Ток утечки что такое: Что такое утечка тока и как от этого защититься | Энергофиксик


0
Categories : Разное

Содержание

Что такое утечка тока и как от этого защититься | Энергофиксик

Наверняка вы не раз слышали такое словосочетание как «Утечка тока». И, казалось бы, ну что такого. Ну утекает ток и что в этом страшного, это же не короткое замыкание. На самом деле такое суждение в корне неверно. В этой статье я расскажу вам, что такое «утечка тока», чем она так опасна и каким образом можно защититься от нее.

Что такое утечка тока

Итак, для начала давайте проясним, что это за такой процесс. Итак, «Утечка Тока» — это протекание тока по не предназначенному для этого пути. При этом в качестве цепи протекания могут выступать: корпус прибора, сырые стены, трубы отопления и т.п., а также сам человек может стать частью этой цепи. И если протекающий ток утечки будет достаточно большим, то это может нанести непоправимый вред здоровью.

Вот именно поэтому возникающий ток утечки нужно вовремя выявлять и устранять причины, создавшие его.

Почему возникает ток утечки

Итак, теперь давайте узнаем об основных причинах возникновения тока утечки. Все мы знаем, что провода имеют защитную изоляцию. Задача изоляции — защитить человека от поражения током при прикосновении к питающему проводу.

Но даже новый электроприбор с хорошей изоляцией все равно будет иметь небольшой ток утечки, так как изоляция не идеальна и микротрещины никто не отменял.

А такие явления как банальное старение изоляции в результате длительной эксплуатации, ее перегрев во время значительных нагрузок и самое банальное случайное повреждение во время ремонтных работ являются основными причинами возникновения тока утечки.

Но пока величина этого истекания не превышает величину в 10 мА, он считается полностью безопасным.

А реальную угрозу здоровью и жизни человека несет ток утечки в 30 мА.

Характерные признаки утечки тока

Признаками, указывающими на то, что в доме или квартире присутствуют токи утечки, являются следующие моменты:

Прикоснувшись к корпусу прибора, стене, трубопроводу, вы ощутили легкое покалывание, то в вашей сети есть токи утечки.

Еще одним фактором, указывающим на то, что в вашей проводке появился ток утечки, является повышенный расход электричества. Современные приборы учета способны почувствовать даже минимальное потребление электроэнергии.

Как выявить поврежденный электроприбор

Профессиональным средством измерения сопротивления изоляционного слоя является прибор – мегаомметр. Но я сильно сомневаюсь, что он есть в каждом доме, поэтому описывать процесс измерения с помощью мегаомметра я не буду (ознакомиться с алгоритмом проверки изоляции мегаомметром можно в этой статье).

Гораздо чаще в доме можно найти мультиметр или же индикатор.

Вот с помощью них и найдем поврежденный электроприбор.

Давайте с помощью мультиметра проверим изоляцию, например, стиральной машинки.

Важно. Проверка сопротивления с помощью мультиметра выполняется только на полностью отключенном от сети электроприборе.

Для этого берем мультиметр, переводим регулятор в положение 20 МОм. Одним щупом касаемся штыря вилки, а вторым металлической части стиральной машинки, например, барабана.

При этом если на дисплее вы увидели «1», то изоляция изделия вполне в норме, чем белее низкие показатели изоляции вы будете видеть на дисплее, тем больший ток утечки будет в проверяемом приборе.

Если у вас есть только индикатор, то проверка будет выглядеть так:

Вы включаете прибор в сеть и прикасаетесь жалом к металлическому корпусу. При этом если индикатор хоть немного засветится, то присутствует ток утечки. Таким нехитрым образом можно проверить и водопровод и стены.

Как отыскать место утечки в проводке

Найти место повреждения в скрытой проводке гораздо сложнее и в этом случае ни мультиметр, ни тем более индикатор вам не помогут. В этом случае необходимо вызывать специалиста.

Как обезопасить себя от токов утечки

Стопроцентным вариантом защиты является установка в распределительном щитке УЗО или АВДТ (дифавтомата). Эти приборы специально созданы, чтобы отключать повреждённый участок при возникновении опасного тока утечки.

Важно. Правильная работа устройств гарантируется в трехпроводной сети. То есть там, где помимо фазы и нуля присутствует замеляющий провод.

Заключение

Это все, что я хотел вам рассказать о токах утечки и как от них защититься. Если статья вам оказалась полезна, то оцените ее лайком. Спасибо за ваше внимание!

Ток утечки в электрических сетях

Во-первых, для возникновения «утечки» току необходима замкнутая электрическая цепь, как и любому току проводимости. И нагрузкой здесь может стать практически любой проводящий объект: тело человека, ванна, труба, часть корпуса электроустановки и т. д. А если ток утечки оказывается чрезмерно большим, то может возникнуть опасность для здоровья людей. Вот почему необходимо иметь представление о данном явлении.

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 выбрать УЗО и дифавтоматы

Скачки напряжения, короткое замыкание, утечка тока – все это может привести к поломке оборудования, травмам и даже пожарам. Поэтому в частном доме, квартире или на даче не обойтись без защитных устройств. Эту функцию выполняют выключатели дифференциального тока (УЗО, ВДТ) и автоматические выключатели дифференциального тока (дифавтоматы, АВДТ).

Чтобы вы смогли правильно выбрать это оборудование и надежно защитить себя и свой дом от проблем с проводкой, мы расскажем, какие функции выполняют УЗО и дифавтоматы, назовем достоинства и недостатки каждого.

УЗО и дифавтомат – в чем разница?

УЗО (устройство защитного отключения) – аппарат, который устанавливают, чтобы избежать удара током и возгорания проводки.

УЗО само не отключает прибор при перегрузке. Поэтому устройство всегда ставят в паре с автоматом. Первый защищает человека от поражения током, второй – проводку от перегрева и УЗО.

Дифавтомат, или дифференциальный автоматический выключатель, – это прибор универсальный. Он защищает проводку от короткого замыкания и перегрузки, а также человека при утечке тока. В случае утечки он отключает подачу энергии и само устройство.

Что такое утечка тока и почему она происходит

Утечка тока – процесс, когда ток протекает от фазы в землю по не предназначенному для этого пути: металлическим частям прибора, трубам, по сырой штукатурке в доме или через тело человека. Случается по двум причинам.

Причины утечки тока

  1. Ошибка при подключении проводки в доме.
  2. Неопытные электрики или сами жильцы путают последовательность подключения, например соединяют ноль вместо земли или выводят несколько проводов на одну клемму.
  3. Испорченная изоляция.
  4. Такое часто случается в старых домах, где проводка гниет, потому что ее не меняют десятилетиями. Кроме того, изоляция плавится из-за скачков напряжения или чрезмерной нагрузки, когда к сети одновременно подключают несколько электроприборов.

Чем опасна утечка тока

Безопасное значение тока утечки указано в ГОСТах и техпаспорте оборудования. Например, для стиральной машины с мощностью 2,5 кВт допустимый ток утечки 5,6 мА.

Превышение этого значения в УЗО чревато опасными последствиями. Если человек прикоснется к корпусу прибора, проводу или штепсельной вилке, его ударит током. В зависимости от силы удара это может привести к травме или смерти.

При утечке тока идет перерасход электроэнергии – даже при отключенных приборах ток проходит через счетчик. Например, вы уезжаете на несколько дней в отпуск, возвращаетесь – а один работающий холодильник намотал десятки киловатт. Если с самим холодильником все в порядке, значит, где-то возникла утечка.

Как определить утечку тока в доме

Самый простой способ – индикаторная отвертка. Аккуратно прикоснитесь щупом индикатора к корпусу каждого прибора в доме. Если светодиод загорелся, значит, есть утечка.

Профессионалы проверяют приборы мультиметром. При утечке тока мультиметр показывает сопротивление выше 20 Мом.

Для поиска утечек тока в скрытой проводке можно воспользоваться лайфхаком строителей советских времен:

МЫ ЗНАЕМ КАК Возьмите портативный радиоприемник, настройте его на среднюю или длинную волну, установив частоту приема на молчащую радиостанцию и пройдитесь с ним там, где проложена проводка. Там, где динамик начнет шипеть и потрескивать, нарушена изоляция проводов.

Теперь рассмотрим, какие бывают УЗО и как они работают.

УЗО: типы и назначение

Типы УЗО

УЗО делят на три типа – по постоянному и переменному току утечки:

 Тип «АС»              Самый распространенный и недорогой. Срабатывает на утечку переменного синусоидального тока, он обозначается на корпусе прибора символом «~»
      Тип «А»             Более дорогой прибор, который срабатывает на утечку переменного или постоянного импульсного (пульсирующего) тока 
      Тип «В»        Для производственных электросетей. Срабатывает при утечке выпрямленного или переменного тока

Для бытового применения используют УЗО «АС» и «А». Но какой именно выбрать?

В домашних сетях мы имеем дело с переменным синусоидальным током. Получается, что подходящий тип УЗО для нас – «АС». Но не все так просто.

К примеру, у нас установлено УЗО типа «АС» и есть стиральная машина, которая работает от переменного тока с напряжением 220–230 В. Ток по проводу попадает в импульсный блок питания и преобразуется в пульсирующий, необходимый для питания электронных полупроводников. Если произойдет утечка импульсного тока, аппарат ее не зафиксирует и не отключит поврежденный участок электрической цепи. Либо зафиксирует, но намного позже с момента утечки, и ее значение будет критическим для человека. С УЗО типа «А» такого не произойдет.

В каждом электронном бытовом приборе, где есть блок управления, дисплей, регулятор работы двигателя, температуры или времени, стоит импульсный блок питания. Такой компонент можно найти даже в энергосберегающей лампочке. Быстро среагирует на утечку такого тока УЗО типа «А».

МЫ ЗНАЕМ КАК Подтверждение использования УЗО типа «А» можно найти в техпаспорте на бытовую технику, например микроволновку или посудомоечную машину. В разделе «Подключение к сети» производитель, как правило, указывает, что прибор необходимо защищать только с помощью УЗО типа «А».

