные с релейным контролирующим органом являются очень надежными и безотказными.

Но развитие электротехники не стоит на месте, поэтому не так давно появились электронные УЗО, в которых контролирующим органом является не реле, а специальная электронная схема.

Реле действует на исполнительный механизм, который в свою очередь размыкает электрическую цепь.

Исполнительный механизм состоит из:

• контактной группы (выбирается на максимальный ток — смотрим по паспорту УЗО)
• пружины (для размыкания электрической цепи в случае ненормального режима работы)

Чтобы самостоятельно проверить исправность УЗО необходимо нажать кнопку «Тест». При этом создается искусственная утечка по току, которой достаточно для срабатывания УЗО. Таким образом, можно самостоятельно производить проверки УЗО без привлечения специалистов электротехнической лаборатории. Проверку УЗО кнопкой «Тест» необходимо проводить ежемесячно. Для более тщательной проверки УЗО мы производим замер тока и времени его срабатывания с помощью специального прибора MRP-200.

А теперь мы рассмотрим принцип работы УЗО более подробно.

Работа УЗО при нормальном состоянии сети

В нормальном состоянии электропроводки (без утечек) рабочий ток (I1=I2) протекает встречно-параллельно и наводит во вторичной обмотке трансформатора тока магнитные потоки (Ф1=Ф2) одинаковой величины, которые компенсируют друг друга. В этот момент реле не срабатывает, т. к. ток вторичной обмотки трансформатора тока близок к нулю.

Работа УЗО при утечке

При случайном или ошибочном соприкосновении с токоведущими частями электроустановки появляется ток утечки. В этот момент нарушается величина токов проходящих через трансформатор тока (I1 не равно I2), поэтому во вторичной цепи трансформатора тока появится ток (не баланс), которого будет достаточно для срабатывания реле. Реле приводит в работу пружинный механизм и происходит отключение УЗО.

Как выглядит УЗО изнутри смотрите на рисунке ниже:

1 — пластиковый корпус
2 — замки под DIN-рейку
3 — трансформатор тока
4 — электромагнитное реле
5 — расцепитель тока
6 — дугогасительные камеры
7 — медные зажимы (клеммы)

В данной статье мы рассмотрели принцип работы УЗО. В следующих статьях мы продолжим знакомиться с УЗО и рассмотрим следующие темы: схемы подключения УЗО, характеристики УЗО, как правильно купить УЗО, почему выбивает УЗО и многое другое.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Причин срабатывания автоматов узо и почему они отключены но бояре, насосы

Первичная защита организма человека от опасного воздействия напряжений и токов в бытовых электрических сетях и — установка защитных устройств. Кроме того, УЗО используются для защиты электроприборов от аварийных работ в бытовых электросетях и синусоидального тока постоянного и переменного тока. Но срабатывает очень часто, и отечественного потребителя интересует, почему отключено УЗО на УЗО или постоянно сработало.

Принцип действия и работа УЗО

Рис.1 Работа УЗО

Сумма токов, которые входят в секцию, должна равняться токам, которые идут. Это основной принцип работы данного блока выключателя. Причина срабатывания УЗО в блоке питания — это то, что токи, исходящие от участка электрической сети, не равны токам, которые входят в эту сеть. Эта разница представляет собой величину тока утечки или дифференциального тока. Векторная сумма токов в фазных проводниках ( I1 ) должна быть равна токам в нейтральном проводе ( I2 ).Они идентичны по размеру, но направления разнонаправлены и, таким образом, взаимно компенсируют друг друга, а ЭДС (электродвижущая сила) отсутствует. Если эти токи не равны, значит, разница между ними и есть ток утечки. Он в свою очередь создает ЭДС, а она, в свою очередь, через соленоид воздействует на запорный механизм и УЗО отключается.

Мотивация растений УЗО. Опасный для человека электрический ток

На Рис.1 Нормальный режим I 1 = I 2. Когда человек касается оголенных проводов, возникает дифференциальный ток I∆n . Если посчитать ток, который пройдет через человека, то получим I = 230/ R _no , НО, где 230 Ток от бытовой сети, R _no — сопротивление человека . Хотя у каждого человека эта характеристика индивидуальна, но она считается порядка 1 кОм (1000 Ом). В итоге получаем 230/1000 = 23 мА. Следует отметить, что порог чувствительности у человека начинается с 0.6 — 1,5 мА. При этом нынешнее ощутимое раздражение у человека. При токе в 10 — 15 мА у человека возникает мышечный спазм, и этот ток называют неотпускающего. В этом случае человек не может самостоятельно освободить оголенный провод, если взял его. при токе 90 — 100 мА возникает фибрилляционного тока. При таком токе сердечная мышца хаотично сокращается, а через несколько секунд происходит остановка сердца. Безопасным для человека считается ток 2 мА, когда он превышает 10 с, а если больше 120 с, то безопасный ток 6 мА.эти токи, а также время отключения необходимо учитывать при выборе остаточного тока УЗО, чтобы понимать, что будет с вами, если вы попадете под опасное напряжение. По этим причинам помните: если обогреватель выключен УЗО, это избавит вас от минимального дискомфорта.

Выбор УЗО в зависимости от токов утечки

по СП31-110-2003 pA4.15 , если ванная запитана отдельной линией, то необходимо предусмотреть УЗО 10 мА, если линия используется совместно с кухней и коридор, необходимо установить УЗО током до 30 мА.Для обычных бытовых ЛЭП (розетки, освещение) защитное устройство выбирается на максимальный ток 30 мА ( ПУЭ п.7.1.79.). УЗО на дифференциальные токи 100 и 500 мА, как видно выше, не защищают организм человека от опасного напряжения, и основная цель этой противопожарной защиты. При установке автоматических выключателей необходимо понимать, что они не защищают от длительных перегрузок, максимальных токов или высоких напряжений. По этим причинам эта установка должна быть соединена с автоматическим выключателем с электромагнитным и тепловым расцепителем, а для защиты от перенапряжения должны быть установлены реле или ограничители перенапряжения (Устройство защиты от перенапряжения).По этим причинам, если ТЕРМЕКС отключает УЗО, а автомат не работает, то причиной неисправности является ток утечки.

Если УЗО выключается одновременно с автоматическим выключателем, причиной неисправности может быть как дифференциальный ток, так и максимальные токи, возникающие при коротком замыкании.

Причины утечки тока

Необходимо хорошо понимать, что наличие тока утечки — это аварийный режим или неисправность в электрических сетях бытового назначения или неисправности в электроприборах.Причины появления этого тока довольно распространены. Основные причины утечки тока — это прикосновение человека к оголенным проводам, его протекание через деформированную изоляцию кабеля или через токопроводящий элемент. Например, причиной срабатывания УЗО в водонагревателе может быть утечка тока через воду. Изоляция кабеля повреждена, влага проникла в оголенный провод и через него прошел ток. ток, которого просто не хватает, если бы разница входящего и выходящего токов равнялась 0 (нулю), и защита отключает аварийную секцию.Если это водонагреватель ТЕРМЕКС, отключено УЗО прибора.Вода это также может быть причиной того, почему отключено УЗО на насосе, перекачивающем различные жидкости.

Типы и УЗО; визуально-техническое обозначение

рис. 2 Внешний вид и обозначение защитных устройств

Форумы RCD

• Напряжение бытовое и сеть 220/380 В.
• По количеству полюсов. При однофазной нагрузке в сети питания УЗО необходимо устанавливать двухполюсным, при трехфазной нагрузке — четырехполюсным.
• Номинальный рабочий ток. Величина номинального (рабочего) тока УЗО такая же, как и для автоматических выключателей, это 16, 25, 32, 40, 63, 80 А.
• Остаточный ток (ток утечки), величиной которого руководит устройство УЗО 10, 30, 100, 300, 500 мА.

По типу тока утечки, который в свою очередь делится на:

1. Переменный электрический пульсирующий ток синусоидальной формы и. Тип УЗО для текущей « AS». Пульсация тока присутствует в регулируемых лампах, в стиральных машинах с регулируемой скоростью вращения.
2. Электроимпульсный переменный и постоянный ток типа УЗО « НО». Этот тип защитных устройств рекомендуется использовать там, где есть бытовая электроника, микроволновая печь, компьютер, телевизор и т. Д.
3. Постоянный электрический и переменного тока типа УЗО «АТ». Этот тип защитных устройств обычно устанавливают, где есть выпрямленный ток. В бытовых электрических сетях этот тип не используется.
4. Для УЗО с выдержкой времени срабатывания УЗО этого типа «S» применяется селективность, которая наблюдалась бы при установке 2 или более устройств защиты в домашних сетях и при подаче электроэнергии. Этот тип УЗО используется в сетях, где используется АВР (Автоматический ввод резерва), и типа « G » в той же сети, но имеет меньшее время воздействия.

