Ток утечки что это: что это такое, особенности, путь протекания, измерение

Ток утечки — это… Что такое Ток утечки?

Всё о утечке тока на землю

Утечка тока на «землю»

Большинство людей, чья работа связана с электричеством, слышали о понятиях «ток утечки на землю», «утечка тока», «норма утечки тока». Однако не все могут правильно объяснить это явление, его причины, организовать поиск утечки на «землю» и не умеют пользоваться аппаратом защиты утечки токов.

Утечка на «землю»

Понятно, что просто «уйти в землю» электрический ток не может. Для протекания тока нужно создать электрическую цепь: источник тока (фаза) – нагрузка (проводник) – источник тока (ноль). Проводником может быть любой объект: кусок трубы, сырая почва, человек. Если норма утечки тока превышена, возникает опасность поражения людей током.

На рис. 1 схематически показан процесс протекания тока утечки (Iут) при прикосновении человека к электроустановке, в которой уменьшилось сопротивление изоляции (Rиз) токоведущих частей по отношению к корпусу.

В электроустановках с заземлённым корпусом уменьшение сопротивления изоляции проводников (Rиз) может создать условия для возгорания. При прохождении тока утечки на «землю» (Iут) в точке крепления заземляющего проводника к корпусу будет выделяться тепло, которое может привести к пожару.

На рис. 2 пожароопасное место отмечено красной штрихпунктирной линией. Предотвращение этого опасного явления особо важно в горнорудной промышленности, где существует большая вероятность выделения взрывоопасных газов и горючих веществ.

Вышеприведённые примеры относятся к сетям с глухозаземлённой нейтралью трансформатора. В случаях, когда нейтраль изолирована, например, в трёхфазных сетях, ток утечки на «землю» будет проходить между фазой с нарушенной изоляцией и другими «здоровыми» фазами по земле, через корпус трансформатора, опоры ЛЭП, изоляторы.

Это хорошо видно на рис. 3. Несмотря на то, что сопротивление изоляторов и опор большое, их много, а согласно законам физики при их параллельном подключении сопротивление уменьшается. В таких случаях есть вероятность попадания человека под «шаговое напряжение».

Во всех случаях, когда норма утечки тока превышена, необходимо немедленно организовать поиск утечки на «землю» и найти источник неисправности.

Причины утечки

Ток утечки на «землю», в открытые или сторонние токопроводящие части электрооборудования зависит от величины сопротивления изоляции проводников, которая не может иметь бесконечно большое значение. Поэтому через изоляцию из любой токоведущей части оборудования, находящейся под напряжением, постоянно протекает небольшой ток. Его безопасное значение регламентируется нормативными актами и существует норма утечки тока.

При длительной эксплуатации, влиянии агрессивной среды, например, в рудной промышленности, механических повреждениях сопротивление изоляции может уменьшиться. В таких случаях снижение величины сопротивления часто происходит лавинообразно. Для повышения электрической и пожарной безопасности существуют аппараты защиты утечки токов.

Устройства защиты от токов утечки на «землю»

В горнорудной промышленности, где к электрооборудованию выдвигаются особые требования, нашли широкое применение такие аппараты защиты утечки токов:

Также для защиты от поражения током утечки используются УЗО (устройства защитного отключения) и РУ-127/220МК (реле утечки).

Основная задача этих приборов – отключение электропитания при превышении нормы утечки тока, возникновении опасности для жизни людей, появлении угрозы возникновения пожара или разрушения оборудования.

защита, опасность, признаки, причины и способы устранения

На чтение 6 мин Просмотров 1.4к. Опубликовано 27.07.2019 Обновлено 25.10.2019

При превышении нагрузки в замкнутой электросети иногда возникает утечка тока. Нагрузкой становятся различные проводящие объекты – человеческое тело, батареи, ванна, электрические приборы. Чрезмерно большой ток утечки представляет опасность для жизни, имеет риски повреждения бытовой техники. По этой причине стоит разобраться, как обнаружить и защититься от явления.

Что такое утечка тока

Схема поражения человека электричеством

В ГОСТах 61140-2012 и 30331.1-2013 дано определение понятия. Токовая утечка – это протекание электротока в грунт, к открытым, проводящим, сторонним предметам или защитным проводникам в нормальных рабочих условиях.

Ток направляется от фазы к земле по непредназначенному для этого маршруту:

• корпусу бытового оборудования – стиральных или посудомоечных машин, бойлеров, электрических плит;
• металлическим трубам водопроводной или газопроводной магистрали;
• сырому штукатурному слою квартиры или дома;
• иным токопроводящим путям.

Явление возникает в условиях повреждения изоляции в процессе старения, перегрузки домашнего оборудования или механических повреждений проводки.

Направленность тока при утечке

Ток утечки в землю

Направление токов зависит от типа заземления:

• Изолированная нейтраль IT – утечка осуществляется через изоляционный слой к токопроводящим элементам. С них по проводникам она отводится в область растекания.
• Схема TN с глухим заземлением нейтрали – утечка проходит по REN-шине до вводного устройства защиты.
• Система ТТ – утечка выполняется через основную изоляцию от токоведущих до открытых проводящих элементов. По проводнику и заземлителю ток направляется в локальный грунт.

Направление и путь тока в схемах IT и ТТ одинаковы.

Причины возникновения утечки тока

Утечка возникает даже при функционировании оборудования в штатном режиме, но опасность появляется, когда превышен предел дифференциального тока. Допустимая норма может увеличиваться в нескольких случаях.

С электроприбора в квартире или доме

Пробой на корпус в системах: А) TN-C-S, В) TN-C

Напряжение возникает на корпусе бытовой техники (чаще всего водонагревателя или машинки-автомат). Причина заключается в повреждениях ТЭНа или разрывах изоляции. В трехпроводной или двухпроводной схеме подключения оборудования явление проявляется по-разному:

• Трехпроводное подключение прибора по схеме TN-C-S. При пробоях заземленного корпуса утечка направляется на шину PE. Электромагнитная или тепловая защита автовыключателя на линии питания активируется.
• Двухпроводное подключение прибора с заземлением типа TN-C. Утечка не приведет к срабатыванию автовыключателя и техника продолжит работать до момента образования дифференциального тока. Явление произойдет при касании к корпусу, элементу здания или труб водоподачи. Проводником утечки от прибора к земле будет человек.

Наибольшую опасность для жизни представляет двухпроводной тип подключения.

В скрытой проводке в доме или квартире

Повреждение изоляции кабеля скрытой проводки

При скрытой организации проводки существуют риски повреждения изолированных жил кабеля. Они происходят в таких случаях:

• Превышение нормативного срока эксплуатации. Квартира в доме застройки 50-90-х годов ХХ века оснащается алюминиевой или медной проводкой. Согласно ВСН 58-88 медные токоведущие жилы заменяются 1 раз в 30 лет, алюминиевые – 1 раз в 30 лет.
• Неправильное использование. Перегрузка электросети приводит к нагреву и разрушению изоляции кабеля питания.
• Механические повреждения проводников тока. Возникают, когда нарушена технология монтажа или неправильно просверливались стены.

Изоляция имеет постоянную величину сопротивления, но при подозрениях на утечку ее необходимо проверить.

Чем опасна утечка

Поражение человека током

Если изоляционный слой теряет сопротивление, человек, прикоснувшись к корпусу бытовой техники, оболочке провода, вилке штепсельного типа, розетке, трубе водопровода или отопления, стен жилого здания, выступит в роли проводника. Через его тело ток утечки поступит в землю. При этом существуют риски частичного поражения или летального исхода.

Токовая утечка повлияет на качество энергопотребления. В доме могут не работать некоторые потребители, но даже при выключенном состоянии техники на электросчетчике отразиться затрата электричества.

Заземление электроприборов предотвратит удары тока при касании к корпусу. В этом случае точка фиксации проводящего кабеля начнет интенсивно выделять тепло, что станет причиной возгорания проводки.

Характерные признаки

Путь тока утечки через поврежденный выпрямительный диод

Узнать токовую утечку можно по следующим признакам:

• легкое покалывание при касании к стенке, трубам, бытовой техники;
• увеличенный расход электроэнергии без видимых причин;
• начинает выбивать пробки при включении нескольких приборов;
• помехи и шумы от работающего радиоприемника;
• электроприборы при включении в сеть не работают;
• удары тока в ванной при проведении водных процедур.

Для устранения явления нужно выявить его причину.

Как проверить и найти ток утечки своими руками

Индикаторная отвертка

В домашних условиях можно применить простой метод – проверку утечки измерительными приборами.

Индикаторная отвертка

Инструментом можно найти фазу на предметах-проводниках. Кончиком отвертки необходимо прикоснуться к различным участкам. Загорание лампочки свидетельствует о нарушении изоляционного слоя.

Работа с мультиметром

Прибор используется в режиме омметра для уточнения показателей сопротивления. Понадобится включить мультиметр, перевести его на омметр, щупами посмотреть показатели между корпусами техники и каждым из штырей. Об утечке свидетельствует величина больше 20 мОм.

Показатель меньше 5 мА не является опасным при надежном заземлении электроприборов.

Прозвонка мегаомметром

Бытовую технику понадобится отключить от сети. Поскольку прибор умеет находить повреждения на нечувствительном к напряжению оборудовании, понадобится прикоснуться к нему щупами. Вращая рукоятку, генерируют напряжение. Утечка выявляется если сопротивление более 20 мОм.

При резком скачке напряжения от 500 до 1000 В слаботочная электроника выходит из строя.

Как определить, поврежден ли электроприбор

Приборы с металлическим корпусом при попадании на них фазного напряжения становятся опасными для жизни. Определить утечку можно так:

• Прикоснуться отверткой с неоновым индикатором к неокрашенной металлической части. Слабое свечение лампочки говорит об утечке. Проверка проводится на двух полярностях подключения.
• Выключить оборудование, достав вилку из сети. Выключатель в помещении привести в рабочий режим. Одним щупом мультиметра прикоснуться к прибору, другим – к розетке. Измерения производятся в обеих полярностях.

Не касайтесь руками бытовой техники.

Поиск проблем в электропроводке

Поврежденная цепь скрытой проводки часто становится причиной поражения током при ремонтно-отделочных работах. Наличие утечки легко проверить транзисторным радиоприемником.

Устройство настраивают на улавливание средней и длинной волны, прослушку станции в режиме молчания. Радиоприемник включают на полную громкость и начинают поиск, проводя им практически по стене. Шумы динамика и фоновые помехи говорят о повреждении коммуникаций.

Средства защиты

Устройство защитного отключения (УЗО)

Чтобы обезопасить себя от поражения током, а бытовую технику от поломок, используются следующие методы защиты:

• заземление всех домашних приборов и устройств;
• установка ШДУП (шины дополнительного выравнивания потенциалов) в ванной комнате;
• установка УЗО, который реагирует на суммарные показания около 100 мА и быстро выключает приборы;
• установка дифавтомата, отключающего электричество только на поврежденных участках;
• замена распаечных колодок в щитке и соединение их качественными клеммами;
• прокладка новой электрической линии с качественной изоляцией.

Организация защиты требует соблюдения норм безопасности и профессиональных навыков, поэтому понадобится помощь специалистов.

Обнаружение утечки тока позволит защитить человека от травм или смерти, предотвратит поломки техники. Самостоятельные изменения стоит проводить с соблюдением техники безопасности, а линию защиты организовывать с задействованием квалифицированных электриков.

9 важных фактов про УЗО

Розетки и выключатели OneKeyElectro — это качественные электроустановочные изделия, которые выбирают для себя и дизайнеры, и инженеры-электрики, и рядовые покупатели, делающие ремонт в квартирах и частных домах.

Однако понятие «электробезопасность» гораздо шире, чем просто качественные розетки и выключатели.

Заглянем в квартирный электрический щит и обсудим, почему важно защищать группы розеток устройствами защитного отключения (УЗО) и по каким параметрам их выбрать.

Потому что электрический ток может быть смертельно опасен для человека.

УЗО позволяет обесточить группу потребителей электроэнергии при возникновения тока утечки.

Остались вопросы? Давайте поговорим поподробнее.

Токи утечки — это редкость? В каких ситуациях они могут возникать?

С какой частотой гремит гром в поговорке «пока гром не грянет, мужик не перекрестится?» Философский вопрос, как повезет.

Даже если у Вас свежая электропроводка, вы применяли только качественные материалы, если электромонтажные работы проведены квалифицированными специалистами, если Вы пользуетесь современными исправными электроприборами и знаете, как грамотно вытащить вилку из розетки, то даже в этом случае у Вас есть ненулевой шанс встретиться с током утечки. 

Утечка тока — как найти самостоятельно

Как самостоятельно проверить с помощью бытового мультиметра или индикаторной отвертки утечку тока

С утечкой тока довольно часто сталкиваются профессиональные электрики во время  обследования электропроводки, особенно старой, электроприборов ненадлежащего качества и другого электрооборудования. Проблема тока утечки также довольно часто встречается и при эксплуатации автомобилей и обуславливает быструю разрядку аккумуляторной батареи. В этой статье будут рассматриваться действия по выявлению утечек электричества относительно домашней сети 220В, но принципиальных различий между ней и автомобильной электросетью нет.

Причины возникновения утечки тока довольно банальны, со временем изнашивается защитная изоляция провода, меняются её характеристики. При неправильной эксплуатации проводки на изоляции провода появляются заломы, трещины, потёртости. Главная задача изоляции проводки и токопроводящих элементов — защищать человека от поражения электрическим током и предотвратить утечку электричества.

 Даже новые электроприборы и проводка имеют  небольшие утечки тока. Практически любая изоляция не идеальна, особенно это касается дешевого кабеля низкой ценовой категории. На дешевой электропроводке, как правило, с завода есть микротрещины, она менее устойчива к температурным и перепадам влажности, часто встречаются мелкие дефекты толщины. Неправильная эксплуатация, перегрев провода при нагрузках превышающих расчетные — всё это выводит изоляцию из строя и приводит к утечкам тока.

Утечку тока можно определить по следующим характерным признакам – прикосновение к корпусу электроприбора, стене, трубопроводу вызывает легкое покалывание в кончиках пальцев. Но будьте осторожны — величина истекания не превышающая величину в 10 мА считается безопасной, но ток утечки более 30 мА смертельно опасен.

Если у вас возникло подозрение на утечку тока, необходимо сразу обесточить помещение и вызвать профессионалов. Автомобиль со значительными утечками также эксплуатировать небезопасно. Вторым признаком утечек тока является непропорционально использованию повышенный расход и как следствие большие счета за электроэнергию или разрядка аккумулятора в автомобиле.

Какими приборами можно зафиксировать утечку электричества?

Специалисты электролаборатории используют профессиональный прибор для измерения сопротивления изоляции — мегаомметр. Такие приборы стоят довольно дорого, в быту не используются. 

У многих дома или в гараже, можно встретить бытовой мультиметр и индикаторную отвёртку, ими и можно самостоятельно приблизительно обнаружить место утечки тока или электроприбор с дефектной изоляцией.

Что бы с помощью «бытового мультиметра» проверить сопротивление изоляции электроприбора, необходимо обязательно полностью отключить проверяемый прибор от электросети. На мультиметре перевести регулятор в положение 20 МОм. Одним щупом прикоснуться к штырю вилки, вторым металлической части электроприбора, лучше последовательно в нескольких местах. Если на дисплее отображается цифра «1», то тока утечки нет, изоляция исправна, показатели на экране ниже единицы свидетельствуют о токах утечки и чем ниже показатель, тем больше ток утечки.

Если у вас нет мультиметра, то обнаружить утечку можно обычной, даже самой дешевой индикаторной отвёрткой. Современные индикаторы чувствительны даже к небольшим токам. Алгоритм действий еще проще, необходимо включить прибор в сеть и коснуться  жалом отвертки до металлических частей прибора, трубопровода или стен в нескольких местах. Лучше предварительно затенить помещение, если ток утечки присутствует, индикатор засветится с разной степенью интенсивности.

Как отыскать место утечки в электропроводке или кабеле

Найти дефект изоляции в скрытой проводке без специального оборудования невозможно. В этом случае необходимо вызывать специалисты электротехнической лаборатории. В открытой можно визуально внимательно осмотреть провод на предмет повреждений изоляции, особенно в местах соприкосновения кабеля со стенами, стояками, металлическими деталями.

Средства защиты человека от токов утечки

Для защиты от утечек тока в распределительном щитке устанавливаются УЗО или АВДТ (дифавтомат). В случае возникновения, даже небольшого, но опасного для человека тока утечки, УЗО или АВДТ моментально  отключат подачу электричества. Правильная работа активного защитного электрооборудования гарантированно только при наличие рабочего заземления. Еще очень важно выбрать качественную автоматику и протестировать её. Все это могут выполнить специалисты наше электроизмерительной лаборатории.  Не экономьте на своей безопасности!

Ток утечки. Как проверить и какой он должен быть

⏰Время чтения: 5 мин.

Приветствую, Друзья!

Сейчас ответим на популярные вопросы про ток утечки в автомобиле. А именно:

• Какой ток утечки должен быть
• Как проверить утечку тока
• Как найти утечку тока

Для начала ответим на самый главный вопрос и определим некоторые очень важные понятия.

Какой ток утечки должен быть

В интернете все буквально пестрит цифрами о токе утечки. Причем даже “авторитеты” называют конкретные значения – 50 мА, 80 мА, 100 мА… Звучат и более смелые цифры, вплоть до 300 мА…

Доходит даже до серьезных споров на всевозможных форумах. Кто-то доказывает, что значения должны быть не более 30 мА, а кто-то, что и 350 – это нормально.

Приводятся даже примеры замеров на своих автомобилях и представляется это все, как неоспоримое доказательство своей правоты.

Только вот лично мне не понятно, с чего люди взяли, что это ток утечки?

Сейчас все очень просто – посмотрел в интернете как замерить и пошел замерил. А потом еще и других научил. Вот только так и не понял, что он замерил…

А замерил он на самом деле ток потребления бортовой сети автомобиля и подключенных к ней устройств! А не ток утечки!

У каждого в автомобиле свой набор устройств (магнитолы, охранные системы и т.п.) и поэтому ток потребления у всех разный. Но это не ток утечки. Это ток потребления! У кого-то он 20 мА, а у кого-то 150 мА. И подводить всех под одну черту в корне не верно.

Как и не верно называть все это дело током утечки. Это совершенно разные вещи.

Ток потребления – это ток, который потребляют устройства в Вашем автомобиле. А ток утечки – это стекание тока через изоляцию проводника на землю. Простыми словами – ток утечки не делает никакой полезной работы.

Поэтому запомните – ток утечки должен стремиться к нулю!

И никак не должен составлять 50 мА, о которых везде пишут. Вернее друг у друга переписывают.

Поверьте, если на Вашем авто будет такой ток утечки, то там ремонт конкретный нужен, а не цифрами меряться на форумах.

В общем, на первый вопрос ответили – ток утечки должен стремиться к нулю и никаких “50 мА” быть не должно.

Как проверить утечку тока

Для проверки понадобится амперметр, либо мультиметр с функцией измерения постоянного тока

А также гаечный ключ на 10 мм, чтобы отключить клемму 31 АКБ (минусовая клемма).

Внимание! Для замера отключать можно любую клемму (хоть плюс, хоть минус), но в целях безопасности лучше отключать минусовую! Если отключать плюсовую, то по неосторожности можно ключом коснуться металлических частей кузова и устроить короткое замыкание.

Внимание! Перед отключением клеммы от АКБ все потребители должны быть выключены. Ключ извлечен из замка зажигания и взят с собой. Это, во-первых, защитит электрооборудование от скачков напряжения. А, во-вторых, обезопасит Вас от проблем, если при подключении клеммы обратно, сработает охранная система и закроет замки дверей, а доводчик закроет стекла.

Отключаем клемму 31 АКБ

“Минусовой” щуп мультиметра подключаем к минусовой клемме АКБ

Возможно будет полезно – Как выбрать аккумулятор

Это удобно сделать через отрезок провода, так как щуп не всегда можно зафиксировать на клемме

А “плюсовой” щуп подключаем к проводу, который мы отключили от АКБ. То есть, подключаем мультиметр последовательно (в разрыв цепи)

После этого отработает центральный замок (если есть) и на дисплее отобразится ток потребления системами автомобиля. Мы видим 140 мА

А теперь внимание! Не спешите делать выводы и проводить расчеты, через сколько этот ток разрядит АКБ.

Просто сядьте на табурет и ждите примерно одну минуту. Через это время все системы авто перейдут в состояние покоя и Вы увидите реальный ток потребления или утечки

Как видим, показания обрели нулевые значения.

Примечание. На этом автомобиле отсутствует сторонняя сигнализация и отключена магнитола.

Вот так можно легко проверить ток утечки и ток потребления.

Как найти утечку тока

Но что делать, если на Вашем авто данные значения не приближаются к нулю, а составляют десятки или сотни мА?

Для начала необходимо отключить все сторонние потребители энергии. Вот простой пример. Ток составляет 20 мА

А все потому что всего навсего к колодке диагностики  был подключен адаптер ELM327 и его ток потребления как раз составлял 20 мА

Вот и вся причина. Поэтому скрупулезно вспоминайте, что и где у Вас подключено. Любой адаптер, зарядка, светодиодная подсветка… Все это потребляет ток и в сумме может получится довольно внушительная цифра.

Но что делать, если все отключено, а ток утечки высвечивается на дисплее мультиметра?

Вот еще пример. Все отключено, а ток равен 330 мА

Самое простое и самое главное, что Вы можете предпринять – это снять крышку с блока предохранителей

И по очереди извлекать предохранители по порядку и наблюдать за показаниями амперметра

Если при извлечении очередного предохранителя показания мультиметра снизились или стали нулевыми, значит проблема в цепи, которую защищает этот предохранитель.

Необходимо посмотреть схему или просто перечень устройств, цепи которых защищает предохранитель. Все эти данные имеются в литературе по Вашему авто, либо в интернете. В конце страницы будет видео, где я наглядно показал, что и как искать.

В данном случае не выключалась лампа освещения багажника.

Утечка тока в автомобиле. Видео

Более подробно про утечку тока и как ее найти я показал на видео

Пишите о Вашем опыте по данной теме в комментариях.

Мое почтение за Ваше чтение!

Всем Мира и ровных дорог!

+11

УЗО автомат. Работа и устройство. Подключение и особенности

УЗО автомат (устройство защитного отключения) реагирует на малейшие утечки тока, происходящие за короткий промежуток времени. Это является их существенным отличием от автоматических выключателей, действующих только при коротких замыканиях и чрезмерных нагрузках, имеющих повышенную токовую характеристику работы. УЗО реагирует и срабатывает мгновенно при малейшей токовой утечке.

Устройство и работа

Любой УЗО автомат играет роль быстродействующего выключателя. Принцип действия УЗО заключается в реагировании датчика тока на изменение дифференциального тока, проходящего в проводниках, по которым подается электроэнергия к потребителю, который защищает это защитное устройство. Датчиком тока является дифференциальный трансформатор, намотанный на тороидальный сердечник.

Для выявления порога срабатывания защиты, имеющей некоторое значение тока, используется магнитоэлектрическое реле, обладающее высокой чувствительностью. Релейные конструкции считаются наиболее надежными. Сегодня становятся популярными электронные модели устройств защиты, в которых порог срабатывания определяет электронная схема.

Но простые релейные устройства являются наиболее надежными. Исполнительное устройство приводится в работу посредством реле. В итоге выполняется разрыв цепи питания.

Такой механизм включает в себя две основные части:

1. Группа контактов, рассчитанная на наибольший ток.
2. Пружинный привод, способный разорвать цепь питания в случае аварии.

Для проверки работоспособности защиты внутри имеется тестовая цепь, которая имитирует утечку тока. Это способствует срабатыванию защиты и позволяет время от времени контролировать ее работоспособность, не прибегая к помощи квалифицированных специалистов из измерительной лаборатории.

Устройство защитного отключения действует по определенной схеме. Рассмотрим работу системы снабжения электроэнергией при отсутствии утечки тока в нормальном режиме. Рабочий ток протекает по трансформатору и наводит магнитные потоки, которые имеют противоположное направление между собой, и одинаковых по размеру, поэтому защита не срабатывает.

При возникновении малейшей утечки баланс токов первичной обмотки нарушается, вследствие чего возникает ток во вторичной обмотке.

С помощью такого тока пороговый датчик срабатывает, а исполнительное устройство обесточивает контрольную цепь.

1 — Дифференциальный трансформатор
2 — Вторичная обмотка
3 — Блок отключения
4 — Электромагнит
5 — Нагрузка (потребитель)
I — Ток утечки

УЗО автомат изготавливают в пластиковом корпусе, обладающем повышенной устойчивостью к горению. На его задней стенке есть специальный паз и защелка для монтажа на DIN-рейку в распределительном щите. Кроме вышеперечисленных элементов, в корпусе имеется дугогасительная камера, которая способна нейтрализовать электрическую дугу. Для удобства подключения электропроводки применяются специальные крепежные зажимы.

Параметры работы УЗО автомат

Чтобы правильно настроить уставку на срабатывание защиты, необходимо знать об опасности, создаваемой переменным током для здоровья человека. Под действием электрического тока может возникнуть фибрилляция сердечной мышцы, в то время, как удары сердца совпадают с частотой напряжения 50 герц. Такой эффект способен вызвать ток величиной от 100 мА.

В связи с этим обстоятельством уставки срабатывания УЗО настраивают с запасом величиной от 10 до 30 мА. Наименьшие значения применяются в комнатах с высокой опасностью. Уставки с более высокими показателями от 300 миллиампер используются в помещениях для защиты от пожара вследствие неисправностей электрической проводки и кабелей питания.

Во время подбора и расчета параметров защиты необходимо учитывать номинальную величину тока, необходимую чувствительность и число полюсов, согласно фаз сети питания. Необходимо также убедиться в степени термоустойчивости устройства защиты, работоспособности отключения и включения, руководствуясь сетевыми расчетными параметрами.

Величина тока по номиналу для устройства защиты должно превышать величину номинального тока электрического автомата в виде автоматического выключателя. Это даст возможность предостеречь УЗО автомат от неисправностей при коротком замыкании в электрической цепи.

Правильное подключение 

Клеммы и контакты на корпусе устройства защиты обозначены соответствующими символами. Маркировка N служит для нулевого проводника, L служит для проводника фазы. Поэтому провода нужно подключать согласно маркировки.

Также, не следует забывать определенное положение выхода и входа. Замена их местами запрещается. Вход расположен вверху устройства защиты. К входу подключается кабель питания, приходящий от вводного автомата. В нижней части устройства защиты находится выход, к которому подключается кабель потребителя нагрузки. В случае ошибочного подключения и путаницы между входом и выходом, могут возникнуть ложные срабатывания УЗО, либо оно совсем не будет функционировать.

Установка УЗО автомат выполняется чаще всего в электрический щит совместно с автоматическими выключателями. В результате, устройства и приборы, подключенные совместно, обеспечат защиту от тока утечки, чрезмерной нагрузки и коротких замыканий. Непосредственно само устройство защитного отключения защищено вводным электрическим автоматом.

Существуют некоторые особенности подключения УЗО для частного дома или квартиры. В больших частных строениях схема подключения устройств защиты имеет свои отличия от квартирной схемы, и специфические особенности. В этом случае подключение приборов выполняется в следующем порядке: автомат ввода – счетчик электроэнергии – УЗО с селективным действием на 100-300 миллиампер – автоматы для отдельных видов нагрузки – УЗО на ток 10-30 миллиампер на отдельные группы нагрузки.

Для квартир с применением однофазной бытовой сети, порядок подключения УЗО имеет свою последовательность: автомат ввода – счетчик расхода электрической энергии – непосредственно устройство защиты с током утечки 30 миллиампер – общая электрическая питающая сеть. Для мощных потребителей нагрузки целесообразно применять отдельные линии кабелей с подключением собственных устройств защиты.

Какое необходимо количество

Разобраться самостоятельно, какое необходимо число устройств защитного отключения, довольно трудно. Если вы решили применить такое устройство в собственном жилом помещении, то лучше всего для такого дела вызвать квалифицированного специалиста.

Грубо можно посчитать следующим образом. Если в вашем владении небольшая однокомнатная квартира, то вполне должно хватить одного устройства защиты. А если ваша квартира большая, состоящая из трех или четырех комнат, то целесообразно будет подключить пять устройств защитного отключения.

Еще следует добавить по одному устройству на:

• Бойлерный нагреватель (при наличии).
• Варочную панель электрической плиты.
• Освещение в целом.

Плюс ко всему, необходимо добавить еще одно устройство защиты на общий вход в распределительном щите. Это входное устройство подключается с условием, что оно будет срабатывать на ток утечки величиной 300 миллиампер.

Перед подключением УЗО, необходимо все взвесить и проанализировать целесообразность его установки. Если в квартире или доме электропроводка старая, то УЗО автомат будет без всякой причины постоянно срабатывать и обесточивать сеть, так как качество старой изоляции низкое. Это будет особенно проявляться при большой нагруженности сети.

В таких случаях целесообразно применять специальные розетки, в которых уже встроены миниатюрные УЗО. Их устанавливают чаще всего в местах с предполагаемой утечкой тока.

Во время ремонтных работ в квартире, при замене электрической проводки с простой схемой целесообразно подключить только дифференциальный автомат. Если в вашем доме сложная разветвленная сеть, то рекомендуется использовать несколько отдельных УЗО с автоматами на отдельные группы потребителей. Если отдельная сеть малой мощности потребления, то можно обойтись без дифавтомата, установив только одно УЗО.

В современных квартирах все больше становится бытовых электрических устройств. Вследствие этого возрастает вероятность тока утечки, который часто становится причиной несчастных случаев поражения человека током. Непосредственно ток утечки имеет незначительную величину, и вряд ли сможет привести к смерти человека, однако он доставляет немало неприятностей для его здоровья. Поэтому нельзя пренебрегать установкой УЗО в своей квартире или доме.

Похожие темы:

Что такое измерение и измерение тока утечки, как это делается

Ток утечки — это ток, который течет от цепи постоянного или переменного тока в оборудовании к земле или каркасу и может исходить от выхода или входа. Если оборудование не заземлено должным образом, ток течет по другим путям, например по телу человека. Это также может произойти, если заземление неисправно или случайно или намеренно нарушено.

Ток утечки в оборудовании протекает, когда возникает непреднамеренное электрическое соединение между землей и частью или проводником под напряжением.Земля может быть точкой отсчета нулевого напряжения или землей. В идеале ток, протекающий от блока питания, должен проходить через заземление и попадать в заземление установки.

Несоответствие материалов, из которых состоят такие элементы, как конденсаторы и полупроводники, являются основной причиной тока утечки. Это приводит к утечке или протеканию небольшого тока через диэлектрик в случае конденсатора.

Это измерение выполняется во время испытания устройства на электрическую безопасность.Измеряются токи, протекающие через защитный проводник или металлические части земли.

Почему важно измерение тока утечки?

Электрическая система обычно состоит из заземления, обеспечивающего защиту от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции. Система заземления состоит из заземляющего стержня, который соединяет прибор с землей. Если когда-либо произойдет катастрофическое нарушение изоляции между линией электропередачи и токопроводящими частями, напряжение будет понижено до земли.Ток, который создается из-за этого события, будет протекать, вызывая размыкание автоматического выключателя или перегорание предохранителя, что позволяет избежать опасности поражения электрическим током.

Очевидно, что опасность поражения электрическим током преобладает при случайном или преднамеренном нарушении заземления или заземления. Вероятность сотрясения может быть больше, чем предполагалось, если есть токи утечки. Даже в случае отсутствия нарушения изоляции проникновение токов утечки, протекающих через заземляющий стержень, по-прежнему создает угрозу поражения электрическим током для кого-то, кто одновременно встречает незаземленную систему и землю.

Это серьезная проблема, когда речь идет о медицинских приложениях, где пациент может быть получателем электрического шока. Шок может быть даже смертельным, если пациент слаб или без сознания, или если ток течет к внутренним органам. Двухслойная изоляция, предлагаемая в незаземленном оборудовании, обеспечивает защиту. Безопасность в этом сценарии обеспечивается, потому что оба слоя изоляции вряд ли рухнут вместе. Тем не менее ситуации, которые приводят к токам утечки, все еще существуют, и их необходимо учитывать.

Следовательно, как можно устранить или уменьшить последствия тока утечки? Измерьте ток утечки, а затем определите причину. Цель теста — измерить количество тока, который проходит через человека, когда этот человек прикасается к электрическому изделию.

Что делается во время измерения тока утечки?

• Используется измеритель, специально разработанный для определения токов утечки.
• Ток, протекающий через заземляющий стержень, измеряется путем последовательного подключения счетчика к заземляющему соединению.
• Заземление распечатано, и измеряется ток, протекающий на нейтральную сторону линии электропередачи, для оборудования обработки данных.
• Счетчик также может быть подключен между выводами источника питания и землей.
• Условия тестирования состоят в замене контактов нейтрали и линии переменного тока, а также включении и выключении силовых выключателей с одновременным контролем тока.
• Тест проводится, когда система нагревается до типичной рабочей температуры.
• Цель состоит в том, чтобы определить и измерить ток утечки наихудшего случая.
• При очень малых токах утечки измеритель заменяется сетью, состоящей либо из резистора, либо из резистора и группы конденсаторов.
• Затем измеряется падение напряжения в сети с помощью вольтметра переменного тока.
• Оборудование с двойной изоляцией или незаземленное проверяется путем прикрепления счетчика к любой доступной проводящей части и заземлению.
• На корпус накладывается медная фольга определенного размера для непроводящих корпусов, и определяется ток, протекающий от нее на землю.

Как выполняется измерение тока утечки?

Прямое измерение

Прямое измерение имеет точность, и используется измеритель, специально разработанный для определения токов утечки.Ток, протекающий в заземляющем проводе, измеряется путем последовательного подключения счетчика к заземляющему соединению соответствующего устройства.

Токоизмерительные клещи для измерения тока утечки — наиболее популярное устройство, используемое для измерения тока утечки. Они похожи на токоизмерительные клещи, используемые для определения токов нагрузки, но дают значительно лучшие результаты при количественном определении токов менее 5 мА. Обычно токоизмерительные клещи не регистрируют такие малые токи. После того, как мы расположим клещи токоизмерительных клещей вокруг проводящего стержня или проволоки, снимается показание тока, и значение зависит от интенсивности переменного электромагнитного поля вокруг проводника.Токоизмерительные клещи будут определять магнитное поле вокруг проводников, таких как кабель с проволочной броней, одножильный кабель, водопровод и т. Д. Парные нейтральный и фазный проводники однофазной цепи или все токоведущие проводники трехфазной цепи.

Испытание различных типов проводов:

• При тестировании сгруппированных токоведущих проводов цепи магнитные поля, создаваемые токами нагрузки, нейтрализуют друг друга. Любой неравномерный ток, идущий от проводов к земле, измеряется токоизмерительными клещами, и его показание должно быть меньше 0.1 мА.
• Если вы выполнили испытание изоляции в цепи, которая была отключена, результат будет в диапазоне 50 МОм или более, поскольку тестер изоляции использует для проверки постоянное напряжение, которое не учитывает емкостный эффект.
• Если вы измерили ту же схему, загруженную офисным оборудованием, результат был бы значительно другим из-за емкости входных фильтров этих устройств.
• Когда в цепи работает много частей оборудования, результат будет общим, то есть ток утечки будет больше и вполне может быть в диапазоне миллиампер.Добавление нового оборудования в цепь, защищенную GFCI, может отключить GFCI. И поскольку значение тока утечки зависит от того, как работает оборудование, GFCI может непреднамеренно отключиться.
• При наличии телекоммуникационного оборудования величина утечки, показываемая токоизмерительными клещами, может быть значительно больше, чем величина утечки, вызванная сопротивлением изоляции при 60 Гц, потому что телекоммуникационная система обычно состоит из фильтров, которые генерируют функциональные токи заземления, и других механизмов, генерирующих гармоники и т. Д. .

Измерение тока утечки на землю

• Когда нагрузка включена, измеренный ток утечки включает утечку в нагрузочном оборудовании. Если утечка достаточно мала с присоединенной нагрузкой,
• , то утечка в проводке цепи еще меньше. Если требуется только утечка проводки цепи, отключите нагрузку.
• Если вы проверяете однофазные цепи, зажимая фазный и нейтральный проводники, полученная величина будет представлять собой любой ток, протекающий на землю.
• Проверить 3-фазные цепи, закрепив зажим вокруг всех 3-х фазных проводов. Если присутствует нейтраль, ее необходимо зажать вместе с фазными проводниками, и измеренная величина будет любым током, протекающим на землю.

Измерение тока утечки через заземляющий провод

• Чтобы подсчитать сумму утечек, протекающих к предлагаемому заземлению, поместите зажим вокруг стержня заземления.

Измерение тока утечки на землю через непреднамеренные пути к земле.

• Зажим нейтрали / фазы / заземления в совокупности распознает неравномерный ток, который означает утечку в проходе или на электрической панели через непредусмотренные пути к земле.
• При подключении к водопроводу или другим электрическим соединениям может возникнуть аналогичное неравенство.

Отслеживание источника тока утечки

• Эта серия измерений определяет общую утечку и источник. Первое измерение можно провести на главном проводе к панели.
• Измерения 2–5 выполняются последовательно, чтобы выявить цепи, в которых протекает больший ток утечки.

Измерение тока утечки в медицинских приборах

Целью испытания на ток утечки является проверка того, что электрическая изоляция, используемая для защиты пользователя от риска поражения электрическим током, подходит для данной области применения. Тестирование тока утечки используется для проверки того, что продукт не пропускает чрезмерный ток при контакте с пользователем.Для медицинского оборудования измеряется ток, протекающий на землю.

• Чрезмерный ток утечки может вызвать фибрилляцию желудочков сердца, что приведет к остановке сердца, что может привести к смерти.
• Уровни измерения тока утечки зависят от величины емкости твердых изоляционных материалов изделия. Различные типы и количество слоев электрической изоляции приводят к различным величинам собственной емкости через изоляцию. Эта емкость вызывает «утечку» небольшого тока через изоляцию.
• Уровни тока утечки могут быть значительно увеличены в продуктах, которые подпадают под требования EMI (FCC, CE-EMC). Эти продукты должны включать фильтры электромагнитных помех на входе в сеть, чтобы обеспечить чистую энергию для чувствительной электроники, а также защитить от излучения обратно в линию электропередачи. Эти фильтры включают конденсаторы на землю, эти конденсаторы могут вызвать высокий ток утечки при нормальной работе. Если продукт предназначен только для профессионального использования, стандарт может допускать высокий ток утечки с предупредительной маркировкой для пользователя, чтобы гарантировать, что продукт надежно заземлен (чтобы пользователь не подвергался сильному току утечки).В противном случае необходимо добавить изолирующий трансформатор для питания продукта, тем самым изолируя продукт от земли, что почти устранит ток утечки на землю.

Тестеры тока утечки Hipot

• Испытание HIPOT, также называемое испытанием на стойкость к диэлектрику, является стандартным испытанием, которое проводится в электротехнической промышленности. Это испытание высоким напряжением, при котором изоляция электрического изделия подвергается испытанию на расстояние до 80 М.
• Если изоляция продукта может выдерживать гораздо более высокое напряжение в течение определенного времени, то она может выдерживать нормальное напряжение в течение всего срока службы.
• Основная функция тестера HIPOT — контролировать чрезмерный ток утечки на землю.
• Hipot-тестер подает высокое напряжение на изоляцию тестируемого устройства. Обычно это выше 1400 Вольт для тестирования устройства, которое планируется работать от 220 Вольт.
• Клеммы A и B подключены к питающему напряжению 220 или 110, клемма C заземлена, обратный провод плавающий, как показано здесь.
• Тестируемое устройство должно быть электрически отделено от земли.
• Один вывод обмотки подсоединяется к выходному датчику высокого напряжения, а обратный вывод — к корпусу двигателя. Это подает высокое напряжение на обмотку и корпус.
• Если в какой-то момент обмотка короткая или слабая, ток будет течь в обратный провод, и измеритель покажет этот ток.
• Все тестеры HIPOT имеют отключение от сверхтока для защиты самого тестера. Это важно в случае, если устройство полностью замкнуто на корпус и при подаче высокого напряжения от тестера HIPOT протекает чрезмерный ток.

Преимущества измерения тока утечки

Преимущества измерения тока утечки:

• Тестируемое устройство не введено в эксплуатацию, и его полярность не меняется
• Отсутствие нагрузки из-за высокого коммутируемого тока

Ток утечки может быть признаком неэффективности изоляции проводов. Можно отследить причину тока утечки с помощью слаботочных клещей для измерения тока утечки для интерпретации результатов измерений по мере необходимости.При необходимости это позволяет более беспристрастно перераспределять нагрузки по всей установке.

Что такое ток утечки? — Power Electronic Tips

Ток утечки неожиданно протекает почти во всех цепях, даже когда питание отключено. Утечка тока не ограничивается электроникой, компьютерами или небольшими сигнальными цепями, а также может быть обнаружена в промышленном оборудовании и трехфазных электрических установках. Некоторый ток всегда найдет путь к земле, будь то через заземляющую изоляцию, которая должна защищать проводку в электрической установке в проводке промышленного оборудования, или утечка тока через слабые диэлектрические изоляторы внутри конденсаторов, которые предназначены для байпаса или защиты цепи.Даже незначительное количество тока может проходить через альтернативные пути, устройства защиты цепей и изоляторы всех типов.

Ток утечки становится проблемой, когда он влияет на производительность или расходует энергию, когда приоритетом является эффективное управление питанием. В вычислениях может снизиться производительность, поскольку компьютеры состоят из миллионов или триллионов транзисторов, которые в основном используются

Рисунок 1: Токоизмерительные клещи или амперметр обнаруживают и измеряют широкий диапазон переменного тока в проводнике.(Источник: Fluke)

как электронные переключатели. Поскольку технология создает более компактные и более эффективные транзисторы, ток утечки становится более серьезной проблемой по сравнению с ними, поскольку изолирующие барьеры легче преодолевать. (Транзисторы могут становиться меньше, а электроны — нет, поэтому потери мощности из-за утечки тока увеличиваются благодаря прогрессу все меньших узлов в полупроводниковой технологии. В большинстве случаев ток утечки нежелателен.

Ток утечки может привести к постоянной трате энергии, и в кругах конечных потребителей это называется потерей «силы вампира»; ответ на этот вопрос — отключать зарядные устройства, когда они не используются.Однако потеря мощности — не единственная проблема, которую может создать ток утечки. Ток может протекать из одной цепи в другую, если ток утечки находит легкий путь к земле, и может усиливаться при изменении условий окружающей среды, таких как температура или сигналы, работающие на высоких частотах.

Ток утечки — это реальность. Однако его можно смягчить, используя более совершенные методы проектирования, другие материалы или компоненты и лучшие изоляторы. При подозрении на проблему с током утечки (напр.g., прибор всегда поражает вас электрическим током или кажется, что при выключенном выключателе питания наблюдается чрезмерная потеря энергии), вы можете определить источник тока утечки с помощью тестирования и измерения. Если величина тока утечки незначительна, то, возможно, не стоит тратить время на попытки уменьшить ток утечки. На макроуровне (например, электропроводка в доме) вы можете использовать амперметр, чтобы отследить источник протекающего тока, когда выключатель питания выключен. Амперметр следует откалибровать, очистить и использовать в соответствии с инструкциями для проверки возможных проводников, включая неожиданные пути, такие как водопроводные трубы или заземленный экран кабелей.Однако для электронных схем на печатных платах может потребоваться более сложное оборудование, такое как осциллограф. В любом случае не забывайте проверять неожиданные проводники, в том числе изоляторы, которые могут обеспечивать заземление.

Характеристики тока утечки конденсаторов — Блог пассивных компонентов

Источник

: блог Capacitor Faks

Конденсаторы, как и другие электронные компоненты, изготовлены из несовершенных материалов.Несовершенства и дефекты этих материалов существенно влияют на электрические характеристики конденсаторов. Некоторые из параметров, определяемых этими дефектами и несовершенствами, включают импеданс, коэффициент рассеяния, индуктивное реактивное сопротивление, эквивалентное последовательное сопротивление и ток утечки. При проектировании электронной схемы необходимо учитывать эти характеристики.

Постоянный ток утечки — одна из ключевых характеристик, которую следует учитывать при выборе конденсатора для вашей конструкции.Другие важные параметры включают рабочее напряжение, номинальную емкость, поляризацию, допуск и рабочую температуру.

Ток утечки и его влияние на характеристики конденсаторов

Проводящие пластины конденсатора разделены диэлектрическим материалом. Этот материал не обеспечивает идеальную изоляцию и позволяет току течь через него. Ток утечки постоянного тока относится к этому небольшому току, который протекает через конденсатор при приложении напряжения.Величина этого тока в основном зависит от приложенного напряжения, температуры конденсатора и периода зарядки.

Величина тока утечки варьируется от одного типа конденсатора к другому в зависимости от характеристик диэлектрического материала и конструкции. Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют большой ток утечки, в то время как керамические, фольговые и пластиковые пленочные конденсаторы имеют небольшие токи утечки. Очень небольшой ток утечки обычно называют «сопротивлением изоляции».

В электронных схемах конденсаторы используются для широкого спектра применений, включая развязку, фильтрацию и развязку.Для некоторых приложений, таких как системы электропитания и системы связи усилителей, требуются конденсаторы с низкими токами утечки. Алюминиевые электролитические конденсаторы и танталовые конденсаторы имеют высокие токи утечки и обычно не подходят для таких применений. Пластиковые и керамические конденсаторы имеют более низкие токи утечки и обычно используются для связи и хранения.

Зависимость тока утечки от времени

Токи утечки некоторых конденсаторов зависят от времени.В момент подачи напряжения на алюминиевый электролитический конденсатор ток достигает своего пика. Возникновение этого пикового тока зависит от формирующих характеристик конденсатора и внутреннего сопротивления источника напряжения. Когда конденсатор заряжен, его ток утечки со временем падает до почти постоянного значения, называемого рабочим током утечки. Этот небольшой ток утечки зависит как от температуры, так и от приложенного напряжения.

Алюминиевые электролитические конденсаторы обладают самовосстанавливающимися свойствами.Процесс самовосстановления существенно влияет на токи утечки алюминиевых электролитических конденсаторов. Зависимость токов утечки от времени также вызвана формированием диэлектрического материала. Другие параметры, которые определяют значение этого небольшого тока, включают тип электролита, емкость и формирующее напряжение анода. Ток утечки керамического конденсатора не меняется со временем.

Зависимость тока утечки от температуры

Ток утечки конденсатора зависит от температуры.Уровень зависимости варьируется от одного типа конденсаторов к другому. В случае алюминиевого электролитического конденсатора повышение температуры увеличивает скорость химической реакции. Это приводит к увеличению тока утечки.

По сравнению с керамическими конденсаторами танталовые конденсаторы имеют высокие токи утечки. Постоянный ток утечки танталового конденсатора увеличивается с повышением температуры. Токи утечки танталовых конденсаторов немного увеличиваются, когда они хранятся в высокотемпературной среде.Это небольшое увеличение тока утечки носит временный характер, и его можно устранить, подав номинальное напряжение в течение нескольких минут. Кроме того, ток утечки танталового конденсатора немного увеличивается, когда компонент подвергается воздействию высокой влажности. Преобразование напряжения помогает обратить вспять это временное увеличение тока утечки.

Керамические и пленочные конденсаторы имеют небольшие токи утечки по сравнению с электролитическими конденсаторами. Для многослойных керамических конденсаторов (MLCC) собственные токи утечки возрастают экспоненциально с увеличением температуры.Сопротивление изоляции пленочного конденсатора определяется свойствами диэлектрического материала. Для этого типа конденсатора повышение температуры вызывает уменьшение сопротивления изоляции и увеличение тока утечки.

Зависимость тока утечки от напряжения

Постоянный ток утечки конденсатора сильно зависит от приложенного напряжения. Для алюминиевых электролитических конденсаторов этот ток увеличивается с увеличением рабочего напряжения.Когда рабочее напряжение превышает номинальное напряжение и приближается к напряжению формования, ток утечки увеличивается экспоненциально. Когда напряжение, приложенное к алюминиевому электролитическому конденсатору, превышает импульсное напряжение, возрастает тенденция к повышению температуры, деградации электролита, образованию избыточного газа и другим вторичным реакциям. По этой причине эксплуатация алюминиевого электролитического конденсатора за пределами номинального напряжения недопустима. Постоянный ток утечки алюминиевого электролитического конденсатора резко падает, когда приложенное напряжение снижается ниже номинального.

Ток утечки алюминиевого электролитического конденсатора увеличивается, когда компонент хранится в течение длительного периода времени. Таким конденсаторам восстанавливаются исходные характеристики путем ремонта. Процесс включает приложение номинального напряжения к конденсатору в течение примерно получаса.

Для керамических конденсаторов собственные токи утечки сильно зависят от напряжения. Увеличение напряжения приводит к сверхлинейному увеличению собственного тока утечки. Сопротивление изоляции керамического конденсатора не зависит от напряжения.

Заключение

Материалы, используемые при производстве электронных компонентов, имеют дефекты. Эти недостатки существенно влияют на электрические характеристики электронных компонентов. Диэлектрический материал конденсатора представляет собой несовершенный изолятор, который позволяет небольшому количеству тока течь между двумя проводящими пластинами. В алюминиевых электролитических конденсаторах ток утечки в первую очередь вызван дефектами оксидного слоя.Этот ток изменяется в основном в зависимости от приложенного напряжения, времени и температуры конденсатора. Электролитические конденсаторы имеют большие токи утечки, в то время как пластиковые и керамические конденсаторы имеют очень малые токи утечки. Конденсаторы с низким током утечки широко используются в устройствах связи и накопления.

Общие сведения о защите от замыканий на землю и токов утечки

Прерыватели цепи замыкания на землю (GFCI) используются более 40 лет и зарекомендовали себя как неоценимые средства защиты персонала от опасности поражения электрическим током.С момента появления GFCI для различных приложений были введены другие типы устройств защиты от тока утечки и замыкания на землю. Использование некоторых защитных устройств специально требуется в Национальном электрическом кодексе® (NEC) ®. Другие являются компонентом устройства, как того требует стандарт UL, распространяющийся на этот прибор. Эта статья поможет дифференцировать различные типы защитных устройств, используемых сегодня, и уточнить их предполагаемое использование.

GFCI’s

Определение прерывателя цепи замыкания на землю содержится в Статье 100 NEC и выглядит следующим образом: «Устройство, предназначенное для защиты персонала, которое функционирует для обесточивания цепи или ее части в течение установленного периода времени, когда ток на землю превышает значения, установленные для устройства класса А.”

Следуя этому определению, информационная записка предоставляет дополнительную информацию о том, что составляет устройство GFCI класса А. В нем указано, что GFCI класса A срабатывает, когда ток на землю имеет значение в диапазоне от 4 до 6 мА, и ссылается на UL 943, Стандарт безопасности для прерывателей цепи при замыкании на землю.

Раздел 210.8 NEC касается конкретных приложений, как жилых, так и коммерческих, где требуется защита персонала от GFCI. В жилых единицах GFCI требуются во всех 125-вольтовых, однофазных, 15- и 20-амперных розетках, установленных в таких местах, как ванные комнаты, гаражи, на открытом воздухе, недостроенные подвалы и кухни.Статья 680 NEC, касающаяся бассейнов, содержит дополнительные требования GFCI.

Почти в каждую новую редакцию NEC с 1968 года добавлялись новые требования GFCI. В таблице ниже приведены примеры того, когда NEC впервые потребовала GFCI для различных приложений. Обратите внимание, что этот список не включает все места, где требуется защита GFCI.

Справочную информацию UL для прерывателей цепи защиты от замыканий на землю (KCXS) можно найти в продукте UL iQ ^TM .

Другие типы устройств защиты от тока утечки и замыкания на землю:

GFPE (Защита оборудования от замыканий на землю) — Предназначен для защиты оборудования путем отключения всех незаземленных проводников цепи при уровнях тока ниже, чем у устройства защиты от перегрузки по току цепи питания.Этот тип устройства обычно предназначен для срабатывания в диапазоне 30 мА или выше и поэтому не используется для защиты персонала. Этот тип устройства может быть предоставлен в соответствии с требованиями разделов 210.13, 240.13, 230.95 и 555.3 NEC. Справочную информацию UL по оборудованию для обнаружения замыканий на землю и реле можно найти в категории продуктов UL KDAX.

LCDI (Прерыватель детектора тока утечки) LCDI разрешены для использования в комнатных кондиционерах с однофазным шнуром и вилкой в ​​соответствии с Разделом 440.65 НИК. В шнурах питания LCDI используется специальный шнур, в котором используется экран вокруг отдельных проводников, и он предназначен для прерывания цепи при возникновении тока утечки между проводником и экраном. Информацию о руководстве UL по обнаружению и прерыванию тока утечки можно найти в категории продуктов UL ELGN.

EGFPD (Устройство защиты оборудования от замыканий на землю) — Предназначено для таких применений, как стационарное электрическое оборудование для удаления льда и снеготаяния, а также стационарное электрическое отопительное оборудование для трубопроводов и сосудов в соответствии со статьями 426 и 427 NEC.Это устройство отключает электрическую цепь от источника питания, когда ток замыкания на землю превышает уровень срабатывания замыкания на землю, отмеченный на устройстве, обычно от 6 мА до 50 мА. Справочную информацию UL по устройствам защиты от замыканий на землю можно найти в категории продуктов UL FTTE.

ALCI и IDCI

Эти устройства признаны компонентами UL и не предназначены для обычной продажи или использования. Они предназначены для использования в качестве собираемых на заводе компонентов конкретных приборов, где пригодность установки определяется UL.Они не исследовались для установки в полевых условиях и могут удовлетворять или не удовлетворять требованиям NEC.

ALCI (Прерыватель тока утечки устройства) — Компонентное устройство в электрических приборах, ALCI похожи на GFCI, поскольку они предназначены для прерывания цепи, когда ток замыкания на землю превышает 6 мА. ALCI не предназначен для замены использования устройства GFCI, где требуется защита GFCI в соответствии с NEC.

IDCI (прерыватель цепи обнаружения погружения) — Компонентное устройство, которое прерывает цепь питания погруженного прибора.Когда токопроводящая жидкость входит в прибор и контактирует как с токоведущей частью, так и с внутренним датчиком, устройство срабатывает, когда ток между токоведущей частью и датчиком превышает значение тока срабатывания. Ток отключения может быть любым значением ниже 6 мА, достаточным для обнаружения погружения подключенного устройства. Функция IDCI не зависит от наличия заземленного объекта.

Доказанные преимущества защиты от тока утечки и замыкания на землю

Чтобы помочь снизить опасность поражения электрическим током, UL находится в авангарде исследований детекторов, технологий и разработки стандартов.Статистика показала, что устройства, описанные в этой статье, оказались эффективным средством повышения безопасности в жилых домах и других электрических установках. Правильное применение и использование этих защитных устройств имеет решающее значение для координации необходимой защиты для безопасной установки.

( Copyright © материал из январского выпуска бюллетеня The Code Authority: Electrical Connections за 2009 г. Этот материал может не отражать изменения, которые произошли с момента его первоначальной публикации.)

Монитор токов утечки при замыкании на землю

Большинство проблем с качеством электроэнергии возникает из-за неправильного подключения электрической системы. Используя трансформаторы тока и датчики тока утечки, вы можете проверить электрическую систему во время приемочных испытаний установки, а также во время технического обслуживания и ремонта системы.

Остерегайтесь частичных или полных коротких замыканий между нейтралью и вашей заземляющей сетью.Они часто вызывают нарушения качества электроэнергии, которые влияют на электронные устройства, подключенные к вашей энергосистеме, вызывая их сбои. Эта проблема возникает, когда часть (а иногда и весь) обратного тока в нейтральном проводнике протекает через заземляющий кабелепровод и проводящие части здания обратно к служебному входу. Этот ток называется током утечки при замыкании на землю. Это может вызвать помехи и другие проблемы, такие как:

• Шум в электрической системе, который часто проникает в цепи заземления чувствительных электронных устройств, вызывая их неисправность.

• Сильные магнитные поля рассеяния, которые могут отрицательно повлиять на работу соседнего электрического оборудования.

• Высокая разница напряжений между отдельными точками заземления, что может быть опасно.

Как возникают эти проблемы? Давайте посмотрим на Рис. 1 (справа), схематическое изображение заземленной 3-фазной системы. Обратите внимание, что цепь заземления соединена с землей в одном месте: основной клемме заземления.Также обратите внимание на два других заземляющих проводника, выходящих из основной точки заземления. Один идет на нейтраль главного и других трансформаторов в системе. Другой представляет собой кабелепровод, отдельный заземляющий провод (так называемое изолированное заземление) и токопроводящие части здания.

Сосредоточившись на точке А на рис. 1, вы можете увидеть, что нейтральный проводник контактирует с землей. Это приводит к тому, что обратный ток, протекающий от нагрузки, частично отклоняется от нейтрального проводника к заземляющему кабелепроводу, а также к проводящим частям здания.Величина обратного тока делится в соответствии с импедансом путей. Это частичное (возможно, полное) отклонение тока между нейтральным проводником и заземляющей сетью вызывает проблемы, которые мы обсуждали ранее.

Да, существует определенное количество нормального тока утечки, идущего от нейтрали и фазных проводов к земле во всех электрических системах. Обычно уровень этого тока утечки составляет от примерно 10 мА до примерно 100 мА, в зависимости от размера электрической системы.

Разница в напряжении между разными точками заземления. Предположим, у нас есть два чувствительных электронных устройства, скажем, удаленный измерительный зонд и система ПЛК, как показано на рис. 1. (Назовем их D1 и D2 соответственно). Обратите внимание, что эти устройства подключены к разным частям электрической системы. Между электронными устройствами проложен кабель связи, который экранирован. Этот экран заземлен на цепи заземления D1 и D2.

Из-за контакта между нейтралью и землей в точке A обратный ток, протекающий от нагрузки, также течет через сеть заземления и цепи заземления в устройствах D1 и D2.И шкаф каждого устройства, который изолирован от внутренней рабочей электроники, подключается к заземляющему проводу.

Этот обратный ток вызывает напряжение (VsubG) между точками B и C. Это напряжение также присутствует в шкафу каждого устройства. Напряжение в заземляющем проводе и соответствующее сопротивление вызывает протекание тока (IsubD) по кабелю связи между устройствами D1 и D2. Этот ток может нарушить их работу, потому что разница напряжений и результирующий ток часто довольно велики.

Итак, как шум земли попадает в чувствительное электронное устройство? Ток, протекающий в нейтральном проводнике, состоит из многих видов помех, таких как гармонические волны и искажения, высокочастотные помехи, переходные процессы и т. Д. На рис. 2 (справа) вы можете увидеть чувствительное электронное устройство, подключенное к электрической системе. Входная цепь этого устройства оснащена фильтром или цепью подавления перенапряжения, которая предотвращает попадание помех в фазный и нейтральный проводники в устройство.В точке А на рис. 2 нейтральный провод частично или полностью соединен с заземляющим кабелем. В таком случае все помехи в нейтральном проводе передаются на цепь заземления и шкаф устройства D. Эти помехи могут влиять на чувствительные цепи устройства. (Некоторыми примерами такого оборудования являются микрокомпьютеры, программируемые контроллеры и т. Д.) Довольно часто заземляющий провод имеет высокий импеданс (ZsubGND), но обычно только на высоких частотах. Таким образом, он не может отводить шум от этой точки.

Как видите, схема фильтра или ограничителя перенапряжения не препятствует проникновению помех в устройство. Часто чувствительные электронные устройства подключаются к опорному заземлению. Вышеупомянутая проблема возникает из-за того, что заземляющий провод устройства подключен к кабелепроводу (который также служит заземлением), а не к специальной эталонной системе заземления, привязанной к основной точке заземления.

Иногда экран кабеля связи или кабеля данных соединяется с токопроводящими частями здания.Теперь часть тока помехи в заземляющем кабеле (который также подключен к проводящим частям здания) проходит через заземляющий провод опорного сигнала на землю. Из-за этого снижается способность ослаблять шум. Вы должны следить за разделением опорного заземления сигнала и проводов защитного заземления.

Остерегайтесь помех магнитного поля. В нормальной электрической системе ток заземления создает низкочастотное (60 Гц) магнитное поле.На этой частоте чистая электрическая система имеет магнитное поле от 0,1 до 45 мГаус. В промышленных условиях плотность магнитного потока может быть намного выше, от 20 мГаус до 15 Гаусс. Обычными источниками паразитных магнитных полей являются трансформаторы, большие двигатели и различные промышленные производственные машины. Однако основной причиной возникновения магнитных полей рассеяния часто является неисправное заземление или отказ оборудования в электрической системе.

Рис.3 (справа) показывает, как возникает интерференция магнитного поля. В показанной электрической системе где-то на объекте есть соединение нейтрали с землей. В результате часть обратного тока нейтрального проводника течет через проводящие части здания обратно к служебному входу. Это создает большую токовую петлю без токового баланса. Это создает магнитное интерференционное поле B, которое может иметь плотность почти в 10 раз большую, чем у «чистой» электрической системы.

Относительно небольшие магнитные поля вызывают помехи в работе чувствительных электронных устройств. Например, поля выше 13 мГа могут мешать работе монитора компьютера.

В США окончательные стандарты электрических магнитных полей еще не установлены. Однако в Европе Cenelec (Европейский комитет по электротехнической стандартизации) EMC Standard EN-50082-1 ​​дает предельные значения для жилых, коммерческих и легкой промышленности. Максимальное значение плотности магнитного потока составляет 38 мГаус для промышленных ситуаций и 13 мГаус для мест компьютерного мониторинга.В электрической системе объекта вы можете увидеть очень высокие пики плотности магнитного потока во время импульса пускового тока. Эти пики могут напрямую влиять на цепи чувствительных устройств.

Как вы отслеживаете ток утечки на землю, чтобы избежать проблем? Чтобы электронный шум не мешал электронным устройствам, вы можете использовать различные виды схем шумоподавления, такие как фильтры, изолирующие трансформаторы, фотоэлементы и т. Д. Но одним из наиболее важных аспектов предотвращения того, чтобы электронный шум мешал электронным устройствам, является следующее: Сначала оцените проводку и системы заземления.Часто это может быть дорогостоящим и трудоемким. Самый простой и экономичный метод — это непрерывный контроль тока утечки всей электрической системы или наиболее критических частей электрической системы.

Чувствительный трансформатор тока, подключенный к устройству контроля, может измерять ток утечки. Процедура измерения тока замыкания на землю заключается в пропускании фазных проводов и нейтрального проводника через трансформатор тока (ТТ), как показано на рис.4 (справа). Назначение ТТ — измерение мгновенной суммы фазного и нейтрального токов. Этот тип ТТ обычно является типом с закрытым сердечником, однако вы также можете использовать тип с разъемным сердечником. (Вы также можете обернуть гибкие трансформаторы тока вокруг проводов, но им не хватает чувствительности в диапазоне малых токов.)

Если ваша электрическая система имеет отдельный заземляющий провод или отдельный заземляющий провод, он должен находиться вне трансформатора тока. ТТ должен быть подключен к устройству контроля замыкания на землю (GFM) или любому типу измерителя, который может точно измерять ток.

Если утечки на землю нет, сумма токов, обнаруженных ТТ, должна быть близка к нулю. Если три фазных проводника не сбалансированы (насколько ток течет), то разница в токе будет проходить через нейтраль. В этой ситуации (и поскольку нейтраль проходит через трансформатор тока с фазными проводниками), полный ток, видимый трансформатором тока, будет близок к нулю в идеальных условиях. Обычно электрические системы имеют незначительные утечки, вызванные сопротивлением изоляции и емкостью относительно земли.

В зависимости от сложности монитор может подавать сигналы тревоги, регистрировать ток для определения тренда и т. Д. Многие мониторы имеют настройки для инициирования действия при определенной амплитуде тока. Некоторые из них специально созданы для измерения замыканий на землю, в то время как другие могут измерять мощность и дополнительные измерения. Некоторые мониторы имеют одно- или многоканальные измерения для измерения ряда показаний от различных трансформаторов тока. Каждый канал может иметь независимую настройку сигнала тревоги. Некоторые мониторы имеют настройку задержки, которая помогает избежать ложных сигналов тревоги, с настройками на 60 секунд.

Если в системе возникла ошибка проводки, показание будет несколько ампер. Обычно чувствительность монитора составляет от 5 мА до 30 мА и может доходить до 10 А.

Непрерывный мониторинг дает преимущества. Непрерывный мониторинг условий утечки при замыкании на землю — относительно недорогой метод повышения качества электроэнергии. Вы можете измерить различные точки в своей электрической системе или сосредоточиться только на той части системы, которая имеет решающее значение для производства или функционирования.

Точечные измерения для обнаружения прерывистых помех сложны и требуют много времени. Однако непрерывное измерение легко обнаружит эти нарушения. Непрерывное измерение может вызвать сигнал тревоги сразу же при возникновении неисправности или при снижении сопротивления изоляции в каком-либо месте системы. С несколькими трансформаторами тока и GFM с несколькими каналами вы можете определить местонахождение проблемы.

Обычно неисправность возникает во время обслуживания или ремонта электрической системы. Когда это происходит, GFM проверяет величину тока замыкания на землю и распознает его как твердое замыкание.Обычно их можно найти сразу.

Наиболее частые неисправности:

• Ошибки проводки,

• Замыкания нейтрали на землю,

• Нагрузка, подключенная между фазой и землей,

• Повреждение или ухудшение изоляции и

• Неисправное устройство, подключенное к системе.

Недавние исследования показывают, что от 60% до 80% проблем с качеством электроэнергии возникают из-за неправильного подключения электрической системы на этапе проектирования, установки или обслуживания.Используя трансформаторы тока и мониторы, вы можете проверить электрическую систему во время приемочных испытаний установки, а также во время технического обслуживания и ремонта системы. И, проводя непрерывные измерения тока утечки на землю, вы можете мгновенно распознать изменение состояния электрической системы. Это помогает гарантировать, что ни одно неисправное соединение не останется незамеченным, ни одно неисправное оборудование не будет подключено к электрической системе, и помогает прогнозировать нарушения изоляции до срабатывания автоматического выключателя.Он также обеспечивает предупреждение о том, что чувствительные устройства, подключенные к электрической системе, могут выйти из строя.

Полезные советы при определении размещения трансформаторов тока. На рис. 5 (справа) показано, где разместить трансформаторы тока для измерения критических точек в электрической системе. Цифры перед каждым объяснением ниже относятся к показанному месту.

1. Измерение тока фидера и нейтрали. Этого расположения достаточно для небольших электрических систем с небольшим количеством устройств.В больших системах рекомендуется более сложная компоновка, поскольку поиск неисправности требует много времени. Также не обнаруживаются небольшие изменения тока утечки (например, ослабление уровня изоляции на участке сети).

2. Измерение тока в проводе заземления, соединяющем нейтральную точку трансформатора и главную клемму заземления. Измерение тока утечки здесь будет таким же, как и измерение, выполненное с помощью предыдущего метода. Однако это расположение требует непосредственного прочтения; Предыдущий метод измерения основан на суммировании токов, протекающих в фазном и нейтральном проводниках.Если возможно использовать заземляющий провод для простых электрических систем, рекомендуется этот метод (№ 2), потому что вы можете использовать меньший и менее дорогой трансформатор тока.

3. Измерение опорного заземляющего проводника. Этот метод предназначен для электрической системы, имеющей отдельный опорный заземляющий провод (опорный заземляющий провод на рис. 5, который представляет собой отдельный заземляющий провод, используемый в основном для чувствительных электронных устройств). Использование трансформатора тока, как показано, является способом измерения тока, протекающего через эталонное заземление.Обратите внимание, вы должны следить за этим проводником. Это измерение определяет ток, протекающий через соединения между экранами кабелей передачи данных и заземляющим проводом. Эти соединения могут иметь большие токи заземления, протекающие в экране кабеля. Кроме того, измерения токов утечки с использованием эталонного заземления могут указывать на ошибки подключения, а также на ослабление уровня изоляции в проводниках и устройствах, подключенных к эталонному заземлению.

4. Контроль трехфазного двигателя или других трехфазных устройств. С помощью этой формы мониторинга можно контролировать уровень изоляции устройства или части электрической системы. Ухудшение изоляции вызовет срабатывание аварийного сигнала даже до того, как сработает автоматический выключатель или устройство защиты от короткого замыкания. Таким образом, вы можете избежать неожиданных перерывов в подаче электроэнергии или технологического процесса.

5. Измерение стояка или питания отдельного устройства. Это хороший метод для небольших сетей.

6. Мониторинг однофазной системы (одна параллельная цепь или отдельное устройство). Найти неисправность легко. Если речь идет об ответвленной цепи с несколькими розетками или различными другими подключенными нагрузками, вы можете использовать чувствительный клещевой измеритель тока для отслеживания неисправности.

7. Измерение первичной цепи трансформатора, ИБП или другого устройства. Это измерение контролирует уровень изоляции устройства.

8. Измерение вторичной цепи изолирующего трансформатора или трансформатора шумоподавления. Вы можете использовать этот метод при измерении программируемых контроллеров или других чувствительных электронных устройств.Он контролирует уровень изоляции или проводку цепей или устройств, подключенных к вторичной цепи. Неисправное устройство часто мешает другим устройствам в той же цепи. Легко обнаружить устройство, поврежденное подключением к системе заземления, когда устройство подключено к вторичной цепи трансформатора с помощью трансформаторов тока, подключенных к монитору. Этот вид неисправности обычно трудно локализовать. При использовании этой точки измерения вы должны убедиться, что один из двух вторичных проводов должен быть заземлен.

Цепи измерения тока утечки — в журнале соответствия

Коллега спрашивает: «Как вы знаете, испытание на ток утечки в соответствии со стандартами 950 требует измерения тока утечки в однофазном оборудовании на линию и нейтраль, а не на заземляющий провод. Это сделано потому, что земля и нейтраль на распределительной панели одинаковы, и именно так поступила Европа, поэтому США / Канада просто последовали ее примеру? »

Цепи измерения тока утечки в IEC 950 и в Северной Америке ТОЧНО ОДИНАКОВЫЕ.Разница между измерительными цепями — это точка в измерительной цепи, которая заземлена.

Поскольку только одна точка цепи измерения тока утечки соединена с землей, ток от цепи к земле не может быть. Следовательно, заземленная точка схемы измерения тока утечки не играет никакой роли в измерении тока утечки, является произвольной и даже ненужной.

В схеме для Северной Америки точка заземления — это сторона питания измерителя тока утечки.Это было выбрано, чтобы сделать установку измерения простой и удобной.

В цепи IEC точкой заземления является сторона EUT (испытываемое оборудование) измерителя тока утечки. Это было выбрано для защиты испытательного персонала и наличия одной измерительной схемы для измерения тока утечки от всех различных схем распределения питания, TN, TT и IT, а также для того, чтобы не зависеть от того, поляризовано ли питание на вилке. (См. IEC 950, подпункт 1.2.12 для определения TN, TT и IT.) См. IEC 950, рисунки 13 и G1.

В Северной Америке измеритель тока утечки вставляется последовательно с проводом защитного заземления. Нейтральный провод остается подключенным к земле. Поскольку измеритель тока утечки представляет собой сопротивление 1500 Ом в защитном проводе, EUT не заземляется во время испытания и может быть опасным для персонала в зоне испытания. Это ситуация, когда земля находится на стороне питания измерителя тока утечки. В IEC 950 измеритель тока утечки подключается последовательно с заземляющим контактом нейтрали.(Он не вставляется последовательно с проводом защитного заземления.) Нейтральный провод должен быть отсоединен от земли. (Это отключение облегчается использованием изолирующего трансформатора). EUT остается заземленным через защитный провод. Это означает, что EUT заземляется во время испытания и не представляет опасности для персонала в зоне испытания. Это ситуация, когда земля находится на стороне EUT измерителя тока утечки.

Другими словами, IEC 950 вставляет измеритель тока утечки между нейтралью и землей.В Северной Америке измеритель тока утечки вставляется между EUT и землей.

IEC 950 сделал это таким образом, потому что (1) некоторые системы питания не поддерживают полярность на вилке, (2) некоторые системы питания используют систему IT, где нейтраль не заземлена напрямую, (3) некоторые системы питания используют систему TT где нейтральный и защитный проводники имеют независимые соединения с землей (что увеличивает сопротивление при измерении тока утечки), и, наконец, что наиболее важно, (4) рабочая зона остается безопасной во время испытания.

В любой схеме измерения тока утечки, IEC 950 или в Северной Америке, вы получите ТОЧНО ОДИНАКОВОЕ ЗНАЧЕНИЕ тока утечки. Остальные положения переключателя в IEC 950 (больше 1 на рисунках) эквивалентны переключателю смены полярности в Северной Америке.

Другими словами, схема IEC 950 — это общая схема, не зависящая от цепи питания, в то время как североамериканская схема — это упрощенная схема, подходящая для использования только с источником питания TN с поляризованной вилкой. Это обсуждение поднимает вопрос, что такое ток утечки и откуда он берется?

Использование слова «утечка» для описания этого явления, вероятно, неверно.Если мы думаем о дырявом ведре, мы, как правило, представляем ведро с небольшими отверстиями, через которые вытекает вода. Слово подразумевает некую ошибочную ситуацию.

Явление, которое мы обычно называем током утечки, НЕ связано с наличием небольших отверстий в ведре. Ток утечки НЕ является следствием какой-либо неисправности. Ток утечки возникает из-за нормальных и предсказуемых параметров цепи.

Ток утечки возникает из-за двух физических явлений: (1) сопротивление изоляции и (2) емкость.

При конструировании электрического и электронного оборудования и изделий довольно часто используются металлические детали, которые не являются частью схемы. На протяжении многих лет UL называл эти детали мертвыми металлическими частями. Эти мертвые металлические части изолированы от активных цепей с помощью воздушной и твердой изоляции.

Изоляция не имеет бесконечного сопротивления. Их сопротивление очень велико, и обычно им можно пренебречь, но они имеют конечное значение сопротивления. Это сопротивление можно измерить с помощью измерителей сопротивления изоляции.

Поскольку изоляция имеет сопротивление, по ней будет проводиться ток, пропорциональный напряжению источника и величине сопротивления. Этот ток является первым источником тока утечки.

Те же мертвые металлические части, отделенные от токоведущих частей изоляцией, по определению составляют конденсатор. Их емкость нельзя игнорировать, поскольку такая емкость распределена по всему оборудованию и выглядит как один конденсатор. Поскольку конденсаторы имеют реактивное сопротивление, они будут проводить ток пропорционально напряжению источника и значению реактивного сопротивления.Этот ток является вторым источником тока утечки.

В большинстве случаев сопротивление изоляции настолько велико, что его можно не принимать во внимание как источник тока утечки. Большая часть тока утечки возникает из-за распределенной емкости цепей сети на мертвые металлические части. (В изделиях с фильтрами электромагнитных помех большая часть тока утечки возникает из-за реальных заземляющих конденсаторов фильтра электромагнитных помех.)

Обратите внимание, что источником тока утечки является напряжение сети. Если известно напряжение и емкость мертвых металлических частей, то ток утечки можно предсказать с разумной точностью.(Интересно подумать о том, может ли ток утечки возникать или возникает из-за внешних источников напряжения в первичных цепях или из вторичных цепей.)

Или, другими словами, максимальное значение емкости можно рассчитать, зная максимально допустимый ток утечки и напряжение сети.

Если предел тока утечки составляет 0,5 мА, а напряжение сети составляет 120, 60 Гц, то емкостное реактивное сопротивление не может быть меньше:

Емкость не может быть больше:

С другой стороны, если предел тока утечки равен 3.5 миллиампер, а сетевое напряжение 250, 50 Гц, тогда емкостное реактивное сопротивление не может быть меньше:

Емкость не может быть больше:

Эти значения емкости маловероятны для обычного оборудования и изделий. Эти значения возникают, когда существует потребность в дискретной емкости между сетью и мертвыми металлическими частями, как в фильтре EMI ​​

.

По большей части явление, известное как ток утечки, приближается к источнику тока.Источник тока — это источник, который обеспечивает постоянный ток независимо от нагрузки. К сожалению, мы чрезмерно усложнили измерение тока утечки, потребовав сеть, в которой мы измеряем напряжение, а затем вычисляем ток. В результате при измерении возникает много ошибок.

Я рекомендую простое измерение тока в заземляющем проводе для определения тока утечки. Просто подключите амперметр последовательно к заземляющему проводу. К сожалению, это не даст точного измерения, если ток исходит от источника напряжения, а не от источника тока.(Батарея на 1,5 В будет измерять ток утечки 1 миллиампер с использованием традиционных схем измерения тока утечки.) Некоторые эксперты предполагают, что часть тока утечки в некоторых импульсных источниках питания исходит от источника напряжения, а не источника тока. Некоторые схемы измерения тока утечки были разработаны для обхода тока от источника высокочастотного напряжения. Но, насколько мне известно, никто еще не изучал и не публиковал данные о том, исходит ли некоторый ток утечки от источника напряжения.

Авторские права Ричард Нут, 1993 г. Первоначально опубликовано в Информационном бюллетене по безопасности продуктов, Vol. 7, № 1, январь-февраль 1994 г.

Ричард Нут — консультант по безопасности продукции, занимающийся безопасным проектированием, безопасным производством, сертификацией безопасности, стандартами безопасности и судебно-медицинскими расследованиями.

Ток утечки в медицинских устройствах: Talema Group

Медицинское электрическое оборудование, даже если оно исправно, может быть опасным для пациента.Это связано с тем, что каждое электрическое оборудование производит ток утечки. Узнайте, как правильный дизайн обеспечивает безопасность пациента.

Электрооборудование, работающее в непосредственной близости от пациента, даже если оно работает безупречно, может быть опасным для пациента. Это связано с тем, что каждое электрическое оборудование производит ток утечки . Утечка состоит из любого тока, включая ток с емкостной связью, который не предназначен для приложения к пациенту, но который может проходить от открытых металлических частей прибора к земле или другим доступным частям прибора.

Обычно этот ток шунтируется вокруг пациента через заземляющий провод в шнуре питания. Однако по мере увеличения этого тока он может стать опасным для пациента.

Изолированные системы в настоящее время широко используются для защиты от поражения электрическим током во многих областях, в том числе:

• отделения интенсивной терапии (ICU)
• отделения коронарной терапии (CCU)
• отделения неотложной помощи
• палаты специальных процедур
• сердечно-сосудистые лаборатории
• отделения диализа
• различные влажные помещения

Без надлежащего использования заземления токи утечки могут достигают значений 1000 мкА до того, как проблема будет обнаружена.Пациент может быть травмирован током утечки от 10 до 180 мкА. Фибрилляция желудочков также может возникнуть в результате воздействия этого тока утечки.

Ток утечки — это ток, который течет от цепи переменного или постоянного тока в элементе оборудования к шасси или земле, и может исходить от входа или выхода. Если оборудование не заземлено должным образом, ток течет по другим путям, например по телу человека. Это также может произойти, если заземление неэффективно или прерывается намеренно или непреднамеренно.

Токи утечки — это непроизвольные токи, которые протекают, когда ресурс или электрическое медицинское устройство работает в нормальном, безупречном состоянии. Следовательно, токи утечки не являются токами повреждения. Токи повреждения возникают только в случае повреждения (например, дефекта изоляции). Ток утечки может течь от токоведущих частей через неповрежденную изоляцию к защитному заземлению или от токоведущей части через изоляцию к другой токоведущей части.

Токи утечки присутствуют всегда, потому что нет такой изоляции, которая обеспечивает 100% -ный КПД.Токи утечки складываются из омических и емкостных токов утечки. Омический ток утечки возникает из-за сопротивления потерь изоляционных материалов. Емкостной ток утечки неизбежно возникает там, где две электропроводящие поверхности или проводники разделены изоляцией.

На практике омические доли обычно можно игнорировать из-за их минимального размера. Тем не менее, емкостной ток утечки играет важную роль в испытаниях на электробезопасность ресурсов и медицинских устройств.

Количество протекающего тока зависит от:

• напряжение на проводнике
• емкостное реактивное сопротивление между проводником и землей
• сопротивление между проводником и землей

Для медицинского электрического оборудования определены несколько различных токов утечки в соответствии с путями, по которым проходят токи.

Классификация тока утечки

Ток утечки на землю — Ток утечки на землю протекает в заземляющем проводе защитно заземленного элемента оборудования.Пока соединение с землей остается закрытым, человек, соприкасающийся с металлическим корпусом оборудования, будет в безопасности. Но если соединение с землей размыкается, сопротивление земли через человека становится намного ниже, что создает опасность поражения электрическим током.

Ток утечки на землю

Из-за этой потенциальной опасности полное сопротивление между сетевой частью трансформатора и корпусом должно быть очень высоким, чтобы минимизировать возможность поражения электрическим током даже в случае короткого замыкания в цепи заземления.

Ток утечки корпуса — Ток утечки корпуса течет от открытой проводящей части корпуса к земле через проводник, отличный от обычного заземляющего проводника.

Ток утечки корпуса

Обычно требуется большая длина для защитного заземления любой токопроводящей точки в корпусе. По этой причине испытания обычно проводятся в точках корпуса, которые не предназначены для защитного заземления, чтобы исключить маловероятную возможность возникновения неисправности.

Ток утечки пациента — Ток утечки пациента — это ток утечки, который протекает через пациента, подключенного к применяемой части или частям. Он может течь либо от приложенных частей через пациента к земле, либо от внешнего источника высокого потенциала через пациента и приложенные части к земле. На рисунках ниже показаны два сценария.

A. Утечка через пациента Путь тока от оборудования

Б. Путь тока утечки пациента к оборудованию

Вспомогательный ток пациента — Вспомогательный ток пациента — это ток, который обычно протекает между частями приложенной части через пациента, и не предназначен для оказания физиологического эффекта.

Вспомогательный ток пациента

Медицинское оборудование, которое имеет прямой физический контакт с пациентами, должно ограничивать ток утечки до минимально предписанных уровней. В соответствии с IEC 60601-1 пределы тока утечки приведены в таблице ниже.

NC = Нормальные условия SFC: Условия единичного отказа

Стандарты тока утечки

Сегодня Международная электротехническая комиссия (IEC) и Underwriters Laboratories (UL) являются двумя основными регулирующими органами, которые определяют и публикуют минимальные стандарты безопасности для электронной продукции, включая медицинские трансформаторы.

UL является официальным регулирующим органом США, так как он был назначен Управлением по безопасности и гигиене труда (OSHA) для тестирования и сертификации всего электронного оборудования. IEC — это европейский орган по стандартизации, который тесно сотрудничает с национальной лабораторией каждой страны. UL 60601-1 — это стандарт, гармонизированный с IEC 60601-1.

Стандарт UL 60601-1, который заменил исходный стандарт UL 544, определяет максимально допустимые значения тока утечки, которые различаются в зависимости от класса оборудования и от того, находится ли оборудование в зоне ухода за пациентом, например, на обследовании, в ночное время или операционная.Наибольший допустимый ток утечки составляет 500 микроампер (мкА) для оборудования класса I, не предназначенного для ухода за пациентами; по мере развития классов экипировки это число неуклонно уменьшается. IEC 60601 следует очень похожим рекомендациям. Обратите внимание, что эти стандарты определяют характеристики готового медицинского изделия; в них не указаны ограничения трансформатора. Однако наличие трансформатора с низкой утечкой может значительно упростить задачу, с которой готовое устройство будет соответствовать требованиям по утечке.

Требования к путям утечки и зазорам

Длина пути утечки — кратчайшее расстояние по поверхности изоляционного материала между двумя токопроводящими частями.

Зазор — Кратчайший путь в воздухе между двумя токопроводящими частями.

Минимальные зазоры, указанные ниже, должны быть обеспечены по воздуху и по поверхности между неизолированными первичными частями под напряжением с различным потенциалом, неизолированными первичными частями под напряжением и частями без металла, неизолированными вторичными частями под напряжением и частями с мертвым металлом, а также неизолированными первичными частями под напряжением. и неизолированные второстепенные части. Расстояния относятся к катушкам, переходным выводам, стыкам, неизолированным выводным проводам и любому витку первичной обмотки к любому витку вторичной обмотки.Эти расстояния не относятся к межвитковому расстоянию катушки.

Следуя этой публикации, см. Наш обзор использования трансформаторов для электрической изоляции в медицинских устройствах

Подробнее читайте в нашем техническом документе —

Улучшение медицинских изолирующих трансформаторов с помощью технологии сегментированных крышек сердечников

• Йогананд Велаютам — инженер по дизайну и разработке в Talema India.Он имеет степень магистра электротехники и электроники Университета Анна в Ченнаи. Он был связан с Талемой с 2006-2008 и с 2010 года.

  Просмотреть все сообщения

.