Skip to main content.

Эффективная защита для людей и оборудования

В электроустановках с электронными компонентами, которые не имеют гальванической развязки с сетью, могут возникать, в случае коротких замыканий на землю, постоянные токи утечки (f=0) либо токи утечки с частотой сильно отличающейся от частоты сети. 

В качестве примера рассмотрим пробой изоляции промежуточного конденсатора блока питания с мостовой схемой выпрямления В6. 

  

Рис.1 

Ток утечки iFсостоит из суммы отдельных токов iL1,iL2 и iL3 в проводниках L1, L2 и L3. Их магнитные потоки, суммируясь в сердечнике традиционных УЗО типов А или АС, работающих по принципу электромагнитной индукции, образуют поток с постоянной составляющей, которая не тольконе вызовет срабатывание УЗО, но и затруднит обнаружение (или даже исключит) изменяющихся магнитных потоков. 

Другой пример. 

Оборудование с силовой электроникой, такое как, например, источники бесперебойного питания, инверторы или частотные преобразователи, генерирует напряжение в виде прямоугольных импульсов, которые с помощью широтно-импульсной модуляции преобразуются на выходе в синусоидальное напряжение необходимой частоты. Поэтому, частотный преобразователь, в случае пробоя изоляции, сможет генерировать токи утечки широкого спектра частот. Например: 

 

  • постоянный, f=0 Гц; 
  • сетевой частоты, f=50 Гц;  
  • тактовой частоты, f=8 кГц с высшими гармониками 16, 24, 32 кГц и т.д.; 
  • выходной частоты, f=10 Гц; 

Для того, чтобы обеспечить надежную защиту для людей и оборудования во всем диапазоне частот, немецкая фирма DoepkeSchaltgeräteGmbH&CoKG,специализирующаяся в производстве устройств защитного отключения, разработала и выпустила на рынок серию DFS 4B – первые УЗО типа «В» сертифицированные на рынке знаком VDE.  

Серия включает две модификации:  

 

  • NK - со стандартной частотной характеристикой тока срабатывания 
  • SK – со специальной частотной характеристикой тока срабатывания 

Различие между ними заключается в пороге срабатывания при высоких частотах токов утечки. Для пояснения рассмотрим графики (рис.2):  

 

Рис.2 

Кривая 1 –кривая опасности для жизни человека; показывает как реагирует сердце на токи утечки разных частот. 

Известно, что при частоте 50 Гц, безопасным считается ток утечки максимум 30 мА. При постоянном токе этот уровень значительно повышается, т.к. человек к постоянному току менее чувствителен. С увеличением частоты, кривая резко уходит вверх. Все токи, находящиеся выше, вызовут фибрилляцию сердечных мышц, в результате чего может наступить смерть. 

Если бы УЗО осуществляло только защиту от кардиологического воздействия электрического тока, характеристика срабатывания соответствовала бы кривой 1. Но УЗО должно защитить человека и от других патологических воздействий электрического тока, например, термического и электрохимического. Для исключения этих воздействий, токовая граница должна проходить ниже значения 0,3 А чтобы не вызвать необратимых последствий в организме (кривая 2).  

Значение 0,3 А известно также как максимальное значение тока утечки, гарантирующее защиту от возникновения пожара. Сравнив кривые 1 и 2, видим, что токи утечки частотой менее 600 Гц оказывают кардиологическое воздействие в большей степени, а токи частотой более 600 Гц – патологическое. 

Кривая 3 учитывает все возможные механизмы воздействия. Находясь ниже кривых 1 и 2, она соответствует защите при прямом прикосновении. 

УЗО с характеристикой BNK должно полностью исключить все опасные воздействия токов утечки во всем диапазоне частот. Поэтому, ток срабатывания УЗО (кривая 4) ни в какой точке не должен превышать граничную кривую 3. 

При наличии нескольких частотных преобразователей и/или длинных кабелей к двигателям, УЗО может нежелательно срабатывать из-за высоких токов утечки в диапазоне частот более 1 кГц. Это приводит к производственному браку из-за частых остановок оборудования. Чтобы этого не происходило, ток срабатывания УЗО искусственно завышают до 10 или 20 кратного значения номинального тока утечки (кривая 5). 

Естественно, что в этом диапазоне частот чувствительность УЗО понижается – оно может защитить только от косвенного прикосновения. 

Машин и механизмов с частотным управлением становится все больше и больше. В каждом случае для защиты людей и оборудования необходимо применять универсальные УЗО типа В. Необходимо также, указать на причины, могущие вызвать нежелательное их срабатывание. 

  1. Производитель частотных преобразователей должен указывать максимальную длину кабеля к двигателю. При превышении этого значения, токи утечки значительно возрастут.
  2. Решающим является и вопрос выбора фильтра электромагнитных помех. Предпочтителен выбор 4-проводного фильтра, в котором возникающие токи утечки через нулевой проводник, будут возвращаться назад через УЗО.

Не допускается последовательное соединение УЗО разных типов, например, В и А, как представлено на схеме (рис.3) (не применять на практике!). 

 

DFS_4_B_NKТакую схему соединения можно встретить на большой стройке, где от главного распределительного щита запитываются промежуточные, даже с частотным преобразователем для управления подъемным краном. В этом случае, УЗО типа В может пропускать, не отключая до 600 мА постоянного тока утечки, который, возвращаясь назад, к УЗО типа А, будет вызывать подмагничивание сердечника трансформатора, повышая его нечувствительность к возможно появившимся переменным токам утечки до несрабатывания. По этой причине, электронное оборудование не должно подключаться к распределительному щиту с УЗО типа А, а напрямую к счетчикуWh. 

Вы всегда найдете нужное решение своей задачи выбрав УЗО типа В из широкого спектра выпускаемой продукции, включающего: 

  • 2 и 4 полюсное исполнение; 
  • на номинальные токи от 16 до 125 А; 
  • на номинальные токи утечки от 30 до 500 мА; 
  • с 2-мя характеристиками срабатывания: NKи SK; 
  • все типы в 4-хмодульном исполнении 
  • селективные. 

Рады быть Вам полезными!