срабатывание УЗО, причины первичного и вторичного

Наиболее частые причины срабатывания УЗО в котле или водонагревателе Electrolux, это недобросовестный производитель или разного рода проблемы в электрической сети. Если на водонагревателе , отключено УЗО, нужно его снова включить.Если прибор исправен и не выключает УЗО, то произошла короткая утечка тока. Далее вам необходимо воспользоваться кнопкой «Тест». Имитирует аварийный режим.

1. Необходимо отключить автомат, включенный в сеть вместе с УЗО и определить, почему отключено УЗО. При этом отключаем нулевой провод. После этого, как они отключаются, включаем УЗО. Если он не выключен, значит, нажмите на кнопку «Тест». Если после нажатия кнопки «Тест» УЗО сработало, значит, исправно.Следует отметить, что работоспособность тестового УЗО необходимо проверять не реже 1 раза в месяц, нажимая кнопку «Тест».
2. Если при подключении УЗО срабатывает без нагрузки, означает, что оно вышло из строя или в месте его установки есть токи утечки. Если он исправен, необходимо понимать, почему срабатывает УЗО без нагрузки. В этом случае, если у него несколько машин, то все сразу отключают. Затем мы определяем, зачем отключать УЗО, а в свою очередь включаем автоматические выключатели и определяем аварийный участок электрической сети.

Основные виды подключения УЗО

рис. 3. Одно УЗО и один потребитель

Подключить УЗО может любой электрик, имеющий не менее 3-х разрядных электриков. Схема подключения написана на устройстве, и в этом нет ничего сложного. Единственное, что нужно сделать перед установкой, это учесть нюансы при включении сети и выбрать нужное количество выключенных машин на одно УЗО. Можно установить одно охранное устройство на всю квартиру в панели пола, если кондоминиум, как показано на рис.3. Его можно установить отдельно на розетку сети и освещение, если у вас достаточно места для установки. Подойдет для квартиры. При установке и выборе УЗО следует учитывать номинальный (рабочий) ток, который должен быть на одну ступень выше номинального тока машины, который идет после защитного устройства. Например, если автомат на 25 НО, перед этим необходимо установить УЗО с рабочим током на 32 А и т. Д. Если это частный дом, лучше рассмотреть следующие позиции, одно УЗО и одно автоматическое, Если автомат имеет немного.

Одно устройство безопасности и несколько автоматических выключателей

рис. 4 Подраздел схемы OUZO

Если, например, в доме стоит много машин (одна машина = одна комната, = одна машина), то в этом случае размер электрического щита может быть огромным. По этим причинам распределительный щит лучше скомплектовать так, чтобы под одно УЗО устанавливать несколько автоматов, но не более 5. В этом случае необходимо правильно рассчитать номинальный ток защитного устройства относительно выхлопных автоматов, чтобы их сумма не превышала устройства защиты рабочего тока.Например, для выхлопных машин ВА1 16 НО, ВА2 16 НО, ВА3 32 НО, сумма 16 + 16 + 32 = А. Значит, УЗО должен иметь номинальный ток не менее 64 А, а зная оптимальный диапазон номинальных значений тока, вариант устройства выключатель номинальный ток на 63 А.

Как показано на рисунке. 4 ничего сложного, когда нет подключения, но в некоторых случаях будет интересно узнать, почему срабатывает УЗО на водонагревателе Ariston, если домашняя сеть и предохранительные устройства исправны и. При срабатывании УЗО причины могут быть в его неправильном подключении.

Основные виды неправильного подключения УЗО, нулевого смещения защитного проводника и

• Невозможно соединить нейтраль ( N ) и фазный провод, пропущенный через УЗО, другие нулевые и фазные проводники после УЗО.
• Нельзя производить подключение нулевого провода (N) после электрического разомкнутого УЗО, а также его нельзя подключать к защитному проводнику (ON) .
• Категорически нельзя подключать к нулевой розетке и защитному проводнику.
• Если в электрической сети установлены два устройства защиты, объединение нейтрального проводника приведет к дополнительному току утечки и, как следствие, срабатыванию обоих.
• Если в электрощите установлено много УЗО, следует перепроверить проводку, чтобы не было соединения фазного провода и земли, работающей с различными устройствами защиты.

Только правильно подобранные и правильно подключенные защитные устройства защищают человека в случае аварии от опасного воздействия электрического тока.

Видео:

Конвертер шерсти

, онлайн калькулятор

На линии питания машины установлен автоматический выключатель. Автоматические выключатели, узо и дифавтоматы

Состав:

Во всех электрических сетях используется большое количество устройств, основной функцией которых является защита линий и оборудования от сверхтоков и коротких замыканий. Среди них широкое распространение получил автоматический выключатель защиты сети, выполняющий не только защиту, но и коммутацию цепей.Таким образом, автоматические выключатели обеспечивают включение и выключение определенных секций, защищают их от токовых перегрузок путем отключения защищаемых цепей в случае возникновения аварийных ситуаций.

Виды электрических машин

Автоматические выключатели

широко применяются в системах электроснабжения, обеспечивая надежную защиту электрических цепей и сетей, бытовых приборов и электрооборудования. Их основная задача — в нужный момент обесточить схему, отключив подачу электрического тока.Автоматический выключатель срабатывает при коротких замыканиях, а также при нагреве проводов из-за перегрузок в сети.

Выключатели

могут работать как на постоянном, так и на переменном токе, а универсальные конструкции способны работать при наличии любого электрического тока в сети. По своей конструкции они делятся на три типа, которые служат основой для других типов автоматических выключателей:

• Пневматические машины. Они используются в промышленном производстве, где токи в цепях могут достигать нескольких тысяч ампер.
• Машины в литом корпусе. Они имеют широкий рабочий диапазон от 16 до 1000 А.
• Модульные машины. Их широко используют в квартирах и частных домах. С их названием связана стандартная ширина 17,5 мм в зависимости от количества полюсов. То есть в одном блоке можно использовать сразу несколько переключателей.

Все автоматические выключатели делятся по номинальному току и напряжению, так как большинство защитных устройств устанавливается в сетях 220 или 380 В.

Автоматические выключатели могут быть токоограничивающими и не токоограничивающими. В первом случае автоматический выключатель представляет собой выключатель, в котором время срабатывания установлено на крайне малое значение, в течение которого токи короткого замыкания не успевают достичь своего максимума.

Машины классифицируются по количеству полюсов и могут быть одно-, двух-, трех- и четырехполюсными. Они оборудованы расцепителями максимального, минимального и минимального напряжения.Скорость отклика имеет большое значение, когда устройства могут быть нормальными, быстродействующими и избирательными. Некоторые устройства допускают совмещение технических характеристик … Некоторые модели оснащены свободными контактами, и проводники к ним подключаются по-разному.

Существует разделение на разные типы в зависимости от конструкции расцепителя или автоматического выключателя, установленного в машине. Эти элементы играют важную роль и делятся на магнитные и тепловые. В первом случае выключатель быстродействующий и обеспечивает защиту от короткого замыкания.Время отклика составляет от 0,005 до 3-4 секунд. Тепловой расцепитель работает намного медленнее, поэтому в основном используется для защиты от перегрузки. В основе элемента лежит биметаллическая пластина, которая нагревается при увеличении нагрузки. Время ответа колеблется от 3-4 секунд до нескольких минут.

Кроме того, машины делятся по типу поездки или по. Каждый тип — это A, B, C, D, K, Z. Например, тип A используется при размыкании цепей со значительной длиной проводки, он хорошо защищает полупроводниковые устройства.Предел срабатывания составляет 2–3 номинальных тока. Тип B используется в системах освещения общего назначения и имеет порог срабатывания 3-5 номинальных токов. Более подробную информацию о каждом типе машин можно найти в таблице.

