Узо в системе tn c: почему ПУЭ запрещает его использовать и как правильно поступить — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

почему ПУЭ запрещает его использовать и как правильно поступить

Эта публикация написана для разрешения частого вопроса: «можно ли ставить УЗО без заземления?» К великому сожалению, многие горе-электрики утверждают: «УЗО в системе TN-C ставить категорически запрещено!» В подтверждение своих слов ссылаются на ПУЭ-7, а конкретно на пункт 1.7.80. И что самое удивительное, цитируют только первое предложение этого пункта.

Расставим все «точки над и» — выясним истину и больше не позволим безграмотным людям сеять дезинформацию!

Первым делом определим термины, которые важны в контексте нашей статьи, а также употребляются в ПУЭ:

Система TN-C или именуемая в народе «двухпроводка» — это система заземления, где роль рабочего нуля и защитного (заземления) выполняет один проводник. Более корректно называть эту систему четырехпроводной: три фазы и нулевой проводник (совмещенный с защитным). Просто чаще всего в дом или квартиру заходит одна фаза, поэтому употребляется формулировка «двухпроводная». Данная система использовалась повсеместно до 90-х годов, поэтому именно она до сих пор используется на всех старых объектах.

Проводник PEN — рабочий ноль и защитный проводник в одном лице. В роли защитного выступает при «занулении» электроустановок. В жилом фонде практически не использовался как защитный проводник, исключение — зануление электроплит и (если кто еще помнит) единственная кухонная розетка с «заземлением». В целом, позиция многих электриков — в бытовых приборах зануление лучше не использовать.

Проводник N — нулевой рабочий проводник, без функции защитного.

Проводник PE — защитный нулевой проводник, по которому не протекают рабочие токи электроприборов.

Итак, теперь посмотрим, что гласит «такой непонятный» пункт 1.7.80 из 7-го издания ПУЭ:

«Не допускается применять УЗО, реагирующие на дифференциальный ток, в четырехпроводных трехфазных цепях (система TN-C). В случае необходимости применения УЗО для защиты отдельных электроприемников, получающих питание от системы TN-C, защитный PE-проводник электроприемника должен быть подключен к PEN-проводнику цепи, питающей электроприемник, до защитно-коммутационного аппарата.»

К сожалению, некоторые личности видят в этом пункте только первое предложение, а читать и вникать дальше — не считают нужным. В связи с этим и возникают ложные утверждения о недопустимости установки УЗО в двухпроводке.

Говоря же простым языком (куда уж проще, в ПУЭ это понятно описано), это означает, что после защиты по дифференциальному току, УЗО или дифавтомата, нулевой проводник может выполнять только функцию рабочего N. Если необходимо зануление (не рекомендую его использовать вообще), то его нужно подключать до УЗО. Вот и все, так просто!

Авторы правил установки электрооборудования таким образом акцентировали внимание на том, что «защитно-рабочий» PEN перестает выполнять защитную функцию при установке какого-либо коммутационного прибора. Ведь устанавливать в цепь PE размыкающие устройства запрещено, а следовательно и PEN коммутировать нельзя. Однако если очень нужно — пожалуйста, только придется сначала разделить нулевой проводник на N и PE. А уже после разделения ставит на N любые расцепители.

А если зануление не используется вообще, то и в разделении нет никакой надобности.

На почве первого предложения из правил родились бредовые утверждения типа: «без заземления ставить УЗО категорически нельзя, только дифавтомат» или наоборот. Я понимаю, что в интернете много чего написано, но подобные высказывания встречаются часто. Вред от такой информации очевиден.

Резюмируя все вышесказанное, а также и тот факт, что в системе TN-C нет надежного заземления — УЗО можно и нужно ставить для защиты!. Основной защитой человека в электроустановках служит заземление, а потом уже расцепители, реагирующие на дифференциальный ток. В отсутствии же заземления, диф-защита выполняет основную роль в электробезопасности человека.

Собственно на этом предлагаю закончить и напоследок хочется выразить свое мнение о различных правилах и инструкциях, официальных и неофициальных: читать нужно до конца, осмысливая прочитанное. Может случится так, что в новых выпусках ПУЭ появится ошибка — ведь редакторы тоже люди. Честно говоря, не поворачивается язык назвать разумными тех, кто слепо цитирует официальные документы, даже не вникая.

Оцените публикацию: Оценка: 3.9 (116 голосов)

Смотрите так же другие статьи

УЗО и дифавтоматы без заземления (TN-C)

Сегодня в нашей статье мы обсудим интересный вопрос. А именно, почему в системе заземления TN-C устройства защитного отключения присутсвует так называемое УЗО и дифавтомат. Система TN-C — это система заземления, где нулевой N и защитный PE проводник объединены в один так называемый PEN-проводник.

УЗО или дифавтоматы предназначены для защитного отключения сети, в случае утечки тока на землю и защиты человека при косвенно прикосновении от поражения электрическим током. В общем говоря это такие аппараты защиты, которые производят отключение и фазного и нулевого проводника

Дело в том, что система TN-C — это старая двухпроводная система, или четырёх проводная система электроснабжения, где вместо заземления в редких случаях используют зануление, которая применялась в старом фонде жилых и нежилых построек.

Чтобы ответить на данный вопрос обратимся к нескольким пунктам ПУЭ.

ПУЭ-7

П. 1.7.80

Не допускается применять УЗО, реагирующие на дифференциальный ток, в четырехпроводных трехфазных цепях (система TN-C). В случае необходимости применения УЗО для защиты отдельных электроприемников, получающих питание от системы TN-C, защитный РЕ-проводник электроприемника должен быть подключен к PEN-проводнику цепи, питающей электроприемник, до защитно-коммутационного аппарата.

П. 1.7.145

Не допускается включать коммутационные аппараты в цепи РЕ- и PEN-проводников, за исключением случаев питания электроприемников при помощи штепсельных соединителей.

Допускается также одновременное отключение всех проводников на вводе в электроустановки индивидуальных жилых, дачных и садовых домов и аналогичных им объектов, питающихся по однофазным ответвлениям от ВЛ. При этом разделение PEN-проводника на РЕ- и N-проводники должно быть выполнено до вводного защитно-коммутационного аппарата.

П. 7.1.21

Во всех случаях в цепях РЕ и РЕN проводников запрещается иметь коммутирующие контактные и бесконтактные элементы.

Допускаются соединения, которые могут быть разобраны при помощи инструмента, а также специально предназначенные для этих целей соединители.

Из выше приведённых пунктов следует, что при установке УЗО или дифавтомата, которые являются либо двухполюсные, либо четырехполюсные, они ставятся в цепь с защитным проводником, даже если это и рабочий ноль, и при этом полноценную защитную функцию они выполнять не будут. В случае утечки тока на корпус бытового прибора, аппарат защиты не сработает, а прикосновении к такому бытовому прибору, вас может ударить током, поэтому эффективности от УЗО или дифавтомата не будет.

Иногда всё же можно ставить такие аппараты защиты, но в этом случае можно быть выполнено зануление защищаемого участка, что является крайней мерой заземления, и может быть опасным, т.к. при обрыве защитного нулевого проводника, на корпусе бытового прибора может появиться опасный потенциал, который может привести к электротравмам, в виде поражения человека или животных электрическим током. При этом разделение нулевого защитного проводника, на защитный Pe и нулевой N должно быть выполнено до аппарата защиты.

Наша компания ГК ПрофЭлектро предлагает широкий ассортимент дифавтоматов и УЗО, а также систем заземления. Приобрести или узнать стоимость звоните по телефону +7 499 707 14 60 или оставляйте заявку [email protected] и мы Вам перезвоним сами!

УЗО в системе TN-C — ставить или нет? | ЭТМ для профессионалов

«Двухпроводкой» называют электрические сети с глухозаземленной нейтралью, с системой заземления TN-C. Основная особенность которой заключается в том, что в одном проводнике объединены функции рабочего и защитного нуля, такой проводник называется совмещенным — PEN. Именно такая система заземления остаётся достаточно распространённой в нашей стране до сих пор.

Напомним расшифровку названий проводников:

— L – фазный проводник.

— N – нулевой рабочий проводник.

— PE – защитный нулевой проводник.

— PEN – совмещенный защитный и рабочий нулевой проводник.

Система TN-C и получила распространение еще во времена СССР, когда нужно было обеспечить жильём «всех и быстро» и использовалась до конца 90-х годов. Напомним, что в ПУЭ 7, в п. 7.1.13 сказано:

«Питание электроприемников должно выполняться от сети 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S.

При реконструкции жилых и общественных зданий, имеющих напряжение сети 220/127 В или 3 х 220 В, следует предусматривать перевод сети на напряжение 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S.»

В предыдущем, шестом, издании в этом же пункте сказано:

Питание электроприемников должно предусматриваться от сети напряжением 380/220 В с глухозаземленной нейтралью. В обоснованных случаях допускается питание от сети выше 380/220 В с глухозаземленной нейтралью. В существующих зданиях, имеющих сети 220/127 В, следует осуществлять перевод сетей на напряжение 380/220 В.

При электрификации использование системы TN-C дешевле, ведь нужно прокладывать 4 провода — 3 фазы и ноль по стоякам или ВЛЭП, поэтому она и применялась во времена массового жилищного строительства во времена СССР, и как можно убедиться выше, «старое» ПУЭ не требовало наличия отдельного PE-проводника.

Так как большая часть населения живет в домах т.н. старого жилого фонда, где о реконструкции зданий и проводки речи и не идёт, то на профильных форумах и сообществах в социальных сетях достаточно часто пользователи задают вопросы типа: «А можно ли мне УЗО в двухпроводку поставить?». Можно, но что об этом говорит ПУЭ и другие нормативные документы? Давайте разберемся.

Суть проблемы

Защитные устройства, управляемые дифференциальным током, УЗО и дифференциальные автоматы, устроены таким образом, что они отключают питание потребителей при возникновении разности токов в фазном и нулевом проводнике. Таким образом, наличие или отсутствие защитного заземления не влияет на работу защитного прибора.

Однако разность токов в фазе и нуле возникает, в случае утечки тока через корпус электрооборудования в землю. Пути протекания токов утечки фактически два:

Через защитный проводник к заземлителю или через естественные заземлители, такие как водопровод и прочее.
Через тело человека.

Если корпус электроприбора металлический, то в случае повреждения изоляции его внутренних компонентов и их соприкосновения с проводящими частями корпуса, на последнем возникает опасный потенциал (сетевое напряжение).

Заземление используется для уменьшения напряжения прикосновения до безопасных величин, а простыми словами — для того, чтобы опасное напряжение «стекало» в землю. Соответственно ток утечки будет протекать по пути фаза-корпус-система заземления. В связи с чем сработают вышеперечисленные устройства и отключат напряжение.

Если электрический прибор не заземлен, то в случае повреждения изоляции опасный потенциал с корпуса никуда не денется, но при прикосновении человека, ток потечет через его тело. В идеализированном случае сработает УЗО или дифавтомат и напряжение отключится, что обезопасит человека от поражения электрическим током.

Сила тока утечки здесь, как и всегда, рассчитывается по закону Ома:

Где U=220В, а R – сопротивления тела человека (может быть 1000 Ом, но может отличаться и в целом зависит от влажности кожи человека и других факторов). Если принять сопротивление тела в 1000 Ом, то ток утечки будет до 220 мА, при том, что смертельный исход может наступить уже при 100 мА.

Сторонники установки УЗО в системе TN-C говорят о том, что типовые УЗО с номинальным током срабатывания в 30 мА отключат напряжение и «всё будет хорошо».

Противники же приводят следующие аргументы:

А если сопротивление тела человека будет больше 1000 Ом, то ток утечки будет меньшим, и УЗО не сработает?

2. Если залипнет фазный контакт, то разорвется только PEN-проводник, что запрещено согласно ПУЭ, и напряжение останется на корпусе — тогда ни о какой безопасности не может идти и речи.

3. Если УЗО и вовсе не сработает?

При этом все вышеперечисленные мнения справедливы как «за», так и «против».

Что говорит «нормативка»?

Начнем с ПУЭ. В п. 1.7.80 сказано:

«Не допускается применять УЗО, реагирующие на дифференциальный ток, в четырехпроводных трехфазных цепях (система TN-C). В случае необходимости применения УЗО для защиты отдельных электроприемников, получающих питание от системы TN-C, защитный PE-проводник электроприемника должен быть подключен к PEN-проводнику цепи, питающей электроприемник, до защитно-коммутационного аппарата.»

Однако сторонники установки УЗО в двухпроводную сеть пренебрежительно относятся к первому предложению, мотивируя тем, что «если очень нужно, то всё-таки можно». Фактически то, что рекомендуется в этом пункте – похоже на зануление, тогда не совсем понятна установка такого «защитно-коммутационного аппарата», ведь при утечке возникнет короткое замыкание на корпус и должен сработать вышестоящий автоматический выключатель.

Также следует помнить о п. 1.7.145:

«Не допускается включать коммутационные аппараты в цепи PE- и PEN-проводников, за исключением случаев питания электроприемников при помощи штепсельных соединителей…»

п. 7.1.21:

«…Во всех случаях в цепях РЕ и PEN проводников запрещается иметь коммутирующие контактные и бесконтактные элементы.»

А также пункт 1.7.50:

«… Для дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ, при наличии требований других глав ПУЭ, следует применять устройства защитного отключения (УЗО) с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА.»

Но кроме ПУЭ есть и другие нормативные документы, рассмотрим некоторые из них. Например, в ГОСТ Р 50571.5.53-2013 «Электроустановки низковольтные. Часть 5-53. Выбор и монтаж электрооборудования. Отделение, коммутация и управление» в пункте 531.2.1.5 сказано:

«Применение устройства защитного отключения, управляемые дифференциальным током, связанного с цепями, не имеющими защитного проводника, если номинальный дифференциальный ток срабатывания не превышает 30 мА, не должно рассматриваться как мера, достаточная для защиты от косвенного прикосновения.»

А в ГОСТ Р 50571.3-2009 «ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ НИЗКОВОЛЬТНЫЕ. Часть 4-41. Требования для обеспечения безопасности. Защита от поражения электрическим током» в пункте 411.4.5 сказано следующее:

«В системах TN для защиты при повреждении могут быть использованы следующие защитные устройства:

— устройства защиты от сверхтока;

— защитные устройства дифференциального тока (УДТ).

Примечание 1 — Если для защиты при повреждении используют УДТ, цепь должна также быть защищена устройством защиты от сверхтока в соответствии с МЭК 60364-4-43[2].

Защитное устройство дифференциального тока (УДТ) не должно применяться в системе TN-C.

При применении УДТ в системе TN-C-S PEN-проводник не должен быть использован на стороне нагрузки. Присоединение защитного проводника к PEN-проводнику должно осуществляться на стороне источника питания по отношению к УДТ.»

ГОСТ 30331.1-2013 (IEC 60364-1:2005) Электроустановки низковольтные. Часть 1. Основные положения, оценка общих характеристик, термины и определения в пункте 312.2.1.1:

«… — система TN-C-S (система распределения электроэнергии, имеющая тип заземления системы TN-C-S), в которой в части системы применяют единый проводник, выполняющий функции нейтрального или заземленного фазного и защитного проводников (см. рисунки 31В1, 31В2 и 31В3). В электроустановках жилых и общественных зданий, торговых предприятий, медицинских учреждений запрещено применять PEN- и PEL-проводники. PEN- или PEL-проводник распределительной электрической сети должен быть разделен на нейтральный или заземленный фазный проводник и защитный проводник на вводе электроустановки…»

И в знакомом многим СП 31-110-2003 «Электроустановки жилых и общественных зданий правила проектирования и монтажа», а точнее, в его актуализированной версии (СП 256.1325800.2016) сказано:

«А.1.7 Применение УДТ для объектов действующего жилого фонда с двухпроводными сетями, в которых у электроприемников нет защитного заземления — эффективное средство в части повышения электробезопасности. Срабатывание УДТ при замыкании на корпус в таких сетях происходит только при появлении дифференциального тока, то есть при непосредственном прикосновении к корпусу (соединении с «землей»). В соответствии с этим установка УДТ может быть рекомендована как временная мера повышения безопасности до проведения полной реконструкции. Решение об установке УДТ должно приниматься в каждом конкретном случае после получения объективных данных о состоянии электропроводок и приведения оборудования в исправное состояние.»

Выводы

Как вы могли убедится, в нормативных документах четко сказано, что установка УЗО в TN-C не может быть основной мерой защиты от поражения током, и может рассматриваться лишь как временная мера повышения безопасности, потому что нет 100% гарантии, что оно сработает и что отключатся оба полюса. То есть УЗО в TN-C имеет место быть, но не стоит уповать на то, что оно вас спасёт.

Основными мерами защиты от поражения электрическим током является всё же заземление и надёжная изоляция токопроводящих частей электрооборудования, а для этого необходима реконструкция электросетей многоквартирных домов, что, в свою очередь, и есть основная проблема обеспечении электробезопасности.

Алексей Бартош специально для vk.com/etm_company

Как подключить узо в системе tn c

Наличие устройства защитного отключения – гарантия безопасной работы электропроводки. Предназначается, в первую очередь, для безопасности жизни человека и предотвращения пожаров и коротких замыканий в электропроводке.

Подключение УЗО в квартире производится по двум самым распространенным России схемам TN-Cи TN-C-S.

TN-C система. Она состоит, из одного общего проводника, выполняющего роль заземления и рабочего «нуля», без отдельного проводника выполняющего функцию заземления.
TN-C-S система. Она включает в свой состав нулевой и заземляющий провод, объединенных в один общий проводник, разделяемый после ввода в помещение на два проводника N(ноль) и PE (заземление). Служит промежуточным вариантом между, редко используемыми в жилищном российском строительстве, системами TN-S, TN-C

Рекомендуемое и самое удобное место расположения УЗО в схеме электропроводки является его установка в электрощите рядом со счетчиком электроэнергии и вводным автоматом, то есть рядом с источником питания.

В процессе монтажа электропроводки для более надежной схемы целесообразно использовать подключение УЗО и автомата на отходящие линии электропроводки с дифференциальной защитой, они дублируют друг друга.

Подключение УЗО в системе TN-C без защитного заземления

При отсутствии заземляющего проводника использование УЗО позволяет снизить опасность от удара электрического тока при коротком замыкании и пробое электротока на корпус бытового оборудования. При использовании УЗО без заземления происходит автоматическое отключение автомата при касании поврежденного участка цепи человеком, и при всех повреждениях электроцепи.

Рис №1. Схема подключения УЗО и автоматов без использования заземления

УЗО в отсутствии заземления обеспечивает защиту помещения от пожара, так как предохраняет от утечки тока металлические конструкции оборудования.

В использовании УЗО без заземления, есть необходимость в значительно большей мере, чем с использованием заземляющего проводника, так как при наличии заземляющего провода уже осуществляется защита человека, а при отсутствии «земли», УЗО компенсирует защиту человека.

Рис №2. Принципиальная схема подключения УЗО в квартире без использования заземления

Подключение УЗО в системе TN-C-S, с защитным и нулевым проводником

Одна из надежных схем использования УЗО заключается с использованием отдельного заземляющего провода и рабочего нулевого проводника.

Использование УЗО в системе TN подразумевает наличие нейтрали, без которой невозможно произвести замер электросчетчиком потребляемой электрической энергии

Электропроводка в системе TN-C-S. За пределами помещения отрезок провода выглядит как проводник PEN в системе TN-C, но со значительно более высокой степенью защиты. Электрозащита электропроводки с заземлением и подключенным УЗО выше, чем степень защиты электропроводки без заземления.

Рис №3. Схема подключения УЗО в системе TN-C-S с заземлением

Подключение УЗО в частном секторе

Частное домовладение подразумевает использование значительного количества бытовых устройств, для, которых требуется использование УЗО. Для подключения УЗО в частном доме используют несколько устройств защиты селективного (избирательного) действия, например для стиральной машины, водонагревателя, печи для сауны или бани и другого оборудования, требуется применение индивидуального УЗО. В этом случае при неисправности произойдет отключение только необходимого поврежденного оборудования.

Рис №4. Схема подключения УЗО для частного дома

Для частного сектора допускается использовать систему ТТ, она подразумевает сама по себе относительную безопасность при пробое сопротивления изоляции на корпус. Повышает степень надежности, УЗО в этом случае гарантирует наивысшую степень безопасности из-за распределения защитного заземления отдельных потребителей индивидуальным заземлителем. УЗО в этой системе, мгновенного срабатывания

Рис №5. Схема подключения УЗО в системе защитного заземления ТТ

В российских электросетях ПУЭ рекомендует применение стандартной системы TN-C-S, объясняется это, прежде всего тем, что при токах КЗ, ток проходит в землю через защитное заземление, а не идет в проводник РN, поэтому отключение не всегда проходит. Именно для таких случаев и рекомендуется устанавливать УЗО, реагирующее на минимальные токи утечки.

При отключении УЗО необходимо проверить состояние проводки, отсутствие постороннего запаха оборудования, устранить причины и после этого ввести УЗО в работу.

Памятка: На корпусе УЗО находится кнопка «ТЕСТ», предназначенная для проверки срабатывания УЗО, нажав кнопку можно убедиться в мгновенном отключении электросети.

На корпусе УЗО рядом с клеммами подключения нанесен специальный значок, показывающий к какой клемме необходимо подключить «ноль» к какой – «фазу», перепутав провода и подав напряжение ошибочно, УЗО выйдет из строя.

Запрещается использовать УЗО с повреждениями корпуса и изоляции проводников электрической сети!

Эта публикация написана для разрешения частого вопроса: «можно ли ставить УЗО без заземления?» К великому сожалению, многие горе-электрики утверждают: «УЗО в системе TN-C ставить категорически запрещено!» В подтверждение своих слов ссылаются на ПУЭ-7 , а конкретно на пункт 1.7.80. И что самое удивительное, цитируют только первое предложение этого пункта.

Расставим все «точки над и» — выясним истину и больше не позволим безграмотным людям сеять дезинформацию!

Первым делом определим термины, которые важны в контексте нашей статьи, а также употребляются в ПУЭ:

Проводник N — нулевой рабочий проводник, без функции защитного.

Проводник PE — защитный нулевой проводник, по которому не протекают рабочие токи электроприборов.

Итак, теперь посмотрим, что гласит «такой непонятный» пункт 1.7.80 из 7-го издания ПУЭ:

«Не допускается применять УЗО, реагирующие на дифференциальный ток, в четырехпроводных трехфазных цепях (система TN-C). В случае необходимости применения УЗО для защиты отдельных электроприемников, получающих питание от системы TN-C, защитный PE-проводник электроприемника должен быть подключен к PEN-проводнику цепи, питающей электроприемник, до защитно-коммутационного аппарата.»

