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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Protege a máquina (RCD). Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Dispositivos Correntes Residuais Mesmo que desejemos, é difícil imaginar a nossa vida sem eletricidade. Mas não é apenas um assistente fiel, mas também um inimigo terrível - se as regras básicas de segurança forem violadas. É claro que este último ocorre mais frequentemente devido à negligência pessoal das pessoas e devido a danos no isolamento de partes energizadas de equipamentos elétricos. As estatísticas mostram que os casos de contato unipolar com partes vivas que levam à morte são de 92-95%. Nesse caso, a pessoa, via de regra, fica sobre um piso condutor (asfalto molhado, ladrilho, solo). Ou - uma situação um pouco diferente, quando a vítima tocou com a segunda mão equipamentos tecnológicos aterrados (abastecimento de água, aquecimento, canos de gás). A resistência de transição entre o ponto de contato com o fio de fase e a base aterrada (piso), levando em consideração a resistência das sapatas, pode variar de centenas de megaohms (além da sensação de exposição à corrente) a 1000-800 Ohms (mortal ). Com uma corrente de até 10-12 mA, um adulto consegue se libertar de seus efeitos. É por isso que tal corrente é às vezes chamada de “deixar ir”. A 20-30 mA, ocorre um efeito de “agarrar” quando a mão da vítima não pode ser aberta por pura força de vontade. Uma corrente de 50-100 mA e uma duração de exposição de vários segundos causam uma arritmia aguda - fibrilação dos ventrículos do coração, asfixia e morte. Claro, a menos que sejam tomadas medidas especiais. Deve-se lembrar também: em todas as circunstâncias agravantes, a corrente que flui pelo corpo humano (em uma rede de 220 V, 50 Hz) não pode ser superior a 300 mA. O problema de proteger as pessoas contra lesões causadas pelo contato acidental com partes energizadas tornou-se particularmente grave para os eletricistas imediatamente após a Segunda Guerra Mundial (devido ao aumento acentuado no consumo de energia e ao desenvolvimento de eletrodomésticos). Uma forma promissora de resolver este problema foi proposta em 1949 por engenheiros austríacos, usando o princípio de um transformador diferencial como um conveniente “detector” de corrente que pode fluir através do corpo de uma pessoa exposta a alta tensão.
Qual é o ponto aqui? E o fato é que no modo “standby” (normal), a corrente de carga cria dois contra-fluxos magnéticos de igual magnitude no circuito magnético de tal transformador T. Isso significa que praticamente não haverá tensão no enrolamento adicional II. Mas então ocorreu uma emergência e a pessoa, como dizem, ficou sob tensão. Então a corrente que se ramifica no solo através do corpo humano criará seu próprio fluxo magnético, que induzirá tensão no enrolamento II. Além disso, o valor deste último, como mostram os estudos, depende da relação entre o número de voltas de potência (em relação à carga) dos fios e do enrolamento II, bem como das dimensões geométricas do circuito magnético e do material do qual é é feito. Dispositivos de corrente residual (RCDs) foram criados com base no princípio de um transformador diferencial. Até agora, nada mais são do que os meios técnicos mais avançados de proteção das pessoas contra choques elétricos. Os RCDs são produzidos em massa pelas maiores empresas de engenharia elétrica do mundo (Siemens, AEG, Thomson-Brandt, Toshiba, Mitsubishi, etc.). O uso generalizado desses dispositivos, como mostram as estatísticas, permitiu reduzir drasticamente as lesões elétricas fatais e minimizar os danos causados por incêndios causados pela corrente elétrica. Na ex-URSS, a produção em série de RCDs começou apenas em 1966. Mas a maior parte desses dispositivos foi enviada para a construção e a agricultura (como os setores mais desfavorecidos do país). Desde 1982, a indústria nacional passou a produzir RCDs para uso doméstico. Mas não como instalação no quadro de distribuição de entrada, mas na forma de produtos portáteis para proteção eficaz de pessoas em caso de quebra de ferramentas elétricas ou aparelhos elétricos alimentados por cabo. Esses RCDs têm uma sensibilidade de corrente de “liberação” de 10 mA e são chamados de “proteção pessoal”. Este é UZO-10.2.010. P. UHL2 da planta Vladikavkaz "Binom", feito com duas tomadas 6A integradas; bem como UZOSH-10.2.010 UHL4 da Fábrica de Equipamentos Elétricos de Gomel, projetado para correntes de carga de até 10A; UZOV-6, 3.2.010UZ da mesma planta, produzido em forma de “plugue” com corrente de carga de até 6,3 A. O circuito elétrico de um dos RCDs seriais de proteção individual (ver Fig.) não é tão complicado. O “coração” aqui é o órgão amplificador-conversor “A”, circulado por uma linha pontilhada. Sua fonte de alimentação é um retificador de meia onda no diodo VD6 com divisor de tensão nos resistores R10, R11 e filtro de suavização C3. A estabilidade da tensão é garantida pelo diodo zener VD5.
O circuito funciona da seguinte maneira. Os terminais XI são alimentados com tensão de rede de 220 V. Ao pressionar o botão SB1, o amplificador operacional DA1 recebe alimentação de 15 V. Graças ao ponto de operação selecionado, a saída 6 é ajustada para um nível de alta tensão (+12 V). Através dos diodos VD3 e R12, é aplicado ao eletrodo de controle do tiristor VD10, que abre. O relé K1 é acionado imediatamente, conectando a carga (aparelho elétrico protegido) à rede, e bloqueia os contatos do botão SB1. O LED VD8 conectado em série com o relé acende, sinalizando o estado ligado do RCD. Se uma pessoa tocar em elementos condutores ou danificar o isolamento de um fio de fase, uma tensão aproximadamente proporcional à corrente de fuga aparecerá nos terminais 5,6 do transformador T1. Ele irá imediatamente para a entrada não inversora 2 do amplificador e transferirá DA1 de um estado estável (aberto) para outro (fechado). A tensão no pino 6 diminuirá drasticamente. O diodo zener VD5 fechará, seguido pelo tiristor VD10. O circuito VD3, R9, C2 registra o estado desligado do amplificador DA1, e o relé libera a armadura, quebrando todos os seus contatos. Os elementos C1, R2 enfraquecem a influência da interferência nos circuitos de entrada do RCD. Já os diodos VD1, VD2 protegem o circuito contra ruídos de impulso de alta amplitude. Os resistores R3-R5 formam um divisor de tensão para a entrada inversora 3 do amplificador. Um R8 cria uma polarização na entrada 2 e aciona o RCD quando o circuito do enrolamento II do transformador T1 é interrompido. Os resistores R6, R7 criam um circuito para configurar o RCD para operar quando uma “corrente de fuga à terra aparecer”, 10 mA. O circuito R13, C4 protege o tiristor VD10 contra interferências. Usar o botão SB2, quando o RCD está ligado, cria um modo que simula um vazamento de 20-25 mA para verificar a funcionalidade do RCD. Para montar o circuito, é preferível utilizar uma placa de circuito impresso em folha de fibra de vidro de 1,5 mm (ver fig.). Mas você pode optar pela instalação “montada”.
O transformador diferencial T1 é feito em um núcleo magnético feito de fita permalloy 79NM com espessura de 0,1-0,15 mm. Mas um anel K28x18x9 feito de ferrite 3000NM1 também é bastante adequado. Neste caso, o enrolamento II é enrolado em torno da circunferência de um anel bem isolado com fio PEV-2-0,1 mm, o número de voltas é 1500. A presença de voltas em curto-circuito, naturalmente, não é permitida aqui. As voltas de potência são feitas com fio flexível isolado das marcas MGShV, NV, com seção transversal de 0,75 mm2. O enrolamento é realizado em dois fios. Número de voltas - 2x5. É melhor usar relés com contatos de alta corrente como dispositivo de comutação K1. O mais adequado pode ser considerado um relé do tipo PP-21 com 3 grupos de contatos para comutação e uma bobina projetada para 110 V DC Os resistores R1, R10 e R11 são do tipo MLT-0,5. A resistência variável SP7-3 foi usada como R38. Os demais resistores são os mais comuns em equipamentos modernos, da série MLT-0,125.Os capacitores C1 e C2 são do tipo K73-17, e C3 e C4 são do tipo K50-35. O nome e o tipo dos demais radioelementos utilizados estão indicados no diagrama do circuito elétrico. Concluindo, deve-se enfatizar: os RCDs são dispositivos de uma classe especial, projetados para proteger a vida humana. Como resultado, é aparentemente impossível confiar particularmente em RCDs caseiros. Outra coisa são os produtos de fábrica. Eles passam por testes minuciosos de parâmetros para garantir a conformidade com padrões e especificações internacionais. No ano passado, nossa indústria dominou a produção de uma nova classe de dispositivos projetados para operar com maior confiabilidade durante operações de longo prazo. Este é um disjuntor bipolar UZO-20. Tal dispositivo protegerá uma pessoa de forma confiável ao trabalhar com unidades elétricas com corrente de carga de até 32 A. É ideal para instalação em um apartamento inteiro, casa, garagem, etc. Um novo “plugue” UZO-2 (UZO -2.6.010) também está disponível .2.V8UZ), projetado para operar com carga de até 135 A (geladeiras, máquinas de lavar, bombas, etc.). Seu peso não ultrapassa XNUMX g. Autor: Y. Vodyanitsky, Moscou
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Comentários sobre o artigo: Vladimir No diagrama do circuito elétrico do dispositivo, deve-se ler: 1) A estabilidade de tensão é fornecida pelo diodo Zener VD4 e não pelo VD5. 2) Através do diodo VD5 e do resistor R12, é aplicado ao eletrodo de controle do tiristor VD10 3) Conectado em série com o relé add (word winding), o LED VD8 acende, sinalizando o estado ligado do RCD. 4 A placa de circuito impresso não corresponde ao diagrama de circuito (em vez do termistor VD10, a placa de circuito mostra os contatos de um relé de baixa corrente, que não está no diagrama)
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