Принцип роботи ПЗВ: як правильно підключати ПЗВ. Захист від струму витоку Електрична схема блоку керування

18.08.2023

Схема:

Розроблений автором багато років тому і описаний у статті "Захист від струму" ("Моделіст-конструктор", 1981, № 10, с. 29, 30) захисно-вимикаючий пристрій спрацьовував при появі на незаземленому металевому корпусі приладу напруги, що захищається більше 24 В щодо землі. Сьогодні заземлення корпусів приладів стало обов'язковим і більш правильним контролювати струм у заземлювальному проводі. У разі порушення ізоляції між корпусом і мережею допустиме значення цього струму (4... 10 мА) буде перевищено, що й послужить сигналом відключення несправного приладу від мережі.

Пристрій:
Схема пристрою захисту, що діє за таким принципом, показано на рис. 1. Виделку ХР1 вставляють у розетку, оснащену заземлюючим контактом. До розетки XS1 підключають мережеву триконтактну вилку електроприладу, що захищається. Електронний вузол захисного пристрою живиться від мережі через понижувальний трансформатор Т2 і випрямляч мостової на діодах VD2-VD5. Напруга живлення мікросхеми-таймера DA1 та підсилювача на транзисторі VT1 стабілізовано за допомогою стабілітрона VD6.

У розрив дроту, що з'єднує заземлювальні контакти вилки ХР1 і розетки XS1 (ланцюг РЕ) включена первинна обмотка трансформатора струму Т1. Напруга, пропорційна струму, що протікає по ній, виділяється на резисторі R1 і після випрямлення одно-напівперіодним випрямлячем на діоді VD1 через підсилювач постійного струмуна транзисторі VT1 надходить на вхід таймера S DA1.

Якщо струм витоку відсутня, напруга на колекторі транзистора і вході таймера має високий, але в виході таймера (вив. 3) низький логічний рівень. При збільшенні струму витоку понад допустиме значення високий рівеньнапруги на колекторі VT1 зміниться низьким, що дозволить роботу таймера DA1. На його виході з'являться імпульси позитивної полярності, перший із яких відкриє триністор VS1. Реле К1, розімкнувши контакти, відключить навантаження від мережі. Блимання світлодіода HL1 покаже, що захист спрацював. Частота миготіння (1...5 Гц) залежить від номіналів резисторів R7, R8 та конденсатора Сб.

Після усунення витоку триністор VS1 залишиться відкритим, а контакти реле К1.1 розімкненими. Для того щоб подати на навантаження мережну напругу, пристрій захисту необхідно повернути у вихідний стан: вимкнути на деякий час, натиснувши кнопку SB1, і знову включити, відпустивши її.

Конденсатори С1 та С4 усувають помилкові спрацьовування від короткочасних перешкод у мережі. Ланцюг R6C5 запобігає запуску таймера в результаті перехідних процесів при включенні живлення. Ланцюг R9C8VD7 пригнічує комутаційні викиди напруги на обмотці реле К1.

Друкована плата:

Друкована плата пристрою захисту та розташування деталей на ній зображено на рис. 2.

Деталі:
Транзистор КТ3102А можна замінити іншим тієї ж серії або серії КТ312, КТ315. Імпортні аналоги таймера КР1006ВІ1 - NE555 та багато інших з цифрами 555 в позначенні. Триністор КУ101Б у розглянутому пристрої можна замінити одним із серій КУ201, КУ202.
Реле К1 - РЕМ47 виконання РФ4.500.407-01 (опір обмотки - 160...180 Ом). При потужності навантаження понад 1 кВт її необхідно комутувати за допомогою реле з потужнішими контактами, а встановлене на платі реле К1 використовувати як проміжне.
Трансформатор струму Т1 виготовлений з трансформатора, що узгоджує, від трансляційного гучномовця. Магнітопровід трансформатора - сталевий Ш8х10. Обмотка з меншим числом витків видалена, а на її місце намотані три витки ізольованого дроту діаметром близько 2 мм - це первинна обмотка трансформатора струму. Колишня первинна обмотка узгоджувального трансформатора тепер стає вторинною. Її висновки підключають до резистори R1. Трансформатор живлення Т2 - будь-який знижувальний з первинною обмоткою на 220 Віс двома з'єднаними послідовно вторинними обмотками на 9, 100 мА або з однією вторинною на 15...18 В. Значення струму спрацьовування захисту повинно знаходитися в інтервалі 4...10 мА. Цього домагаються добіркою резистора R2, а при необхідності і зміною числа витків первинної обмотки трансформатора струму Т1. Витік 10 мА можна імітувати, включивши первинну обмотку трансформатора Т1 в мережу 220 В через резистор 22 кОм потужністю не менше 5 Вт.

ПЗВ монтуються в розподільчих щитках після головного (вступного) автомата. Допускається встановлення одного ПЗВ (струм витоку 30 мА) на всю квартиру (будинок). У цьому випадку для його захисту доцільним буде встановлення після нього автомата, меншого номіналу за амперажем (якщо ПЗВ стоїть на 32 А, то автомат має бути на 25 А). Мінусом такого способу установки буде повне відключення напруги у квартирі при його спрацьовуванні.

Непоганою альтернативою зв'язки ПЗВ+автомат буде встановлення диференційованого автомата, що поєднує в собі автомат і ПЗВ. Це гарний вихід, якщо в електрощиті недостатньо місця. Дифіринційний автомат займає меншу кількість модулів. Однак його вартість буде набагато більшою за вартість ПЗВ+автомат навіть для диференціальних автоматів вітчизняного виробництва.

Хороший варіант - одне "вступне" ПЗВ + додаткові відходять на кожну потрібну групу, що відходить від щита, лінію (ванна кімната, кухня, дитяча). Мінус цього способу - більш високі витрати на електроустаткування та необхідність мати місце у щиті під додаткові ПЗВ.

Скільки саме приладів ПЗВ буде потрібно для конкретної квартири, точно відповість лише фахівець після проведення відповідних розрахунків. Проте, знаючи принцип підрахунку, можна й самому провести попередню розкладку. Наприклад, в однокімнатній квартирідостатньо підключити до контуру розеток одне ПЗВ, розраховане на струм витоку в 30 мА.

У чотирикімнатній квартирі, де встановлено п'ятнадцять груп розеток, розумно використовувати п'ять ПЗВ, а також один пристрій на всю групу освітлення, і окремо на електроплиту і водонагрівач. Більш чуйний прилад з номінальним вимикаючим диференціальним струмом 10 мА бажано підключити до мережі пральної машини.

Для контролю всієї електропроводки на вході в котеджі або багатокімнатних апартаментах можна встановити додатково до розрахункових одне загальне ПЗВ з номінальним струмом відключає 300 мА. Однак, щоб не перевантажувати домашню мережу великою кількістю автоматики, можна використовувати прилади диференціального плану, що поєднують обидві захисні функції.

Виробляються також ПЗВ вбудовані в розетку - встановлюються вони на місце наявної розетки, або у вигляді перехідника, який просто встромляють в розетку, а вже в нього - вилка електроприладу. Є аналог ПЗВ вбудовані в розетки, це - ПЗВ вбудовані у вилки.

Такі ПЗВ гарні своєю простотою підключення, позбавляючи заміни електропроводки в потрібних приміщеннях (зазвичай ванні кімнати, кухні), але сильно програють ПЗВ, що монтується в електрощитах за своєю ціною - вони будуть дорожчими приблизно в 3 рази.

Для підвищення захищеності електрообладнання також застосовуються додаткові пристрої, датчик перевищення напруги (ДПН) або багатофункціональний пристрій захисту (УЗМ).

Датчик перевищення напруги ДПН 260 - призначений для обмеження максимально допустимої напруги на навантаженні. ДПН 260 працює спільно з ПЗВ або диференціальним автоматом зі струмом витоку 30 - 300 мА. Напруга спрацьовування ДПН 260 встановлюється в межах 255 - 260, час спрацьовування - 0,01 сек. Виконаний у стандартному модулі (D=18 мм) та призначений для встановлення на DIN - рейку 35 мм.

Останнім часом широко застосовуються УЗМ - пристрій захисту багатофункціональний (УЗМ 30 УЗМ 31 УЗМ 40 УЗМ 41). Воно призначене для захисту підключеного до нього обладнання від руйнівного впливу потужних імпульсних стрибків напруги, викликаних електромагнітними імпульсами близьких грозових розрядів або спрацюванням близьких і підключених до цієї ж мережі електромоторів, магнітних пускачів або електромагнітів, а також для відключення обладнання при виході мережевої напруги (170 – 270В або 170 – 250В залежно від застосовуваного УЗМ) в однофазних мережах. Увімкнення обладнання відбувається автоматично при відновленні напруги до нормального, після закінчення затримки повторного включення.