А если зануление не используется вообще, то и в разделении нет никакой надобности.

В настоящее время в нашей стране специалисты ведут активную работу по повышению уровня электробезопасности в электроустановках жилых и общественных зданий. В руководящих документах теперь предписано: «В жилых и общественных зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых щитков до штепсельных розеток, должны выполняться трехпроводными (фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники). Питание стационарных однофазных электроприемников следует выполнять трехпроводными линиями. При этом нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не следует подключать па щитке под один контактный зажим». Таким образом, сделан первый шаг по внедрению в России для электроустановок жилых и общественных зданий системы заземления TN-C-S.

Так, в ПУЭ (7-е издание) сформулированы требования к выполнению групповых сетей. Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитков до светильников общего освещения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (фазный — L, нулевой рабочий — N и нулевой защитный — РЕ проводники). Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников различных групповых линий. Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать под общий контактный зажим.

Выбор сечения проводников следует проводить согласно требованиям соответствующих глав ПУЭ. Однофазные двух- и трехпроводные линии, а также трехфазные четырех- и пятипроводные линии при питании однофазных нагрузок, должны иметь сечение нулевых рабочих N проводников, равное сечению фазных проводников.

Трехфазные четырех- и пятипроводные линии при питании трехфазных симметричных нагрузок должны иметь сечение нулевых рабочих N проводников, равное сечению фазных проводников, если фазные проводники имеют сечение до 16 мм2 по меди, а при больших сечениях — не менее 50% сечения фазных проводников, но не менее 16 мм2 по меди и 25 мм2 по алюминию.

Сечение PEN проводников должно быть не менее сечения N проводников и не менее 10 мм2 по меди независимо от сечения фазных проводников. Сечение РЕ проводников должно равняться сечению фазных при сечении последних до 16 мм2, 16 мм2 при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм2 и 50% сечения фазных проводников при больших сечениях. Сечение РЕ проводников, не входящих в состав кабеля, должно быть не менее 2,5 мм2 — при наличии механической защиты и 4 мм2 — при ее отсутствии. В новое издание ПУЭ 2001 года новые требования вошли в окончательной формулировке.

Практические схемы систем заземления
Существуют следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT :

Т — непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле,
I — все токоведущие части изолированы от земли, или одна точка заземлена через сопротивление.
Вторая буква — характер заземления открытых проводящих частей электроустановки:
Т — непосредственная связь открытых проводящих частей с землёй, независимо от характера связи источника питания с землёй,
N — непосредственная связь открытых проводящих частей с точкой заземления источника питания (в системах переменного тока обычно заземляется нейтралью).
Последующие буквы (если таковые имеются) — устройство нулевого рабочего и нулевого защитного проводника:
S — функция нулевого защитного и нулевого рабочего проводника обеспечивается раздельными проводниками;
С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном проводнике (PEN-проводник).

В России до настоящего времени применяется система подобная TN-C (Система TN-C запрещена в новом строительстве, в цепях однофазного и постоянного тока. Это требование не распространяется на ответвления от ВЛ напряжением до 1 кВ к однофазным потребителям электроэнергии — ПУЭ 1.7.132).) (рис. 2), в которой открытые проводящие части электроустановки (корпуса, кожухи электрооборудования) соединены с заземленной нейтралью источника совмещенным нулевым защитным и рабочим проводником PEN, т.е. «занулены». Эта система относительно простая и дешевая. Однако она не обеспечивает необходимый уровень электробезопасности.

Системы TN-S (рис. 3), и TN-C-S (рис. 4) широко применяются в европейских странах — Германии, Австрии, Франции и др. В системе TN-S все открытые проводящие части электроустановки здания соединены отдельным нулевым защитным проводником РЕ непосредственно с заземляющим устройством источника питания.

При монтаже электроустановок правила предписывают применять для нулевого защитного проводника РЕ провод с желто-зеленой маркировкой изоляции.
В системе TN-C-S (рис. 4) во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник PEN разделен на нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N проводники.

В системе TN-C-S нулевой защитный проводник РЕ соединен со всеми открытыми проводящими частями и может быть многократно заземлен, в то время как нулевой рабочий проводник N не должен иметь соединения с землей.
Наиболее перспективной для нашей страны является система TN-C-S, позволяющая в комплексе с широким внедрением УЗО обеспечить высокий уровень электробезопасности в электроустановках без их коренной реконструкции.

Внимание!
В электроустановках с системами заземления TN-S и TN-C-S электробезопасность потребителя обеспечивается не собственно системами, а устройствами защитного отключения (УЗО), действующими более эффективно в комплексе с этими системами заземления и системой уравнивания потенциалов.

Собственно сами системы заземления (без УЗО) не обеспечивают необходимой безопасности. Например, при пробое изоляции на корпус электроприбора или какого-либо аппарата, при отсутствии УЗО отключение этого потребителя от сети осуществляется устройствами защиты от сверхтоков — автоматическими выключателями или плавкими вставками. Быстродействие устройств защиты от сверхтоков, во-первых, уступает быстродействию УЗО, а, во-вторых, зависит от многих факторов — кратности тока короткого замыкания,которая, в свою очередь, зависит от сопротивления проводников, переходного сопротивления в месте повреждения изоляции, длины линий, точности калибровки автоматических выключателей и др.

Рис.2 Система TN-C

Рис.3 Система TN-S

Рис.4 Система TN-C-S

Наличие на объекте металлических корпусов, арматуры и пр., соединенных с РЕ-проводником, повышает опасность электропоражения, поскольку в этом случае вероятность образования цепи «токоведущий проводник — тело человека — земля» гораздо выше. Только УЗО осуществляет защиту от прямого прикосновения.

Внедрение систем TN-S и TN-C-S в европейских странах, к опыту которых мы вынуждены постоянно обращаться, поскольку там рассматриваемые проблемы решались на два десятилетия раньше, также проходило с большими трудностями. Например, в литературе описан случай, когда электромонтер при подключении одного объекта ошибочно подключил фазу на защитный проводник, что повлекло за собой смертельное поражение нескольких человек.

В плане обеспечения условий электробезопасности при эксплуатации электроустановки серьезной альтернативой вышерассмотренным системам заземления является сравнительно новое, но все более широко применяемое эффективное электрозащитное средство — двойная изоляция.
Достижения химической промышленности в области производства пластиков и керамик, имеющих великолепные механические и электроизоляционные характеристики, позволили значительно расширить ассортимент электробезопасных электроприборов и электроинструментов в исполнении «двойная изоляция», при применении которых тип системы заземления в плане обеспечения условий электробезопасности не имеет значения. Изделия в исполнении «двойная изоляция» маркируются знаком 0.

Рассмотрим систему ТТ (рис. 5). Все открытые проводящие части, защищенные одним защитным устройством, должны присоединяться защитным проводником к одному заземля- ющему устройству. Если несколько, защитных устройств установлены последовательно, то это требование применяется отдельно к каждой группе открытых проводящих частей, защищаемой каждым устройством.

Схема подключения заземления в загородном доме

Полную инструкцию по заземлению и молниезащите для частного дома (в картинках) смотрите на отдельной странице.

Сегодня практически каждый загородный дом оснащен электрическими приборами. Безопасность их эксплуатации обеспечивается соединением установленного в помещениях электрооборудования с заземляющим устройством. Грамотно выполненное защитное заземление исключит вероятность поражения людей электрическим током и предотвратит выход из строя бытовой техники и сложных технических устройств от воздействия перенапряжений, если они защищаются УЗИП. Выбор схемы подключения зависит от различных факторов. В частном доме, в отличие многоквартирного, заземление можно сделать самостоятельно. Разобраться в вопросе его подключения поможет данная инструкция.

Основные элементы схемы подключения заземления загородного дома и правила по их выполнению

Схема подключения заземления в загородном доме выглядит следующим образом: электроприбор— розетка — электрический щит — заземляющий проводник — контур заземления — земля.

Подключение начинается с выполнения на придомовом участке заземляющего устройства в соответствие с правилами, определенными в главе 1.7 ПУЭ 7-го издания. Заземлитель представляет собой металлическую конструкцию, имеющую большую площадь контакта с землей. Предназначен для выравнивания разности потенциалов и уменьшения потенциала заземленного оборудования, в случае замыкания на корпус или появления избыточного напряжения в электросети. Конструкция и глубина его установки определяется исходя из сопротивления грунта на участке (например, сухой песок или влажный чернозем).

От выполненного на участке заземляющего устройства (заземления) прокладываем заземляющий проводник, который подключаем к главной заземляющей шине, с использованием болтового соединения, зажима или сварки. Выбираем проводник сечением не менее 6 мм² для меди и 50 мм² для стали, при этом он должен соответствовать требованиям к защитным проводникам, указанным в таблице 54.2 ГОСТ Р 50571.5.54-2013, а для системы ТТ иметь сечение не менее 25 мм² для меди. Если проводник голый и прокладывается в земле, то его сечение должно соответствовать приведенному в таблице 54.1 ГОСТ Р ГОСТ Р 50571.5.54-2013.

В электрощитке заземляющий проводник через шину заземления соединяется с защитными проводниками, проложенными к розеткам, имеющим заземляющий контакт и остальным электроприемникам в доме. В результате чего, каждый электроприбор оказывается подключенным к системе заземления.

Зависимость схемы подключения заземления от контура заземления

Если у столба линии электропередач выполнено повторное заземление, то схема подключения заземления в загородном доме выполняется по системам TN-C-S или TT. Когда состояние сетей не вызывает опасений, в качестве заземляющего устройства дома следует использовать повторное заземление линии и подключать дом в соответствии с системой заземления TN-C-S. Если воздушная линия старая, либо качество выполнения повторных заземлений подлежит сомнению, лучше выбрать систему ТТ и оборудовать индивидуальное заземляющее устройство на придомовом участке.

Для заземляющего устройства в первую очередь следует использовать естественные заземлители — сторонние проводящие части, имеющие непосредственный контакт с грунтом (водопроводы, трубы скважин, металлические и железобетонные конструкции загородного дома и прочее). (см. п.1.7.54, 1.7.109 ПУЭ 7-го издания).

При отсутствии таковых, выполняем искусственное заземляющее устройство, используя вертикальные или горизонтальные электроды, которые вкапываем в землю. Выбор конфигурации заземлителя главным образом от требуемого сопротивления и особенностей придомового участка.

Наиболее эффективен в использовании, если на вашем участке почва представлена суглинком, торфом, насыщенным водой песком, обводненной глиной. Стандартная длина стержней составляет от 1,5‑х до 3‑х м. Выбирая длину вертикальных электродов, исходим из водонасыщенности вмещающих пород на участке. Заглубленные грунт вертикальные заземлители объединяются горизонтальным электродом, например, полосой, а для минимизации экранирования располагаются на расстоянии, соразмерном длине самих штырей.

Конструкцию заземляющего устройства рекомендуют располагать на расстоянии одного метра от фундамента строения (см. п. 1.7.94 ПУЭ 7-го издания).

Зависимость схемы подключения от типа системы заземления

Заземление объектов жилого фонда выполняют по следующим системам: ТN (подсистемы TN-C, TN-S, TN-C-S) или ТТ. Первая буква в названии обозначает заземление источника питания, вторая – заземление открытых частей электрооборудования.

Последующие буквы после N указывают на совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников. S — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены. С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (РЕN-проводник).

Электробезопасность обеспечивается полноценно, когда уменьшение сопротивления заземлителя не влечет за собой увеличения показателей тока замыкания на землю. Рассмотрим, как схема подключения заземления зависит от выполненной на объекте системы электрической сети.

Система заземления TN-S

Рисунок 1. Система TN-S

На объектах, оборудованных электросетью по системе TN-S, нулевые рабочий и защитный проводники разделены по всей длине, и в случае пробоя изоляции фазы, аварийный ток отводится по защитному РЕ-проводнику. Устройства УЗО и дифавтоматы, реагирующие на появление утечки тока через защитный ноль, отключают сеть с нагрузкой.

Достоинством подсистемы заземления TN-S является надежная защита электрооборудования и человека от поражения аварийным током при пользовании электросетями. За счет чего данную систему относят к наиболее современной и безопасной.

Для выполнения заземления по системе TN-S, требуется прокладка от трансформаторной подстанции отдельного провода заземления к своему строению, что приведет к значительному удорожанию проекта. По этой причине, для заземления объектов частного сектора, подсистема заземления TN-S практически не используется.

Система заземления TN-C. Необходимость перехода на ТN-C-S

Рисунок 2. Система TN-S

Заземление по системе TN-C наиболее распространено для старых построек жилого фонда. Преимуществом является экономичность и проста ее выполнения. Существенным недостатком — отсутствие отдельного проводника РЕ, что исключает наличие в розетках загородного дома заземления и возможности уравнивания потенциалов в ванной.

К загородным постройкам электрических ток подводится по воздушным линиям. К самому строению подходят два проводника: фазный L и совмещенный PEN. Подключить заземление можно, только при наличии в частном доме трехжильной проводки, что требует переделки системы TN-C на TN-C-S, путем разделения нулевого рабочего и нулевого защитного проводника в электрическом щите (см. п. 1.7.132 ПУЭ 7-го издания).

Подключение заземления по системе TN-C-S

Для подсистемы заземления TN-C-S характерно объединение нулевого рабочего и нулевого защитного проводников на участке от линий электропередач до ввода в здание. Заземление по данной системе достаточно простое в техническом исполнении, за счет чего рекомендуется для широкого применения. К недостатку можно отнести потребность в постоянной модернизации, во избежание обрыва PEN проводника, в результате чего электроприборы могут оказаться под опасным потенциалом.

Рассмотрим схему подключения заземления в загородном доме по системе TN-C-S на примере перехода к ней от системы TN-C.

Рисунок 3. Схема главного распределительного щита

Как уже отмечалось, для получения трехжильной проводки, необходимо произвести правильное разделение PEN проводника в распределительном щитке дома. Начинаем с того, что в электрощит устанавливаем шину с обеспечением прочной металлической связи с ним, и подключаем к этой шине идущий со стороны линии электропередач объединенный проводник PEN. Шину PEN соединяем перемычкой со следующей установленной шиной РЕ. Теперь шина PEN выступает в качестве шины нулевого рабочего проводника N.

Рисунок 4. Схема подключения заземления (переход с TN-C на TN-C-S)

Рисунок 5. Схема подключения заземления TN-C-S

Выполнив указанные подключения, соединяем распределительный щиток с заземлителем: от заземляющего устройства заводим проводна шину РЕ. Таким образом, в результате несложной модернизации, мы оснастили дом тремя отдельными проводами (фазным, нулевым защитным и нулевым рабочим).

Правилами устройства электроустановок требуется выполнение повторного заземления для РЕ — и РEN-проводников на вводе в электроустановки, с использованием, в первую очередь, естественных заземлителей, сопротивление которых при напряжении электросети 380/220 В должно быть не более 30 Ом (см. п. 1.7.103 ПУЭ 7-го издания).

Подключение заземления по системе TТ

Рисунок 6. Система TT

Другим вариантом схемы является подключения заземления загородного дома по системе ТТ с глухозаземленной нейтралью источника тока. Открытые токопроводящие элементы электрооборудования такой системы подсоединены к заземляющему устройству, не имеющему электрической связи с заземлителем нейтрали источника питания.

При этом должно соблюдаться следующее условие: значение произведения величины тока срабатывания устройства защиты (Iа) и суммарного сопротивления заземляющего проводника и заземлителя (Rа) не должно превышать 50 В (см. п.1.7.59 ПУЭ). Rа Iа ≤ 50 В.

Для соблюдения этого условия “Инструкция по устройству защитного заземления и уравнивания потенциалов в электроустановках” И 1.03-08 рекомендует выполнять заземляющее устройство с сопротивлением 30 Ом. Данная система достаточно востребована на сегодняшний день и применяется для частных, преимущественно мобильных построек, при невозможности обеспечения достаточного уровня электробезопасности системой TN.

Заземление по системе TТ не требует разделения совмещенного PEN проводника. Каждый из подходящих к дому отдельных проводов подсоединяем к изолированной от электрощита шине. А сам PEN проводник, в таком случае, считаем нулевым проводов (нулем).

Рисунок 7. Схема подключения заземления по системе TT

Рисунок 8. Схема подключения заземления и УЗО по системе TT

Как следует из схемы, системы TN-S и ТТ очень похожи между собой. Отличие состоит в полном отсутствии у ТТ электрической связи между заземляющим устройством и PEN проводником, что, в случае отгорания последнего со стороны источника питания, гарантирует отсутствие избыточного напряжения на корпусе электрических приборов. В этом и состоит очевидное преимущество системы ТТ, обеспечивающее более высокий уровень безопасности и надежности в эксплуатации. Недостатком ее использования можно назвать лишь дороговизну, поскольку для защиты пользователей при косвенном прикосновении, обязательна установка дополнительных устройств защитного отключения питания (УЗО и реле напряжения), что, в свою очередь, требует прохождение апробации и заверение специалистом энергонадзора.

Заключение

Схема заземления в общем виде представляет собой соединение ее элементов: электрооборудования, вводно-распределительного щита, заземляющего проводника РЕ, заземлителя.

Для установки заземляющего устройства в загородном доме необходимо разобраться в особенностях его подключения, в зависимости от следующих факторов:

способ питания электрической сети (воздушными линиями или кабелем от трансформаторной подстанции)
тип грунта на придомовом участке, где выполняется контур заземления.
наличие системы молниезащиты, дополнительных источников питания или специфического оборудования.

Выполняя подключение заземления самостоятельно, необходимо руководствоваться положениями раздела 1.7 Правил устройства электроустановок. При невозможности использования естественных заземлителей, выполняем заземляющее устройство с применением искусственных заземлителей.. Заземление частного дома может быть выполнено по двум системам: TN-C-S или ТТ. Наиболее широкое применение получила модернизированная система TN-C — TN-C-S, за счет простоты ее технического исполнения. Для обеспечения электробезопасности загородного дома по системе TN-C-S, требуется разделение PEN проводника, на нулевой рабочий и нулевой защитный проводники.

Выполнив контур заземления, необходимо проверить качество его монтажа, и произвести замеры сопротивления на соответствие нормам ПУЭ при помощи специальных приборов, для чего может потребоваться привлечение специалистов.

Требуется консультация по организации заземления и молниезащиты для вашего объекта? Обратитесь в Технический центр ZANDZ.ru!

Смотрите также:

Подключение УЗО в квартире. Схемы и инструкции | ENARGYS.RU

Подключение УЗО в квартире производится по двум самым распространенным России схемам TN-Cи TN-C-S.

TN-C система. Она состоит, из одного общего проводника, выполняющего роль заземления и рабочего «нуля», без отдельного проводника выполняющего функцию заземления.
TN-C-S система. Она включает в свой состав нулевой и заземляющий провод, объединенных в один общий проводник, разделяемый после ввода в помещение на два проводника N(ноль) и PE (заземление). Служит промежуточным вариантом между, редко используемыми в жилищном российском строительстве, системами TN-S, TN-C

Подключение УЗО в системе TN-C без защитного заземления

Рис №1. Схема подключения УЗО и автоматов без использования заземления

Рис №2. Принципиальная схема подключения УЗО в квартире без использования заземления

Подключение УЗО в системе TN-C-S, с защитным и нулевым проводником

Рис №3. Схема подключения УЗО в системе TN-C-S с заземлением

Подключение УЗО в частном секторе

Рис №4. Схема подключения УЗО для частного дома

Рис №5. Схема подключения УЗО в системе защитного заземления ТТ

Рекомендация: В современных жилых помещениях желательно разделять потребители на разные группы. УЗО устанавливается на оборудование, требующее выполнения повышенных норм безопасности, например стиральная или посудомоечная машина, бойлер. Освещение через УЗО подключать не обязательно, иначе при каждой перегоревшей лампочке, в случае использования УЗО общего назначения, для квартиры, будет происходить полное отключение электричества.

Важно: УЗО необходимо включать последовательно с автоматическим выключателем, в крайнем случае, использовать с предохранителем, предназначенным для защиты УЗО от сверхтоков. Ток нагрузки УЗО должен превышать номинальный ток автомата на ступень или по крайней мере, быть равен ему.

Строго запрещается: Выполнять соединение нулевого провода с проводником, осуществляющим защитное заземление, или с заземлителем металлического корпуса оборудования, в зоне действия защиты УЗО.

Памятка: На корпусе УЗО находится кнопка «ТЕСТ», предназначенная для проверки срабатывания УЗО, нажав кнопку можно убедиться в мгновенном отключении электросети.

Запрещается использовать УЗО с повреждениями корпуса и изоляции проводников электрической сети!

Ставить ли УЗО в домашнюю электропроводку

Просмотров 146 Опубликовано 14.06.2018 Обновлено 27.06.2018

Электрика, где бы она не применялась — в частном секторе или на производстве, требует неукоснительного соблюдения определенных правил и норм, которые четко прописаны в различных документах (ПУЭ, ГОСТы, инструкции и т.д.). Электрика не может руководствоваться такими понятиями, как «нравится» и «не нравится». Даже если профессионалу-электрику что-то не устраивает в дизайне электропроводки, то он должен четко руководствоваться только технической документацией, отбросив в сторону эмоции.

Но наша жизнь является очень сложной штукой, и даже в таких вещах, как монтаж электропроводки в квартирах и частных домах, может возникнуть разное толкование такой мудрой книги, как ПУЭ. Особенно бурные споры среди специалистов на различных электротехнических форумах вызывают два вопроса: что и как заземлять в квартире и доме, а также нужно ли ставить УЗО (устройство защитного отключения) в домашней электропроводке. В данной статье я выскажу свою точку зрения по второму вопросу, с которой вы можете согласиться или нет.

На данный момент, как мы знаем из электротехники, существует три варианта систем заземления: TN-C, TN-C-S и TN-S. Применяются же в частном секторе только две из них: TN-C и TN-C-S. Отличаются данные системы заземления друг от друга количеством проводников в электропроводке.

Система TN-C в трехфазной электропроводке имеет четыре проводника — 3 фазы и нулевой провод, а в однофазной два проводника — фаза + ноль (PEN проводник). Т.е. в данной системе «трехфазка» имеет совмещенный рабочий и защитный нулевой проводник, а «однофазка» не имеет заземляющего проводника. Данная система заземления, в подавляющем большинстве случаев, устанавливалась в домах старой постройки.

Система заземления TN-C-S отличается от TN-C тем, что нулевой провод разделяется на рабочий (N) и защитный (PE) проводники. Разделение осуществляется непосредственно на вводе, т.е. в распределительном щите многоквартирного или частного дома. В трехфазной проводке появляются 5 проводников — 3 фазы, нулевой рабочий и нулевой защитный, а в однофазной 3 проводника — фаза, нулевой рабочий и нулевой защитный.

