Приветствую вас, дорогие читатели сайта elektrik-sam.info!
УЗО типа АС — чем опасно его установка и в чем основные проблемы его применения?
Очень неоднозначная тема, сломано не мало копий в поисках ответа! Многие считают применение УЗО этого типа единственным и достаточным, причем на довольно популярных ресурсах. По этой теме можно найти много конспирологии, хейтерства и откровенного ребячества! Но все это не раскрывает истинную суть проблемы и не дает на нее правильного ответа.
Давайте оставим конспирологию и исследуем детально физику процесса, чтобы найти достоверный ответ на этот вопрос.
1. УЗО — конструкция и принцип действия
4.УЗО типа АС и постоянный ток
УЗО — конструкция и принцип действия
Вспомним конструкцию и принцип действия устройства защитного отключения.
Конструктивно УЗО представляет собой трансформатор дифференциального тока, тороидальный сердечник которого выполнен из ферромагнитного материала. Имеется три обмотки:
- образована фазным L проводником;
- образована нулевым N проводником;
- дифференциальная или разностная обмотка.
Принцип работы УЗО основан на первом законе Кирхгофа. Токи, протекающие в фазном и нулевом проводнике равны и взаимно компенсируют друг друга.
Каждый из двух проводников при протекании по ним переменного тока, наводит в сердечнике трансформатора тока переменный магнитный поток. А поскольку токи равны, то равны и наводимые ими магнитные потоки и они взаимно компенсируют друг друга. Соответственно, результирующий магнитный поток будет равен нулю.
Если в электроустановке возникает утечка, то баланс токов нарушится. Токи, протекающие в фазном и нулевом проводнике, будут различаться на величину тока утечки. В сердечнике трансформатора тока возникнет разностный магнитный поток, который по закону электромагнитной индукции будет наводить ток в дифференциальной обмотке. Величина этого тока будет пропорциональна току утечки. Когда ток утечки электроустановки достигнет порогового значения, сработает механизм расцепителя и контакты УЗО разомкнутся. Цепь будет обесточена.
Характеристики УЗО
Характеристики УЗО зависят (т.е. являются функцией) от следующих параметров:
- частота питающей сети;
- протекания постоянного тока в сети;
- свойства ферромагнитного материала сердечника трансформатора тока.
УЗО типа АС изготавливаются, настраиваются и откалиброваны только для работы по обнаружению утечек синусоидального переменного тока с частотой сети 50 Гц.
Материал сердечника также рассчитан на гарантированное обнаружение токов утечки частотой 50 Гц.
Влияние постоянной составляющей в результирующем токе утечки мы рассмотрим более подробно!
Кривая намагничивания
В школьном курсе физики мы изучали магнетизм. Магнитное насыщение ферромагнитного материала характеризует кривая намагничивания, представляющая так называемую петлю гистерезиса. Это зависимость напряженности магнитного поля H от величины магнитной индукции B.
Величина магнитного насыщения материала зависит от приложенного к нему до этого магнитного поля. При снятии магнитного поля ферромагнитный материал сохраняет остаточную намагниченность.
Предположим, что в рассматриваемой электроустановке, защищаемой УЗО типа АС, возник дифференциальный ток утечки ΔI~ частотой 50 Гц. Его величина равна порогу срабатывания УЗО 30 мА.
Этот ток в положительном полупериоде будет создавать в сердечнике трансформатора тока магнитный поток 0-В1 (см. кривую намагничивания). Результирующий магнитный поток при прохождении через ноль будет наводить в дифференциальной обмотке пропорциональную ЭДС и ток (позиция 2), который вызовет срабатывание механизма расцепителя. Контакты УЗО отключатся.
УЗО типа АС и постоянный ток
При подключении к электросети резистивной или емкостной нагрузки, в случае неисправности в ней, ток утечки на землю будет переменным с частотой электросети. Но если в подключенном к электросети приборе есть какой-либо компонент постоянного тока, то очевидно, что в нем возможна также утечка постоянной компоненты тока.
Такие утечки могут создавать блоки питания компьютеров, стиральные машины, драйвера LED ламп, панели солнечных батарей, подключенные к сети и др. Сейчас в наш быт входит все больше и больше различной электроники.
Теперь предположим, что в нашей электроустановке возникла утечка постоянного тока более 6 мА. Это сдвинет на кривой намагничивания рабочую точку материала по горизонтальной оси H вправо.
Результирующий ток утечки ΔI, равный сумме тока утечки постоянной составляющей ΔI= и утечки переменного тока 30 мА ΔI~ сместится вправо (позиция 3). Результирующий магнитный поток будет иметь вид B2-B3 на кривой намагничивания, т.е. сердечник войдет в насыщение.
А результирующая ЭДС, которая будет наводиться этим магнитным потоком B2-B3 в дифференциальной обмотке УЗО, будет иметь вид на позиции 4.
Т.е. амплитуда результирующей ЭДС в дифференциальной обмотке при той же величине переменного тока утечки ΔI~ и воздействии постоянной составляющей, будет намного меньше, чем без постоянной составляющей ΔI= (позиция 2)!
Зеленая зона на графике — это зона уверенного отключения УЗО типа АС при синусоидальных переменных токах утечки, остальная зона — насыщение сердечника дифференциального трансформатора тока постоянной составляющей.
Резюме
Очень часто для защиты в линию электропроводки устанавливают УЗО типа АС, и в эту же линию подключаются электроприборы, которые могут создавать утечку постоянного тока.
УЗО типа АС при возникновении смешанного тока утечки с постоянной составляющей и синусоидального тока частотой 50 Гц, будет «слепо» к опасной утечке переменного тока и не отключится!
Именно в этом кроется основная проблема при применении УЗО типа АС в современных электросетях.
Это происходит из-за эффекта насыщения сердечника трансформатора дифференциального тока. Поскольку УЗО типа АС проектируются, изготавливаются и настраиваются для обнаружения только синусоидальных токов утечки частотой 50 Гц.
По этой причине были введены жесткие требования для защиты потребителей с разным характером возможных токов утечки в электроустановках и разработаны УЗО разных типов.
А вы еще устанавливаете УЗО типа АС в электрощитах?
УЗО типа АС — об этом никто не расскажет