Параметры УЗО

УЗО различают по:

  • величине номинального тока – 16–100 А
  • величине дифференциального тока утечки – 10–500 мА
  • времени на срабатывание – 0,06–0,08 / 0,15–0,5 секунд
  • роду электросети – 2-полюсные для 1-фазной сети, 4-полюсные для 3-фазной
  • принципу срабатывания – электромеханические и электронные

Параметры дифавтомата

Дифавтомат выбирают практически по тем же характеристикам, что и УЗО:

  • По значениям дифференциального и номинального тока.
  • По максимальному току при коротком замыкании – какую нагрузку выдержит устройство.
  • По типу сети – трехфазный или однофазный.

Выбираем УЗО и дифавтомат

Перед покупкой дифавтомата или УЗО нужно рассчитать, сколько энергии (киловатт-часов) потребляют электроприборы в вашем доме. Это поможет выбрать подходящий УЗО или дифавтомат и определить их количество. Если нагрузка большая, стоит поставить несколько защитных устройств, если малая – достаточно одного.

Как рассчитать потребление энергии – 4 способа

За основу расчета берутся показатели напряжения (В, вольты), тока (А, амперы) и мощности (Вт, ватты). Для мощных приборов вроде электроплит или посудомоечных машин мощность указывается в кВт. Характеристики есть в техпаспорте бытового прибора или на его корпусе.

Способ 1

Зная мощность прибора, вы рассчитаете расход электричества, умножив мощность на количество часов. Например, вам нужно узнать, сколько электричества сжигают 2 лампочки на 100 и 60 Вт и электрочайник на 2,1 кВт. Лампочки горят около 6 часов, чайник работает примерно 20 минут в день. Рассчитываем:

100 Вт х 6 ч = 600 Вт/ч

60 Вт х 6 ч = 360 Вт/ч

2 100 Вт* х 1/3 ч = 700 Вт/ч

600 + 360 + 700 = 1 660 Вт/ч

1 660/1 000 = 1,66 кВт/ч – столько энергии в день расходуют 3 прибора.

Способ 2

Если в характеристиках прибора указаны только ток и напряжение, вычислите мощность по формуле P = U х I, где Р – мощность, U – напряжение, I – сила тока.

Например: 220 В х 1 А = 220 Вт.

Способ 3

Измерить с помощью энергометра. Его подключают к розетке, а к нему – бытовой прибор.

Способ 4 – если потеряли техпаспорт прибора

Этот способ хоть и простой, но долгий.  Отключите все приборы в квартире, а затем запустите только один, например на час. Через час выключите и посмотрите количество киловатт на электросчетчике. И так с каждым устройством.

Есть еще одно неудобство – не будет единого показателя. Некоторые электроприборы потребляют различную мощность в разных режимах работы. Например, в стиральной машине данные будут разниться при включении и отключении насоса, изменении скорости вращения барабана и при нагреве воды.

Заключение

Выбирать между дифавтоматом и УЗО стоит отталкиваясь от конкретной ситуации. Если вы хотите защитить от перегрузок и короткого замыкания только один прибор, к примеру дорогую посудомоечную машину, – ставьте дифавтомат, так как найти неисправность в этом случае будет просто. Если ваша цель – защитить несколько розеток, на которые подведены различные приборы, – покупайте связку УЗО + автомат.



Всё о утечке тока на землю

Утечка тока на «землю»

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

Утечка на «землю»

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

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

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

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

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

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

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

Причины утечки

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

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

Устройства защиты от токов утечки на «землю»

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

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

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

Как найти утечку тока в автомобиле мультиметром: инструкции

Проверка утечки тока мультиметром в автомобиле — это процедура, которую важно выполнять не только для машин с большим сроком эксплуатации. Водитель каждого авто может столкнуться с ситуацией, когда АКБ вроде бы заряжена, но однажды движок не может заработать из-за того, что она всё-таки села. Одна из причин — как раз утечка тока. Конечно, чаще всего она наблюдается у подержанных машин, потому что наши дорожные условия далеки от идеала, в результате чего слой изоляции проводков перетирается, гнёзда подключения окисляются. С помощью мультиметра вы сможете определить цепь потребления и тот элемент, который даже в нерабочем состоянии садит автомобильный аккумулятор. Сделать это не трудно, тем более что мы расскажем вам всё о том, как найти утечку тока в автомобиле мультиметром.

Всякая ли утечка — плохо?

Утечкой тока называется незапланированный ток, протекающий в электроцепи. Идеальные значения утечки – нулевые, но это не значит, что любая цифра выше 0 — плохо.

Современные автомобили «напичканы» самыми разными приборами: сигнализация, часы, память ЭБУ (электронного блока управления) и многое другое подключено к сети и потребляет электрическую энергию, причем не время от времени, а постоянно. Например, когда авто не работает, начинают функционировать охранные системы. Значит, какая-то утрата электроэнергии, то есть утечка тока, приемлема, главное, чтобы значения не были выше нормы.

Такую норму можно представить как постоянную величину, то есть её можно высчитать, просуммировав потребление каждого элемента в бортовой сети. Представим, что охранная система берет максимум 20 мА, часы 1мА и т.д. Суммарная цифра может доходить до 80 мА (0,08А), но всё зависит от определённого авто.

Например, в легковых машинах к нормальной можно отнести утечку тока максимум в 40мА, если функционирует лишь штатная электроника. При установке дополнительных устройств допустимое значение увеличивается до 80. Сюда как раз относятся колонки, нештатная сигнализация и т.п.

После прочтения этой статьи вы сможете самостоятельно понять, как обстоят дела с вашим автомобилем.

Как найти утечку тока в автомобиле мультиметром: проверяем аккумулятор

Всё, что нужно иметь под рукой: исправный измерительный прибор и гаечный ключ. Тестер должен проверять токи, величина которых минимум 3-5А. Большая часть современных цифровых мультиметров измеряет постоянные токи до 10А, аналоговые до 3А.

Пользоваться мультиметром легко, но советуем прочитать инструкцию по применению к вашей модели, потому что обозначения и другие моменты могут отличаться.

Измеряем общий ток

Зажигание должно быть отключено. Перед поиском утечки сделайте всё так, как если бы ставили машину на стоянку:

  1. Выключите потребители: кондиционер, лампочки и т.п.
  2. Отключите зажигание.
  3. Активируйте систему охраны при её наличии.
  4. Хорошо закройте все двери, но оставьте открытым АКБ. Советуем оставить опущенным одно стекло, если вдруг из-за тестирования батареи случайно сработают замки на дверях.
Как померить ток утечки мультиметром в автомобиле
  1. Настроить мультиметр: выбрать функцию проверки постоянного тока и наибольший предел измерений. Например, если на вашем тестере есть 10А, скорее всего, это будет максимум, его и выбирайте.
  2. Отсоединить от аккумуляторной батареи клемму со знаком “-”.
  3. Подключить плюсовой щуп тестера к снятой клемме.
  4. Минусовой щуп (черный) присоединить к минусовой клемме аккумулятора. Получится, как на фото:

Если вы увидели цифру со знаком минус, значит, у вас неправильная полярность, но само значение реальное. Можете просто поменять провода местами.

После подключения смотрим на экран и наблюдаем за цифрами.

Не подключайте тестеры к “-” и “+” на аккумуляторе, иначе получится короткое замыкание. Для машины ничего страшного, а вот мультиметр перестанет работать из-за сгоревшего предохранителя.

Чтобы не держать наконечники тестера своими руками, используйте фиксаторы “крокодил”.

Помните, что, после подключения измерительного прибора включать бортовое оборудование не стоит: ток, который потребляется им, может быть выше максимального диапазона измерения мультиметра, из-за такой нагрузки он сгорит.

Можно проверять и снимать плюсовую клемму автомобильного аккумулятора. Для измерений разницы нет. Но, если осуществлять проверку через положительную клемму и в ходе измерений она соскочит и коснётся корпуса, будет очень нехорошо!

Предположим, на дисплее мультиметра мы увидели цифру 0,44А. Переводим в миллиамперы и получаем 440 мА. Это значение сильно превышает норму, что плохо для АКБ, которая быстро разрядится в случае простоя машины.

Но замер тока утечки мультиметром ещё не завершён. Ничего не снимая, не переключая, нужно подождать минут 5-10. Это связано с тем, что не все узлы автомобильного интеллектуального оборудования снижают потребление энергии сразу после отключения зажигания. Если прошло около десяти минут, но утечка тока осталась прежней, проблема точно есть, необходимо искать причину.

Полезное видео о том, как измерить мультиметром ток утечки в автомобиле:

Поэтапно отключаем потребители

Теперь настало время узнать, как замерить утечку тока в автомобиле мультиметром, чтобы найти опасный потребитель или убедиться, что точно всё в порядке?

Процесс по сути тот же. Режим и диапазон измерений на мультиметре прежние, ничего менять не нужно! Подключение осуществляется таким же способом, но теперь источник потребления нужно исключить из цепи бортовой сети. То есть нештатное оборудование по очереди отключается, при этом нужно смотреть на показание тестера: вынимаете с блока питания все плавкие вставки, если при снятии какого-то предохранителя цифра на дисплее мультиметра опустилась до нормы, значит, вы обнаружили утечку. Теперь остаётся устранить её, для этого внимательно проверьте каждый участок цепи: проводки, клеммы и т.п.

Если вы сняли все предохранители, а значения тестера не поменялось, придётся проверять всю систему проводки: изоляцию, контакты и т.п. Протестируйте генератор и дополнительные потребители: охранные, музыкальные системы и т.п. Часто именно они вызывают утечку.

Главное, не забывайте, что мерить нужно при заглушенном движке!

Важное видео о том, как проверить ток в автомобиле мультиметром и не только:

Рекомендуем начать искать утечку с нештатных приборов. Объясняется это тем, что для него часто нет штатных мест в машине, в результате чего самоделкины прикручивают приборы в подходящие по их мнению места. И это имеет право на существование, ведь хозяин-барин. Но порой некоторые действия вызывают проблемы, в частности, утечку тока.

А что дальше?

Если с нештатным оборудованием всё в порядке, и оно не вызывает утечки, нужно отключать приборы, которые установил производитель. Делать это важно аккуратно. Впрочем, всегда можно отдать своё авто на диагностику специалистам. Упрощает процесс предохранительная колодка, которая по обыкновению имеется в каждом автомобиле. Несмотря на разницу колодок в разных моделях машин их суть работы одинакова: каждый предохранитель отвечает за определённые приборы. Подробности есть в электросхеме вашего автомобиля.

Надеемся, наша статья о том, как мультиметром проверить на утечку тока аккумулятор, была вам полезна. В блоге есть много полезных статей о том, как проверять тестером напряжение и другие параметры в разных приборах.

Желаем безопасных и точных измерений!

Вопрос — ответ

Вопрос: Как найти утечку тока в автомобиле цифровым мультиметром?

Ответ: Для этого можно сначала измерить общий ток, а затем, при выявлении утечки, выполнить поэтапное отключение потребителя для выявления проблемного источника. На мультиметре выбирается функция амперметра и максимальный предел измерения, обычно это 10А.

 

Вопрос: Как проверить утечку аккумулятора обычным мультиметром прямо на автомобиле?

Ответ: После подготовки, в которую включается отключение зажигания, нужно настроить мультиметр: выбрать функцию проверки постоянного тока и наибольший предел измерений. После этого важно правильно подключить провода тестера к АКБ.

 

Вопрос: Как поэтапно замерить утечку тока в автомобиле мультиметром?

Ответ: Подключение осуществляется таким же способом, как при измерении общего тока, но теперь источник потребления нужно исключить из цепи бортовой сети. То есть нештатное оборудование по очереди отключается, при этом нужно смотреть на показания тестера.

 

Вопрос: Как быстро измерить ток утечки в автомобиле мультиметром?

Ответ: Для точных результатов вам понадобится около 10 минут. После подключения мультиметра к АКБ нужно выждать 5-10 минут. Это связано с тем, что не все узлы автомобильного интеллектуального оборудования снижают потребление энергии сразу после отключения зажигания.

 

Вопрос: Как правильно померить ток утечки мультиметром?

Ответ: Вот что нужно сделать перед использованием мультиметра: выключить потребители (кондиционер, лампочки и т.п.), отключить зажигание, активировать систему охраны при её наличии, хорошо закрыть двери. Советуем оставить опущенным одно стекло, если вдруг из-за тестирования батареи случайно сработают замки на дверях.

 

Что такое устройство защитного отключения и как подобрать УЗО?

Перейти к другим статьям

Что такое УЗО?

УЗО, оно же выключатель дифференциального тока (ВДТ), расшифровывается как устройство защитного отключения и предназначено для отключения цепи, при превышении тока утечки (замыкание «фаза-земля») выше допустимого значения.

УЗО надежно защищает людей от поражения электрическим током и предохраняет от возникновения пожаров в результате замыканий на землю.

Причиной появления тока утечки на землю могут быть прикосновение человека к открытым токоведущим частям оборудования, повреждения изоляции проводов и так далее.

Как подобрать УЗО?

1. Количество полюсов

Одной из характеристик УЗО является количество полюсов. Существуют двух и четырех полюсные УЗО для защиты однофазных и трехфазных сетей соответственно.

2. Номинальный ток

Еще одной немаловажной характеристикой является номинальный ток УЗО. Все УЗО должны быть обязательно защищены автоматическим выключателем. Это реализуется либо:

  • использованием в цепи одновременно двух аппаратов – автоматического выключателя, который разрывает цепь при превышении допустимого значения тока и УЗО, которое разрывает цепь при утечке тока на землю.
  • использованием в цепи дифференциального автомата (дифавтомата), сочетающего в себе функции одновременно автоматического выключателя и УЗО.

Номинальный ток УЗО выбирается таким образом, чтобы его значение было на одну ступень выше, чем у автоматического выключателя, защищающего эту цепь. То есть если в цепи стоит автомат на 10А, то УЗО следует выбирать с номинальным током 16А.

3. Ток утечки

Следующий параметр, на который нужно обратить внимание при выборе УЗО – ток утечки.

Для определения этого параметра необходимо понимать где именно планируется устанавливать УЗО и для каких целей. К примеру:

  • для защиты человека от поражения электрическим током во влажных помещениях, таких как ванная комната, душевая и т.д. рекомендуется применять УЗО с повышенной чувствительностью – порядка 10мА. Однако, при использовании УЗО с повышенной чувствительностью, во избежание ложных срабатываний, необходимо быть уверенными в качестве электропроводки помещения, а длина этой цепи должна быть небольшой протяженности.
  • для помещений офисного и квартирного типа достаточным будет применение УЗО с током утечки 30мА. Как правило, устанавливается такое УЗО для защиты розеточной и осветительных линий.
  • УЗО с током утечки 100мА и 300мА используют для защиты линий с большой протяженностью. Такие значения, токов утечки не предназначены для защиты человека от поражения током, так как уже токи от 70 мА могут вызвать у человека паралич органов дыхания. УЗО с такими значениями применяются в основном для защиты от возгорания проводки, вызываемого большими токами утечки

4. Характеристика срабатывания ВДТ (УЗО)

Существуют две разновидности ВДТ (выключатель дифференциального тока) по типу срабатывания:

  • Тип AC – УЗО с такой характеристикой реагирует исключительно на токи утечки имеющие синусоидальную форму. Такие УЗО будут реагировать при возникновении токов утечки в случае повреждения изоляции кабеля или прикосновения человека. (является наиболее распространенным типом в России)
  • Тип A – УЗО с такой характеристикой реагирует на токи утечки постоянного и переменного тока, а также на пульсации возникающие в ходе работы электроприборов оснащенный полупроводниковыми приборами (стиральные машины, микроволновые печи и т.д.). (более дорогой и чувствительный вариант УЗО чем типа AC. Широкое применение имеет в Европейских странах)

5. Тип ВДТ (УЗО)

  • Электромеханическое – наиболее надежное, так как принцип работы основан на электромеханических устройствах (реле и тороидальный трансформатор). Гарантирует срабатывание при любых уровнях напряжения. Минусом является большая цена в сравнении с электронным УЗО.
  • Электронное – наиболее дешевое решение, принцип работы основан на электронной плате, встроенной в корпус УЗО. Для нормальной работы УЗО такого типа необходимо постоянное наличие напряжения в сети.

Перейти к другим статьям

Утечка тока — как найти самостоятельно

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

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

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

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

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

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

Какими приборами можно зафиксировать утечку электричества?

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

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

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

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

Как отыскать место утечки в электропроводке или кабеле

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

Средства защиты человека от токов утечки

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

Что такое ток утечки? — Sunpower UK

Sunpower Electronics имеет более чем 25-летний опыт торговли источниками питания, разрабатывая продукты для производства, чтобы обеспечить эффективные, мощные и долговечные решения для наших клиентов. Если вы не уверены и вам нужна помощь в выборе правильного блока питания для вашего проекта, свяжитесь с нами сегодня. Мы предлагаем множество услуг, в том числе изготовление блоков питания на заказ, разработанных специально для ваших производственных проектов, или же вы можете ознакомиться с нашим текущим ассортиментом продукции.

Что такое ток утечки?

Ток утечки — это ток, который течет от цепи переменного или постоянного тока в оборудовании к шасси или к земле, и может быть либо от входа, либо от выхода. Если оборудование не заземлено должным образом, ток течет по другим путям, таким как тело человека. Это также может произойти, если заземление неэффективно или прерывается преднамеренно или непреднамеренно.

Куда течет ток утечки

Ток утечки в оборудовании протекает, когда происходит непреднамеренное электрическое соединение между землей и частью или проводником, находящимся под напряжением.Земля может быть точкой отсчета нулевого напряжения или заземления. В идеальном случае ток утечки из блока питания должен проходить через заземляющее соединение в заземление установки.

Ток утечки в ноутбуках или устройствах, использующих двухконтактные вилки, в основном происходит через сигнальные кабели, подключенные к другому заземленному или незаземленному оборудованию, такому как принтеры. Другое оборудование обеспечивает путь к земле, если оно правильно заземлено, или может привести к поражению электрическим током любого, кто прикоснется к открытым металлическим частям, если оно не заземлено должным образом.

Утечка в устройствах в основном связана с несовершенством изоляторов или материалов, из которых изготовлены такие компоненты, как полупроводники и конденсаторы. Это приводит к утечке или протеканию небольшого тока через диэлектрик в случае конденсатора.

Ток утечки в фильтрах ЭМС

Ток утечки в источниках питания может возникать из-за фильтров ЭМС, в которых используются Y-конденсаторы между проводниками под напряжением и нейтралью. Это приводит к протеканию некоторого тока утечки от нейтрали или проводника под напряжением к корпусу источника питания, который обычно соединен с заземлением.

Большинство производителей источников питания указывают этот ток, который всегда должен быть ниже 3,5 мА в соответствии с правилами IEC-60950-1. Это гарантирует, что сила тока очень мала и не может нанести вред человеку, который прикасается к корпусу блока питания или соприкасается с ним. Источник питания с хорошим заземлением значительно снижает ток утечки, обеспечивая путь к земле с низким сопротивлением.


Ток утечки в фильтре ЭМС — Изображение предоставлено

Производители фильтров обычно указывают максимальный ток утечки через фильтр, но это только теоретические значения, и фактические значения могут отличаться от них, особенно если изменяются такие параметры, как напряжение или частота.Чтобы получить точное значение тока утечки, рекомендуется измерить ток, который течет на землю, когда фильтр работает.

Допустимые максимальные токи утечки

Существуют стандарты, определяющие максимальные токи утечки, безопасные для человека в различных условиях. Они различаются в зависимости от применения и типа возможного контакта, а также типа заземления.

Разработчики должны гарантировать, что ток утечки не причинит вреда пользователям, которые касаются корпуса источника питания или оборудования, находящегося под напряжением.Все приложения имеют свой верхний предел тока, который должен протекать. Медицинское оборудование и другое чувствительное оборудование должны иметь очень низкие токи из-за характера их применения и воздействия, которое они могут оказывать.

Стандарты более строгие в медицинском применении, так как слабые пациенты более уязвимы для поражения электрическим током, которое может привести к летальному исходу.

Типичные пределы тока утечки для приложения:

Информационные технологии

  • Постоянно подключен – 3.5 мА или более в некоторых приложениях
  • Передвижной или съемный, не ручной – 3,5 мА
  • Ручной – 0,25 мА

Медицинское оборудование

Допустимый ток утечки в нормальных условиях составляет 0,5 мА и 1 мА в условиях одиночной неисправности. Ток утечки очень опасен, если он превышает допустимый безопасный предел. Это еще хуже в медицинских приложениях из-за риска, который он представляет как для пациентов, так и для лиц, осуществляющих уход. Лишь небольшой ток должен протекать через человеческое тело, чтобы причинить вред, и он может быть смертельным для пациентов, чья иммунная система уже слаба.Ознакомьтесь с нашими блоками питания медицинского класса здесь.

Типовой ток утечки для различных классов оборудования

Оборудование класса I:

Должен иметь защиту от поражения электрическим током посредством основной изоляции в сочетании с защитным заземлением, подключенным к корпусу оборудования. Максимальный ток утечки составляет 0,75 мА для портативного устройства и 3,5 мА для другого оборудования.

Оборудование класса II:

Данное оборудование не имеет защитного заземления.В таком оборудовании используется усиленная или двойная изоляция для обеспечения защиты от поражения электрическим током. Максимальный ток утечки составляет 0,25 мА.

Класс III:

Это цепи сверхнизкого напряжения (SELV), в которых нет опасного напряжения.

Резюме

Ток утечки будет протекать, когда это нежелательно, либо из-за плохой конструкции, отказа заземления или изоляции в оборудовании, несовершенства материалов компонентов и т. д. Величину тока можно уменьшить за счет правильного проектирования и соблюдения лучших стандартов и практики.

Различные типы оборудования имеют допустимый максимальный ток утечки в зависимости от области применения и напряжения. Помимо конструкции, эффективным методом снижения тока утечки является обеспечение надлежащего заземления оборудования.

Все продукты Sunpower проходят обширный процесс тестирования и были разработаны таким образом, чтобы каждое устройство не только соответствовало всем требованиям, но и соответствовало более высоким стандартам, чем минимальные требования. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить ваши производственные требования.

Блоки питания медицинского класса Блоки питания ATX Блоки питания для DIN-рейки

Закрытый блок питания

Что такое тестирование 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 протекает по другим путям, например, по человеческому телу. Это также может произойти, если земля некомпетентна или нарушена непреднамеренно или преднамеренно.

Ток утечки в оборудовании протекает, когда происходит непреднамеренное электрическое соединение между землей и частью или проводником, находящимся под напряжением. Земля может быть точкой отсчета нулевого напряжения или заземлением. В идеальном случае ток утечки из блока питания должен проходить через заземляющее соединение в заземление установки.

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

Это измерение выполняется во время проверки электробезопасности устройства. Измеряются токи, протекающие через защитный проводник или металлические части земли.

Почему важно измерять ток утечки?  

Электрическая система обычно состоит из метода заземления, который обеспечивает защиту от опасности поражения электрическим током в случае нарушения изоляции.Система заземления состоит из заземляющего стержня, соединяющего прибор с землей. Если когда-либо произойдет катастрофический отказ изоляции между линией электропередач и токопроводящими частями, напряжение будет сброшено на землю. Ток, созданный из-за этого события, будет протекать, вызывая размыкание автоматического выключателя или перегорание предохранителя, что позволяет избежать опасности поражения электрическим током.

Очевидно, что при случайном или преднамеренном нарушении заземления или соединения с землей существует опасность поражения электрическим током. Вероятность удара может быть больше, чем предполагалось, в случае возникновения токов утечки.Даже в случае отсутствия пробоя изоляции проникновение токов утечки, протекающих через заземляющий стержень, по-прежнему представляет угрозу поражения электрическим током для кого-либо, кто соприкасается с незаземленной системой и землей одновременно.

Это вызывает огромную озабоченность, когда речь идет о медицинских приложениях, где пациент может стать получателем удара электрическим током. Шок может быть даже смертельным, если больной слаб или без сознания, или если ток течет во внутренние органы. Двухслойная изоляция, предлагаемая в незаземленном оборудовании, обеспечивает защиту.Безопасность в этом сценарии обеспечена, потому что оба слоя изоляции вряд ли разрушатся вместе. Тем не менее, ситуации, которые приводят к токам утечки, все еще существуют, и их необходимо учитывать.

Итак, как можно устранить или уменьшить последствия тока утечки? Измерьте ток утечки, а затем определите причину. Целью теста является измерение величины тока, проходящего через человека, когда этот человек прикасается к электрическому изделию.

Что делается во время измерения тока утечки?  
  • Используется счетчик, специально разработанный для определения токов утечки.
  • Ток, протекающий через заземляющий стержень, определяется путем последовательного подключения счетчика к заземлению.
  • Заземление разгерметизировано, и измеряется ток, протекающий к нейтральной стороне линии электропередачи, для оборудования обработки данных.
  • Счетчик также может быть подключен между выходами источника питания и массой.
  • Условия испытаний – это обмен нейтральными соединениями и линией переменного тока, а также включение и выключение выключателей питания при контроле тока.
  • Проверка выполняется после того, как система прогреется до типичной рабочей температуры.
  • Цель состоит в том, чтобы идентифицировать и измерить ток утечки в наихудшем случае.
  • Для очень малых токов утечки счетчик заменяется сетью, состоящей либо из резистора, либо из группы резисторов и конденсаторов.
  • Падение напряжения в сети затем измеряется с помощью вольтметра переменного тока.
  • Оборудование с двойной изоляцией или незаземленное проверяется путем прикрепления счетчика к любой токопроводящей части, к которой можно прикасаться, и к земле.
  • Медная фольга определенного размера помещается на корпус для непроводящих корпусов и определяется ток, протекающий от нее к земле .  
Тип оборудования Максимальный ток утечки
Класс I 0,75 мА для ручных устройств
  3,5 мА для других устройств
Класс II 0,25 мА
Класс III  Нет опасного напряжения

 

Как выполняется измерение тока утечки?  

Прямое измерение  

Прямое измерение имеет высокую точность, и используется счетчик, специально разработанный для определения токов утечки.Ток, протекающий в проводнике заземления, измеряется путем последовательного подключения счетчика к заземляющему контакту 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. Как правило, токоизмерительные клещи не регистрируют такие малые токи. После того, как мы поместим губки токоизмерительных клещей вокруг проводящего стержня или провода, снимаются показания тока, и значение зависит от интенсивности переменного электромагнитного поля вокруг проводника.Токоизмерительные клещи определят магнитное поле вокруг таких проводников, как проволочный бронированный кабель, одножильный кабель, водопровод и т. д. Парные нейтральный и фазный проводники однофазной цепи или все проводники под напряжением трехфазной цепи.

Тестирование различных типов проводников: 

  • При тестировании сгруппированных проводников цепи под напряжением магнитные поля, создаваемые токами нагрузки, компенсируют друг друга. Любой неравномерный ток, идущий от проводников к земле, измеряется токоизмерительными клещами и должен иметь показание меньше 0.1 мА.
  • Если вы выполнили проверку изоляции на отключенной цепи, результат будет в диапазоне 50 МОм или выше, поскольку тестер изоляции использует для проверки постоянное напряжение без учета емкостного эффекта.
  • Если бы вы измеряли одну и ту же цепь, нагруженную оргтехникой, результат был бы существенно другим из-за емкости входных фильтров этих устройств.
  • Когда много частей оборудования работает в цепи, результат будет коллективным, то есть ток утечки будет больше и вполне может быть в диапазоне миллиампер.Добавление новых единиц оборудования в цепь, защищенную GFCI, может привести к срабатыванию GFCI. А поскольку значение тока утечки зависит от того, как работает оборудование, УЗО может непреднамеренно отключиться.
  • При наличии телекоммуникационного оборудования величина утечки, показываемая токоизмерительными клещами, может быть значительно больше, чем величина утечки из-за полного сопротивления изоляции на частоте 60 Гц, поскольку телекоммуникационная система обычно состоит из фильтров, генерирующих токи функционального заземления, и других устройств, генерирующих гармоники, и т. д. .

Измерение тока утечки на землю  

  • Когда нагрузка включена, измеренный ток утечки включает утечку в оборудовании нагрузки. Если утечка достаточно мала при подключенной нагрузке,
  • , то утечка в цепи еще меньше. Если требуется только утечка в проводке цепи, отключите нагрузку.
  • Если вы проверяете однофазные цепи, зажимая фазу и нейтральный проводник, полученная величина будет равна любому току, протекающему на землю.
  • Проверьте трехфазные цепи, закрепив зажимы вокруг всех трех фазных проводников. Если присутствует нейтраль, она должна быть зажата вместе с фазными проводами, и измеряемой величиной будет любой ток, протекающий на землю.

Измерение тока утечки через заземляющий провод  

  • Для подсчета суммы утечек, поступающих в предлагаемое заземляющее соединение, установите зажим вокруг заземляющего стержня.

Измерение тока утечки на землю через непреднамеренные пути к земле.  

  • Зажим нейтрали/фазы/земли вместе распознает неравномерный ток, что означает утечку в проходе или электрической панели через непреднамеренные пути к земле.
  • При подключении к водопроводу или другим электрическим соединениям может возникнуть подобное неравенство.

Поиск источника тока утечки  

  • Эта серия измерений определяет общую утечку и источник. Первое измерение можно произвести на основном проводнике к панели.
  • Измерения со 2 по 5 выполняются последовательно для обнаружения цепей с большим током утечки.

Измерение тока утечки в медицинских устройствах  

Целью испытания на ток утечки является проверка того, что электрическая изоляция, используемая для защиты пользователя от риска поражения электрическим током, подходит для 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.

  • Чрезмерная утечка тока может вызвать фибрилляцию желудочков сердца, приводящую к остановке сердца, которая может привести к смерти.
  • Уровни измерения тока утечки зависят от емкости твердых изоляционных материалов изделий. Различные типы и количество слоев электрической изоляции приводят к различной величине собственной емкости через изоляцию. Эта емкость вызывает «утечку» небольшого количества тока через изоляцию.
  • Уровни тока утечки могут быть значительно повышены в продуктах, на которые распространяются требования EMI (FCC, CE-EMC). Эти продукты должны включать фильтры электромагнитных помех на входящем питании от сети, чтобы обеспечивать чистое питание чувствительной электроники, а также защищать от обратного излучения в линию электропередач. Эти фильтры включают конденсаторы для заземления, эти конденсаторы могут вызывать высокий ток утечки при нормальной работе. Если продукт предназначен только для профессионального использования, стандарт может разрешать высокий ток утечки с предупреждающей маркировкой для пользователя, чтобы убедиться, что продукт надежно заземлен (чтобы пользователь не подвергался воздействию высокого тока утечки).В противном случае необходимо добавить изолирующий трансформатор для питания продукта, тем самым изолируя продукт от земли, что почти устранит ток утечки на землю.

 

Тестеры тока утечки Hipot  
  • Испытание HIPOT, также называемое испытанием на электрическую стойкость, представляет собой обычное испытание, которое проводится в электротехнической промышленности. Это испытание высоким напряжением, при котором изоляция электрического изделия подвергается нагрузке на расстояние до 80 МОм.  
  • Если изоляция продукта может выдерживать гораздо более высокое напряжение в течение заданного времени, тогда она может выдерживать нормальное напряжение в течение всего срока службы.
  • Основной функцией тестера HIPOT является контроль чрезмерного тока утечки на землю.
  • Тестер
  • Hipot подает высокое напряжение на изоляцию тестируемого устройства. Обычно это значение выше 1400 В для тестирования устройства, которое планируется использовать при напряжении 220 В.
  • Клеммы A и B подключены к напряжению питания 220 или 110, клемма C заземлена, обратный провод плавает, как показано здесь.
  • Тестируемое устройство должно быть электрически отделено от земли.
  • Один провод от обмотки подключается к выходному высоковольтному датчику, а обратный провод к корпусу двигателя. Это подает высокое напряжение на обмотку и корпус.
  • Если обмотка короткая или слабая в любой точке, ток будет течь в обратном направлении, и измеритель отобразит этот ток.
  • Все тестеры HIPOT имеют функцию отключения при перегрузке по току для защиты самого тестера. Это важно в случае, если устройство полностью закорочено на корпус и при подаче высокого напряжения от тестера HIPOT протекает экстремальный ток.

Преимущества измерения тока утечки

Преимущества измерения тока утечки: 

  • Тестируемое устройство не введено в эксплуатацию, и его полярность не нужно менять на противоположную  
  • Нет нагрузки из-за высокого тока переключения   

Ток утечки может быть признаком неэффективной изоляции проводников. Можно отследить причину тока утечки с помощью слаботочных клещей для определения тока утечки, чтобы при необходимости интерпретировать упорядоченные измерения.При необходимости это позволяет более беспристрастно перераспределять нагрузки по всей установке.

 

Противодействие высоким токам утечки — Новости силовой электроники

Для обеспечения улучшенной защиты обслуживающего персонала в электроустановках все чаще используются автоматические выключатели дифференциального тока. Однако они часто срабатывают без необходимости из-за токов утечки, вызванных электрическими системами.Результатом являются простои оборудования и затраты, которые можно было бы предотвратить с помощью проектирования с учетом высоких токов утечки и целенаправленных контрмер. Поскольку преобразователи частоты и сетевые фильтры являются основными причинами возникновения токов утечки на землю, они заслуживают особого внимания.

 

В дополнение к предохранителям и автоматическим выключателям сегодня в электрических системах все чаще используются автоматические выключатели, управляемые дифференциальным током (также называемые УЗО, устройства защитного отключения).Предохранители защищают электрические системы в первую очередь от коротких замыканий и пожаров, тогда как УЗО обеспечивают надежную защиту обслуживающего персонала. Они регистрируют токи замыкания на землю, например, из-за дефекта изоляции, и отключают их до того, как кто-либо может пострадать. Проблема в том, что УЗО не может отличить дифференциальные токи, возникающие при нормальной работе, от токов, возникающих из-за опасных токов короткого замыкания. В частности, преобразователи частоты, необходимые для энергоэффективной работы двигателей, вызывают большие остаточные токи.

 

Кроме того, емкость кабелей и сетевых фильтров, необходимых для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС), создает дополнительные токи заземления. Таким образом, сумма всех токов утечки может вызвать срабатывание УЗО и отключить все нагрузки на одном и том же кабельном жгуте. Это приводит к простою оборудования, снижению производительности и, как следствие, к значительным затратам. Тем не менее, существуют меры по борьбе с высокими токами утечки, чтобы обеспечить эффективную, но безопасную работу.

 

Ток утечки и ток короткого замыкания

Термин «ток утечки» относится к току, который течет на землю в правильно работающей цепи или к внешнему токопроводящему компоненту. Другими словами, ток не возвращается через нейтральный проводник. То же самое относится и к току короткого замыкания, который возникает из-за дефекта изоляции между токоведущими проводами и течет обратно на землю. Даже если человек непосредственно коснется проводника под напряжением, ток замыкания стекает на землю.УЗО, расположенное выше по цепи, обнаруживает этот ток короткого замыкания и немедленно размыкает цепь.

Рис. 1: Токи утечки опасны для человека при отключении заземляющего провода

 

 

Такие токи короткого замыкания имеют высокую резистивную составляющую, в отличие от токов утечки, которые преимущественно имеют емкостное реактивное сопротивление. Однако УЗО не может различать различные типы токов утечки на землю. Таким образом, он может сработать уже тогда, когда сумма всех токов утечки превысит значение срабатывания.Это также возможно при нормальной работе, даже если нет неисправности.

Величина тока утечки зависит от конструкции системы привода, напряжения сети, частоты широтно-импульсной модуляции инвертора, длины кабелей и используемых фильтров помех. Кроме того, импеданс сети и концепция заземления системы также играют важную роль.

 

Токи утечки преобразователей частоты

Как в однофазных, так и в трехфазных инверторах напряжение сети сначала выпрямляется через мостовую схему и сглаживается.Из этого инвертор генерирует выходное напряжение, которое может изменяться по амплитуде и частоте в соответствии с требуемой скоростью двигателя.

Токи утечки в преобразователях частоты возникают из-за внутренних мер по подавлению помех и всех паразитных емкостей в кабелях преобразователя и двигателя. Однако самые большие токи утечки вызваны методом работы инвертора. Он непрерывно регулирует скорость двигателя с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ), которая генерирует токи утечки, намного превышающие частоту сети 50 Гц.Например, частота переключения инвертора может составлять 4 кГц, и соответствующие гармоники могут иметь очень большие амплитуды на более высоких частотах. Затем эти частоты передаются по кабелям двигателя к двигателю, поэтому кабели двигателя с заземленными экранами действуют как конденсатор на землю. Затем ток отводится на землю через эту емкость. Поэтому рекомендуется разделять кабели с фильтром и без фильтра, иначе высокочастотные помехи могут передаваться по кабелю с фильтром (см.2 ).

Рис. 2: Типичные токи утечки в моторном приводе с преобразователем частоты

 

 

Переходные токи утечки

Кроме того, при включении или выключении системы могут возникать переходные токи утечки. В зависимости от фазового угла включение системы может привести к резким скачкам напряжения в результате быстрого увеличения напряжения. То же самое происходит и при отключении блока из-за индуктивности в цепи.Эти быстрые скачки напряжения генерируют переходный ток утечки на землю через конденсаторы фильтра. Может случиться так, что УЗО отключит работу при первом включении системы.

 

Одним из способов предотвращения этого является использование УЗО с характеристиками задержки срабатывания. Чтобы серьезно не препятствовать способности УЗО обеспечивать безопасность, эти характеристики срабатывания установлены в узких пределах. УЗО типа В, как правило, уже имеют задержку срабатывания. Если такое УЗО не встроено, запустить машину по шагам относительно просто.Таким образом, для машин с несколькими блоками можно запускать различные преобразователи частоты один за другим.

 

Свойства УЗО

Задачей УЗО является немедленное прерывание цепи в случае неисправности. Для этого существуют различные конструкции. Такие устройства со значением срабатывания 300 мА часто используются для защиты от пожаров, а устройства со значением срабатывания 30 мА — от контакта с человеком. Если значения срабатывания достигаются из-за дефекта изоляции или прикосновения кого-либо к линии, УЗО немедленно срабатывает.

 

Стандарт

DIN VDE 0100-410 действует с июня 2007 г. и требует наличия устройства защиты от токов короткого замыкания для всех цепей розеток до 20 А с номинальным током короткого замыкания до 30 мА. Это также применимо к цепям до 32 А на открытых площадках, предназначенных для подключения переносного оборудования. Таким образом, вероятность того, что машина или устройство, не подключенное постоянно к электросети, также будет подключено к электроустановке, защищенной УЗО, относительно велика.Таким образом, как производитель, важно проверять машины на наличие токов утечки.

Помимо различных значений срабатывания, также стоит отметить различные характеристики УЗО. В зависимости от модели УЗО срабатывают только при синусоидальных токах замыкания. Другие чувствительны ко всем видам тока и также измеряют эти токи в диапазоне частот от 0 до нескольких килогерц (см. Таблица 1 ).

Таблица 1: Характеристики УЗО

 

 

На рис. 3 показана кривая характеристики срабатывания УЗО типа B+, чувствительного ко всем токам.Этот выключатель выдерживает все токи короткого замыкания до 20 кГц. Значение срабатывания 30 мА указано в диапазоне частоты сети 50 Гц, так как вероятность тока короткого замыкания в этом диапазоне наибольшая. Допустимое значение срабатывания увеличивается с частотой. Таким образом, высокочастотные токи утечки преобразователя частоты уже учтены.

Рис. 3: Характеристика срабатывания УЗО, чувствительного ко всем токам

 

 

Если невозможно снизить токи утечки в системе ниже порога срабатывания УЗО, существует возможность замены этого устройства на дифференциальный RCM (устройство измерения дифференциального тока).Здесь наибольший постоянный ток утечки системы (например, 60 мА) и значение срабатывания аварийного прерывателя (30 мА) суммируются (90 мА) и используются в качестве уставки. RCM допускает нормальный ток утечки в системе, но немедленно прерывает любой превышение уровня над пределом суммы.

 

Измерение токов утечки

Рекомендуется измерять ток утечки для каждой вновь устанавливаемой машины. Самый простой способ сделать это — измерить силу тока на заземляющем проводнике с помощью накладного амперметра ( Рис.4 ).

Рис. 4: Измерение тока на заземляющем проводе

 

 

Однако большинство накладных амперметров отображают только ток с частотой 50 Гц, и, таким образом, лучший способ измерения значения — с помощью системы анализа тока утечки. На рис. 5 показано, что ток утечки в более высоких частотных диапазонах (пример: 14 мА при 6 кГц) может быть больше, чем при 50 Гц (6 мА при 50 Гц). По результатам таких измерений можно на ранней стадии оценить причину возникновения тока утечки и принять меры по устранению.

Рис. 5: Ток утечки по частотному диапазону

 

 

При измерении тока утечки важно измерять ток в различных условиях эксплуатации. В частности, изменение скорости двигателя может иметь большое влияние на результирующий ток утечки. Например, токи утечки могут стать значительно больше, если частота коммутации инвертора кратна резонансной частоте фильтра ЭМС. Это вызывает колебания фильтра и может генерировать высокие токи утечки.

 

Токи утечки в фильтрах

В фильтрах ЭМС конденсаторы всех проводников соединены с землей. Ток постоянно протекает через каждый из этих Y-конденсаторов, и его величина зависит от размера конденсатора, напряжения сети и частоты. В идеальной трехфазной электросети с синусоидальными напряжениями сумма всех этих токов равна нулю. На практике, однако, имеет место непрерывный ток утечки на землю из-за сильного искажения напряжения сети.Это также присутствует, даже если машина не работает, другими словами, даже если напряжение подается только на фильтр. Большинство производителей фильтров указывают максимальный ожидаемый ток утечки, чтобы облегчить выбор наиболее подходящего фильтра. Имейте в виду, однако, что это теоретические значения, которые могут отличаться из-за несимметричной нагрузки или более высокой частоты (> 50 Гц). Таким образом, рекомендуется измерять ток на землю с установленными и работающими фильтрами (см. , рис. 6 ).

Рис. 6: Токи утечки в фильтрах

 

 

Многие преобразователи частоты поставляются со встроенными фильтрами или фильтрами, известными как посадочные места. Как правило, это простые и недорогие фильтры с небольшими дросселями и большими конденсаторами между фазными проводами и землей, которые вызывают большие токи утечки. Фильтрующий эффект больших Y-конденсаторов, как правило, может быть заменен только большей индуктивностью. Например, 1-ступенчатый фильтр с большими Y-конденсаторами необходимо заменить на 2-ступенчатый фильтр с двумя дросселями, что делает его больше и дороже.

Часто к таким фильтрам также прилагается сертификат соответствия ЭМС. Однако это справедливо только для идеальной установки и коротких кабелей двигателя. Более длинные кабели двигателя, например, более 10 м, требуют нового измерения ЭМС. Длинные кабели двигателя также создают большую емкость относительно земли, что, в свою очередь, может привести к большим токам утечки. Эти дополнительные несимметричные токи могут привести к магнитному насыщению дросселей фильтра. В результате фильтр теряет большую часть своей эффективности, а система выходит за допустимые пределы электромагнитной совместимости.

 

Снижение токов утечки в фильтрах

Для решения проблемы можно использовать более короткие кабели или выходной фильтр. Этот фильтр, также называемый синусоидальным фильтром, должен быть установлен непосредственно на выходе инвертора. Он эффективно ослабляет токи утечки выше 1 кГц за счет снижения скорости нарастания напряжения двигателя.

Если в системе используется несколько инверторов, целесообразно использовать центральный фильтр на входе в сеть вместо фильтра для каждого отдельного инвертора.Это не только экономит деньги и место, но и снижает ток утечки. Многие производители также предлагают специальные фильтры с малым током утечки для своих инверторов или суммирующие фильтры для использования на входе в сеть.

Особенно простым и эффективным способом снижения тока утечки является использование 4-проводного фильтра с нейтральным проводником вместо 3-проводного фильтра. Большинство фильтров с нейтральным проводником имеют меньшие токи утечки, поскольку между фазными проводниками и нейтральным проводником подключено много конденсаторов.При таком расположении ток утечки более эффективно возвращается через нейтральный проводник. Поскольку нейтральный проводник измеряется УЗО так же, как и фазные проводники, устройство не срабатывает, поскольку сумма токов равна.

Если фильтр не имеет достаточного ослабления, его можно комбинировать с дополнительным сетевым дросселем. Это уменьшает коэффициент пульсаций тока вместе с гармониками и, таким образом, обеспечивает меньшие токи утечки.

Заключение

Таким образом, следующие меры подходят для противодействия высоким токам утечки в системах с преобразователями частоты.Их также можно легко использовать в комбинации:

— Раздельные цепи в защищенных/незащищенных зонах УЗО

— Отдельные фильтрованные и нефильтрованные кабели

— Запуск преобразователя частоты по шагам

— Размещение преобразователя частоты близко к двигателю (короткие кабели двигателя)

— Защита от перенапряжения для защиты от скачков напряжения

— УЗО с запаздывающими характеристиками

— Дифференциальный УЗД (устройство измерения дифференциального тока)

— Сетевые дроссели

— Центральный фильтр на входе сетки вместо нескольких отдельных фильтров

— Используйте 4-проводные фильтры с нейтральным проводником вместо 3-проводных фильтров

.

— Выходной фильтр (синусоидальный фильтр)

— Фильтры с малыми токами утечки

 

Что такое ток утечки? — Power Electronic Tips

Ток утечки неожиданно протекает почти во всех цепях, даже при отключенном питании.Утечка тока не ограничивается электроникой, компьютерами или небольшими сигнальными цепями, ее также можно обнаружить в промышленном оборудовании и трехфазных электроустановках. Некоторый ток всегда найдет путь к земле, будь то через заземляющую изоляцию, которая должна защищать проводку в электроустановке в проводке промышленного оборудования, или через слабые диэлектрические изоляторы внутри конденсаторов, которые предназначены для обхода или защиты цепи. Даже небольшое количество тока может протекать по альтернативным путям, устройствам защиты цепи и изоляторам всех видов.

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

. Рисунок 1: Токоизмерительные клещи или амперметр обнаруживают и измеряют переменный ток в проводнике в широком диапазоне. (Источник: Fluke)

в качестве электронных переключателей. По мере того, как технология создает меньшие и более эффективные транзисторы, ток утечки становится более серьезной проблемой по сравнению с изолирующими барьерами.(Транзисторы могут уменьшаться в размерах, а электроны — нет, поэтому потери мощности из-за утечки тока увеличиваются благодаря развитию все более мелких узлов в полупроводниковой технологии. В большинстве случаев ток утечки нежелателен.

 

Ток утечки может привести к постоянной трате энергии, и в кругах конечных пользователей это называется потерей «вампирской силы»; ответ на который заключается в том, чтобы отключить зарядные устройства, когда они не используются. Однако потеря мощности — не единственная проблема, которую может создать ток утечки.Ток может утекать из одной цепи в другую, если ток утечки находит легкий путь к земле и может усугубляться из-за различных условий окружающей среды, таких как температура или сигналы, работающие на высоких частотах.

Ток утечки – это факт жизни. Однако его можно уменьшить, используя более совершенные методы проектирования, другие материалы или компоненты, а также более качественные изоляторы. Если вы подозреваете проблему с током утечки (например, прибор всегда бьет вас током или кажется, что при выключенном выключателе питания происходит чрезмерная трата энергии), вы можете определить источник тока утечки с помощью тестирования и измерения.Если величина тока утечки незначительна, то, возможно, не стоит тратить время на попытки уменьшить ток утечки. На макроуровне (например, электрическая проводка в доме) вы можете использовать амперметр для поиска источника протекающего тока, когда выключатель питания выключен. Амперметр должен быть откалиброван, очищен и использован 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.Во всех случаях не забывайте проверять неожиданные проводники, включая изоляторы, которые могут обеспечивать путь к земле.

 

 

 

 

Ток утечки – обзор

9.4.3 Защита протекторными анодами для отвода тока в электролизных установках с напылением металла

Защита от коррозии анодными токами утечки с помощью протекторных анодов для отвода тока, также может применяться в электролизе заводы с осаждением металлов, такие как электрорафинирующие заводы.При этом принцип защиты предполагает установку анодов из электрорафинированного металла в зонах действия анодного тока. По мере приведения защищенного участка металлической конструкции в электрический контакт с анодом растворенный металл под действием внешнего анодного тока смещается от защищаемого металла к активно растворяющемуся аноду. Ток, стекающий с анода, расходуется на его растворение. Эта защита не сопровождается загрязнением электролита, поскольку анод изготовлен из того же металла, который растворяется в процессе промышленного электрорафинирования.

Поскольку технологические решения для электрорафинирования подобраны таким образом, что рафинирующий металл растворяется при минимальном перенапряжении, то основная доля внешнего анодного тока, воздействующего на структуру пассивного металла, сосредоточена на анодах.

Рассмотрим возможность применения этого принципа для защиты титана и нержавеющей стали 18-10 в условиях электрорафинирования меди и для защиты титана в условиях электрорафинирования никеля.Как видно из рисунка 9.10, при потенциалах активного растворения меди и никеля (кривые 1–3) титан и нержавеющая сталь находятся в устойчивом пассивном состоянии (кривые 4 и 5). Плотности тока в пассивном состоянии этих последних металлов на 3–4 порядка меньше, чем плотности тока активного растворения меди и никеля. Это указывает на возможность применения данного принципа защиты в рассматриваемых условиях.

Рисунок 9.10. Анодные поляризационные графики на титане (1, 2), нержавеющей стали 18-10 (3), меди (4) и никеле (5) в электролитах электрорафинирования меди (1, 3, 4) и никеля (2, 5).

Для проверки эффективности данного принципа защиты были проведены гальваностатические испытания с использованием комбинированных электродов сталь 18-10–медь и титан–медь в электролите электрорафинирования меди и титан–никель в электролите электрорафинирования никеля. Каждый из этих электродов состоял из двух цилиндрических образцов диаметром 10 мм, изготовленных соответственно из защищаемого и рафинирующего металлов. Для соединения этой пары образцов на конце одного из них было сделано глухое отверстие под центральный винт, а на конце другого — хвостовик под центральный винт.Хвост был ввинчен в отверстие. Кольцевая прокладка изолировала соединяемые торцевые поверхности образцов от проникновения раствора.

Испытания проводились при плотности тока 5 мА/см 2 (отнесенной к площади поверхности анода) и при отношении площадей рабочей поверхности защищаемого металла к площади поверхности анода из 2,5:1. Как для титана, так и для нержавеющей стали потенциал разомкнутой цепи, установленный до поляризации, был близок к потенциалу анода.При контакте с медью и никелем оно равнялось соответственно 0,37 и 0,095 В. Защищаемые металлы сохраняли металлический блеск, а потери их массы были близки к нулю. Ток полностью шел на растворение меди и никеля с эффективностью, близкой к 100 % (с учетом растворения в виде ионов Cu 2+ и Ni 2+ ). Коррозия этих металлов была равномерной и скорость ее достигала значений соответственно 66 и 55 г/м 2 ч.Таким образом, испытания подтвердили эффективность рассматриваемого способа защиты от коррозии.

