Михайлов А. Г., г. Алматы, Казахстан
ТОО «Геотехносервис»
Не так давно все приборы, применяемые в быту и в лабораториях, питались от однофазной двухпроводной сети 220 В (50 Гц) (Рисунок 1). Бытовые приборы нулевого класса защиты («Класс 0» [1]) имеют корпус из изоляционного материала, который выполняет основную защиту работающего персонала от поражения электрическим током [2].
 |
|
| Рисунок 1. | Прибор по способу защиты класса 0, II в двухпроводной сети. |
В перспективе приборы «класса 0» будут заменяться приборами с двойной или усиленной изоляцией («Класс II» [1]). Защиту в условиях неисправности прибора выполняет предохранитель F1, установленный последовательно с нагрузкой Z. Неисправность может произойти за счет полного или частичного пробоя нагрузки Z. Полный пробой наиболее опасен, так как связан с попаданием линейного фазного провода питающей сети на нулевой рабочий, как показано молнией на Рисунке 1. Предохранитель F1, согласно требованиям [2], предназначен для автоматического отключения источника питания (сеть 220 В) за счет разрыва цепи питания. Условие выявления неисправности определяется по превышению номинального уровня потребляемого тока. Защиту питающей сети 220 В (50 Гц) помещения осуществляет автоматический выключатель S1. К этому выключателю обычно подсоединено несколько розеток, и основная функция выключателя состоит в защите проводов сети 220 В(50 Гц) от перегрузки по току.
Если корпус прибора выполнен из токопроводящего материала («Класс 0I» [1]) (Рисунок 2), то для обеспечения защиты от поражения электрическим током работающего персонала этот корпус должен быть заземлен [2].
 |
|
| Рисунок 2. | Прибор по способу защиты класса 0I в двухпроводной сети. |
Опасность поражения возникает при пробое изоляции прибора между фазным проводом сети и корпусом. Заземление обеспечивает снижение напряжения на корпусе до уровня безопасного сверхнизкого напряжения [1], не превышающего напряжение 42 В переменного тока (действующее значение) или 110 В постоянного тока, относительно земли, на которой стоит ногами работающий персонал. Сопротивление R – это сопротивление физической земли (почвы) между заземлителем сети Х7 и контуром рабочего заземления помещения Х6. Предохранитель F1 выполняет ту же функцию что и для прибора на Рисунке 1, но к возможным неисправностям, на которые он должен срабатывать, добавляется пробой изоляции на корпус.
Поскольку сетевая вилка двухпроводной сети неполярная, то прибор можно подсоединить к сети по схеме, изображенной на Рисунке 3.
 |
|
| Рисунок 3. | Прибор по способу защиты класса 0I в двухпроводной сети при другом варианте подключения сетевой вилки. |
В этом случае цепь предохранителя F1 оказывается шунтированной цепью заземленного корпуса, и при пробое на корпус предохранитель не сработает. В качестве устройства, обеспечивающего отключение неисправной нагрузки, теперь выступает автоматический выключатель S1. Ток отключения при этом будет более 16 А, и вряд ли такой ток выдержит прибор, рассчитанный на работу с предохранителем 0.25 А. Поэтому не исключено возгорание или ухудшение каких либо параметров прибора, например ухудшение свойств изоляции. С точки зрения последствий, более опасным будет случай неполного пробоя на корпус, когда аварийный ток ограничится величиной менее 16 А и автоматический выключатель не сработает. Для исключения описанных аварийных ситуаций необходимо устанавливать предохранители на оба питающих провода сети 220 В(50 Гц). К сожалению, большинство приборов, рассчитанных на двухпроводную сеть (например, Г5-63, Г3-111, С1-83, Е7-11), не имеют второго предохранителя.
Современные приборы («Класс I» [1]) рассчитаны на трехпроводную сеть 220 В(50 Гц), в которой добавлен провод защитного заземления (Рисунок 4).
 |
|
| Рисунок 4. | Прибор по способу защиты класса I в трехпроводной сети. |
В них также необходимо устанавливать по сети два предохранителя, так как трехконтактная евровилка допускает два варианта подсоединения линейного фазного провода. Наличие клеммы защитного заземления X5 на корпусе позволит работать прибору и при питании от двухпроводной сети 220 В(50 Гц).
Приведенные рассуждения касаются лишь цепей после предохранителей, поэтому необходимо уделить особое внимание усилению изоляции и креплению проводов сетевого питания на участке между вводом в корпус и предохранителями приборов.
Выпускаемые серийно приборные вилки для сетевого кабеля (в том числе, и совмещенные с сетевым фильтром), имеющие один встроенный предохранитель для линейного фазного провода, очевидно, предназначены только для сетевых кабелей с полярными трехконтактными вилками сети 220 В (50 Гц) и для кабелей межблочных соединений типа «UPS–монитор» или «UPS–системный блок», в которых обеспечено однозначное подсоединение. Тем не менее, трехконтактную приборную сетевую вилку с одним предохранителем можно увидеть на корпусе довольно широко распространенного в СНГ импортного осциллографа MOS 620-SH. Понятно, что этот осциллограф разработан для питания от трехконтактных полярных розеток сети 220 В (50 Гц), и при поставках в СНГ ему просто заменили сетевой кабель, не приняв во внимание возможные последствия. Здесь, естественно, возникает вопрос об оптимальности распространения неполярной розетки для трехпроводной сети 220 В (50 Гц). Как мы видим, неполярная розетка сети создает дополнительные проблемы и увеличивает аппаратные затраты на приборы, питающиеся от такой сети. Из приведенных в [3] семнадцати типов выпускаемых трехконтактных розеток для сети 220 В только три типа являются неполярными!
Тем не менее, прибор с двумя предохранителями по сети имеет преимущество, поскольку его можно будет без проблем применять с любыми типами сетевых розеток 220 В (50 Гц). Это сыграет положительную роль для широкого экспорта изделия и эксплуатации изделий, перевозимых из одной страны в другую.
Еще один момент, касающийся безопасности, связан с возможностью касания токоведущих частей при замене предохранителей, если прибор соединен с сетью, и переключатель «СЕТЬ» находится в положении «ВКЛ.». Имеется две причины, способствующие этому.
Первая состоит в том, что на принципиальных схемах не изображаются держатели предохранителей, хотя они являются полноценными элементами, и должны быть внесены в перечень элементов прибора. Поскольку контакты предохранителя не имеют заводской нумерации, то при монтаже прибора питающий провод, в том числе и питающий провод сети 220 В (50 Гц), может быть припаян к боковому контакту держателя.
Вторая причина состоит в том, что конструкции многих держателей допускают касание человеком опасного напряжения в момент установки предохранителя за счет прикосновения к цепи вставленного в крышку держателя предохранителя, в то время как свободный конец этого предохранителя касается цепи бокового контакта держателя, на котором присутствует опасное напряжение.
Устранить возможность такой ситуации можно распайкой питающего провода на торцевой контакт держателя и введением соответствующей однозначности в принципиальную схему. Поскольку условное графическое обозначение (УГО) держателя предохранителя в стандартах отсутствует, то наилучшим вариантом будет создать его похожим на реальную конструкцию, как показано на Рисунке 5.
 |
|
| Рисунок 5. | Совмещение УГО предохранителя и УГО держателя предохранителя на принципиальной схеме. |
Современные графические редакторы принципиальных схем предоставляют такую возможность. Место расположения предохранителя в держателе указано пунктиром. Номера контактов необходимо присвоить самостоятельно. Для приведенного варианта нумерации распайка провода на контакт «2» или «2’» будет вполне однозначна, и поэтому не потребует нанесения этих номеров на держатель. Совмещенное изображение предохранителя и держателя с правильным подсоединением питающего провода изображено в правой части Рисунка 5.
Принципиальные схемы, выполненные с учетом приведенных рекомендаций, будут однозначно определять монтаж прибора, а после автоматического формирования в редакторе схем перечня элементов отпадет необходимость ручной работы по внесению в него информации о держателе предохранителя. Буквенное обозначение держателей «FD» выбрано таким, чтобы в перечне элементов держатели разместились сразу после предохранителей, если конечно в перечне не будут присутствовать элементы с обозначениями «FA»…«FC».
Литература:
