АВТО БЛОГ YAMAHA-VOLGA.RU

Утечка тока: Как проверить утечку тока в автомобиле

21 июля, 2021 by admin

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.

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.

Ток утечки в электрических сетях

Схематически на рисунке изображен путь, который ток утечки проложил себе по телу человека. Почему ток пошел по телу в данном примере? Потому что сопротивление между корпусом и токоведущими частями установки по какой-то причине уменьшилось. Если корпус установки с поврежденной изоляцией заземлен, то ток утечки двинется к земле, и в месте контакта корпуса с землей из-за разогрева может случиться возгорание.

Ток утечки на землю разогреет место крепления провода заземления к корпусу, это и опасно пожаром. Если такое случится например на объекте горнодобывающей промышленности, где высока вероятность обильного выделения горючих взрывоопасных газов или иных легко воспламеняющихся веществ, это может привести к большой трагедии.

Как защитить от поражения электрическим током Вы можете прочитать здесь.

Для сетей с глухозаземленной нейтралью вышеописанная проблема, к сожалению, типична. Но есть и другая не менее опасная возможность. Для трехфазных сетей с изолированной нейтралью характерна утечка тока между фазами по земле через изоляторы, корпус, опоры ЛЭП, в случае если повреждена изоляция хотя бы одной из фаз.

Сопротивление параллельно соединенных изоляторов и опор уменьшается пропорционально их количеству, и при поврежденной изоляции шаговое напряжение может превысить безопасное для человека значение. В любом случае, если норма тока утечки превышена, необходимо срочно осуществить поиск источника неисправности и устранить утечку.

Итак, величина тока утечки связана с сопротивлением изоляции проводников, которое может быть как очень большим, так и малым при нарушенной изоляции. Так или иначе, через любую изоляцию всегда протекает хоть и очень мизерный, но реальный ток от токоведущей части установки, находящейся в данный момент под напряжением, к заземлению или к другой фазе.

Безопасное значение тока утечки регламентировано, его можно посмотреть в документации на соответствующее оборудование, но по причине работы устройства в агрессивной внешней среде, изоляция может повредиться, и ток утечки тогда возрастет. Для защиты от неприятных последствий необходимо применять «устройства защиты от токов утечки на землю».

Поделиться записью

как проверить, почему возникает, как избежать

Проблемы с электрической проводкой автомобиля самые сложные — об этом вам скажет любой мастер станции технического обслуживания. Главная сложность — это выявить, где конкретно в электрической цепи произошел сбой.

Одним из симптомов неисправности электрической проводки является возникновение утечки тока в автомобиле. Водитель может заметить, что аккумулятор разряжается, даже когда практически никакие электрические приборы не включены. Если быстро садится аккумулятор, первым делом следует проверить электрическую цепь автомобиля на утечку тока, и в рамках данной статьи мы рассмотрим, как это сделать.

Оглавление: 
1. Почему возникает утечка тока в электросети автомобиля
2. Чем проверить утечку тока в электросети автомобиля
3.  Как проверить утечку тока в электросети автомобиля
4. Как избежать утечек тока в электросети автомобиля

Почему возникает утечка тока в электросети автомобиля

Можно выделить несколько основных причин, которые приводят к утечке тока в электросети автомобиля:

• Проблемы с изоляцией проводов электрической сети автомобиля;
• Электрические приборы (не являющиеся штатными) были подключены неправильно. Например, виновником может стать новая магнитола, камера, регистратор и прочие приборы;
• Загрязнены разъемы цепи.

Обратите внимание: Если возникает утечка тока в электрической сети автомобиля, первым делом стоит обращать внимание на работу новых подключенных устройств в сеть автомобиля.

Чем проверить утечку тока в электросети автомобиля

Чтобы выполнить самостоятельно диагностику электрической цепи автомобиля на предмет наличия утечки тока, потребуются следующие инструменты:

• Прибор для измерения — в данном случае подойдет мультиметр;
• Набор отверток;
• Набор ключей, чаще всего требуются ключи на 10 и 13;
• Пинцет.

Обратите внимание: Диагностику электросети автомобиля лучше выполнять в паре, чтобы была возможность следить за показаниями мультиметра и одновременно отключать из сети приборы.

Как проверить утечку тока в электросети автомобиля

Перед тем как приступить к проверке электрической сети автомобиля, нужно отключить все дополнительные электроприборы, которые явно требуют большого количества энергии для работы. Например, это могут быть различные устройства для освещения — лампочки внутри салона, под капотом, в багажнике и так далее. Также лучше отключить все дополнительные аксессуары, такие как: видеорегистратор, нештатная мультимедийная система, нештатный телевизор и прочее.

Важно: В ходе проверки утечки тока может сработать центральный замок, поэтому лучше оставить окно автомобиля открытым на момент диагностики.

Начать проверку следует на выключенном двигателе. Нужно определить, как много энергии потребляют приборы в электрической сети автомобиля, когда двигатель выключен. К приборам, которые постоянно расходуют энергию аккумулятора, относятся: сигнализация, часы, электронный блок управления двигателя, штатная мультимедийная система.

Важно: Нормальными показателями потребления токов при простое двигателя автомобиля является 15-80 мА. С таким потреблением потребуется машине простоять несколько месяцев, чтобы не самый емкий аккумулятор разрядился.

Сам процесс проверки потребления приборами тока проходит следующим образом:

1. Выключите двигатель;
2. Далее необходимо снять с автомобильного аккумулятора положительную (плюсовую) клемму;
3. После этого контакты мультиметра, включенного в режиме амперметра, подключаются к клемме и выводу аккумулятора;
4. Амперметр покажет, какое потребление токов имеет место быть при выключенном двигателе.

Важно: Не соединяйте контакты мультиметра с выводами аккумулятора, иначе это приведет к выходу из строя диагностического устройства.

Если полученные значения выше допустимых, нужно переходить к поиску причины. Для этого один человек должен продолжать следить за показаниями мультиметра, а другой в этот момент по очереди должен вытаскивать предохранители. Процесс примерно следующий: вытащили предохранитель, записали (или запомнили) результат, сравнили его с исходным. Если после удаления одного из предохранителей резко снизилось потребление тока, значит данную цепь нужно предметно проверить на наличие утечек — осмотреть провода, которые в нее входят (чтобы определиться с тем, какие провода находятся в данной сети, необходимо ознакомиться с руководством автомобиля). Если же после удаления одного из предохранителей результаты утечки изменились не сильно, предохранитель нужно вернуть обратно и вытащить следующий, до обнаружения проблемы.

Обратите внимание: Если в последнее время какие-то из предохранителей перегорали, лучше начать проверку утечек именно с этих цепей.

Когда в результате проверки методом удаления предохранителей не удается определить, что именно является причиной утечки, вероятнее всего, проблема связана с приборами, которые подключаются к аккумуляторной батарее без предохранителей. К таким приборам относятся: генератор, система сигнализации, дополнительные установленные приборы (например, акустика).

Как избежать утечек тока в электросети автомобиля

Проблемы с электрической сетью автомобиля очень сложные, поэтому лучше минимизировать вероятность их возникновения. Для этого рекомендуется соблюдать несколько простых правил:

• Следите за чистотой, как в самом автомобиле, так и в местах электрических соединений. Особенно важно, чтобы чистыми оставались клеммы и контакты;
• Чтобы минимизировать вероятность возникновения окислов на проводах и в местах соединений, рекомендуется смазывать 1-2 раза в год пластичной смазкой фишки и соединения, также рекомендуется смазать клеммы аккумулятора;
• Выполняйте установку новых приборов в электрическую сеть автомобиля только в проверенных сервисных центрах. Если работа проводится самостоятельно, уделяйте внимание электрической разводке автомобиля, которую можно найти в книге по эксплуатации машины;
• Если перегорел один из предохранителей, обязательно выполните диагностику цепи, за которую он отвечал. Чаще всего причиной перегорания предохранителей является короткое замыкание в цепи;
• Следите за проводами. Не допускайте, чтобы они “болтались” по салону или под капотом. Обращайте внимание на достаточную изоляцию проводов, особенно тех, которые касаются металлических элементов кузова автомобиля;
• Выполняя ремонтные работы, не забывайте о проводах. Обращайте внимание, чтобы после работы они не были зажаты и не находились на греющихся элементах.

Соблюдая эти простые правила, можно избежать возникновения проблем с проводкой, поиск и решение которых может затребовать немало усилий и средств.

Поиск причины утечки тока в Mercedes-Benz W166

Владельцы автомобилей иногда сталкиваются с неприятной ситуацией, когда при полностью исправной аккумуляторной батарее, после ночной стоянки они не могут запустить двигатель своего автомобиля. Стартер отказывается вращаться, а в совсем запущенном случае (при полностью разряженном АКБ) не срабатывает центральный замок и дверь приходиться открывать механическим ключом. Все это является симптомами большой утечки тока. Автомобиль после постановки на охрану (в зависимости от модели) должен засыпать в течении 15 — 35 минут, и ток покоя исправного автомобиля должен составлять 0,02-0,05 ампер. При нормальном токе потребления электронных блоков автомобилей Мерседес и BMW в состоянии покоя, их можно оставлять на стоянке до трех недель. Если АКБ разряжается в течении недели, то это серьезный повод посетить станцию технического обслуживания и определить какой из блоков управления не дает засыпать автомобилю.

Разберем принцип поиска повышенного потребления в состоянии покоя на примере недавнего случая — к нам в сервисный центр «Либерум Авто» обратился владелец Mercedes — Benz ML 350 W166, которому в последнее время приходилось каждое утро заводить двигатель с бустера.

При поиске утечки тока на автомобилях Mercedes, для определения направления поиска, мы подключаем StarDiagnosis и анализируем результаты теста. Обращаем внимание на причины самопроизвольного срабатывания сигнализации в блоке EDW и проверяем график баланса электроэнергии при стоянке.

В нашем случае из подсказки мы обнаружили при проверке баланса электроэнергии при стоянке. CAN шина салона находилась постоянно в пробужденном состоянии и потребление тока составляло целых 5А!

При значениях утечки 0,5-1,6 ампера обычно не отключается какой-то из блоков, сигнал может подавать выключатель, кнопка или реле. В нашей ситуации, как правило неисправный блок управления поддерживает всю шину в активном состоянии. Посылает сигнал всем блокам, общающимся между собой по салонной шине и не дает им отключатся.

В процессе подготовки к измерениям, обеспечиваем доступ к аккумуляторной батареи, всем блокам предохранителей, штекерной колодке шины CAN салона.

Далее имитируем полное закрытие автомобиля, ключ убираем из автомобиля и храним за пределами дальности действия (минимум 2 метра). Подключаем амперметр к минусовой клемме АКБ и минусовому проводу и ставим автомобиль на охрану.

После блокировки автомобиля выжидаем инерционное время перехода электронных устройств в режим покоя (около 20 мин) и наблюдаем за показаниями прибора. Наш ML не опускал значения ниже 4,8 ампер. По результатам предыдущей проверки баланса электроэнергии на стоянке, мы знали, что проверять необходимо блок на салонной шине. Далее отключаем штекерные разъемы шины и видим отличный результат. Ток за 2 минуты падает до 0,01А — состояние нового автомобиля. Теперь предстоял поиск блока — виновника проблемы.

Для дальнейшего поиска поочередно отключали предохранители блоков управления, находящихся на шине CAN салона и каждый раз ждали перехода автомобиля в состояние покоя. Результат появился после отключения питания с замка зажигания (предохранитель номер 10 в блоке предохранителей спереди справа в салоне).

Далее провели еще одну проверку. Из замка вынули кнопку пуска — остановки двигателя и еще раз провели замер — автомобиль уснул! Вставляем кнопку на место и моментально потребление возросло до 5А.

При таком дефекте необходимо заменить замок зажигания. Но замки FBS4 подлежат ремонту и по согласованию с владельцем было принято решение отремонтировать.

После установки отремонтированного замка автомобиль с кнопкой в замке стал быстро засыпать и ток в состоянии покоя составил 0,01А.

Результат был достигнут.

защита, опасность, признаки, причины и способы устранения

На чтение 6 мин Просмотров 1.2к. 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

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.

Направленность тока при утечке

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

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

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

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

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

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

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.

Утечка тока и заземления в частном доме и квартире

В нашей практике очень часто бывают случаи, когда люди обращаются с проблемой, которая, на профессиональном языке, называется утечкой тока. Это явление происходит, когда ток от фазного провода проходит к земле, по непредназначенному для этого пути.

Люди же, не знающие специфической терминологии, говорят, например, что их бьет током, когда они моются в ванной, или, когда дотрагиваются до работающей стиральной машины. Бывает даже такое, что бьет током от обычной батареи центрального отопления.

Все эти факторы, говорят о том, что в вашей сети электроснабжения или, может быть, в сети целого жилого многоквартирного дома есть проблемы с утечкой тока.

Вариантов почему это может происходить – множество.

Утечка тока в стиральной машине, посудомоечной машине может происходить из-за изношенности внутренних изоляций проводов или из-за намокания проводки, проходящей в стене или полу.

Утечка тока через батареи центрального отопления может происходить из-за ошибок электрика, обслуживающего ваш дом. В редких случаях (но такие тоже бывали в нашей практике), некоторые умельцы заземляли свои электроприборы на центральное отопление или, присоединяясь к нему, пытались воровать электричество.

Следует помнить, что такие действия не только противозаконны, но и могут угрожать здоровью людей. В России за прошлый год погибло несколько десятков человек из-за таких махинаторов.

Первое, что нужно сделать для устранения явления утечки тока – выявить места пробоя изоляции или места, где происходит соприкосновение фазного провода с корпусом прибора.

Второе – обеспечить надежное заземление всех приборов и устройств, которые возможно заземлить.

Третье – установить ШДУП (шина дополнительного уравнивания потенциалов) в ванных комнатах. Это делается для выравнивания разности потенциалов, между, например, корпусом чугунной ванны и стальными трубами системы водоснабжения.

Четвертое – установить в квартирном или домовой электрощите защиту от токов утечки, которыми являются устройство защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы. Данные приборы не устранят причину возникновения тока утечки, но помогут избежать удара электрическим током.

Следует заметить, что выбор номинального тока и тока утечки УЗО или диф. автомата тоже нужно доверить специалисту!

Обращайтесь к нам! Специалисты нашей компании не только устранят причины тока утечки, но и бесплатно проверят состояние вашей электрической сети.

Применение устройств защитного отключения в целях предупреждения возгораний в электроустановках — Энергетика и промышленность России — № 4 (44) апрель 2004 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 4 (44) апрель 2004 года

Природа возгорания изоляции

Повреждения изоляции могут происходить по следующим причинам:
— электрические — перенапряжения, сверхтоки;
— механические — удар, нажим, сдавливание, изгиб, повреждение инородным телом;
— воздействие окружающей среды — влажность, тепло, солнечный свет, излучение (ультрафиолет), старение, химическое воздействие.

Значительное число пожаров возникает из-за коротких замыканий, причиной которых является ток утечки. Развитие КЗ из тока утечки происходит следующим образом. В месте микроповреждения или дефекта изоляции между находящимися под напряжением проводниками начинает протекать крайне малый точечный ток. Под воздействием влажности, загрязнения, проникновения пыли с течением времени образуется проводящий мостик, по которому протекает ток утечки (трекинг).

По мере ухудшения состояния изоляции, начиная со значения тока примерно 1 мА, постепенно происходит обугливание проводящего канала, возникает так называемый «угольный мостик» и в диапазоне от 5 до 50 мА ток уже течет постоянно и постепенно растет. При значениях тока утечки 150 мА, что означает, что на данном участке цепи выделяется мощность 33 Вт, возникает реальная опасность возгорания изоляции за счет нагрева теплом, выделяемым в месте повреждения.

В силу того, что под напряжением сопротивление «угольного мостика» ниже, чем в «холодном» состоянии, процесс носит лавинный характер, ток утечки быстро растет и при значениях 300… 500 мА в канале между зернами обугленного материала возникает тлеющий разряд, микродуга, в конечном счете приводящие к загоранию электрической дуги.

При возгорании твердого вещества, каковым является электрическая изоляция, часть его под действием высокой температуры в результате пиролиза переходит в газообразное состояние. Самостоятельное горение определенного объекта происходит в том случае, если пары вещества смешиваются с воздухом в соответствующей пропорции, и объекту передается достаточная для достижения температуры воспламенения энергия.

При возгорании в электроустановках энергия поступает к объекту — участку изоляции при протекании токов утечки, КЗ, электрических разрядов различных видов.

Горение электрической дуги имеет другую природу и не требует наличия окислителя.

Для воспламенения изоляции необходимо действие мощности 40… 100 Вт (по данным ФГУ ВНИИПО МЧС РФ — от 20 Вт). Выделение такой мощности возможно при протекании токов утечки в месте повреждения изоляции или возникновении «горячей точки» в точке плохого контакта (незатянутые клеммы и т.п.).

Уже при сопротивлении изоляции ниже 1000 Ом возможно выделение мощности, достаточной для воспламенения изоляции.

По данным профессора А. А. Сошникова (АлтГТУ), при исследованиях зажигающего действия токов утечки, проведенных в испытательной пожарной лаборатории управления пожарной охраны УВД Алтайского края, минимальный зажигающий ток утечки составил:
— для провода АППВС — 54 мА (11,8 Вт) при времени действия 39,3 с;
— для провода АПВ — 114 мА (25 Вт) при времени действия от 14,7 с до 48,5 с;
— для провода АПР — 68 мА (15 Вт) при времени действия от 101,3 с до 161,1 с.

Соответственно энергия, выделившаяся в месте повреждения изоляции, в каждом из приведенных случаев составила 463,7 Дж, 367 — 1212,5 Дж и 1519,5 — 2 416 Дж.

Устройства защитного отключения (УЗО) наряду с устройствами защиты от сверхтока относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания.

При малых токах замыкания, снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника такие устройства являются единственным средством защиты человека от электропоражения.

В основе действия защитного отключения, как электрозащитного средства, лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением.

Изготовление и принцип действия УЗО

Функционально УЗО можно определить как быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на разницу токов (дифференциальный ток) в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке.

Принцип действия УЗО дифференциального типа основан на применении электромагнитного векторного сумматора токов — дифференциального трансформатора тока.

Сравнение текущих значений двух и более (в четырехполюсных УЗО — четырех) токов по амплитуде и фазе наиболее эффективно, т.е. с минимальной погрешностью, осуществляется электромагнитным путем — с помощью дифференциального трансформатора тока.

К магнитному сердечнику трансформатора тока электромеханического УЗО предъявляются чрезвычайно высокие требования по качеству — высокая чувствительность, линейность характеристики намагничивания, температурная и временная стабильность и т.д.

По этой причине для изготовления сердечников трансформаторов тока, применяемых при производстве УЗО, используется специальное высококачественное аморфное (некристаллическое) железо.

Важнейшим функциональным блоком УЗО является дифференциальный трансформатор тока.

В абсолютном большинстве УЗО, производимых и эксплуатируемых в настоящее время во всем мире, в качестве датчика дифференциального тока используется именно трансформатор тока.

Пусковой орган (пороговый элемент)выполняется, как правило, на чувствительных магнитоэлектрических реле прямого действия или электронных компонентах.

Исполнительный механизм включает в себя силовую контактную группу с механизмом привода.

В нормальном режиме, при отсутствии дифференциального тока — тока утечки, в силовой цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока, протекает рабочий ток нагрузки. Проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока.

Защита от пожаров при повреждении изоляции

Другим, не менее важным свойством УЗО является его способность осуществлять защиту от возгораний и пожаров, возникающих на объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования.

Даже УЗО с уставкой 300 мА достаточно быстро отключит дефектную цепь, в которой выделяется мощность 30…60 Вт. В зарубежной практике принято применять УЗО с уставкой (номинальным отключающим дифференциальным током) — 300, 500 мА в качестве противопожарных устройств. Обычно эти УЗО устанавливают на главном вводе электроустановки, тем самым осуществляя ее защиту от протекания токов утечки на землю, способных вызвать возгорание.

Применение УЗО целесообразно и оправдано в социальном и экономическом плане. Поэтому одной из задач противопожарной службы является соответствие их широкому внедрению в электроустановках всех возможных видов и самого различного назначения.

Характеристики тока утечки конденсаторов — Блог пассивных компонентов

: блог Capacitor Faks

, 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, которые следует учитывать при выборе конденсатора для вашей конструкции. Другие важные параметры включают рабочее напряжение, номинальную емкость, поляризацию, допуск и рабочую температуру.

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.

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.

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.

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.

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 основном 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.

Leakage Current — обзор

Чтобы избежать шума, создаваемого избыточными токами утечки, многие диоды в инфракрасной области работают как источники напряжения с разомкнутой цепью.Свет, падающий на активную область перехода, создает ток в направлении , обратном , а в условиях разомкнутой цепи накопление заряда создает прямое напряжение , которое создает равный и противоположный ток, в результате чего получается нулевое значение. (Это принцип работы солнечного элемента.) Используя стандартное уравнение напряжение-ток для полупроводникового диода, напряжение диода разомкнутой цепи становится равным

(24) υ = kTqln (i + IsIs) → i≪IskTqIsi = RJi

, где I _S — это ток насыщения диода, а i — фотоиндуцированный ток, ℜ P .Сопротивление перехода, R _J = kT / qI _S , представляет собой сопротивление нулевого смещения перехода p — n , и указан источник параллельного шума. по выражению шума Джонсона in2¯ = 4kTB / RJ, поскольку переход находится в тепловом равновесии. Этот шум может быть таким же, как некоррелированный дробовой шум двух равных и противоположных токов I _S , протекающих через соединение.Общий среднеквадратичный ток шума затем становится этим членом шума Джонсона плюс эффективный среднеквадратичный входной шумовой ток усилителя, как обсуждалось в разделе II.B выше. Диоды, которые обычно работают в режиме обратного смещения, такие как диоды из кремния и арсенида галлия, характеризуются своим насыщением или темновым током. Диоды, которые имеют высокие обратные токи из-за туннелирования или лавины, характеризуются своим сопротивлением нулевого смещения, и стандартным показателем качества является произведение RA , сопротивление, умноженное на площадь диода.Предполагая, что поверхностная утечка незначительна, сопротивление должно быть обратно пропорционально площади, и для данного материала продукт RA как функция температуры является удобной характеристикой. Такое поведение позволяет использовать уравнение. (2) и

(25) D * = DAB = ABNEP = ℜABin2― = ℜAB4kTB / R = RA4kT; Aincm2, BinHz

с использованием уравнения. (19) для значения НЭП . Это, конечно, предполагает, что основным источником шума является диод, а не следующий за ним усилитель. Фактически, охлаждение фотоэлектрического диода может увеличить сопротивление перехода до такой степени, что его работа идентична работе диода с обратным смещением.И наоборот, при более длинных инфракрасных длинах волн конечные характеристики определяются тепловым фоном, за исключением случаев наблюдения за узким спектральным источником, таким как лазерное излучение.

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

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 течь из одной цепи в другую, если ток утечки находит легкий путь к земле, и может усиливаться из-за изменяющихся 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. Если вы подозреваете, что возникла проблема с током утечки (например, прибор всегда поражает вас электрическим током или кажется, что при выключенном выключателе питания наблюдается чрезмерная потеря энергии), вы можете определить источник тока утечки путем тестирования и измерения. Если величина тока утечки незначительна, то, возможно, не стоит вашего времени пытаться 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.

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 земля неисправна или нарушена непреднамеренно или намеренно.

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.

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 снижено 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 намеренном 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 вызывает серьезную озабоченность, когда дело доходит до области медицинских приложений, 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.

• 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 во включении и выключении силовых переключателей при контроле 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 оборудование проверяют 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. .

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 разместим клещи токоизмерительных клещей вокруг проводящего стержня или проволоки, снимается показание тока, которое 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 выше, потому что тестер изоляции использует для проверки постоянное напряжение, которое не учитывает емкостный эффект.
• Если вы измерили одну и ту же схему, нагруженную 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, поскольку телекоммуникационная система обычно состоит из фильтров, которые генерируют токи функционального 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.
• Проверьте 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 заземляющего стержня.

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, по которым протекает больший ток утечки.

Целью испытания на ток утечки является проверка того, что электрическая изоляция, используемая для защиты пользователя от риска поражения электрическим током, подходит для данного 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 входящем сетевом питании, чтобы обеспечивать чистую энергию для чувствительной электроники, а также защищать 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.

• Испытание HIPOT, также называемое испытанием на стойкость к диэлектрику, представляет собой стандартное испытание, которое проводится в сфере производства электроэнергии. 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.
• Тестер Hipot 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 по перегрузке по току 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:

• Тестируемое устройство не введено в эксплуатацию, и его полярность не должна меняться
• 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.

Общие сведения о защите от замыканий на землю и тока 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 конкретно 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 прояснить 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 проводов 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 подключением к вилке 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, указанный 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 продажи или использования. Они предназначены для использования в качестве собранных 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 на 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 иметь любое значение ниже 6 мА, достаточное 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, разработки технологий и 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 январь 2009 г. Этот материал может не отражать изменения, которые произошли с момента его первоначальной публикации.)

UL Вопросник: ток утечки

В. Я знаю, что проводные и подключенные к розетке приборы проверяются на ток утечки, но проверяются ли приборы с проводным подключением также на ток утечки?

A. Нет. Обычно стандарты безопасности требуют, чтобы только шнур и подключенные к вилке устройства проверялись на ток утечки. Постоянно подключенные (проводные) устройства не обязаны проходить испытание на ток утечки в процессе сертификации / листинга UL.Это результат разницы в надежности заземления в шнуре и подключенном к вилке приборе по сравнению с постоянно подключенным (проводным) прибором. Заземление в постоянно подключенном приборе считается надежным, в то время как заземляющее соединение в шнуре и подключенном к вилке приборе может быть ненадежным. Кроме того, для некоторых устройств, подключаемых к электросети и вилкам, не требуется заземление.

Шнур и подключенные к розетке приборы
Ток утечки — это электрический ток, который может протекать через человека при контакте между доступными частями прибора и землей или между доступными частями прибора и другими доступными частями прибора.Имея это в виду, все электрические приборы могут пропускать ток через доступные пользователю части. Приборы, подключенные к шнуру и вилке, полагаются на шнур питания и вилку, вставленную в правильно смонтированную розетку здания для подключения к источнику питания, а также для подключения к пути заземления системы электропроводки в помещении. Некоторые проблемы могут повлиять на надежность подключения заземления шнура и вилки к путям заземления, например, повреждение шнура питания или штепсельной вилки, розетка здания, неправильно подключенная к заземленной проводной системе помещения, или отсутствие средств заземления на сосуд.Без надлежащих средств заземления ток утечки будет течь к доступным частям прибора, а не через путь заземления. Кроме того, приборы, которые не требуется подключать к заземляющему тракту, должны быть спроектированы таким образом, чтобы ограничить величину тока утечки на доступных частях. Из-за этих потенциальных проблем стандарты безопасности устройств UL требуют соблюдения требований по току утечки.

Испытание на ток утечки требует, чтобы шнур и подключенные к вилке устройства соответствовали требованиям к максимальному току утечки в предсказуемых условиях, которым может подвергаться продукт.Условия включают в себя присоединительную вилку прибора, подключенную к источнику питания с открытым заземлением, при этом подключенные к силовым соединениям правильной и обратной полярности. В каждом состоянии максимальный ток утечки для источника с частотой 50 или 60 Гц не может превышать 0,5 мА для переносных двух- и трехпроводных кабелей и подключенных к вилке приборов и 0,75 мА для трехпроводных кабелей и фиксированных или стационарных устройств с разъемом. бытовая техника. Испытание проводится между доступными частями прибора и заземлением и другими доступными частями прибора.Для неметаллических корпусов те же требования применяются к току утечки, измеренному для алюминиевой фольги, обернутой вокруг корпуса (для имитации контакта руки пользователя с доступными частями прибора). Уровень 0,5 мА — это уровень восприятия человеком поражения электрическим током.

Для некоторых типов продуктов, в которых используются нагревательные элементы с металлической оболочкой, ток утечки может достигать 2,5 мА в течение пяти минут во время периодов нагрева и охлаждения, а затем возвращаться к 0.5 или 0,75 мА. Кроме того, для некоторых типов продуктов, таких как оборудование для информационных технологий, которое включает фильтры электромагнитных помех (EMI), может быть разрешено достигать максимального тока утечки 3,5 мА. Однако допустимый ток утечки на правильно работающем шнуре, сертифицированном / внесенном в список UL, и подключенном к вилке приборе меньше уровня срабатывания 4–6 мА для сертифицированных / внесенных в список UL устройств GFCI класса A.

Постоянно подключенные устройства
Постоянно подключенные (проводные) устройства предназначены для подключения квалифицированным персоналом в соответствии с NEC методами проводки, соответствующими требованиям национального электрического кодекса (NEC).Заземляющее соединение оборудования будет либо проводником заземления оборудования с прямым подключением, либо другим заземляющим проводом оборудования в соответствии с NEC 250.118 , что обеспечит надежное заземляющее соединение.

Постоянно подключенные приборы тоже имеют ток утечки. Однако, поскольку устройство надежно подключено к пути заземления системы электропроводки в помещении в соответствии с NEC , любой ток утечки, присутствующий на доступных частях устройства, приведет к заземлению пути с наименьшим импедансом.Этот путь будет проходить через более низкое сопротивление заземляющего проводника оборудования, а не через гораздо более высокое сопротивление тела человека, который может касаться доступных частей прибора.

Ток утечки и длина затвора. (a) Влияние длины затвора на утечку …

Контекст 1

… КМОП-технология масштабируется, вариации длины затвора, толщины оксида и концентрации легирования становятся более значительными, особенно для вариаций внутри технологического процесса, которые встречаются среди устройств одного кристалла.На рис. 3а показано влияние изменения длины затвора на ток утечки. Эффекты короткого канала, такие как вызванное стоком понижение барьера, придают подпороговому току утечки экспоненциальную зависимость от длины затвора. Таким образом, отклонение даже на 10 процентов от номинальной длины может изменить ток утечки в три раза. На рисунке 3b показано ожидаемое распределение вероятности тока утечки для устройств на кристалле с учетом гауссовского распределения длин затворов со стандартным отклонением, равным 5% от среднего для 180-нм процесса.Экспоненциальное увеличение тока утечки порождает логнормальное распределение; длинный «хвост» для больших токов утечки соответствует устройствам с малой длиной затвора. Такое распределение подразумевает, что небольшой набор устройств испытывает значительно больший подпороговый ток утечки, чем среднее устройство. Поскольку кэши содержат большое количество устройств, они с высокой вероятностью содержат несколько «чрезвычайно дырявых» …

Контекст 2

… Технология CMOS масштабируется, изменения в длине затвора, толщине оксида , и концентрации легирования становятся все более значительными, особенно для изменений внутри кристалла, которые происходят между устройствами одного кристалла.На рис. 3а показано влияние изменения длины затвора на ток утечки. Эффекты короткого канала, такие как вызванное стоком понижение барьера, придают подпороговому току утечки экспоненциальную зависимость от длины затвора. Таким образом, отклонение даже на 10 процентов от номинальной длины может изменить ток утечки в три раза. На рисунке 3b показано ожидаемое распределение вероятности тока утечки для устройств на кристалле с учетом гауссовского распределения длин затворов со стандартным отклонением, равным 5% от среднего для 180-нм процесса.

Comments |0|