Типы расцепителей выключателей

Все расцепители, применяемые в автоматических выключателях, условно можно разделить на две группы. В первую группу входят устройства, защищающие электрические цепи и способные распознавать наступление критической ситуации при появлении сверхтоков.В результате срабатывания сдерживается дальнейшее развитие аварии из-за расхождения основных рабочих контактов.

Вторая группа расцепителей представлена ​​дополнительными устройствами, не входящими в базовую комплектацию выключателей. По запросу могут быть установлены:

• Независимые расцепители, способные дистанционно отключать выключатели при поступлении сигнала от вспомогательной цепи.
• Расцепитель минимального напряжения. Выключает автомат при падении напряжения ниже допустимых пределов.
• Расцепитель нулевого напряжения. Его контакты размыкаются при значительном падении напряжения.

Тепловой расцепитель

Представленный на рисунке образец теплового расцепителя выполнен в виде биметаллической пластины. В процессе нагрева он изгибается, меняет форму и воздействует на механизм выпуска. Для изготовления пластины между собой механически соединяются две металлические полосы. Материал каждой ленты имеет разный коэффициент теплового расширения. Соединение производится пайкой, сваркой или клепкой.Изгиб пластины образуется из-за разного изменения длины при нагреве. Тепловые расцепители обеспечивают защиту от перегрузки по току и могут быть установлены в заранее определенный режим отключения.

Основным преимуществом теплового расцепителя является его высокая устойчивость к вибрации, отсутствие трущихся деталей и возможность работы в загрязненном виде. Они отличаются простотой конструкции и невысокой стоимостью. Из недостатков следует отметить постоянное потребление электроэнергии, чувствительность к перепадам температур, возможность ложных срабатываний при нагреве посторонними источниками.

Такое же широкое распространение получили электромагнитные расцепители мгновенного действия. Конструктивно они выполнены в виде соленоида с сердечником, действующим на спусковой механизм. Когда через катушку соленоида протекает сверхток, он создает магнитное поле, которое перемещает сердечник и одновременно преодолевает сопротивление возвратной пружины.

Электромагнитный расцепитель настроен на срабатывание при коротком замыкании, величина которого составляет 2-20 ln.В свою очередь, значение ln = 200 А. Погрешность настройки может составлять 20% в ту или иную сторону от установленного значения. Поэтому уставки срабатывания силовых выключателей указываются в амперах или кратных номинальному току. Модульные автоматические выключатели имеют защитные характеристики, обозначенные B (3-5), C (5-10) и D (10-50), где цифровые значения соответствуют предельному номинальному току ln, при котором контакт расходится.

Расцепитель электромагнитный

Основными преимуществами электромагнитных расцепителей являются устойчивость к вибрации, ударам и другим механическим воздействиям, а также простота конструкции, облегчающая ремонт и обслуживание устройства.К недостаткам можно отнести мгновенный отклик без задержек по времени, а также создание магнитного поля во время работы.

Время задержки очень важно, так как обеспечивает селективность. При наличии селективности или селективности входной автомат распознает наличие короткого замыкания, но пропускает его на определенное заданное время. За этот промежуток времени последующее защитное устройство должно успеть сработать, отключив не весь объект, а только поврежденный участок.

Довольно часто тепловые и электромагнитные расцепители используются вместе, соединяя оба элемента последовательно. Такой пучок называется комбинированным или термомагнитным расцепителем.

Выпуск полупроводников

Более сложные устройства включают выпуски полупроводников. Каждый из них включает в себя блок управления, измерительные трансформаторы переменного тока или магнитные усилители постоянного тока, а также рабочий электромагнит, который действует как независимый расцепитель. С помощью блока управления устанавливается определяемая пользователем программа, под управлением которой будут отключены главные контакты.

Во время настройки выполняются следующие действия:

• Номинальный ток станка регулируется
• Время задержки в зонах перегрузки и короткого замыкания регулируется.
• Определяется настройка срабатывания датчика короткого замыкания.
• Настройка предохранительных выключателей на работу от однофазной сети.
• Настройка переключателя, отключающего временную задержку, когда в случае короткого замыкания режим селективности переходит в режим мгновенного действия.

Расцепитель электронный

Конструкция электронного расцепителя напоминает аналогичный полупроводниковый прибор. Он также состоит из электромагнита, измерительных приборов и блока управления. Значение рабочего тока и время выдержки устанавливаются ступенчато, обеспечивая гарантированную работу в случае короткого замыкания и пусковых токов.

Достоинствами данных устройств являются разнообразие настроек и возможность выбора, работа установленной программы с высокой точностью, наличие индикаторов работоспособности и причин срабатывания, логическая выборочная связь с переключателями, расположенными над и под станком. .

К недостаткам можно отнести высокую цену, хрупкость блока управления и чувствительность к воздействию электромагнитных полей.

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели (ВА) Они совсем не похожи на обычные, которые устанавливаются в каждой комнате для включения и выключения света. Их задача несколько иная. Автоматические выключатели устанавливаются в распределительных щитах и ​​служат для защиты схемы от скачков напряжения и непериодических отключений электроэнергии на определенных участках электросети.Торговые автоматы, как их чаще называют, устанавливаются на входе в дом или квартиру и располагаются в специальных ящиках, металлических или пластиковых.

Существует много типов автоматических выключателей ВА. Некоторые из них служат только автоматическими выключателями и защитой от перегрузки. Таковы, например, старые ВА типа АЕ в черном карболитовом кожухе. В большинстве старых панелей в подъездах жилых домов есть именно такие. Однако они достаточно надежны и до сих пор находятся в эксплуатации.Современные варианты допускают дополнительные функции, такие как защита от токов недогрузки.

По времени отклика на недопустимое напряжение автоматы делятся на 3 типа : селективные автоматы, нормальные автоматы и высокоскоростные автоматы … Время отклика нормальной машины колеблется от 0,02 до 0,1 с. В селективном ВА это время то же самое. Быстрые ВА работают быстрее — у них это значение всего 0,005 с. Все ВА заключены в небьющийся пластиковый корпус со специальным креплением (планкой или рейкой) на задней панели.

Установить станок на такое крепление очень просто — достаточно вставить его на рейку до щелчка. Его можно удалить отверткой, слегка потянув за специальный язычок в верхней части БА. Это значительно облегчает задачу установки станка в шкафу.

Внутри корпуса находится «начинка» автомата, ее основных предохранительных устройств, которых может быть 2. Речь идет об электромагнитных и тепловых расцепителях — своеобразных механизмах автоматического выключателя.Биметаллическая пластина при нагреве проходящим через нее недопустимо большим током распрямляется и размыкает контакты — это тепловой расцепитель.

По времени отклика он самый медленный. Электромагнитный расцепитель работает по правилу «мертвой руки». Катушка, расположенная в центре машины, постоянно поддерживается стабильным напряжением. Как только он выскакивает за номинальные пределы, катушка буквально выскакивает со своего места, разрывая цепь.Это самый быстрый способ разорвать цепь. Все ВА имеют контакты для подключения подводящего и отходящего проводов.

Машины различаются степенью чувствительности к срабатыванию отключения. В стандартных, наиболее распространенных моделях чаще всего используется ВА с пороговым значением тока приблизительно 140% от номинального. При повышении напряжения в полтора раза срабатывает электромагнитный (быстрый) расцепитель. При незначительном превышении номинального напряжения срабатывает тепловой расцепитель.В этом случае процесс отключения может занять несколько часов, что во многом зависит от температуры окружающей среды. Однако автомат в любом случае отреагирует на изменение напряжения. ВА различают по количеству полюсов. Что это означает? Одна машина может иметь несколько независимых электрических линий, которые связаны между собой общим механизмом отключения.

Автоматы бывают одно-, двух-, трех- и четырехполюсные (это касается бытового использования).VA имеет отличия по другим показателям. Они различаются пороговой силой тока, который пропускают через себя. Чтобы машина работала и в экстренном случае отключила электросеть, в ней должен быть установлен определенный порог чувствительности. Эта настройка производится производителем, поэтому числовое значение этого порога сразу записывается на автомате.

Для бытовых нужд используются станки с показателями на 6, 3, 10, 16, 25, 32, 40, 63, 100 и 160 А. Есть станки на номиналы 1000 и 2600 А, но их нет. используется в быту.Эти цифры означают суммарную мощность всех потребителей электрического тока, которые будут подключены к цепи, «охраняемой» машиной. Чувствительность машины нужно рассчитывать не только по суммарной мощности предполагаемых потребителей энергии, но и по электромонтажным и электромонтажным изделиям — розеткам и выключателям.

