КАПитальный промысел. Свечи по-домашнему. Обслуживание и ремонт погружных насосов... ("Сделай сам" №4∙2000)

УЗО (см. рис. 21) состоит из автоматического выключателя с катушкой расцепления КР, трансформатора тока утечки ТТУ, усилителя У и кнопки проверки SB исправности устройства. Автоматический выключатель QF служит для включения и отключения цепей и защиты от токов К.З. в самом насосе и силовом кабеле.

Принцип работы УЗО очень простой и заключается в следующем. Из вышеприведенного примера видим, что при сопротивлении изоляции насоса R >= 500 кОм ток утечки очень незначительный и сумма магнитных потоков в трансформаторе ТТУ, создаваемых уходящим и приходящим токами, близка к нулю, и напряжение, индуктируемое во вторичной повышающей обмотке трансформатора, очень мало. А при снижении сопротивления изоляции токоведущих частей насоса появляется ток утечки J_y, возвращающийся в силовой трансформатор через землю и нейтраль трансформатора, минуя ТТУ, и при этом сумма токов через него не будет равна нулю (в фазовом проводе ток больше, чем в нулевом на величину тока утечки) и в результате в его вторичной обмотке индуктируется напряжение, пропорциональное току утечки, которое поступает в электронный усилитель. При достижении заданной величины уставки, например 10 мА, усилитель выдает сигнал в механизм обесточения, и катушка расцепления КР отключает автоматический выключатель и насос с поврежденной изоляцией автоматически и мгновенно отсоединяется от сети. Тем самым и осуществляется защита от поражения электрическим током.

Пример 2. Насос качает воду из скважины, выполненной из металлических труб. В связи с нарушением изоляции насоса произошло замыкание фазы на его корпус (рис. 22).

Рис. 22.Выкачивание насосом воды из скважины:

_{J3 — ток замыкания; U — f (l) — распределение напряжения на поверхности земли вокруг скважины и Uш1, Uш2 — шаговые напряжения}

В этом случае трубы скважины представляют длинный электрод, забитый в землю и к которому подведена фаза сети с корпуса насоса (сопротивлением воды из-за малой величины пренебрегаем). Ток замыкания J₃ с корпуса насоса направляется по воде к трубам скважины и далее, растекаясь в земле радиально во все стороны, к нейтрали силового трансформатора. Растекающийся ток создает в земле электрическое поле, напряженность которого по мере удаления от труб скважины уменьшается.

Распределение напряжения на поверхности земли вокруг труб скважины по отношению к точке, достаточно удаленной (-20 м), изображено кривой U = f (l), приведенной на рис. 22. Как следует из нее, между двумя радиальными точками на поверхности земли в зоне растекания тока существует определенная разность напряжений. Поэтому человек, находящийся рядом с трубой скважины, попадает под «шаговое» напряжение U_ш1, вследствие чего через его тело на участке рука — ноги протечет ток, опасный для жизни. Эта разность напряжений велика около скважины и уменьшается по мере удаления от нее. Второй человек попадает под напряжение U_ш2, и ток течет по телу человека на участке нога — нога.

Через автоматический выключатель QF (ток расцепителя 4А) протекает суммарный ток, определяемый токами нагрузки насоса и замыкания фазы на корпус. Ток замыкания J₃ определяется напряжением 220 В и сопротивлением цепи тока замыкания. Если величина суммарного тока равна или больше 28–32 А, то электромагнитный расцепитель выключает автоматический выключатель, в течение 0,2 с и тем самым поврежденный насос отсоединяется от сети. Если суммарный ток окажется менее 28–32 А, то его тепловой расцепитель отключает автоматический выключатель в течение времени, зависящего от величины тока, то есть чем меньше ток, тем больше время срабатывания. Например, при суммарном токе 20 А отключение автоматического выключателя происходит через 5—10 с (из характеристик автоматических выключателей типа АП50).

А при применении УЗО отключение насоса с замыканием фазы на его корпус происходит мгновенно, и человек, попавший под шаговое напряжение, не успеет почувствовать действие тока, протекающего через него.

Пример 3. Насос, подвешенный на тросе, качает воду из открытого водоема, запитан так же, как в предыдущем примере. Произошло замыкание фазы на его корпус (рис. 23).

Рис. 23.Выкачивание насосом воды из открытого водоема (обозначения те же, что и на рис. 22)