Важным преимуществом этого метода является его способность защищать пассивные металлы независимо от значения их активационного потенциала.

Следует отметить, что расход анодов не приводит к дополнительным расходам и потерям материала анода, т.к. аноды для защиты от коррозии, как и аноды для электрорафинирования, изготавливаются из металлов, предназначенных для растворения .Наоборот, эти аноды позволяют в некоторых случаях «улавливать» токи утечки и отводить их на процесс рафинирования металла.

Скорости растворения рафинирующих металлов в технологических растворах электрорафинирующих установок достаточно высоки даже при отсутствии внешнего анодного тока. Эта скорость сильно возрастает под действием анодного тока, поэтому для защиты приходится использовать аноды большой массы. Тем не менее, они нуждаются в постоянном наблюдении и контроле и часто подлежат замене.Поэтому, несмотря на высокую эффективность этого способа защиты, возможности защиты от коррозии протекторными анодами весьма ограничены.

В условиях электролиза с осаждением металла на катоде возможности защиты растворяющимся анодом могут быть расширены за счет использования специального устройства [36], упрощенная схема которого приведена на рис. 9.11.

Рисунок 9.11. Упрощенная схема устройства с двумя чередующимися электродами для защиты металлоконструкций от коррозии внешними токами в условиях электролиза с напылением металла на катод (пояснения даны в тексте) (см. цветную табличку 5).

Электроды 3 и 4, изготовленные из коррозионно-стойких токопроводящих материалов, устанавливаются между двумя частями 1 и 2 металлической конструкции, находящимися под действием внешнего тока I e . Каждый из электродов покрыт слоями 5 и 6 металла, который осаждается на катоде в данном процессе электролиза. Переключатель Р любого вида (электронный, механический и т. д.), представленный в примере на рис. 9.11, подключен к электродам 3 и 4. Он состоит из статора А, имеющего восемь неподвижных контактов а, б, в, г, д, f, g и h и вращающийся крестообразный ротор Б с четырьмя подвижными контактами.

Устройство работает следующим образом:

При положении ротора, указанном на рисунке 9.11 сплошными линиями, контакты а–д и в–г замкнуты; тем самым электрод 3 входит в контакт с частью 1, а электрод 4 с частью 2 конструкции. Основная доля внешнего тока I e , вытекающего из электролита в части 1, направляется через контакты a–e на электрод 3 и расходуется на растворение слоя 5 и дополнительное осаждение металла на слой 6 электрода 4.Эти процессы происходят из-за малых значений перенапряжения растворения анодного металла и его осаждения на этот же металл. Другими словами, при таком положении ротора слой 5 работает как растворяющий анод, а слой 6 работает как катод из того же металла. Стрелками указаны направления протекания тока I e от момента втекания его в часть 1 и до вытекания из части 2 (к которой ток течет через контакты г–с ) в электролит .

По мере растворения слоя 5 до заданной толщины ротор B автоматически поворачивается на 45° в положение, указанное на рис. 9.11 пунктирными линиями. При этом контакты a–e и c–g размыкаются, а контакты h–d и f–b замыкаются. Из рисунка видно, что в этом случае ток идет от части 1 структуры через контакты h–d к слою 6, работающему как растворяющий анод. При этом металл осаждается на слой 5, который работает как катод, от которого ток через контакты f–b течет к части 2 конструкции.При следующем повороте на 45° электроды заново меняют свои функции. Таким образом, слои 5 и 6 наносятся на электроды 3 и 4, которые поочередно увеличиваются и уменьшаются в толщине.

Устройство может быть установлено внутри изоляционной вставки, расположенной между защищаемыми металлическими трубами. Толщина слоев 5 и 6 выбрана в зависимости от величины внешнего тока и площади поверхности электродов 3 и 4. Устройство обладает всеми преимуществами принципа защиты от коррозии растворением анодов, и в то же время время не требует постоянного контроля и замены растворяющих анодов.Также не требуется применение анодов большой массы. Кроме того, устройство предотвращает отложение металла на участках конструкции, где действуют катодные токи. Такое отложение обычно происходит в виде дендритов, которые препятствуют протеканию электролита внутри труб.

Ток утечки — обзор

Обратный ток утечки в переходах Шоттки обычно определяет напряжение мягкого пробоя, определяемое максимально допустимым уровнем обратного тока утечки для безопасной работы.Чтобы однозначно определить практический E сурф , мы выбираем максимальную плотность обратного тока утечки ( Дж R, макс. ) 1 мА/см 2 или 100 мА/см 2 . Значение 1 мА/см 2 представляет собой типичную плотность обратного тока утечки при номинальном напряжении блокировки в коммерческих SBD, а 100 мА/см 2 служит более мягким критерием.

Для получения практичного E серфинга необходим точный расчет обратного тока утечки.Как обсуждалось в нашей предыдущей работе (Li et al., 2020a), численная модель обратной утечки оказалась наиболее точной, поскольку она включает как снижение силы изображения (IFL), так и эффект легирования в полупроводниках, как показано на рис. Рис. 1А и В соответственно. В этой модели обратный ток утечки ( Дж R ) может быть выражен как

Рис. 1. Иллюстрация (A) эффекта снижения силы изображения (IFL), (B) эффекта легирования и (C ) как IFL, так и эффекты допинга вместе.

(5) jr = a⁎tkb∫emin + ∞te · ln1 + exp-e-efmkbtde,

где A = 4 πm K B 2 e / h 3 — постоянная Ричардсона, E — энергия электрона, EFm — энергия уровня Ферми в металле Шоттки, Emin — минимальная энергия, необходимая для возникновения туннельного процесса (Murphy and Good, 1956) . TE — вероятность передачи через барьер. Если за уровень нулевой энергии принять EFm, то энергетический профиль минимума зоны проводимости барьера Шоттки при ИФЛ будет иметь вид:

, где ϕ B — высота барьера Шоттки, N D — чистая концентрация доноров, а ε с — диэлектрическая проницаемость полупроводника. Третий и четвертый члены в правой части (6) охватывают эффект IFL и эффект легирования соответственно. В приближении типа Венцеля-Крамерса-Бриллюэна (ВКБ) TE определяется выражением (Murphy and Good, 1956)

(7)TE=1+exp−2iℏ∫x1x2pxdx−1,ifE≤Ec,max1,ifE> Ec,max,

, где x 1 и x 2 — классические точки поворота, где Ecx=E, а px=-i2mtEcx-E, в которых м t 9056 .Ec,max=eϕB−Δϕ — максимальная потенциальная энергия огибающего барьера Шоттки силой изображения, как показано на рис. 1C. Обратите внимание, что Ec,max естественным образом разделяет две составляющие обратного тока утечки: барьерное туннелирование (когда E≤Ec,max) и термоэлектронную эмиссию (когда E>Ec,max). Мы убедились, что эта численная модель хорошо согласуется с аналитическими моделями Мерфи и Гуда (Murphy and Good, 1956) в пренебрежении эффектом легирования (Li et al., 2020a), а также с аналитическими моделями Падовани и Стрэттона (Padovani and Stratton, 1966), когда ИФЛ игнорируется.

В β-Ga 2 O 3 , поскольку эффективная масса электронов зоны проводимости почти изотропна и отсутствует долинное вырождение (Peelaers and Van de Walle, 2015), мы используем одну эффективную массу для обоих постоянная Ричардсона ( м ) и эффективная масса проходки м т при значении 0,31 м 0 (Zhang et al., 2018). Диэлектрическая проницаемость принята равной 10 ε 0 (Hoeneisen et al., 1971). На рис. 2 показана зависимость измеренного обратного тока от E surf (характеристики JE ) в почти идеальных Ni-Ga 2 O 3 диодах с барьером Шоттки (SBD) (Li et al., 2020а). Используя вышеупомянутую численную модель обратной утечки, можно хорошо воспроизвести характеристики обратной утечки, а также температурную зависимость с высотой барьера в качестве единственного подгоночного параметра (Li et al., 2020a). Кроме того, высота барьера, полученная из фитинга, хорошо согласуется со значениями, полученными из измерений прямого тока-напряжения ( I-V ) и напряжения-емкости ( C-V ), что позволяет предположить, что численная модель является достаточно точной.

Рис. 2. Измеренная зависимость плотности обратного тока утечки от температуры от поверхностного электрического поля в диодах с барьером Шоттки Ga 2 O 3 (Li et al., 2020a). Численная модель обратной утечки может точно воспроизвести характеристики утечки с высотой барьера в качестве единственного подгоночного параметра при каждой температуре.

Используя численную модель обратной утечки, можно легко рассчитать практический максимум E прибой как функцию высоты барьера в β-Ga 2 O 3 SBD.Результаты расчетов при 25 °C и 150 °C показаны на рис. 3A и B соответственно. Для возможности обобщения результатов в расчетах пренебрегают эффектом легирования. Это может быть оправдано, так как отсутствие эффекта легирования не приведет к существенным ошибкам. В частности, мы проверили, что даже при чистой концентрации легирования 2 × 10 18 см − 3 максимальная ошибка, вызванная пренебрежением эффектом легирования, меньше 0,09 МВ/см. Как видно из рис.3, несмотря на некоторый разброс, можно наблюдать хорошее совпадение между экспериментами и результатами расчетов, что подтверждает правильность наших расчетов.

Рис. 3. Расчетное практическое максимальное поверхностное электрическое поле ( E Surf ) в зависимости от высоты барьера в β-Ga 2 O 3 SBD при (A) 25 °C и (B) 150 °C, а также сообщаемые экспериментальные данные из Корнелла (Li et al., 2020a; Saraswat et al., 2020), Университета штата Аризона (ASU) (Fu et al., 2018; Yang et al., 2019), Технологический институт Вирджинии. (VT) (Allen et al., 2019; Wang et al., 2019), Университет Флориды (UF) (Carey et al., 2019), Xidian University (Zhou et al., 2019), CETC’13 (Wang et al., 2020), NICT (Higashiwaki et al., 2015; Lin et al., 2019), Mitsubishi (Watahiki et al., 2017) и SYSU (Lu et al., 2020).

Из рис. 3 видно, что практический максимум E прибой увеличивается почти линейно с высотой барьера. Как и ожидалось, когда высота барьера недостаточно высока (< 2.2 эВ), практический максимум E сурф в Ga 2 O 3 SBD ниже критического электрического поля Ga 2 O 3 (6–8 МВ/см). С другой стороны, можно достичь максимального прибоя E , близкого к прибою E , если реализована достаточно высокая высота барьера (> 2,2 эВ).

Характеристики тока утечки конденсаторов

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

Ток утечки постоянного тока

— одна из ключевых характеристик, которую следует учитывать при выборе конденсатора для вашей конструкции.Другие важные параметры включают рабочее напряжение, номинальную емкость, поляризацию, допуск и рабочую температуру. Основные определения тока утечки и его обратное значение — сопротивление изоляции можно найти в следующей статье здесь.

Ток утечки и его влияние на характеристики конденсаторов

Проводящие пластины конденсатора разделены диэлектрическим материалом. Этот материал не обеспечивает идеальной изоляции и допускает утечку тока через него.Ток утечки постоянного тока относится к этому небольшому току, который протекает через конденсатор при подаче напряжения. Величина этого тока в основном зависит от приложенного напряжения, температуры конденсатора и периода заряда.

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 пленочные конденсаторы имеют небольшой ток утечки.Очень малый ток утечки обычно называют «сопротивлением изоляции».

В электронных схемах конденсаторы используются для самых разных целей, включая развязку, фильтрацию и связь. Для некоторых применений, таких как системы электропитания и системы связи усилителей, требуются конденсаторы с малыми токами утечки. Алюминиевые электролитические конденсаторы и танталовые конденсаторы имеют высокие токи утечки и, как правило, не подходят для таких применений. Пластиковые и керамические конденсаторы имеют меньшие токи утечки и обычно используются для связи и хранения.

Ток утечки в зависимости от сопротивления изоляции

Диэлектрические материалы, используемые в конденсаторах, не являются идеальными изоляторами. Небольшой постоянный ток может протекать или «просачиваться» через диэлектрический материал по разным причинам, характерным для каждого диэлектрика. В результате, когда конденсатор заряжается до определенного напряжения, он медленно теряет свой заряд. Когда он теряет заряд, напряжение между электродами конденсатора падает.

Ток утечки (DCL) и сопротивление изоляции (IR) находятся в простой математической зависимости друг от друга:

R (ИК) = V / I (DCL) или I (DCL) = V / R (IR)

Поскольку значения взаимосвязаны, использование терминов «ток утечки» и «сопротивление изоляции» зависит от типа диэлектрика.Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют относительно большую утечку, которая поэтому называется током утечки. В качестве альтернативы, пластиковые пленочные или керамические конденсаторы имеют очень малый ток утечки, поэтому эффект измеряется сопротивлением изоляции. См. рис. 1. обзор IR на наиболее распространенных типах конденсаторов с диэлектриком.

Как правило, сопротивление изоляции имеет тенденцию к уменьшению при более высоких значениях емкости. Из практических соображений сопротивление изоляции может быть выражено в мегаомах при низких значениях емкости и в ом-фарадах (соответствует секундам) при более высоких значениях емкости.Выражение Ом-Фарад позволяет использовать одну цифру для описания характеристик изоляции данного семейства компонентов в широком диапазоне значений емкости. Ток утечки также зависит от температуры. С повышением температуры увеличивается и ток утечки.

Рис. 1. Значения типов конденсаторов по отношению к сопротивлению диэлектрической изоляции (IR)

Токи утечки DCL в электролитических конденсаторах также упоминаются в статье здесь.

Зависимость тока утечки от времени

Режим зарядки/разрядки

Когда к конденсатору, соединенному последовательно с резистором, прикладывается напряжение постоянного тока, конденсатор начинает заряжаться со скоростью, зависящей от приложенного напряжения, состояния заряда относительно его конечного значения, последовательного сопротивления и собственной емкости.Произведение сопротивления и емкости называется постоянной времени (I = R x C) цепи. Фактически это время, необходимое для зарядки конденсатора на 63,2% от разницы между начальным значением и конечным значением. Таким образом, зависимость заряда от времени соответствует кривой, показанной на рисунке 2. В течение этого времени зарядный ток соответствует красной кривой, также показанной на рисунке 2.

Рис. 1. Кривые зарядки и разрядки конденсатора

Заряд конденсатора в любой момент времени t рассчитывается по следующему уравнению:
Q = C x V x [1 – e-t/RC]

Зарядный ток уменьшается в соответствии с уравнением:
I = V/R x e-t/RC

Где e = 2.7182818, так называемое «натуральное число», или основание натурального логарифма, ln(x).

Токи утечки некоторых конденсаторов зависят от времени. В момент подачи напряжения на конденсатор ток достигает своего пика. Возникновение этого пикового тока зависит от конструкции конденсатора. В случае алюминиевого электролитического конденсатора это формообразующая характеристика конденсатора и внутреннее сопротивление источника напряжения. Когда конденсатор заряжается, 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.

Некоторые конденсаторные технологии, такие как алюминиевые, танталовые и пленочные конденсаторы, обладают свойствами самовосстановления. Процесс самовосстановления может оказывать существенное влияние на токи утечки конденсаторов, в то время как точные механизмы могут зависеть от типа конденсаторной технологии. Зависимость токов утечки от времени также обусловлена ​​типом диэлектрического материала и его структурой. Другие параметры, определяющие значение этого малого тока, включают тип электролита, емкость и формирующее напряжение анода.Ток утечки керамического конденсатора не меняется со временем.

Зависимость тока утечки от температуры

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

По сравнению с керамическими конденсаторами танталовые конденсаторы имеют большие токи утечки.Постоянный ток утечки танталового конденсатора увеличивается с повышением температуры. Токи утечки танталовых конденсаторов немного увеличиваются, когда они хранятся в условиях высокой температуры. Это небольшое увеличение тока утечки носит временный характер и устраняется приложением номинального напряжения на несколько минут. Кроме того, ток утечки танталового конденсатора немного увеличивается, когда компонент подвергается воздействию высокой влажности. Формирование напряжения помогает обратить вспять это временное увеличение тока утечки.

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

Зависимость тока утечки от напряжения

Постоянный ток утечки конденсатора сильно зависит от приложенного напряжения.Для алюминиевых электролитических конденсаторов этот ток увеличивается с ростом рабочего напряжения. Когда рабочее напряжение превышает номинальное напряжение и приближается к формирующему напряжению, ток утечки увеличивается экспоненциально. Когда напряжение, подаваемое на алюминиевый электролитический конденсатор, превышает импульсное напряжение, усиливается тенденция к повышению температуры, деградации электролита, образованию избыточного газа и другим вторичным реакциям. По этой причине эксплуатация алюминиевого электролитического конденсатора выше номинального напряжения недопустима.Постоянный ток утечки алюминиевого электролитического конденсатора резко падает, когда приложенное напряжение падает ниже номинального.

Ток утечки алюминиевого электролитического конденсатора увеличивается, если компонент хранится в течение длительного периода времени. Такие конденсаторы восстанавливаются до первоначальных характеристик путем восстановления. Процесс включает подачу номинального напряжения на конденсатор примерно на полчаса.

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.

Мифы о DCL

Есть несколько распространенных мифов, связанных с током утечки конденсаторов DCL, которые можно услышать и сегодня:

Миф 1: Ток утечки IR/DCL возникает из-за трещин в диэлектрике .

Это была одна из первых воображаемых теорий о том, почему диэлектрики имеют ток утечки, без детального понимания физических механизмов внутри изоляторов.Действительно, трещины и «несовершенства» диэлектрической структуры могут быть причиной увеличения тока утечки и катастрофических отказов отдельных «неисправных» компонентов. С другой стороны, это может быть не основной проблемой для основного уровня тока утечки — мы должны понимать механизмы физической проводимости, которые имеют место в диэлектрике конкретной конденсаторной технологии.

Подробное описание механизмов проводимости выходит за рамки этой лекции, но давайте упростим его, что в конденсаторе проводимость через диэлектрик может быть сложена из трех основных механизмов (все три типичны для электролитических конденсаторов):

  • Омическая проводимость
  • Механизм Пула-Френкеля – можно представить, как электрон или дырки «прыгают» через ловушки во внутреннем объеме диэлектрика
  • Механизм туннелирования – это опасная зона, которая должна происходить над рабочее напряжение.При высокой напряженности электрического поля электроны/дырки ускоряются, чтобы преодолеть все барьеры с риском лавинного эффекта и катастрофического выхода из строя детали, приводящего к короткому замыканию. Таким образом, мы можем предположить, что это основной механизм электрического пробоя. Металлические электроды могут иметь некоторые субоксидные слои, которые являются полупроводниковыми, а также электролит в электролитических конденсаторах может проявлять довольно полупроводниковое поведение — поэтому на самом деле во многих случаях на конденсаторах мы сталкиваемся не с простыми структурами металл-изолятор-металл, а более сложными Системы металл-изолятор-полупроводник, где барьеры на границе раздела могут играть ведущую роль в общих значениях тока утечки DCL.

    Миф 2: Ток утечки IR/DCL является мерой надежности компонента

    Этот распространенный миф на самом деле связан с мифом 1, поскольку предполагалось, что часть с более высоким током утечки также имеет большее количество трещин и, следовательно, представляет более высокий риск надежности.

    Как мы узнали из приведенного выше описания мифа 1, фактический ток утечки «стандартного» конденсатора обусловлен механизмами его диэлектрической проводимости и конструкцией (согласование электрических потенциалов).DCL конденсаторов, произведенных статистически нормально, не является мерой надежности, и много раз подтверждалось, что скрининг хвостового распределения DCL не улучшает основные показатели надежности.

    ОДНАКО, Изменение DCL , так как устойчивость конструкции к внешним нагрузкам может быть мерой надежности. Существует ряд проверенных методов экранирования, которые являются частью спецификаций (MIL, ESA) или применяются производителями внутри компании в качестве ноу-хау, когда применяется определенное (термо) механическое и электрическое напряжение с последующим экранированием DCL для повышения уровня надежности и сортировки. вне подозрительных частей.

    Практический пример: Довольно часто можно было услышать, что ток утечки на танталовых твердых электролитических конденсаторах с электродом из MnO2 возникает из-за трещин в диэлектриках.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.

2019 © Все права защищены.