Типы станков:

• А — для размыкания цепей с большой протяженностью электропроводки и защиты полупроводниковых приборов
• Б — для сетей общего освещения
• С — для цепей освещения и электроустановок с умеренными пусковыми токами (двигатели и трансформаторы)
• Д ​​- для цепей с активно-индуктивной нагрузкой, а также защиты электродвигателей с большими пусковыми токами
• К — для индуктивных нагрузок
• Z — для электронных устройств

Далее рассмотрим соответствие сечения кабеля и машины, которая защищает этот проводник.Максимальный длительный ток кабеля принимается при температуре жилы +65 и воздуха +25 ° С. Количество одновременно проложенных жил — до 4. Диапазон автоматов: 0,5 А, 1 А, 2 А, 3 А, 4. A, 6 A, 10 A, 13 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A, 50 A и 63 A. Данные также действительны для трехжильного кабеля. В этом случае третий провод должен быть защитным заземлением или нулевым проводом.

Например, для отдельной площади в квартире, например кухни, у нас одна машина на 6.3 А (бывает, — шутили электрики). По известной формуле Ватт = Вольт x Ампер вычисляем, сколько устройств (и какие) можно запитать от нашей сети. Получается, что это значение 1386 Вт, так как по умолчанию напряжение 220 В. Значит, на такой кухне нельзя включить даже мощный чайник, не говоря уже о холодильнике или электроплитке — автомат сработает моментально и не позволит недопустимому, по его мнению, току проходить через контролируемую территорию.В этом случае необходимо срочно поменять ВА на 25 или даже 32 А.

Устройство защитного отключения (УЗО) по внешнему виду очень похоже на обычный автомат: такой же корпус и рычаг отключения. Фактически, УЗО может действовать как ВА, то есть как переключатель для определенного участка цепи. Помимо этого, у него есть еще несколько функций. Главный из них — защитить человека от электрического тока и случайной утечки из сети.УЗО не может защитить от короткого замыкания, просто не отреагирует на него. Принцип работы УЗО заключается в сравнении тока, идущего из сети, с показателями, на которые настроено устройство. Например, если человек схватился рукой за провод и по нему прошел ток, УЗО мгновенно размыкает цепь, так как сигнал из сети не будет совпадать с нормальными показателями.

То же самое произойдет при обрыве провода.В любом распределительном щите обязательно устанавливается УЗО, иногда их несколько. Особенно это актуально для помещений с повышенным уровнем влажности — ванной и кухни.

Важно помнить, что УЗО реагирует только на утечку тока из цепи. … Любое другое нарушение работы, даже такой случай, когда человек подбирает фазный и нейтральный провода, то есть сам становится частью цепи, оставляет его равнодушным. Так что не стоит рассчитывать только на одно УЗО, а лучше оборудовать коммутатор дополнительными устройствами защиты от всех видов нарушений работы сети.На передней панели любого УЗО есть кнопка «Тест», нажав на которую, можно узнать, исправен ли механизм. Если он в исправном рабочем состоянии, то он разорвет цепь (отломится), если нет изменений, устройство не работает.

Как и ВА, УЗО различаются по чувствительности к значению силы тока и могут иметь несколько полюсов для подключения независимых проводников. Ряд числовых значений для них совпадает с автоматами: 6, 3, 10, 16, 25 А и т. Д.Однако у них есть и второй показатель — это отклонение силы тока по входящему проводнику. В бытовом УЗО, которое в основном предназначено для защиты человека, порог чувствительности к отклонению от номинала составляет 30 мА.

УЗО срабатывает очень быстро, в течение 0,05 с. В идеале это должно означать, что человек даже не успевает почувствовать текущий укол, так как сеть обесточена. Менее чувствительные УЗО используются в электротехнике, в которой порог опасного отклонения намного выше, чем в случае травмы человека.Показания такого УЗО — 300 и 500 мА.

Примечание

Если номинальный ток превышает ток в УЗО, то он не выключится как автомат, а просто сгорит, поэтому устанавливать прибор нужно с запасом.

Дифференциальный автомат или дифавтомат (АД) — это гибридное устройство, сочетающее в себе УЗО и механизм защиты от перегрузки по току, то есть обычный автоматический выключатель. Дифавтоматы, как их часто называют, во многом различаются.Например, регулирование номинального порогового тока, выдержки времени и т. Д. Дифавтомат заменяет сразу два устройства: автоматический выключатель и УЗО.

Это сокращает время установки и упрощает техническое обслуживание. Многие AD имеют специальную индикацию, которая при срабатывании показывает, от чего именно была нарушена цепь: короткое замыкание или утечка. По внешнему виду артериальное давление практически не отличается от УЗО, только маркировка на нем другая.

Продукция российского производства имеет надпись на лицевой панели «AD» и другие числовые значения.

Все наши электрические сети и схемы, а также бытовые электроприборы и электрооборудование надежно защищены автоматическими выключателями. Их основная задача — в нужный момент обесточить электрическую цепь, т.е. отключить блок питания. Автомат (АБ) работает, т.е. отключается при коротком замыкании и перегрузке в сети (нагрев проводов). Для различных электрических цепей существуют различные типы и типы автоматических выключателей .

Типы автоматических выключателей (АВ)

Все можно разделить на выключатели переменного тока, постоянного тока и универсальные, работающие с любым электрическим током онлайн.

По своей конструкции АБ бывают: воздушные, модульные, а также в литом корпусе.

Автоматические выключатели классифицируются по номинальному току.

Еще одним отличием является номинальное напряжение. В большинстве случаев АКБ работают в сетях с напряжением 220 или 380 вольт.

Машины электрические бывают токоограничивающие и токоограничивающие.Токоограничивающий выключатель — это выключатель с очень коротким временем отключения, в течение которого ток не успевает достичь своего максимального значения.

Все модели электрических выключателей классифицируются по количеству полюсов. Они делятся на однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные выключатели.

AB подразделяются по типу расцепителя — расцепитель максимального тока, независимый расцепитель, расцепитель минимального напряжения или расцепитель нулевого напряжения.

По скорости реакции. Различают быстродействующие, нормальные и селективные автоматы. Они поставляются с задержкой по времени, без нее, независимо или обратно зависимой от тока, времени отклика. Возможности можно комбинировать.

AB также различаются степенью защиты от окружающей среды — IP, механической нагрузкой, проводимостью материала. По типу привода — ручной, моторный, пружинный.

Также автоматы отличаются наличием свободных контактов и способом подключения проводов.

Типы автоматических выключателей

Что означает «тип» электрическая машина? Автоматические выключатели содержат внутри выключатели двух типов — тепловые и магнитные.

Магнитный быстродействующий выключатель предназначен для защиты от короткого замыкания. Выключатель может сработать за время от 0,005 до нескольких секунд.

Тепловой выключатель намного медленнее, предназначен для защиты от перегрузки. Он работает с биметаллической пластиной, которая нагревается при перегрузке цепи.Время ответа — от нескольких секунд до минут.

Комбинированная характеристика срабатывания срабатывания зависит от типа подключенной нагрузки.

Существует несколько типов отключения АБ.
Их еще называют — типы срабатывания времени-токовых характеристик. Они обозначаются так — A, B, C, D, K, Z.

A — используется для размыкания цепей с длинной проводкой, служит хорошей защитой для полупроводниковых приборов. Они работают на 2-3 номинальных токах.

Б — для сетей общего освещения.Они работают на номинальных токах 3-5.

С — цепи освещения, электроустановки с умеренными пусковыми токами. Это могут быть двигатели. Перегрузочная способность магнитного выключателя выше, чем у автоматических выключателей типа B. Они работают при 5-10 номинальных токах.

D — применяется в цепях с активно-индуктивной нагрузкой. Например, для электродвигателей с высокими пусковыми токами. На номинальные токи 10-20.

К — индуктивные нагрузки.

Z — для электронных устройств.

Данные о работе выключателей типов К, Z лучше смотреть в таблицах конкретно для каждого производителя.

Узо для водонагревателя. Как подключить устройство защитного отключения

Требования электробезопасности, как для бытовой сети, так и для квартиры или частного дома, требуют электромонтажа и монтажа как минимум двух вариантов первичной защиты.

Первый — это автоматические выключатели, защищающие электрическую сеть от скачков напряжения и коротких замыканий.

Второе УЗО. Он защищает человека в случае утечки тока или при прикосновении к токоведущим частям. Наиболее актуальна такая защита во влажных помещениях, например, в ванных комнатах.

В отличие от выключателя УЗО

Ошибочно думать, что УЗО и автоматический выключатель (автомат) выполняют одну и ту же функцию. Машина является основной защитой электрической сети. В случае перегрузки или короткого замыкания он реагирует на превышение допустимого тока и отключает питание, тем самым отключая аварийную линию от основной сети.

Прерыватель, в отличие от машины, является хранителем жизни человека, а не сети, реагируя даже на самые слабые токи.

Принцип работы УЗО

Людьми постоянно используется большое количество различных приборов, иногда довольно большой мощности. У электропроводки есть срок службы, и в конце концов наступает время, когда старые провода не выдерживают нагрузки. В результате повреждается изоляция проводов, и проводка соприкасается с землей. Ток меняет направление движения и часть его уходит в землю.На пути таких утечек должна быть авария со смертельным исходом для человека.

Если аналогичная ситуация возникнет в электропроводке обогревателя, соприкоснувшись с его телом, велика вероятность получения потребителем серьезных травм или летального исхода. Для защиты от таких воздействий и применяют УЗО. Некоторые производители иногда выпускают свои устройства уже со встроенным УЗО для водонагревателя. Термекс, например, предлагает УЗО со шнурком для подключения устройства.

Рекомендуется

Наиболее эффективные методы проращивания семян

Несмотря на то, что метод рассады в овощеводстве является очень трудоемким процессом, его использует большинство садоводов.Посадка семян в открытый грунт — простой и удобный метод, но эффективен только в определенных климатических зонах. I …

Светоотражающая краска. Область применения

Когда автомобили начали заполнять дороги, их популярность начала набирать светоотражающая краска. Благодаря этой краске, как водителям, так и пешеходам становится намного легче избегать аварий в темноте. Назначение краски Светоотражающая краска — материал краски, который …

Устройство мгновенно прекращает прохождение тока, как только обнаруживает утечку на землю.Быстрый отклик устройства за счет того, что он постоянно сравнивает разницу между текущими величинами на входе и выходе. В нормальной ситуации он должен быть равен нулю. Если есть утечка тока, показания будут отличаться. Поскольку каждое УЗО рассчитано на определенное количество срабатываний, так как только разница показаний достигнет сертифицированного значения, устройство отключит проблемное устройство от сети.

Подключение защитных устройств

При подключении УЗО обычно не возникает проблем.Сначала в сеть подключается автоматический выключатель, затем прерыватель для водонагревателя, а его выходные контакты распределяются с проводами на розетке, которая затем подключает водонагреватель или другой бытовой прибор.

Чтобы не монтировать два устройства, удобно использовать тот, который уже содержит в себе УЗО и автомат. Это комбинированное устройство называется автоматическим выключателем и широко применяется в бытовых электрических розетках.

Единственный недостаток дифференциальной машины — ее высокая стоимость.Это объясняет, почему многие продолжают использовать два последовательно поставленных устройства (автомат и узо).

Однако в случае, когда у потребителя много различных бытовых приборов, требующих защиты при установке, более рационально использовать один девастат, например, водонагреватель, стиральную машину, бойлер и так далее. Такое оборудование не перегружает электрический щит, а места для всех необходимых машин хватит.

Параметры и характеристики узо

Для выбора необходимого УЗО для водонагревателя необходимо учитывать все характеристики этого устройства:

• Величина номинального тока — отражает величину тока, разрешенного для прохода через УЗО. в процессе его работы и измеряется в амперах.Стандартные значения: 6, 10, 16, 20, 32, 40, 50, 63 A.
• Время-токовая составляющая отражает зависимость скорости (времени) срабатывания УЗО от величины утечки.
• Номинальный дифференциальный ток — величина, на которую УЗО среагирует и отключит потребителя. Стандартный диапазон: 10, 30, 100, 300, 500 мА.
• Номинальная возможность отключения — максимальная сила тока при коротком замыкании, при которой устройство может отключиться и продолжить работу.
• Диапазон температур — обычно от 20 до 45 градусов.

Эти параметры всегда указаны либо на корпусе УЗО, либо в его паспорте. Кроме того, корпус имеет электрическую схему комбинированного типа УЗО (электромеханическое или электронное) и его величина обычно составляет 50 Гц. С этими данными обязательно стоит ознакомиться перед тем, как подключать УЗО к водонагревателю.

Варианты устройств защиты ouzo

Устройства защиты бывают трех типов, различающихся по форме тока утечки, который они могут остановить:

• A — синусоидальная и пульсирующая форма
• As — переменная синусоидальная утечка
• V — переменная, синусоидальная, выпрямленная и постоянная пульсирующая утечка

Выбор защитных устройств

Требуется для подключения ТЭН, УЗО выбирается по всем его показателям.При этом обязательно учитывайте условия котла. Удобный шнур с УЗО для водонагревателя. Таким образом блок просто подключается к розетке, причем УЗО уже встроено в кабель.

Рекомендуется использовать УЗО типа «А». Это связано с тем, что хотя в домашней сети есть синусоидальный ток, часто используемые приборы имеют специальные электронные компоненты для полупроводников. Из-за этого синусоидальный ток преобразуется в импульсный, и менее затратное устройство типа «как» с ним просто не справится и не выведет из строя устройство вовремя.

При выборе УЗО на водонагреватель необходимо внимательно изучить паспорт бойлера. Производители часто указывают, какие именно устройства рекомендуется использовать с их устройствами. Обычно появляется тип «А».

Неисправно УЗО

Бывают случаи, когда УЗО при подключении через него водонагревателя отключается. Это происходит по причинам:

• Неисправный водонагреватель;
• Devastat или ouzo не соответствует существующим сетевым настройкам;
• Короткое замыкание в кабеле питания;
• Поврежден блок питания или нагреватель;
• Произошла ошибка при установке защитного устройства;
• В сети произошли падения напряжения или утечка тока.

Установка УЗО на обогреватель защитит устройство от перегрева и скачков напряжения, а также убережет людей от поражения электрическим током.

Сборка пористых надчастиц посредством самосмазывающихся испаряющихся коллоидных капель узо

Эксперименты по самосборке наночастиц, вызванных испарением 59,00 об.%) И небольшое количество транс-анетола (1.20 об.%) (Раствор узо) в качестве суспензионной среды наночастиц TiO

₂ (0,05 об.%). Мы нанесли каплю 0,5 мкл суспензии узо на поверхность гидрофобного триметокси (октадецил) силана (ОТМС) -стекла. Камера фиксировала испарение капли сбоку (рис. 1а). При сушке под коллоидной каплей появилось масляное кольцо ³¹ . После этого капля сжалась на поверхности без образования контактной линии закрепления. После испарения сначала этанола, а затем воды появилась надчастица (дополнительный фильм 1).

Рис. 1

Самосборка супрачастиц путем высыхания капель суспензии узо на гидрофобных поверхностях. a Снимки испарения неподвижной капли суспензии узо (вода, этанол, анетоловое масло и наночастицы). Контактный диаметр капли на поверхности плавно уменьшался в течение всего процесса из-за образования масляного кольца на линии контакта (указано стрелками), и в конечном итоге появилась надчастица (см. Ниже). Время t безразмерно временем истощения t _D . b Первый контрольный эксперимент по испарению неподвижной капли суспензии вода-этанол с тем же соотношением вода-этанол-наночастицы (без масла). Уменьшение диаметра контакта вскоре прекратилось, и в итоге супрачастица не образовалась. c Второй контрольный эксперимент по испарению капли узо с тем же соотношением вода-этанол-анетол (без наночастиц), который демонстрирует ту же динамическую эволюцию, что и в эксперименте a . Масляное кольцо, образовавшееся на линии контакта капли, указано стрелкой. d Схематическое изображение изменения диаметра контакта. В экспериментах a и c с добавлением небольшого количества анетолового масла капли достигают гораздо меньшего конечного диаметра контакта (красная линия), чем в эксперименте b (синяя линия), что мы называем самосмазкой. и СЭМ-фотографии сгенерированной супрачастицы из эксперимента и . f Крупный план супрачастицы. Масштабные линейки в a — c составляют 250 мкм

Мы проводим контрольный эксперимент (рис.1b) путем испарения капли вода-этанол-наночастица (масло не содержалось, т.е. бинарная жидкость) с той же пропорцией воды, этанола и наночастиц на той же подложке. В этом случае самосмазывающееся масляное кольцо не образуется, а наночастицы осаждаются на поверхности с различными формами осаждения ^32,33 . Во втором контрольном эксперименте мы испаряем каплю узо без диспергированных наночастиц (рис. 1c). При выпаривании он имеет те же характеристики, что и все ингредиенты на рис.1а. Сравнение этих трех случаев показывает, что самоформирующееся масляное кольцо играет решающую роль в уменьшении диаметра контакта (иллюстрация рис. 1d), что приводит к образованию надчастицы (рис. 1e, f). Масляное кольцо смазывает испаряющуюся коллоидную каплю во время самосборки наночастиц. Поэтому мы называем этот процесс самосмазкой.

Самосмазка

Мы дополнительно изучаем динамику процесса самосмазки и самосборки наночастиц с помощью лазерного сканирующего конфокального микроскопа (дополнительные видеоролики 2 и 3).После образования масляного кольца была проведена серия горизонтальных сканирований на ≈10 мкм над подложкой. В раствор добавляли перилен (для масла) и родамин 6G (для водного раствора), чтобы различить различные фазы: синий, желтый, черный и красный на конфокальных изображениях на рис. наночастицы (кластеры) и подложка соответственно. Первоначально коллоидная капля узо была темной из-за дисперсии наночастиц высокой концентрации (рис.2а). Синий цвет раствора стал видимым, когда наночастицы начали агрегировать (вставка рис. 2b). Зародышевые микрокапли масла прикрепляются к наночастицам (кластерам) из-за предпочтения гетерогенного зародышеобразования на поверхности по сравнению с гомогенным зародышеобразованием в объеме жидкости. Затем, после зарождения микрокапель, дополнительные наночастицы будут прикрепляться к границе раздела масло-вода ³⁴ . Между тем, зародышевые микрокапли масла на поверхности сливались в масляное кольцо на краю капли, что предотвращало накопление наночастиц (кластеров) на линии контакта воздух-масло-подложка (красно-желтая граничная линия на рис.2б). Под действием испарения коллоидная капля сжималась в радиальном направлении, и масляное кольцо было вынуждено скользить внутрь (рис. 2c). Сжатие капли приводит к сборке наночастиц в трехмерную структуру. Здесь поверхностное натяжение преобладает над силой тяжести, так как маленькие капли имеют малое число Связи Bo = ρgL ² / σ ~ 10 ⁻¹ ≪ 1, где ρ — плотность капельного раствора. (~ 1000 кг · м ⁻³ ), g ускорение свободного падения, L характерный размер капли (~ 0.5 мм) и σ межфазное натяжение вода / транс-анетол (~ 24,2 мН · м ⁻¹ ) ³⁵ .

Рис. 2

Иллюстрации «самосмазки» и соответствующие конфокальные фотографии. Цветовые обозначения под конфокальным микроскопом: желтый, масляный; синий, вода / этанол; черный — скопления наночастиц; красный, подложка. a Исходное состояние испаряющихся капель раствора узо с хорошо диспергированными наночастицами. Высокая концентрация наночастиц приводит к тому, что капля становится черной при конфокальном изображении. b Предотвращение осаждения наночастиц на линии контакта. Возникает эффект узо, вызванный испарением, что приводит к образованию масляного кольца (желтого цвета), которое предотвращает образование контактных линий и придает коллоидным каплям высокую подвижность и низкий гистерезис. Между тем, наночастицы агрегируются, а на них зарождаются микрокапли масла. c Усадка маслосъемного кольца. Масляное кольцо сметает наночастицы / кластеры с подложки. После испарения этанола и воды образовавшиеся супрачастицы либо плавают на остаточном масле, как показано в d , либо садятся на субстрат, как показано в e , в зависимости от объемного соотношения между супрачастицей и оставшимся маслом. .Все конфокальные фотографии получены при горизонтальном сканировании непосредственно над подложкой.

Усадка масляного кольца вызывает левитацию коллоидной капли, и окончательная геометрия супрачастицы формируется. Гребень масляного кольца огибает край коллоидной капли (рис. 2в). Внутренний выступ масляного кольца действует как нижняя половина динамической формы для самосборки наночастиц, а поверхность раздела жидкость-воздух образует верхнюю половину. Следовательно, развивающаяся супрачастица формируется гребнем, смачиваемым маслом.Следовательно, регулируя концентрацию масла в смеси, что приводит к разным размерам смачиваемого маслом гребня, мы можем получить разные конфигурации формы и, таким образом, разные морфологии образующихся супрачастиц (проиллюстрировано на рис. 2d, e). .

Настраиваемые формы и высокая пористость супрачастиц

Мы контролируем форму образующихся супрачастиц, изменяя соотношение k объемной доли масла χ _oil к объемной доле наночастиц χ _NP в исходный коллоидный раствор.Полное пространство параметров показано на фиг. 3a, дающей количественную информацию о конечной геометрии (фиг. 3b) и пористости (фиг. 3c) супрачастиц. Объемное отношение этанола к воде составляет 3: 2, и черные пунктирные линии в пространстве параметров представляют различные отношения масла к наночастицам χ _масло / χ _NP . Каждая белая квадратная точка на рис. 3а представляет состав раствора, использованного в экспериментах. Начальный профиль капли и конечный профиль надчастицы (после истощения нефти) были зафиксированы серой камерой сбоку, см. Рис.3d – g.

Рис. 3

Супрачастицы настраиваемой формы и высокой пористости. a Область параметров, показывающая начальную объемную долю масла χ _Масло и объемную долю наночастиц χ _NP коллоидных капель в разных случаях (белые квадратные точки) с одинаковым соотношением этанола и воды (3: 2). Расчетное критическое отношение масла к наночастицам, k ^* = 110,7 (сплошная красная линия), делит пространство на высокое ( k > k ^* ) и низкое ( k < k ^* ) области отношения масла к наночастицам.Образовавшиеся супрачастицы имеют шарообразную форму в белой области ( k > k ^* ) и более плоскую, сжатую форму (см. Ниже) в зеленой области ( k < k ^* ). b Как безразмерная высота δh , так и глубина δl вдавленной части не шарообразных супрачастиц пропорциональны отношению масла к наночастицам в зеленой области. c Расчетная пористость ϕ супрачастиц составляет от 78 до 92%.При увеличении соотношения масла к наночастицам меняются формы от сферической шляпки (фотография профиля d ) до грибовидной формы e , f и формы кекса. г . Выше критического отношения k ^* , можно получить шарообразную супрачастицу (изображение SEM h ). i Поперечное сечение той же супрачастицы в h , полученное путем разрезания FIB, иллюстрирует высокопористую структуру внутри (дополнительный фильм 4). j — l Последовательность 3 увеличения внутренней структуры. Горизонтальные белые пунктирные линии в d — g указывают положение подложки. Тени под линиями — это отражения. Изображение e показывает определения δl , l , δh , h . Планки погрешностей размера и пористости супрачастиц представляют неопределенность при обработке изображений. Планки погрешностей объемной доли масла и наночастиц представляют собой неопределенность приготовления раствора.Температура и относительная влажность во время экспериментов составляли 20–23 ° C и 35–50% соответственно.

Экспериментальные результаты показывают, что соотношение масла и наночастиц определяет форму надчастиц. Когда объемная доля масла значительно превышает объемную долю наночастиц, образуется более сферическая надчастица (рис. 3h). При меньшем количестве масла надчастицы принимают более плоские, сплюснутые формы (рис. 3d – g). Хотя гребень смачивания маслом и конфигурация области контакта вода-воздух-масло определяют форму надчастицы, агрегация и перегруппировка наночастиц во время развития надчастицы также влияют на окончательную форму надчастицы.Точки данных a, b ( × _масло = 0) и c ( × _NP = 0) представляют концентрации масла и наночастиц в трех случаях, показанных на рис. 1a – c, соответственно. Если количества отделенного масла недостаточно для образования полного масляного кольца, воспроизводимость образования надчастиц плохая (четыре точки данных в серой области на рис. 3а).

