В настоящее время отдельными заводами налажен серийный выпуск приборов защитного отключения. Выпускаемые приборы предназначены в основном для защиты на электрифицированном инструменте и в горнодобываю щей промышленности, хотя некоторые из них могут использоваться и в других отраслях промышленности. Для защиты потребителей электроэнергии промышленных предприятий приборы защитного отключения серийно не выпускаются, что объясняется в значительной мере отсутствием разработанных схем, удовлетворяющих всем требованиям к защитному отключению. Кроме того, защита общепромышленных электроустановок достаточно эффективно осуществляется применением зануления и заземления.
При разработке схем выпускаемых приборов защитного отключения использовались принципы их построения, изложенные в § 5-2. Иногда в схемах используется сочетание нескольких принципов и такие приборы принято называть комбинированными. Рассмотрим подробнее схемы и параметры выпускаемых приборов защитного отключения.
Асимметр РА-74/2 предназначен для защитного отключения в электроустановках с изолированной нейтралью небольшой протяженности в условиях повышенной опасности поражения электрическим током (в основном на торфоразработках). Схема прибора (рис. 5-8) реагирует на несимметрию фазных напряжений. В качестве фильтра напряжения смещения нейтрали используется схема из трех емкостей С, соединенных в звезду. Датчиком служит обмотка электромагнитного реле Р.
Технические данные прибора: ток трогания реле iтр=0,039 А (39 мА), напряжение трогания Uтр=88 В и время срабатывания реле tср=0,0123 с. Прибор не обладает самоконтролем, поэтому может применяться только как дополнительная защита в дополнение к заземлению. При этом величина сопротивления заземления может приниматься в соответствии с временем срабатывания защиты и установкой прибора. Время срабатывания защиты определяется по (5-2), причем время срабатывания аппарата отключения ta может изменяться в широких пределах в зависимости от типа выключателя: для автоматических выключателей с обратнозависимой от тока характеристикой расцепителя
; для автоматических выключателей с электромагнитным расцепителем
с.
Рис. 5-8. Схема прибора защитного отключения асимметр Р-74/2.
Соответственно полное время срабатывания защиты составит:
В первом случае в соответствии с критериями электробезопасности напряжение на корпусе электроустановки на время срабатывания защиты не должно превышать
100 В, что соответствует сопротивлению заземляющего устройства
Ом.
Во втором случае величину сопротивления заземления можно практически не нормировать
12 кОм.
Однако такой подход к выбору сопротивлений заземления предусматривает высокую надежность прибора защитного отключения. Если же надежность недостаточна, сопротивления заземления необходимо уменьшать до величин, определяющих некоторый заданный уровень безопасности.
Одним из существенных недостатков асимметра является большой ток срабатывания реле, что заставляет выбирать емкости фильтра значительной величины (С=0,25 мкФ). Включение в электроустановку таких емкостей существенно повышает опасность поражения человека при прикосновениях к фазным проводам, от которых асимметр не защищает.
Реле РКЗ-Н51 (первый вариант) осуществляет защиту при замыканиях на землю, при ухудшениях изоляции и прикосновениях человека к фазным проводам. В схеме прибора (рис. 5-9) входной сигнал возникает в результате воздействия выпрямленного напряжения на изоляцию электроустановки:
где U — модуль фазного напряжения, В (прибор выпускается на 380, 220 и 127 В); Rp— сопротивление обмотки реле, Ом; Rэ — эквивалентное сопротивление изоляции, Ом,
Рис. 5-9. Схема прибора РКЗ-Н51 (первый вариант).
Защиту от прикосновения к фазным проводам реле осуществляют только в коротких неразветвленных сетях. При значительных емкостных проводимостях сети может возникать опасность поражения человека емкостными токами утечки (опасность для человека в этом случае усугубляется прохождением одновременно переменного и постоянного тока).
Главные недостатки прибора вытекают из принятого принципа построения защиты. Неселективность, отсутствие самоконтроля и подверженность ложным срабатываниям при колебаниях напряжения сети ограничивают применение прибора.
Рис. 5-10. Схема прибора УАКИ.
Устройство автоматического контроля и улучшения изоляции (УАКИ) предназначено для непрерывного контроля изоляции, защитного отключения и компенсации емкостных токов утечки изоляции. В схеме прибора (рис. 5-10) сочетаются два принципа получения входного сигнала: фильтрация небаланса фазных напряжений и наложение выпрямленного оперативного тока. Датчиком в схеме служит двухобмоточное реле РКН, обеспечивающее время срабатывания tср=0,12 с при снижении уровня сопротивления изоляции до сопротивления уставки и tcp =0,03 с при замыкании фазы на корпус.
Использование двухобмоточного реле позволило повысить надежность прибора, однако при значительной несимметрии сопротивлений фазной изоляции возможны ложные срабатывания прибора [Л. 13]. Компенсация емкостной составляющей тока утечки, предусмотренная в приборе, нерегулируема, что исключает возможность полной компенсации.
Рис. 5-11. Схемы магнитных пускателей, а — С-901; б — С-881.
Схема не обеспечивает селективности и лишена самоконтроля, что усложняет поиск неисправного электрооборудования при срабатываниях прибора и допускает применение прибора только в качестве дополнительной защиты в условиях особой опасности поражения электрическим током и взрывоопасности — в подземных электроустановках с изолированной нейтралью.
Магнитные пускатели С-901 и С-881 выпускаются для защиты на электрифицированном инструменте однофазного (С-901) и трехфазного (С-881) тока. В принципиальной схеме приборов используется входной сигнал, получаемый фильтрами небаланса фазовых токов (рис. 5-11).
Рис. 5-12. Схема магнитного пускателя С-904.
В схеме пускателей датчиком входного сигнала является ТНП, сигнал от которого усиливается транзисторным усилителем. Использование надежного усилителя позволило резко повысить чувствительность схемы (ίтр=10 мА), что в свою очередь обеспечивает защиту от поражения при прикосновениях к фазным проводам. Основной недостаток приборов — отсутствие самоконтроля, что допускает их применение только совместно с заземлением.
Магнитный пускатель С-904 защищает от поражения при глухих замыканиях на корпус и контролирует исправность заземляющего провода.
Таблица 5-2
Основные технические характеристики приборов защитного отключения серийного производства
З/З — защитное заземление.
В схеме прибора (рис. 5-12) сочетается контроль оперативным выпрямленным напряжением и регистрация тока замыкания на землю. Оперативным напряжением осуществляется контроль исправности заземляющего (зануляющего) провода и дистанционное управление электроинструментом. При замыканиях на корпус ток замыкания, проходящий в первичной
обмотке трансформатора тока ТТ создает входной сигнал для срабатывания реле РЗ. Одним из своих контактов реле РЗ самоблокируется, а другим разрывает цепь питания реле ΡΠγ, что приводит к отключению от сети цепи управления пускателем. Таким образом, входной сигнал в схеме получается с использованием тока замыкания, поэтому прибор не обладает селективностью и самоконтролем. Уставка пускателя обеспечивает ограничение тока через организм человека до 0,76 мА. Применяется на ручном электроинструменте в сетях с глухозаземленной и изолированной нейтралью.
Основные характеристики приборов защитного отключения, выпускаемых нашей промышленностью, сведены в табл. 5-2.