Цифровая обработка сигналов

К сожалению, в нашей стране, в отличие от общепринятой в мировой практике концепции, целый ряд предприятий выпускает электронные УЗО на базе типового автоматического выключателя.

Конструктивно такие устройства представляют из себя электронный модуль, реагирующий на дифференциальный ток, скомпонованный с автоматическим выключателем и управляющий этим выключателем. Электронный модуль, содержи

т в себе трансформатор тока, источник питания — выпрямитель, питающийся через резисторы от контролируемой сети, электронный усилитель с пороговым устройством и исполнительное устройство — тиристор или реле. В большинстве устройств такого типа автоматический выключатель выполняет свои функции лишь частично (по одному полюсу), так как катушка токовой отсечки второго полюса выключателя исключается из цепи рабочего тока. Эта катушка модифицируется (увеличивается количество витков) и подключается к выходу усилителя электронного модуля, выполняя функции исполнительного устройства — при подаче на нее тока производит отключение автоматического выключателя. При применении таких устройств важно соблюдать фазировку входных цепей, чтобы оставшаяся в одном полюсе токовая отсечка автоматического выключателя была включена в цепь фазного, а не нулевого проводника.

Еще одним серьезным недостатком этих устройств является их не инвариантность по стороне подключения питающей сети и нагрузки, в отличие от электромеханических УЗО, к которым сеть и нагрузка могут быть подключены с любой стороны. Это вызывает большие неудобства при монтаже щитов.

Функционируют такие электронные устройства следующим образом.

При возникновении дифференциального тока с модуля защитного отключения на скомпонованный с модулем автоматический выключатель подается либо электрический сигнал (на модифицированную катушку токовой отсечки), либо с якоря промежуточного реле через поводок осуществляется механическое воздействие на механизм свободного расцепления выключателя. В результате автоматический выключатель срабатывает иотключает защищаемую цепь от сети.

При отсутствии напряжения навходных зажимах такого устройства (например, при обрыве нулевого проводника до УЗО по направлению к источнику питания), во-первых, из-за отсутствия питания не функционирует электронный усилитель, во-вторых, отсутствует энергия, необходимая для срабатывания автоматического выключателя.

Таким образом, в случае обрыва нулевого проводника в питающей сети устройство неработоспособно и не защищает контролируемую цепь.

При этом в данном аварийном режиме (при обрыве нулевого проводника) опасность поражения человека электрическим током усугубляется, так как пофазному проводнику через неразомкнутые контакты автоматического выключателя в электроустановку выносится потенциал.

Электромеханические УЗО производят ведущие европейские фирмы — ABB, AEG, ABL Sursum, Baco, Circutor, GE Power, Hager, Kopp, Legrand, Merlin-Gerin, Siemens и др.

В России большое распространение получили электромеханические устройства — АСТРО*УЗО. Более 50 модификаций АСТРО*УЗО серийно производятся государственным предприятием — ОПЗ МЭИ.

Существует класс приборов — УЗО со встроенной защитой от сверхтоков (RCBO), так называемые «комбинированные» УЗО (рис.6.).

Рис. 6. Устройство УЗО со встроенной защитой от сверхтоков

1 — катушка токовой отсечки; 2 — биметаллическая пластина; 3 — дифференциальный трансформатор тока; 4 — магнитоэлектрический расцепитель, реагирующий на дифференциальный ток; 5 — тестовый резистор; 6 — силовые контакты; Н — нагрузка; Т — кнопка «Тест».

Практически все фирмы-производители УЗО имеют в своей производственной программе УЗО со встроенной защитой от сверхтоков. Как правило, их доля в общем объеме выпускаемых устройств защитного отключения не превышает одного-двух процентов. Это объясняется довольно ограниченной областью их применения — сравнительно небольшая, неизменяемая нагрузка, автономные электроприемники и т.п.

Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4. При нажатии кнопки «Тест» искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание УЗО означает, что оно в целом исправно.

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

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

7.7 Обеспечение электробезопасности дипломного проекта

Во избежание поражения человека электрическим током в проекте необходимо предусмотреть установку устройства защитного отключения. В самом стенде как такового блока питания нет, он не питается от 220В. На входе стенда 5В и -5В (потребление не более 1А), то есть блок питания – внешний. Блок питания подсоединяется к сети 220В 50Гц, соответственно устройство защитного отключения необходимо поставить до блока питания.

Номинальное напряжение, номинальный ток, номинальный отключающий дифференциальный ток – все эти параметры выбираются на основе технических параметров проектируемой электроустановки.

Качество и надежность работы УЗО определяется рядом параметров, прежде всего номинальным условным током короткого замыкания (Inc) и номинальной включающей и отключающей (коммутационной) способностью (Im). Номинальный условный ток короткого замыкания - характеристика, определяющая надежность и прочность устройства, качество исполнения его механизма и электрических соединений (минимально допустимое значение Inc=3 кА.). Коммутационная способность УЗО согласно требованиям норм, должна быть не менее десятикратного значения номинального тока или 500 А. [4]

Качественные устройства имеют, как правило, гораздо более высокую коммутационную способность — 1000, 1500 А. Это означает, что такие устройства надежнее, и в аварийных режимах, например, при коротком замыкании на землю, устройства защитного отключения, опережая автоматические выключатели, гарантированно произведут отключение. [4]

Выбор устройства защитного отключения зависит от параметров сети (1 или 3 фазы и номинальный ток). Однако основной показатель при выборе — это значение тока утечки. Суммарный ток утечки сети с учетом присоединяемых стационарных и переносных электроприемников в нормальном режиме работы не должен превышать 1/3 номинального тока УЗО. При отсутствии данных ток утечки электроприемников следует принимать из расчета 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки сети — из расчета 10 мкА на 1 м длины фазного проводника.

Приблизительные значения токов утечки, возникающих при использовании бытового и офисного электрооборудования, составляют: принтер <1мА; компьютер 1 — 2мА; ксерокс 0,5 — 1мА; электробытовой прибор <0,75мА. [4]

 Скачать реферат