Мы определяем геометрические характеристики не шарообразной формы по высоте и глубине вмятины масляного гребня, т.е.е., δh = H — h и δl = l — L (аннотации на рис. 3д). Мы извлекли эту геометрическую информацию с помощью анализа изображений с помощью самодельной программы MATLAB, предполагая осевую симметрию. Данные на рис. 3b показывают, что как безразмерная высота δh / h , так и безразмерная глубина δl / l монотонно увеличиваются с увеличением отношения масла к наночастицам. На вставке показаны размерные данные.Монотонная зависимость отражает тот факт, что гребень смачивания нефтью формирует супрачастицы. Высокие соотношения масла приводят к заметному гребню смачивания маслом, который вызывает заметную вмятину в образованных супрачастицах.

Шаровидные супрачастицы достижимы, когда отношение масла к наночастицам достаточно высоко, чтобы развивающиеся супрачастицы были погружены в масляную фазу. Сила сцепления пограничного слоя между окружающей нефтью и коллоидной каплей придает развивающейся надчастице сферическую форму.Таким образом были образованы шарообразные супрачастицы, как показано на СЭМ-изображении на фиг. 3h. Критическое отношение масла к наночастицам k ^* , чтобы иметь эти шарообразные супрачастицы, было оценено с помощью простой модели. Мы предполагаем, что капля масла в виде сферической крышки и развивающаяся надчастица погружены внутрь. Здесь развивающаяся надчастица находится в своем верхнем предельном размере, который равен высоте масляной капли H , а остаточная вода заполняет пористую структуру. С этими предположениями мы имеем (см. Раздел «Методы») \ (k ^ \ ast = ({3 \, {\ mathrm {cot}} ^ 2 \ frac {{\ theta _ {{\ mathrm {oil}}}}}) {2}}) {\ mathrm {/}} (1 — \ phi) \), где ϕ — пористость надчастицы, а θ _oil — угол смачивания масла на поверхности.Учитывая пористость 90% и угол смачивания 55 °, полученный в наших измерениях, расчетное значение составляет 110,7, что соответствует красной сплошной линии на рис. 3a, c. Эта линия делит пространство параметров на белую область шаровидных супрачастиц и зеленую область супрачастиц различной формы, что согласуется с нашими наблюдениями.

Полученная очень высокая пористость 90% и выше — еще одна отличительная особенность супрачастиц. Мы рассчитали эту пористость на основе начального объема коллоидных капель с известными концентрациями наночастиц и конечным размером супрачастиц.Расчетные данные по пористости, показанные на рис. 3c, находятся в диапазоне от 77 до 92% и монотонно увеличиваются с увеличением отношения масла к наночастицам. Зародышевые микрокапли масла, существующие в объеме жидкости, вносят значительный вклад в пористость. Из-за капиллярных сил сеть наночастиц образуется среди зародышевых микрокапель масла ³⁴ , что также наблюдалось на нашем конфокальном изображении (рис. 2c, дополнительные видеоролики 2 и 3). Как следствие, после того, как все жидкости (в том числе и масло) распространились наружу. , пустые ячейки остаются позади, резко увеличивая пористость образующихся супрачастиц.Увеличение отношения масла к наночастицам увеличивает объем этих пустых ячеек, поэтому пористость супрачастиц возрастает (рис. 3c). Ограничение пористости (92%) заключается в том, что во время сжатия развивающейся супрачастицы микрокапли масла постепенно сливаются, и их части абсорбируются масляным кольцом ³¹ .

Внутренняя структура супрачастиц подтверждает приведенное выше объяснение свойства высокой пористости. Чтобы выявить эту высокую пористость на всех уровнях длины внутри супрачастицы, мы использовали технику резки сфокусированным ионным пучком (FIB) для исследования супрачастицы: разрезы слайд-за-слайдом показывают внутреннюю структуру (дополнительный фильм 4).На рис. 3i показан пример поперечного сечения надчастицы. Он представляет собой многомасштабную фрактальную внутреннюю структуру и ясно показывает, что примерно половина объема частицы состоит из отверстий микронного размера (рис. 3j). Остальная часть содержит множество более мелких отверстий субмикронного размера (рис. 3k). Наночастицы соединяются вместе, образуя ответвления и мезопоры наночастиц (размер нанометров) (рис. 3l). Эти отверстия (суб) микронного размера возникли из зародышевых микрокапель масла в коллоидной капле узо, поскольку зародышевые микрокапли масла действуют как клетки, лишенные (кластеров) наночастиц во время развития надчастиц (дополнительный фильм 5).

Масштабируемость изготовления супрачастиц

Инженерным преимуществом этого метода является простота масштабируемости изготовления супрачастиц. Чтобы продемонстрировать это преимущество, мы построили в нашей лаборатории установку (рис. 4а), которая позволяет автоматически производить капли аналогичного размера на поверхности трихлор (октадецил) силана (ОТС) или ОТМС со скоростью 20 капель в минуту. (Дополнительный фильм 6). Через несколько минут после нанесения капли синтез супрачастиц осуществился.Сбор надчастиц осуществляли путем простого погружения поверхности, прикрепленной к надчастицам, в этанол и легкого стряхивания их (дополнительные видеоролики 7 и 8). В результате супрачастицы хранились в жидкости для будущего использования, а поверхность была чистой и готовой к следующему процессу изготовления. После нескольких циклов суспензия надчастиц была доступна. Самосмазывающийся слой и полное отделение супрачастиц увеличивают гибкость изготовления супрачастиц.Масса супрачастиц без контролируемых размеров может быть изготовлена ​​путем распыления коллоидного раствора узо на поверхность (дополнительный фильм 9).

Рис. 4

Масштабируемость процесса с различными и множественными типами наночастиц. a Демонстрация гибкой и удобной масштабируемости изготовления супрачастиц на поверхности OTMS / OTS. Самосмазка и прочные поверхности позволяют упростить процесс уборки урожая и переработать поверхности. b — h СЭМ-изображения сгенерированных супрачастиц. b Большое количество образовавшихся пористых надчастиц TiO ₂ . c Увеличенный вид пористой поверхности частицы в b . d Сгустки пористых надчастиц, образованные наночастицами TiO ₂ (0,05 об.%) И SiO ₂ (0,05 об.%). e Крупный план стороны частицы в d . f Пучки пористых надчастиц с тремя различными наночастицами: TiO ₂ (0,06 об.%), SiO ₂ (0.03 об.%) И Fe ₃ O ₄ (0,01 об.%). g , h представляют собой последовательность из двух увеличений масштаба частицы в f . За период час поверхность надчастицы была визуализирована с помощью энергоселективного детектора обратного рассеяния (EsB), чтобы представить различные материалы в разных уровнях серого: Fe ₃ O ₄ (яркие пятна указаны желтой стрелкой), TiO ₂ (светло-серые области синей стрелкой), SiO ₂ (темно-серые области красной стрелкой).Темнота указывает на дыры без наночастиц

Используя различные типы наночастиц или несколько типов наночастиц, мы получили различные виды супрачастиц оксидов металлов для демонстрации. На рис. 4b – f представлены СЭМ-фотографии большого количества супрачастиц, образованных в результате самосборки наночастиц TiO ₂ (рис. 4b), наночастиц TiO ₂ и SiO ₂ (рис. 4d) и TiO ₂ и SiO ₂ и Fe ₃ O ₄ наночастиц (рис.4е). В таблице 1 представлен состав растворов узо. На рисунке 4c показана пористая поверхность супрачастиц TiO ₂ . Для супрачастиц TiO ₂ и SiO ₂ разница в шероховатости заметна на верхней и нижней поверхности (рис. 4e). Расчетная пористость составляет около 93%. Рис. 4g, h представляет собой последовательность увеличения поверхности надчастицы TiO ₂ и SiO ₂ и Fe ₃ O ₄ . Расчетная пористость составляет около 91%.На рис. 4h различные материалы различимы на поверхности благодаря энергоселективному детектору обратного рассеяния (EsB): яркие пятна, отмеченные желтой стрелкой, представляют собой наночастицы Fe ₃ O ₄ ; светло-серые области (синяя стрелка) — наночастицы TiO ₂ ; темно-серые области (красная стрелка) — наночастицы SiO ₂ . Темнота указывает на дыры на поверхности.

Таблица 1 Состав коллоидных растворов для рис.4

Эффект узо под увеличительным стеклом — ScienceDaily

Налейте немного воды в стакан с узо или пастис, и напиток изменится с прозрачного на молочный: это хорошо известный «эффект узо». Но что произойдет, если вы просто поместите каплю узо на поверхность и подождете? Ученые из группы Физики жидкостей Университета Твенте изучили происходящие явления, они различают четыре «жизненные фазы» капли, продолжительностью не более четверти часа.Результаты опубликованы в Трудах Национальной академии наук США (PNAS) от 14 июля.

Узо — прозрачный алкогольный напиток, состоящий из воды, спирта и анисового масла. Растворимость масла зависит от водно-спиртового отношения. Добавление воды в жидкость снижает растворимость масла. Масло начинает формировать наноразмерные капли (зародышеобразование), которые, в свою очередь, образуют более крупные микрокапли, рассеивающие свет. В этот момент жидкость имеет известный молочный вид.

Быстрое движение

Просто поместив каплю узо на гидрофобную поверхность, можно также изучить этот феномен. Сначала капля прозрачная. Но спирт, будучи самым летучим компонентом, начинает испаряться первым, оставляя относительно больше воды в капле. Предпочтительно спирт испаряется на краю капли: именно там и возникает эффект узо. Внутри всей капли начнется быстрое движение. Эта конвекция вызвана разницей в поверхностном натяжении.«Эффект Марангони» можно также наблюдать, когда «слезы» портвейна образуются внутри бокала. Вызванный быстрым движением, эффект узо, начавшийся на ободке, будет распространяться по всей капле. До тех пор, как и ожидалось, форма капли остается сферической.

Снова прозрачный

Это замечательно меняется, когда масло начинает двигаться к ободу и показывает угол между сферой и поверхностью: капли вместе образуют кольцо (за счет слияния) на внешней стороне капли.Спустя время весь спирт испарился, и жидкость снова стала прозрачной. Вода тем временем тоже испаряется, заставляя кольцо расти к центру капли, оставляя только каплю анисового масла в конце. Эти четыре фазы проходят в течение четверти часа при комнатной температуре.

Первые три фазы, включающие всю сложную физику внутри капли, не занимают много времени: в течение двух минут спирт испаряется, начинается быстрое движение, а также изменение формы, вызванное масляным кольцом.Остальное испарение до тех пор, пока не останется лишь крошечная капля анисового масла, занимает около двенадцати минут.

Жидкостно-жидкостная экстракция

Используя механизмы разделения, происходящие в тройной смеси, такой как узо, можно найти наилучшие условия для извлечения одного из компонентов, например: экстракция жидкость-жидкость. Это может применяться, например, в медицинской диагностике. Кроме того, процесс испарения можно контролировать, создавая поверхности с различными гидрофобными свойствами.Исследование также влияет на такие методы, как струйная печать и 3D-печать с использованием сложных жидкостей.

Кроме того, результаты дают новое понимание поведения жидкостей, используемых в энергетических технологиях и катализаторах. Группа специалистов по физике жидкостей профессора Детлефа Лозе принимает участие в голландском национальном проекте Multiscale Catalytic Energy Conversion (MCEC).

Группа является частью Института нанотехнологий MESA + Университета Твенте. Исследование было проведено в сотрудничестве с коллегами из Технологического университета Эйндховена.

История Источник:

Материалы предоставлены Университетом Твенте . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Зарождение микрокапли, вызванное испарением, и четыре жизненные фазы испаряющейся капли Узо

Значимость

Испарение капли Узо — явление повседневной жизни, но результат удивительно богат и неожидан: здесь мы раскрываем четыре различные фазы его жизнь с фазовыми переходами между ними и физика, которая управляет этим явлением.Каплю Узо можно рассматривать как модельную систему для любой тройной смеси жидкостей с различной летучестью и взаимной растворимостью. Наша работа может открыть множество приложений в (медицинской) диагностике и технологиях, таких как нанесение покрытий или контролируемое осаждение небольших количеств жидкостей, печать светодиодов или органических светодиодных устройств или разделение фаз на субмикронном уровне. масштаб.

Реферат

Капли испаряющейся жидкости повсеместно встречаются в природе и технологиях, таких как струйная печать, нанесение покрытий, осаждение материалов, медицинская диагностика, сельское хозяйство, пищевая промышленность, косметика или разливы жидкостей.В то время как испарение чистых жидкостей, жидкостей с диспергированными частицами или даже жидких смесей интенсивно изучается в течение последних двух десятилетий, испарение тройных смесей жидкостей с различной летучестью и взаимной растворимостью еще не исследовано. Здесь мы показываем, что испарение таких тройных смесей может запускать фазовый переход и зарождение микрокапель одного из компонентов смеси. В качестве модельной системы мы выбираем сидячую каплю узо (известную из повседневной жизни — прозрачную смесь воды, этанола и анисового масла) и раскрываем и теоретически объясняем ее четыре жизненные фазы: В фазе I капля сферической формы остается прозрачным, в то время как более летучий этанол испаряется, предпочтительно на краю капли из-за наличия там сингулярности.Это приводит к локальному снижению концентрации этанола и, соответственно, к зарождению в нем масляных капель. Это начало фазы II, в которой микрокапли масла быстро зарождаются во всей капле, что приводит к ее молочному цвету, который типичен для так называемого «эффекта узо». После того, как весь этанол испарился, капля, которая теперь имеет характерную форму несферической крышки, снова стала прозрачной, с каплей воды, сидящей на масляном кольце (фаза III), завершая фазовую инверсию. Наконец, в фазе IV вся вода испарилась, оставив после себя крошечную сферическую каплевидную каплю масла.

Сноски

• Вклад авторов: H.T., X.Z. и D.L. спланированное исследование; H.T., C.D., P.L. и J.G.M.K. проведенное исследование; H.T., C.D., J.G.M.K. и D.L. проанализированные данные; и H.T., C.D. и D.L. написал газету.

• Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

• Эта статья представляет собой прямое представление PNAS. M.P.B. Приглашенный редактор по приглашению редакционной коллегии.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1602260113/-/DCSupplemental.

Допустимое сетевое напряжение. Напряжение электросети

Это основная характеристика энергетического поля. Он определяется как отношение движения заряженных частиц к величине заряда частицы. Электричество измеряется в вольтах. Иногда об этом говорят как о разнице потенциалов между двумя точками. Есть специальные приборы для измерения — вольтметры.

Напряжение электросети

Не секрет, что основой функционирования нашей энергосистемы является трехфазная сеть.Различают два типа электрических сигналов — линейные и фазовые. Линейная передача осуществляется между двумя проводами в сети, а трехфазная — между линейным проводом и нейтралью (с нулевым потенциалом).

При нагрузке в сетях по схеме «Треугольник» линейное напряжение равно фазному напряжению сети, а по схеме «звезда» выражение меняется на корень еще трех фаз. Обычно это используется для питания потребителей, где линейное напряжение составляет 380 В., а фаза — 220 В. Существует ряд стандартов для определения номинального напряжения.В электроустановках до 1000В. — это 127 220 380 и 660 В.

Зачем следить за колебаниями в электросети?

Напряжение в сети подвержено колебаниям. В сетях оно может как увеличиваться (перенапряжение) от номиналов, так и наоборот уменьшаться. Колебание имеет внешние и внутренние причины. Внешние факторы выражаются в воздействии естественных причин, таких как молния или атмосферное электричество. А внутренние факторы колебания возникают из-за резкого изменения нагрузки из-за активности потребителей.Также могут быть технические причины колебаний напряжения из-за чрезмерного сопротивления катушки при начальном значении токов.

Как повышение напряжения, так и снижение напряжения от нормы несет в себе множество отрицательных сторон для электрических сетей и конечных потребителей. Поэтому за ним нужно внимательно следить как со стороны спецслужб, так и со стороны рядовых потребителей. Так, при перенапряжении срок службы технологического оборудования снижается, а вероятность аварий увеличивается. Для бытовых потребителей скачки грозят разрушением бытовой техники, выгоранием и уменьшением срока службы ламп накаливания, различных источников питания отопления.

Ответственность за правильный источник питания лежит на энергоснабжающей организации, которая использует различные технические методы для минимизации скачков напряжения. Это может быть установка разрядников и ограничителей напряжения, а также молниеотводов. В бытовой сети для перестрахования от колебаний используются устройства защиты от перенапряжения, стабилизаторы и реле защиты.