Система заземления TN-S — это система, где нулевой проводник разделяется на защитный (PE) и рабочий (N) непосредственно в трансформаторной подстанции (КТП). Т.е. к доме уже подходит воздушная линия из 5 проводов (3 фазы + N + PE). В перспективе, все электропотребители будут получать питание по системе TN-S, ну или что более вероятно — TN-C-S.

Я описывал все эти системы заземления для того, чтобы наглядно показать, что мы с вами, в подавляющем большинстве, проживаем в домах с системой TN-C. Как мы видим, данная система не имеют защитного заземляющего проводника, который предназначен для защиты именно человека от поражения электрическим током.

Но многие скажут — ставьте автоматический выключатель и живите спокойно. Но хочу еще раз напомнить, что автоматы призваны защищать электропроводку от короткого замыкания и перегрева, а вот человека, попавшего под напряжение, они защитить не могут. Что же делать? На помощь человеку пришли устройства защитного отключения (УЗО), которые молниеносно реагируют на малейшую утечку тока в проводке и отключают электропитание.

Вот теперь переходим к главному вопросу данной статьи: ставить ли УЗО в системе заземления TN-C?

Существует две группы квалифицированных товарищей с противоположными точками зрения по данному вопросу.

Первая группа утверждает, ссылаясь на Правила, нормативы и инструкции, что ставить устройство защитного отключения просто необходимо. Они утверждают, и правильно, что УЗО является единственным устройством, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к одной из токоведущих частей.

Казалось бы все просто — бери и устанавливай УЗО в электропроводку, но существует и другая точка зрения. Группа специалистов с данной точкой зрения выступает против установки устройства защиты в систему заземления TN-C. По их глубокому убеждению, устанавливать УЗО нужно только после модернизации всей электропроводки с переходом системы TN-C в TN-C-S. В этом случае устройство будет всегда срабатывать в момент появления тока утечки. А иначе УЗО больше принесет вреда, т.к. в системе TN-C УЗО срабатывает только в момент прикосновения (ток утечки идет через тело человека). Кроме этого есть вариант включения человека в цепь при одновременном прикосновении к фазному проводнику и нулю. В этом случае через человека пойдет ток смертельной величины, а устройство защитного отключения не сработает.
Еще один фактор, что не стоит устанавливать УЗО — постоянные беспричинные его срабатывания при старой электропроводке.

Для срабатывания УЗО достаточно тока утечки 30 мА, а в старой проводке появляться он будет очень часто.

Так с какой же из этих групп стоит согласиться? Ведь самостоятельно перевести свою электропроводку на систему TN-C-S очень сложно, особенно в многоквартирном доме, где имеется общий стояк.

Я, это мое личное мнение, принимаю сторону первой группы, которая говорит о том, что ставить УЗО в домашней проводке нужно обязательно вне зависимости от системы заземления. Еще раз повторюсь: устройство защитного отключения — это единственное устройство, которое защищает именно человека от поражения электрическим током. Даже учитывая все недостатки работы УЗО при установке его в однофазке, с ним нам будет спокойнее, чем без него.

Но что же делать со старой проводкой, которая будет являться поводов бесконечных беспричинных отключений УЗО? Выход есть и в данной ситуации. Можно заменить всю старую проводку на новую, либо воспользоваться новейшими технологиями в сфере электробезопасности в быту.

Я сейчас говорю об устройствах с уже встроенным УЗО — розетки с УЗО, УЗО-вилка, УЗО — переходник и т.д. Использование таких устройств защитного отключения решает проблему постоянных срабатываний и отключений всей квартиры при старой плохой электропроводке и при этом обеспечивает достаточно хороший уровень электробезопасности.

Такие УЗО можно использовать для защиты от поражения электрическим током отдельных электрических цепей. Особенно целесообразно поставить такие розеточные устройства защитного отключения в опасных с точки зрения поражения электрическим током помещениях, например кухнях, на стиральную машину, в детских комнатах. И самое главное, для подключения таких типов УЗО подходят все типы электросетей — TN-C, TN-S и TN-C-S (этот факт отмечен в инструкциях к розеточным УЗО).

При этом не надо лезть в этажный электрощиток, достаточно просто поменять розетку. Ну а затем остается ждать, когда эксплуатирующая дом организация наконец-то займется модернизацией электропроводки в стояке вашего подъезда.

Универсальные нанокапли разветвляются от ограничения эффекта Узо

Значимость

Явление спонтанного образования нанокапель, называемое «эффектом Узо», является основой многих процессов, от приготовления фармацевтических продуктов до приготовления косметических средств и инсектицидов до жидкости-жидкости. микроэкстракция. В этой работе делается попытка отделить эффекты градиентов концентрации от внешней динамики перемешивания путем пространственно-временного отслеживания образования нанокапель из-за эффекта Узо, заключенного в квазидвумерную геометрию.Мы наблюдаем поразительные универсальные разветвленные структуры зарождающихся капель под действием внешнего диффузного поля, аналогичные разветвлению потоковых сетей в крупном масштабе, и повышенную локальную подвижность коллоидных частиц, обусловленную градиентом концентрации, возникающим в результате развития структур ветвлений. Мы также демонстрируем, что эти нанокапли могут быть использованы для одноэтапной наноэкстракции и обнаружения.

Abstract

Мы сообщаем о самоорганизации универсальных паттернов ветвления масляных нанокапелек под действием Узо [Vitale S, Katz J (2003) Langmuir 19: 4105–4110] — явление, при котором спонтанное образование капель происходит при разбавление органического раствора масла водой.Смешивание органической и водной фаз ограничено квазидвумерной геометрией. Аналогично разветвлению сетей наземных потоков [Devauchelle O, Petroff AP, Seybold HF, Rothman DH (2012) Proc Natl Acad Sci USA 109: 20832–20836 и Cohen Y, et al. (2015) Proc Natl Acad Sci USA 112: 14132–14137], но в масштабе на 10 порядков меньше, углы между ветвями капель демонстрируют удивительную универсальность со значением около 74 ° ± 2 °, независимо различных управляющих параметров процесса.Численное моделирование показывает, что эти схемы ветвления нанокапель регулируются взаимодействием между локальным градиентом концентрации, диффузией и коллективными взаимодействиями. Мы также демонстрируем способность локального градиента концентрации управлять автономным движением коллоидных частиц в сильно ограниченном пространстве и возможность использования зародышевых нанокапель для наноэкстракции гидрофобных растворенных веществ. Понимание, полученное в результате этой работы, обеспечивает основу для количественного понимания сложных динамических аспектов, связанных с эффектом Узо.Мы ожидаем, что это будет способствовать улучшенному контролю образования нанокапель для многих приложений, начиная от приготовления фармацевтических полимерных носителей и заканчивая рецептурой косметики и инсектицидов, производством наноструктурированных материалов, концентрацией и разделением следовых количеств аналитов в жидкости — жидкая микроэкстракция.

Эффект Узо возникает в тройной смеси, обычно состоящей из воды, масла и этанола, когда масло, растворенное в спирте, выпадает в осадок с образованием крошечных капель при добавлении воды (1).Этот эффект также можно увидеть, например, когда дезинфицирующие средства на основе эвкалипта и репелленты от комаров разбавляются водой, когда масла смешиваются со спиртом, но не смешиваются с водой. Это спонтанное образование капель не требует механического перемешивания для диспергирования жидкости или добавления поверхностно-активных веществ или других стабилизаторов. Как таковой, он составляет основу для образования стабильных капель эмульсии в широком диапазоне применений, таких как приготовление напитков, духов и инсектицидов (2–4), а также изготовление полых наноматериалов (5, 6).При жидкостно-жидкостной микроэкстракции капли масла, полученные в результате эффекта Узо, используются для концентрирования и отделения следов гидрофобных аналитов от их водных проб перед судебно-медицинским анализом, биомедицинской диагностикой или мониторингом окружающей среды / безопасности (7–9). Небольшие гидрофобные органические молекулы, липиды или полимеры, растворенные в полярном органическом растворителе, проявляют эффекты, аналогичные эффектам масляной фазы, образуя субмикронные частицы с узким распределением по размерам при разбавлении водой. В процессе, называемом нанопреципитацией, смещением растворителя или смещением растворителя (10⇓ – 12), нерастворимые в воде лекарственные средства могут быть включены в биополимерные наноносители с возможностью адаптации их распределения по размерам при доставке с контролируемым высвобождением.

Несмотря на долгую историю эффекта Узо и его актуальность для широкого круга приложений, количественное понимание его основного механизма и способность предсказывать рост и стабильность нанокапель остается неуловимым. Более конкретно, эффект имеет место, когда составы воды, растворенного вещества и органического растворителя лежат в метастабильной области между спинодальной и бинодальной кривыми на тройной фазовой диаграмме. Гомогенное зародышеобразование капель, которое представляет собой быстрый процесс в ответ на внезапное увеличение перенасыщения в результате добавления водной фазы, требует чрезвычайно быстрого перемешивания между двумя фазами, например, за счет сопутствующих потоков в микрожидкостном устройстве, что мешает струи или непрерывное турбулентное перемешивание (13⇓ – 15).Размер и распределение капель определяется не только физико-химическими свойствами и концентрациями растворителей, но также временными и пространственными характеристиками, связанными с динамикой перемешивания (12, 16–20). Сложные физические явления, такие как быстрая диффузия растворителя, межфазная нестабильность и перенос массы, обусловленный локальным градиентом концентрации, были предложены для объяснения таких динамических аспектов на ранних стадиях образования капель. Тем не менее, лежащий в основе механизм, ответственный за эффект Узо, может быть выяснен только в значительной степени через понимание более поздних или заключительных стадий эволюции тройной системы из-за чрезвычайно короткого порядка шкалы времени микросигналов и малых размеров зарождающихся нанокапель.Таким образом, поиск оптимального рабочего окна для достижения желаемого размера капель на сегодняшний день по-прежнему зависит от метода проб и ошибок, что требует скрининга большой библиотеки комбинаций растворителей и условий впрыска растворителя. Лучшее понимание фундаментальных физико-химических механизмов, лежащих в основе эффекта Узо, поэтому будет чрезвычайно полезно для руководства рациональным дизайном соответствующих решений и условий смешивания для образования капель.

В этой работе мы различаем связанные эффекты между градиентом концентрации и внешней динамикой перемешивания в объеме жидкости, ограничивая эффект Узо в пределах квазидвумерной геометрии жидкости, так что в процессе преобладает диффузия.Учитывая, что водная фаза теперь приводится в контакт с органической фазой исключительно за счет диффузии, можно, таким образом, пространственно и во времени проследить динамику образования нанокапель. Мы наблюдаем формирование универсальных паттернов ветвлений нанокапель, которые удивительно напоминают разветвление потоков подземных вод, хотя и в гораздо меньших масштабах. Наше моделирование подтверждает, что ветви нанокапель являются результатом взаимодействия между локальным градиентом концентрации, диффузией и коллективными взаимодействиями.Выраженный локальный градиент концентрации, выходящий из ветвей капель, четко проявляется в усилении транспорта коллоидных частиц по ветвям в этом сильно ограниченном пространстве. Помимо демонстрации того, что эти ветви капель предлагают возможность в качестве одноступенчатой техники наноэкстракции, мы также ожидаем, что понимание динамических аспектов эффекта Узо будет полезно для лучшего понимания способов управления образованием капель в других приложениях.

Результаты и обсуждение

Ограниченный эффект Узо в квази-2D геометрии.

Ограниченный эффект Узо в наших экспериментах был реализован в горизонтальном прямоугольном проточном канале, как показано на рис. 1 A . Изначально весь канал был заполнен первым раствором, который представляет собой масло, растворенное в водном растворе этанола (т.е. раствор Узо). Слабый растворитель, вода, впрыскивался из одного конца канала, протекая внутри более глубоких боковых каналов 1,7 мм к другому концу.В направлении, перпендикулярном первичному потоку, вода диффундирует вбок в квазидвумерный основной канал высотой 20 мкм от внутреннего края бокового канала.

Рис. 1.

( A ) Трехмерная схематическая иллюстрация устройства канала жидкости, используемого для формирования ответвлений нанокапли. Горизонтальная проточная ячейка состояла из подложки и стеклянного окна, основной проточный канал которого примыкал к двум узким боковым каналам, как показано оранжевыми зонами на рисунке. Длина была 7.65 см для основного и бокового каналов, тогда как ширина составляла 6 мм и 250 мкм, а глубина составляла 20 мкм и 1,7 мм для основного и бокового каналов соответственно. Течение было в направлении, указанном черной стрелкой. В этой экспериментальной геометрии боковые каналы были достаточно глубокими, чтобы вода текла почти исключительно по ним, поскольку очень тонкая (похожая на Хеле-Шоу) щель (главный канал), заполненная узо между двумя глубоководными каналами, обеспечивала высокое гидродинамическое сопротивление. Ветви (зеленые) переходили в основной канал.( B — D ) Оптические изображения и ( E ) АСМ-изображение репрезентативных ветвящихся структур; крупным планом ( C и D ) показаны отдельные капли вдоль ветвей. Врезка в D показывает определение полного угла и местного угла вблизи точки слияния. Морфологические особенности ветвей будут характеризоваться этими двумя углами.

По мере того, как вода смешивается с раствором Узо, мы наблюдаем появление ярких разветвлений внутри основного канала.Оптические изображения высокого разрешения на рис. 1 C и D показывают, что эти ветви состоят из дискретных нанокапелек, что дополнительно подтверждается изображениями полимеризованных капель с помощью атомно-силовой микроскопии на рис. 1 E . Отдельные капли обычно вырастают до 3–6 мкм в поперечном диаметре и от 100 нм до 1 мкм в высоту (и поэтому их просто называют нанокаплями). Ветви состоят, самое большее, из нескольких отдельных капель по ширине (Рис. 1 C — E ), которая незначительна по сравнению с ее протяженностью в миллиметры.

Верхняя часть ветвей капли начинается от внутреннего края бокового канала или из нескольких точек в основном канале. Для данного канала концы ответвлений всегда начинаются с одних и тех же мест на ободе бокового канала, в местах, содержащих структурные дефекты размером в несколько микрон (видеоролики S1 и S2). Чтобы проверить роль этих дефектов в формировании ответвлений, мы намеренно сделали отступы на равномерно распределенных микроструктурах вдоль края бокового канала, после чего наблюдали, что положение концов ветвей также равномерно распределено по краю (Movie S3).Таким образом, результаты ясно показывают, что начало ветвления капли определяется локальными геометрическими структурами. В квази-двумерном основном канале соседние ветви наклоняются друг к другу и сливаются в местах, более удаленных от бокового канала. Морфология всей ветвящейся структуры является дендритной, аналогичной дереву с вершиной на краю бокового канала и с корнем, простирающимся во внутреннюю область главного 2D-канала.

Универсальность в угле слияния.

Чтобы изучить универсальность образования ответвлений от ограниченного эффекта Узо, мы варьировали скорость потока воды в боковом канале, состав раствора Узо и гидрофобность стенки основного канала. Как показано на рис. 2 A — C , общая морфология сформированных ветвей была очень похожей в широком диапазоне исследованных условий.

Рис. 2.

Формирование ветвей нанокапли до 400 с после начала роста ветвей. Цвет в любом месте указывает время, когда ветвь достигла данного места.( A — C ) Оптические изображения ветвей, сформированные в восьми различных условиях. ( A ) Расход воды в боковом канале составлял 100 мкл / мин, 200 мкл / мин и 400 мкл / мин. Состав раствора Узо был одинаковым для всех трех скоростей потока (вода: этанол: масло = 50: 50: 2). ( B ) Соотношение воды, этанола и масла в растворе Узо составляло 40: 60: 2, 40: 60: 4 и 40: 60: 6 при скорости потока воды 100 мкл / мин. ( C ) Подложки были гидрофильными или гидрофобными, а край бокового канала был либо шероховатым, либо гладким.Расход воды составлял 100 мкл / мин, а состав раствора Узо составлял 50: 50: 2. ( D и E ) Соответствующие PDF углов между двумя объединенными ветвями ( D ) во всем их диапазоне и ( E ) от сегментов вблизи точки слияния. Гидрофобный и грубый канал использовался для всех случаев в A и B ; 100 мкл / мин в A представлен на графиках как «гидрофобный, грубый».

Чтобы количественно определить общие черты разветвленной структуры, мы измерили и проанализировали в общей сложности 660 углов между сливающимися ветвями.Для сравнения мы определяли полный угол точно так же, как это было сделано в работе по разветвлению грунтового потока (21, 22). Во всех восьми случаях, показанных на рис. 2, соответствующие функции распределения вероятностей (PDF) угла слияния показаны на рис. 2 D , при этом между ними не наблюдается значительных различий. Средний угол ветвления для всех 660 углов составил 74 ± 2 ° (95% доверительный интервал).

Хотя процесс образования ветвей в целом универсален в отношении морфологии, углового распределения и значения наиболее вероятного угла, более внимательное рассмотрение восьми случаев, проанализированных на рис.2 показывает некоторые подробные изменения: по мере увеличения концентрации масла количество ветвей увеличивается, и основные ветви становятся более «волосатыми» с крошечными выступами, возникающими с обеих сторон. Кроме того, более высокий расход воды в боковом канале вызывает более выраженный наклон всей конструкции ответвлений в сторону потока.

Динамика роста с преобладанием диффузии.

Чтобы выявить механизм развития ветвей капель, мы проследили рост капли с помощью визуализации в светлом поле и перенос окрашенной воды в 2D-канале отдельно с помощью флуоресцентной визуализации.Фильмы S1 и S2 показывают, что ответвления продолжались одновременно с движущимся фронтом воды в основной квази-2D канал. С другой стороны, возникающие ветви на движущемся фронте во внутренней области росли по направлению к ближайшей родительской ветви. В любом случае было замечено, что все дерево ветвей простирается к «корню дерева» в направлении внутреннего основного канала.

Для количественной оценки скорости роста мы измерили длину ветви ℓ от вершины ветви до фронта воды в различные моменты времени t, построив график зависимости данных от t1 / 2 на рис.3 С . Видно, что после короткого начального переходного процесса длина ответвления увеличивается примерно как t1 / 2, независимо от расхода воды, состава раствора или свойств подложки. Такое поведение t1 / 2 в расширении ветви, очевидно, предполагает, что в формировании ветви преобладает диффузия; то есть смешивание двух растворов происходит за счет поперечной диффузии воды. Подгоняя данные (исключая переходные процессы для t <50 с) с одномерным диффузионным соотношением ℓ = (2Dt) 1/2, мы получили эффективные константы диффузии D в диапазоне 2 × 10−9m2⋅s − 1 для наименьшей нефти. концентрация раствора Узо, которая сравнима с коэффициентом диффузии воды в этаноле.Следует отметить, что для более высоких концентраций масла в растворе Узо скорости роста и, следовательно, подобранные эффективные константы диффузии D ветвей в 10 раз больше, предположительно из-за некоторого конвективного вклада, что приводит к несколько более крутому увеличению, чем t1 / 2.

Рис. 3.

Рост капельных ветвей. ( A ) Светлопольные и ( B ) флуоресцентные изображения растущих ветвей. Вода была окрашена в зеленый цвет, а темные линии на изображениях — это ветви нанокапли.( C ) Графики зависимости расстояния ℓ от начала ветви до ее растущего фронта от t1 / 2. Почти линейная зависимость между ℓ и t1 / 2 после начального переходного процесса обнаруживает близкое к диффузионному поведению, которое лежит в основе роста ветви. Отметим, однако, что диффузиофорез также вызовет некоторые конвективные эффекты, как мы увидим из рис. 5. Оптические изображения сформированных ветвей показаны на рис. 2 A — C .

Механизм и моделирование образования ветвей.

Теперь мы предлагаем механизм ограниченного эффекта Узо и универсальные углы слияния двух ветвей капли. Во-первых, вода, диффундирующая из бокового канала в квази-2D основной канал, заполненный раствором Узо, приводит к локальному снижению концентрации этанола, так что масло становится перенасыщенным — эффект Узо. Неровности, такие как микроструктуры на краю бокового канала по направлению к квазидвумерному основному каналу, затем способствуют зарождению капель из перенасыщенного маслом раствора, тем самым инициируя разветвление.В квазидвумерной геометрии градиент концентрации наиболее резкий на движущемся фронте воды в богатый нефтью раствор в основном канале. Хотя фронт воды [обеспечивающий импульс локального перенасыщения нефтью в растворе Узо (18)] перемещается по всему поперечному сечению основного канала, новые капли только выборочно зарождаются позади старых, показывая, что равномерная и невозмущенная диффузия воды в раствора Узо недостаточно для инициирования зародышеобразования капель, но необходимы локальные искажения.Они возникают из-за старых капель или, в некоторых случаях, из-за неровностей в основном канале, из которых выходят новые ветви. Расширение старой ветви может вызвать асимметрию градиента концентрации, которая направляет рост новых боковых ветвей к ней, что в конечном итоге приводит к слиянию двух ветвей.

Процесс роста и слияния ветвей напоминает разветвление сетей ручьев, прорезанных подземными водами, где характерный угол разветвления составляет около 72∘ (21, 22), что близко к найденному здесь значению 74∘ ± 2∘. .Аналогичным образом рост одномерных потоков в сети контролируется двумерной диффузией. Такие процессы доступны для аналитической обработки гармонического поля, подчиняющегося двумерному уравнению Лапласа, с помощью преобразования Лёвнера (23, 24), что очень элегантно показано для образования и разветвления сетей водотоков в пористом эстуарии (21). . Основываясь на этом подходе, Лёвнер и другие смогли аналитически рассчитать угол бифуркации одномерных потоков в двумерном гармоническом поле, получив 72 °, что согласуется с их и нашими экспериментальными результатами.

Приведенное выше качественное описание процесса роста и слияния ветвей подтверждается численным моделированием двумерного уравнения диффузии, при этом растущие ветви реализуются методом погруженных границ; подробности см. в Материалы и методы . На рис. 4 A и B показаны снимки процесса роста ветвей и соответствующее поле концентрации воды, полученные в результате численного моделирования. Начальными точками ветвей на левой стенке являются небольшие возмущения (расчетной) области, которые мы помещаем в симметричную (рис.4 A ) или асимметричным (рис. 4 B ) способом. На вершине этих возмущений шероховатости градиент концентрации увеличивается до максимума, что заставляет ветвь расти оттуда. Как только ветвь растет, градиент концентрации максимизируется на кончике ветки, что приводит к дальнейшему росту ветки. Независимо от того, было ли начальное возмущение симметричным или асимметричным, концы ветвей всегда подчиняются закону диффузионного масштабирования l≈t1 / 2 (рис. 4 C ), подтверждая экспериментальное наблюдение.Усредняя бифуркационные углы, возникающие при численном моделировании, мы получили 76∘, что хорошо согласуется с теоретическими аргументами и экспериментальными наблюдениями. Это моделирование отражает основные особенности эволюции ветвей капли с точки зрения общей морфологии, скорости роста и, в частности, характерных углов слияния. Однако численная модель недостаточно сложна, чтобы можно было проводить однозначное сравнение с экспериментом. Такое количественное сравнение выходит за рамки данной статьи.

Рис. 4.

Результаты численного моделирования, в котором красные линии показывают траектории ветвей, а контуры отображают поле концентрации воды. На ветвях образуются капли масла, поэтому концентрация воды в районе ветвей наиболее высока. ( A ) Симметричный случай с четырьмя идентичными начальными возмущениями при x = 0. ( B ) Асимметричный случай с шестью различными начальными возмущениями при x = 0. ( C ) Независимо от того, являются ли ветви симметричными или нет, их концы следуют очень похожему поведению с преобладанием диффузии, как видно из линейного масштабирования t1 / 2, определяющего расстояние ℓ между кончиками и левой границей за пределами начального переходного процесса, аналогично тому, что наблюдается на рис.3 С .

Локальный конкурентный эффект растущих капель.

Детальное рассмотрение изображений на рис. 2 A — C , в частности, в локальной области вокруг бифуркаций, показывает, что две сливающиеся ветви перед слиянием слегка растут наружу. Рис. 2 E показывает PDF локальных углов, полученных путем подгонки двух сегментов ответвления около узла. Ширина PDF-файлов аналогична ширине определяемых глобально углов бифуркации, а средний угол теперь составляет 97∘ ± 2∘, что намного больше, чем угол 74∘ ± 2∘ от соответствия всей ветви.Эти большие углы отражают конкуренцию между соседними растущими каплями за растворенную нефть при перенасыщении. Аналогичный конкурентный эффект наблюдался в процессе самоорганизации этих растущих капель, удерживаемых на ободке микролинзы из перенасыщенного маслом раствора (25), который возник в результате избирательного роста капель в направлении большая концентрация, то есть направление, в котором другие капли не растут.

Повышенная подвижность коллоидных частиц за счет локального градиента концентрации.

Теперь мы обнаруживаем локальный градиент концентрации как важное следствие ветвлений капель, отслеживая движение коллоидных частиц в ограничении двумерного канала жидкости. В качестве контрольного эксперимента мы сначала исследовали, как вода поступает в основной канал, заполненный безмасляным раствором этанола. Окрашенная вода с флуоресцеином в концентрации 0,02%, как наблюдали, полностью заполняла боковой канал вдоль внутреннего канала, прежде чем диффундировать в основной канал. Когда в воду были добавлены микрочастицы индикатора диаметром 2 мкм, флуоресцентные изображения показали, что эти микрочастицы остались в боковом канале, что свидетельствует о том, что вода диффундирует в раствор этанола, не вызывая достаточного градиента концентрации для переноса коллоидных частиц в основной канал. .Другими словами, градиент давления по водным каналам не привел к перетоку в раствор Узо. Однако, как только ветви капель образуются в результате двумерного ограниченного эффекта Узо, мы наблюдаем значительное усиление подвижности коллоидных частиц, как показано на рис. 5 и в видеороликах S4 – S6. Микрочастицы входили в основной канал движущимся фронтом, а затем притягивались к ветвям. Оказавшись там, частицы быстро перемещались в направлении, противоположном направлению фронта, хотя некоторые, казалось, рециркулировали вдоль боковых ветвей капель.Интересно отметить, что частицы обычно следуют по одному и тому же пути и рециркулируют в течение нескольких циклов по одной и той же боковой ветви. Количественный анализ их траекторий показал, что скорость микрочастиц вдали от ветвей составляла примерно 25 мкм / с, уменьшаясь до примерно 10 мкм / с примерно через 100 с. Скорость в обратном направлении по ветвям была примерно в 10 раз выше, до 300 мкм / с на движущемся фронте.

Рис. 5.

Капельные ветви для улучшенного транспорта коллоидных частиц и наноэкстракции в квази-2D-канале.( A ) Профиль скорости микрочастиц индикатора в основном канале. Взвешенные в воде микрочастицы попадали в основной канал слева при t = 0 с. Соотношение вода: этанол: масло в растворе Узо составляло 25: 25: 1. ( B ) Сравнение всех траекторий частиц до t = 250 с, наглядно демонстрирующее медленное движение частиц в канал между ветвями с последующим их быстрым возвращением по ветвям. ( C ) Изображения ветвей и ( D ) скорости частиц как функции времени.Цвета / символы соответствуют скоростям траекторий отдельных частиц при их прохождении внутри прямоугольника с тем же цветом, выделенным в C в направлении соответствующих стрелок. ( E ) Флуоресцентные изображения, показывающие развитие ветвей капель, но с водой, допированной красным красителем при чрезвычайно низкой концентрации 10 нМ. Видно, что краситель извлекается из воды, накапливаясь и концентрируясь в зародышевых каплях масла.

Мы связываем значительно увеличенную подвижность коллоидных частиц с диффузиофорезом, движением коллоидных частиц под действием градиентов концентрации растворенного вещества (26).Здесь градиент концентрации создается во время образования ветвей капель масла, как показано на контурной карте на рис. 4. Таким образом, эти результаты предлагают подход к усилению переноса коллоидов в чрезвычайно ограниченном пространстве в тройной жидкой системе. Такая локально повышенная коллоидная подвижность дополняет диффузионнофорез, возникающий из-за градиентов концентрации электролита и неэлектролита в объемном растворе, потока растворенного вещества, испускаемого «маяком» или потоком Марангони в присутствии градиентов поверхностного натяжения (27⇓⇓⇓⇓– 32).Более того, коллоидная подвижность здесь также может иметь отношение к целому ряду интригующих явлений, таких как решение лабиринта или самодвижущиеся капли, усиленный перенос частиц в тупике каналов или автономное движение микронасосов с автономным питанием в наноразмерных и микромасштабных системах. (3, 27).

На пути к управляемой квази-2D наноэкстракции.

Теперь мы кратко продемонстрируем, что образование ответвлений нанокапель потенциально может быть применено для наноэкстракции для концентрирования, разделения и анализа гидрофобных растворенных веществ в водных растворах.В этой демонстрации принципа действия вода с добавлением красного красителя в концентрации 10 нМ проходит через боковой канал, вызывая ограниченный эффект Узо, как показано на рис. 5 B . Красный краситель в воде экстрагируется и концентрируется в каплях масла на ветвях, что отражается в постепенно увеличивающейся интенсивности красного окрашивания капель с течением времени.

Этот метод наноэкстракции применим к широкому спектру гидрофобных соединений в воде, аналогично дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции (7⇓ – 9).Небольшой объем и большая площадь поверхности капель позволяют быстро концентрировать и разделять. Однако мы предполагаем еще больший потенциал для процесса наноэкстракции: обогащение растворенными веществами поверхностных нанокапелек происходит непосредственно из воды, без необходимости использования дисперсных органических растворителей, обычно требуемых при микроэкстракции. Таким образом, для многих гидрофобных соединений ожидаются более высокие коэффициенты концентрирования. Кроме того, концентрация и анализ гидрофобного растворенного вещества объединены в один этап.Таким образом, весь процесс предлагаемого нами подхода позволяет анализировать растворенное вещество, не требуя дополнительной стадии отделения концентрированного растворенного вещества от смеси масляной фазы, обогащенной аналитом, в дисперсии.

Выводы

В этой работе мы сообщаем об образовании нанокапель, когда эффект Узо ограничен квазидвумерным каналом. Такое ограничение дает нам уникальную возможность отслеживать во времени и пространстве процесс образования капель и отделить свертку множества физико-химических процессов от динамики перемешивания.Мы наблюдали дендритные паттерны ветвления масляных нанокапель, показывающих универсальные углы ветвления со значением 74∘ ± 2∘, количественный анализ которых позволяет предположить, что формирование этих ветвей определяется внешним диффузионным полем. Эта работа также демонстрирует, что локальный градиент концентрации масла, создаваемый ветвями капель, может приводить в движение быстрое автономное движение коллоидных частиц, явление, которое потенциально может быть применено для значительного увеличения локального переноса коллоидов в сильно ограниченном 2D пространстве.Мы также использовали эти ответвления нанокапель для наноэкстракции гидрофобного растворенного вещества в воде, чтобы значительно упростить концентрацию растворенного вещества и анализ in situ в один этап. Понимание, полученное в результате этой работы, дает ценные рекомендации по разработке растворителя и условий смешивания для контроля образования нанокапель, возникающих из-за эффекта Узо, который полезен для широкого спектра применений в аналитических технологиях, напитках, фармацевтике, косметике и современных материалах.

Материалы и методы

Химические вещества и растворы.

Исходный раствор полимеризуемого масла получали смешиванием 1,6-гександиолдиакрилата (HDODA; Sigma-Aldrich) и фотоинициатора 2-гидрокси-2-метилпропиофенона (Sigma-Aldrich) при объемном соотношении 10: 1. Первый раствор (т.е. раствор Узо) готовили путем добавления указанной выше смеси к водному раствору этанола. Объемное соотношение воды и этанола в растворе составляло 50:50 или 40:60. Аналогичные результаты были получены, когда мы попробовали неполимеризуемые масла, такие как витамин А в жидкой форме, олеиновая кислота и додекан.Второй раствор содержал насыщенную маслом воду или просто воду в случае масел с чрезвычайно низкой растворимостью. Кремниевые подложки, покрытые октадецилтрихлорсиланом (OTS-Si), были подготовлены и очищены с использованием ранее задокументированной процедуры (33).

Экспериментальная установка и характеристика роста ветви.

Канал для потока, схематически изображенный на рис. 1, был построен путем сборки подложки OTS-Si между двумя верхними стеклянными пластинами, герметизированными уплотнительным кольцом. Расстояние от верхней пластины до поверхности подложки составляет примерно 20 мкм.Канал заполнялся раствором Узо через входной патрубок с последующей закачкой воды в канал при постоянном потоке 200 мкл / мин с помощью шприцевого насоса. Затем вода вытеснила раствор узо в глубоких боковых каналах, прежде чем диффундировать в поперечном направлении в гораздо более узкий внутренний канал, что привело к образованию ветвей капель. После их образования подложку освещали УФ-лампой (20 Вт, 365 нм) через верхнюю стеклянную пластину, что позволяло проводить полимеризацию капель с использованием установленных протоколов (34).Затем полимеризованные капли были охарактеризованы с помощью оптического микроскопа с режимом отражения или атомно-силового микроскопа.

Для визуализации процесса смешивания вода была добавлена флуоресцеином (0,02%), и флуоресцентный микроскоп использовался для наблюдения за формированием структур разветвлений в основном канале. Структуры ветвей анализировали путем измерения длины ветвей (основной структуры) в разное время как под светлопольной, так и под флуоресцентной микроскопией. Кроме того, флуоресцентные микрошарики в окрашенной воде отслеживали с помощью флуоресцентной микроскопии.Видео снимались со скоростью 60 кадров в секунду.

Статистический анализ углов ответвлений слияния.

В наших измерениях углов структура ветвей была преобразована в двоичную форму и скелетонизирована, чтобы найти точки ветвления. Чтобы облегчить сравнение между наблюдаемыми здесь ветвями и ветвями в разветвленных потоках, мы определили «полный» угол точно так же, как указано в ссылках. 21 и 22, аппроксимируя ветви как линейные сегменты с использованием уменьшенной большой оси. Отметим, что теоретическое предсказание в этих статьях фактически рассматривало угол в пределе, близком к точкам ветвления.С другой стороны, мы охарактеризовали угол около точек ветвления, приняв уменьшенную большую ось сегментов ветвления в непосредственной близости от точек слияния. После фильтрации коротких волосатых веточек, которые невозможно отличить от выступающих капель, было получено от 47 до 160 углов в каждом случае, всего 660 углов. Мы получили средний угол 74∘ ± 2∘ (95% доверительный интервал) для всех полных углов и средний угол 97∘ ± 2∘ для всех ближних углов.

Численное моделирование.

Учитывая, что процесс образования ветвей определяется исключительно диффузией, мы решили уравнение диффузии ∂c∂t = D∇2c + s [1] с помощью метода погруженной границы, чтобы учесть движущуюся границу. Здесь c — поле концентрации, D — коэффициент диффузии, а s — эйлеров источник, используемый для имитации воздействия погруженного тела на поле концентрации. Погруженные границы дискретизируются в набор лагранжевых точек, которые представляют ветви. Источники Эйлера и Лагранжа связаны друг с другом через регуляризованную дельта-функцию, задаваемую формулой s (𝐱, t) = ∫S (𝐗 (s, t)) δ (𝐱 − 𝐗 (s, t)) ds, [2 ], где 𝐱 и 𝐗 — позиционные векторы эйлеровой и лагранжевой точек соответственно, а S — лагранжев истоковый член.

Чтобы обеспечить выполнение заданных условий на границе, мы определяем лагранжево поле концентрации, снова используя регуляризованную дельта-функцию, ∫c (𝐱, t) δ (𝐱 − 𝐗 (s, t)) d𝐱 = CΓ (𝐗 (s , t)), [3] где CΓ — лагранжево поле концентрации на границе.

В расчетах сначала рассчитывается поле предварительной концентрации c * с эйлеровыми источниками из предыдущего временного шага. Затем c * интерполируется на границу с помощью уравнения. 3 , чтобы получить обновленную лагранжевую концентрацию C *, из которой мы вычисляем новый лагранжев источник с использованием S = CΓ − C ∗ Δt, [4] где Δt — временной шаг.Впоследствии мы заполняем S в эйлеровом поле, используя уравнение. 2 . Наконец, уравнение диффузии пересчитывается, чтобы завершить обновление этого временного шага. Для дискретизации используется неявный метод конечных разностей второго порядка.

Используемая регуляризованная дельта-функция определяется как δh (𝐱 − 𝐗) = 1h4ϕ (x − Xh) ϕ (y − Yh) ϕ (z − Zh). [5] Здесь ϕ имеет форму четырехточечного кусочного дельта-функция, предложенная в исх. 35, ϕ (r) = {18 (3−2 | r | + 1 + 4 | r | −4r2) для | r | ≤1,18 (5−2 | r | −−7 + 12 | r | — 4r2), для 1≤ | r | ≤2,0, для 2≤ | r |.[6]

Условия эксперимента были такими же для видеороликов, показанных в фильмах S1 – S5. Состав раствора Узо был 25: 25: 1 для воды: этанола: масла. Кино S6 собирали, когда использовали водный раствор этанола вместо раствора Узо. Объемное соотношение вода: этанол составляло 2: 3. Для всех видеороликов скорость потока воды составляла 100 мкл / мин, а субстрат был гидрофобным. Все масштабные линейки 100 мкм.

Благодарности

X.H.Z. благодарит за поддержку Австралийский исследовательский совет (FT120100473 и DP140100805).Мы также благодарим Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek за финансовую поддержку и Нидерландский центр многомасштабного каталитического преобразования энергии.

Сноски

Автор: X.H.Z. разработал проект; З.Я.Л. разработала экспериментальную установку; З.Я.Л. и M.H.K. провели эксперименты; М.Х.К. провели анализ данных и подготовили рисунки; X.J.Z. провели численное моделирование; L.Y.Y., D.L. и X.H.Z. интерпретировал результаты; и Д.L. и X.H.Z. написал газету.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Эта статья представляет собой прямое представление PNAS. M.P.B. является приглашенным редактором по приглашению редакционной коллегии.
Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1704727114/-/DCSupplemental.

Типы распределительных систем для электроснабжения — Bender

Тип системы электроснабжения	Ваши преимущества	Недостатки
SELV или PELV (безопасное сверхнизкое напряжение или защитное сверхнизкое напряжение)	• Отсутствие опасности при контакте	• Ограниченная мощность, если развертывание оборудования должно быть рентабельным • Особые требования к токовым цепям
Защитная изоляция	• Максимальный уровень безопасности • Можно комбинировать с другими типами систем	• Двойная изоляция оборудования • Рентабельность только для малых нагрузок • Изоляционный материал представляет опасность возгорания при тепловых нагрузках
IT-система	• Дружественная к ЭМС • Повышенная готовность: просто сообщается о первой неисправности Отключение в случае второй неисправности • Низкий ток утечки на землю в небольших системах • Снижается влияние на соседние установки, что, в свою очередь, упрощает заземление. • Небольшие технические усилия для прокладки кабелей и проводов • Использование соответствующих устройств облегчает поиск неисправностей	• Оборудование должно иметь универсальную изоляцию для напряжения между внешними проводниками. • Для проводов N требуется устройство защиты от перенапряжения. • Возможные проблемы с отключением при втором замыкании на землю.
Система TT	• ЭМС-дружественный установка кабеля и проводника • Напряжение прикосновения может варьироваться от одной области к другой • Может сочетаться с системой TN	• Совместимо только с низкими номинальными мощностями из-за использования GFCI • Требуются регулярные функциональные испытания • Рабочее заземление есть комплекс (≤ 2 Ом). • Эквипотенциальное соединение обязательно для каждого здания
Система TN-C	• Простота установки • Низкие материальные затраты	• Не благоприятствует ЭМС • Строительные паразитные токи и низкочастотные магнитные поля делают систему несовместимой для использования в зданиях, в которых размещается информационное оборудование • Риск для жизни и здоровья в случае поломки PEN • Повышенный риск электрических пожаров
Система TN-CS	• Экономически эффективный компромисс для зданий, в которых нет информационных технологий оборудование.	• Не благоприятствует ЭМС • Возможны низкочастотные магнитные поля
Система TN-S	• Дружественна к ЭМС • Низкое повышение напряжения в исправных фазах	• Повышенные затраты на инженерные системы безопасности при удаленном множественном питании • Риск многократного заземления остается незамеченным

(PDF) Самопроизвольные эмульсии узо сосуществуют с сверхгибкими микроэмульсиями до узо

(13) Subramanian, D .; Анисимов М.А. Фазовое поведение и мезомасштаб

солюбилизация в водных растворах гидротропов.Равновесие в жидкой фазе.

2014 362, 170−176.

(14) Klossek, M. L .; Touraud, D .; Земб, Т .; Кунц, В. Структура и растворимость

в микроэмульсиях без ПАВ. ХимФисХим 2012,

13, 4116-4119.

(15) Rak, D .; Седлак М. О мезомасштабной растворимости в жидких растворах и смесях

. J. Phys. Chem. B 2019,123, 1365–1374.

(16) Ostwald, W. Studien über die Bildung und Umwandlung fester

Körper. Z. Phys. Chem.1897, 22, 289−330.

(17) Narayanan, T .; Sztucki, M .; van Vaerenbergh, P .; Léonardon, J .;

Gorini, J .; Claustre, L .; Север, Ф .; Морс, Дж .; Boesecke, P. Многоцелевой прибор

для сверхмалоуглового и когерентного рентгеновского рассеяния с временным разрешением

. J. Appl. Кристаллогр. 2018,51, 1511-1524.

(18) Lindner, P .; Швайнс, Р. Малоугловое рассеяние D11

Прибор

: новый эталон для SANS. Neutron News 2010,21,15−

18.

(19) Dewhurst, C.D .; Grillo, I .; Honecker, D .; Bonnaud, M .; Жака,

М .; Amrouni, C .; Perillo-Marcone, A .; Манзин, Г .; Кубитт Р. Прибор

для малоуглового рассеяния нейтронов D33 в Институте Лауэ —

Ланжевена. J. Appl. Кристаллогр. 2016,49,1−14.

(20) Muthig, M .; Прево, С .; Orglmeister, R .; Gradzielski, M. SASET:

программа для последовательного анализа данных малоуглового рассеяния. J. Appl.

Кристаллография. 2013,46, 1187-1195.

(21) Перера, А. Предварительные пики упорядочения заряда и рассеяния в ионных жидкостях и спиртах

. Phys. Chem. Chem. Phys. 2017,19, 1062-1073.

(22) Котларчик, М .; Чен С. Анализ спектров малоуглового рассеяния нейтронов

полидисперсными взаимодействующими коллоидами. J. Chem. Phys.

1983,79, 2461-2469.

(23) Arleth, L .; Marčelja, S .; Земб, Т. Гауссовские случайные поля с двумя уровнями разреза

-Модель для асимметричных микроэмульсий с ненулевой спонтанной кривизной

? Дж.Chem. Phys. 2001, 115, 3923−3936.

(24) Марчеля, С. Энтропия случайных гауссовских структур с разрезом по уровню при

различных объемных долях. Phys. Rev. E 2017,96, No. 042147.

(25) Arlt, W .; Маседо, М. Э. А .; Rasmussen, P .; Соренсен, Дж. М.

Сбор данных о равновесии жидкость-жидкость, часть 2 + 3, тройные системы,

тройные и четвертичные системы; Dechema, 1979; Vol. V.

(26) Bauduin, P .; Testard, F .; Земб Т. Солюбилизация в алканах спиртами

как обратные гидротропы или «липотропы».J. Phys. Chem. В

2008,112, 12354-12360.

(27) Кабальнов А.С. Могут ли мицеллы опосредовать массообмен между

каплями нефти. Langmuir 1994,10, 680-684.

(28) Кабальнов А .; Веерс, Дж. Кинетика массопереноса в мицеллярных системах

: адсорбция поверхностно-активного вещества, кинетика солюбилизации и созревание.

Langmuir 1996,12, 3442-3448.

(29) Reutenauer, P .; Buhler, E .; Boul, P.J .; Candau, S.J .; Лен, Ж.-М.

Динамические полимеры на основе Дильса-Альдера при комнатной температуре

Chemistry.Chem. — Евро. J. 2009, 15, 1893−1900.

(30) Lang, B. E. Растворимость воды в октан-1-оле от (275 до 369)

K. J. Chem. Англ. Данные 2012 г., 57, 2221−2226.

(31) Stephenson, S .; Offeman, R .; Робертсон, G .; Ортс, В. Этанол

и водоемкость спиртов: исследование молекулярной динамики. Chem.

англ. Sci. 2006, 61, 5834-5840.

(32) Chiappisi, L .; Грилло, И. Взгляд в Лимончелло: структура

итальянского ликера, обнаруженная с помощью малоуглового рассеяния нейтронов.АСУ

Омега 2018,3, 15407–154 15.

(33) Земб, Т .; Кунц, В. Слабая агрегация: современное состояние,

ожиданий и открытых вопросов. Curr. Opin. Коллоидный интерфейс Sci. 2016,

22, 113-119.

(34) Roger, K .; Olsson, U .; Закриссон-Осколкова, М .; Lindner, P .;

Cabane, B. Сверхнапухшие микроэмульсии, стабилизированные сдвигом, и

, захваченные термической закалкой. Langmuir 2011, 27, 10447−

10454.

(35) Lopian, T.; Schöttl, S .; Прево, С .; Pellet-Rostaing, S .; Хоринек,

Д .; Kunz, W .; Земб, Т. Морфологии, наблюдаемые в сверхгибких микроэмульсиях

с и без присутствия сильной кислоты. ACS

Цент. Sci. 2016,2, 467−475.

(36) Gradzielski, M .; Langevin, D .; Соттманн, Т .; Стрей, Р. Малый угол

рассеяние нейтронов вблизи перехода смачивания: выделение микроэмульсий

из слабоструктурированных смесей. J. Chem. Phys. 1996,

104, 3782–3787.

(37) Roger, K .; Кабан, Б. Почему гидрофобные / водные интерфейсы

заряжены отрицательно? Энгью. Chem., Int. Эд. 2012,51, 5625−5628.

(38) Roger, K .; Кабан, Б. Незагрязненные гидрофобные / водные

Интерфейсы

не заряжены: ответ. Энгью. Chem., Int. Эд. 2012,51,

12943-12945.

(39) Robertson, A.E .; Phan, D.H .; Macaluso, J. E .; Куряков, В. Н .;

Журавлева, Е.В .; Bertrand, C.E .; Юдин, И. К .; Анисимов М.А.

Мезомасштабная солюбилизация и критические явления в бинарных и квази-

бинарных растворах гидротропов.Равновесие в жидкой фазе. 2016,407, 243−

254.

(40) Киношита, К .; Parra, E .; Needham, D. Новые чувствительные микро-

измерения динамического поверхностного натяжения и коэффициентов диффузии:

Подтверждены и испытаны на адсорбцию 1-октанола на микроскопической границе раздела воздух-вода

и его растворение в воде. J. Colloid Interface Sci.

2017 488, 166−179.

(41) Rezaee, M .; Assadi, Y .; Милани Хоссейни, M.-R .; Aghaee, E .;

Ахмади, Ф.; Бериджани, С. Определение органических соединений в воде

с использованием дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции. J. Chromatogr. А 2006,

1116,1−9.

(42) Сарафраз-Язди, А .; Амири, А. Жидкофазная микроэкстракция.

TrAC, Trends Anal. Chem. 2010,29,1−14.

(43) Rezaee, M .; Yamini, Y .; Фараджи, М. Эволюция дисперсионной жидкости — метод жидкостной микроэкстракции

. J. Chromatogr. A 2010,1217, 2342−

2357.

(44) Роджер К.; Olsson, U .; Schweins, R .; Кабане, Б. Эмульсия

Созревание посредством молекулярного обмена при контактах с каплями. Энгью.

Chem., Int. Эд. 2015,54, 1452–1455.

(45) Roger, K .; Cabane, B .; Олссон, У. Образование контролируемых эмульсий размером 10-100 нм —

посредством суб-цикла PIT. Langmuir 2010, 26,

3860−3867.

(46) Subramanian, D .; Boughter, C.T .; Klauda, J. B .; Hammouda, B .;

Анисимов М.А. Мезомасштабные неоднородности в водных растворах

малых амфифильных молекул.Фарадей Обсуди. 2014, 167, 217−238.

(47) Новиков А.А .; Семенов, А.П .; Monje-Galvan, V .; Куряков, В.

Н .; Klauda, J. B .; Анисимов М.А. Двойное действие гидротропов на границе раздела вода / нефть

. J. Phys. Chem. C 2017, 121, 16423–16431.

(48) Роджер К. Наноэмульсификация вблизи фазовой инверсии:

Разрушение бинепрерывных структур в системах нефть / поверхностно-активное вещество / вода.

Curr. Opin. Коллоидный интерфейс Sci. 2016,25, 120−128.

(49) Roger, K .; Botet, R .; Кабан, Б. Слияние отталкивающих коллоидных капель

: путь к монодисперсным популяциям. Langmuir

2013,29, 5689−5700.

(50) Френкель Дж. Общая теория гетерофазных флуктуаций и

Предпереходные явления. J. Chem. Phys. 1939,7, 538-547.

(51) Новиков А.А .; Семенов, А.П .; Кучерская, А. А .; Копицын, Д.

С .; Винокуров, В. А .; Анисимов М.А. Родовая природа межфазных

явлений в растворах неионных гидротропов.Langmuir 2019,35,

13480−13487.

(52) Кабальнов А .; Веннерстрём, Х. Стабильность макроэмульсии: пересмотр теории ориентированного клина

. Langmuir 1996,12, 276−292.

(53) Zhang, Y .; Чен, X .; Лю, X. Температурно-индуцированный обратимый —

Фазовый переход в микроэмульсии без ПАВ. Langmuir 2019,

35, 14358−14363.

(54) Califano, F .; Маури, Р. Замедление фазовой сегрегации

жидких смесей с критической точкой смешиваемости.AIChE J. 2018,64,

4047-4052.

Langmuir pubs.acs.org/Langmuir Article

https://dx.doi.org/10.1021/acs.langmuir.0c02935

Langmuir 2021, 37, 3817−3827

3827

Универсальные ответвления нанокапли Эффект Узо на JSTOR

Абстрактный

Мы сообщаем о самоорганизации универсальных паттернов ветвления масляных нанокапелек под действием Узо [Vitale S, Katz J (2003) Langmuir 19: 4105–4110] — феномен, при котором спонтанное образование капель происходит при разбавлении органического раствора масло с водой.Смешивание органической и водной фаз ограничено квазидвумерной геометрией. Подобно разветвлению сетей наземных потоков [Devauchelle O, Petroff AP, Seybold HF, Rothman DH (2012) Proc Natl Acad Sci USA 109: 20832–20836 и Cohen Y, et al. (2015) Proc Natl Acad Sci USA 112: 14132–14137], но в масштабе, который на 10 порядков меньше, углы между ветвями капель демонстрируют удивительную универсальность со значением около 74 ° ± 2 °, независимо от различные параметры контроля процесса.Численное моделирование показывает, что эти схемы ветвления нанокапель регулируются взаимодействием между локальным градиентом концентрации, диффузией и коллективными взаимодействиями. Мы также демонстрируем способность локального градиента концентрации управлять автономным движением коллоидных частиц в сильно ограниченном пространстве и возможность использования зародышевых нанокапель для наноэкстракции гидрофобных растворенных веществ. Понимание, полученное в результате этой работы, обеспечивает основу для количественного понимания сложных динамических аспектов, связанных с эффектом Узо.Мы ожидаем, что это будет способствовать улучшенному контролю образования нанокапель для многих приложений, начиная от приготовления фармацевтических полимерных носителей и заканчивая рецептурой косметики и инсектицидов, производством наноструктурированных материалов, концентрацией и разделением следовых количеств аналитов в жидкости — жидкая микроэкстракция.

Информация о журнале

PNAS — это самый цитируемый в мире междисциплинарный научный сериал.Он публикует высокоэффективные исследовательские отчеты, комментарии, мнения, обзоры и т. Д. доклады коллоквиума и акции Академии. В соответствии с руководящими принципы, установленные Джорджем Эллери Хейлом в 1914 году, PNAS издает краткие первые объявления членов Академии и иностранных партнеров подробнее важный вклад в исследования и работу, которая, по мнению Участника, иметь особое значение.

Информация об издателе

Национальная академия наук (НАН) — это частная некоммерческая организация ведущих исследователей страны.НАН признает и продвигает выдающуюся науку путем избрания в члены; публикация в своем журнале PNAS; и его награды, программы и специальные мероприятия. Через Национальные академии наук, инженерии и медицины NAS предоставляет объективные, научно обоснованные советы по важнейшим вопросам, затрагивающим нацию.

Права и использование

Этот предмет является частью коллекции JSTOR.
Условия использования см. В наших Положениях и условиях
Тома 1–89 и 106–114, авторское право только как коллективное произведение; автор (ы) сохраняет авторские права на отдельные статьи
Запросить разрешения

Николай Бозов | Промышленная автоматизация и управление

Типы систем заземления

Сегодня существуют три схемы заземления системы, определенные стандартами IEC 60364 и NF C 15.100, это системы TN, TT и IT.

Для обеспечения защиты людей, оборудования и непрерывности работы токопроводящие провода и токоведущие части электроустановки «изолированы» от заземленных открытых проводящих частей. Изоляция включает:

разделение изоляционными материалами.
разделение по линейным зазорам в газах (например, в воздухе) или по длинам утечки вдоль изоляторов (например,грамм. для предотвращения пробоя в электрическом распределительном устройстве).

Описанные различные схемы заземления (часто называемые типом энергосистемы или схемами заземления системы) характеризуют метод заземления установки после вторичной обмотки трансформатора СН / НН и средства, используемые для заземления открытых проводящих проводов. части установки РН, питаемые от нее.

Таким образом, обозначение типов систем заземления обозначается двумя буквами.Первая буква для подключения нейтрали трансформатора (2 возможности):

T для «заземленного».
I для «раскопанных» (или «изолированных»).

Вторая буква для типа соединения открытых токопроводящих частей установки (2 возможности):

T для «прямого» заземления
Н для «подключен к заземленной нейтрали» в исходной точке установки.

Комбинация этих двух букв дает три возможных конфигурации: TT, TN и IT.

Система ТТ

Одна точка источника питания подключена непосредственно к земле. Все открытые и посторонние проводящие части подключаются к отдельному заземляющему электроду на установке. PE-соединение обеспечивается локальным заземляющим электродом. Этот электрод может быть или не быть электрически независимым от электрода истока. Две зоны воздействия могут перекрываться, не влияя на работу защитных устройств. Таким образом, защита людей от непрямого контакта обеспечивается УЗО со средней или низкой чувствительностью.

Система ТТ

T = Terra = нейтраль с прямым заземлением

T = Terra = каждый элемент оборудования имеет отдельное заземление с низким сопротивлением

Рисунок 1. Системы заземления TT.

Техника защиты людей: открытые токопроводящие части заземлены и используются устройства защитного отключения (УЗО). УЗО вызывает отключение распределительного устройства, как только ток короткого замыкания имеет напряжение прикосновения, превышающее безопасное напряжение Ui.

Принцип действия: прерывание при первом повреждении изоляции.

Основные характеристики

Самое простое решение для проектирования и установки. Используется в установках, снабжаемых непосредственно общественной распределительной сетью низкого напряжения.
Не требует постоянного контроля во время работы (может потребоваться периодическая проверка УЗО).
Защита обеспечивается специальными устройствами, устройствами защитного отключения (УЗО), которые также предотвращают риск возгорания, когда они настроены на <= 500 мА.
Каждое нарушение изоляции приводит к прерыванию подачи питания, однако отключение ограничивается неисправной цепью путем последовательной установки УЗО (селективные УЗО) или параллельно (выбор цепи).
Нагрузки или части установки, которые во время нормальной работы вызывают высокие токи утечки, требуют специальных мер для предотвращения ложных отключений, т. Е. Питания нагрузок с помощью разделительного трансформатора или использования специальных УЗО.

Преимущество: Требуется всего 3 проводника

Недостаток: Эффективная система только при удалении трансформатора от потребителей.Применяется в низковольтных сетях в районах, в которых подстанция находится на большом удалении от потребителей, то есть в сельской местности. Используется в сетях среднего напряжения совместно с (воздушными) линиями электропередач.

Системы TN

Источник заземлен как для системы ТТ (см. Выше). В установке все открытые и посторонние проводящие части подключены к нейтральному проводу. Ниже представлены версии систем TN.

Система TN-C

Нейтральный проводник также используется в качестве защитного проводника и называется проводником PEN (защитный проводник и нейтраль).Эта система не допускается для проводов сечением менее 10 мм2 или переносного оборудования.

T = Terra = нейтраль с прямым заземлением

N = низкоомный обратный проводник к нейтрали трансформатора

C = «комбинированный» провод для PE и N = PEN

Рисунок 2. Системы заземления TN-C.

Система TN-C требует эффективного эквипотенциального окружения внутри установки с рассредоточенными заземляющими электродами, расположенными как можно более равномерно, поскольку PEN-проводник является одновременно нейтральным проводником и в то же время несет токи дисбаланса фаз, а также гармонические токи 3-го порядка (и их кратные).

Следовательно, провод PEN должен быть подключен к нескольким заземляющим электродам в установке.

Внимание: В системе TN-C функция «защитный провод» имеет приоритет над «функцией нейтрали». В частности, PEN-провод всегда должен быть подключен к клемме заземления нагрузки, а для подключения этой клеммы к нейтральной клемме используется перемычка.

Преимущество: всего 4 проводника

Недостаток: чувствительность к электромагнитным помехам, поскольку гармоники отводятся через PEN, что означает, что нагрузки с N-проводником дополнительно нагружаются гармониками.

Система TN-S

Система TN-S (5 проводов) обязательна для цепей с поперечным сечением менее 10 мм2 для переносного оборудования. Защитный провод и нейтральный провод разделены. В подземных кабельных системах, где существуют кабели в свинцовой оболочке, защитным проводником обычно является свинцовая оболочка. Использование отдельных проводов PE и N (5 проводов) обязательно

T = Terra = нейтраль с прямым заземлением

N = низкоомный обратный провод к нейтрали трансформатора

S = отдельные провода для PE и N

Рисунок 3.TN-S Системы заземления.

Преимущество: система соответствует требованиям EMC

Недостаток: 5 проводников

Система TN-C-S

Системы TN-C и TN-S могут использоваться в одной установке. В системе TN-CS система TN-C (4-х проводная) никогда не должна использоваться после системы TN-S (5-ти проводная), поскольку любое случайное прерывание нейтрали на восходящей части приведет к прерыванию цепи. защитный провод в выходной части и, следовательно, опасность.

В этой системе комбинированный провод N и PE (PEN) выходит из трансформатора, но в какой-то момент провод PEN разделяется на отдельные линии PE и N. Тем не менее, PEN является правильным описанием этого защитного заземления, поскольку нейтраль может быть отделена от комбинированного проводника в любое время. После того, как нейтраль была отделена от объединенного проводника, ее нельзя снова подключить к PEN, т.е. это должна быть «ответвительная линия»! Если нейтральный провод, который уже был отделен от PEN, был бы повторно подключен к нему, он образовал бы параллельное соединение с неисчислимым импедансом и, следовательно, также неисчислимой нагрузкой короткого замыкания.Кроме того, это может привести к возникновению нежелательных блуждающих («бродячих») токов.

Рисунок 4. Системы заземления TN-C-S.

ИТ-системы

Между нейтральной точкой источника питания и землей не выполняется преднамеренное соединение.

I = нейтраль трансформатора изолирована или с заземлением с высоким сопротивлением

T = Terra = каждый элемент оборудования имеет отдельное заземление с низким сопротивлением

Преимущество: первая неисправность = проводящее соединение от фазы к корпусу не вызывает отключения.

Недостаток: должна быть установлена дополнительная система мониторинга для обнаружения первой неисправности.

Используется, например, в ситуациях, когда важна высокая доступность электроустановок, например в операционных больниц, во взрывоопасных зонах.

Рисунок 5. Системы заземления IT.

Какие устройства нуждаются в заземлении.Почему заземление и что такое узо?

Заземление и посадка. Слова однокоренные. Посадка относится к стыковке с поверхностью. Заземление — это термин из области электроприборов, связанный с ними. Осталось проанализировать, какая связь с землей.

Что такое заземление

Если обсуждается подключение электрооборудования к земле, это может быть вопрос заземления. Иногда на поверхности устройств накапливается разряд.Среди причин — нарушение поверхности проводов. Через негерметичную изоляцию ток от оборудования проходит к телам людей, прикоснувшихся к нему животных.

Плоть становится проводником на пути электронов к Земле. Зная это, люди предлагают стресс по-другому. Проволока, выходящая из оборудования в почву, образует направляющую. Устойчивость кожи к току выше, чем у металла.

Получив выбор, отпускаемый ток переключается на сплавы.Почва, куда они ведут, отлично поглощает энергию. Особенно ток «течет» в водоносных горизонтах земли.

Изобретено, как сделать заземление Бенджамин Франклин. Ему принадлежит идея громоотвода. Первоначально американец прикрепил металлический стержень к приспособлению для станка.

Заряд от последнего стал плавно течь по шпилю, точно так же, как перед грозой течение спускается по мачтам кораблей и шпилям церквей. Франклин был уверен в электрической природе молнии и предположил, что при высоком потенциале поля некоторые электроны от него могут тянуть проводники на себя.

Общий заряд уменьшается. Вместо искры-молнии рождается коронный разряд, тот же разряд, только слегка сияющий. Это не способно зажечь окружающие предметы и поющую плоть.

Получается, с практической точки зрения контур заземления — это защита здоровья и материального имущества. Давайте поговорим о роли текущего дренажа в почве в следующей главе.

Почему заземление?

Если описать ток, то это вещество без запаха, вкуса и цвета.Прикоснувшись к предмету, находящемуся под напряжением, человек может не подозревать об опасности. Искра начинается только в случае короткого замыкания. Это происходит, когда точки электрической цепи соединены с разными электронными потенциалами.

«Бесшумное» заземление призвано избавить от так же незаметного напряжения. Потенциал земли уравнивается с потенциалом корпуса электроприбора. Однако ток может быть полностью отведен в землю только при низком сопротивлении участка цепи.

Альтернативой заземлению является обнуление. Его провод подводится к нейтрали трансформатора подстанции. Когда фаза попадает в инструмент, происходит короткое замыкание. Он служит для срабатывания предохранителей в сети.

Устройство автоматически выключается. То есть обнуление дает людям сигнал о неисправностях, но на корпусах приборов остается напряжение. Необходимо наладить сеть, только после этого вернуться к работе оборудования. Актуально для промышленных объектов. Домашнее заземление лучше.

Зонирование еще называют рабочей площадкой. Они руководствуются не столько вопросами безопасного труда, сколько страховкой на случай аварии. Необходимо обеспечить возможность эксплуатации оборудования в экстремальных условиях.

Обычное заземление называется защитным. Его главная роль — спасать жизни и здоровье людей. Для поражения электрическим током, кстати, недостаточно прикоснуться к аппарату, находящемуся под напряжением. Нужна электрическая схема.

В нем 3 участника — устройство, тело и земля. Если человек, например, висит в воздухе, цепь не образуется, и поражение электрическим током проходит. Но, как сетовала героиня романа Островского «Гроза»: — «Почему люди не летают?»

В первой главе было указано, что вода поглощает ток даже лучше, чем земля. Смертельными, как правило, становятся электрические дуги, образующиеся через тело человека во влажной почве, луже.

Достаточно вспомнить сцены из фильмов, где руки опускаются в воду с включенным феном.В общем, заземление оборудования особенно важно во влажных помещениях, зонах с риском затопления.

Способность разных грунтов по-разному «воспринимать» ток составляет сопротивление заземления . Земля противодействует распространению электронов через нее. Есть простор для этого противостояния. Для частных коттеджей и дач рекомендуется сопротивление 30 Ом. На газопроводах и громоотводах достаточно 10-Ом, а на телекоммуникации — 2-4-а.

Третий тип заземления — это тот же громоотвод, созданный Бенджамином Франклином.Отсутствие защиты бытовой и промышленной техники редко приводит к пожарам.

Температура в месте стресса низкая. Чтобы разжечь огонь, вам нужна искра и горючие газы в воздухе. Совпадают с факторами редко. При ударе молнии точка взаимодействия с ней нагревается до 30 000 градусов. 1/5 пожаров на личных усадьбах — результат получения небесного разряда.

Это статистика. Поэтому заземление в частном доме необходимо по приборам и на крыше в виде металлического шпиля.Как его установить и сделать защиту на электрооборудовании, мы расскажем дальше.

Как заземлить себя

Шпиль громоотвода, как правило, представляет собой стальной стержень шириной сантиметр и длиной около 2,5 метров. Это текущий ресивер. Установите его в верхней части крыши. Известно, что молния притягивает высотные объекты.

От ствольной коробки на стенах дома опускается штанга. Это заземляющий провод круглого и широкого сечения.Проведите катанку подальше от окон и дверей. Сам заземляющий электрод используется в бытовых приборах.

Другими словами, жилы от дома и от крыши ведут к единому контуру, закопанному в землю. Достаточно рамки из 3-х электродов. Так называются проводники типа 1, контактирующие с ионным проводником.

Электроды контура заземления должны быть «голыми», то есть без антикоррозионных диэлектриков. Ограничивается лаком в местах сварки.

Необходимо учитывать постепенное утонение стали под действием коррозии. Поэтому электроды берут с запасом по сечению. Есть минимальные требования. Итак, ширина оцинкованного прутка должна составлять 6 миллиметров и более. Минимум для стержней из черного металла — сантиметр.

Электроды в контуре заземления соединены стальной лентой. Это называется трипс. С электродами приварен. Могу сделать своими руками заземление .Важно брать контур до метра от стен и 5 метров от пешеходных дорожек и крыльца дома.

Соответственно проводники удобно вести к задним стенкам конструкции и скатам кровли. Однако есть дома с несколькими подъездами. Важно удалить контур по 5 метров с каждого.

В частных домах удобно делать систему естественного заземления. Он заключается в использовании уже имеющихся в конструкции элементов для проведения тока.На фундаменте, например, натяжение может удерживать арматура. В целом можно сэкономить на покупке провода и сохранить естественный вид постройки. Провод, кстати, называют выключателем искусственного заземления.

В многоквартирном доме система заземления подводится к заслонкам. Они должны войти в контур системы. Связь с ним происходит через шину заземления . К ней привозят много гидов. Автобус позволяет уравнять потенциал сети.

Сделайте элемент из железа.На самом деле лучше подойдут медь и алюминий, но дороги и есть риск порезать металл для доставки в пункты приема. Сделать покрышку можно даже из золота, что тоже нелогично при наличии дешевых и неинтересных сборщиков железных сплавов.

Заземляющий провод даже в квартире, даже в доме должен входить в основную проводку, чтобы соответствовать сечению с фазным проводом в домашней электропроводке. Это стандарт. Соответственно разводка сделана трехжильной.

Один в нем «жил» — ноль, второй — фаза, а третий — заземление. Розетка с снабжена контактами. Их подводят к корпусу. Его активация автоматически «запускает» не только текущий пробег, но и срабатывание заземлителя.

Износ изоляции приводит не только к коротким замыканиям. Они реагируют на автоматическую защиту. Чаще из системы «текут» небольшие токи. Они оснащены УЗО.Аббревиатура расшифровывается как «устройство защитного отключения». Однако избыточный ток передается обоими устройствами на провод заземления, и это приводит напряжение к земле.

Помимо стационарного заземления может быть переносным. Применяется, как правило, на предприятиях при отключении от тока участков сети вблизи электроустановок. Существует риск неправильной подачи напряжения или появления наведенного тока. Под последним мы подразумеваем определенный выброс электронов из соседней линии, которая остается проводящей.

Переносное заземление Это несущий провод, желательно медный. У нее минимальное сопротивление. Провод подключается к проводящей линии. Предварительно он обесточен. Другой конец переносного проводника подключается к заземлителю. Речь идет о естественном, хотя и искусственном, отводе электронов.

Какой инструмент вам пригодится

Для искусственных заземлителей возьмите стальные стержни, уголки и трубы. Последние могут быть как круглыми, так и прямоугольными.Бетон подойдет. Имеет электропроводящий тип. Использование бетона выгодно с точки зрения устойчивости материала к коррозии.

Электроды вбиваются в землю кувалдой. С заводскими установками работают бамперы. Для соединения шпилек возьмем латунные резьбовые муфты. Присоединение токопроводящей жилы к электроду происходит через зажим. Возьми сталь.

Специальная паста помогает снизить сопротивление в стыках. Она в магазинах электротоваров. Сварить конструкцию, конечно же, сварочным аппаратом или старинным паяльником.Стремянка при установке тоже пригодится.

Не забывайте о стальной, медной стяжке, если мы делаем заземление в многоквартирном доме. В целом точный набор инвентаря зависит от типа сооружения, его этажности, мощности сети.

В этой статье мы разберемся с вами, как подключить заземление . Эта тема достаточно обширная и имеет множество нюансов, и здесь нельзя просто так сказать — сделайте или подключите сюда. Поэтому, чтобы вы меня понимали, и мне было легче вам объяснить, будет и теория, и практика.

Заземление в нашей современной жизни является неотъемлемой частью. Без заземления, конечно, можно обойтись, ведь сколько мы без него прожили. Но с появлением современной бытовой техники заземление стало просто обязательным условием защиты человека от поражения электрическим током.

Общие понятия.

Заземление — Преднамеренное электрическое подключение любой точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Заземление предназначено для отвода токов утечки , возникающих на корпусе электрооборудования в аварийном режиме работы этого оборудования, и обеспечения условий для немедленного отключения напряжения от поврежденного участка сети путем срабатывания устройства защиты и автоматического отключения.

Например: произошел пробой изоляции между фазой и корпусом электрооборудования — на корпусе появился определенный фазный потенциал. Если оборудование заземлено, то это напряжение будет проходить через защитное заземление с низким сопротивлением, и даже если устройство защитного отключения не сработает, то при прикосновении человека к корпусу ток, который остается на корпусе, не будет опасен для персона. Если оборудование не заземлено — весь ток будет проходить через человека.

Заземление состоит из заземляющего провода и заземляющего провода , соединяющего заземляющее устройство с заземленной частью .

Заземляющее устройство представляет собой металлический стержень, чаще всего из стали, или другой металлический предмет, который контактирует с землей напрямую или через промежуточную проводящую среду.

Заземляющий провод — это провод, который соединяет заземленную часть (корпус оборудования) с заземляющим электродом.

Заземлитель — комплект заземляющих и заземляющих проводов.

Немного теории.

Все, что вы видели во дворах, это небольшие кирпичные строения, в которые заходят и уходят силовые кабели — это трансформаторные подстанции , (электроустановки). Трансформаторные подстанции служат для приема, преобразования и распределения электрической энергии. На каждой подстанции есть силовой трансформатор для преобразования напряжения, распределительные устройства и устройства автоматического управления и защиты.

Предполагая напряжение высоковольтной сети 6 — 10 кВ (киловольт), подстанция преобразует его и передает потребителю, то есть нам. Прием и преобразование напряжения обеспечивает силовой трансформатор, с выхода которого на потребителя подается трехфазное переменное напряжение 0,4 кВ или 400 Вольт . Для питания бытовой однофазной техники (телевизор, холодильник, утюг, компьютер и др.) Используется одна из трех фаз L1 ; L2 ; L3 и нулевой рабочий кондуктор « N ».

Типовая схема электроснабжения потребителей, на основе которой разработаны дополнительные схемы, различающиеся способом подключения защитного заземления, подключения и защиты электрооборудования, , а также принимаемых мер по защите людей. от поражения электрическим током .

Трансформаторная подстанция имеет собственный контур заземления , к которому подключаются все металлические корпуса оборудования подстанции.Контур заземления представляет собой металлический стержень, вбитый в землю, соединенный между собой металлическим стержнем при помощи сварки. Эта шина называется шиной заземления .

Шина заземления вводится в здание подстанции и прокладывается по периметру здания. К нему привариваются болты, к которым уже подключено заземлителей, все оборудование подстанции.

Согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок) заземляющий провод ( ноль защитный ) на электрических цепях имеет буквенное обозначение « РЭ » и цветовую маркировку чередующимися поперечными или продольными полосами желтого и зеленого цветов.

Системы заземления.

Системы заземления различаются способом их заземления нулевой рабочий Провод «Н» на вторичной обмотке силового трансформатора и потребителей электрической энергии (двигатель, телевизор, холодильник, компьютер и т. Д.), Питаемых от этого трансформатора.

Рассмотрим на примере трансформаторной подстанции.
Вторичная обмотка силового трансформатора подстанции имеет три катушки, соединенные « звезда, », где начало катушек соединены с общей точкой, называемой нейтралью « N », которая напрямую связана с заземляющее устройство .Свободные концы катушек подключаются к проводам трехфазной сети, идущей к потребителям трехфазной или однофазной электрической энергии. Такое соединение нейтрали называется с полым заземлением и используется в системах заземления типа TN .

Здесь нейтраль « N », иначе она называется рабочий ноль , выполняет две функции:

1. Вместе с одной из трех фаз вырабатывает 220 вольт.
2. Выполняет защитную функцию, так как имеет прямой контакт с землей.

На данный момент существует 3 типа систем заземления:

1. TN — система, в которой нейтраль трансформатора заземлена, а открытые токопроводящие части соединены с нейтралью;
2. TT — система, в которой нейтраль трансформатора заземлена, а открытые проводящие части заземлены с помощью заземленного устройства, которое электрически не зависит от заземленной нейтрали трансформатора;
3. IT — Система, в которой нейтраль трансформатора изолирована от земли или заземлена через устройства с большим сопротивлением, а открытые проводящие части заземлены.

Все три системы заземления предназначены для защиты людей и электрического оборудования от воздействия электрического тока. Эти системы заземления считаются равноценными защите людей, но они не эквивалентны по способу обеспечения надежности (надежности, ремонтопригодности) электроснабжения потребителей электрической энергией.

Системы заземления обозначаются двумя буквами.
Первая буква определяет соединение нейтрали трансформатора с землей:

T — нейтраль заземлена;
I — нейтраль изолирована от земли.

Вторая буква определяет отношение открытых проводящих частей к земле:

T — открытые токопроводящие части напрямую заземлены;
N — открытые токопроводящие части подключены к смертельно опасной нейтрали трансформатора.

Теперь рассмотрим все системы по порядку.

1. Система заземления TN.

Система « TN » — это система, в которой нейтраль , трансформатор заземлен , а открытые токопроводящие части присоединены к нейтралам через нулевые защитные проводники .

Открытая токопроводящая часть — доступная на ощупь токопроводящая часть электроустановки (например: корпус бытовых электроприборов), которая в нормальном режиме работы электроустановки не находится под напряжением , а может быть находиться под напряжением в случае повреждения изоляции.

Как правило, повреждение изоляции может быть вызвано многими факторами: старением оборудования, механическими повреждениями, длительной работой при максимальных нагрузках, скоплением пыли между корпусом оборудования и токоведущими частями, образованием влаги на пыльной поверхности, прилегающей к токоведущим частям. детали, климатические воздействия, заводской брак и др.

Итак, в свою очередь, система TN разделена на три подсистемы:

1. TN-C — система, в которой нулевой защитный «PE» и нулевой рабочий «N» проводники объединены в один провод «PEN» по всей системе;
2. TN-S — система, в которой нулевой защитный «PE» и нулевой рабочий «N» проводники разделены по всей системе;
3. TN-C-S — система, в которой функции нулевого защитного «PE» и нулевого рабочего «N» проводников совмещены в одном проводе в некоторой части, начиная с силового трансформатора.

Начнем с системы TN-C.

Система TN-C.

Система TN-C — это одна из первых систем заземления, которая до сих пор встречается в старом жилом фонде, построенном до середины 90-х годов, но, несмотря на это, существует и действует.В данной системе проложен четырехжильный кабель , в котором есть 3 фазы и 1 нулевой провод.

Здесь нулевой защитный « RE » И нулевой рабочий « N » Проводники выровнены в одном проводе по всей системе. То есть для питания электрооборудования и его заземления нужен один проводник « PEN », и это безусловно главный недостаток системы TN-C .

В то время практически не было электрооборудования, требующего трехпроводного подключения, и поэтому к защитному заземлению не предъявлялись особые требования, и такая система считалась надежной.Но с появлением в современной жизни современного трехпроводного оборудования, где предусмотрен провод PE, система TN-C перестала обеспечивать требуемый уровень электробезопасности.

На сегодняшний день почти вся современная техника питается от импульсных блоков питания, не имеющих гальванической развязки с сетью 220 вольт. Это связано с тем, что в импульсных источниках питания имеется интерференционных фильтров , которые предназначены для подавления высокочастотных помех питающей сети 220 вольт, и которые подключены к корпусу оборудования через разделительные конденсаторы.

Высокочастотные помехи, возникающие в питающей сети через разделительные конденсаторы, защитный провод PE, трехполюсную вилку и розетку, утекают на землю. Поэтому существует опасность появления фазного напряжения на корпусе оборудования при пробое изоляции между фазой и корпусом или исчезновении рабочего нуля «N» при питании современного оборудования с помощью системы заземления TN-C, не иметь отдельного заземляющего провода.

Например: если ваш рабочий ноль «N» обрывается или перегорает между полом и доской квартиры, существует опасность появления фазного напряжения на корпусе, в котором в данный момент работает бытовая техника.А если он не заземлен, то при прикосновении голой руки к металлическому неокрашенному корпусу через вас протекает ток и вы получаете заряд.

Хотя благодаря импульсным источникам питания современная техника стала меньше, дешевле и проще, но, естественно, требования к уровню электробезопасности уже стали выше.

Но, как говорится, спасение рук рук утопающих, а потому некоторые умельцы, чтобы защитить себя, сами роют землю.Одни садятся на батареи центрального отопления, другие подключаются к корпусу панели пола, вставляют перемычку в розетку, устанавливают УЗО, а некоторые даже делают свой контур заземления.

Например: вы подключены третьим проводом к корпусу панели пола и думаете, что вы заземлены. Это большое заблуждение. Вы сделали обнуление — и не более того.

Защитное обнуление — преднамеренное электрическое соединение открытых токопроводящих частей электроустановки (например, корпуса оборудования) с глухозаземленной нейтралью генератора или силового трансформатора, выполняемое в целях электробезопасности.

Глухая нейтраль Подключается ли нейтраль трансформатора непосредственно к заземляющему устройству.

Теперь обнуление на корпусе этажного щита опасно тем, что в случае выхода из строя вашего рабочий ноль «Н» мощность бытовой техники, включенной на данный момент в розетку, будет проходить через защитный проводник » ЧП ».

А это уже неверный А схема питания бытовой техники, что приведет к короткому замыканию и поломке всего оборудования.Автоматический выключатель сработает, но только от тока короткого замыкания, который создаст ваша уже сгоревшая техника. А если в этот момент возьмитесь за металлический неокрашенный корпус, то вдобавок на мгновение получите заряд бодрости. Хотя в ПУЭ № 7 пристрелка разрешена и считается дополнительной мерой защиты. Но снова возникает вопрос: где делать обнуление . Здесь вам решать.

Другой пример.
Вы подключаетесь к батарее центрального отопления , пытаясь таким образом обмануть счетчик или землю.На вашем стояке сосед снизу ремонтирует и заменяет старые ржавые трубы на пластиковые. В результате — вы были отрезаны от своей воображаемой земли. Теперь вы и соседи сверху будете в постоянной опасности.

Или другой пример.
Вы учли все нюансы и решили заземлить наоборот. В подвале дома или возле дома была вырыта яма, штыри забиты, сделали по всем нормам контур заземления , а PE проводник вёл в их квартиру.Все сделано, и теперь вы можете спать спокойно. А здесь нет.

Внезапно ваш сосед планирует подшутить над вами из-за вреда или просто из зависти, что у вас есть заземление, а у него его нет. Возьмите и перережьте заземляющий провод. Или человек, отвечающий за дом, увидит провод, не проложенный по проекту, и удалит его, и вы живете, и вы не знаете, что вас не заземлили. Кроме того, следует периодически проверять заземление специальными приборами.Вы сделаете это? У вас есть такие устройства?

В качестве варианта защиты вы установили в двухпроводную линию УЗО . В принципе, это не такой уж и плохой вариант, но и в нем есть свои нюансы .

УЗО срабатывает токами утечки 10 мА, 30 мА и 300 мА, но для этого ему нужен защитный провод «PE», относительно которого УЗО видит эти токи. В системе TN-C защитный проводник «PE» № , но он есть в системе TN-S , для которой было разработано УЗО.На двухпроводной линии УЗО тоже работает, но через ток утечки, который вы создаете ваше тело .

Взять, к примеру, тот же пробой изоляции на кузове и одновременно одновременное прикосновение к голой батарее центрального отопления. В системе TN-S возникший на корпусе ток утечки сразу пойдет по защитному проводнику « RE », и если его порог превысит уставку УЗО, он сработает и отключит питание.И даже когда порог для УЗО небольшой и он не работает — вы ничего не почувствуете, или вас просто будет немного ущипнуть.

В системе TN-C другой корпус. При одновременном прикосновении к корпусу и голой батарее центрального отопления через вас к батарее будет течь ток. Если есть обычный автомат, то вы, в зависимости от силы тока , так и останетесь висеть между двумя лампочками, так как проходящий через вас ток не будет током короткого замыкания .Если стоит УЗО , то при достижении порога уставки сработает и отключит питание.

И вот наступает момент истины: УЗО, в системе TN-C, от удара электрическим током не спасешь. Свой заряд бодрости вы получите. Вопрос только в времени воздействия электрического тока .

В ПУЭ № 7 относительно установки УЗО в системе TN-C сказано:

1,7.80. Не допускается использование УЗО, реагирующих на дифференциальный ток, в четырехпроводных трехфазных цепях (система TN-C).Если необходимо использовать УЗО для защиты отдельных приемников, получающих питание от системы TN-C, защитный PE-провод электрического приемника должен быть соединен с PEN-проводником цепи, питающей электрический приемник к защитному коммутационному устройству.

Опять же возникает вопрос: как протянуть защитный проводник. Итак, здесь вы снова решаете.

Следовательно, если вы живете в домах старой постройки и у вас двухпроводная сеть, то при защите вашей квартиры заземлением, вам кажется, проблема не решается, а только усугубляется для вас или ваших соседей. Проблема двухпроводной сети должна решаться коллективно — всем домом:

1. Перепроектировать или изменить систему электроснабжения дома с четырехпроводной на пятипроводную.
2. Замена старых половиц на новые, рассчитанные на пятипроводную линию.

Но не думайте, что все так страшно. В этой части статьи я рассказал о возможных ситуациях, которые могут возникнуть у нас при неправильном подключении и использовании защитного заземления.В статье мы продолжим разбираться с остальными системами заземления.
Удачи!

Практически в любом руководстве по эксплуатации современного бытового прибора указано, что его необходимо заземлить. Как его заземлить? Можно ли включить без заземления? Будет нормально работать? Жестяная банка. Будет.
Большинство наших сограждан живут в домах, где нет заземления. А современная техника доступна всем. Соответственно, большая часть техники, предназначенной для заземления, довольно успешно эксплуатировалась без него.

Заземление используется для защиты человека от поражения электрическим током. При нормальной работе прибора его корпус надежно изолирован от токоведущих частей. В случае поломки устройства токоведущие части могут коснуться тела, и тогда на него будет подано напряжение. Человек, прикоснувшийся к такому устройству, будет шокирован.

Автоматический выключатель в этом случае не поможет, потому что тока, протекающего через человека, явно недостаточно для его срабатывания. Но этого тока достаточно, чтобы лишить человека здоровья и даже жизни.
Чтобы исключить такие ситуации, корпуса всех электрических устройств, к которым может прикоснуться человек, должны быть заземлены, то есть электрически соединены с землей посредством проводников. В этом случае ток от корпуса устройства, а вместе с ним и опасное напряжение уйдет на землю, не причинив человеку никакого вреда.
Для обеспечения такого заземления европейцы добавили заземляющий провод к электропроводке жилых помещений. Электропроводка была трехпроводной. Два провода, как и в нашей разводке — фазный и нулевой, предназначены для питания электроприборов, а третий — защитное заземление.
Розетки такой разводки должны иметь три контакта — нулевой, фазный и заземляющий. В бытовой технике, предназначенной для такой разводки, имеется трехжильный шнур и трехконтактная вилка. Две жилы шнура — это фаза и ноль, а третья предназначена для подключения корпуса прибора к заземлению электропроводки. Заземляющий контакт розетки (металлические полосы сверху и снизу) подключают к защитному заземлению проводки. Штырь заземления вилки подключается к корпусу прибора.
Включая вилку в розетку, соединяем металлический корпус прибора с защитным заземлением. Теперь даже при наличии напряжения на корпусе устройства весь заряд будет стекать в землю, и неисправное устройство не будет бить током.
Заземление бытовой техники возможно только при наличии в доме контура заземления. В домах старой постройки этого, к сожалению, нет. В то время проводка проводилась двухжильным кабелем, один из проводов был нулевым, а другой — фазным.Розетки и вилки также имели два контакта, нулевой и однофазный. Ни о каком заземлении тогда никто не думал. Ведь в то время у людей практически не было бытовой техники, а в их домах хватало розеток на шесть ампер. То есть, если мощность всех включенных в квартиру электроприемников доходила до полутора киловатт, вилки перегорали.
С развитием технологий в домах людей стало доступно все больше и больше электрических помощников.Где-то в середине шестидесятых годов в домах стали появляться телевизоры, холодильники, стиральные машины, электрические утюги. Девяностые годы принесли в нашу повседневную жизнь компьютеры, стиральные, посудомоечные машины, кондиционеры и т. Д. Вместе с увеличением количества и мощности электроприемников стало увеличиваться количество случаев поражения электрическим током от неисправных электроприборов. Эту проблему нужно было решить, и с 1997 года строители обязались оборудовать все строящиеся дома защитным заземлением.
В домах современной постройки вся проводка трехжильная, и проблем с работой современной техники нет.

В старых домах с двухпроводной разводкой абсолютно безупречная техника может победить ток. Дело в том, что бытовые электроприборы оснащены встроенным сетевым фильтром, который защищает электронные схемы устройства от резких скачков напряжения. Конструкция фильтра такова, что он через конденсаторы соединяет нейтральный и фазный проводники с корпусом устройства.Если корпус устройства не заземлен, то на нем появляется 110 вольт. То есть на корпусе стиральной машины, холодильника, микроволновки, компьютера напряжение 110 вольт.
Если вы живете в доме со старой проводкой без заземления и имеете некоторые познания в области электротехники, попробуйте измерить напряжение на корпусе вашего компьютера, холодильника и стиральной машины. Не исключено, что будет напряжение 110 В. Это утверждение похоже на бред. Ведь производители прекрасно понимают, что производимая ими технология должна быть абсолютно безопасной для человека и ни в коем случае не наносить вред его здоровью.Но создатели импортного оборудования, далекого от российской действительности, не представляют, что где-то оно может работать без заземления. Это обстоятельство позволяет понять логику производителя. Новый метод разработан таким образом, что небольшой ток должен течь от конденсаторов к земле через корпус устройства. Напряжение 110 В появляется на корпусе только в том случае, если он не подключен к земле.
Несмотря на большие размеры, это натяжение не представляет серьезной опасности.Малая емкость конденсаторов фильтра ограничивает величину тока, поэтому он не может нанести серьезный вред человеку. От него можно получить неприятное поражение электрическим током, только если одновременно прикоснуться к живому телу и любому заземленному объекту, например, батарее или крану. Хотя делать это специально не обязательно, но никто не может гарантировать успешный исход такого эксперимента.
Гораздо хуже обстоит дело, когда из-за поломки устройства его корпус подключается к проводу питания.В этом случае на корпусе устройства будет 220 В и ток больше не будет ограничиваться конденсаторами сетевого фильтра. Прикосновение к такому устройству может привести к летальному исходу при неблагоприятном стечении обстоятельств.
Несмотря на то, что неисправная бытовая техника может быть источником серьезной опасности, большая часть населения нашей страны живет в домах без заземления и даже не подозревает об опасности, с которой они сталкиваются. Почти каждый из нас был потрясен, но лишь немногие из нас получили серьезные травмы электрическим током.Чем объясняется такая избирательность тока? Почему одни люди калечат и убивают, а другие лишь слегка щелкают?
Действие тока на организм человека определяется его величиной. Человек способен ощущать ток в один миллиампер. Ток от одного до десяти миллиампер вызывает у человека болезненные ощущения. Ток более десяти миллиампер вызывает судорожное сокращение мышц, в результате чего человек не может самостоятельно разжать руку, чтобы разорвать контакт с токоведущей токоведущей частью.При силе тока более сорока миллиампер наступает паралич дыхания и нарушение работы сердца. Ток в сто миллиампер приводит к остановке сердца и смерти.
Величина тока, протекающего через тело человека, зависит от величины приложенного к нему напряжения и от сопротивления цепи, через которую проходит ток. Чтобы понять, почему при одном и том же напряжении ток в одном случае может вызывать у человека только неприятные ощущения, не причиняя ему никакого вреда, а в другом — убивать, необходимо понять, что такое токовая цепь и как он создан.
Цепь тока — это путь тока, и этот путь всегда замкнут. Ток в наш дом идет от трансформаторной подстанции по фазовому проводу, а затем возвращается на ту же подстанцию по нулевому проводу. И сколько тока пришло с подстанции в дом, сколько должно вернуться из дома в подстанцию, не больше и не меньше.
Ток не обязательно возвращается на подстанцию только по нулевому проводу. Если изоляция повреждена, ток может просочиться в землю.В этом случае часть тока будет возвращаться на подстанцию по земле, а часть — по нулевому проводу. Но в этом случае полный ток, возвращаемый на подстанцию, будет равен току, идущему от подстанции к потребителю.
Если по каким-то причинам возврат тока на подстанцию невозможен, например, на подстанции сгорел нулевой провод, то в домах потребителей тока не будет. В розетках будет напряжение, как на фазных, так и на нулевых контактах 220 вольт, но ток через устройства не пойдет и работать они не будут.

Почему нельзя зонировать дома?

Кстати, этот корпус наглядно показывает, почему в домах невозможно произвести обнуление, то есть прикрепить корпуса приборов к нулевому проводу, как это иногда делают электрики в домах, где нет заземления. Ведь пока все работает исправно, большой разницы с нулевым или заземляющим проводом, подключенным к корпусам защищаемых электроприборов, нет. Но когда нулевой провод на проводе, а значит, и все устройства, подключенные к нейтральному проводу, отключится, появится напряжение 220 В.То же произойдет, если при ремонте распределительного щита электрик перепутает нулевой провод с фазным. В этом случае корпуса приборов будут подключены не к нулю, а к фазовому проводу и они также будут иметь напряжение 220 В.
Итак, токовая цепь — это путь тока от подстанции к потребителю и обратно от подстанции. потребителя на подстанцию. Если в каком-то месте он сломан, в цепи не будет тока. Сидящих на проводах птиц не попадает ток только потому, что нет цепи для прохождения тока.Стоя на резиновом коврике электрик не попадает в ток, потому что мат мешает возврату тока на подстанцию по цепи: фазный провод -> электрик -> земля -> подстанция. Вот почему при одинаковом напряжении ток может лишь слегка подправить человека и, возможно, убить. Все зависит от того, есть ли у него надежный способ вернуться на ТП или нет. Если есть, то мужчине, находящемуся в стрессе, многого не найдешь.
Интернет описывает трагическое событие, которое произошло с мальчиком, который хотел делать уроки в вечернем саду.Взял настольную лампу с удлинителем и стал выносить из дома. Лампа была неисправна — фазовый шнур под напряжением касался корпуса лампы. Мальчик держал под напряжением кожух лампы, но ток его не бил. Сухой деревянный пол не позволял току возвращаться на подстанцию. Как только мальчик вышел с крыльца и наступил на землю, образовалась замкнутая цепь тока: трансформаторная подстанция -> фазный провод -> настольная лампа -> человек -> земля -> снова трансформаторная подстанция и мальчик был убит электрическим током.Не могло быть трагедии. Если бы лампа, удлинитель и проводка в доме были заземлены, ток от корпуса лампы протекал бы через землю, не причинив вреда мальчику.
Если в доме нет возможности установить заземление, то, по крайней мере, следует помнить, что ток не должен иметь возможность вернуться на подстанцию через землю. Только для специально разработанного нулевого провода. Ни в коем случае нельзя одновременно прикасаться к электроприборам и заземленным частям, таким как батареи, водопроводные трубы и т. Д., Чтобы не позволить току пройти через вас в землю и вернуться на подстанцию.Если в комнате влажный пол, желательно иметь обувь с водонепроницаемой подошвой, которая станет препятствием между вами и токопроводящим полом на случай, если вы случайно столкнетесь с нагрузкой.

Что такое УЗО?

Если вас не устраивают такие методы электробезопасности, и установить заземление невозможно, то есть еще одно мощное средство, способное надежно защитить вас от травмирующего воздействия электрического тока. Это устройство защитного отключения, более известное под аббревиатурой УЗО.Он сравнивает фазный ток с нулевым током. Если ток в фазном проводе, по крайней мере, немного больше тока в нулевом проводе, это означает, что есть утечка, и часть тока возвращается на подстанцию через землю. В этом случае УЗО мгновенно отключает линию и если утечка вызвана человеком, находящимся под напряжением, по которому ток течет в землю, с ним ничего страшного не случится. УЗО успеет отключить ток до того, как успеет навредить человеку.Хотя аварии с электрическим током в домашних условиях случаются очень редко, на таких устройствах не стоит экономить. Ведь жизнь человека слишком дорога, чтобы пренебрегать такой опасностью.

Видео: зачем нужно заземление и что такое УЗО

Из школьного курса физики каждый человек вспоминает, что электрический ток не может возникнуть ниоткуда, это движение заряженных частиц в проводнике, которым может служить провод. Но также многие помнят, из курса ОБЖ, что электрический ток опасен для жизни человека.Когда существует опасность поражения электрическим током? Это происходит, когда человек прикасается к оголенным проводам или к устройству, подключенному к незаземленной розетке. В здравом уме ни один взрослый не прикоснется к оголенным проводам, но каждый может включить чайник в розетку без заземления.

Для того, чтобы произошел «удар», нужно создать электрическую цепь. В случае использования розетки без заземления ток втекает в устройство, накапливается в нем и проходит к человеку, как только он к нему прикасается.Мужчина в данном случае — дирижер, так как он стоит на полу. Ток проходит через тело, а затем уходит на пол. В лучшем случае пострадавший почувствует неприятные ощущения, а в худшем — поедет на скорой в больницу.

Как защитить себя от поражения электрическим током?

Когда в доме много электроприборов, люди не всегда используют только заземленные розетки. В спешке они забывают о важности заземления или не знают, есть ли оно у них в квартире, и просто вставляют вилку в розетку, которая находится ближе.Постоянно используя для работы металлического электроприбора розетку без заземления, велик риск того, что в ней скопится статическое напряжение и человек получит удар электрическим током. Чтобы этого не произошло, нужно в каждой комнате установить домашнюю розетку с заземляющими контактами. Конечно, полностью риск не исчезнет, ведь в качестве розеток нельзя быть полностью уверенным, но он станет меньше.

Тем, у кого дома есть большая плита и стиральная машина, необходимо дополнительно заземлить устройства.Это довольно просто, нужно взять специальный провод, прикрепить его к корпусу устройства и отправить на землю. В частных домах это несложно реализовать, но в квартире могут возникнуть проблемы с тем, куда направить этот заземляющий провод.

В связи с тем, что смерть от поражения электрическим током давно перестала быть редкостью, большинство застройщиков перед вводом дома в эксплуатацию оборудуют электрическую сеть специальными устройствами защитного отключения. Его работа заключается в том, что в случае утечки тока он отключает всю квартиру от электричества, тем самым спасая жителей от смертельной травмы.На сегодняшний день это самая эффективная защита от поражения электрическим током. Установить такую систему может каждый, для этого достаточно обратиться в соответствующую компанию.

Как работает Узо. Что такое УЗО и как оно работает? Что такое RCD

При проведении электромонтажных работ, когда специалисты проводят новую электропроводку, устанавливаются специальные контрольно-защитные устройства — УЗО. В старых домах такие устройства не предусмотрены. Поэтому у владельцев квартир возникает резонный вопрос, что это за квартира и для чего она используется.

Назначение и специфика приложения

В процессе эксплуатации бытовой техники, а также электрических механизмов разного типа со временем происходит износ, в результате чего изоляция проводов перестает выполнять свою роль. Причем ток пойдет не по установленной цепи, а на землю, когда факт соединения с ней обеспечен.

Гидом, как правило, является сам человек, касающийся, например, корпуса стиральной машины или бойлера.Ток, действующий на корпус, делает его аналогом оголенного провода.

Разумеется, эффективным методом устранения предпосылок для такой ситуации является создание контура заземления, т.е. искусственно сформированного проводящего контакта с землей корпусов, проводящих ток, или отдельных блоков электрических блоков. Но такая система создается далеко не во всех домах. Поэтому на помощь могут прийти устройства защитного отключения.

Принцип работы УЗО основан на его способности четко воспринимать малейшие изменения в электросети, несоответствие входных и выходных токов, а также обеспечивать отключение сети в аварийных ситуациях.

Здесь необходимо помнить, что ток, который движется по фазному проводу (или во всех фазах трехфазной цепи), должен быть равен току в нейтральном проводе.

Во время работы схемы возможна ситуация, когда человек касается неизолированной проводки или корпуса бытового прибора, находящегося под напряжением. Затем создается новая цепь тока утечки. В исходной схеме входящий ток не будет равен исходящему.Это отклонение будет записано УЗО с последующей командой на размыкание цепи.

Когда срабатывает УЗО

Чтобы понять, как работает УЗО, необходимо определить его основные составляющие. В увеличенном виде он будет выглядеть так:

Дифференциальный трансформатор тока с тремя обмотками. Для первых двух обмоток есть замыкание на ноль и фазу, но третья связана с пусковым механизмом — реле или электронным узлом.
Ударно-спусковой механизм, который представлен блоком силового пуска, а также контактными элементами.
Тестовый переключатель — позволяет проверить работу устройства путем тестирования всей сети.

Благодаря действию цепи устройства защитного отключения обеспечивается защита в таких случаях:

при замыкании фазного провода на корпус бытовой техники;
, когда была произведена неправильная разводка, например, забыли установить заднюю коробку;
при нарушениях в устройстве и подключении щита;
из-за утечки тока по другим бытовым причинам — заземление у соседей на водопровод, подключение стиральной машины с помощью шланга с металлическим покрытием и т. Д.

Варианты выбора

Емкостные УЗО

считаются первыми бытовыми моделями. Их принцип действия аналогичен принципу действия емкостного реле, которое реагирует на реактивный ток смещения. Чувствительность у них чрезвычайно высока — доли мкА, срабатывают практически мгновенно и не реагируют на факторы заземления. Но при этом они очень сильно реагируют на помехи и не могут различить причины аварийной ситуации.

Рассматривая типы УЗО, нельзя не отметить модификации, которые сейчас стали прототипами наиболее распространенных моделей.Это дифференциальные УЗО-D, которые работают на основе оценки дисбаланса полных токов, возникающих в силовом кабеле.

Дифференциальные электромеханические модели сейчас популярны при проведении электромеханических работ различного уровня сложности. Когда происходит утечка, один из токов увеличивается, в результате чего возникает магнитный поток. Он создан на феррите, что приводит к наведению ЭДС во второй обмотке. Электромагнит отодвигает защелку, размыкающую контакты.

Известны также УЗО-ДЭ, относящиеся к электронным модификациям. Они имеют сенсор и встроены непосредственно в операционную систему. Такие изделия отличаются высокой чувствительностью и возможностью размыкания цепи в ответ на токи смещения.

И, конечно же, у них высокая скорость реакции. Но при этом стоимость их на порядок выше аналогов, а электроника может выйти из строя.

Если вы хотите знать, как выбрать УЗО, то желательно решить несколько вопросов:

поставить комплект УЗО и автомат или отдельно дифавтомат;
оценить расчетным путем требуемый ток отключения в момент перегрузки;
рассчитать рабочий ток устройства;
установить требуемый ток утечки.

Особенности подключения

Необходимо помнить, что штатное УЗО срабатывает для защиты человека, не реагируя на короткое замыкание или чрезмерную нагрузку. Но дифавтомат рассчитан на любые нарушения в работе схемы. УЗО можно установить параллельно с обычными машинами, попросив их работать попарно, или выбрать дифавтомат.

Первый вариант подходит для ситуации, когда проводка уже активна и в цепи уже установлены машины.Второй подход целесообразно применить с новым расположением проводки и экрана.

Чтобы понять, как правильно подключить УЗО, вам необходимо рассмотреть несколько вариантов:

Базовый подход заключается в подключении после счетчика, который, в свою очередь, следует за центральной машиной.
Предпочтительная последовательность следующая: счетчик следует за центральной машиной, после чего устанавливается селективное УЗО. Затем выходит из строя групповая машина, за ней следуют групповые защитные устройства.

Итак, устройство вылетает максимально близко к счетчику, что видно по фото УЗО в приборной панели. Но ставить обычное защитное устройство на старую проводку TN-C недопустимо. Но есть ли необходимость в установке устройства для обеспечения безопасности? Потом нужно ставить после машин, идущих к приборам.

Также следует учитывать некоторые правила установки:

, чтобы исключить возможность совмещения «нулевого» провода с клеммой заземления после УЗО;
избегайте неполного подключения фаз;
не подключайте нагрузочный провод защитного устройства к рабочему проводнику;
не закрепляйте ноль защитным проводом при установке розеток;
исключить непреднамеренную ошибку при выборе полярности в момент подключения УЗО;
не соединяйте нейтраль и фазу, прошедшую через защитное устройство, с другими нейтральными и фазными проводниками.

Сложнее обстоит дело в квартирах без заземления. В этом случае действует другая инструкция по подключению:

Во-первых, нельзя поставить общий прибор.
Во-вторых, для каждого потребителя необходимо предусмотреть защиту индивидуальных УЗО.
В-третьих, проводники защитного типа от розеток нужно как можно быстрее наматывать на защитный зажим.
В-четвертых, при каскадном подключении верхние защитные устройства должны быть менее чувствительны, чем устройства, следующие за ними.

Устройства защитного отключения позволяют существенно защитить человека, исключая получение электротравм из-за утечек тока. Самостоятельно устанавливать данное устройство не рекомендуется. Для качественной и безопасной работы электросети желательно привлекать к работе специалистов.

Фото УЗО

Можно услышать мнение, в котором оспаривается необходимость установки устройств защитного отключения (далее УЗО).Чтобы его опровергнуть или подтвердить, необходимо понимать функциональное назначение этих устройств, принцип их действия, конструктивные особенности и схему подключения. Также немаловажным фактором является правильное подключение в зависимости от конкретной задачи. Мы постараемся максимально широко ответить на все вопросы по этой теме.

Функциональное назначение

Согласно официальному определению, этот тип устройства играет роль быстродействующего защитного выключателя, реагирующего на ток утечки.То есть срабатывает при образовании цепи между фазой и «землей» (провод PE).

Рассмотрим классический пример, в ванной установлен электрический водонагреватель. Работает без проблем, гарантийный срок и даже больше, потом наступает момент, когда корпус одного из ТЭНов трескается и фаза разрывается на воду.

Если при этом образуется цепь фаза — человек — земля, то тока нагрузки будет недостаточно для срабатывания электромагнитной защиты, она рассчитана на короткое замыкание.Что касается тепловой защиты, время ее отклика намного больше, чем сопротивление человеческого тела разрушительному воздействию электрического тока. Результат не поддается описанию, самое страшное, что в многоквартирном доме такой котел может представлять угрозу для соседей.

В таких случаях представленное устройство — единственный действенный способ обеспечить надежную защиту. Пришло время рассмотреть его концепцию, конструкцию и принцип действия.

Схема устройства

В первую очередь представим принципиальную схему устройства с указанием его основных элементов.

Обозначение:

A — Реле, управляющее контактной группой.
B — Дифференциальный ТТ (трансформатор тока).
C — Фазная обмотка на ДТТ.
D — Нулевая обмотка на ДТТ.
E — Контактная группа.
F — Сопротивление нагрузки.
G — Кнопка, запускающая тестирование устройства.
1 — Вход фазы.
2 — фазный выход.
N — Контакты нейтрального провода.

Теперь давайте объясним, как это работает.

Принцип действия

Допустим, некое устройство с внутренним сопротивлением R n запитано от нашего защитного устройства, а корпус подключенного устройства заземлен. В этом случае при нормальной работе токи одинаковой величины, но разные по направлению, будут протекать через обмотки I и II DGT.

Таким образом, суммарное значение i 0 и i 1 будет равно нулю. Соответственно, магнитные потоки, вызванные токами в DTT, также будут противоположными, поэтому их общее значение также будет равно нулю.С учетом вышеперечисленных условий во вторичной обмотке ДДТ не будет генерироваться ток, поэтому реле, управляющее контактной группой, не срабатывает. То есть защитное устройство останется включенным.

Теперь рассмотрим ситуацию, когда на корпусе подключенного оборудования произошла поломка.

В результате появления тока утечки (i y) на «землю» баланс токов, протекающих через первичные обмотки I и II, будет нарушен.Это приведет к тому, что величина магнитного потока также станет отличной от нуля, что вызовет образование тока (i 2) на вторичной обмотке ДПТ (III), на который реле, управляющее контактной группой подключен. Он будет работать, и подключенное оборудование будет обесточено.

Кнопка тестирования на приборе имитирует утечку тока через резистор R t, что позволяет проверить работоспособность прибора. Эта проверка должна выполняться не реже одного раза в месяц.

Конструктивное исполнение

На рисунке ниже показано типичное защитное устройство со снятой верхней крышкой, которая позволяет видеть основные компоненты конструкции.

Условные обозначения:

A — Механизм кнопки, запускающей тестирование устройства.
B — Контактные площадки для подключения фазового входа и нулевого провода.
C — Дифференциальный TT.
D — Электронная плата усилителя тока, питаемая от вторичной обмотки до уровня, необходимого для срабатывания реле.
E — Нижняя часть пластикового корпуса со стандартной установкой на DIN-рейку.
F — Дугогасительные камеры на размыкающей группе контактов.
G — Контактные площадки для подключения фазного вывода и нулевого провода.
H — Механизм разблокировки (реле срабатывает или вручную).

Перечень основных характеристик

Разобравшись с устройством устройств и принципом их работы, перейдем к основным параметрам. К ним относятся:

Тип защищаемой электропроводки, она может быть однофазной или трехфазной.Этот параметр влияет на количество полюсов (2 или 4).
Значение номинального напряжения для двухполюсных устройств составляет 220-240 Вольт, для четырехполюсных — 380-400 Вольт.
Значение номинальной токовой нагрузки, этот параметр соответствует параметру автоматических выключателей (далее AB), но имеет несколько иное назначение (будет подробно рассмотрено ниже), измеряется в амперах.
Номинальное значение дифференциального (отключающего) тока, типовые значения: 10, 30, 100 и 300 мА.
Вид отключающего тока, принятых обозначений:

AC — соответствует синусоидальному переменному току. Допускаются как медленный его рост, так и внезапное проявление.
A — Добавлена к предыдущим характеристикам (AC) возможность отслеживать утечку выпрямленного пульсирующего тока.
S — Обозначение селективных устройств, они отличаются относительно большой задержкой срабатывания.
G — То же, что и предыдущий тип (S), но с меньшей задержкой.

Теперь необходимо пояснить значение параметра номинального тока, так как это вызывает вопросы. Это значение указывает максимально допустимый ток для этого защитного электромеханического устройства.

При выборе этого параметра необходимо учитывать, что он должен быть на одну ступень выше, чем у AB на этой линии. Например, если АКБ рассчитана на 25 А, то необходимо установить защитные устройства с номинальным током 32 А.

Обратите внимание, что этот тип устройства не предназначен для работы от короткого замыкания и перегрузки.Если такая авария произойдет, то вся проводка сгорит и произойдет пожар, но прибор останется включенным. Именно поэтому такие защитные устройства необходимо использовать совместно с АВ. Как вариант, можно установить диффузавтомат, по сути, это тоже устройство защитного отключения, но снабженное механизмом защиты от короткого замыкания и перегрузки.

Маркировка

Маркировка нанесена на лицевую панель устройства, что это означает, мы расскажем на примере двухполюсного устройства.

Условные обозначения:

A — Аббревиатура или логотип производителя.
Б — обозначение серии.
C — значение номинального напряжения.
D — Параметр номинального тока.
E — значение тока отключения.
F — Графическое обозначение типа тока отключения, может дублироваться буквами (в нашем случае показана синусоида, указывающая на тип переменного тока).
G — Графическое обозначение устройства на принципиальных схемах.
Н — Значение условного тока короткого замыкания.
I — Схема устройства.
Дж — Минимальное значение рабочей температуры (в нашем случае — 25 ° C).

Мы привели типичную маркировку, которая используется в большинстве устройств этого класса.

Варианты подключения

Прежде чем переходить к типовым схемам подключения, необходимо сказать о нескольких общих правилах:

Устройства этого типа должны быть спарены с AB, как мы уже упоминали выше, это связано с тем, что защитные устройства не оснащены защитой от короткого замыкания.
Значение номинального тока защитного устройства, оно должно быть на одну ступень выше, чем у АКБ, стоящих с ним в паре.
Входные и выходные контакты не следует путать. То есть фаза должна применяться ко входу, отмеченному, как правило, «1», а ноль — к «N». Соответственно, «2» — это фазовый выход, а «N» — ноль.
Ноль после аппарата не должен подключаться к нулю перед ним.

Теперь рассмотрим простейшую схему, в которой защита от КЗ и тока утечки установлена на каждой линии.

В этом случае все просто, на вводе устанавливается АВ (А на рис. 7) с номинальным током 40 А. После него идет общий прибор (В), его еще называют противопожарным. устройство. Это устройство должно иметь ток утечки не менее 100 мА и номинальный ток не менее 50 А (см. Пункт 2 общих правил выше). Далее идут две связки УЗО-АВ (C-E и D-F). Параметр номинального тока для «C» и «D» составляет 16 А. Для «E» и «F» этот параметр должен быть на одну ступень выше, в нашем случае это 20 А.Что касается величины тока отключения, то для влажных помещений этот показатель должен составлять 10 мА, для других групп потребителей — 30 мА.

Этот вариант подключения самый простой и надежный, но и более дорогой. Его по-прежнему можно использовать для двух внутренних линий, но когда их количество от 4 и более, имеет смысл поставить по одному устройству защиты на группу АВ. Пример такой схемы показан ниже.

Как видно на этой схеме, у нас установлено одно общее (противопожарное) защитное устройство и четыре групповых для освещения, кухни, розеток и санузла.Такой вариант подключения позволяет значительно снизить затраты по сравнению со схемой, в которой жгут RCD-AB подключается к каждой линии. Кроме того, обеспечивается необходимый уровень защиты.

В заключение несколько слов о необходимости защитного заземления. Для нормального функционирования УЗО это необходимо. В интернете можно найти схему переключения без PE (по сути, она ничем не отличается от обычной), но следует учесть, что срабатывание будет только при контакте с батареями, трубами холодной или горячей воды, и т.п.

Введение

Разработаны специальные электрические устройства для защиты людей и животных. Их называют УЗО, сокращенно УЗО. УЗО защищает от поражения электрическим током при прикосновении к находящемуся под напряжением оборудованию. Защита происходит как при прямом, так и косвенном контакте с оборудованием, находящимся под напряжением. Помимо этой задачи, УЗО используется для контроля состояния изоляции электропроводки. Это обеспечивает дополнительную защиту помещения от огня.Разберем подробнее функции устройства защитного отключения (УЗО).

Функции УЗО

УЗО защищает людей и животных от поражения электрическим током при прикосновении к корпусам электроприборов, находящихся под напряжением.

Токопроводящие корпуса и отдельные элементы оборудования и устройств могут находиться под напряжением. Это определенно чрезвычайная ситуация, и она может возникнуть в двух случаях.

Если фазный провод электропроводки замкнуть на корпус устройства, то при заземлении корпуса происходит так называемое короткое замыкание.Для отключения сети при коротком замыкании предназначены автоматические выключатели. Но корпус может быть не заземлен или сопротивление короткого замыкания очень велико и автоматические выключатели не сработают. Решит проблему защиты, в данном случае установка УЗО в электрической цепи.
Либо контакт с фазным проводом корпуса оборудования не полный. То есть можно только повредить изоляцию на токоведущих проводах, и тогда появятся так называемые токи утечки.Ток утечки может не только неприятно «укусить», но и быть смертельным, особенно во влажных помещениях. Правильно подобранное и установленное УЗО защитит от токов утечки.

выводы

Основных функций УЗО две:

Обнаружение тока утечки и автоматическое отключение электрической цепи. Время отключения цепи УЗО составляет 200 миллисекунд (1 миллисекунда = 0,001 секунды).
Защищайте не только от непрямого, но и от прямого контакта.Прямой контакт — это прикосновение человека или животного к токоведущим частям устройств под напряжением.

Дополнительная функция УЗО

УЗО, установленное на вводе электросети в дом, обеспечивает дополнительную пожарную безопасность помещения. В некоторых странах установка УЗО с чувствительностью 500 мА является обязательной. В нашей стране (в РФ) установка УЗО на 300 мА на входе в дом, для противопожарной защиты, носит рекомендательный характер.

Давайте посмотрим, как УЗО контролирует токи утечки и как это работает в целом.

Принцип действия УЗО

Рассмотрим принцип работы УЗО, по объяснению принципа действия реле тока повреждения (Схема 1, Схема 2)

УЗО имеет магнитную цепь из круглого сердечника. Вокруг сердечника протекают ток потребителя INPUT (I1) и потребителя OUT (I2). При нормальной работе эти токи равны, и система находится в равновесии.

Схема 1.

class = «eliadunit»>

При возникновении тока утечки на стороне потребителя (Id) баланс токов нарушается и через измерительную обмотку начинает течь ток, пропорциональный току утечки сердечника УЗО.Реле в УЗО срабатывает, потому что реле питается от этой измерительной обмотки. «Реле сработало» означает, что цепь разомкнута, и ток не течет к поврежденному потребителю и, как следствие, УЗО защищает человека от тока утечки.

Разность токов называется дифференциальным током, поэтому говорят, что УЗО реагирует на дифференциальные токи в цепи.

Автоматический выключатель в сочетании с УЗО называется дифференциальным выключателем.То есть он реагирует как на ток короткого замыкания, так и на дифференциальный ток, возникающий из-за утечки тока.

Схема 2: Принцип работы УЗО в схеме с системой питания TN-S.

Схема 2.

Легенда:

I 1 — ток на ВХОДЕ потребителя
I2 — ток потребителя ВЫХОД
Id — ток утечки
Ic — ток через корпус при прикосновении к корпусу под напряжением
RA — сопротивление заземления

Прочтите и посмотрите визуальную схему работы УЗО в системе TN-S… Формат схемы 750 × 1120 точек. Статья с формулами и таблицами.

Аббревиатура УЗО образована от словосочетания «Устройство защитного отключения», которое определяет назначение устройства, заключающееся в снятии напряжения с подключенной к нему цепи в случае случайных пробоев изоляции и образования через них токов утечки.

Принцип действия

Для работы УЗО используется принцип сравнения токов, входящих в управляемую часть цепи, и токов, выходящих из нее на основе дифференциального трансформатора, преобразующего первичные значения каждого вектора во вторичные значения. Строго пропорциональна по углу и направлению геометрического сложения.

Метод сравнения может быть представлен обычным балансом или балансиром.

При соблюдении баланса то все работает нормально, а при его нарушении качественное состояние всей системы меняется.

В однофазной цепи сравнивается вектор фазного тока, приближающийся к измерительному элементу, и нуль, выходящий из него. При нормальной работе с надежной интегральной изоляцией они равны, уравновешивают друг друга.При возникновении неисправности в цепи и появлении тока утечки баланс между рассматриваемыми векторами нарушается его величиной, которая измеряется одной из обмоток трансформатора и передается на логический блок.

Сравнение токов в трехфазной цепи проводится по такому же принципу, только токи всех трех фаз пропускаются через дифференциальный трансформатор, и на основе их сравнения создается дисбаланс. При нормальной работе токи трех фаз уравновешиваются геометрическим сложением, и в случае нарушения изоляции в любой фазе в ней возникает ток утечки.Его значение определяется суммированием векторов в трансформаторе.

Структурная схема

Упрощенная работа устройства защитного отключения может быть представлена блоками на блок-схеме.

Неуравновешенность токов от измерительного прибора направлена в логическую часть, которая работает по принципу реле:

1. электромеханический;

2. или в электронном виде.

Важно понимать разницу между ними.Электронные системы сейчас переживают бум и становятся все более популярными по многим причинам. У них широкий функционал, большие возможности, но для логики и исполнительного органа требуется электрическое питание, которое обеспечивает специальный блок, подключенный к главной цепи. Если по разным причинам отключится электричество, то такое УЗО, как правило, не подойдет. Исключение составляют редкие электронные модели, оснащенные этой функцией.

В электромеханических реле

используется механическая энергия взведенной пружины, что в принципе напоминает обычную мышеловку.Минимального механического усилия на активированный исполнительный элемент достаточно для срабатывания реле.

Когда мышь касается приманки приготовленной мышеловки, ток утечки, возникающий в случае дисбаланса в дифференциальном трансформаторе, приводит к срабатыванию исполнительного механизма и отключению напряжения в цепи. Для этого реле имеет встроенные силовые контакты в каждой фазе и контакт подготовки тестера.

Реле любого типа имеет определенные достоинства и недостатки.Электромеханические конструкции надежно работают многие десятилетия и хорошо себя зарекомендовали. Для них не требуется внешний источник питания, и электронные модели полностью от него зависят.

В настоящее время принято считать, что наиболее эффективной мерой защиты от поражения электрическим током в электроустановках с напряжением до 1000 В является устройство защитного отключения (УЗО) для тока утечки.

Не возражая против важности данной меры защиты, большинство специалистов много лет спорят о значениях основных параметров УЗО — тока установки, времени срабатывания и надежности.Объясняется это тем, что параметры УЗО тесно связаны с его стоимостью и условиями эксплуатации.

Действительно, чем меньше ток уставки и меньше время срабатывания, тем выше надежность УЗО, тем дороже его стоимость.

Кроме того, чем меньше ток уставки и чем короче время срабатывания УЗО, тем строже требования к изоляции защищаемой зоны, так как даже незначительное ее ухудшение в условиях эксплуатации может привести к частому, а в некоторых случаи длительных ложных отключений электроустановки, что делает невозможной нормальную работу.

С другой стороны, чем выше ток уставки УЗО и больше время его срабатывания, тем хуже его защитные свойства.

Конструкция УЗО

Схема однофазного УЗО показана на рисунке ниже.

В нем на входные клеммы подается напряжение, а к выходным клеммам подключается управляемая цепь.

Устройство трехфазного дифференциального тока выполнено таким же образом, но оно контролирует токи всех фаз.

На рисунке показано четырехпроводное УЗО, хотя трехпроводные конструкции доступны в продаже.

Как проверить УЗО

Функциональная проверка встроена в любую проектную модель. Для этого используется блок «Тестер», представляющий собой разомкнутый контакт — пружинную кнопку самовозврата и токоограничивающий резистор R. Его величина подбирается так, чтобы создать минимально достаточный ток, который искусственно имитирует утечку.

При нажатии кнопки «Тест» подключенное к операции УЗО должно отключиться.Если этого не произошло, то его следует забраковать, поискать неисправность и отремонтировать или заменить на исправный. Ежемесячная проверка устройства защитного отключения (УЗО) повышает надежность его работы.

Кстати, исправность электромеханических и отдельных электронных конструкций несложно проверить в магазине перед покупкой. Для этого при включенном реле достаточно кратковременно подать ток в цепь фазы или нуля от аккумулятора с любой полярностью подключения по вариантам 1 и 2.

Работающее УЗО с электромеханическим реле будет работать, а электронные изделия в подавляющем большинстве случаев не могут быть проверены таким образом. Им нужна сила для работы логики.

Как подключить УЗО к нагрузке

Устройства защитного отключения предназначены для использования в цепях питания по системе TN-S или TN-C-S с подключением в проводке шины защитного заземления нейтрали, к которой подключаются корпуса всех электрических устройств.

В этой ситуации, если изоляция нарушена, потенциал, возникающий на теле, немедленно проходит через провод заземления на землю, и компаратор вычисляет неисправность.

В обычном режиме питания УЗО не отключает нагрузку, поэтому все электроприборы работают оптимально. Из тока каждой фазы в магнитной цепи трансформатора индуцируется собственный магнитный поток F. Поскольку они равны по величине, но противоположно направлены, они взаимно уничтожают друг друга.Полный магнитный поток отсутствует и не может вызвать ЭДС в обмотке реле.

В случае утечки опасный потенциал переходит на землю через шину PE. ЭДС индуцируется в обмотке реле из-за возникающего дисбаланса магнитных потоков (токов в фазе и нуле).

УЗО мгновенно таким образом вычисляет неисправность и за доли секунды обесточивает цепь с силовыми контактами.

Особенности УЗО с электромеханическим реле

Использование механической энергии заряженной пружины в некоторых случаях может быть более выгодным, чем использование специального блока для электропитания логической схемы. Рассмотрим это на примере, когда отключен ноль питающей сети, и наступает фаза.

В такой ситуации статические электронные реле не получат питание и, следовательно, не смогут работать.В то же время в этой ситуации трехфазная система имеет разбаланс фаз и повышение напряжения.

Если пробой изоляции происходит в ослабленном месте, то потенциал появится на корпусе и уйдет через проводник защитного заземления.

В УЗО с электромеханическим реле защиты нормально работают от энергии заряженной пружины.

Как работает УЗО по двухпроводной схеме

Неоспоримые преимущества защиты от токов утечки в электрооборудовании, выполненном по системе TN-S за счет использования УЗО, обусловили их популярность и желание отдельных собственников квартир устанавливать УЗО по двухпроводной схеме, не оснащенной УЗО. провод PE.

В этой ситуации корпус электроприбора изолирован от земли, не контактируя с ней. Если происходит пробой изоляции, то на корпусе появляется фазный потенциал, не сливается с него. На человека, который контактирует с землей и случайно касается устройства, действует ток утечки так же, как и в ситуации без УЗО.

Однако в цепи без УЗО ток может протекать через тело в течение длительного времени.Когда УЗО установлено, оно обнаружит неисправность и отключит напряжение во время настройки за доли секунды, что также снизит степень поражения электрическим током.

Таким образом, защита облегчает спасение человека, находящегося под напряжением в зданиях, оборудованных схемой TN-C.

Многие домашние мастера пытаются самостоятельно установить УЗО в старых домах, ожидающих реконструкции, с целью перехода на систему TN-C-S. При этом в лучшем случае выполняют самодельный контур заземления или просто подключают корпуса электроприборов к водопроводной сети, батареям отопления, железным частям фундамента.

Такие соединения могут создавать критические ситуации, когда возникают неисправности и причиняют серьезный ущерб. Работы по созданию контура заземления должны проводиться качественно и контролироваться электрическими измерениями. Поэтому их выполняют обученные специалисты.

Типы монтажа

Большинство УЗО выполнены в стационарном исполнении для установки на общую DIN-рейку в распределительном щите. Однако в продаже можно найти переносные конструкции, которые подключаются к обычной электрической розетке, а защищаемое устройство дополнительно питается от них.Стоят они немного дороже.

Что делает УЗО? УЗО — выключатель дифференциального тока. Он сравнивает ток, который прошел в квартиру, с током, который вернулся из квартиры. Если эти токи разные, УЗО отключает напряжение.

В каких случаях полезно это свойство УЗО? При повреждении изоляции проводов в электроприборах. Например, внутри стиральной машины повреждается изоляция на фазном проводе, в результате чего он касается корпуса.УЗО сразу отключит электричество, потому что ток, который прошел в квартиру по фазному проводу, не вернулся на УЗО (из корпуса машины он вернулся в экран по «заземляющему» проводу, минуя УЗО, а значит , входящий и исходящий токи через УЗО оказались разными) …

При неаккуратном обращении с электропроводкой. Вот классический пример. Мужчина сверлит стену, упираясь босой ногой в батарею, и попадает в фазовый провод.Ток, проходящий по цепи «тело сверла по металлу — рука — грудь — нога — батарея», вызывает паралич сердца и / или остановку дыхания. Но если есть УЗО, то сразу «почувствует», что часть тока не вернулась (та часть, которая прошла через человека и ушла в аккумулятор). Напряжение будет отключено так быстро, что неприятностей не будет. Конечно, человек будет шокирован, но не более того.

В случае неосторожного обращения с электроприборами.Вот классический пример. Мужчина сидит на краю ванны, и в ней его жена хорошо застрахована. И он случайно роняет подключенный к розетке радиоприемник в воду … Думаю, принцип ясен — ток не вернулся в УЗО, а пошел по трубам в землю и т. Д. Обратите внимание, что ситуация, когда часть ток не возвращается в УЗО, это называется «утечка тока».

Когда УЗО не помогает

Увы, но УЗО не настолько умен, чтобы различать, что именно входит в электрическую цепь — человека или лампочку.Если утечки тока нет, все в порядке. Почему же тогда считается, что УЗО значительно повышают безопасность? Да, потому что подавляющее большинство случаев поражения электрическим током так или иначе связано с током утечки — ситуация, которую распознает УЗО. Вероятность опасной для жизни ситуации (например, когда ток проходит через грудную клетку) без утечки намного ниже.

Сколько УЗО вам нужно?

Для защиты от поражения электрическим током достаточно одного на всю квартиру.Другое дело удобство. Конечно, лучше, если при возникновении проблем с электропроводкой или электроприборами отключалась только соответствующая линия, а не обесточивалась вся квартира. Более одного УЗО, как правило, можно установить только в индивидуальной собственной приборной панели, специально предназначенной для этого. В «родном» торпеде на лендинге для этого места обычно не хватает.

Когда УЗО используется для одной линии и ток течет от него непосредственно к потребителю, оно должно иметь встроенный ограничитель максимального тока.Если поставить простое УЗО, то в случае короткого замыкания может выйти из строя. Или при длительной перегрузке по току он будет постоянно нагреваться и в конце концов тоже выйдет из строя (например, начнет отключаться без особой причины). Такое устройство, т.е. УЗО и «автомат» в одном случае, стоит в 2 раза дороже простого УЗО. Например, фирменные устройства стоят около 50 и 100 долларов соответственно.

Таким образом, если вы видите на простом УЗО надпись «40А», это не значит, что оно отключится при 60А, а значит, при 60А через какое-то время сгорит.

В каких случаях установка УЗО нецелесообразна?

Например, в случае старой ветхой проводки. Способность УЗО обнаруживать утечку тока может вызвать больше проблем, чем пользы, если оно начнет непредсказуемо срабатывать. А со старой проводкой это может запуститься в любой момент (даже при первом включении УЗО). Поэтому в данной ситуации лучшим выбором может быть не установка УЗО в цепи электроснабжения всей квартиры, а в местах с повышенной опасностью использовать розетки со встроенным УЗО.

УЗО

делятся на типы:

AC — реагирует на дифференциальный синусоидальный переменный ток;
А — реагирует на синусоидальный переменный и пульсирующий постоянный дифференциальный ток;
B — реагирует на синусоидальные переменные, пульсирующие постоянные и прямые дифференциальные токи.

Пункт 7.1.78 ПУЭ 7-го издания гласит: «В зданиях могут использоваться УЗО типа А, реагирующие как на переменные, так и на пульсирующие токи повреждения, или« переменный ток », реагирующие только на переменные токи утечки.Источником пульсирующего тока являются, например, стиральные машины с регуляторами скорости, регулируемые источники света, телевизоры, видеомагнитофоны, персональные компьютеры и т. Д. »

Во Временной инструкции по применению УЗО в электроустановках жилых домов (I. стр. От 29.04.97 № 42-6 / 9-ET, п. 4.10) указано:

«В жилых домах, как правило, следует применять УЗО типа А, которые реагируют не только на переменные, но и на пульсирующие токи короткого замыкания. В обоснованных случаях допускается использование УЗО типа «АС», реагирующих только на переменные токи утечки.«

Следует отметить, что в последние годы резко увеличилось количество электроприборов с бестрансформаторным питанием.

Практически все персональные компьютеры, телевизоры, видеорегистраторы имеют импульсные блоки питания, все последние модели электроинструментов, стиральные машины, швейные машины, бытовая техника для кухни оснащены тиристорными регуляторами без изолирующего трансформатора. Широко используются различные лампы — торшеры, бра с тиристорными диммерами.

Это означает, что вероятность возникновения пульсирующей утечки постоянного тока и, соответственно, ущерба человеку значительно возросла, что послужило основанием для внедрения УЗО типа А в широкую практику.
В европейских странах в соответствии с требованиями электротехнических стандартов последние несколько лет происходит повсеместная замена УЗО типа АС на тип А.
В нашей стране также началось повсеместное внедрение УЗО типа А. Опытные конструкторы, при выполнении важных заказов включать в проекты только УЗО типа А.

В таблице приведены осциллограммы токов в цепях, содержащих различные регулируемые и неуправляемые вентильные элементы, и отмечена возможность использования в этих цепях УЗО типов А или АС.

УЗО типа В встречаются крайне редко; они используются в специальных промышленных электроустановках со смешанным питанием — переменного, выпрямленного и постоянного тока.

Схемы подключения УЗО в электроустановках зданий

По ГОСТ Р 50571.3-94 (п. 413.1.3.2) обязательным условием нормального функционирования УЗО в электроустановке здания является отсутствие в зоне срабатывания УЗО каких-либо соединений нулевого рабочего проводника N с заземленными элементами электроустановки. и нейтральный защитный провод PE.

В распределительных щитах электроустановок с системой заземления TN-C-S в точках разъединения PEN-проводника необходимо предусмотреть отдельные клеммы или шины нулевого рабочего N и нулевого защитного PE-проводника.

Поскольку повреждение и старение изоляции возможно как в фазных, так и в нейтральных рабочих проводниках, а УЗО реагирует на утечку на землю от любого из них, на отходящих линиях следует устанавливать двух- и четырехполюсные автоматические выключатели. Только в этом случае можно найти неисправную цепь, поочередно подключив линии, в том числе цепь с утечкой из нулевого проводника без демонтажа вводного распределительного устройства, а также возможно отключение неисправной цепи для обеспечения работы остальной части электроустановки.

В ГОСТ Р 50571.9-94 «Электроустановки зданий. Часть 4. Требования безопасности. Применение мер защиты от сверхтоков »содержит инструкции по установке и защите нулевого рабочего и нулевого защитных проводов.

Пункт 473.3.2 «Защита нейтрального рабочего проводника» регулирует порядок защиты нейтрального рабочего проводника от тока короткого замыкания.

Пункт 473.3.2.1. Системы TT и TN:

а) в случаях, когда сечение нулевого рабочего проводника не менее или равно сечению фазных проводов, не требуется предусматривать устройство для обнаружения тока короткого замыкания в этом проводнике. или устройство для его отключения;

б) в случаях, когда поперечное сечение нулевого рабочего проводника меньше поперечного сечения фазных проводов, необходимо обеспечить обнаружение тока короткого замыкания в нейтральном рабочем проводнике, соответствующем его поперечному сечению, с помощью влияние на отключение фазных проводов.В этом случае отключение нулевого рабочего проводника обязательно.

Однако обнаружение тока короткого замыкания в нейтральном проводе не требуется, если одновременно выполняются следующие условия:

нейтральный рабочий провод защищен от короткого замыкания устройством защиты фазных проводов цепи;

максимальный ожидаемый ток, который может протекать через нулевой рабочий проводник в нормальном режиме, значительно меньше, чем значение длительно допустимого тока этого проводника.

Примечание. Второе условие выполняется, если передаваемая мощность распределяется между рабочими фазами по возможности равномерно. Например, если сумма мощностей электрических потребителей, подключенных между фазой и нулевым рабочим проводом (освещение, розетки), намного меньше суммарной мощности рассматриваемой цепи. Сечение нулевого рабочего проводника должно составлять не менее 50% сечения фазного проводника.

Пункт 473.3.2.2. IT-система.

Системы

IT обычно не нуждаются в нейтральном проводе. Однако в случаях использования системы IT с нейтральным рабочим проводом необходимо предусмотреть устройства обнаружения перегрузки по току в нейтральном проводе каждой цепи с эффектом отключения всех токоведущих проводов соответствующей цепи, включая нулевой рабочий провод.

Такие меры не требуются, если:

нейтральный рабочий проводник надежно защищен от короткого замыкания с помощью устройства, установленного на стороне питания, например, на вводе в установку, в соответствии с правилами, указанными в п. 434.3 ГОСТ 50571.5;

рассматриваемая цепь защищена устройством защитного отключения, которое реагирует на дифференциальный дифференциальный ток с уставкой тока не более 0,15 от максимально допустимого тока нулевого рабочего проводника.

Такое устройство должно отключать все токоведущие проводники соответствующей цепи, включая нулевой провод.

Если требуется отключить нулевой рабочий провод, то он должен быть отключен после отключения фазных проводов, и включен одновременно с фазными проводниками или ранее.

ГОСТ Р 50571.3-94 в пункте 413 «Защита от непрямого прикосновения» формулирует требования к реализации защитного заземления в системе ТТ.

Пункт 413.1.4. Система ТТ.

Пункт 413.1.4.1. Все открытые токопроводящие части, защищенные одним защитным устройством, должны быть соединены защитным проводом с одним заземляющим устройством. Если несколько защитных устройств устанавливаются последовательно, это требование применяется отдельно к каждой группе открытых токопроводящих частей, защищаемых каждым устройством.

Нейтральная точка или, если ее нет, фаза питающего генератора или трансформатора должна быть заземлена.

Пункт 413.1.4.2. Должно быть выполнено следующее условие:

РАИа — 50 В, где: РА — суммарное сопротивление заземляющего электрода и заземляющего проводника; Ia — ток срабатывания защитного устройства.

Если защитное устройство является устройством остаточного тока и реагирует на остаточный ток, то Ia означает настройку остаточного тока защитного устройства IDn.

Если защитное устройство является устройством защиты от перегрузки по току, оно должно быть:

или устройство с обратно зависимой время-токовой характеристикой, где Ia — значение тока, обеспечивающее время срабатывания устройства не более 5 с;

или устройство с отсечкой по току, и тогда Ia — уставка тока отсечки.

На рис. 1-11 приведены примеры схем подключения зданий, отвечающих требованиям современных нормативных документов, с использованием УЗО (для примера взята линейка УЗО ASTRO *).

По эффективности действия до сих пор нет реальной альтернативы защитному отключению, о чем наглядно свидетельствуют результаты научных исследований и успешная практика использования УЗО по всему миру.

В ближайшие годы УЗО станут основным и наиболее радикальным средством электрозащиты, а это означает, что нормативная база должна развиваться и улучшаться, чтобы соответствовать требованиям времени.