Protegge la macchina (RCD). Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Anche se lo desideriamo, è difficile immaginare la nostra vita senza elettricità. Ma non è solo un fedele assistente, ma anche un terribile nemico, se vengono violate le regole di sicurezza fondamentali. Naturalmente, quest'ultimo si verifica molto spesso a causa della negligenza personale delle persone e a causa di danni all'isolamento delle parti sotto tensione delle apparecchiature elettriche.

Le statistiche mostrano che i casi di contatto unipolare con parti sotto tensione che portano alla morte sono del 92-95%. In questo caso, una persona, di regola, si trova su un pavimento conduttivo (asfalto bagnato, piastrelle, terreno). Oppure - una situazione leggermente diversa, quando la vittima ha toccato con la mano dei secondi apparecchiature tecnologiche messe a terra (approvvigionamento idrico, riscaldamento, tubi del gas). La resistenza di transizione tra il punto di contatto con il filo di fase e la base messa a terra (pavimento), tenendo conto della resistenza delle scarpe, può variare da centinaia di megaohm (oltre la sensazione di esposizione alla corrente) a 1000-800 Ohm (micidiali ). Con una corrente fino a 10-12 mA un adulto è in grado di liberarsi dai suoi effetti. Ecco perché tale corrente viene talvolta chiamata “lasciar andare”. A 20-30 mA, si verifica un effetto di “presa” quando la mano della vittima non può essere aperta con la sola forza di volontà. Una corrente di 50-100 mA e una durata di esposizione di diversi secondi provocano una forte aritmia: fibrillazione dei ventricoli del cuore, soffocamento e morte. Naturalmente, a meno che non vengano adottate misure speciali. Va inoltre ricordato: in tutte le circostanze aggravanti, la corrente che scorre attraverso il corpo umano (in una rete a 220 V, 50 Hz) non può essere superiore a 300 mA.

Il problema della protezione delle persone dagli infortuni dovuti al contatto accidentale con parti sotto tensione divenne particolarmente acuto per gli elettricisti subito dopo la seconda guerra mondiale (a causa del forte aumento del consumo di energia e dello sviluppo degli elettrodomestici). Un modo promettente per risolvere questo problema fu proposto nel 1949 dagli ingegneri austriaci, utilizzando il principio di un trasformatore differenziale come un comodo "rilevatore" di corrente che può fluire attraverso il corpo di una persona esposta ad alta tensione.

Il principio di funzionamento del trasformatore differenziale

Qual è il punto qui? E il fatto è che nella modalità "standby" (normale), la corrente di carico crea due flussi contromagnetici di uguale grandezza nel circuito magnetico di un tale trasformatore T. Ciò significa che praticamente non ci sarà tensione nell'avvolgimento aggiuntivo II.

Ma poi si è verificata un'emergenza e la persona, come si suol dire, è entrata in tensione. Quindi la corrente che si dirama nel terreno attraverso il corpo umano creerà il proprio flusso magnetico, che indurrà tensione nell'avvolgimento II. Inoltre, il valore di quest'ultimo, come hanno dimostrato gli studi, dipende dal rapporto tra il numero di spire di potenza (al carico) dei fili e dell'avvolgimento II, nonché dalle dimensioni geometriche del circuito magnetico e del materiale da cui esso è fatto. I dispositivi a corrente residua (RCD) sono stati creati secondo il principio di un trasformatore differenziale. Fino ad ora non sono altro che i mezzi tecnici più avanzati per proteggere le persone dalle scosse elettriche. Gli RCD sono prodotti in grandi quantità dalle più grandi aziende di ingegneria elettrica del mondo (Siemens, AEG, Thomson-Brandt, Toshiba, Mitsubishi, ecc.). L'uso diffuso di questi dispositivi, come mostrano le statistiche, ha permesso di ridurre drasticamente gli infortuni elettrici mortali e di minimizzare i danni derivanti dagli incendi causati dalla corrente elettrica.

Nell'ex Unione Sovietica, la produzione in serie di RCD è iniziata solo nel 1966. Ma la maggior parte di questi dispositivi è stata destinata all'edilizia e all'agricoltura (come i settori più svantaggiati del paese). Dal 1982, l'industria nazionale ha iniziato la produzione di RCD per uso domestico. Ma non come installazioni sul quadro di distribuzione in ingresso, ma sotto forma di prodotti portatili per una protezione efficace delle persone in caso di guasto degli utensili elettrici o degli apparecchi elettrici alimentati via cavo. Questi RCD hanno una sensibilità di 10 mA di corrente di “sgancio” e sono chiamati “protezione personale”. Questo è UZO-10.2.010. P. UHL2 dello stabilimento di Vladikavkaz "Binom", realizzato con due prese da 6A integrate; così come UZOSH-10.2.010 UHL4 dello stabilimento di Gomel "Electroequipment", progettato per corrente di carico fino a 10 A; UZOV-6, 3.2.010UZ dallo stesso impianto, prodotto sotto forma di "spina" con una corrente di carico fino a 6,3 A.

Il circuito elettrico di uno degli RCD di protezione personale in serie (vedi Fig.) non è così complicato. Il “cuore” qui è l'organo amplificatore-convertitore “A”, cerchiato da una linea tratteggiata. La sua fonte di alimentazione è un raddrizzatore a semionda sul diodo VD6 con un partitore di tensione sui resistori R10, R11 e un filtro livellatore C3. La stabilità della tensione è garantita dal diodo zener VD5.

Schema elettrico del dispositivo protetto da connessione (clicca per ingrandire)

Il circuito funziona come segue. I terminali XI sono alimentati con una tensione di rete di 220 V. Premendo il pulsante SB1, l'amplificatore operazionale DA1 riceve un'alimentazione di 15 V. Grazie al punto di funzionamento selezionato, l'uscita 6 viene impostata su un livello di tensione elevato (+12 V). Attraverso i diodi VD3 e R12 viene applicato all'elettrodo di controllo del tiristore VD10, che si apre. Il relè K1 si attiva immediatamente, collegando il carico (apparecchio elettrico protetto) alla rete e blocca i contatti del pulsante SB1. Il LED VD8 collegato in serie al relè si accende segnalando lo stato acceso dell'interruttore differenziale.

Se una persona tocca elementi conduttori o danneggia l'isolamento di un filo di fase, sui terminali 5,6 del trasformatore T1 apparirà una tensione approssimativamente proporzionale alla corrente di dispersione. Andrà immediatamente all'ingresso non invertente 2 dell'amplificatore e trasferirà DA1 da uno stato stabile (aperto) a un altro (chiuso). La tensione sul pin 6 diminuirà drasticamente. Il diodo zener VD5 si chiuderà, seguito dal tiristore VD10.

Il circuito VD3, R9, C2 registra lo stato spento dell'amplificatore DA1 e il relè rilascia l'armatura, interrompendo tutti i suoi contatti. Gli elementi C1, R2 indeboliscono l'influenza delle interferenze sui circuiti di ingresso dell'RCD. Per quanto riguarda i diodi VD1, VD2, proteggono il circuito dal rumore impulsivo di elevata ampiezza. I resistori R3-R5 formano un partitore di tensione sull'ingresso invertente 3 dell'amplificatore. Un R8 crea una polarizzazione sull'ingresso 2 e attiva l'RCD quando il circuito dell'avvolgimento II del trasformatore T1 è interrotto.

I resistori R6, R7 creano un circuito per impostare l'RCD in modo che funzioni quando appare una "corrente di dispersione verso terra", 10 mA. Il circuito R13, C4 protegge il tiristore VD10 dalle interferenze. Utilizzando il pulsante SB2, quando l'RCD è acceso, crea una modalità che simula una perdita di 20-25 mA per verificare la funzionalità dell'RCD.

Per assemblare il circuito è preferibile utilizzare un circuito stampato in fibra di vetro da 1,5 mm (vedi fig.). Ma puoi optare per l'installazione “montata”.

Circuito stampato con elementi di circuito posizionati su di esso

Il trasformatore differenziale T1 è realizzato su un nucleo magnetico costituito da un nastro in permalloy 79NM con uno spessore di 0,1-0,15 mm. Ma è adatto anche un anello K28x18x9 in ferrite 3000NM1. In questo caso, l'avvolgimento II è avvolto attorno alla circonferenza di un anello ben isolato con filo PEV-2-0,1 mm, il numero di spire è 1500. La presenza di spire cortocircuitate, naturalmente, qui non è consentita. Le spire di potenza sono realizzate con filo flessibile isolato della marca MGShV, NV, di sezione 0,75 mm2. L'avvolgimento viene effettuato su due fili. Numero di giri - 2x5.

È preferibile utilizzare relè con contatti ad alta corrente come dispositivo di commutazione K1. Il più adatto può essere considerato un relè del tipo PP-21 con 3 gruppi di contatti per la commutazione e una bobina progettata per 110 V CC

I resistori R1, R10 e R11 sono presi del tipo MLT-0,5. Come R7 è stata utilizzata la resistenza variabile SP3-38. I restanti resistori sono i più comuni nelle apparecchiature moderne, la serie MLT-0,125, i condensatori C1 e C2 sono del tipo K73-17 e C3 e C4 sono del tipo K50-35. Il nome e il tipo dei restanti radioelementi utilizzati sono indicati sullo schema elettrico.

In conclusione, va sottolineato: gli RCD sono dispositivi di una classe speciale, sono progettati per proteggere la vita umana. Di conseguenza, è apparentemente impossibile fare particolarmente affidamento sui DMC fatti in casa. Un'altra cosa sono i prodotti di fabbrica. Sono sottoposti a test approfonditi sui parametri per garantire la conformità agli standard e alle specifiche internazionali.

L'anno scorso, il nostro settore ha padroneggiato la produzione di una nuova classe di dispositivi progettati per funzionare con maggiore affidabilità durante il funzionamento a lungo termine. Questo è un interruttore bipolare UZO-20. Tale dispositivo proteggerà in modo affidabile una persona quando lavora con unità elettriche con una corrente di carico fino a 32 A. È ideale per l'installazione in un intero appartamento, casa, garage, ecc. Una nuova "spina" UZO-2 (UZO -2.6.010) è disponibile anche .2.V8UZ), progettato per funzionare con un carico fino a 135 A (frigoriferi, lavatrici, pompe, ecc.). Il suo peso non supera i XNUMX g.

Autore: Y. Vodyanitsky, Mosca

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