На відміну від ДПН 260, що працює тільки з ПЗВ, це самостійний пристрій і може бути підключений до існуючої мережі як додатковий засіб захисту.

Фазний провід обов'язково підключається до клеми «L», а нульовий до клеми «N».

Основні параметри УЗМ:

Макс. струм шунтування імпульсів варистором 8000 А
Забезпечує придушення імпульсів з енергією до 200 Дж
Захист навантаження від підвищеної напруги понад 250/270 В
Захист навантаження від зниженої напруги менше 170 В
Фіксована затримка спрацьовування 0,2 с
Фіксована затримка повторного включення: 1хв (УЗМ-30, УЗМ-40, УЗМ-31, УЗМ-41)
6хв (УЗМ-50)
Зберігає працездатність у широкому діапазоні
напруги живлення 0...440 В
Час спрацьовування імпульсного захисту, нс:<25

Найменування Uверх, Iн max, А
УЗМ-31 250 30
УЗМ-41 250 40
УЗМ-30 270 30
УЗМ-40 270 40
УЗМ-50 270 50

Навіщо потрібні ПЗВ та дифавтомат? Який загальний принцип їхньої роботи? Чим вони відрізняються?

У житловій квартирі приміщенням з підвищеною небезпекою обов'язково вважається ванна кімната. Нерідко до таких приміщень зараховують і кухню. І там, і там може бути більш висока температура повітря, стислість простору і висока відносна вологість. Перелічені фактори призводять до того, що ізоляція проводів та електроустаткування зношується швидше, а напруга дотику збільшується до смертельно небезпечних значень.

Щоб ліквідувати цю небезпеку та встановлюється захист від струмів витоку, що реалізується, як правило, на базі або диференціального автомата. Обидва пристрої «порівняють» електричний струм, що протікає по фазному дроту, зі струмом в нульовому робочому провіднику. У разі виникнення різниці апарат розриває ланцюг.

Це означає, що і ПЗВ, і дифавтомат не допускають протікання електричного струму набік, тобто в землю. Виходить, що навіть якщо під напругу потрапила людина, торкнувшись фазного дроту безпосередньо або через корпус електроприладу при пошкодженій ізоляції, апарати захисту від струмів витоку зможуть врятувати його від вірної смерті. Адже спрацьовують вони на різницю струмів від 10 мА за час, який обчислюється частками секунди.

До вибору апарату захисту від струмів витоку необхідно підходити грамотно. Якщо встановити в лінію живлення ванної кімнати дифавтомат на 100 мА, такий захист навряд чи можна вважати ефективним. Людина може дуже серйозно постраждати від ураження електричним струмом, а для автомата це буде штатний режим, розмикання ланцюга не станеться. Тому на ванну або кухню краще передбачити ПЗВ або дифавтомат на 10-30 мА. На загальне введення квартири за бажання можна ставити апарат, який спрацьовує за вищезгаданих 100 мА. Це забезпечить селективність захисту, тобто вимикатиметься саме та лінія, в якій є несправність.

ПЗВ та дифавтомати не є панацеєю та порятунком від усіх небезпек, пов'язаних з використанням електроенергії. Вони не врятують, якщо вас догодить торкнутися одночасно фазного і нульового робочого провідника, адже апарат не може відрізнити, через що йде струм - через навантаження або тіло людини. Про це необхідно постійно пам'ятати, захищати струмопровідні частини, які нормально перебувають під напругою, від прямого дотику і не забувати відключати лінію від напруги під час ремонту.

Насамкінець розповімо і про те, чим же відрізняються один від одного ПЗВ та дифавтомат. Все відносно просто: ПЗВ забезпечує захист лише від струмів витоку. Максимально-струмового захисту воно не дає, тому якщо, наприклад, в розетку мережі, що захищається лише ПЗВ, встромити шматок дроту двома кінцями, то нещасне ПЗВ згорить разом з проводкою, але нічого не відключить. Адже різниця струмів у фазному та нульовому провіднику в цьому випадку буде відсутня. І якщо як захист від струмів витоку ви вибрали ПЗВ, то в ланцюг необхідно включити ще й звичайний автоматичний вимикач з відповідною уставкою.

А якщо у вас є бажання заощадити місце у квартирному розподільчому щиті, то краще віддати перевагу диференційного автоматичного вимикача, Що один забезпечує і максимально-струмовий захист, і захист від струмів витоку.

Схема пристрою захисту, що діє за таким принципом, показано на рис. 1. Виделку ХР1 вставляють у розетку, оснащену заземлюючим контактом. До розетки XS1 підключають мережеву триконтактну вилку електроприладу, що захищається. Електронний вузол захисного пристрою живиться від мережі через понижувальний трансформатор Т2 і випрямляч мостової на діодах VD2-VD5. Напруга живлення мікросхеми-таймера DA1 та підсилювача на транзисторі VT1 стабілізовано за допомогою стабілітрона VD6.

У розрив дроту, що з'єднує заземлювальні контакти вилки ХР1 і розетки XS1 (ланцюг РЕ) включена первинна обмотка трансформатора струму Т1. Напруга, пропорційна струму, що протікає по ній, виділяється на резисторі R1 і після випрямлення одно-напівперіодним випрямлячем на діоді VD1 через підсилювач постійного струму на транзисторі VT1 надходить на вхід S таймера DA1.

Якщо струм витоку відсутня, напруга на колекторі транзистора і вході таймера має високий, але в виході таймера (вив. 3) низький логічний рівень. При збільшенні струму витоку понад допустиме значення високий рівень напруги на колекторі VT1 зміниться низьким, що дозволить роботу таймера DA1. На його виході з'являться імпульси позитивної полярності, перший із яких відкриє триністор VS1. Реле К1, розімкнувши контакти, відключить навантаження від мережі. Блимання світлодіода HL1 покаже, що захист спрацював. Частота миготіння (1...5 Гц) залежить від номіналів резисторів R7, R8 та конденсатора Сб.

Друкована плата пристрою захисту та розташування деталей на ній зображено на рис. 2. Транзистор КТ3102А можна замінити іншим тієї ж серії чи серій КТ312, КТ315. Імпортні аналоги таймера КР1006ВІ1 - NE555 та багато інших з цифрами 555 в позначенні. Триністор КУ101Б у розглянутому пристрої можна замінити одним із серій КУ201, КУ202.

Реле К1 - РЕМ47 виконання РФ4.500.407-01 (опір обмотки - 160...180 Ом). При потужності навантаження понад 1 кВт її необхідно комутувати за допомогою реле з потужнішими контактами, а встановлене на платі реле К1 використовувати як проміжне.

Трансформатор струму Т1 виготовлений з трансформатора, що узгоджує, від трансляційного гучномовця. Магнітопровід трансформатора - сталевий Ш8х10. Обмотка з меншим числом витків видалена, а на її місце намотані три витки ізольованого дроту діаметром близько 2 мм - це первинна обмотка трансформатора струму. Колишня первинна обмотка узгоджувального трансформатора тепер стає вторинною. Її висновки підключають до резистори R1. Трансформатор живлення Т2 - будь-який знижувальний з первинною обмоткою на 220 Віс двома з'єднаними послідовно вторинними обмотками на 9, 100 мА або з однією вторинною на 15...18 В. Значення струму спрацьовування захисту повинно знаходитися в інтервалі 4...10 мА. Цього домагаються добіркою резистора R2, а при необхідності і зміною числа витків первинної обмотки трансформатора струму Т1. Витік 10 мА можна імітувати, включивши первинну обмотку трансформатора Т1 в мережу 220 В через резистор 22 кОм потужністю не менше 5 Вт.

Витік струму в землю – досить популярне та ходове поняття. Більшість людей користуються ним у розмовному побуті, але не кожен розуміє його фізичну сутність і остаточно не усвідомлює масштаб згубних наслідків цього явища. Для людей, які не знають тонкощів електротехніки, достатньо буде знати, що під цим поняттям слід розуміти протікання струму від фази в землю по небажаному і не призначеному для цього шляху, тобто по корпусу обладнання, металевій трубі або арматурі, сирій штукатурці будинку або квартири. та іншим струмопровідним конструкціям. Умовами виникнення витоків є порушення цілісності ізоляції, яке може бути спричинене старінням, термічним впливом, як правило, спричиненим перевантаженням електроустаткування або механічним пошкодженням. У цій статті ми розповімо читачам сайту, чим небезпечний витік струму в квартирі, які причини її виникнення та заходи захисту в домашніх умовах.

Чим вона небезпечна?

Електрична ізоляція не може бути ідеальною, тому при роботі споживача електроенергії, навіть у разі її повної справності, витік струму завжди має місце, величина якої має мізерне значення і не становить небезпеки для людини. У разі часткового або повного порушення ізоляції значення струмових витоків зростають і можуть бути серйозною загрозою здоров'ю та життю людей. Простіше кажучи, у разі втрати опору ізоляції при дотику до корпусу електротехнічного пристрою, кабельної оболонки, штепсельної вилки або розетки, труби водопроводу або опалювальної системи, стіни будинку або квартири людське тіло виступить у ролі провідника, через який пройде протікання струмів витоку в землю. Наслідки можуть бути найсумнішими, аж до смерті.

Не варто забувати про те, що наявність витоку в електрогосподарстві будинку та квартири може впливати на споживання електричної енергії. За наявності даного явища у проводці, навіть у разі відключення всіх споживачів, електричний лічильник фіксуватиме витрати електрики.

Характерні ознаки

Маючи поняття, що таке витік електрики, причини виникнення та супутні небезпечні наслідки, господареві будинку чи квартири не заважає знати, як визначити електроустаткування зі зниженим опором ізоляції. Для початку слід твердо засвоїти, якщо при дотику до електричного приладу, до трубопроводів або стін у приміщенні, відчувається навіть ледь вловимий вплив електрики, в мережі будинку або квартири має місце витік струму. Втрата опору ізоляції може статися, як у несправних споживачах електроенергії, і у проводці. Часта ознака небезпечного явища - коли.

Як визначити, чи пошкоджено електроприлад?

Класичним засобом вимірювання опору ізоляції є мегомметр, але так як прилад в домашньому побуті річ досить рідкісна, для цієї мети можна використовувати найпростіші і доступні засоби вимірювання, такі як індикатор напруги і мультиметр.

Інший варіант – перевірити витік струму індикатором напруги. Такий спосіб перевірки можна використовувати в тому випадку, якщо електроприлад має металеву оболонку. У випадку, коли є сумніви щодо справності та безпеки користування приладом, наявність або відсутність витоку можна перевірити викруткою-індикатором, призначеним для пошуку фази в мережі. Для цього необхідно при включеному споживачі доторкнутися жалом викрутки-індикатора до металевого корпусу електротехнічного пристрою, якщо відбудеться навіть слабке спрацювання індикації фазошукача, споживач, що перевіряється, несправний і становить небезпеку. Докладніше про те, що ми розповіли в окремій статті.

Витік струму на корпус у приладі з металевою оболонкою може бути спричинений не лише втратою опору ізоляції. Причиною цього може бути обрив перемички заземлюючої металевий корпус виробу, якщо передбачена система заземлення.

Важливо!Під час перевірки необхідно бути обережними і виключити дотик руками металевого корпусу виробу і жала викрутки.

Перевірка мультиметром. мультиметр виробляється тільки на знеструмленому обладнанні. Перед перевіркою вимірювальний прилад необхідно переключити у режим вимірювання опору на позначці 20 МОм. Щуп мультиметра зафіксувати на корпусі виробу, що перевіряється, другий на одному з контактних штирів вилки. Таку ж операцію необхідно зробити для другого контактного штиря та із заміною полярності щупів. На справному електрообладнанні на шкалі вимірювального приладу має висвічуватись нескінченність. В іншому випадку електрообладнанням користуватися не можна, його необхідно або здати в ремонт або утилізувати. ми також розглянули сайт.

Перевірка мегомметром. Порядок перевірки такий самий, як у випадку з мультиметром. Користуючись мегомметром, необхідно пам'ятати, що при обертанні його рукоятки на виході цього приладу генерується напруга від 500 до 1000 Вольт, які можуть вивести з ладу безповоротно слаботочні електронні елементи обладнання.

Про те, що ми розповідали в окремій статті на сайті!

Пошук проблеми в електропроводці

Витік у прихованій проводці будинку або квартири може викликати ураження електричним струмом під час штукатурки стін або клейки шпалер. Як її виявити без залучення спеціалістів та використання спеціальних приладів. Існує перевірений спосіб перевірки витоку в прихованій проводці будинку або квартири з використанням транзисторного радіо, що має середньохвильовий і довгохвильовий діапазони прийому. Перед перевіркою необхідно вимкнути усі споживачі електроенергії. Далі необхідно пройтися з приймачем, попередньо налаштованим на частоту, де немає мовлення радіостанцій, у безпосередній близькості від стін у місцях прокладки проводки. При наближенні до проблемного місця динамік приймача почне фонувати.

Схожі статті: