Схема подключения УЗО в однофазной сети с заземлением и без «земли»

Устройство защитного отключения обезопасит электропроводку в частном доме либо квартире от токов утечки, но в то же время не защитит провода от короткого замыкания и перегрузок электросети. Именно поэтому данное изделие устанавливают вместе с автоматическим выключателем. Далее мы рассмотрим, как правильно сделать схему подключения однофазного УЗО к сети с заземлением и без него!

Лучше всего осуществлять монтаж изделия после электрического счетчика, но перед автоматом.

К Вашему вниманию 4 типовых схемы подключения УЗО в однофазной сети.

Подсоединение одного общего АВДТ:

Схема монтажа нескольких устройств защитного отключения на каждую группу:

Подключение нескольких устройств защитного отключения вместе с вводным АВДТ:

Монтаж в двухпроводной сети (без заземления):

Учтите, что подключать аппарат нужно сверху, последняя картинка предоставлена только для наглядности, чтобы вы понимали, как монтируется УЗО в сети без заземляющего проводника. Также обратите внимание на то, что каждый из вариантов имеет следующую последовательность подсоединения элементов: вводной автомат – счетчик – УЗО. Такая схема подключения УЗО максимально защищает Вашу электропроводку от всех видов угроз.

Также хотелось предоставить Вам пару рекомендаций по составлению данной схемы:

• Если проводка в частном доме либо квартире будет включать в себя не один мощный электроприбор, то лучше для каждой группы проводников установить по отдельному устройству защитного отключения. Такой вариант позволит контролировать каждый прибор отдельно и в свою очередь при неполадках отключать электроэнергию не во всей электросети, а только в определенном месте.
• Если электросеть будет простой, без мощной бытовой техники, то лучше использовать установку дифавтомата. Данный аппарат одновременно защищает сеть не только от токов утечки, но и от КЗ вместе с перегрузками (функции АВ).

На видео ниже наглядно рассматриваются предоставленные варианты монтажа автоматическиого выключателя дифференциального тока , а также объясняется, где рационален каждый из способов подсоединения:

Вот и все, что хотелось рассказать о схемах подключения УЗО в однофазной сети с заземлением и без так называемой “земли”. Надеемся, что данные проекты были для Вас полезными и понятными!

Также читают:

Схема подключения УЗО в однофазной сети

Среди неотложных мер, обеспечивающих электробезопасность в квартирах или частных домах, широкое распространение получила схема подключения УЗО в однофазной сети. Однако, в случае неправильных действий устройство защитного подключения вместо пользы может причинить вред. УЗО могут устанавливаться не только в однофазных, но и трехфазных сетях. В одном случае они стоят на входе и защищают от утечек тока всю квартиру, а в другом – подключаются к отдельным линиям и защищают только отведенный участок сети. Для каждого варианта используется своя схема подключения, защитного устройства.

Однофазное УЗО

В квартирах жилых домов электричество поступает к каждому потребителю по однофазной сети с номинальным напряжением 220 В. Соответственно, для защиты от утечки тока используется однофазное УЗО, рассчитанное на нагрузку до 63А и способное мгновенно отключать подачу электроэнергии при возникновении нештатных ситуаций.

Обычно схема УЗО наносится на его корпус, обеспечивая правильное подключение устройства. В том числе и УЗО в двухпроводной сети без заземления, как один из вариантов. Это позволяет исключить некорректную работу и выход из строя данного прибора.

Подключение однофазного устройства осуществляется с помощью двух проводов – фазного и нулевого, которые соединяются с клеммами ввода. На выходе также имеется две клеммы, предназначенные для подключения соответствующих проводов. Перед выполнением монтажных работ необходимо обесточить всю электрическую сеть. Сам прибор должен свободно помещаться в распределительном щитке.

Подключенное однофазное УЗО обладает следующими положительными качествами:

• Появляется возможность ограничения коммутационных и грозовых импульсных напряжений значением до 2000 вольт.
• Возможность подключения к прибору алюминиевых и медных проводников.
• Повторное заземление нулевого проводника не вызывает потерю чувствительности.
• Все защитные устройства этого типа оборудованы яркой световой индикацией, указывающей на наличие или отсутствие сетевого напряжения.

Подключение УЗО к однофазной сети с заземлением

По своей сути любое УЗО является своеобразным индикатором, с помощью которого осуществляется контроль токов утечки. Такие приборы не способны защитить электрическую сеть, поэтому они устанавливаются совместно с автоматическими выключателями. Как правило, они подключаются последовательно, обеспечивая максимальную защиту в случае превышения нормального уровня потребления электроэнергии.

Надежность защиты людей, приборов, оборудования и проводки существенно повышается при использовании УЗО схемой подключения с заземлением. Конструкция самого заземления и его тип выбирается в индивидуальном порядке, исходя из конкретных условий эксплуатации. В большинстве квартир и частных домов электрическая проводка выполнена в однофазном варианте. Номинальное напряжение составляет 220 вольт. Подключить устройство защитного отключения в однофазную сеть довольно просто.

Существуют различные варианты соединений, выполняемые по одному и тому же принципу. При решении вопроса, как подключить УЗО с заземлением, широкое распространение получила схема, при которой прибор размещается на входе в жилье, непосредственно за электрическим счетчиком. Однако в случае срабатывания прибора, возникают сложности с определением конкретной причины.

Поэтому, при наличии большого количества бытовых приборов и оборудования, устройства защитного отключения устанавливаются на каждую группу потребителей. В случае критической ситуации происходит срабатывание только одного прибора, отключающего одну из линий. Провод заземления в схеме подключается, минуя УЗО, напрямую к потребителям. Таким образом, УЗО и заземление существенно повышают электробезопасность. Сама схема подключения наносится на корпус прибора.

Подключение УЗО к однофазной сети без заземления

Устройство защитного отключения можно подключить в электрическую сеть, даже если заземление полностью отсутствует. Довольно часто такая ситуация встречается в зданиях старой постройки, где однофазные линии проложены силовыми кабелями, имеющими только одну фазу и ноль. Третий провод под заземление не был предусмотрен изначально.

Для решения вопроса, как подключить УЗО без заземления, схема требует полной замены проводки и устройства заземляющего контура по периметру здания. Однако большинство людей не в состоянии выполнить такие объемы работ, в первую очередь из-за их высокой стоимости. Поэтому установка УЗО выполняется без защитного заземления. В приборе предусмотрены клеммы для подключения только фазного и нулевого проводов, отдельная точка для заземления отсутствует.

Таким образом, схема подключения УЗО без заземления предполагает отключение электроэнергии, поступающей в сеть, когда во входящем и выходящем токе изменяются потенциалы. Вместе с устройством защитного отключения рекомендуется установка автоматического выключателя. Таким образом, гарантируется защита от короткого замыкания в случае повреждения кабеля. Бытовая техника не перегорает во время скачков напряжения в сети. Один аппарат УЗО не в состоянии справиться со всеми задачами, он способен лишь предотвратить утечку переменного тока.

Согласно ПУЭ, схема подключение УЗО без заземления запрещает применение устройств, реагирующих на дифференциальный ток в четырехпроводных трехфазных цепях, когда объединяется заземление и рабочий ноль. При подключении защитного устройства сразу ко всей электрической сети, ее схема значительно упрощается. В качестве исходных данных потребуются параметры имеющегося силового кабеля и суммарная сила тока при одновременном подключении всех бытовых приборов.

Подключение УЗО в частном доме без заземления выполняется в виде последовательной схемы. В случае каких-либо изменений, предусматривающих добавление новых потребителей, последовательность подключения каждого элемента должна сохраняться. Как правило, они просто подключаются на определенном участке цепи. Однофазная электрическая сеть, при отсутствии заземляющего провода, предусматривает размещение УЗО перед счетчиком электроэнергии и до распределительного щита. Далее подключаются автоматы совместно с выравнивателем напряжения. Подобная схема позволяет контролировать состояние проводки во всем доме, а не только ее отдельных линий.

В некоторых случаях установка УЗО на даче без заземления в однофазной сети предусматривает установку отдельных автоматов на линии с оборудованием повышенной мощности. Это дает возможность не отключать напряжение во всем доме при высоком напряжении.

Подключение УЗО к трехфазной сети

В отличие от однофазной сети, где имеется лишь фаза и ноль, трехфазная сеть характеризуется тремя фазными проводниками, обозначаемыми на схемах, как L1, L2 и L3. Напряжение между фазами составляет 380 вольт, а между фазой и нулем – 220 вольт. трехфазных электрических сетях нагрузка между фазами должна распределяться равномерно, так как перекос может привести к аварийной ситуации.

Количество проводников в сети может быть четыре или пять. Первый вариант используется при подключение УЗО без заземления, а во втором случае пятый проводник является заземляющим. В качестве примера можно рассмотреть четырехполюсное УЗО, подключаемое к трехфазной сети, где четвертым проводом является нейтраль. Схема подключения такая же, как и в однофазном варианте, за исключением количества фаз. В процессе монтажа нужно правильно соединять провода на соответствующих входах и выходах.

Как правило, трехфазные 4-х полюсные УЗО предназначены для защиты от больших токов утечки и пожаров. Защита людей осуществляется с помощью дополнительных однофазных приборов, устанавливаемых на каждой отходящей линии и реагирующих на незначительные токи в пределах 10-30 мА. Все однофазные УЗО защищены автоматическими выключателями.

Таким образом, данная схема защищает не только трехфазную сеть. Она вполне может защитить три однофазные сети. В последнем варианте все нулевые провода соединяются с выходной нулевой клеммой УЗО на специальной шинке.

Как правильно подключить УЗО

Большое значение имеет правильное подключение защитного устройства. В случае каких-либо нарушений УЗО будет постоянно срабатывать без видимых причин.

Основными ошибками, нарушающими работу УЗО в процессе дальнейшей эксплуатации, считаются следующие:

• Нулевые проводники двух защитных устройств соединяются между собой после УЗО. В результате такого соединения при подключении нагрузки они оба будут срабатывать. Если нагрузка отключена, срабатывания не произойдет и внешне все будет выглядеть нормально.
• В таких же двух УЗО проводники могут быть перепутаны местами. При нажатии кнопки ТЕСТ они будут срабатывать как положено. Однако при подключении нагрузки к любому из них, произойдет одновременное срабатывание обоих устройств.
• После УЗО нулевой и защитный проводник соединяются между собой. Подобная ошибка при подключении допускается чаще всего. В результате возникает неравенство токов в проводниках фазы и нуля, поскольку часть тока будет забирать на себя защитный проводник. При включении прибор будет мгновенно срабатывать даже без нагрузки.
• В случае неполнофазного соединения фазный провод подключен в нужные клеммы, а нулевой – вообще проходит мимо устройства сразу же к нулевой шине или нагрузке. Проверка кнопкой ТЕСТ покажет нормальное функционирование, но при подключении нагрузки произойдет срабатывание, поскольку будет отсутствовать прохождение обратного тока по нулевому проводу. Установленный в УЗО трансформатор тока, определит эту разность как утечку, после чего прибор сразу же сработает.

Схема подключения УЗО как правильно подключить УЗО без заземления примеры советы

В современном электрораспределении большое значение уделяется функциональности и безопасности. Для надежной и безопасной эксплуатации электрооборудования применяется ряд защитных приборов, среди которых устройства защитного отключения (УЗО), отвечающие за обнаружение токов утечки с последующим отключением от энергопитающей сети.
Больше информации о назначении и принципе действия УЗО. В данной статье мы рассмотрим варианты подключения этого защитного устройства.
Приборы, защищающие от токов утечки на землю (дифреле и дифавтоматы), имеют разные типы и схемы подключения, отличаются назначением.

Как правильно подключить УЗО?

Схема подключения УЗО и автоматов в электрическом щите составляется заранее проектирующим специалистом, а в некоторых случаях – электриком-монтажником.
Обратим ваше внимание на то, что электрик, устанавливающий устройства защиты, должен быть компетентен, с опытом подобного монтажа.
Современным высококвалифицированным электрикам, имеющим опыт работы с различным профессиональным электрооборудованием, не составит большого труда правильно подключить УЗО.

Подключение УЗО в однофазной и трехфазной сетях

В двухпроводной сети распределения, где используются L-проводник (фаза) и N-проводник (нейтраль), применяется схема подключения УЗО без заземления.
Такой способ подключения применяется в основном в домах старой постройки, где нет заземления.

Варианты подключения УЗО в однофазной сети

• Схема №1 – общее УЗО для 1-фазной сети

  Вариант схемы подключение УЗО в квартире без заземления.

  УЗО устанавливается в электрический щит на входе силовой линии.
  В схеме УЗО находится между вводным 2-полюсным автоматом и остальными распределительными 1-полюсными автоматическими выключателями.
  В данном случае УЗО обеспечит защиту всех отходящих линий, если возникнет ток утечки.
  Данная схема подключения УЗО без земли имеет один недостаток – поскольку устройство защиты общее, одно на все линии, при аварийной ситуации нельзя будет точно определить, на какой линии неисправность.

• Схема №2 – общее УЗО для 1-фазной сети + счетчик + заземление

  В этом варианте представлена схема подключения УЗО с заземлением в однофазной сети с электрическим счетчиком.

  Обратите внимание, что в современных устройствах защиты, чтобы правильно подключить УЗО, нет необходимости монтажа питающих проводников только строго сверху или строго снизу устройства.
  В современный аппаратах допускается подключение питающих проводников как сверху, так и снизу, но в любом случае чтобы избежать ошибки при подключении УЗО, внимательно ознакомьтесь с техническим паспортом устройства.

• Схема №3 – общее УЗО для 1-фазной сети + групповые УЗО

  Схема подключение УЗО в квартире, где общее УЗО скомбинировано с групповыми устройствами защиты, является одной из самых практичных и самой защищенной. В этой схеме защитная функция по утечке тока групповых устройств дублируется (страхуется) общим УЗО.
  В такой схеме целесообразно подобрать устройства защитного отключения так, чтобы при аварийной ситуации они не срабатывали одновременно – соблюсти селективность в подборе УЗО.

  Плюсы: это самая безопасная схема подключения УЗО и дифавтомата, поскольку каждая линия защищена от утечек тока отдельно и в общем.

  Минусы: УЗО, схема подключения которых предполагает защиту отдельно выделенных групп, имеет два фактора, которые обязательно нужно учитывать – большое количество занимаемого места в электрическом щите и увеличение общего бюджета на закупку такого количества оборудования.

Варианты подключения УЗО в трехфазной сети

• Схема №1 – общее УЗО для 3-фазной сети + групповые УЗО

  Ниже показана схема подключения трехфазного УЗО на вводе, после вводного автоматического выключателя.
  Также в схеме присутствуют отдельные групповые защитные устройства – однофазное и трехфазное УЗО. Селективность соблюдена по чувствительности к токам утечки, на вводном – 300мА, а на групповом – 30мА.

• Схема №2 – общее УЗО для 3-фазной сети + счетчик

Перед монтажными работами рекомендуем ознакомиться со всеми инструкциями к подключаемым аппаратам защиты.
Внимательность и соблюдение всех предписаний обеспечат вам безопасность и правильное подключение УЗО.

Схема подключения двухполюсного УЗО в однофазной сети

Всем здравствуйте.

Продолжим изучать схемы подключения УЗО.

И сегодня мы более подробно рассмотрим схему подключения двухполюсного УЗО в однофазной сети. 

Это самая распространенная схема подключения УЗО в однофазной сети.

Здесь нет ничего сложного.

Используя приведенную схему, Вы можете самостоятельно подключить УЗО в своей квартире, загородном доме или на даче.

Схема подключения УЗО. Однофазная сеть.

Либо в паспорте, либо на корпусе самого УЗО смотрим куда подключить фазу, а куда нейтраль (ноль). Для приходящего фазного проводника введено обозначение 1, для исходящего фазного проводника введено обозначение 2, ноль обозначается стандартным символом N.

Корпус УЗО. Схема подключения.

Условия подключения УЗО в однофазную сеть

Главное условие подключения УЗО — это подключение его ТОЛЬКО после автоматического выключателя.

Это необходимо, чтобы автоматический выключатель защищал от увеличения тока, как электросчетчик, так и само УЗО.

УЗО может выйти из строя, если ток нагрузки, проходящий через УЗО  превысит его номинальный рабочий ток. Поэтому необходимо устанавливать автоматический выключатель с номинальным током не выше, чем рабочий ток УЗО.

Также необходимо соблюдать правильность подключения ноля (нейтрали). Если этим пренебречь, то в процессе эксплуатации возникнут следующие последствия:

• если перепутать клеммы (фазу и ноль) в подключении электронного УЗО (читайте про разновидности УЗО), то оно сразу же выйдет из строя или не будет работать вообще, т.к. у электронных УЗО питание встроенной микросхемы происходит от напряжения сети

В приведенной выше схеме все условия соблюдаются. 

На этом статью на тему схема подключения двухполюсного УЗО в однофазной сети можно закончить. Если же Вы не уверены в себе, то подключение УЗО Вы можете доверить специалистам электролаборатории. Они проведут быстро и качественно установку УЗО и сделают все необходимые проверки и замеры УЗО.

P.S. И в завершении статьи посмотрите видео о крутом танце…на улице.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Схема подключения УЗО с заземлением и без

Автор Alexey На чтение 6 мин. Просмотров 1.3k. Опубликовано 10.01.2016
Обновлено 10.01.2016

Устройство защитного отключения (аббревиатура УЗО) защитит проживающих в квартире людей от поражения электричеством, а саму постройку предохранит от возгорания из-за утечки тока, способной разогреть материалы в месте пробоя до температуры плавления и горения изоляции.

рис.1

Потраченное время и ресурсы окупятся спокойствием и уверенностью в своей электросети после установки УЗО в доме, в квартире, на даче. Но, существует мнение, что в старых сетях без заземления защита будет ложно срабатывать, или окажется неработоспособной. Приведённая ниже статья опровергает это утверждение, детально описывая все способы подключения.

Принцип работы

Коротко принцип работы:

1. Прибор сверяет количество электричества, пришедшего с фазного провода и ушедшего в нулевой. При исправной системе данные параметры должны быть одинаковые;
2. Если человек касается чего-нибудь под напряжением, или случается утечка, часть тока, которая пришла с фазы, уходит в землю, минуя нулевой провод УЗО, тем самым нарушая баланс токов, что вызывает отключение защитного устройства;
3. Устройство реагирует на ток, намного меньше смертельно опасного значения, и срабатывает настолько быстро, что организм ощущает едва заметный шок.

Некоторые «специалисты» утверждают, что установка УЗО невозможна в частном доме, или на даче, где имеется старая двухжильная проводка. Это заблуждение связано с тем, что в таких вариантах нулевой проводник имеет соединение с заземлением.

Каждая нижеприведённая схема подключения УЗО в домашнюю однофазную или трёхфазную электросеть, с заземлением или без него, будет работоспособной, если соблюдать основополагающие правила, изложенные ниже.

https://youtu.be/wz55OW0cvIY

Изолированный ноль

Критически важное правило, указывающее как правильно подключить УЗО: выходной нулевой провод должен быть надёжно изолирован от земли и других нулевых проводников так же, как и фаза.

Иначе будут ложные срабатывания защиты при подключении любой нагрузки – ток будет уходить в землю, минуя дифференциальный трансформатор (датчик утечки устройства защиты), из-за чего появившийся фазный ток вызовет срабатывание размыкающего механизма.

Поэтому, ещё одно правило монтажа: после подключения УЗО нужно обязательно включить нагрузку, прежде чем захлопнуть дверцу электрощитка.

Стоит также попеременно включать все имеющиеся заземлённые электроприборы – возможно, что некоторые из них уже имеют небольшой пробой, не ощущавшийся по причине заземления, но достаточный для того, чтобы вызвать отключение.

Также надо включить все автоматы после УЗО, проверив надёжность всех ответвлений, – где-то в подвале, или гараже может быть повреждена изоляция.

Проверка УЗО (рис.2)

Защитить УЗО

Поскольку упомянуты защитные автоматы, стоит напомнить ещё одно важное правило: УЗО не рассчитано на срабатывание от перегрузки и короткого замыкания. В этом случае, вместо защиты от воспламенения, оно само станет причиной пожара в щитке.

Поэтому осуществляется дополнительная защита от сверхтоков с помощью связки УЗО + автомат. При превышении номинального тока автомата, он сработает, но с некоторой задержкой. Номинальный ток устройства защитного отключения означает предел работоспособности. При его превышении будут сильно нагреваться внутренние элементы, что приведёт к повреждению прибора.

Поэтому, номинальный ток для УЗО выбирают на одно значение выше, чем у защищающего автомата.

УЗО и автомат вместе , дифавтомат включает два этих элемента (рис.3)

Соединение нулевых проводов

При разветвлении сети с помощью некоторого количества автоматов, включённых после УЗО, возникает проблема с подключением нулевых проводов. Некоторые электрики пытаются впихнуть эти провода в выходное нулевое гнездо УЗО, подпиливая проводники, откусывая часть жилок в многожильном проводе.

Подключения больше двух проводов в один зажим не рекомендуется, по причине большого тепловыделения скрутки, а также, потому что возникает потребность много раз зажимать и откручивать клемму, что неблагоприятно сказывается на его надёжности.

Шина нулевая (рис.4)

Поэтому, выходные нули контура УЗО подсоединяют на отдельную нулевую, обязательно изолированную шину. В продаже имеется большое количество таких изоляторов, крепящихся как на дин рейку, так и на корпус щитка.

Вышеупомянутые правила действуют для всех нижеприведённых схем:

Подключение УЗО в однофазную сеть

Устройство будет работать как в двухжильной сети, так и с третьим дополнительным заземляющим проводом РЕ. Разным будет характер срабатывания – в первом случае устройство среагирует на ток, прошедший через человеческое тело.

Во втором варианте, при пробое изоляции на корпус внутри электроприбора, поражения не произойдёт вообще – устройство сработает сразу в момент неполадки. Для каждого УЗО в паспорте и на корпусе указана схема подключения. Простейший вариант подключения без заземления:

Пример подключение УЗО к розетке (рис.5)

Схема с заземлением:

Пример подключения УЗО с заземлением (рис.6)

Здесь жёлто-черной линией (рис.6) указан РЕ проводник, которого может не быть в старых сетях, а ноль является заземлённым. В этом случае, нулевые провода, уходящие в квартиру, следует отключить от нулевой шины и подключить на отдельную изолированную шину для контура УЗО.

На рисунке 7 пунктиром указаны нулевые проводники имеющейся старой проводки, которые нужно подключить к изолированной нулевой шине.

Подключение старой проводки к УЗО (рис. 7)

Подключение ЧЕТЫРЕХ ПОЛЮСНОГО УЗО в трехфазную сеть, используя нейтраль

Принципиально способ подключения ничем не отличается от предыдущего, просто больше проводов из-за дополнительных двух фаз, и нужно соблюдать порядок их подключения, особенно в случае использования трёхфазных электродвигателей, которые будут вращаться в обратную сторону, если поменять фазы местами.

рис.8

На рисунке 8 показана разветвлённая сеть с подключением двух трёхфазных и однофазного УЗО. Схема будет работать как с заземляющим проводником РЕ, так и без него.

Подключение четырехполюсного УЗО в трехфазную сеть без использования выходного нейтрального провода

Трёхфазные двигатели могут не иметь нулевого провода, его просто некуда подключать, поэтому схема подключения УЗО будет выглядеть таким образом(рис. 9):

рис.9

Электродвигатель, или другая аппаратура, имеющая соединения фаз звездой или треугольником, будет работать без нулевого провода. Кожух мотора должен быть заземлён, только в этом случае, если случится пробой обмоток на корпус, УЗО сработает.

Подключение четырехполюсного УЗО в однофазную сеть

Бывают случаи, что уже имеется трёхфазное УЗО, а нужно однофазное. Если требования по номинальным токам нагрузки и утечки подходят, то замена возможна, при подключении ноля на соответствующую клемму и фазы на любой из полюсов. Схема такая же, как для двухполюсного однофазного УЗО (рис.10).

рис.10

Итог:

• Подключать устройства следует соответствующего диаметра проводами ВВГ, проследив за тем, чтобы не было их натяжения, провисания, запутанности.
• При подключении нескольких УЗО, для каждого устройства должна быть своя нулевая шина и важно не перепутать нулевые проводники разных контуров, используя провода с разноцветной изоляцией, маркируя их дополнительно символьными обозначениями.
• Заземляющий проводник РЕ не влияет на принцип работы, с его помощью происходит моментальное отключение при появлении напряжения на корпусе электроприборов.

Схема подключения узо в однофазной сети с заземлением в частном доме и квартире

Развитие техники электроснабжения привело к появлению замечательного прибора – устройства защитного отключения, или УЗО. К сожалению, и сегодня его нет во многих домах и квартирах. В то время как сравнительно недорогое и небольшое устройство поможет сберечь и Вашу семью, и бытовую технику и жилье. Без сомнения, если в электрощите Вашего дома прибора защитного отключения еще нет, необходимо озаботиться его установкой.

Однофазное и трехфазное УЗО

Назначение устройства защитного отключения

Устройство защитного отключения предназначено для защиты людей от поражения электрическим током, а также электропроводки от возгорания. В случае прикосновения человека к токоведущим частям прибор фиксирует утечку тока и мгновенно разрывает цепь питания.

Для защиты людей устанавливают защитные приборы с током срабатывания 30мА. Для потребителей электроэнергии в ванной применяют прибор с током отсечки 10мА, так как в помещении с повышенной влажностью вероятность удара электричеством возрастает.

С целью предотвращения возгорания подключают условно называемое противопожарное УЗО. Такой прибор отключает нагрузку при токах 100-500мА. В домашней электропроводке практикуется применение прибора с током отсечки 100мА. При повреждении изоляции проводов может возникнуть короткое замыкание, искрение и возгорание. Защита фиксирует недопустимую утечку тока и отключает питание, предотвращая возникновение описанной ситуации.

УЗО в домашнем распределительном боксе

Если «выбивает» УЗО, для поиска неисправности необходимо выключить все автоматические выключатели, следующие по схеме после прибора защитного отключения. После этого сначала включают прибор защиты, а затем и автоматы — последовательно, по одному. Защита вновь сработает при попытке включения автоматического выключателя на неисправной линии.

Устройство и принцип работы УЗО

Внутренняя электрическая схема УЗО состоит из дифференциального трансформатора и реле. К одной обмотке трансформатора подключены провода фазы, к другой – нуля. В том случае, когда по проводникам линии и нуля протекает одинаковый ток, магнитные поля индуктивностей компенсируют друг друга.

Устройство защитного отключения изнутри

Принцип работы УЗО состоит в том, что при наличии утечки тока в электропроводке, его величина по проводникам фазы и нуля будет разной. В этом случае возникает разность потенциалов, которая включает внутреннее реле, контакты последнего разрывают цепь питания потребителей.

Следует отличать УЗО от дифференциального автомата. Принцип его работы состоит в том, что он выполняет функции УЗО и автоматического выключателя, то есть фиксирует не только токи утечки, но и предельный ток, протекающий через устройство.

Если в схеме электроснабжения предусмотрено несколько приборов защиты, работающих в паре с автоматическими выключателями, их выгодно заменить дифференциальными автоматами и сэкономить место в распределительном щите.

На практике чаще применяют ограниченное число относительно дорогих устройств защитного отключения при заметно большем количестве автоматов. Для контроля функционирования устройства защитного отключения на его корпусе предусмотрена кнопка ТЕСТ. Если ее нажать возникает принудительная утечка тока, что вызывает срабатывание защиты. Следует проверять эффективность защиты при контроле и обслуживании распределительного щитка.

Существует два вида УЗО: двухполюсное, для работы в однофазной сети 220 В и четырехполюсное, для применения в трехфазной сети 380 В. В последнем случае контроль утечек производится по каждой из трех фаз. При наличии проблемы даже на одной из них произойдет отключение всех линий нагрузки.

Общие правила подключения устройства защитного отключения

Существует немалое количество практических вариантов подключения УЗО, к сожалению, не все из них верные. Продумывая схему электроснабжения дома или квартиры, необходимо решить:

• какое количество приборов защиты следует установить;
• в каком месте подключить защиту;
• как правильно провести электромонтаж.

Пример монтажа УЗО в электощите

Рассмотрим практические рекомендации, которые позволят принять правильное решение в Вашем случае. Проще всего установить отдельное устройство на каждый потребитель, но это достаточно дорого. Вероятно, так можно поступить в отношении газового котла, холодильника и компьютера. Во всяком случае, возможно подключение УЗО на три оговоренных потребителя. Чем более индивидуальную защиту Вы предусматриваете, тем меньше вероятность отключения важных потребителей по причине наличия проблем в каких-то других цепях.

Некоторые линии, например, сеть освещения, может быть защищена только противопожарным УЗО. Осветительные приборы не имеют металлических поверхностей, то есть опасность поражения людей электрическим током при касании маловероятна.

Наоборот, как мы уже отмечали, в ванной комнате складываются худшие условия для удара электричеством, так что для приборов в ванной разумно предусмотреть отдельное УЗО с током отсечки 10мА. В наиболее бюджетном варианте применяется одно общее устройство защитного отключения с параметром срабатывания 30мА.

Противопожарное или общее УЗО включается в схему сразу после счетчика электроэнергии. Устройство защитного отключения, установленное после входного автомата и электросчетчика, рассчитывается на номинальный рабочий ток на ступень выше значения у предшествующего автоматического выключателя. Например, если на входе имеется автоматический выключатель на 32А, модуль защиты выбирается на 40А.

Так делается для того, чтобы защитить от перегрузки контакты более дорогого устройства. Очевидно, это правило не работает при использовании нескольких УЗО. В этом случае его рабочий ток должен быть больше, чем номинал каждого из установленных после устройства защиты автоматов.

При монтаже модуля защиты сверху к нему подключаются проводники нуля и фазы, подводящие напряжение, а снизу подсоединяются одноименные провода нагрузки. Таковы правила монтажа большинства модульных устройств, о которых знает каждый электрик. Не следует вводить в заблуждение тех, кто будет работать с электрощитом.

Практические схемы монтажа в однофазной сети с заземлением

В рамках данной статьи рассматриваются примеры подключения УЗО в схеме электроснабжения с заземлением. При этом возможно применение защитного отключения в квартире при отсутствии заземляющего проводника, о чем рассказано в материале «Как можно подключить узо в однофазной сети без заземления: схемы подключения».

Наиболее простая схема подключения УЗО в квартире

На вышеприведенной схеме электромонтажа представлен простейший вариант подключения однофазного УЗО, возможный в квартире с потребляемой мощностью до 8,8кВт. Рабочий ток устройства 50А выбран на ступень выше номинала для входного автомата 40А. Предусмотренное УЗО срабатывает при токе утечки 30мА, что обеспечивает защиту от поражения электричеством людей. При этом для электроприборов ванной предпочтительна величина 10мА, так что защита во влажном помещении снижена.

Для контроля утечек в электропроводке достаточна чувствительность 100мА, однако при небольшой ее общей протяженности ложных срабатываний вводного УЗО с параметром 30мА не будет.

Провод фазы с выхода устройства защитного отключения подключен к входам всех автоматических выключателей. Нулевой проводник с его выхода соединен с шиной нуля. К шине заземления подключен защитный проводник с этажного щита. Трехжильный кабель от каждой группы потребителей (освещение, розетки и т. п.) подключается:

• защитный желто-зеленый провод — к шине заземления;
• нулевой провод синего цвета — к шине нуля;
• провод фазы красного цвета (или любого другого) — к выходному контакту соответствующего автомата.

Схема подключения УЗО в квартире с энергопотреблением до 11 кВт

Данная схема подключения УЗО возможна в квартире с мощностью потребления до 11кВт. Для защиты проводки большой протяженности от возгорания предусмотрено противопожарное устройство с током утечки 100мА, и линия освещения подключается от него. В данном варианте нулевой провод кабеля, подающего питание на осветительные приборы, подключается к выходу вводного УЗО, а не к шине нуля.

Схема подключения УЗО и дифференциальных автоматов в доме

Приведенный вариант подключения двух однофазных УЗО и двух дифференциальных автоматов подходит для дома с потребляемой мощностью до 11кВт. Сеть ванной, как положено, контролирует устройство, рассчитанное на утечку 10мА. Шина защиты в данном случае соединена с индивидуальным контуром заземления. Для сети ванной и розеток предусмотрены дифференциальные автоматы, вместо пары УЗО плюс автомат.

Это уменьшило количество приборов на щите и позволило обойтись всего одной шиной нуля. Нулевые проводники ванной и розеток подключаются напрямую к выходам дифференциальных автоматов, а не к нулевой шине. Нулевой провод кабеля, подающего питание на осветительные приборы, подключается к выходу противопожарного УЗО, а не к шине зануления.

Схема подключение УЗО Легранд по французским стандартам

УЗО известной марки Legrand подключается по обычной схеме: сверху вход, снизу выход устройства. Чаще всего клеммы N находятся справа и помечаются на корпусе. Выше приведена схема электроснабжения, принятая во Франции.

В данном случае оба проводника, и нуля и фазы, проходят через двухполюсный автомат. Такой метод разводки обеспечивает безопасность в том случае, если нуль и фаза перепутаны на входе. Нулевая шина в таком варианте не требуется.

Схема подключения УЗО АВВ в паре с автоматами

УЗО марки ABB подключается по стандартным правилам. Приведенная выше схема демонстрирует применение однополюсных автоматов. Здесь каждое устройство защитного отключения имеет свою шину нуля и путать их нельзя.

Подключение вводного УЗО в сети 380 В

Схема подключения УЗО в сети 380 В

Трехфазное четырехполюсное УЗО подключается с соблюдением тех же общих правил, что и однофазное. В данном примере использованы устройства марки Legrand. Клеммы нуля у них находятся справа.

Для питания трехфазной плиты установлено отдельное четырехполюсное УЗО с током утечки 30мА. Ванная и розетки подключены на 3 фазы с применением дифференциальных автоматов. Ноль кабеля освещения подключается к выходу противопожарного прибора защиты.

Подключение трехфазной нагрузки без провода нуля

Вышеприведенная иллюстрация демонстрирует подключение трехфазного УЗО в случае применения асинхронного двигателя в сети 380 В. В данном варианте отсутствует нулевой провод соединяющий устройство защиты и нагрузку. Корпус электродвигателя необходимо подсоединить к шине заземления.

Возможные ошибки при подключении устройства защитного отключения

Ошибки при подключении УЗО приводят к его отказу, срабатыванию без видимых причин, либо к тому, что оно не будет выполнять защиту людей и электропроводки. В общем виде могут быть допущены три вида ошибок:

• неправильно выбран рабочий ток и контролируемый ток утечки;
• неверное место подключения в схеме электроснабжения помещения;
• ошибки при выполнении электромонтажных работ.

Сначала разберем ошибки неправильного выбора параметров защиты. Если рабочий ток УЗО меньше или равен току срабатывания подключенного последовательно с ним автомата, его контакты могут не выдержать нагрузки и сгорят.

Аккуратный монтаж помогает выполнить подключение УЗО без ошибок

Ток утечки в сети, которую контролирует устройство защиты, должен составлять не более 40% данного параметра УЗО. В ином случае устройство защиты будет срабатывать без должной причины. Чем больше протяженность проводки, тем меньше ее общее сопротивление изоляции и больше токи утечки. Наоборот, при выборе устройства с завышенным током утечки не будет обеспечена защита человека от удара электричеством.

Касательно места подключения УЗО в схеме электроснабжения, его нельзя включать:

1. Перед счетчиком электроэнергии. В этом случае ее возможно воровать.
2. Параллельно счетчику электроэнергии. В такой ситуации счетчик будет занижать показания.
3. Без последовательно подсоединенного автомата. В таком варианте УЗО выйдет из строя при повышенной нагрузке или коротком замыкании.

При выполнении электромонтажа в щитке существует немало вариантов ошибок:

• подключение нулевых проводников к клеммам фазы, а фазных проводов — к нулевым зажимам;
• подсоединение проводов, подающих питание снизу, а нагрузку — сверху;
• подключение одного из проводов, подающих питание снизу, а второго — сверху;
• объединение нулевых проводников на выходе разных приборов защиты;
• объединение фазных проводов на выходе нескольких устройств защиты;
• подключение нулевого провода нагрузки до УЗО;
• соединение нулевого и защитного проводников в щитке;
• соединение нулевого и защитного проводников в розетке;
• подключение нулевого провода на корпус щита или нагрузки;
• подсоединение заземления розеток к водопроводу и системе отопления.

Щит в стадии монтажа: нагрузка к УЗО еще не подключена

В случае одного из вышеперечисленных нарушений УЗО будет «выбивать» либо сразу при подаче питания, или при подключении нагрузки. Если защита сработала, его нельзя включать вновь сразу. Сначала необходимо устранить неисправность, а затем поднимать рычаг включения.

Удобно иметь выключатель, подсоединенный параллельно прибору защиты. Он обеспечит режим БАЙПАС, то есть электроснабжение частного дома при ремонте устройства защитного отключения. В заключение отметим, что прибор любой марки, будь то Легранд, АВВ или IEK, вполне реально установить правильно своими руками, если руководствоваться приведенными практическими примерами и правилами.

Видеоролик демонстрирует, как это делается на практике.

Поделитесь с друьями!

Схема подключения УЗО, её разновидности и особенности

Устройство защитного отключения (УЗО) относится к виду выключающих устройств, в основе работы которого лежит автоматическое отключение электросети или ее части, при достижении или превышении определённой отметки дифференциального тока. Его использование в значительной степени повышает электробезопасность потребителя, а также предотвращает возникновение чрезвычайных происшествий, как в домашних условиях, так и на производстве.
Тем не менее, несмотря на то, что схема включения УЗО на первый взгляд кажется простой, даже малейшие недочёты при подключении могут нанести довольно серьёзный урон. Как не превратить средство защиты в источник неприятностей? Ответ на этот вопрос Вы сможете найти в данной статье.

Что нужно знать об УЗО

Перед тем, как углубиться в вопросы, касающиеся схемы установки УЗО, рассмотрим особенности этих устройств, а также основные требования к ним, на основе которых производится их выбор. В данной статье мы не коснёмся индексации, так как углубление в неё требует серьёзных знаний в области электротехники, а также эта надобность отпадает в связи с тем, что выбор защитного устройства будет совершен исключительно на основе исходных данных. Для этого необходимо выполнить несколько пунктов:

• Продумать о необходимости подключения отдельного УЗО с автоматом или дифавтомата.
• Определиться с номинальным током устройства. Для автомата актуально значение данного тока выбирать на одну ступень выше данных тока отсечки, в том же случае, если используется дифавтомат, то указываемое значение должно быть равно току отсечки.
• С помощью простого расчёта вычислить значение отсечки по экстратоку (перегрузке). Для его расчёта необходимо знать максимально допустимый ток потребления, а затем умножить полученное значение на 1,25. Далее необходимо отталкиваться от таблицы значений стандартного ряда токов. Если результат отличен он указанных параметров, то он округляется в большую сторону.
• Определить допустимый ток утечки. В обычных устройствах он равен 30 или 100 мА, но бывают и исключения. Выбор будет зависеть от типа проводки.

Если необходимо использование «пожарного» УЗО, то следует определиться с типом и расположением вторичных «жизненных» устройств.

 

Устройство УЗО

Обозначение УЗО на однолинейной схеме

Говоря о схемах и проектах, очень важно уметь их правильно прочитать. Как правило, изображение УЗО на графической и проектной документации зачастую выполнено условно, наряду с другими элементами. Это несколько затрудняет понимание принципов работы схемы и отдельных её компонентов в частности. Условное изображение устройства защиты можно сравнить с изображением обычного выключателя, с той лишь разницей, что элемент на нелинейной схеме представлен в виде двух параллельно поставленных выключателей. На однолинейной схеме полюса, провода и элементы не прорисовываются визуально, а изображаются символически.

Этот момент подробно продемонстрирован на рисунке снизу. На нём изображено двухполюсное УЗО с током утечки 30 мА. На это указывает расположенная в верхней части цифра «2». Около неё можно увидеть пересекающую линию питания косую черту. Двухполюсность устройства дублируется и в нижней части схематического изображения элемента, в качестве двух косых чёрточек.

Обозначение УЗО на однолинейной схеме

Разберём типовую схему «квартирного» подключения защитного устройства с учётом наличия счётчика на примере, приведённом на рисунке снизу. Ознакомившись более детально с принципом подключения, можно сделать вывод об оптимальном расположении УЗО, которое должно быть максимально приближенно к вводу. Это должно быть осуществлено таким образом, что бы между ними были расположены счётчик и главный автомат. Тем не менее, существует несколько ограничительных нюансов. Так, например, общее устройство защиты не может быть подключено к системе типа TN-C в связи с её принципиальными особенностями. Устаревший образец советских времён имеет защитный проводник, который напрямую соединён с нейтралью, что и становится причиной «несовместимости».

Устройство защитного отключения, представляющее собой устаревший образец советских времён с защитным проводником, соединённым с нейтралью, не представляет возможным подключить к ней общее устройство защиты.

Это лучший пример того, как подключить УЗО с заземлением. Схема также имеет желтые полосы, демонстрирующие принцип подключения дополнительных защитных аппаратов для групп потребителей, которые схематически должны быть расположены за соответствующими им автоматами. При этом номинальный ток каждого вторичного устройства на пару ступней превышает показатель назначенного ему автомата.

Но всё это характерно для современной электропроводки, с учётом наличия «земли».

Типовая схема УЗО на примере «квартирной» электросети

Чтобы в дальнейшем более детально познакомиться с основами УЗО, обозначение на схеме необходимо выучить или по мере изучения статьи возвращаться к ней.

Подключение УЗО без заземления. Схема и особенности

Отсутствие контуров заземления в домах — ситуация распространённая, требующая больших усилий и знаний, ведь придётся вспомнить основы электродинамики, но она не является приговором. Главное следовать четырём обобщённым правилам:

• Проводка типа TN-C не допускает установку дифавтомата или общего УЗО.
• Следует определить потенциально опасных потребителей и защитить их дополнительным отдельным устройством.
• Следует выбрать кратчайший «электрический» путь для защитных проводников розеток и розеточных групп на входную нулевую клемму УЗО.
• Каскадное подключение защитных аппаратов допустимо при условии, что ближайшие к электровводу УЗО являются менее чувствительными, чем оконечные.

Многие, даже дипломированные, электрики, забыв или банально не зная принципы электродинамики, не задумываются о том, как подключить УЗО без заземления. Схема, предлагаемая ими, выглядит обычно так: ставится общее устройство защиты, а затем все PE (нулевые защитные проводники) заводятся на входной ноль УЗО. С одной стороны, здесь без сомнения видна разумная логическая цепочка, ведь на защитном проводнике не будет происходить коммутация. Но всё гораздо сложнее.

Такое подключение создаёт условия для образования для своеобразной петли, действие которой охватит магнитопровод дифтрансформатора. При этом возникнет нагрузка на эквивалентное сопротивление потребителя (R), осуществимая образованной паразитной обмоткой. Несмотря на всю сложность ситуации, её влияние кажется настолько малым, что ей могут попросту пренебречь. Исключают из рассмотрения и электромагнитное поле установки, которое уже сосредоточено внутри аппарата, и шнур, в котором проходящие вплотную один к другому провода создают Т-волну (своеобразное поле).

Выглядит всё довольно приемлемо и какое-то время работает без нареканий. Но любой пробой корпуса или появление наводок в сети, с большой вероятностью могут направить в паразитную петлю короткий мощный импульс тока. Такое стечение обстоятельств может привести к двум исходам:

• В обмотке может произойти кратковременный всплеск тока, компенсирующий разбаланс токов в фазе и нуле, называемый «Анти-дифференциальным» эффектом. Возникает он довольно редко.
• Более распространённым вариантом является неконтролируемое усиление разбаланса токов, называемое «Супер-дифференциальным» эффектом. Возникновение подобной ситуации заставляет срабатывать устройство защиты без свойственной ему утечки. Тем не менее, это не вызовет серьёзных сбоев или поломок, а лишь принесёт определённый дискомфорт при постоянном «выбивании».

Сила «эффектов» зависит от длины РЕ. Если его длина превышает два метра, то вероятность несрабатывания УЗО достигает вероятности 1 к 10000. Числовой показатель довольно мал, тем не менее, теория вероятности вещь практически непредсказуемая.

Схема подключения УЗО в однофазной сети

Так как в квартирах зачастую используется однофазное подключение сети. В данном случае в качестве защиты оптимально выбирать однофазные двухполюсные УЗО. Существует несколько вариантов схемы подключения для данного устройства, но мы рассмотрим наиболее распространённую, показанную на рисунке ниже.

Подключение аппарата довольно простое. В паспорте и на приборе указана основная маркировка и точки подключения фазы (L) и нуля (N). На схеме изображены вторичные автоматы, но их установка не является обязательной. Они нужны для распределения подключаемых бытовых приборов и освещения по группам. Таким образом, проблемный участок никак не затронет остальные части или комнаты квартиры. При этом важно учитывать, что установка максимально допустимых токов на автоматах не должна превышать настроек УЗО. Это объясняется отсутствием в устройстве ограничения по току. Внимательно следует отнестись и к подключению фазы с нулём. Невнимательность может привести не только к отсутствию питания микросхемы, но и к поломке устройства защиты.

Схема включения УЗО в однофазной сети, по мнению специалистов, должна располагаться в непосредственной близости со счетчиком электрической энергии (рядом с источником электропитания)

Схема подключения УЗО в однофазной сети

Ошибки и их последствия при подключении УЗО

Как и любая электрическая схема, схематическое изображение подключения защитного устройства в общую сеть, должно быть составлено, как и прочитано в дальнейшем, без малейших изъянов. Даже самый скромный недочёт может привести к неисправной работе системы в целом или самого УЗО, в то время как серьёзные отклонения могут принести довольно серьёзный ущерб. Ошибки могут быть допущены самые разные, но среди них можно выделить ряд наиболее распространённых:

• Нейтраль и заземление соединяются после УЗО. В данном случае можно неверно интерпретировать схему, соединив нулевой рабочий проводник, с открытой частью электроустановки или с нулевым защитным проводником. В обоих случаях итог будет идентичен.
• УЗО может быть подключено неполнофазно. Допущение такой ошибки приведёт к ложному срабатыванию, возникающему, из-за того, что до УЗО нагрузка была подключена к нулевому рабочему проводнику.
• Пренебрежение правилами соединения в розетках нулевого и заземляющего проводника. Проблема кроется в процессе установки розеток, в котором допускается соединение защитного и нулевого рабочего проводников. При этом устройство будет срабатывать даже тогда, когда в розетку ничего не подключено.
• Объединение нулей в схеме с двумя устройствам защиты. Распространённой ошибкой является неправильное соединение в зоне защиты нулевых проводников обоих УЗО. Она допускается из-за невнимательности и неудобства электромонтажа внутри стеновой панели. Оплошность приведёт к неконтролируемым выключениям устройств.
• Применение двух или более УЗО усложняют работу по подключению нулевых проводов. Последствия невнимательности могут быть довольно серьёзными. Не поможет и тестирование, так как при нём работа устройства не вызовет никаких нареканий. Но первое же подключение электроприборов может вызвать ошибку и срабатывание всех УЗО.
• Невнимательность при подключении фазы и нуля, если они взяты с разных УЗО. Проблема возникает при соединении нагрузки с нулевым проводником, относящимся к другому устройству защиты.
• Несоблюдение полярности подключения, что выражается в подключении фазы и нуля, соответственно сверху и снизу. Это спровоцирует движение токов в одном направлении, вследствие чего создаются условия для невозможности взаимокомпенсации магнитных потоков. Это говорит о том, что перед покупкой нового УЗО следует внимательно изучить принцип подключения старого, так как расположение клемм может быть отличным.
• Пренебрежение деталями при подключении трехфазного УЗО. Распространённой ошибкой в подключении четырёхполюсного УЗО является использование клемм одноимённой фазы. Тем не менее, работа однофазных потребителей никак не повлияет на работу такого защитного устройства.

Ошибки при подключении УЗО

Посмотрите видео, где рассказано о подключении УЗО:

Вас могут заинтересовать:

Установка узо в частном доме без заземления. Узо принцип работы и схема подключения в однофазной сети

Это электрическое оборудование используется в промышленных условиях. Подключение трехфазного УЗО на производственной площадке позволяет не только защитить рабочих от поражения электрическим током, но и служит средством предотвращения пожаров (это его основное предназначение). Обеспечить безопасные условия труда поможет устройство с подходящими характеристиками.

Правильно подобранное защитное устройство по назначению позволит избежать возникновения ряда аварийных ситуаций.

Разновидности УЗО и принцип действия

Доступны 2 типа защитных устройств. Это электромеханическое и электронное оборудование. По принципу действия они идентичны. Основное отличие и преимущество электромеханического устройства:

• работают без подачи электроэнергии на устройство;
• простота, надежность схемы изделия.

Ток утечки из-за повреждения изоляции и прикосновения к незащищенной области вызывает срабатывание защиты — это принцип работы каждого типа устройства.

Устройство с установленной электронной схемой и источником питания. Основа его работы — создать импульс к исполнению. Но при отключении питания на обслуживаемом участке цепи устройство работать не сможет, так как на него не подается ток. Возникают сбои в работе узо электронного типа в трехфазной сети в сильные морозы. Поэтому такие устройства используются редко, хотя их цена ниже, чем у электромеханического устройства защиты.

Алгоритм одинаков для всех типов устройств

В разных направлениях, фазный ток и нулевой поток по проводникам. При этом происходит возбуждение 2-х магнитных потоков в сердечнике защитного устройства. Потоки как бы поддерживают равновесие системы, обеспечивая нулевое значение ЭДС.

Когда человек касается оголенного провода или утечки из нарушенной части токовой развязки, соответствующей срабатыванию устройства, устройство размыкает трехфазную цепь.Возникающий в сердечнике магнитный поток приводит в действие защелку группы контактов. Так работает каждое предохранительное устройство.

Каждое трехфазное узо оснащено кнопкой «Тест». Не реже 1 раза в месяц необходимо проверять исправность устройства. Нажимая на нее, мы вызываем искусственную утечку тока. Устройство должно реагировать на угрозу. В случае неисправности ведутся работы по установке нового устройства.

Что такое УЗО, зачем оно установлено?

Начинающим электрикам необходимо понять и знать ответы на эти вопросы перед выполнением работ:

Главное помнить, что трехфазные выключатели дифференциального тока используются для предотвращения возгораний на промышленных объектах.Сила тока для такого оборудования составляет 100 — 300 мА.

Схема трехфазного устройства без нулевого провода

Узкое подключение для трехфазной сети, для защиты от утечки тока на синхронном двигателе, может быть выполнено без нуля. В этом случае соединение обмоток осуществляется по схеме звезда или треугольник без нейтрали. Суммируя токи по фазам, видим, что они не могут вызвать включение УЗО в работу из-за их небольшого размера.

В случае аварии, когда происходит утечка фазы, ток течет на землю через шасси. В этом случае поток протекает через трансформатор устройства, и срабатывает защита.

Значение напряжения трехфазного тока составляет 380 В, а на однофазном устройстве 220. Разница немаленькая. Возможна ли установка трехфазного узо в однофазной сети? Если производитель предоставил такую ​​возможность, то да.

Самое главное, чтобы гарантировалась нормальная работа схемы проверки напряжения, величина которой соответствует принятым нормам.Это правило особенно важно соблюдать при установке устройства электронной защиты.

Какое устройство лучше установить и как подключить?

При установке дифференциальной машины ABB экономится место в экране и на проводах при электромонтаже. Защищает сразу от нескольких неисправностей. Значения короткого замыкания и пикового тока (срабатывание выключателя) и предотвращение возгорания и поражения электрическим током при утечке.

При этом качественный дифавтомат abb может стоить намного дороже, чем 2 отдельных качественных устройства (автомат и УЗО).

На трехфазных устройствах защиты имеется 4 клеммы для группы питания и тока, идущего к потребителям. Следовательно, при установке в электрическом щите будет не менее 7 монтажных ячеек. Устройство фиксируется с помощью специальных защелок, вставленных в пазы электрощита.

Закрепляем кабели, идущие к экрану, к верхним выводам питания. Снизу назначаем проводку к оборудованию. Провода в клеммах закреплены зажимными винтами. Самое главное подключить провода, чтобы не перепутать фазу и ноль.Это может привести к серьезным последствиям.
После проверки правильности установки можно выполнить пробное подключение к сети.

Достаточно просто. С этой работой справится новичок, но при выполнении работы лучше воспользоваться несколькими нашими советами.
В заключение необходимо напомнить основные моменты статьи.

Чтобы система защиты работала правильно, сразу после выключателя необходимо подключить УЗО.

Всегда следует помнить, что устройство защитного отключения никогда не может заменить землю и наоборот.При этом никакая машина, служащая для защиты от токов короткого замыкания, никогда не заменит УЗО и не защитит человека от последствий утечек тока.

Устройство с током выше 30 мА не может защитить человека от поражения электрическим током. Такое устройство устанавливается для защиты здания от возгорания при утечках тока.

Выбирайте защиту по следующим характеристикам:

• Выбор определяется особенностями устройства.Следует напомнить, что оптимальным вариантом является устройство электромеханического типа.
• Подбор, производимый по мощности устройства, учитывает время отключения электроэнергии.
• Определенный ток нагрузки требует установки различных устройств.
• Решите, готовы ли вы платить за возможности, которые вам не нужны. А также подумайте, стоит ли переплачивать за название компании производителя.

Больше всего брендовой продукции производится в Китае.Иногда производители известного бренда не догадываются, что его продукция запущена на рынок. А остальной ассортимент произведен в регионах мира с низким уровнем жизни. Но даже здесь можно попасть на некачественный товар.

Заземляющий провод не должен выходить в контур заземления за установленным устройством защитного отключения. Он не может находиться в зоне ответственности УЗО. Поэтому его включают в электрическую цепь до защиты.

Убедитесь, что провода подключены правильно в соответствии со схемой подключения.Как правило, он располагается на одной из поверхностей боковых сторон устройства.

Выполняя все эти требования и правила, вы получаете надежную и надежную защиту от утечки тока.

5 августа 2017

Начнем с анализа понятий. Сегодня, по большей части, УЗО используются для обозначения дифференциального автоматического выключателя.

Это устройство предназначено для измерения тока, входящего и выходящего из устройства, и когда между ними возникает разница, цепь размыкается.Собственно, дифференциал и указывает место утечки.

Предполагается, что объект имеет заземление. Но часто бывает, что как раз этой части не хватает. Как подключается УЗО без заземления?

Еще раз коротко о концепциях электрозащиты дома

В настоящее время для защиты электрической сети дома от различных эксцессов принято выделять следующее оборудование:

Внутри металлические кронштейны, на которых по плану электрификации квартиры навешиваются различные модули как конструктор.

Не путайте это понятие с распределительной коробкой, которая представляет собой просто коробку с несколькими резиновыми отрывными манжетами на концах, в которые встроены контактные площадки простых электрических соединений.

Для этого нужен распределительный щит, чтобы схема установки УЗО была предельно простой, понятной и удобной.

Когда вся техника собрана в одном месте и подписана, то любой хозяин радуется такой роскоши. Допустим, вам нужно отключить розетки в комнате — одно нажатие пальца, и дело в шляпе.

• Прежде чем рассматривать УЗО, обсудим автоматический выключатель.

В простейшем случае это прибор всего с двумя выводами, куда цепляется фаза (коричневый или красный провод).

Суть в том, что при резком увеличении тока внутреннее реле автоматического выключателя автоматически размыкает цепь.

Время, необходимое для завершения операции, зависит от типа прибора.

И нет простого правила — чем быстрее, тем лучше.

Если нагрузкой является асинхронный двигатель холодильника или кондиционера, то пусковой ток может быть кратковременно высоким.

Ложное срабатывание вряд ли порадует владельцев невозможностью запуска климатической системы или морозильной камеры.

В связи с этим нужно знать, что автоматический выключатель выбирается исходя из типа нагрузки. Кроме того, это устройство может разорвать цепь, если сила тока превысит указанную на корпусе.

С коэффициентом перегрузки 1.15 обычно это происходит за час, в 1.45 — в два раза дольше

Это предотвращает перегрев проводки и возгорание или потерю изоляции в результате циклов повышения и понижения температуры.

• Вы обратили внимание, что автоматический выключатель защищает схему от перегрева, оборудование от короткого замыкания, но о безопасности нигде и речи не идет.

И тут на сцену выходит УЗО. Когда возникает наименьший ток утечки, возникает разница между входящим и исходящим токами.

Напомним один из законов Кирхгофа. В последовательной цепи ток постоянный.

Мы подключили друг за другом источник в виде трансформатора, бытовую технику и нулевой провод, заземленный обычно в районе одной и той же подстанции.

В результате того, что человек берет одной рукой токоведущую часть одной рукой, а другую промывает под краном, происходит утечка тока через электролиты в организме: кровь, лимфу, различные органоиды.

Благодаря этому в нашей последовательной схеме, описанной выше, в районе локализации аварии электроны начинают теряться, покидая канализацию через руку пострадавшего.

УЗО сразу захватывает и размыкает цепь

В этом случае очень важна скорость отклика. И отличается минимальным рабочим током утечки. Но есть один подводный камень.

Если характеристики слишком чувствительны, возможны ложные срабатывания. В связи с этим полезно поставить на входе в квартиру хороший фильтр напряжения, например, фильтрующий высшие гармоники.

Итак, вывод: подключение УЗО без заземления возможно, но есть вероятность, что корпус под напряжением очень долго будет висеть, и кто-то его возьмет.

Но если бы все было по правилам, то сразу после выхода из строя изоляции возникла бы текущая дифференциация.

В результате можно было избежать неприятного электрошока.

То есть УЗО сработает, но результат контакта электричества и человека будет зависеть только от физического состояния последнего.

Например, пенсионер со слабым сердцем может умереть от такой шоковой терапии. Жизненный случай? Накопительный водонагреватель с нарушенной изоляцией водонагревателя.

Если трубы пластиковые и клапаны закрыты, то есть все шансы попасть в контур заземления, просто спустив воду из крана.

Зачем мне УЗО в квартире без заземления?

Существует специальный стандарт подключения бытовой техники в потенциально опасных зонах квартиры.

К ним относятся, прежде всего, сантехника.

Предусмотрены ровные зоны для установки стиральных машин и техники безопасности в цепи подсветки джакузи (ГОСТ Р 50571.11-96).

Итак, поехали! Строки этого смарт-документа говорят о том, что во взрывоопасных зонах (по терминологии стандарта) разрешается установка электрооборудования только в трех случаях:

• При подключении через индивидуальный разделительный трансформатор по ГОСТ 3 / ГОСТ Р 50571.3 в соответствии с п. 413.5.1.

Суть в следующем. Изолирующий трансформатор не преобразует напряжение. На выходе его вторичной обмотки те же 220 В, а на входе ток равен за вычетом потерь (КПД

Однако, если одной рукой взять оголенный провод, а другой — кран подачи воды, то замкнутая цепь не образуется и не убьет человека.

Конечно, если кому-то удастся сразу ухватиться за оба конца вторичной катушки, то он получит свой, но на практике это сделать очень сложно.

А если сама порвется изоляция, то трансформатор перейдет в режим короткого замыкания, а свечи сгорят (или сработают автоматические выключатели).

Но! Конец вторичной обмотки ни в коем случае нельзя ставить на землю.

В этом случае теряется весь смысл установки такого устройства. И не забывайте про слово «индивидуальный»: нельзя подавать ток более чем на одно устройство из домашнего набора бытовой техники.

• Сейф питается от SELV или PELV.

Что это за зверюшки, и как это связано с подключением УЗО без заземления? Терпение! Это так называемое безопасное сверхнизкое напряжение.

Например, по этому принципу работают все без исключения портативные электробритвы и эпиляторы.

Суть в том, что напряжение питания не превышает тех, которые считаются безопасными, 50 В. Электробритвы обычно имеют 9 или 12 В (до 15 В).

Честно говоря, для стиральных машин это обычно не вариант, как и для посудомоечных машин.

Поэтому снова возвращаемся к нашему УЗО без заземления. Да да! Третий момент — это именно они. Прочитай внимательно.

• Допускается защита вашей бытовой техники с помощью УЗО, реагирующего на дифференциальный ток.

Напоминаем, что в этом разница между потребляемой мощностью на входе и на выходе. В связи с ранее написанным запрещается заземлять корпус прибора через нулевой провод.

В этом случае УЗО, реагирующее на дифференциальный ток, не сможет выполнять свои защитные функции.

Следовательно! Корпус стиральной машины может укусить душ.

Так как входной фильтр напряжения на землю обычно идет около 60 В.

Если не верите, возьмите тестер и убедитесь.

Поместите второй зонд на водопроводный кран. Но ток от корпуса обычно небольшой, даже ниже, чем от корпуса системного блока персонального компьютера.

Кроме того, есть еще одно требование. А именно, дифференциальный ток реакции устройства должен быть не более 30 мА.

В целом по стандарту санузел делится на три зоны:

Эти римские цифры обозначают степень электробезопасности. А они означают, что утеплитель усиленный или двойной.

• Наконец, в третьей зоне, которая начинается не ближе 60 см от ванны, можно ставить первые розетки.

Требования, которые мы описали выше. Это обсуждаемый нами разделительный трансформатор, БСНН, или УЗО.

Т.е. стиральная машина должна быть подключена по всем правилам и удалена от ванны на 60 и более см. Это смешно, учитывая размеры домашних ванных комнат, но таковы реалии.

Можно ли подключить УЗО без заземления?

В стандарте четко указано, что использование локальных систем выравнивания потенциалов без заземления не допускается.

Для большей наглядности допустим, что корпус каждого устройства находится под определенным напряжением.

И даже если они запитаны от одной сети, разница между устройствами может не быть равна нулю.

В этом случае можно легко получить поражение электрическим током, прихватив сразу обоих представителей бытовой техники.

Чтобы избежать такой возможности, выполняется электрическое соединение всех корпусов прибора единой токопроводящей шиной (медь, толстая сталь).

В свою очередь, по технике безопасности все (!) Устройства, находящиеся в зонах 0, 1, 2 и 3, должны быть подключены к системе выравнивания потенциалов.

И последний из них заканчивается на расстоянии примерно 2.4 метра от стен санузла. Получается, что даже при наличии УЗО без заземления не обойтись. И это правильно.

Как УЗО будет работать без заземления, даже если есть чувствительность к дифференциальному току?

Если изоляция порвется, дождется утечки.

Но заземления нет, так что перед грозой будет тишина, пока кто-то не решит пропустить ток утечки через свое тело, например, в канализацию (через струю воды из крана).

Хотите быть лабораторной мышкой? Но, наверное, выход есть?

В принципе, ограничение наших домов, подключенных по системе TN-C (без защитного заземления можно обойти).

Для этого нужно поставить корпус на нулевой провод, но (!) Снятый с подъезда в квартиру. То есть УЗО должно работать само, а ток утечки будет проходить мимо. Тогда все будет хорошо.

На всякий случай прилагаем примерную схему, как подключить УЗО без заземления (на рисунке справа).

Но учтите, что это все незначительные отклонения от стандарта.

По правилам, вам необходимо заказать полную реконструкцию системы электроснабжения согласно всем требованиям ПУЭ подъезда 7. На нашей схеме показано:

Буква N обозначает нейтральный провод, который в электротехнике называется нейтралью. Мы учли, что питание дома всегда трехфазное, поэтому логично обозначить эту жилу именно так.

Подключение трехфазного узо в основном используется на производстве. Принцип его действия аналогичен действию. Единственное отличие в том, что проходят не два, а четыре провода — три фазы и ноль.
Если трехфазная нагрузка симметрична, то есть все фазы нагружены равномерно, сумма токов трех фаз равна нулю, поэтому она практически отсутствует. Как только баланс токов нарушается в результате утечки в корпус, в магнитной цепи индуцируется электромагнитная индукция, создавая ток во вторичной цепи, подключенной к блоку сравнения тока.Узел сравнения дает команду на отключение силовых контактов устройства. Это, так сказать, краткий экскурс в устройство устройства.
А теперь рассмотрим на практике трехфазное соединение узо . К трехфазному узо можно подключить три независимые группы силовых приемников. Нулевой провод в этом случае служит для поддержания баланса нулевого тока. Нагрузка групп не всегда одинакова, чаще всего какая-то группа потребляет меньше тока, какая-то больше. Для выравнивания токов при такой нагрузке понадобится нейтральный провод.Пример такого подключения показан на рис. 1.

Когда нагрузка на всех фазах симметрична, нейтральный провод нельзя подключать. Примером может служить асинхронный двигатель. Здесь вполне достаточно заземлить корпус двигателя (рис. 2).

Трехфазное соединение типа «узо» также может использоваться в качестве защиты двигателя от обрыва фазы. Для этого звезду обмотки двигателя подключают к нулю, но этот проводник проходит не через прибор, а мимо.Когда фаза пропадает, в нулевой точке звезды создается напряжение, и это напряжение должно быть отправлено на нулевую шину, минуя контакты устройства. В этом случае ноль будет действовать как утечка (рис. 3),

Может случиться так, что для собственного дома не было однофазного устройства остаточного тока, а есть трехфазное. Нет проблем: подключаем то, что есть. На все три входных клеммы должна подаваться только фаза.
Выход можно разделить на три группы, если есть эти три группы (рис.4), либо можно подключить существующую одну группу ко всем трем выходным клеммам (рис. 5).

Среди защитных устройств в домашней электропроводке все большую популярность приобретают автоматические выключатели (дифференциальные автоматы) и дифференциальные автоматы (дифавтоматы). Производители выпускают их с различными типами конструкций для использования в однофазных и трехфазных схемах электроснабжения. У всех этих устройств единый алгоритм работы.

Принципы работы

По большому счету, заключается в отсутствии в цепи, реагирующей на токи превышения нагрузки.Поэтому схема подключения однофазного или трехфазного УЗО от схемы подключения дифференциального автомата отличается только отсутствием этой функции. Для защиты от коротких замыканий и недопустимых нагрузок в нем требуется дополнительная токовая защита.

Общим элементом этих защит является схема, основанная на сравнении векторов тока на входе и выходе из устройства, которая при отклонении от установленных предельных значений отключает электрооборудование.

Элементная база, на которой работает эта схема, может быть различной, например, на основе электромагнитных реле или полупроводниковых элементов. Чтобы понять, как правильно подключить УЗО и дифференциальный выключатель к электрической сети, рассмотрим первый вариант конструкции упрощенной однофазной сети. По такому же алгоритму работают внутренние элементы статических устройств. Поэтому их подключение полностью аналогично.

Нормальный режим мощности

При включении под нагрузкой через токопроводы, установленные внутри тороидальной магнитной цепи, течет ток нагрузки.Если качество изоляции в цепи хорошее, то по ней не будет токов утечки. Ток I1, поступающий через фазовый токоподвод L1, будет соответствовать значению тока I2, выходящего из магнитной цепи, и одновременно направлен в противоположном направлении.

В этом случае магнитные потоки ФL и ФN, сформированные из фазных токов и нуля, также будут равны по величине и противоположны по направлению. При прохождении через магнитопровод в нем складываются магнитные потоки, взаимно уничтожая друг друга.Полный магнитный поток магнитопровода Фс равен нулю.

Описанный вариант рассматривает работу идеального устройства, которое существует только теоретически. На практике всегда появляется какая-то неуравновешенность соотношений F1 и F2, но она очень небольшая и не влияет на работу схемы.

Режим тока утечки

В случае нарушения изоляции часть фазного потенциала начнет стекать на землю, Iout.Значение тока в нейтральном проводе I2 уменьшится на такую ​​же величину. Он будет формировать меньший магнитный поток ФN. При сложении магнитных потоков внутри магнитопровода возникает превышение потока F1 над Ф2. Общий поток FS немедленно увеличится и вызовет намотку на него катушки ЭДС.

Под его действием в замкнутом контуре катушки появится ток ΔI, пропорциональный току утечки. Если пользователь превышает значение, установленное пользователем, электромагнит сработает, отключив защелку расцепителя, встроенного в устройство, которое сработает и сбросит напряжение со всей защищаемой области.

Режим отключения питания

Как видите, вся работа защиты по отключению происходит в автоматическом режиме. Но для того, чтобы повторно включить УЗО в работу, необходимо выполнить следующие действия:

1. Анализировать состояние электрической цепи для определения причины отключения;

2. устранить выявленную неисправность;

3. Только после этого используйте рычаг ручного переключателя на УЗО или дифавтомате.

Возникновение повторного отключения УЗО следует рассматривать как следствие плохой изоляции электрооборудования и немедленно принимать меры по ее восстановлению.Приемлемо огрубление настроек защиты, а также ее блокировка.

При первоначальной установке УЗО или дифференциального автомата в схему подключения достаточно правильно подключить входные и выходные провода фазы и нуля к их клеммам. Они четко обозначены на всех постройках.

Схема подключения однофазного УЗО к двухпроводной сети

Для обозначения входных клемм фазы и нуля сделаны надписи «1» и «N», а на выходных — «2» и «N».Для устройств, использующих электронную базу, важно правильно подключить нейтраль, потому что вы не можете ошибиться с ее полярностью. В противном случае велика вероятность повреждения составных частей электронной схемы.

В конструкции устройства использована возможность периодических испытаний в процессе эксплуатации для определения исправности. Для этого установлена ​​кнопка «Т», при включении через токоограничивающий резистор и замкнутый контакт создается цепочка для протекания части тока, что влияет на возникновение дисбаланса магнитного поля. потоки, обеспечивающие срабатывание защиты.Если на УЗО при подаче напряжения была нажата кнопка проверки Т, и выключение не произошло, то это однозначно свидетельствует о неисправности устройства.

При ручном включении УЗО в этой цепи замыкаются сразу 3 контакта:

1. фазный провод;

2. нулевой токоподвод;

3. Проверка электронных схем.

При возникновении токов утечки при срабатывании защиты эти же три контакта автоматически разрывают свои цепи.

Схема подключения трехфазного УЗО к четырехпроводной сети с общей нейтралью

Основой для установки трехфазных УЗО и дифлавтоматов является предыдущая схема. В нем тоже необходимо соблюдать полярность каждой фазы и нуля. Для этого подключите входные цепи к нечетным клеммам, а выходные цепи — к четным.

Такое УЗО работает, когда есть дисбаланс магнитного потока, создаваемый токами всех четырех проводников.

Схема подключения трехфазного УЗО к трем однофазным сетям с общей нейтралью

Эта разработка позволяет одному устройству сразу защищать три однофазные электрические цепи.

Для этого достаточно выбрать место установки, позволяющее использовать шину для подключения к выходу защиты нейтрали для ее разделения в сетях №1, 2, 3.

Схема подключения трехфазного УЗО к трехпроводной сети без нейтрали

В частном случае защиты электродвигателей, работающих от трех фаз без нейтрали, нулевые клеммы на УЗО не задействованы.

Однако при таком подключении лучше использовать электромагнитные конструкции с механическими расцепителями. Статические модели требуют подачи напряжения на источник питания для работы. Его можно подключать между фазным и нулевым проводами.

Кроме того, отсутствие нулевого потенциала исключает функцию периодической проверки исправности устройства под напряжением, что не очень удобно. Следовательно, такое соединение требует доработки внутренней конструкции.

Схема подключения трехфазного УЗО к однофазной сети

Это не очень рациональный метод, но к нему прибегают при последовательном монтаже в начале однофазной сети с последующим добавлением еще двух электрических цепей для общей защиты, которые будут созданы через определенное время.

В этом случае важно, чтобы фаза была подключена строго к токопроводу, через который УЗО проверяется в рабочем состоянии.Для этого при включении силовых контактов и нажатии кнопки тестирования «прозвонит» сопротивление между входом каждой фазы и нулем.

Это необходимо сделать на демонтированном УЗО без напряжения. На двух выводах сопротивление будет соответствовать бесконечности из-за обрыва контактов, а на одном покажет значение сопротивления токоограничивающего резистора. Этот терминал должен быть подключен.

Отличия схем подключения УЗО от дифференциальных машин

В самом начале статьи было отмечено, что УЗО не имеет встроенной защиты от токов перегрузки и короткого замыкания, которые могут возникнуть в любой момент и сжечь устройство.Его надо беречь. Поэтому перед каждым УЗО необходимо монтировать автоматический выключатель с настройкой, обеспечивающей работоспособность и безопасность УЗО.

Помимо того, что автоматический выключатель предохраняет УЗО от токов перегрузки, он также защищает от того, что может произойти в цепи с нарушениями изоляции между:

1. выходной фазный провод устройства 3 с входным нулевым проводом 2;

2. выходной нейтральный провод 4 с входным фазным проводом 1;

3.между выходными проводами 3 и 4.

Если в первых двух случаях ток короткого замыкания проходит только по одному пути тока, расположенному внутри корпуса УЗО, то в третьем случае нагружаются обе линии. Схема такого типа наиболее опасна.

Им такая защита не нужна, она у них встроенная. Поэтому стоимость этих устройств выше. Схема подключения дифференциального автомата не требует дополнительной установки автоматического выключателя.

Надежная и длительная работа УЗО и дифференциальной машины обеспечивается правильным подключением с учетом конкретных условий рабочей цепи, точной настройкой параметров работы, обеспечением защитных функций.

Содержимое:

Распределение электроэнергии потребителям может осуществляться по однофазным или трехфазным сетям. Каждый из них отличается своими особенностями и требует особых схем подключения. Это касается и защитных устройств, которые устанавливаются в любой сети. В первую очередь, это автоматические выключатели, защищающие от коротких замыканий и скачков напряжения, а также другие устройства, в том числе трехфазные УЗО, устанавливаемые в трехфазных сетях и защищающие людей от токов утечки.

Назначение УЗО трехфазного

Трехфазные выключатели дифференциального тока, в соответствии с их наименованием, используются в аналогичных электрических сетях. Они защищают электронику и электрическое оборудование от возможных коротких замыканий во внутренней сети и предотвращают возгорания, которые могут возникнуть из-за утечки тока.

Принцип работы одинаков для всех устройств этого типа. Он заключается в определении и реакции УЗО на разницу значений тока, проходящих через него.Стандартная схема подключения УЗО в трехфазной сети может выполняться в разных вариантах — с ним и без него. В первом случае задействованы все четыре провода, а во втором — только три.

Специалисты рекомендуют применять трехфазные УЗО в электрических сетях с электродвигателем, подключенным по схеме «треугольник». В этом случае обмотка перестанет приближаться к корпусу. Если электродвигатель подключается по схеме «звезда», активируются все четыре полюса, а нейтральный провод подключается к самому центру этой цепи.

Кроме того, схему подключения трехфазного УЗО при определенных условиях можно использовать для однофазных сетей. Особенно это актуально при подключении сварочных агрегатов, являющихся источниками повышенной опасности. В этих случаях возможная утечка тока имеет большое значение и может привести к серьезным негативным последствиям.

Параметры защитных устройств существенно различаются в зависимости от области применения и условий эксплуатации. Они работают с разным номинальным током и напряжением, рассчитаны на разные токи утечки.Например, если отключение происходит при токе 300 мА, такие УЗО используются в электрических сетях со сложной каскадной конструкцией. В жилых помещениях трехфазные УЗО применяются реже, а ток срабатывания будет величиной 30 мА.

Как подключить трехфазное УЗО

Трехфазные выключатели дифференциального тока очень редко используются в квартирах. Они предназначены для частных домов, гаражей и других объектов, где используются трехфазные электрические сети. Установка средств защиты осуществляется в распределительном щите.На DIN-рейке УЗО с четырьмя полюсами занимает 4 стандартных модуля. Основная функция — защита кабелей и проводов от возгорания и короткого замыкания. Трехфазные устройства рассчитаны на токи отключения с очень высоким порогом.

Подключение такого УЗО имеет свои особенности. Перед установкой следует разобраться в цветовой кодировке проводов. По стандартной маркировке нейтральный рабочий провод N обозначен синим цветом, нейтральный рабочий и защитный провод PEN также синего цвета с желто-зелеными полосами на концах.Для защитного заземляющего провода РЕ используется желто-зеленый цвет. Фазовые провода A, B и C обозначены соответственно желтым, зеленым и красным. После того, как назначение каждого проводника определено, можно приступать к решению вопроса, как подключить трехфазное УЗО.

Прямое подключение осуществляется по установленной схеме, в которой могут быть задействованы 3 или 4 полюса. Очень редко используется двухполюсная схема. В будущем, исходя из конкретного варианта подключения, в защищенную сеть можно будет устанавливать не только трехфазное, но и однофазное оборудование.

Чаще всего в работе электродвигателей применяется трехполюсное УЗО. Эта опция позволяет полностью контролировать возможные утечки тока в корпус. В схеме «» задействованы только фазные проводники, а нулевой провод не используется. В общем, трехфазное УЗО работает точно так же, как однофазное защитное устройство.

УЗО четырехполюсное

Вариант подключения трехфазного УЗО с тремя полюсами применяется на объектах, где используется напряжение 380В.Этот тип подключения отличается от трехфазной схемы количеством проводов, задействованных на входе и выходе устройства. Предварительно следует также понимать цветовую маркировку и назначение каждого проводника. Отдельно подключается нейтральный или нейтральный провод, подключаемый к отдельной клемме.

Исходящие провода подключены к распределительной системе. Далее каждая отдельная фаза и нейтральный провод могут обеспечивать работу одной группы однофазных потребителей.Причем все такие линии имеют свои дополнительные УЗО. Подключение устройств с четырьмя полюсами возможно только при помощи защитного и рабочего проводника. Во всех остальных случаях подключение четырехполюсного УЗО категорически запрещено.

Схема подключения УЗО без заземления: инструкция

УЗО — это средство защиты людей от поражения электрическим током. Кроме того, он предназначен для защиты квартиры или дома от пожара, который может возникнуть при возгорании электропроводки.Схема подключения УЗО без заземления должна быть правильно составлена, иначе это принесет только вред.

Факторы, влияющие на правильное подключение УЗО

1. Понимание принципа работы. От этого зависит способ подключения для определенных условий работы.
2. Для конкретной сети необходимо выбрать правильное УЗО.
3. УЗО отключает сеть в аварийной ситуации, когда ток утечки достигает установленного предельного значения.

Подключение УЗО и выключателя: цепь без заземления

Для домашней электросети, некоторые защитные устройства и способы их подключения. Схема подключения УЗО без заземления предполагает установку устройств на отдельных линиях или общей на всей проводке, после главного автоматического выключателя и счетчика. Предпочтительно, чтобы устройство располагалось как можно ближе к источнику питания.

Обычно УЗО с большим номиналом (не менее 100 мА).Он используется в основном как противопожарный. После этого УЗО необходимо установить на отдельные линии с током отсечки не более 30 мА. Они обеспечивают защиту человека. Когда они срабатывают, легко обнаружить, где произошла утечка. Остальные разделы будут работать в обычном режиме. Несмотря на дорогостоящий способ подключения, все положительные факторы очевидны.

Для простой разводки с небольшим количеством разветвлений на входе можно установить УЗО на 30 мА, выполняющее функции защиты человека и в качестве противопожарного устройства.

Защитные устройства подключаются в основном в местах наибольшей опасности. Их устанавливают для кухни, где больше всего электроприборов, а также для ванной и других помещений с повышенной влажностью.

Важно! Схема подключения УЗО без заземления требует установки автоматического выключателя вместе с каждым устройством, так как устройства не защищают от короткого замыкания и увеличивают ток сверх нормы. Выключатель приобретается отдельно, но можно купить дифференциальный автомат, совмещающий функции обоих устройств.

Не подключайте провода к неправильным клеммам устройства. Если произойдет ошибка, она может выйти из строя.

Схема подключения однофазного УЗО без заземления допускает установку вместо него трехфазного устройства, но в этом случае используется только одна фаза.

Как работает УЗО при отсутствии заземления

При повреждении изоляции проводов или ослаблении крепления токоведущих контактов устройств происходит утечка тока, приводящая к нагреву проводки или искрообразованию, что приводит к опасность пожара.Если человек случайно коснется оголенного фазового провода, он может получить удар электрическим током, прохождение которого через тело в землю создает опасность для жизни.

Схема подключения УЗО без заземления в квартире или в доме обеспечивает непрерывное измерение тока на входах и выходах защитных устройств. Когда разница между ними превышает заданный предел, электрическая цепь разрывается. Обычно на охраняемом объекте делают заземление. Но может и не быть.

В старых домах советской постройки УЗО в цепях, где отсутствует защитный провод PE (заземление). От основной трехфазной сети дома к разводке квартиры подключается фазный провод и нулевой, который совмещен с защитным проводом и обозначается PEN. В трехфазной квартирной сети 3 фазы и PEN-проводник.

Система, объединяющая функции рабочего N и защитного заземляющего проводника, называется TN-C. От городской воздушной магистрали в дом вводится 4-х жильный кабель (3 фазы и нейтраль).Каждая квартира получает однофазное питание от межэтажной панели. Нейтральный провод совмещает в себе функции защитного и рабочего проводника.

Схема подключения УЗО в однофазной сети без заземления характеризуется тем, что при пробое и пропадании фазы на корпусе защита не сработает. Из-за отсутствия заземления ток отключения не будет течь, но потенциально опасный для жизни потенциал появится на устройстве.

Когда вы касаетесь электропроводящих частей корпуса электрического прибора для прохождения тока, в земле через тело создается электрическая цепь.
Если ток утечки ниже порогового значения, устройство тока будет безопасным для жизни. При превышении лимита УЗО быстро отключает линию от контакта с корпусом. Если он заземлен, цепь может быть отключена до того, как человек коснется корпуса, как только произойдет пробой изоляции.

Особенности подключения дифференциальной защиты в трехфазных сетях

В соответствии с ПУЭ установка УЗО в трехфазных сетях TN-C запрещена. Если необходимо защитить электроприемник, заземляющий провод PE следует подключить к PEN-проводу перед УЗО. Затем система TN-C преобразуется в систему TN-C-S.

В любом случае УЗО необходимо подключать для повышения электробезопасности, но делать это нужно по правилам.

Выбор УЗО

Дифференциальный автомат выбирается с мощностью на одну ступень выше, чем выключатель, подключенный к нему в одну линию. Последний рассчитан на работу с перегрузкой в ​​считанные секунды или минуты. УЗО такой же мощности на такие нагрузки не рассчитывается и может выйти из строя. Применяются маломощные устройства на ток не более 10 А, а мощные — более 40 А.

При напряжении в квартире 220 В выбирается двухполюсный прибор, при 380 В — четырехполюсный.

Важной характеристикой УЗО является ток утечки. В зависимости от его размера используйте устройство как противопожарное устройство или для защиты от поражения электрическим током.

Устройства имеют разную скорость работы. Если вам нужно высокоскоростное устройство, можно выбрать. Здесь 2 класса — S и G, где у последнего наибольшая скорость.

Устройство машины может быть электромеханическим или электронным. Для первого дополнительного питания не требуется.

По маркировке можно выделить вид тока утечки: AC — переменный, A — любой.

Ошибки при установке и работе УЗО

1. Нельзя подключать выходной нейтральный провод УЗО к открытой зоне электроустановки или распределительного щита.
2. Нулевой и фазный проводники должны быть подключены через защитное устройство. Если нейтраль проходит через УЗО, оно будет работать, но могут произойти ложные срабатывания.
3. Если вы подключите ноль и землю к единственной клемме в розетке, УЗО будет постоянно работать при подключении нагрузки.
4. Не допускается установка перемычки между нулевыми проводами нескольких групп потребителей, если к ним подключены отдельные защитные устройства.
5. Фазы подключены к клеммам с маркировкой «L», а ноль — к «N».
6. Не включайте прибор сразу после работы. Сначала вам нужно найти и устранить проблему, а затем установить соединение.

Подключение УЗО без заземления в квартире

Пробой изоляции при отсутствии заземления приводит к появлению на корпусе устройства потенциала, опасного для человека.Утечка здесь произойдет только после прикосновения. В этом случае весь ток утечки будет проходить через тело до тех пор, пока не достигнет порогового значения и защитное устройство не отключит цепь.

Подключение УЗО к розеткам

Если есть система TN-C, подключите к нулевому проводу. Схема подключения УЗО без заземления для розеток предусматривает подключение нейтрали к боковому выводу 3. Тогда при пробое провода через него будет идти ток от корпуса устройства.Подключение должно производиться на входе в квартиру.

Это нарушение правил, так как увеличивается вероятность поражения электрическим током. Если напряжение подается на нейтраль во внешней сети, оно появится на заземленных таким образом корпусах электрооборудования. Еще один недостаток этого метода — частое срабатывание защитного устройства при подключении нагрузок.

Это подключение не может быть выполнено самостоятельно. Если все сделано по стандарту, необходимо заказать проект изменения системы электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭ.По сути, это должно быть изменение системы на TN-C-S следующим образом:

• переход внутри квартиры от двухпроводной к трехпроводной сети;
• переход с внутридомовой четырехпроводной сети на пятипроводную;
• разделение PEN-проводника в электроустановке.

Жгут проводов для УЗО

При однофазном подключении УЗО без заземления проводка выполняется трехжильным кабелем, но третий провод к нулевым клеммам розеток и корпусов приборов не подключается до тех пор, пока система не будет обновлена ​​до TN-CS или TN-S.При подключенном PE проводе все токоведущие корпуса устройств будут находиться под напряжением, если на один из них выпадет фаза и нет заземления. Кроме того, емкостные и статические токи электроприборов суммируются, создавая опасность получения травм.

Не имея опыта монтажа электропроводки и электрического оборудования, проще всего приобрести адаптер с УЗО на 30 мА и использовать его при подключении к электрическим розеткам. Такой способ подключения значительно повышает электробезопасность.

Для электроприборов и розеток в ванной и других помещениях с повышенной влажностью необходимо установить УЗО на 10 мА.

Схема подключения УЗО в однофазной сети без заземления в частном доме

Домашняя сеть может быть такой же, как и в квартире, но здесь у хозяина больше возможностей.

Проще всего на основных линиях домашней сети на вводе установить одно общее или несколько УЗО. Для сложной сети подключаются несколько уровней защитных устройств.

Вводное УЗО 300 мА защищает всю проводку от возгорания. Кроме того, он может работать с полным током утечки по всем линиям, даже если утечка находится в пределах нормы.

Универсальные УЗО для работы от 30 мА устанавливаются за пожарной частью, и следующие линии должны быть ванной и детской комнатой с I = 10 мА.

Как подключить землю в частном доме

Можно сделать контур заземления и переоборудовать сеть в TN-C-S.Самостоятельно подключать заземление к нулевому проводу не рекомендуется. Если на нейтраль подать напряжение от внешней сети, это заземление может стать единственным для всех соседних домов. Если он некачественный, он может перегореть и стать причиной пожара. Желательно провести повторное заземление в месте отхода от ВЛ, что сводит к минимуму вероятность возникновения пожара в доме.

Подключение УЗО на даче

На даче схема подключения простая, а нагрузка небольшая.Здесь подойдет схема подключения УЗО в однофазную сеть (фото ниже). УЗО выбрано на 30 мА (универсальное), с защитой от пожара и поражения электрическим током.

Схема подключения УЗО без заземления на даче требует установки основного ввода и пары автоматов для освещения и розеток. Если используется бойлер, его можно подключить через розетку или отдельный автомат.

Вывод

Схема подключения УЗО без заземления является распространенным способом защиты.Заземление также выполняет функцию защиты и должно быть правильно подключено. Важно обратить внимание на дополнительную защиту ванной и других помещений с повышенной влажностью. УЗО дорогое, но здесь важнее электробезопасность. В сложных схемах подключения целесообразно устанавливать несколько ступеней защиты с селективным срабатыванием УЗО низкого уровня.

Важно понимать, что УЗО — единственный тип устройств, предназначенный для защиты человека от электрического тока.

Схема подключения УЗО без заземления: инструкция

Узо — это средство, защищающее людей от поражения электрическим током. Кроме того, он предназначен для защиты квартиры или дома от пожара, который может возникнуть при возгорании электропроводки. Схема подключения GFCI без заземления должна быть правильно составлена, иначе это принесет только вред.

Факторы, влияющие на правильность подключения УЗО

1. Понимание принципа работы. Зависит от способа подключения для определенных условий.
2. Для конкретной сети следует выбирать узо.
3. УЗО отключает сеть в аварийных ситуациях, когда ток утечки достигает заданного предельного значения.

Подключение узо и автомата: схема без заземления

Для бытовой электросети выбраны определенные устройства защиты и их подключения. Схема подключения УЗО без заземления предполагает установку устройств на отдельной линии или на общую проводку, после главного выключателя и счетчика.Желательно, чтобы устройство располагалось как можно ближе к источнику питания.

Обычно устанавливается на входе УЗО с большой величиной (не менее 100 мА). В основном используется как средство пожаротушения. После него необходимо установить УЗО на отдельной линии с током отключения не более 30 мА. Они обеспечивают защиту. При срабатывании легко найти, на каком участке тока утечки. Остальные станции будут работать в обычном режиме. Несмотря на дорогостоящий способ подключения, все положительные факторы очевидны.

Для простой разводки с небольшим количеством разветвлений можно установить на входе УЗО 30 мА, которые выполняют функции защиты человека и как противопожарные.

Защитные устройства подключаются в основном в зонах наибольшего риска. Их устанавливают для кухни, где больше всего электроприборов, а также для ванных комнат и других помещений с повышенной влажностью.

Рекомендуется

Наиболее эффективные методы проращивания семян

Несмотря на то, что метод рассады в овощеводстве является очень трудоемким процессом, его использует большинство садоводов.Посадка семян в открытый грунт — простой и удобный метод, но эффективен только в определенных климатических зонах. I …

Светоотражающая краска. Сфера применения

Когда автомобили начали заполнять дороги, их популярность начала набирать светоотражающая краска. Благодаря этой краске, как водителям, так и пешеходам становится намного легче избегать аварий в темноте. Назначение краски Светоотражающая краска — лакокрасочный материал, белый …

Важно! Схема подключения GFCI без заземления требуется вместе с каждым блоком автоматического выключателя, так как устройства не защищают от короткого замыкания и увеличения тока сверх нормы.Переключатель продается отдельно, но вы можете купить дифференциальное реле, совмещающее функции обоих устройств.

Не подключайте провода к этим клеммам устройства. В случае ошибки может выйти из строя.

Схема подключения однофазного, GFCI без заземления вместо трехфазного устройства, но в этом случае вы используете только одну фазу.

Как работает УЗО при отсутствии заземления

При повреждении изоляции провода или ослаблении крепления токоведущих контактов устройств возникают токи утечки, приводящие к нагреву проводки или возникновению дуги, в результате Пожар.При случайном прикосновении человека к оголенным фазным проводам он может получить удар током, прохождение которого через тело в землю создает опасность для жизни.

Схема подключения УЗО без заземления в квартире или в доме обеспечивает непрерывное измерение на входах и выходах защитных устройств. Когда разница между ними превышает заданный предел, возникает разрыв цепи. Обычно в охраняемом объекте находится земля. Но может и не быть.

В старых домах советской постройки УЗО применяются в цепях, где отсутствует защитный проводник РЕ (заземление).От основной трехфазной домашней сети к корпусу подключается фазный провод и ноль, который совмещен с защитным проводом и обозначается PEN. В корпусе трехфазная сеть с 3 фазами и PEN-проводником.

Система, включающая рабочие защитные проводники N и PE, называется TN-C. От городской воздушной магистрали в дом введен кабель с 4-мя проводами (3 фазы и нейтраль). В каждую квартиру подведено однофазное питание с промежуточным щитом. Нулевой провод совмещает в себе функции защитной и проводящей.

Схема подключения УЗО в однофазных сетях без заземления отличается тем, что при пробое и при контакте фаз на корпусе не срабатывает защита. В связи с отсутствием заземления отключения по току не произойдет, но в устройстве появится потенциальная угроза для жизни.

При прикосновении к токопроводящим частям корпуса прибора при прохождении тока через корпус создается электрическая цепь на землю.
Когда ток утечки ниже порога, устройство не работает, ток будет безопасным для жизни.Если вы превысите лимит, УЗО быстро отключит линию от касания корпуса. Если у него есть заземление, то может произойти отключение цепи до прикосновения человека к корпусу, как только произойдет пробой изоляции.

Сведения о подключении дифференциальной защиты к трехфазным сетям

В соответствии с ПУЭ установка УЗО в трехфазных сетях TN-C запрещена. Если конечный пользователь хочет защитить заземление, провод PE должен быть подключен к проводу PEN перед УЗО.Затем система TN-C конвертируется в систему TN-C-S.

В любом случае УЗО нужно подключать для повышения электробезопасности, но делать это нужно по правилам.

IPhone

Дифференциальное реле выбирается с включенным питанием на одну ступень выше, чем подключенное к нему в однолинейном автоматическом выключателе. Последний рассчитан на работу с перегрузкой в ​​течение нескольких секунд или минут. Узо же мощности на такие нагрузки не рассчитаны и могут выйти из строя. Маломощные устройства используются при токе не более 10 А, а мощные — более 40.

Напряжение в квартире 220В выбирается двухполюсным автоматом, при 380 В — четырехполюсным.

Важной особенностью УЗО является ток утечки. Его ценность зависит от того, использовать ли аппарат в качестве огня или для защиты от ударов.

У устройств разная скорость работы. Если вам нужна высокоскоростная камера, выберите выборочно. Есть 2 класса — S и G, где последняя максимальная скорость.

Устройство может быть электромеханическим или электронным. Для первого не требуется дополнительной мощности.

По маркировке можно выделить вид тока утечки: AC — AC И — любой.

Ошибки при установке и эксплуатации УЗО

1. Не допускается подключение выходного нулевого провода, УЗО с внешней зоной или электрощитком.
2. Ноль и фазный провод должны подключаться через защитное устройство. Если нейтраль обходит УЗО, оно будет работать, но может давать ложные срабатывания.
3. Если вставить в розетку ноль и заземление на одну клемму, УЗО будет постоянно отключаться при подключении нагрузки.
4. Не устанавливать перемычки между нулем к нескольким группам потребителей, если они подключены к отдельным защитным устройствам.
5. Фазы подключены к клеммам с маркировкой «L», а ноль — к «N».
6. Не разрешено включать устройство сразу после активации. Сначала вам нужно найти и устранить проблему, а затем установить соединение.

Подключение узо без заземления в квартире

Пробой изоляции при отсутствии заземления приводит к появлению на корпусе прибора потенциальной опасности для человека.Утечка здесь произойдет только после касания. Весь ток утечки пройдет через тело, пока не достигнет порога, и защитное устройство отключит цепь.

Подключение УЗО к розеткам

При наличии системы TN-C корпус иногда подключается к нулевому проводу. Схема подключения УЗО без заземляющего штекера предусматривает подключение нейтрали к боковому выводу 3. Тогда при обрыве провода через него проходит ток от устройства. Подключение следует производить при входе в квартиру.

Это противоречит правилам из-за повышенной вероятности поражения электрическим током. При подаче напряжения на нейтраль во внешней сети оно будет на зданиях, заземленных таким способом приборов. Еще один недостаток этого метода — частое срабатывание автомата при подключении нагрузок.

Подключение не может быть выполнено независимо. Если все выполнено по стандарту, необходимо заказать внесение изменений в конструкцию системы электроснабжения в соответствии с требованиями ПУОС.По сути, это должна быть смена системы TN-C-S в следующем виде:

• Перейти внутри квартиры с двухпроводной сети на трехпроводную;
• Переход от собственной четырехпроводной к пятипроводной сети;
• Разделение PEN-проводника в установке.

Особенности проводки для подключения узо

При подключении УЗО в однофазных сетях без заземления проводка выполняется трехжильным кабелем, но третий проводник к клеммам заземления розеток и корпусов устройств нельзя подключать до тех пор, пока система обновлена ​​до TN-CS или TN-S.При подключении к проводу RE все токопроводящие корпуса устройств будут находиться под напряжением, если фаза попадет на один из них, и земля будет отсутствовать. Кроме того, суммируются емкостные и статические токи приборов, создающие опасность травмирования человека.

Не имея опыта электромонтажа и электрооборудования, проще всего купить переходник с УЗО на 30 мА и использовать его при подключении к розеткам электроприборов. Такой способ подключения значительно повышает электробезопасность.

Для электроприборов и розеток в ванной и других помещениях с повышенной влажностью необходимо установить УЗО 10 мА.

Схема подключения УЗО в однофазных сетях без заземления в частном доме

Домашняя сеть может быть такой же, как и в квартире, но здесь у хозяина больше возможностей.

Самый простой способ установить на входе одно общее или несколько УЗО на основных линиях домашней сети. К сложной сети подключаются несколько уровней защитных устройств.

Вводное УЗО 300 мА защищает всю проводку от возгорания. Кроме того, он может работать с полным током утечки из всех линий, даже если они протекают в пределах нормального диапазона.

Универсальные УЗО для разряда на 30 мА устанавливаются за огнем, и следующие линии должны быть ванной и детской комнатой с I _Y = 10 мА.

Как подключить заземление в частном доме

Можно сделать контур заземления и преобразовать сеть в TN-C-S.Не рекомендуется подключать собственное заземление к нулевому проводу. При попадании напряжения на нейтраль от внешней сети это заземление может быть единым для всех соседних домов. При неправильном выполнении это может ограничить и вызвать пожар. Желательно провести повторное заземление в месте ответвления от воздуховода, что минимизирует вероятность возгорания в доме.

Подключение УЗО на даче

На даче схема подключения простая и нагрузки небольшие.Подходящая схема подключения УЗО в однофазной сети (фото внизу). Выберите УЗО 30 мА (универсальное), защиту от пожара и поражения электрическим током.

Схема подключения УЗО без заземления на даче требует установки основного ввода и пары автоматов для освещения и розеток. Если вы используете бойлер, можно подключить розетку или отдельный автомат.

Заключение

Схема подключения УЗО без заземления — распространенный метод защиты.Заземление также выполняет функцию защиты и должно быть правильно подключено. Важно обратить внимание на дополнительную защиту ванной и других помещений с повышенной влажностью. Узо стоит дорого, но безопасность важнее. В сложных схемах подключения целесообразно устанавливать несколько уровней защиты, с выборочным срабатыванием УЗО меньшего номинала.

Важно понимать, что узо — единственный тип устройства, предназначенный для защиты людей от электрического тока.

Причины срабатывания автоматов узо и почему они отключены но бояре, насосы

Первичная защита организма человека от опасного воздействия напряжений и токов в бытовых электрических сетях и — установка защитных устройств. Кроме того, УЗО используются для защиты электроприборов от аварийных работ в бытовых электросетях и синусоидального тока постоянного и переменного тока. Но срабатывает очень часто, и отечественного потребителя интересует, почему отключено УЗО на УЗО или постоянно сработало.

Принцип действия и работа УЗО

Рис.1 Работа УЗО

Сумма токов, которые входят в секцию, должна равняться токам, которые идут. Это основной принцип работы данного блока выключателя. Причина срабатывания УЗО в блоке питания — это то, что токи, исходящие от участка электрической сети, не равны токам, которые входят в эту сеть. Эта разница представляет собой величину тока утечки или дифференциального тока. Векторная сумма токов в фазных проводниках ( I1 ) должна быть равна токам в нейтральном проводе ( I2 ).Они идентичны по размеру, но направления разнонаправлены и, таким образом, взаимно компенсируют друг друга, а ЭДС (электродвижущая сила) отсутствует. Если эти токи не равны, значит, разница между ними и есть ток утечки. Он в свою очередь создает ЭДС, а она, в свою очередь, через соленоид воздействует на запорный механизм и УЗО отключается.

Мотивация растений УЗО. Опасный для человеческого тела электрический ток

На Рис.1 Нормальный режим I 1 = I 2. Когда человек касается оголенных проводов, возникает дифференциальный ток I∆n . Если посчитать ток, который пройдет через человека, получим I = 230/ R _no , НО, где 230 Ток от бытовой сети, R _no — сопротивление человека . Хотя у каждого человека эта характеристика индивидуальна, но она считается порядка 1 кОм (1000 Ом). В итоге получаем 230/1000 = 23 мА. Следует отметить, что порог чувствительности у человека начинается с 0.6 — 1,5 мА. При этом нынешнее ощутимое раздражение у человека. При токе в 10 — 15 мА у человека возникает мышечный спазм, и этот ток называют неотпускающего. В этом случае человек не может самостоятельно освободить оголенный провод, если взял его. при токе 90 — 100 мА возникает фибрилляционного тока. При таком токе сердечная мышца хаотично сокращается, а через несколько секунд происходит остановка сердца. Безопасным для человека считается ток 2 мА, когда он превышает 10 с, а если больше 120 с, то безопасный ток 6 мА.эти токи, а также время отключения необходимо учитывать при выборе остаточного тока УЗО, чтобы понимать, что будет с вами, если вы попадете под опасное напряжение. По этим причинам помните: если обогреватель выключен УЗО, это избавит вас от минимального дискомфорта.

Выбор УЗО в зависимости от токов утечки

по СП31-110-2003 pA4.15 , при питании ванной от отдельной линии необходимо предусмотреть УЗО 10 мА, если линия используется совместно с кухней и коридор, необходимо установить УЗО током до 30 мА.Для обычных бытовых ЛЭП (розетки, освещение) защитное устройство выбирается на максимальный ток 30 мА (ПУЭ п.7.1.79.). УЗО на дифференциальные токи 100 и 500 мА, как видно выше, не защищают организм человека от опасного напряжения, и основная цель этой противопожарной защиты. При установке автоматических выключателей необходимо понимать, что они не защищают от длительных перегрузок, максимальных токов или высоких напряжений. По этим причинам эта установка должна быть соединена с автоматическим выключателем с электромагнитным и тепловым расцепителем, а для защиты от перенапряжения должны быть установлены реле или ограничители перенапряжения (Устройство защиты от перенапряжения).По этим причинам, если ТЕРМЕКС отключает УЗО, а автомат не работает, то причиной неисправности является ток утечки.

Если УЗО выключается одновременно с автоматическим выключателем, причиной неисправности может быть как дифференциальный ток, так и максимальные токи, возникающие при коротком замыкании.

Причины утечки тока

Необходимо хорошо понимать, что наличие тока утечки — это аварийный режим или неисправность в электрических сетях бытового назначения или неисправности в электроприборах.Причины появления этого тока довольно распространены. Основные причины утечки тока — это прикосновение человека к оголенным проводам, его протекание через деформированную изоляцию кабеля или через токопроводящий элемент. Например, причиной срабатывания УЗО в водонагревателе может быть утечка тока через воду. Изоляция кабеля повреждена, влага проникла в оголенный провод и через него прошел ток. ток, которого просто не хватает, если бы разница входящего и выходящего токов была бы равна 0 (нулю), и защита отключает аварийную секцию.Если это водонагреватель ТЕРМЕКС, отключено УЗО прибора.Вода это также может быть причиной того, почему отключено УЗО на насосе, перекачивающем различные жидкости.

Типы и УЗО; визуально-техническое обозначение

рис. 2 Внешний вид и обозначение защитных устройств

Форумы RCD

• Напряжение бытовое и сеть 220/380 В.
• По количеству полюсов. При однофазной нагрузке в сети питания УЗО необходимо устанавливать двухполюсным, при трехфазной нагрузке — четырехполюсным.
• Номинальный рабочий ток. Величина номинального (рабочего) тока УЗО такая же, как и для автоматических выключателей, это 16, 25, 32, 40, 63, 80 А.
• Остаточный ток (ток утечки), величиной которого руководит устройство УЗО 10, 30, 100, 300, 500 мА.

По типу тока утечки, который в свою очередь делится на:

1. Переменный электрический пульсирующий ток синусоидальной формы и. Тип УЗО для текущего « AS». Пульсация тока присутствует в регулируемых лампах, в стиральных машинах с регулируемой скоростью вращения.
2. Электроимпульсный переменный и постоянный ток типа УЗО « НО». Данный вид защиты рекомендуется использовать там, где есть бытовая электроника, микроволновая печь, компьютер, телевизор и т. Д.
3. Постоянный электрический и переменного тока типа УЗО «АТ». Этот тип защиты обычно устанавливают там, где есть выпрямленный ток. В бытовых электрических сетях этот тип не используется.
4. Для УЗО с задержкой срабатывания УЗО этого типа «S» применяется селективность, которая наблюдалась бы при установке 2 или более устройств защиты в домашних сетях и при подаче электроэнергии. Этот тип УЗО используется в сетях, где используется АВР (Автоматический ввод резерва), и типа « G » в той же сети, но имеет меньшее время воздействия.

срабатывания УЗО, причины первичной и вторичной обмоток

Наиболее частые причины срабатывания УЗО в котле или водонагревателе Electrolux, это недобросовестный производитель или разного рода проблемы в электрической сети. Если на водонагревателе , отключено УЗО, нужно его снова включить.Если прибор исправен и не выключает УЗО, то произошла короткая утечка тока. Далее вам необходимо воспользоваться кнопкой «Тест». Имитирует аварийный режим.

1. Необходимо отключить автомат, включенный в сеть вместе с УЗО и определить, почему отключено УЗО. При этом отключаем нулевой провод. После этого, как они отключаются, включаем УЗО. Если он не выключен, значит, нажмите на кнопку «Тест». Если после нажатия кнопки «Тест» УЗО сработало, значит, исправно.Следует отметить, что работоспособность тестового УЗО необходимо проверять не реже 1 раза в месяц, нажимая кнопку «Тест».
2. Если при подключении УЗО работает без нагрузки, то означает, что оно вышло из строя или в месте его установки есть токи утечки. Если он исправен, необходимо понимать, почему срабатывает УЗО без нагрузки. В этом случае, если у него несколько машин, то они сразу все отключаются. Затем мы определяем, зачем отключать УЗО, а в свою очередь включаем автоматические выключатели и определяем аварийный участок электрической сети.

Основные виды подключения УЗО

рис. 3. Одно УЗО и один потребитель

Подключить УЗО может любой электрик, имеющий не менее 3-х разрядных электриков. Схема подключения написана на устройстве, и в этом нет ничего сложного. Единственное, что нужно сделать перед установкой, это учесть нюансы при включении сети и выбрать нужное количество выключенных машин на одно УЗО. Можно установить одно охранное устройство на всю квартиру в панели пола, если кондоминиум, как показано на рис.3. Его можно установить отдельно на розетку сети и освещение, если у вас достаточно места для установки. Подойдет для квартиры. При установке и выборе УЗО следует учитывать номинальный (рабочий) ток, который должен быть на одну ступень выше номинального тока машины, который идет после защитного устройства. Например, если автомат на 25 НО, перед этим необходимо установить УЗО с рабочим током на 32 А и т. Д. Если это частный дом, то лучше рассмотреть следующие позиции, одно УЗО и одно автоматическое, Если автомат имеет немного.

Одно устройство безопасности и несколько автоматов защиты

рис. 4 Подраздел схемы OUZO

Если, например, в доме стоит много машин (одна машина = одна комната, = одна машина), то в этом случае размер электрического щита может быть огромным. По этим причинам распределительный щит лучше скомплектовать так, чтобы под одно УЗО устанавливать несколько автоматов, но не более 5. В этом случае необходимо правильно рассчитать номинальный ток защитного устройства относительно выхлопных автоматов, чтобы их сумма не превышала устройства защиты рабочего тока.Например, в выхлопных машинах ВА1 16 НО, ВА2 16 НО, ВА3 32 НО, сумма 16 + 16 + 32 = А. Значит, УЗО должен иметь номинальный ток не менее 64 А, а зная оптимальный диапазон номинальных значений тока, вариант устройства Номинальный ток выключателя на 63 А.

Как показано на рисунке. 4 ничего сложного, когда нет подключения, но в некоторых случаях будет интересно узнать, почему срабатывает УЗО на водонагревателе Ariston, если домашняя сеть и предохранительные устройства исправны и. При срабатывании УЗО причины могут быть в его неправильном подключении.

Основные виды неправильного подключения УЗО, нулевого смещения защитного проводника и

• Невозможно соединить нейтраль ( N ) и фазный провод, пропущенный через УЗО, другие нулевые и фазные проводники после УЗО.
• Нельзя производить подключение нулевого провода (N) после электрического разомкнутого УЗО, а также его нельзя подключать к защитному проводнику (ВКЛ) .
• Категорически нельзя подключать к нулевой розетке и защитному проводнику.
• Если в электрической сети установлены два защитных устройства, объединение нейтрального проводника приведет к дополнительному току утечки и, как следствие, срабатыванию обоих.
• Если в электрощите установлено много УЗО, следует перепроверить проводку, чтобы не было соединения фазного провода и земли, работающей с различными устройствами защиты.

Только правильно подобранные и правильно подключенные защитные устройства защищают человека в случае аварии от опасного воздействия электрического тока.

Видео:

Конвертер шерстяных ампер, онлайн-калькулятор

Физико-химическая гидродинамика вышедших из равновесия капель

1.

Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика (Прентис Холл, 1962).

2.

Кейтс, М. Э. и Джунг Э. Теории бинарных смесей флюидов: от кинетики разделения фаз до активных эмульсий. Дж. Механизм жидкости . 836 , https://doi.org/10.1017 / jfm.2017.832 (2018).

3.

Лауга, Э. и Пауэрс, Т. Р. Гидродинамика плавающих микроорганизмов. Rep. Prog. Phys. 72 , 096601 (2009).

ADS
MathSciNet

Google Scholar

4.

Maass, C. C., Krüger, C., Herminghaus, S. & Bahr, C. Капли для плавания. Annu. Rev. Cond. Matter Phys. 7 , 171–193 (2016).

ADS

Google Scholar

5.

Моран, Дж. Л. и Познер, Дж. Д. Самоходная установка Phoretic. Annu. Rev. Fluid Mech. 49 , 511–540 (2017).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

6.

Голестанян Р. Форетическое активное вещество. Препринт на https://arxiv.org/abs/1909.03747 (2019).

7.

Маникантан, Х. и Сквайрс, Т. М. Динамика поверхностно-активных веществ: скрытые переменные, управляющие потоками жидкости. Дж. Механизм жидкости .892 https://doi.org/10.1017/jfm.2020.170 (2020).

8.

Казабат А. М. и Гена Г. Испарение макроскопических сидячих капель. Soft Matter 6 , 2591–2612 (2010).

ADS

Google Scholar

9.

Эрбиль, Х. Ю. Испарение чистой жидкости сидячих и сферических подвешенных капель: обзор. Adv. Коллоидный интерфейс Sci. 170 , 67–86 (2012).

Google Scholar

10.

Сефиане, К. Узоры из высыхающих капель. Adv. Коллоидный интерфейс Sci. 206 , 372–381 (2014).

Google Scholar

11.

Лозе Д. и Чжан Х. Поверхностные нанопузырьки и поверхностные нанокапли. Ред. Мод. Phys. 87 , 981–1035 (2015).

ADS
MathSciNet

Google Scholar

12.

Джайн А. и Верма К.К. Последние достижения в области применения однокапельной микроэкстракции: обзор. Анал. Чим. Acta 706 , 37–65 (2011).

Google Scholar

13.

де Вит, А. Химиогидродинамические закономерности и нестабильности. Annu. Rev. Fluid Mech. 52 , 531–555 (2020).

ADS
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

14.

Лозе Д. Головоломки с пузырями: от основ до приложений. Phys. Ред. Жидкости 3 , 110504 (2018).

ADS

Google Scholar

15.

Янг, Н., Гольдштейн, Дж. И Блок, М. Дж. Движение пузырьков в вертикальном градиенте температуры. J. Fluid Mech. 6 , 350–356 (1959).

ADS
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

16.

Li, Y. et al. Отскок капельки масла в многослойной жидкости и ее внезапная гибель. Phys. Rev. Lett. 122 , 154502 (2019).

ADS

Google Scholar

17.

Андерсон, Дж. Л. Коллоидный перенос межфазными силами. Annu. Rev. Fluid Mech. 21 , 61–99 (1989).

ADS
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

18.

Андерсон, Дж. Л., Лоуэлл, М. Э. и Прайв, Д. К. Движение частицы, создаваемое химическими градиентами.Часть 1. Неэлектролиты. J. Fluid Mech. 117 , 107–121 (1982).

ADS
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

19.

Изри, З., Ван Дер Линден, М. Н., Мишлен, С. и Даушот, О. Самодвижение капель чистой воды за счет спонтанного движения, вызванного напряжением Марангони. Phys. Rev. Lett. 113 , 248302 (2014).

ADS

Google Scholar

20.

Марбах, С., Йошида, Х. и Боке, Л. Создание осмотического и диффузионно-осмотического потока при высокой концентрации растворенного вещества. I. Механические подходы. J. Chem. Phys. 146 , 194701 (2017).

ADS

Google Scholar

21.

Prieve, D. C., Malone, S. M., Khair, A. S., Stout, R. F. & Kanj, M. Y. Диффузиофорез заряженных коллоидных частиц в пределе очень высокой солености. Proc. Natl Acad.Sci. США 116 , 18257–18262 (2019).

ADS

Google Scholar

22.

Ян Ф., Шин С. и Стоун Х. А. Диффузиофорез заряженной капли. J. Fluid Mech. 852 , 37–59 (2018).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

23.

Морозов М., Мишлен С. Нелинейная динамика химически активной капли: от устойчивого к хаотическому самодвижению. J. Chem. Phys. 150 , 044110 (2019).

ADS

Google Scholar

24.

Риглер, Х. и Лазар, П. Поведение капель с полностью смешивающимися жидкостями при задержке слияния. Langmuir 24 , 6395–6398 (2008).

Google Scholar

25.

Карпичка С. и Риглер Х. Количественное экспериментальное исследование перехода между быстрым и замедленным слиянием лежащих капель с различными, но полностью смешивающимися жидкостями. Langmuir 26 , 11823–11829 (2010).

Google Scholar

26.

Карпичка С. и Риглер Х. Неслипание неподвижных капель из различных, но смешивающихся жидкостей: гидродинамический анализ контура двойной капли как самостабилизирующейся бегущей волны. Phys. Rev. Lett. 109 , 066103 (2012).

ADS

Google Scholar

27.

Колдевей, Р. Б., Ван Капеллевен, Б. Ф., Лозе, Д. и Виссер, К. В. Марангони, распространение смешивающихся жидкостей в геометрии бинарной висячей капли. Мягкое вещество 15 , 8525–8531 (2019).

ADS

Google Scholar

28.

Йео, Й., Басаран, О. А. и Парк, К. Новый процесс изготовления микрокапсул резервуарного типа с использованием струйной технологии и межфазного разделения фаз. J. Control.Выпуск 93 , 161–173 (2003).

Google Scholar

29.

Виссер, К. В., Камперман, Т., Карбаат, Л. П., Лозе, Д. и Карпериен, М. Микрожидкостная среда в воздухе позволяет быстро изготавливать эмульсии, суспензии и трехмерные модульные (био) материалы. Sci. Adv. 4 , eaao1175 (2018).

ADS

Google Scholar

30.

Ю. Х., Кант П., Дайет, Б., Лозе, Д. и Чжан, X. Разделение капли за счет слияния двух различных трехфазных контактных линий. Мягкое вещество 15 , 6055–6061 (2019).

ADS

Google Scholar

31.

Берг, С. Марангони Растекание по границам раздела жидкость – жидкость. Phys. Жидкости 21 , 032105 (2009).

ADS
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

32.

Водлей, Ф., Себильо, Дж., Магноде, Дж. И Пимиента, В. Марангони, напоминающий цветок, рисунок испаряющейся капли, растекающейся по жидкой подложке. Nat. Commun. 9 , 820 (2018).

ADS

Google Scholar

33.

Jehannin, M. et al. Периодическое выпадение осадков во время слияния реагирующих сидячих капель. Langmuir 31 , 11484–11490 (2015).

Google Scholar

34.

Paxton, W. et al. Каталитические наномоторы: автономное движение полосатых наностержней. J. Am. Chem. Soc. 126 , 13424–13431 (2004).

Google Scholar

35.

Голестанян Р., Ливерпуль Т. Б. и Аждари А. Движение молекулярной машины за счет асимметричного распределения продуктов реакции. Phys. Rev. Lett. 94 , 220801 (2005).

ADS

Google Scholar

36.

Цзян Х.-Р., Йошинага Н. и Сано М. Активное движение частицы Януса за счет самотермофореза в расфокусированном лазерном луче. Phys. Rev. Lett. 105 , 268302 (2010).

ADS

Google Scholar

37.

Buttinoni, I. et al. Динамическая кластеризация и фазовое разделение в суспензиях самоходных коллоидных частиц. Phys. Rev. Lett. 110 , 238301 (2013).

ADS

Google Scholar

38.

Michelin, S. & Lauga, E. Самодвижение Phoretic при конечных числах Пекле. J. Fluid Mech. 747 , 572–604 (2014).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

39.

Мишлен, С., Лауга, Э. и Бартоло, Д. Самопроизвольное аутофоретическое движение изотропных частиц. Phys. Жидкости 25 , 061701 (2013).

ADS

Google Scholar

40.

Головин А., Гупало Ю. П., Рязанцев Ю. С. Изменение формы движущейся капли из-за химитермокапиллярного эффекта. J. Appl. Мех. Tech. Phys. 30 , 602–609 (1989).

ADS

Google Scholar

41.

Редников А.Ю., Рязанцев Ю.С., Веларде М.Г. Движение капли с переносом поверхностно-активного вещества в однородной среде. Phys. Жидкости 6 , 451–468 (1994).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

42.

Шмитт М. и Старк Х. Плавающая активная капля: теоретический анализ. EPL 101 , 44008 (2013).

ADS

Google Scholar

43.

Морозов М. и Мишлен С. Самодвижение вблизи начала неустойчивости деформируемых активных капель по Марангони. J. Fluid Mech. 860 , 711–738 (2019).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

44.

Abécassis, B., Cottin-Bizonne, C., Ybert, C., Ajdari, A. & Bocquet, L. Повышение миграции крупных частиц за счет контрастов растворенных веществ. Nat. Матер. 7 , 785–789 (2008).

ADS

Google Scholar

45.

Palacci, J., Abecassis, B., Cottin-Bizonne, C., Ybert, C. & Bocquet, L. Коллоидная подвижность и формирование рисунка при ректифицированном диффузиофорезе. Phys. Rev. Lett. 104 , 138302 (2010).

ADS

Google Scholar

46.

Банерджи, А., Уильямс, И., Азеведо, Р. Н., Хельгесон, М. Э. и Сквайрс, Т. М. Солюто-инерционные явления: проектирование дальнодействующих, длительных, поверхностно-специфических взаимодействий в суспензиях. Proc. Natl Acad. Sci. США 113 , 8612–8617 (2016).

ADS

Google Scholar

47.

Banerjee, A. & Squires, T.M. Дальнобойные, избирательные взаимодействия с подвеской по требованию: объединение и срабатывание соленоинерциальных маяков. Sci. Adv. 5 , eaax1893 (2019).

ADS

Google Scholar

48.

Крюгер, К., Клес, Г., Бар, К. и Маасс, К. К. Жидкокристаллические микропловцы Curling: каскад спонтанного нарушения симметрии. Phys. Rev. Lett. 117 , 048003 (2016).

ADS
MathSciNet

Google Scholar

49.

Шуга, М., Суда, С., Итикава, М., Кимура, Ю. Самоходное переключение движения в каплях нематических жидких кристаллов в водных растворах поверхностно-активных веществ. Phys. Ред. E 97 , 062703 (2018).

ADS

Google Scholar

50.

Ху В.-Ф., Лин Т.-С., Рафаи С. и Мисбах К. Хаотическое плавание форетических частиц. Phys. Rev. Lett. 123 , 238004 (2019).

ADS

Google Scholar

51.

Тутупалли, С., Земанн, Р., Хермингхаус, С. Поведение простых модельных сквирмеров в роении. New J. Phys. 13 , 073021 (2011).

ADS

Google Scholar

52.

Палаччи, Дж., Саканна, С., Стейнберг, А. П., Пайн, Д. Дж. И Чайкин, П. М. Живые кристаллы активированных светом коллоидных серферов. Наука 339 , 936–940 (2013).

ADS

Google Scholar

53.

Moerman, P. G. et al. Опосредованные растворенными веществами взаимодействия между активными каплями. Phys. Ред. E 96 , 032607 (2017).

ADS

Google Scholar

54.

Липпера К., Морозов М., Бензакен М. и Мишлен С. Столкновения и отскоки химически активных капель. J. Fluid Mech. 886 , A17 (2020).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

55.

Пенья, А. и Миллер, К. А. Скорость растворения масел в растворах поверхностно-активных веществ и их связь с массопереносом в эмульсиях. Adv. Коллоидный интерфейс Sci. 123 , 241–257 (2006).

Google Scholar

56.

Herminghaus, S. et al. Межфазные механизмы в активных эмульсиях. Мягкое вещество 10 , 7008–7022 (2014).

ADS

Google Scholar

57.

Хокмабад Б. В., Болдуин К. А., Крюгер К., Бар К. и Маасс К. С. Топологическая стабилизация и динамика самодвижущихся нематических оболочек. Phys. Rev. Lett. 123 , 178003 (2019).

ADS

Google Scholar

58.

Поэзио П., Беретта Г. П. и Торсен Т. Растворение жидкой микрокапли в неидеальной смеси жидкость-жидкость вдали от термодинамического равновесия. Phys. Rev. Lett. 103 , 064501 (2009).

ADS

Google Scholar

59.

Лагзи, И., Сох, С., Вессон, П. Дж., Браун, К. П. и Гжибовски, Б. А. Решение лабиринта с помощью хемотаксических капель. J. Am. Chem. Soc. 132 , 1198–1199 (2010).

Google Scholar

60.

Джейкова, Дж., Новак, М., Степанек, Ф. и Ханчик, М. М. Динамика хемотаксических капель в градиентах концентрации соли. Langmuir 30 , 11937–11944 (2014).

Google Scholar

61.

Джин, К., Крюгер, К. и Маасс, К. К. Хемотаксис и автохемотаксис самодвижущихся капельных пловцов. Proc. Natl Acad. Sci. США 114 , 5089–5094 (2017).

ADS

Google Scholar

62.

Эпштейн, П. С. и Плессет, М. С. О стабильности пузырьков газа в растворах жидкость – газ. J. Chem. Phys. 18 , 1505–1509 (1950).

ADS

Google Scholar

63.

Дункан, П. Б. и Нидхэм, Д. Растворение микрокапель в растворителе второй фазы с использованием микропипеточной техники: испытание модели Эпштейна – Плессета для системы анилин – вода. Langmuir 22 , 4190–4197 (2006).

Google Scholar

64.

Пикнетт Р.Г. и Бексон Р. Испарение сидячих или подвесных капель в неподвижном воздухе. J. Colloid Interface Sci. 61 , 336–350 (1977).

ADS

Google Scholar

65.

Deegan, R.D. et al. Капиллярный кровоток как причина кольцевых пятен от засохших капель жидкости. Nature 389 , 827–829 (1997).

ADS

Google Scholar

66.

Ху, Х. и Ларсон, Р. Г. Испарение сидячей капли на субстрате. J. Phys. Chem. В 106 , 1334 (2002).

Google Scholar

67.

Попов Ю.О. Особенности испарительного отложения: пространственные размеры месторождения. Phys. Ред. E 71 , 036313 (2005).

ADS

Google Scholar

68.

Гелдерблом, Х.и другие. Как капли воды испаряются на супергидрофобном субстрате. Phys. Ред. E 83 , 026306 (2011).

ADS

Google Scholar

69.

Стаубер, Дж. М., Уилсон, С. К., Даффи, Б. Р. и Сефиан, К. О времени жизни испаряющихся капель. J. Fluid Mech. 744 , R2 (2014).

ADS

Google Scholar

70.

Дитрих, Э.и другие. Роль естественной конвекции в растворении сидячих капель. J. Fluid Mech. 794 , 45–67 (2016).

ADS
MathSciNet

Google Scholar

71.

Laghezza, G. et al. Коллективные и конвективные эффекты конкурируют в схемах растворения поверхностных капель. Мягкое вещество 12 , 5787–5796 (2016).

ADS

Google Scholar

72.

Carrier, O. et al. Испарение воды: скорость испарения и коллективные эффекты. J. Fluid Mech. 798 , 774–786 (2016).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

73.

Чжу, X., Верзикко, Р., Чжан, X. и Лозе, Д. Диффузионное взаимодействие нескольких поверхностных нанопузырьков: усадка, рост и укрупнение. Soft Matter 14 , 2006–2014 (2018).

ADS

Google Scholar

74.

Мишлен, С., Герен, Э. и Лауга, Э. Коллективное растворение микропузырьков. Phys. Ред. Жидкости 3 , 043601 (2018).

ADS

Google Scholar

75.

Bao, L. et al. Растворение массивов фемтолитровых капель на поверхности под действием потока. Лабораторный чип 18 , 1066–1074 (2018).

Google Scholar

76.

Рэй, А. У., Даффи, Б. Р. и Уилсон, С. К. Конкурентное испарение множества сидячих капель. J. Fluid Mech. 884 , A45 (2020).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

77.

Chong, K. L., Li, Y., Ng, C. S., Verzicco, R. & Lohse, D. Преобладающее конвекцией растворение одиночных и множественных погруженных сидячих капель. J. Fluid Mech. 892 , А21 (2020).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

78.

Deegan, R.D. et al. Контактная линия откладывается в испаряющейся капле. Phys. Ред. E 62 , 756–765 (1998).

ADS

Google Scholar

79.

Скривен, Л. и Стернлинг, К. Эффекты Марангони. Nature 187 , 186–188 (1960).

ADS

Google Scholar

80.

Ху, Х. и Ларсон, Р. Г. Анализ воздействия напряжений Марангони на микропоток в испаряющейся сидячей капле. Langmuir 21 , 3972–3980 (2005).

Google Scholar

81.

Беннасер Р. и Сефиан К. Вихри, диссипация и переход потока в летучих двойных каплях. J. Fluid Mech. 749 , 649–665 (2014).

ADS

Google Scholar

82.

Tan, H. et al. Зарождение микрокапель, вызванное испарением, и четыре фазы жизни испаряющейся капли узо. Proc. Natl Acad. Sci. США 113 , 8642–8647 (2016).

ADS
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

83.

Kim, H. et al. Контролируемое равномерное покрытие благодаря взаимодействию потоков Марангони и поверхностно адсорбированных макромолекул. Phys. Rev. Lett. 116 , 124501 (2016).

ADS

Google Scholar

84.

Dietrich, E. et al.Сегрегация при растворении сидячих капель бинарного компонента. J. Fluid Mech. 812 , 349–369 (2017).

ADS
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

85.

Карпичка С., Либих Ф. и Риглер Х. Марангони сокращение испаряющихся неподвижных капель бинарных смесей. Langmuir 33 , 4682–4687 (2017).

Google Scholar

86.

Diddens, C. et al. Испарение чистых, бинарных и тройных капель: тепловые эффекты и нарушение осевой симметрии. J. Fluid Mech. 823 , 470–497 (2017).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

87.

Ким, Х., Мюллер, К., Шардт, О., Афхами, С. и Стоун, Х.А. Потоки смешивающихся жидкостей Солютал Марангони управляют транспортом без поверхностного загрязнения. Nat. Phys. 13 , 1105 (2017).

Google Scholar

88.

Li, Y. et al. Сегрегация сидячих бинарных капель, вызванная испарением. Phys. Rev. Lett. 120 , 224501 (2018).

ADS

Google Scholar

89.

Ким, Х. и Стоун, Х.А. Прямое измерение селективного испарения капель бинарной смеси при растворении материалов. J. Fluid Mech. 850 , 769–783 (2018).

ADS
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

90.

Edwards, A. et al. Течения, зависящие от плотности в испаряющихся каплях бинарной жидкости. Phys. Rev. Lett. 121 , 184501 (2018).

ADS

Google Scholar

91.

Li, Y. et al. Гравитационный эффект при испарении двойных микрокапель. Phys. Rev. Lett. 122 , 114501 (2019).

ADS

Google Scholar

92.

Marin, A. et al. Solutal Marangoni flow как причина кольцевых пятен от высыхающих соленых коллоидных капель. Phys. Ред. Жидкости 4 , 041601 (2019).

ADS

Google Scholar

93.

Хосой, А. Э. и Буш, Дж. У. М. Нестабильность испарения при лазании по пленкам. J. Fluid Mech. 442 , 217–239 (2001).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

94.

Шин С., Якоби И. и Стоун Х. А. Нестабильность Бенара – Марангони, вызванная поглощением влаги. EPL 113 , 24002 (2016).

ADS

Google Scholar

95.

Карпичка С. Значение индикатора замирания. J. Fluid Mech. 856 , 1–4 (2018).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

96.

Li, Y. et al. Неустойчивость Рэлея – Тейлора из-за сегрегации в испаряющейся многокомпонентной микрокапле. J. Fluid Mech. в печати.

97.

Кейзер, Л., Бенс, Х., Колине, П., Бико, Дж. И Рейссат, Э. Марангони разрыв: эмульгирование бинарных смесей на жидком слое, вызванное испарением. Phys. Rev. Lett. 118 , 074504 (2017).

ADS

Google Scholar

98.

Durey, G. et al. Взрыв Марангони: эмульгирование двухкомпонентной капли, вызванное испарением. Phys. Ред. Жидкости 3 , 100501 (2018).

ADS

Google Scholar

99.

Эрнандес-Санчес, Дж. Ф., Эдди, А. и Сноейер, Дж. Х. Марангони растекание из-за локального поступления спирта на тонкую водную пленку. Phys. Жидкости 27 , 032003 (2015).

ADS

Google Scholar

100.

Махешвари С., Ван Дер Хоеф М., Просперетти А. и Лозе Д. Исследование молекулярной динамики растворения многокомпонентных капель в трудно смешивающейся жидкости. J. Fluid Mech. 833 , 54–69 (2017).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

101.

Чу С. и Просперетти А. Растворение и рост многокомпонентной капли в несмешивающейся жидкости. J. Fluid Mech. 798 , 787–811 (2016).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

102.

Лозе, Д. На пути к контролируемой жидкостно-жидкостной микроэкстракции. J. Fluid Mech. 804 , 1–4 (2016).

ADS
MathSciNet

Google Scholar

103.

Девиль, С. Замораживание коллоидов: наблюдения, принципы, контроль и использование. Приложения в материаловедении, науках о жизни, науках о Земле, науках о продуктах питания и инженерии (Springer, 2017).

104.

Дедовец, Д., Монтеукс, С. и Девиль, С. Пятимерная визуализация замораживающихся эмульсий с эффектами растворенных веществ. Наука 360 , 303–306 (2018).

Google Scholar

105.

Витале С. и Кац Дж. Дисперсии жидких капель, образованные гомогенным зародышеобразованием жидкость-жидкость: «эффект узо». Langmuir 19 , 4105–4110 (2003).

Google Scholar

106.

Ganachaud, F. & Katz, J. Наночастицы и нанокапсулы, созданные с использованием эффекта узо: спонтанное эмульгирование как альтернатива ультразвуковым устройствам и устройствам с большим усилием сдвига. Chem. Phys. Chem 6 , 209–216 (2005).

Google Scholar

107.

Lepeltier, E., Bourgaux, C. & Couvreur, P. Нанопреципитация и «эффект узо»: применение к устройствам для доставки лекарств. Adv. Препарат Делив. Ред. 71 , 86–97 (2014).

Google Scholar

108.

Вурхиз, П. У. Теория созревания Оствальда. J. Stat. Phys. 38 , 231–252 (1985).

ADS

Google Scholar

109.

Соланс, К., Искьердо, П., Нолла, Дж., Аземар, Н. и Гарсия-Сельма, М. Дж. Наноэмульсии. Curr. Opin. Коллоидный интерфейс Sci. 10 , 102–110 (2005).

Google Scholar

110.

Zemb, T. N. et al. Как объяснить микроэмульсии, образованные смесями растворителей без обычных поверхностно-активных веществ. Proc. Natl Acad. Sci. США 113 , 4260–4265 (2016).

ADS

Google Scholar

111.

Zhang, X.H. et al. От временных нанокапель до постоянных нанолинз. Мягкое вещество 8 , 4314–4317 (2012).

ADS

Google Scholar

112.

Джоанни, Дж. И де Женн, П. Модель гистерезиса краевого угла. J. Chem. Phys. 81 , 552 (1984).

ADS

Google Scholar

113.

де Жен, П. Г. Смачивание: статика и динамика. Ред. Мод. Phys. 57 , 827–863 (1985).

ADS
MathSciNet

Google Scholar

114.

Лю Ю. и Чжан Х. Динамика испарения нанокапель и их аномальная стабильность на шероховатых подложках. Phys. Ред. E 88 , 012404 (2013).

ADS

Google Scholar

115.

Lohse, D. & Zhang, X. Пиннинг и перенасыщение газом подразумевают наличие стабильного одноповерхностного нанопузырька. Phys. Ред. E 91 , 031003 (R) (2015).

ADS

Google Scholar

116.

Zhang, X. et al. Формирование поверхностных нанокапель в условиях контролируемого потока. Proc. Natl Acad. Sci. США 112 , 9253–9257 (2015).

ADS

Google Scholar

117.

Ю., Х., Лу, З., Лозе, Д. и Чжан, X. Гравитационное влияние на образование поверхностных нанокапель. Langmuir 31 , 12628–12634 (2015).

Google Scholar

118.

Yu, H., Maheshwari, S., Zhu, J., Lohse, D. & Zhang, X.Формирование поверхностных нанокапель, обращенных к структурированной стенке микроканала. Лабораторный чип 17 , 1496–1504 (2017).

Google Scholar

119.

Цзэн Б., Ван Ю., Чжан Х. и Лозе Д. Замена растворителя в ячейке Хеле-Шоу: универсальность зарождения нанокапель на поверхности. J. Phys. Chem. C 123 , 5571–5577 (2019).

Google Scholar

120.

Бао Л., Вербюк З., Лозе Д. и Чжан З. Управление режимами роста фемтолитровых сидячих капель, зарождающихся на поверхности с химическим рисунком. J. Phys. Chem. Lett. 7 , 1055–1059 (2016).

Google Scholar

121.

Пэн С., Мега Т. Л. и Чжан Х. Коллективные эффекты в росте микропузырьков за счет замены растворителя. Langmuir 32 , 11265–11272 (2016).

Google Scholar

122.

Dyett, B. et al. Динамика роста поверхностных нанокапелек при замене растворителя при различных скоростях потока. Soft Matter 14 , 5197 (2018).

ADS

Google Scholar

123.

Пенг, С., Лозе, Д. и Чжан, X. Спонтанное формирование структуры нанокапелек на поверхности в результате конкурентного роста. ACS Nano 9 , 11916–11923 (2015).

Google Scholar

124.

Xu, C. et al. Коллективные взаимодействия при зарождении и росте поверхностных капель. Soft Matter 13 , 937–944 (2017).

ADS

Google Scholar

125.

Дайетт, Б., Хао, Х., Лозе, Д. и Чжан, X. Самоорганизация растущих нанокапелек вокруг микрокапель на основе коалесценции. Soft Matter 14 , 2628–2637 (2018).

ADS

Google Scholar

126.

Schlichting, H. Теория пограничного слоя 7-е издание (McGraw Hill, 1979).

127.

Zhang, X. et al. Смешанный режим растворения погруженных микрокапель на границе твердое тело – вода. Мягкое вещество 11 , 1889–1900 (2015).

ADS

Google Scholar

128.

Tan, H. et al. Самоупаковка капли узо, вызванная испарением на суперамфифобной поверхности. Soft Matter 13 , 2749–2759 (2017).

ADS

Google Scholar

129.

Tan, H. et al. Зарождение микрокапли путем растворения многокомпонентной капли в основной жидкости. J. Fluid Mech. 870 , 217–246 (2019).

ADS
MathSciNet

Google Scholar

130.

Киркалди, Дж. С. и Браун, Л. Диффузионное поведение в тройных многофазных системах. Банка. Металл. Q. 2 , 89–115 (1963).

Google Scholar

131.

Рушак К. Дж. И Миллер К. А. Самопроизвольное эмульгирование в тройных системах с массопереносом. Ind. Eng. Chem. Основы 11 , 534–540 (1972).

Google Scholar

132.

Миллер К.А., Неоги П. Межфазные явления: равновесие и динамические эффекты Vol. 139 (CRC, 2007).

133.

Отеро, Дж., Микер, С. и Клегг, П. С. Композиционное созревание капель, стабилизированных частицами, в трехжидкостной системе. Soft Matter 14 , 3783–3790 (2018).

ADS

Google Scholar

134.

Choi, C.-H., Weitz, D. A. & Lee, C.-S. Одностадийное формирование управляемых сложных эмульсий: от функциональных частиц до одновременного инкапсулирования гидрофильных и гидрофобных агентов в желаемое положение. Adv. Матер. 25 , 2536–2541 (2013).

Google Scholar

135.

Haase, M. F. & Brujic, J. Настройка множественных эмульсий высокого порядка путем разделения жидких фаз тройных смесей. Angew. Chemie Int. Эд. 53 , 11793–11797 (2014).

Google Scholar

136.

Zarzar, L.D. et al. Динамически реконфигурируемые сложные эмульсии за счет регулируемого межфазного натяжения. Природа 518 , 520 (2015).

ADS

Google Scholar

137.

Lopian, T. et al. Морфологии, наблюдаемые в сверхгибких микроэмульсиях с сильной кислотой и без нее. САУ Cent. Sci. 2 , 467–475 (2016).

Google Scholar

138.

Lu, Z. et al. Универсальная нанокапля разветвляется от ограничения эффекта узо. Proc. Natl Acad. Sci. США 114 , 10332–10337 (2017).

ADS

Google Scholar

139.

Моэрман, П. Г., Хоэнберг, П. К., Ванден-Эйнден, Э. и Бруич, Дж. Образцы эмульсии после фронта разделения жидкой фазы. Proc. Natl Acad. Sci. США 115 , 3599–3604 (2018).

ADS

Google Scholar

140.

Hajian, R. & Hardt, S. Формирование и латеральная миграция нанокапель посредством перемещения растворителя в микрофлюидном устройстве. Microfluid. Nanofluidics 19 , 1281–1296 (2015).

Google Scholar

141.

Pregl, F. Die Quantitative Organische Mikroanalyse (Springer, 1917).

142.

Rezaee, M. et al. Определение органических соединений в воде с помощью дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции. J. Chromatogr. А 1116 , 1–9 (2006).

Google Scholar

143.

Резаи, М., Ямини, Ю. и Фараджи, М. Эволюция дисперсионного метода жидкостной микроэкстракции. J. Chromatogr. А 1217 , 2342–2357 (2010).

Google Scholar

144.

Згола-Гжесковяк А. и Гжесковяк Т. Дисперсная жидкость – жидкостная микроэкстракция. Trends Anal. Chem. 30 , 1382–1399 (2011).

Google Scholar

145.

Гуитеррес, Дж. М. П., Хинкли, Т., Тейлор, Дж. У., Янев, К. и Кронин, Л. Эволюция капель нефти на платформе хемороботов. Nat. Commun. 5 , 5571 (2014).

ADS

Google Scholar

146.

Оканья-Гонсалес, Х.А., Фернандес-Торрес, Р., Белло-Лопес, М.А. И Рамос-Паян, М. Новые разработки в методах микроэкстракции в биоанализе. Обзор. Анал. Чим. Acta 905 , 8–23 (2016).

Google Scholar

147.

Ли, М., Дайет, Б., Ю, Х., Бансал, В. и Чжан, X. Функциональные фемтолитровые капли для сверхбыстрой наноэкстракции и сверхчувствительного онлайн-микроанализа. Малый 15 , 1804683 (2019).

Google Scholar

148.

Ли, М., Дайетт, Б. и Чжан, X. Автоматическое определение коэффициента разделения нефти и воды на основе фемтолитровых капель. Анал. Chem. 91 , 10371–10375 (2019).

Google Scholar

149.

Qian, J. et al. Одностадийная наноэкстракция и сверхбыстрый микроанализ на основе образования нанокапель в испаряющейся тройной жидкой микропленке. Adv. Матер. Technol. 5 , 1

0 (2020).

Google Scholar

150.

Gutiérrez, J. et al. Наноэмульсии: новые применения и оптимизация их приготовления. Curr. Opin. Коллоидный интерфейс Sci. 13 , 245–251 (2008).

Google Scholar

151.

Чжан, К., Пансар, В. Дж., Прюдом, Р. К. и Пристли, Р. Д. Флэш-нанопреципитация наночастиц полистирола. Soft Matter 8 , 86–93 (2012).

ADS

Google Scholar

152.

Akbulut, M. et al. Общий метод получения многофункциональных флуоресцентных наночастиц с использованием флэш-нанопреципитации. Adv. Funct. Матер. 19 , 718–725 (2009).

Google Scholar

153.

Zeng, Z. et al. Масштабируемое производство терапевтических белковых наночастиц с использованием флэш-нанопреципитации. Adv. Здоровьеc. Матер. 8 , 1801010 (2019).

Google Scholar

154.

Кокерель, Г. Кристаллизация молекулярных систем из раствора: фазовые диаграммы, пересыщение и другие основные понятия. Chem. Soc. Ред. 43 , 2286–2300 (2014).

Google Scholar

155.

Сан, X., Чжан, Й., Чен, Г. и Гай, З. Применение наночастиц для увеличения нефтеотдачи: критический обзор последних достижений. Энергии 10 , 345 (2017).

Google Scholar

156.

Рао Ф. и Лю К. Пенная обработка в нефтеносных песках Атабаски Процесс извлечения битума: обзор. Energy Fuels 27 , 7199–7207 (2013).

Google Scholar

157.

Хе, Л., Лин, Ф., Ли, X., Суи, Х. и Сюй, З. Межфазные науки в добыче нетрадиционной нефти: от основ до приложений. Chem. Soc. Ред. 44 , 5446–5494 (2015).

Google Scholar

158.

Кроссли, С., Фариа, Дж., Шен, М. и Ресаско, Д. Э. Твердые наночастицы, которые катализируют реакции повышения качества биотоплива на границе раздела вода / масло. Science 327 , 68–72 (2010).

ADS

Google Scholar

159.

Jia, T. Z. et al. Безмембранные микрокапли полиэстера как изначальные компартменты у истоков жизни. Proc. Natl Acad. Sci. США 116 , 15830–15835 (2019).

Google Scholar

160.

Цвикер Д., Деккер М., Дженш С., Хайман А. А. и Юлихер Ф. Центросомы — это автокаталитические капли перицентриолярного материала, организованные центриолями. Proc. Natl Acad. Sci. США 111 , 2636–2645 (2014).

ADS

Google Scholar

161.

Zwicker, D., Seyboldt, R., Weber, C. A., Hyman, A. A. & Jülicher, F. Рост и деление активных капель обеспечивает модель протоклеток. Nat.Phys. 13 , 408 (2017).

Google Scholar

162.

Голестанян Р. Деление на умножение. Nat. Phys. 13 , 323–324 (2017).

Google Scholar

163.

Ли, Дж. К., Ким, С., Нам, Х. Г. и Заре, Р. Н. Масс-спектрометрия слияния микрокапель для кинетики быстрых реакций. Proc. Natl Acad. Sci. США 112 , 3898–3903 (2015).

ADS

Google Scholar

164.

Ли, Дж. К., Саманта, Д., Нам, Х. Г. и Заре, Р. Н. Капли воды микрометрового размера вызывают спонтанное восстановление. J. Am. Chem. Soc. 141 , 10585–10589 (2019).

Google Scholar

165.

Fallah-Araghi, A. et al. Улучшенный химический синтез на мягких границах раздела: универсальный механизм реакции адсорбции в микрокомпартментах. Phys. Rev. Lett. 112 , 028301 (2014).

ADS

Google Scholar

166.

Овербек, Дж. Т. Г. и Воорн, М. Дж. Разделение фаз в растворах полиэлектролитов. Теория комплексной коацервации. J. Cell. Комп. Physiol. 49 , 7–26 (1957).

Google Scholar

167.

Кизилай, Э., Кайитмазер, А. и Дубин, П. Комплексообразование и коацервация полиэлектролитов с противоположно заряженными коллоидами. Adv. Коллоидный интерфейс Sci. 167 , 24–37 (2011).

Google Scholar

168.

Опарин А.И. и др. Происхождение жизни на Земле (Оливер и Бойд, 1957).

169.

Шин, Ю. и Брангвинн, К. П. Конденсация жидкой фазы в физиологии клетки и болезнях. Наука 357 , eaaf4382 (2017).

Google Scholar

170.

Seo, S. et al. Микрофазное поведение и повышенная липкость синтетических сополиамфолитов во влажном состоянии, вдохновленная белком мидийной ножки. J. Am. Chem. Soc. 137 , 9214–9217 (2015).

Google Scholar

171.

Chang, L.-W. и другие. Последовательность и энтропийный контроль сложных коацерватов. Nat. Commun. 8 , 1273 (2017).

ADS

Google Scholar

172.

Wijshoff, H. Динамика работы пьезоструйной печатающей головки. Phys. Отчет 491 , 77–177 (2010).

ADS

Google Scholar

173.

Куанг, М., Ван, Л. и Сонг, Ю. Управляемые капли печати для узоров с высоким разрешением. Adv. Матер. 26 , 6950–6958 (2014).

Google Scholar

174.

Hoath, S.D. Основы струйной печати: наука о струйной печати и каплях (Wiley, 2016).

175.

Дейксман, Дж. Ф. Дизайн пьезоструйных печатающих головок: от акустики до приложений (Wiley, 2019).

176.

de Jong, J. et al. Поток Marangoni на пластине с соплами для струйной печати. Заявл. Phys. Lett. 91 , 204102 (2007).

ADS

Google Scholar

177.

Beulen, B. et al. Течет по сопловой пластине струйной печатающей головки. Exp. Жидкости 42 , 217–224 (2007).

Google Scholar

178.

de Jong, J. et al. Захваченные пузырьки воздуха при струйной печати с пьезоуправлением: их влияние на скорость капель. Phys. Жидкости 18 , 121511 (2006).

ADS
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

179.

Fraters, A. et al. Выход из строя сопла струйной печати из-за гетерогенного зародышеобразования: унос пузырьков, кавитация и диффузный рост. Phys. Rev. Appl. 12 , 064019 (2019).

ADS

Google Scholar

180.

Хан, В. и Линь, З. Уроки «кофейных колец»: упорядоченные структуры, обеспечиваемые управляемой самосборкой путем испарения. Angew. Chemie Int. Эд. 51 , 1534–1546 (2012).

Google Scholar

181.

Cai, Y. & Zhang-Newby, B.-m. Самосборка гексагональных и полосообразных наночастиц, вызванная потоком Марангони. J. Am. Chem. Soc. 130 , 6076–6077 (2008).

Google Scholar

182.

Реверчон, Э., Де Марко, И. и Торино, Э. Производство наночастиц путем осаждения в сверхкритических условиях антирастворителем: общая интерпретация. J. Supercrit. Жидкости 43 , 126–138 (2007).

Google Scholar

183.

Чан, Х.-К. И Квок, П. С. Л. Способы производства наночастиц лекарств с использованием восходящего подхода. Adv. Препарат Делив. Ред. 63 , 406–416 (2011).

Google Scholar

184.

Хуанг, В. и Чжан, С. Настройка размера наночастиц сополимера молочной и гликолевой кислоты (PLGA), полученных методом наносаждения. Biotechnol. J. 13 , 1700203 (2018).

Google Scholar

185.

Чжан Л.-ф Косвенные методы обнаружения и оценки включений в стали: обзор. J. Iron Steel Res. Int. 13 , 1–8 (2006).

Google Scholar

186.

Leenaars, A., Huethorst, J. & Van Oekel, J. Marangoni Сушка: новый чрезвычайно чистый процесс сушки. Langmuir 6 , 1701–1703 (1990).

Google Scholar

187.

Марра Дж. И Хютхорст Дж. Физические принципы сушки Марангони. Langmuir 7 , 2748–2755 (1991).

Google Scholar

188.

О’Брайен С. О сушке марангони: нелинейные кинематические волны в тонкой пленке. J. Fluid Mech. 254 , 649–670 (1993).

ADS
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

189.

Thess, A. & Boos, W. Модель для сушки Marangoni. Phys. Жидкости 11 , 3852–3855 (1999).

ADS
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

190.

Matar, O. & Craster, R. Модели для сушки Marangoni. Phys. Жидкости 13 , 1869–1883 ​​(2001).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

191.

Okorn-Schmidt, H. F. et al. Технологии очистки от частиц для удовлетворения передовых технологических требований к полупроводниковым устройствам. ECS J. Solid State Sci. Technol. 3 , N3069 – N3080 (2014).

Google Scholar

192.

Бико, Дж., Роман, Б., Мулен, Л. и Боудо, А. Адгезия: эластокапиллярное слияние во влажных волосах. Nature 432 , 690 (2004).

ADS

Google Scholar

193.

Дюпра, С., Протье, С., Биби, А. и Стоун, Х.А. Смачивание гибких волоконных матриц. Природа 482 , 510 (2012).

ADS

Google Scholar

194.

Bico, J., Reyssat, É. И Роман Б. Эластокапиллярность: когда поверхностное натяжение деформирует упругие твердые тела. Annu. Rev. Fluid Mech. 50 , 629–659 (2018).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

195.

Васкес, Г., Альварес, Э. и Наваза, Дж. М. Поверхностное натяжение спиртовой воды. Вода от 20 до 50 градусов C. J. Chem. Англ. Данные 40 , 611–614 (1995).

Google Scholar

196.

Ад, С. У. Микроскопия и ее переключатель фокусировки. Nat. Meth. 6 , 24–32 (2009).

Google Scholar

197.

Уэбб Р. Х. Конфокальная оптическая микроскопия. Rep. Prog. Phys. 59 , 427–471 (1996).

ADS

Google Scholar

198.

Marquet, P. et al. Цифровая голографическая микроскопия: метод неинвазивной контрастной визуализации, позволяющий количественно визуализировать живые клетки с субволновой осевой точностью. Optics Lett. 30 , 468–470 (2005).

ADS

Google Scholar

199.

Garcia-Sucerquia, J. et al. Цифровая поточная голографическая микроскопия. Заявл. Опт. 45 , 836–850 (2006).

ADS

Google Scholar

200.

Merola, F. et al. Построение и анализ микрообъектов с помощью цифрового голографического микроскопа в микрофлюидике. Опт. Lett. 36 , 3079–3081 (2011).

ADS

Google Scholar

201.

Wereley, S. T. и Meinhart, C. D. Последние достижения в велосиметрии изображений микрочастиц. Annu. Rev. Fluid Mech. 42 , 557–576 (2010).

ADS

Google Scholar

202.

Верслуис, М. Высокоскоростная визуализация жидкостей. Exp. Жидкости 54 , 1458 (2013).

Google Scholar

203.

van der Bos, A., Zijlstra, A., Гелдерблом, Э. и Верслуис, М. iLIF: освещение с помощью лазерно-индуцированной флуоресценции для получения изображений с одной вспышкой в ​​наносекундной шкале времени. Exp. Жидкости 51 , 1283–1289 (2011).

Google Scholar

204.

van der Bos, A. et al. Профиль скорости внутри пьезоакустических струйных капель в полете: сравнение эксперимента и численного моделирования. Phys. Rev. Appl. 1 , 014004 (2014).

ADS

Google Scholar

205.

Свиткс, М. и Руберти, Дж. У. Быстрое криофиксирование / разрушение замораживанием для исследования нанопузырьков на границах раздела твердое тело – жидкость. Заявл. Phys. Lett. 84 , 4759–4761 (2004).

ADS

Google Scholar

206.

Шлюкер, С. Рамановская спектроскопия с усилением поверхности: концепции и химические приложения. Angew.Chemie Int. Эд. 53 , 4756–4795 (2014).

Google Scholar

207.

Уайтсайдс, Г. М. Истоки и будущее микрофлюидики. Nature 442 , 368–373 (2006).

ADS

Google Scholar

208.

Сквайрс, Т. и Квейк, С. Микрофлюидика: физика жидкости в нанолитровом масштабе. Ред. Мод. Phys. 77 , 977–1026 (2005).

ADS

Google Scholar

209.

Гарстецки П., Фуэрстман М. Дж., Стоун Х. А. и Уайтсайдс Г. М. Образование капель и пузырьков в микрожидкостном Т-образном соединении: масштабирование и механизм разрушения. Лабораторный чип 6 , 437–446 (2006).

Google Scholar

210.

Эйкель, Дж. К. Т. и ван ден Берг, А. Нанофлюидика: что это такое и чего мы можем от этого ожидать? Microfluid.Nanofluidics 1 , 249–267 (2005).

Google Scholar

211.

deMello, A. J. Контроль и обнаружение химических реакций в микрофлюидных системах. Nature 442 , 394–402 (2006).

ADS

Google Scholar

212.

Лач С., Юн С. М. и Гржибовски Б. А. Тактические, реактивные и функциональные капли вне равновесия. Chem. Soc. Ред. 45 , 4766–4796 (2016).

Google Scholar

213.

Спандан, В., Лозе, Д., де Туллио, М. Д. и Верзикко, Р. Аппроксимация методом наименьших квадратов с адаптивным уточнением лагранжевой сетки для крупномасштабного моделирования погруженных границ. J. Comput. Phys. 375 , 228–239 (2018).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

214.

Diddens, C. Детальное моделирование испаряющихся многокомпонентных капель методом конечных элементов. J. Comput. Phys. 340 , 670–687 (2017).

ADS
MathSciNet

Google Scholar

215.

Heil, M. & Hazel, A. L. in Fluid-Structure Interaction (eds Schafer, M. & Bungartz, H.-J.) 19–49 (Springer, 2006).

216.

Хейл М. и Хейзел А. Л. Взаимодействие жидкости и структуры во внутренних физиологических потоках. Annu. Rev. Fluid Mech. 43 , 141–162 (2011).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

217.

Seo, J. H. & Mittal, R. Метод погруженных границ с острой границей раздела с улучшенным сохранением массы и уменьшенными паразитными колебаниями давления. J. Comput. Phys. 230 , 7347–7363 (2011).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

218.

Ким, Дж. Модели фазового поля для многокомпонентных потоков жидкости. Commun. Comput. Phys. 12 , 613–661 (2012).

MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

219.

Суссман, М., Смерека, П. и Ошер, С. Подход с использованием набора уровней для вычисления решений для несжимаемого двухфазного потока. J. Comput. Phys. 114 , 146–159 (1994).

ADS
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

220.

Сетиан, Дж. А. и Смерека, П. Методы установки уровня для границ раздела жидкостей. Annu. Rev. Fluid Mech. 35 , 341–372 (2003).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

221.

de Langavant, C.C., Guittet, A., Theillard, M., Temprano-Coleto, F. & Gibou, F. Моделирование потоков, управляемых растворимыми поверхностно-активными веществами, с заданным уровнем. J. Comput. Phys. 348 , 271–297 (2017).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

222.

Гибу Ф., Федкив Р. и Ошер С. Обзор методов установки уровня и некоторых недавних приложений. J. Comput. Phys. 353 , 82–109 (2018).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

223.

Чен С. и Дулен Г. Д. Решеточный метод Больцмана для потоков жидкости. Annu. Rev. Fluid Mech. 30 , 329–364 (1998).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

224.

Эйдун К. и Клаузен Дж. Р. Метод решетки-Больцмана для сложных потоков. Annu. Rev. Fluid Mech. 42 , 439–472 (2010).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

225.

Перлекар П., Бензи Р., Клеркс, Х. Дж., Нельсон, Д. Р. и Тоски, Ф. Спинодальное разложение в однородной и изотропной турбулентности. Phys. Rev. Lett. 112 , 014502 (2014).

ADS

Google Scholar

226.

Hessling, D., Xie, Q. & Harting, J. Испарение с преобладанием диффузии в модели Больцмана на многокомпонентной решетке. J. Chem. Phys. 146 , 054111 (2017).

ADS

Google Scholar

227.

Коплик Дж. И Банавар Дж. Р. Выводы континуума из молекулярной гидродинамики. Annu. Rev. Fluid Mech. 27 , 257–292 (1995).

ADS

Google Scholar

228.

Френкель Д. и Смит Б. Понимание молекулярного моделирования: от алгоритма к применению с (Academic, 1996).

229.

Лауга, Э., Бреннер, М. П. и Стоун, Х. А. в справочнике по экспериментальной гидродинамике (ред. Тропея, К. и др.) 1219–1240 (Springer, 2007).

230.

Bocquet, L. & Charlaix, E. Nanofluidics, от массы до поверхностей раздела. Chem. Soc. Ред. 39 , 1073–1095 (2010).

Google Scholar

231.

Махешвари С., Ван дер Хоэф М., Чжан Х. и Лозе Д. Стабильность поверхностных нанопузырьков: исследование молекулярной динамики. Langmuir 32 , 11116–11122 (2016).

Google Scholar

232.

Махешвари, С., ван дер Хоф, М., Родригес Родригес, Дж. И Лозе, Д. Утечка закрепленных на соседних поверхностях нанопузырьков, вызванная сильным взаимодействием газа с поверхностью. ACS Nano 12 , 2603–2609 (2018).

Google Scholar

233.

Diddens, C., Li, Y. & Lohse, D. Конкурирующая конвекция Марангони и Рэлея в испаряющихся двойных каплях. Препринт на arXiv https://arxiv.org/abs/2005.14138 (2020).

234.

Тейлор, Г. Дисперсия растворимых веществ в растворителе, медленно протекающем через трубку. Proc. R. Soc. Лондон. А 219 , 186–203 (1953).

ADS

Google Scholar

235.

Арис, Р. О дисперсии растворенного вещества в жидкости, протекающей через трубку. Proc. R. Soc. Лондон. А 235 , 67–77 (1956).

ADS

Google Scholar

236.

Арис, Р. О дисперсии растворенного вещества путем диффузии, конвекции и обмена между фазами. Proc. R. Soc. Лондон. А 252 , 538–550 (1959).

ADS
MathSciNet
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

237.

Анна, С. Л., Бонту, Н. и Стоун, Х. А. Формирование дисперсий с использованием «фокусировки потока» в микроканалах. Заявл. Phys. Lett. 82 , 364–366 (2003).

ADS

Google Scholar

238.

Utada, A. et al. Монодисперсные двойные эмульсии, полученные с помощью микрокапиллярного устройства. Наука 308 , 537–541 (2005).

ADS

Google Scholar

239.

Соланс, К., Моралес, Д. и Хомс, М. Спонтанное эмульгирование. Curr. Opin. Коллоидный интерфейс Sci. 22 , 88–93 (2016).

Google Scholar

Перфторуглеродные наноэмульсии, покрытые полипирролом, в качестве звуко-фотоакустического контрастного агента

Abstract

Представлен новый контрастный агент для комбинированной фотоакустической и ультразвуковой визуализации. Он имеет жидкое перфторуглеродное (PFC) ядро ​​диаметром около 250 нм, покрытое эмульсией полимерной оболочки, легированной тонким полипирролом (PPy), толщиной 30 нм, которая представляет собой широкополосный поглотитель, покрывающий видимый и ближний инфракрасный диапазоны (максимальное оптическое ослабление при 1050 нм).При воздействии оптического или акустического импульса достаточно высокой интенсивности капли испаряются, образуя микропузырьки, что значительно увеличивает чувствительность и специфичность изображения. Порог активации контрастного вещества может быть значительно снижен до двух порядков, если одновременно воздействовать на них оптическими и акустическими импульсами. Выбор основных жидкостей PFC с низкими температурами кипения (например, перфторгексан (56 ° C), перфторпентан (29 ° C) и перфторбутан (−2 ° C)) облегчает активацию и снижает порог активации контрастных веществ эмульсии с полипропиленовым покрытием до приемлемых уровней. в пределах клинической безопасности (всего 0.2 МПа при 1 мДж / см ² ). Наконец, потенциальное использование этих наноэмульсий в качестве контрастного вещества продемонстрировано в серии исследований фантомной визуализации.

Ключевые слова: Фотоакустика, соно-фотоакустика, наноэмульсии, пузырьки, контрастные агенты, кавитация

Контрастные агенты для визуализации и терапии — растущая область в сообществах ультразвуковой (США) и фотоакустической (PA) визуализации ^1–4 . В США микропузырьки исследуются для визуализации сосудов, доставки лекарств, а также лечения на основе кавитации ^5–8 .Обычно размер микропузырьков составляет от 1 до 10 мкм в диаметре. Из-за растущего интереса к комбинированным терапевтическим и диагностическим (т.е. тераностическим) агентам, была проведена обширная работа по уменьшению размера пузырьков до субмикрометрового диапазона, чтобы улучшить проникновение агента в пораженную ткань и воспользоваться преимуществом эффекта повышенной проницаемости и удерживания (EPR). . Однако создание стабильных нанопузырьков в настоящее время представляет собой серьезную проблему из-за их низкой стабильности ^5,9–11 .

В последние годы контрастные вещества с фазовым переходом появились как альтернатива микропузырькам из-за их более длительного времени рециркуляции, стабильности и относительной простоты производства в качестве наноагента ^12–14 .Эти наноэмульсии могут быть синтезированы с использованием тех же газов перфторуглерода (PFC) с низкой температурой кипения, что и в микропузырьках США, но с использованием большого давления Лапласа для подавления спонтанного кипения ^14,15 . Капли жидкой эмульсии акустически прозрачны. Однако при воздействии акустического импульса достаточно высокой интенсивности они претерпевают фазовый переход, приводящий к образованию микропузырьков ^16–18 . Образующиеся пузырьки обычно более чем в 100 раз больше по объему, чем исходные капли ^19–22 .Этот подход был придуман акустическим испарением капель (ADV). Само событие, а также образующиеся пузырьки можно использовать как для визуализации, так и для терапии. Несколько исследований продемонстрировали преимущества ADV в усилении контрастности, доставке лекарств и терапии ^22–25 .

Совсем недавно было синтезировано несколько составов капель ПФУ с фазовым переходом для включения оптически поглощающих наночастиц или красителей для оптического испарения капель (ODV) ^26–32 . Оптические поглотители, связанные с каплями, обеспечивают линейный фотоакустический отклик.Однако при воздействии оптического импульса достаточно высокой интенсивности капли испаряются из-за фототермического нагрева соответствующего оптического поглотителя для образования микропузырьков и усиления нелинейного PA-сигнала, обеспечивая значительно больший PA-сигнал, чем от обычных линейных PA-агентов. , даже в гораздо более низких концентрациях ^26,33 . В дополнение к диагностической визуализации, PA-агенты на основе капель показали многообещающие результаты в фототермической терапии и разрушении тромбов ^34,35 .

Хотя контрастные вещества на основе капель являются многообещающими, высокий порог испарения по-прежнему представляет собой значительный барьер для многих приложений PA и US. Несколько исследований подтвердили, что порог ADV может достигать 5 МПа, в то время как несколько составов капель PA требуют для активации до 400 мДж / см ² лазерной энергии ^{14,18,27,28,36–39} . Во многих случаях давления и оптическая плотность энергии, необходимые для инициирования процесса испарения капель, превышают пределы FDA и ANSI для диагностических целей.

Новая стратегия контрастных агентов на основе капель, названная соно-фотоакустикой (SPA), была разработана для значительного снижения интенсивности, необходимой для испарения капель нанометрового размера ^26,33 . Этот метод основан на передаче акустического импульса, за которым следует задержанный лазерный импульс, так что акустические и оптические импульсы перекрываются в интересующей области. Комбинация акустического отрицательного давления и нагрева фототермического агента приводит к нелинейному снижению порога испарения по сравнению с порогом испарения любого источника энергии независимо.В первой демонстрации SPA-визуализации использовалась эмульсия Пикеринга с ядром капли перфторгексана, украшенным оболочкой наночастиц золота ²⁶ . По сравнению с порогами ADV и ODV, пороги SPA были значительно снижены до 1,5 МПа на 1,24 МГц и 0,6 мДж / см ² при 750 нм ²⁶ . Кроме того, SPA-визуализация показала превосходное усиление контраста и специфичность при пикомолярных концентрациях агента, уровень, недостижимый с обычными фотоакустическими контрастными агентами на основе наночастиц ²⁶ .В дополнение к диагностической визуализации тот же контрастный агент SPA продемонстрировал потенциал в качестве терапевтического агента для лизиса сгустков в лабораторных экспериментах ³⁴ . Несмотря на то, что эти результаты являются многообещающими, клиническая трансляция потребует расширения спектров оптического поглощения до ближнего инфракрасного (NIR) диапазона (> 800 нм), чтобы еще больше снизить собственное оптическое затухание тканей и возможное связанное с этим повреждение.

В этом исследовании мы представляем новый тип оптически и акустически чувствительного контрастного вещества с фазовым переходом с широким оптическим поглощением, охватывающим как видимый, так и ближний ИК-диапазоны.Они имеют ядро ​​из жидкого PFC с низкой температурой кипения, стабилизированного оптически поглощающей полимерной оболочкой из полипиррола (PPy). Сначала представлены методы синтеза агентов, после чего дается обширная физическая характеристика контрастного агента. Порог активации контрастного вещества с покрытием PPy измеряется как функция акустического давления, плотности энергии лазерного излучения и материала сердцевины PFC. Наконец, SPA-визуализация с использованием контрастных агентов, покрытых PPy, продемонстрирована на фантоме трубки, а также на куриной грудке in vitro в качестве модели биологической ткани.

Размер контрастных веществ на основе эмульсии, покрытых полипропиленом, в значительной степени определяется начальным размером капель эмульсии, используемых в качестве темплатов. Синтез агента был адаптирован из предыдущих методов для наночастиц PPy, как показано в ^40,41 . Хотя механические подходы, такие как эмульгирование под высоким давлением и обработка ультразвуком, могут привести к распределению монодисперсных капель порядка ~ 350 нм в диаметре, метод узо дает капли значительно меньшего диаметра ().Распределение размеров капель в результате гомогенизации под высоким давлением привело к среднему диаметру 357 нм и индексу полидисперсности (PDI) 0,10. Хотя распределение капель может быть дополнительно уменьшено за счет последовательных стадий гомогенизации, ожидается, что потери от испаряющихся капель снизят выход. Измерения плотности до и после гомогенизации показали, что до 90% ПФУ может быть потеряно из-за нежелательного испарения. Напротив, использование метода узо для спонтанного зарождения капель дает эмульсии со средним диаметром 184 нм (PDI = 0.081). В эмульсиях, синтезированных при спонтанном зародышеобразовании, не наблюдалось никаких измеримых потерь ПФУ. Более того, эффективное производство эмульсий ПФУ с низкой температурой кипения с использованием подхода узо было возможным, поскольку для образования этих капель не требовалось никаких механических сил, которые могли бы вызвать нагревание и нежелательное испарение ПФУ.

Блок-схема, иллюстрирующая метод синтеза частиц полипиррола (PPy) (нижний путь) и эмульсий, покрытых PPy (верхний путь). Поливиниловый спирт (ПВС) добавляется к эмульсии перфторуглерода (ПФУ), и он адсорбируется на границе раздела масло-вода, что приводит к стабилизации.Последующее добавление хлорида железа (III) в раствор приводит к образованию комплексов железо-ПВС на границе раздела нефть-вода. При добавлении мономера пиррола ионы железа (III) вызывают локализованную окислительную полимеризацию полипиррола (PPy) и образование эмульсионного агента PFC типа ядро-оболочка. В одновременном процессе (нижний путь) окислительная полимеризация PPy также может происходить, когда в растворе присутствует избыток комплексов железо-PVA, приводящий к образованию твердых частиц PPy (т.е.е. без сердечника PFC). Эмульсии легко отделяются от избыточных частиц PPy центрифугированием. На вставке (внизу слева) показаны образцы эмульсии до и после полимеризации покрытия PPy. Метод получения эмульсий с покрытием PPy был адаптирован из предыдущих для получения наночастиц PPy ^40,41 . Любой метод получения жидкой эмульсии PFC (например, обработка ультразвуком, гомогенизация и спонтанное зародышеобразование) может быть использован для создания SPA агентов.

(A) распределение частиц по размерам при динамическом рассеянии света (DLS), (B) спектры оптической экстинкции, (C) малоугловое рассеяние рентгеновских лучей (SAXS) и (D) изображение PPy- покрытые контрастными веществами.(A) Контрастные вещества эмульсии, покрытые полипропиленом, синтезированные с использованием гомогенизации под высоким давлением, дают наноэмульсии диаметром 300–400 нм. Самопроизвольное образование зародышей капель эмульсионных контрастных агентов с полипропиленовым покрытием может легко привести к образованию более мелких монодисперсных капель. Показанные гомогенизированные капли имеют размер 357 нм (индекс полидисперсности (PDI) = 0,102), в то время как капли, синтезированные узо, имеют диаметр 184 нм (PDI = 0,081). (B) Контрастные вещества на основе PPy демонстрируют оптическую экстинкцию на частицу, сравнимую с наночастицами золота, с дополнительным преимуществом более широкого спектра оптической экстинкции в ближнем ИК-диапазоне, закрывающего оптическое диагностическое окно для фотоакустической визуализации in vivo.(C) Профили SAXS показывают аналогичные картины рассеяния между эмульсиями, покрытыми PPy, синтезированными с различными концентрациями пиррола, которые также заметно отличаются от рассеяния от твердых частиц PPy. Линия, показанная на панели C, подчеркивает перегиб, соответствующий толщине оболочки эмульсий с покрытием из полипропилена. Согласно аппроксимации данных SAXS, когда концентрация пиррола снижается с 43 мМ до 4,3 мМ, толщина оболочки уменьшается с 41,1 нм до 33,3 нм. Профили SAXS образца частиц были сдвинуты на два десятилетия вниз, в то время как профили 8.Профили 6, 22 и 43 мМ были сдвинуты на 1, 2 и 3 декады выше кривой 4,3 мМ для облегчения визуализации. Эмульсии отделяли от избыточных частиц центрифугированием, удаляя надосадочную жидкость, содержащую избыточные частицы, и ресуспендировали осажденную эмульсию в фильтрованной деионизированной воде.

Важно отметить, что спектрофотометрические измерения образцов PPy в ультрафиолетовой и видимой области (UV-Vis) также показывают широкое оптическое ослабление, охватывающее как видимый, так и ближний инфракрасный (NIR) диапазоны. Оптическая экстинкция агентов на основе PPy была нормализована в соответствии с концентрацией мономера пиррола, используемой для синтеза.После нормализации оптической экстинкции, экстинкция агентов на основе PPy была больше, чем экстинкция наночастиц золота в расчете на один ион в ближнем ИК-диапазоне (> 800 нм). Сходство в нормированных значениях оптической экстинкции между частицами PPy (без ядра PFC) и нефильтрованными эмульсиями, покрытыми PPy (с ядром PFC), указывает на то, что оптические свойства определяются присутствием PPy. Хотя ПЭМ-изображение показало, что были сформированы полностью покрытые эмульсии PPy PFC, одновременно было синтезировано значительное количество твердых частиц PPy ().Эти частицы не склонны к кавитации, но все же поглощают значительную часть падающего света, поэтому их следует удалить для повышения эффективности. К счастью, центрифугирование оказалось прямым методом удаления избыточных частиц для получения дисперсий чистой эмульсии (см. Дополнительный рисунок S1). После очистки оптическое ослабление эмульсионных контрастных агентов, покрытых полипропиленом, все еще было сильным в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Небольшое увеличение экстинкции в УФ-диапазоне, вероятно, вызвано повышенным рассеянием от более крупных эмульсий.По мере уменьшения концентрации пиррола (пропорционально уменьшаются также ПВС и железо) пиковая оптическая экстинкция в ближнем ИК-диапазоне уменьшается. Не наблюдалось заметных различий в нормализованных УФ-видимых спектрах между образцами эмульсии PPy, приготовленными с использованием различных PFC, или между гомогенизированными и синтезированными узо каплями.

ПЭМ-изображения показывают, что PPy инкапсулирует каплю PFC в структуру ядро-оболочка (). Более того, изображения эмульсий, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии, позволяют предположить, что толщина стенок полипропилена, покрывающего капли, по размеру аналогична диаметру твердых частиц полипропилена.Профили рассеяния частиц PPy по сравнению с эмульсиями, покрытыми PPy, полученными с помощью SAXS, демонстрируют, что частицы и эмульсия имеют сходный размер (пунктирная красная линия). Эта особенность, выделенная в, подтверждает, что покрытие PPy вокруг капель сопоставимо по размеру с диаметром частицы PPy. Подбор модели профилей МУРР руководствовался результатами DLS (то есть диаметром частиц) и наблюдениями, сделанными на изображениях ПЭМ (то есть структурой ядро-оболочка). Модель твердой сферы использовалась для подбора твердой частицы PPy, в то время как модель ядро-оболочка использовалась для подбора профилей рассеяния образца эмульсии с покрытием PPy в диапазоне q, равном 0.4 — 0,35 Å ⁻¹⁴² . Плотность длины рассеяния (SLD) растворителя (воды) была зафиксирована на уровне 9,44 × 10 ⁻⁶ Å ⁻² , в то время как SLD полипиррольной частицы была зафиксирована на уровне 8,6 × 10 ⁻⁶ Å ^−2. . Подгонка предполагает средний диаметр частиц приблизительно 50,4 нм со средним PDI 0,13. Диаметры частиц, оцененные из файлов профилей SAXS, хорошо согласуются с ранее опубликованными измерениями частиц ^40,41 .

Для подгонки модели ядро-оболочка эмульсий с покрытием из полипропилена SLD растворителя (воды), жидкого ядра PFC и полипиррольной оболочки было зафиксировано на 9.44 × 10 ⁻⁶ Å ⁻² , 12,9 × 10 ⁻⁶ Å ⁻² и 8,6 × 10 ⁻⁶ Å ⁻² , соответственно. Используя измерения DLS эмульсий (то есть известный диаметр), и SAXS частиц PPy подходит в качестве ориентира, диаметр ядра эмульсии, покрытого PPy, был ограничен 200-400 нм в диаметре, в то время как диаметр оболочки был ограничен 20-50 нм. толщина. Хотя диаметр частиц, по-видимому, немного уменьшался с уменьшением концентрации PPy, диаметры эмульсионных агентов были почти постоянными при испытанных концентрациях PPy.Соответствие модели ядро-оболочка привело к постоянному среднему диаметру внутреннего ядра жидкого ПФУ в диапазоне от 226 нм до 244 нм в диаметре. Согласно модели, толщина оболочки PPy на каплях увеличивалась с 33,3 нм до 41,1 нм в соответствии с концентрацией пиррола, которая использовалась во время синтеза.

Соно-фотоакустические измерения порога кавитации для недавно предложенных эмульсий ПФУ с покрытием из полипропилена сравнивались с таковыми из дегазированной воды, твердых частиц полипропилена (т.е. без ядра ПФУ) и эмульсий полипропилена без покрытия (т.е. только жидкая эмульсия ПФУ). Все измерения проводились на установке, показанной на рис. Порог кавитации для частиц PPy и чистой дегазированной воды составил около 10 МПа, при этом почти не зависит от плотности энергии лазерного излучения ниже 10 мДж / см ² ().

(A) Схема установки, используемой для акустико-фотоакустических (SPA) измерений порога кавитации. (B) Порог кавитации эмульсионных контрастных агентов, покрытых полипропиленом. (C) Средняя интенсивность кавитационного сигнала как функция отрицательного давления для плотности энергии лазера 9 мДж / см ² .События кавитации были инициированы с помощью импульсного лазера с длиной волны 1064 нм и сферически сфокусированного ультразвукового преобразователя 1,24 МГц. Кавитация контрастных веществ эмульсии PPy создает временно колеблющиеся пузырьки перфторуглерода, которые можно использовать для визуализации с контрастным усилением или терапии. Порог кавитации (или активации) для контрастных агентов эмульсии PPy значительно ниже, чем у воды или частиц PPy (без ядра PFC). Порог кавитации для эмульсий PPy снижается, поскольку в качестве материала сердцевины используются PFC с более низкой температурой кипения.Никаких значительных различий в пороге и интенсивности кавитации не наблюдалось при использовании эмульсий PPy с одним и тем же ядром PFC, но с разными методами эмульгирования (т.е. гомогенизация по сравнению с зародышеобразованием узо).

Все контрастные вещества эмульсии с покрытием PPy обеспечивали гораздо более низкие пороги кавитации (активации) с гораздо более сильной зависимостью от плотности энергии лазерного излучения, чем только частицы PPy. Как и ожидалось, порог активации снижался по мере того, как материал ядра PFC уменьшался с самой высокой точки кипения PFC (PFH, T _{, кипящий} = 56 ° C) до самой низкой точки кипения PFC (PFB, T _{, кипящий} = -2 ° C). (См. Дополнительный рисунок S2).Конкретный метод синтеза эмульсии (например, узо или гомогенизация под высоким давлением) не влиял на порог активации и интенсивность сигнала. Пороги активации эмульсий PFC без покрытия измеряли в качестве контроля для оценки вклада фототермического нагрева ядра эмульсии из-за оптического поглощения PPy. Хотя образцы эмульсии без покрытия обеспечивали более низкие пороги кавитации, чем вода и частицы PPy, аналоги эмульсии с покрытием PPy были гораздо более чувствительны к свету (см. Дополнительный рисунок S2).Важно отметить, что относительное усиление сигнала, генерируемого активацией капли SPA, значительно больше, чем у чистой воды или отдельных частиц, при большинстве давлений и плотностей лазерной энергии (). Интенсивность сигнала, генерируемого контрастными агентами с покрытием PPy, содержащими PFB и PFP, также была постоянно выше, чем у контрастных агентов с покрытием PPy, содержащих PFH, перфторуглерод с более высокой температурой кипения.

Интересно, что в зависимости от рабочих условий, капли без покрытия с ядром PFC с низкой точкой кипения имели более низкий порог, чем капли с покрытием PPy с перфторуглеродом с более высокой точкой кипения.Относительная важность точки кипения ПФУ по сравнению с оптическим поглощением оболочки из полипропилена зависит от условий эксплуатации. При экстремальном сценарии почти полного отсутствия оптической плотности энергии фототермический нагрев играет небольшую роль в пороге испарения, а перфторуглерод без покрытия с низкой температурой кипения может иметь более низкий порог, чем агенты с покрытием из PPy, из-за его очень нестабильной природы (например, PFB без покрытия по сравнению с покрытием PFH на дополнительном рисунке S2A). Это вызвано повышенной стабильностью, которую обеспечивает эластичная оболочка из полипропилена.Следовательно, при низкой интенсивности света природа перфторуглерода (летучесть) перевешивает абсорбционные свойства оболочки. Однако, если оптическая плотность энергии увеличивается, относительное давление, необходимое для инициирования активации SPA, уменьшается намного больше для капель с покрытием PPy, чем для капель без покрытия. При очень высоких плотностях энергии лазерного излучения можно видеть, что даже перфторуглерод с покрытием из PPy с самой высокой точкой кипения будет иметь более низкий порог активации, чем капли без покрытия с низкой точкой кипения (самая высокая летучесть) (например.г. PFH с покрытием PPy по сравнению с PFB без покрытия выше 15 мДж / см ² ). Относительная важность оптического поглощения по сравнению с летучестью перфторуглеродного ядра, таким образом, представляет собой нелинейное сочетание двух свойств и будет варьироваться в зависимости от уровней оптической плотности энергии и акустического давления, которые подводятся к агентам.

Для подтверждения SPA-визуализации с использованием контрастных агентов на основе эмульсии, покрытых PPy, четыре образца в тонкостенных пластиковых трубках были визуализированы в тандеме (): целлюлоза, частицы PPy (8.1 нМ), эмульсии ПФП, покрытые полипропиленом (0,65 пМ), и вода. Образцы возбуждали двухцикловым акустическим импульсом и облучали при оптической плотности энергии 2 мДж / см ² в дегазированной водяной бане при комнатной температуре (20 ° C). Обычная УЗИ-визуализация, показывающая границу четырех образцов рядом с целлюлозой, имеющей наибольший УЗ-контраст из-за линейного акустического рассеяния (). Обычная визуализация PA показывает четкий сигнал PA от границ как частиц PPy, так и образцов эмульсии PFP, покрытых PPy ().Хотя PA-сигнал генерируется из всего объема образцов PPy-частиц и PFP-эмульсии с PPy-покрытием, восстановленное изображение показывает только верхнюю и нижнюю границы из-за ограниченной апертуры преобразователя и ограниченной полосы частот ^43,44 . Отсутствие сигнала PA от образцов пробирок, заполненных целлюлозой и водой, подтверждает, что сигнал PA не является результатом поглощения света внутри трубки.

Панели изображений сравнивают изображения и повышение контрастности от (A) фотоакустических (PA) изображений и звуко-фотоакустических (SPA) изображений при (B) низком давлении по сравнению с (C) высоким давлением.Изображения были получены с использованием пакета 3 МГц от линейного массива (ATL L7-4) в паре с настраиваемым бифуркационным пучком оптических волокон размером 1 мм × 15 мм, используемым для доставки лазерных импульсов (см. Панель D). Время лазерного выстрела относительно получения ультразвука контролировалось с помощью программируемой ультразвуковой системы. Цветные изображения были нормализованы по максимальному сигналу на панели C и наложены на ультразвуковые изображения с серой шкалой (УЗИ). Четыре образца слева направо — целлюлоза, частицы PPy в воде (8.1 нМ), контрастное вещество эмульсии PFP PPy (0,65 пМ) и пробирка, содержащая деионизированную воду. Целлюлоза обеспечивала наибольшее рассеяние УЗ в пробирке (шкала серого). Хотя сигнал PA создавался как частицами PPy, так и эмульсиями, покрытыми PPy, только эмульсии, покрытые PPy, давали сигнал SPA. Традиционные изображения УЗИ и ПА обеспечивают линейный сигнал, который масштабируется с интенсивностью переданного сигнала и плотностью поглощенной энергии, соответственно, который удаляется из изображений SPA (видно при сравнении панелей A и B).Для эмульсий PPy, когда объединенная энергия от лазера и US превышает порог кавитации, контрастный агент испаряется, создавая нелинейный сигнал. Нелинейное усиление контраста SPA от эмульсий PFP, покрытых PPy, сравнивали с получением контрастного изображения PA частиц PPy (без ядра PFC) (см. Панель E). Повышение контрастности изображений PA не зависит от передаваемого акустического давления (R ² = 0,0009), в то время как SPA-изображения показывают почти линейное увеличение контрастности с увеличением давления (R ² = 0.94). Низкий контраст, полученный от контрастного агента SPA по сравнению с ПА-агентом при давлении ниже 0,4 МПа, обусловлен гораздо более низкой концентрацией SPA-агентов, чем ПА-агентов. Дополнительный сигнал, наблюдаемый на некоторых ультразвуковых изображениях, а также на контрастном изображении SPA (панель D), является результатом внутреннего акустического отражения от трубки.

При превышении порогового значения, SPA-изображение показывает четкий сигнал в образце пробирки с эмульсией PFP, покрытой полипропиленом (). Кроме того, последовательность импульсов SPA (уравнение 1) отменяет все линейные сигналы PA и US (см. Дополнительный рисунок S3).Это линейное подавление всех сигналов PA и US удаляет фоновые сигналы, наблюдаемые на обычных изображениях US и PA. Известно, что обычная (линейная) визуализация PA дает сигнал, линейно пропорциональный плотности потока энергии лазера при интенсивности света, использованной в этих экспериментах. Однако визуализация SPA с использованием эмульсий PFP, покрытых PPy, дает нелинейное усиление сигнала из-за фазового перехода жидкого ядра PFC (). За счет увеличения акустического давления во время формирования изображений SPA достигается экспоненциальное увеличение амплитуды сигнала.Это проявляется в почти линейном увеличении увеличения контрастности изображения SPA (крутизна 35,2 дБ / МПа, R ² = 0,94). Напротив, обычная PA-визуализация не обеспечивала повышения контрастности изображения с увеличением акустического давления (крутизна 0,04 дБ / МПа, R ² = 0,0009). Более того, при самом высоком испытанном акустическом давлении (MI = 0,67, 1,16 МПа) наблюдалось увеличение амплитуды сигнала на 22,8 дБ по сравнению с традиционной визуализацией PA с использованием SPA-визуализации в сочетании с недавно разработанным агентом на основе эмульсии.

Визуализация с усилением контраста от активации капли SPA с использованием контрастных агентов PFP с покрытием PPy была выполнена на куриной грудке, чтобы лучше имитировать свойства оптического и акустического рассеяния в клинических применениях (). Во всех экспериментах использовались преобразователь и оптическое волокно, идентичное тому, что использовалось в эксперименте с ламповым фантомом. Однако оптическая плотность энергии, подаваемая на поверхность куриной грудки, была увеличена до 45 мДж / см ² . Контрастное вещество эмульсии PFP, покрытое полипропиленом, содержалось в тонкостенной пластиковой трубке (т.е.е. желтая пунктирная линия в), проходящая через ткань. Затенение, наблюдаемое на изображениях в США, является результатом акустических отражений от трубки.

Последовательность изображений, полученных с использованием (A) PA-визуализации PA-агента по сравнению (B) SPA-визуализации PFP, покрытого PPy, в качестве контрастного агента в ткани куриной грудки при комнатной температуре (25 ° C). Изображения были получены с использованием поверхностного флюенса 45 мДж / см ² при λ = 1064 нм и MI 0,67 (1,16 МПа). Контрастные вещества содержались в тонкостенной пластиковой трубке диаметром 4 мм (желтая пунктирная линия), вставленной в ткань.Трубка создавала акустическую тень, видимую на ультразвуковых изображениях, из-за акустических отражений от стенки трубки. Локализация агента PA затруднена из-за контраста PA, создаваемого самой тканью. В дополнение к большему усилению контраста от SPA-агента во время SPA-визуализации, PA-контраст, создаваемый тканью, подавляется из-за линейного вычитания PA-сигнала в последовательности SPA.

SPA-визуализация контрастного вещества в ткани дает примерно 17 баллов.Усиление сигнала на 0 дБ по сравнению с обычной визуализацией PA при идентичных обстоятельствах (). Динамический диапазон изображения PA был масштабирован в соответствии с максимальным наблюдаемым сигналом SPA. Визуализация SPA обеспечила существенное улучшение специфичности по сравнению с визуализацией PA. Сигналы PA, наблюдаемые на поверхности куриной грудки (см.), Были полностью удалены при визуализации SPA (), что является прямым результатом подавления линейного фотоакустического сигнала от вычитания фона, встроенного в последовательность SPA (уравнение 1). Использование УЗИ (MI = 0.67) и одной только визуализации PA, не было заметного усиления сигнала от контрастного вещества ().

Новый контрастный агент PFP с полипропиленовым покрытием имеет широкую оптически поглощающую оболочку и жидкую сердцевину PFC с низкой температурой кипения. Сердечник можно использовать для нелинейного увеличения контраста за счет испарения капель. Кроме того, оболочка обеспечивает спектр экстинкции, покрывающий все оптическое окно, клинически релевантное для визуализации PA (), обеспечивая передачу сигнала PA или SPA в диапазоне оптического окна ткани 600–1200 нм.Возможность использования Nd: YAG-лазеров с большим числом повторений, изготовленных в компактном и экономичном форм-факторе, может помочь быстро превратить SPA-визуализацию в клинический продукт.

Ранее наиболее распространенный подход к синтезу жидких наноэмульсий ПФБ начинался с создания микропузырьков ПФБ в воде с последующим высоким приложенным давлением и охлажденной этанольной ванной для конденсации микропузырьков в нанокапли ^13,23,45 . Хотя два представленных здесь метода позволяют создавать нанокапли с использованием легколетучих ПФУ, метод узо прост и исключает оборудование, необходимое для образования начальных микропузырьков.Традиционные подходы с использованием механических сил, таких как обработка ультразвуком или высокоскоростное встряхивание, для фракционирования капель часто дают полидисперсные распределения порядка 1–5 микрометров в диаметре ^14,22 . Другие механические подходы, требующие прохождения эмульсионной суспензии через отверстие для контроля размера, такие как гомогенизация под высоким давлением, могут легко уменьшить распределение капель до размеров всего 357 нм и дополнительно снизить PDI почти до 0,1.

Здесь мы представили новый подход, при котором легколетучие капли ПФУ сначала растворяются в этаноле, и капли спонтанно образуются (метод узо) путем добавления воды для получения монодисперсных стабильных дисперсий капель со средним диаметром 184 нм (PDI = 0.08). Традиционные подходы к механическому разрушению двухфазных систем для создания микро- / наноэмульсий неэффективны при эмульгировании легколетучих жидкостей, таких как PFB (T _{, кипящая} = -2 ° C) из-за нежелательного испарения. Летучесть жидкости не представляет проблемы для самопроизвольно зарождающихся нанокапель, поскольку система не требует механических усилий и может работать как при комнатной температуре, так и в ледяной бане. Узо-метод эмульгирования требует, чтобы растворенное вещество (например, PFB) имело очень низкую растворимость в среде (например,г. вода) и некоторая растворимость в смешивающемся сорастворителе (например, этаноле). Растворитель, первоначально растворенный в сорастворителе, теряет растворимость, когда к смеси добавляется смешивающийся нерастворитель (т.е. вода). Поскольку растворимость быстро снижается, растворенное вещество образует отдельную фазу за счет спонтанного зарождения монодисперсных капель.

Также известно, что размер капли в значительной степени определяется диффузионно-ограниченным ростом зародышей капли ⁴⁶ . Все растворенные вещества в пределах четко определенного конечного радиуса диффузии истощаются во время роста отдельных зародышей капель, что приводит к образованию монодисперсных капель нанометрового размера ^46–48 .Также считается, что с помощью метода узо могут быть получены капли размером 1–4 микрона, если нанокаплям дать возможность слиться ^47,48 . Коалесценция и созревание по Оствальду значительно уменьшаются за счет включения поверхностно-активного вещества во время процесса зародышеобразования.

Текущее распределение капель также находится на грани удовлетворения ограничений по размеру для диффузии через плотные стыки через эффект ЭПР ^5,8,46 . Агенты, достаточно малые, чтобы воспользоваться эффектом ЭПР, можно использовать для внесосудистой диагностической визуализации, а также для идентификации сгустков крови.Кроме того, эти агенты имеют потенциал для терапевтического применения, где они могут подвергаться сильной кавитации для удаления опухоли или лизиса сгустка ^5–8,12 . Согласно литературным данным, если отношение этанола к PFC увеличивается в препаратах узо, радиус диффузии должен оставаться прежним, но количество молекул PFC, доступных для зарождения новой капли, уменьшается ⁴⁶ . Возможно, что, построив фазовую диаграмму узо и дополнительно уменьшив концентрацию ПФУ во время синтеза узо, можно будет синтезировать стабильные капли размером менее 100 нм для приложений ЭПР ⁴⁶ .

Эмульсии с покрытием из полипропилена явно обеспечивают гораздо более низкие пороги активации SPA, чем твердые частицы полипропилена или одна вода. Более того, эти пороги, по-видимому, не зависят от метода синтеза активной эмульсии. В пределе чистого акустического испарения капель пороги испарения составляют приблизительно 2,3 (MI = 2,07), 3,1 (MI = 2,78) и 4,0 МПа (MI = 3,59) для PFB, PFP и PFH соответственно ^{13,18,20 , 39,49} . Как и ожидалось, порог акустического испарения увеличивается с увеличением температуры кипения ПФУ (уменьшением летучести).На сегодняшний день не было доказано четкого механизма испарения капель с использованием комбинации света и звука.

Также было определено, что небольшие изменения размера капель (т.е. от 200 до 350 нм) для узо и ультразвукового эмульсионного синтеза не вызывают заметных различий в порогах активации. Предыдущие исследования, изучающие механизм акустического испарения капель перфторуглерода, показали, что в крупных (то есть микрометровых) каплях сама капля ведет себя как акустическая линза.Этот эффект линзирования приводит к зависящему от размера капле фокальному усилению акустического давления внутри микрокапель перфторуглерода ^16–18 . Однако популяции капель, синтезированные с использованием гомогенизации под высоким давлением и нуклеации узо, на три порядка меньше по диаметру (D _Ouzo = 181 нм и D _Homogenized = 377 нм), чем длина акустической волны в жидком PFC (λ _PFC. = 327 мкм). Эти расхождения в масштабе длины делают маловероятным, что акустическая фокусировка обеспечивает дополнительное акустическое усиление, инициирующее ADV для этих наноразмерных агентов.

Пороги оптического испарения капель (ODV) для эмульсий с покрытием PPy составляют 11, 20 и 70 мДж / см ² для PB, PFP и PFH соответственно. Как обсуждалось ранее, пороги оптического испарения увеличиваются с увеличением температуры кипения ПФУ (уменьшением летучести). Эта тенденция, по-видимому, согласуется с ранее опубликованной работой по ODV, заключающейся в том, что фототермический нагрев приводит к испарению перфторуглеродного жидкого ядра ^{27,28,32,36–39} . Начало испарения капли SPA, когда оптическая плотность энергии ниже предела ODV, вероятно, связано с комбинацией фототермического нагрева сердечника PFC из-за поглощения света в оболочке из PPy и гомогенной кавитации из фазы акустического разрежения.Эта гипотеза подтверждается предыдущими исследованиями, показывающими, что лазерное облучение оптически поглощающих наночастиц во время отрицательной пиковой фазы высокоинтенсивного ультразвукового импульса может снизить порог акустической кавитации. ^50–52 Из этих исследований был сделан вывод, что снижение порога акустической кавитации происходит из-за локального нагрева жидкости, окружающей частицы, в результате фототермических процессов. Однако не было очевидной корреляции между порогами испарения и различными распределениями по размерам, возникающими в результате использования двух разных методов синтеза капель.Следовательно, в относительных масштабах размеров, когда длина акустической волны намного больше диаметра капель, сходство порога испарения даже при несколько отличающихся размерах капель предполагает, что капли будут испаряться, когда сочетание отрицательного давления и фототермического нагрева превышает внутренний порог для ядро капли.

Оптическая плотность энергии, необходимая для активации капель, покрытых PPy, при акустическом пределе FDA на 1,24 МГц (MI _Limit = 1,9, P _Limit = 2.1 МПа) составляют примерно 0,02, 0,13 и 1,4 мДж / см ² , что делает эти агенты идеальными для клинической визуализации глубокой SPA. Кроме того, агент на основе PFH служит хорошим диагностическим зондом для получения изображений SPA, поскольку основная точка кипения PFH выше температуры тела, но ниже температуры воды (T _{PFH кипения} = 56 ° C). Поскольку PFH имеет точку кипения между этими пределами, капля снова конденсируется в жидкую фазу после активации ^{26,27,29,33,34} . Кроме того, поскольку эти агенты также могут быть синтезированы при диаметрах значительно меньше 200 нм с помощью метода узо, они должны быть способны при дополнительной функционализации накапливаться в опухолях.Комбинация небольшого начального размера и обратимого фазового перехода делает эмульсии, покрытые полипропиленом на основе PFH, хорошим потенциальным кандидатом для получения изображений сосудистой сети с контрастным усилением или выявления сгустков крови, повреждений тканей и опухолей.

Даже несмотря на то, что PFP имеет точку кипения ниже температуры тела (T _{PFP кипения} = 29 ° C), в каплях PFP, покрытых PPy, также может происходить обратимый фазовый переход для повторяющихся событий активации SPA, если капли достаточно малы ⁵³ . Используя закон идеального газа и предполагая, что увеличение внутреннего давления пузырька от давления Лапласа диктует стабильный пузырь или газ для конденсации жидкости, мы находим, что существует критический диаметр для повторной конденсации капель PFP в зависимости от температуры ^53,54 .При температуре тела критический диаметр составляет 761 нм (см. Дополнительный рисунок S4). Если капля меньше критического диаметра, образующийся пузырь после испарения самопроизвольно снова конденсируется обратно в жидкую фазу. Если капля больше критического диаметра, образующийся пузырь будет устойчивым и не будет повторно конденсироваться. Используя подход, основанный на узо, можно легко получить капли с обратимой фазой, диаметр которых намного меньше 400 нм. Использование эмульсий PFP, покрытых PPy, обеспечит те же функциональные возможности, что и PFH-агенты с более высокой точкой кипения.Однако более высокая летучесть PFP обеспечит улучшенный доступ к более глубоким диагностическим изображениям тканей (~ 6,6 см). Смеси PFP и PFH, покрытые PPy, могут использоваться для уравновешивания стабильности PFH с более высокой точкой кипения и более низких порогов активации SPA для PFP ^13,23,45 .

Используя закон Лапласа, закон идеального газа и фазовую диаграмму для PFB, мы находим, что критический диаметр PFB для обратимой повторной конденсации при температуре тела составляет всего 81 нм ⁵⁴ (см. Дополнительный рисунок S4).Хотя легколетучий агент на основе PFB (T _{PFP, кипящая} = −2 ° C) может быть использован для глубоких тканевых диагностических изображений опухолей, поражений мягких тканей, сгустков крови и т. Д. (~ 8,5 см), агент в представленном виде маловероятно повторное уплотнение после активации SPA. Следовательно, более летучие эмульсии, такие как PFB и PFP, могут лучше подходить для терапевтических применений, таких как HIFU-абляция, эрозия тромба, сонопорация и т. Д. ^5–8,12 .

В капле-опосредованной SPA-терапии испарение всех капель в интересующей области и, возможно, вызывающее схлопывание внутреннего пузыря, может ускорить абляцию опухоли, лизис сгустка, доставку лекарства и т. Д.В этих применениях можно легко синтезировать покрытые PPy капли диаметром менее 200 нм с использованием метода узо для проникновения в сгустки крови, экстравазирования в ткани с протекающей сосудистой сетью и эндоцитоза в клетки с соответствующей функционализацией агентов для биологического нацеливания. При испарении капель после того, как они проникли в сгусток крови или проникли в протекающие пораженные ткани, механические силы от расширения пузырьков или инерционного кавитационного коллапса могут быть использованы для терапии, опосредованной SPA.Для лизиса сгустка может быть необходимо сначала диагностировать и идентифицировать местоположение сгустка с помощью фазообратимого SPA-агента, такого как PFH или эмульсии PFP, покрытые PPy. Эта гипотеза будет проверена в будущих исследованиях.

При исследованиях изображений плоскость конечной ширины по глубине определялась двухцикловой плоской волной, передаваемой ультразвуковым преобразователем перед генерацией лазера. Локальная активация капель особенно желательна в применениях, включая терапевтические применения на основе кавитации, где желательны высокоамплитудные колебания пузырьков и, возможно, инерционная кавитация активного контрастного агента SPA.Дальнейшая локализация активации агента может быть достигнута путем фокусировки акустического луча. Однако в некоторых случаях требуется большая плоскость изображения, например, для определения местоположения контрастного вещества. В этих сценариях комбинация более длинных акустических импульсов и качающейся задержки лазера для захвата нескольких изображений SPA на разной глубине может использоваться для удовлетворения больших требований к полю изображения SPA. И наоборот, как только интересующая область идентифицирована, можно использовать фиксированную временную задержку лазера и длительность акустического импульса для локализации возбуждения агента и увеличения частоты кадров.

Последовательность получения изображений SPA требует четырех ультразвуковых снимков (2 пары импульсов с инверсией) и двух лазерных снимков. В этом исследовании SPA-изображения собирались, обрабатывались и отображались в реальном времени с частотой 10 Гц и чередовались с обычными ультразвуковыми изображениями. Фактором, ограничивающим частоту кадров, была максимальная частота следования лазерных импульсов 20 Гц. Мы ожидаем, что частоту кадров SPA можно легко увеличить до сотен герц и более, используя лазеры с более высокой частотой импульсов, доставляющие свет на длинах волн около 1064 нм, где доступны высокоэффективные, компактные и экономичные устройства с диодной накачкой.

При идентичных условиях визуализации одно контрастное изображение SPA с использованием эмульсионного контрастного агента, покрытого полипропиленом, обеспечило увеличение контрастности изображения на 23 дБ по сравнению с однократной традиционной визуализацией PA (H _{, образец} = 2 мДж / см ² ). Более того, усиление контраста с использованием SPA-визуализации в комбинации с эмульсионными контрастными агентами, покрытыми PPy, также было получено с использованием концентрации агента 0,65 пМ по сравнению с 8,1 нМ частиц для традиционной PA-визуализации. Насколько нам известно, пикомолярная чувствительность в настоящее время недостижима с использованием обычных частиц и методов визуализации PA.Кроме того, в тестируемых условиях SPA-визуализации использовались плоские волны с ИМ ниже 0,67, что значительно ниже диагностических пределов FDA, равных 1,9.

Обнаруженный нелинейный сигнал SPA обусловлен испарением капель и колебаниями пузырьков. Ниже порога активации (или кавитации) СПА агент ведет себя как обычный линейный ПА-агент на основе красителя или частиц, создавая термоупругую волну давления. Согласно литературным данным, в режиме разбавления, когда взаимодействием капля с каплей можно пренебречь, порог испарения капель не должен зависеть от концентрации и длительности импульса ^20,39,55 .Хотя порог активации может не зависеть от концентрации, амплитуда сигнала от активированных агентов должна линейно возрастать с увеличением концентрации.

В заключение мы представили новый контрастный агент с фазовым переходом, разработанный для SPA-визуализации. Он имеет оболочку из оптически поглощающего полимера PPy, позволяющую активировать агент с использованием лазеров с длиной волны 1064 нм для повышения оптической глубины проникновения. Кроме того, эти агенты имеют ядро ​​PFC с низкой точкой кипения, обеспечивающее испарение капель с нелинейным усилением сигнала на основе пороговых значений.Наконец, все компоненты этих контрастных агентов на основе эмульсии одобрены FDA для других применений. Мы ожидаем, что они должны иметь улучшенную биосовместимость по сравнению с другими контрастными агентами PA, использующими металлические наночастицы. Хотя эти контрастные вещества могут использоваться для обычных изображений УЗИ или ПА, резкое улучшение достигается при гораздо более низких давлениях и мощностях лазерного излучения с использованием одновременной активации посредством визуализации SPA. Наши эксперименты показали, что эти агенты обладают высокой пространственной селективностью с амплитудами сигналов, подобными микропузырькам на ультразвуковых изображениях, за счет испарения капель, обеспечивая при этом молекулярную специфичность изображений PA.Из-за нелинейного усиления сигнала от испарения капель они производят усиление контрастности на порядки больше, чем обычные агенты для визуализации PA на сантиметровой глубине и пикомолярных концентрациях (0,65 пМ) в фантомных исследованиях. Из-за низкой оптической плотности энергии, необходимой для активации, мы ожидаем, что они могут использоваться на глубине до нескольких сантиметров в ткани. Наконец, из-за своего небольшого размера эти новые агенты также могут оказаться привлекательными для комбинированной диагностической визуализации и прицельной или локальной терапии УЗИ / ПА.

Экспериментальная часть

СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦ

Наночастицы полипиррола (PPy) были синтезированы с использованием метода, адаптированного из Hong, et al. 2010 ^40,41 . Вкратце, исходный раствор поливинилового спирта (ПВС) 31 кДа (CAS: 9002-89-5, Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури, США) растворяли в деионизированной (ДИ) воде с концентрацией 8% по весу и фильтровали. через фильтр 0,45 мкм. Затем раствор ПВС переносили пипеткой в ​​стеклянный сосуд и разбавляли деионизированной водой до желаемого молярного количества.Готовили 0,8 М исходный раствор водного хлорида железа (III) (CAS: 7705-08-0, Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури, США), фильтровали и добавляли к раствору ПВС. Раствор перемешивали в течение получаса при 4 ° C, обеспечивая образование комплексов железо-ПВС. Наконец, к раствору железо-ПВС добавляли мономер пиррола (CAS: 203-714-7, Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури, США). Раствор перемешивали при 4 ° C в течение минимум 24 часов перед дальнейшим исследованием. Во всех образцах соотношение мономера пиррола к железу было фиксированным (молярная концентрация 1: 2), а также ионов железа к полимерным цепям ПВС (молярная концентрация 200: 1).Концентрация пиррола в конечном растворе также варьировалась от 4 мМ до 43 мМ.

СИНТЕЗ ЭМУЛЬСИИ

Для синтеза эмульсии использовались три ПФУ: перфторбутан (PFB, C ₄ F ₁₀ , T _Boiling = −2 ° C) (CAS: 355-25-9, Fluoromed, Round Rock , Техас, США), перфторпентан (PFP, C ₅ F ₁₂ , T _{Кипящий} = 29 ° C) (CAS: 678-26-2, SynQuest Laboratories, Алчуа, Флорида, США) и перфторгексан ( PFH, C ₆ F ₁₄ , T _{Кипячение} = 56 ° C) (CAS: 355-42-0, SynQuest Laboratories, Алчуа, Флорида, США).Эмульгирование с механическим (эмульгирование под высоким давлением) и химическим (спонтанное эмульгирование) путями было исследовано для синтеза агентов. Гомогенизация под высоким давлением может быть выполнена только с ПФУ, имеющим точки кипения выше комнатной температуры, чтобы ограничить непреднамеренное испарение (т.е. ПФУ и ПФУ). Напротив, спонтанное зародышеобразование капель масла (то есть метод узо) можно успешно использовать для эмульгирования всех ПФУ, включая те, которые являются газами в условиях окружающей среды (например, ПФБ). Этот новый подход использует преимущества очень низкой растворимости ПФУ в воде и их частичной растворимости в этаноле и других спиртах.При первоначальном растворении ПФУ в этаноле с последующим добавлением воды растворимость ПФУ в смеси этанол-вода быстро снижается. В результате ПФУ термодинамически вытесняется из раствора, что приводит к самопроизвольному образованию капель нанометрового размера. Этот подход использовался веками для создания алкогольных напитков из ликеров, содержащих анисовое масло, таких как узо (из Греции) и пастис (из Франции), которые легко разделяются по фазе и превращаются в молочный раствор при смешивании с водой.В предыдущих исследованиях физико-химический механизм был подробно описан и также использовался для синтеза микро- / нанокапель, а также наночастиц ^46–48,56 .

Для эмульсий узо ПФП и ПФГ жидкости ПФУ переносили непосредственно пипеткой в ​​этанол в количестве 2,5% по объему (измерено гравиметрически). Раствор PFC в этаноле перемешивали до полного растворения PFC. Для PFB газ барботировали в герметичный сосуд при давлении 1 фунт / кв. Дюйм, содержащий этанол, охлажденный на ледяной бане.Свободное пространство в сосуде продували три раза перед тем, как клапан сосуда был закрыт, и PFB барботировали через этанол в течение 2 минут для насыщения этанола PFB. Затем смесь ПФУ и этанола добавляли к раствору ПВС перед добавлением хлорида железа (III) и пиррола для завершения синтеза эмульсии ППу. Добавление воды к смеси ПФУ и этанола немедленно приводило к образованию наноэмульсии, стабилизированной растворенным ПВС.

Для создания исходной дисперсии эмульсии ПФУ с использованием гомогенизации под высоким давлением жидкость ПФУ переносили в воду в количестве 3% по объему (измерено гравиметрически).Грубая эмульсия сначала формировалась в течение 20 секунд обработки ультразвуком (1 секунда включения, 1 секунда выключения, 10 секунд общего времени обработки ультразвуком) (Digital Sonifier 450, Брэнсон, Данбери, Коннектикут, США) в ледяной бане с амплитудой 30%. Затем эмульсию пропускали через гомогенизатор высокого давления (EmulsiFlex-B15, Avestin, Оттава, Онтарио, Канада) при 24000 фунтов на квадратный дюйм для создания относительно монодисперсной перфторуглеродной эмульсии (средний диаметр примерно 250 нм с PDI 0,15).

СИНТЕЗ КОНТРАСТНЫХ АГЕНТОВ, ПОКРЫТЫХ PPY

Эмульсии PFC, покрытые PPy, были синтезированы аналогично наночастицам PPy ().Исходный раствор ПВС 31 кДа сначала растворяли в деионизированной воде с концентрацией 8% по весу и фильтровали с образованием исходного раствора ПВС. Затем раствор ПВС переносили пипеткой в ​​стеклянный флакон и разбавляли водой до желаемого конечного количества и концентрации ПВС. В отдельном контейнере исходную эмульсию ПФУ готовили одним из двух методов: гомогенизацией под высоким давлением или спонтанным зародышеобразованием (метод узо) ^47,48 . Затем исходную эмульсию переносили пипеткой в ​​раствор ПВС и перемешивали в течение 15 минут при 4 ° C.

Затем готовили 0,8 М исходный раствор хлорида железа (III) в воде, фильтровали и добавляли к раствору эмульсии ПВС. Смесь эмульсии железо-ПВС и эмульсии перемешивали в течение 30 минут при 4 ° C, чтобы дать возможность комплексообразованию железо-ПВС происходить вдоль границы раздела капель масло-вода перед добавлением мономера пиррола. После добавления пиррола растворы перемешивали при 4 ° C в течение минимум 24 часов для завершения полимеризации перед тестированием и характеристикой.

Эмульсии центрифугировали при 1000 G в течение 20 мин для отделения эмульсий, покрытых PPy, от избыточных частиц PPy (т.е.е. те, у которых нет ядра PFC), которые также могли образоваться, а также удалить любой оставшийся этанол из синтеза эмульсии узо. Жидкий супернатант декантировали и концентрированный осадок (осадок), содержащий эмульсионные агенты, ресуспендировали в чистой деионизированной воде. Центрифугирование и ресуспендирование повторяли трижды. Конечная концентрация ПФУ в растворе во время синтеза была зафиксирована на уровне 0,75% по объему. Молярные отношения железа к ПВС (молярная концентрация 200: 1) и железа к пирролу (молярная концентрация 2: 1) были фиксированными.Для этого исследования общая концентрация пиррола, добавленного к конечному раствору, варьировалась от 4 мМ до 43 мМ.

ОПТИЧЕСКИЕ И СТРУКТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Спектры оптической экстинкции для всех образцов были измерены с помощью спектрофотометрии в ультрафиолетовом и видимом (УФ-видимом) свете (Thermo Scientific Evolution 300, Thermo-Fisher Scientific Inc., Уолтем, Массачусетс, США) в диапазоне длин волн. от 300 до 1100 нм. Распределение образцов по размерам измеряли методом динамического рассеяния света (DLS) с использованием Malvern Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments Ltd., Вустершир, Великобритания). Структуру лиофилизированных образцов исследовали с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ТЕМ) (Tecnai G2 F20, FEI Hillsboro, OR, USA), работающей при 200 кВ.

Более подробный структурный анализ образцов был проведен с использованием малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) на канале 12-ID-B в Advanced Photon Source (Национальная лаборатория Аргонна, Аргонн, Иллинойс, США) на Q- диапазон от 0,002 до 0,1 Å ^-1 в конфигурации точечного отверстия. Образцы для измерений МУРР диспергировали в водных растворах, выдержанных в 1.Кварцевые капиллярные трубки диаметром 5 мм (Hampton Research, Алисо Вьехо, Калифорния, США). Профили рассеяния образцов были нормализованы с использованием вычитания водного фона, и данные были подогнаны с использованием пакета SASView (SASView, http://www.sasview.org) для извлечения дополнительной структурной информации. Частицы PPy (без ядра PFC) были подогнаны с использованием модели сферы, в то время как эмульсии (эмульсии PFC с покрытием PPy) были подогнаны с использованием модели ядро-оболочка ⁴² . Размер частиц и плотности длины рассеяния (SLD) образцов были ограничены во время подбора с использованием известных составов и диаметров частиц из измерений DLS и ПЭМ.Известные преимущества измерений методом SAXS заключаются в том, что структурные параметры усредняются по многим частицам в освещаемом объеме и что образцы не требуют какой-либо специальной обработки. Напротив, другие методы рискуют изменить структуру из протоколов подготовки образцов (например, обезвоживание для ПЭМ-визуализации) или ограничивают анализ небольшим количеством визуализированных частиц.

ИЗМЕРЕНИЕ ПОРОГОВ КАВИТАЦИИ

Установка и метод обработки кавитации подробно описаны в Arnal et al.2015 ²⁶ . Количественные измерения порога кавитации проводились с использованием изготовленного на заказ тонкостенного пластикового держателя образцов. Образец располагался в центре перекрывающихся акустических (профиль –6 дБ, длина 13,3 мм и ширина 1,6 мм) и оптических полей (ширина луча 1 / e 3,9 мм), расположенных ортогонально друг другу (см.). Акустический импульс длиной 10 циклов генерировался сферически сфокусированным ультразвуковым преобразователем (H-102, Sonic Concept, Woodinville, WA, USA, фокус на 63 мм, f-число = 0.98, 1,24 МГц) в соответствии с линейным РЧ-усилителем с усилением 55 дБ (ENI-A150, Electronics & Innovation Ltd., Рочестер, штат Нью-Йорк, США). Лазерный импульс длиной 5 нс с длиной волны 1064 нм генерировался от источника лазера Nd: YAG (Surelite, Continuum, Санта-Клара, Калифорния, США). Лазерный импульс был задержан на 44 микросекунды относительно ультразвукового импульса, чтобы обеспечить совпадение оптического импульса с 4 ^-м акустическим циклом разрежения в фокусе. Интенсивность лазера регулировалась с помощью комбинации фильтров нейтральной плотности (ND) и дистанционно изменялась с помощью 6-позиционного колеса фильтров с электронным управлением (FW-103, Thorlabs, NJ, USA).Пропускаемое акустическое давление варьировалось от 0 МПа до 7,2 МПа, а прошедшие лазерные импульсы — от 0 до 88 мДж / см ² на образце.

Ультразвуковой преобразователь калибровали с помощью оптоволоконного гидрофона (FOPH 2000, RPI Acoustics, Германия). Энергия лазерного импульса калибровалась с помощью измерителя энергии (Nova II, Ophir, North Logan, UT, USA). Профиль оптического луча лазера определялся путем измерения интенсивности фотоакустического сигнала от графитовой мишени диаметром 0,3 мм, сканированной в воде.

Кавитационный шум был обнаружен с помощью несфокусированного сверхширокополосного преобразователя из поливинилидендифторида (ПВДФ) толщиной 28 мкм, работающего в режиме разомкнутой цепи, расположенного под держателем образца (на расстоянии 35 мм). Полоса пропускания преобразователя приближается к 40 МГц с почти постоянной чувствительностью (11,3 мкВ / Па). Преобразователь PVDF, используемый для обнаружения пассивной кавитации, был подключен к предусилителю (Precision Acoustics, Дорчестер, Великобритания), а сигналы были оцифрованы и записаны с помощью карты Gage (Razor 14, Dynamic Systems LLC, Локпорт, Иллинойс, США).200 сигналов, собранных с частотой 20 Гц, были записаны для каждой данной комбинации акустического давления и оптической плотности энергии лазера.

ОБРАБОТКА ДАННЫХ О КАВИТАЦИИ

Сигнал кавитации был выделен путем вычитания усредненного фонового сигнала, содержащего линейные фотоакустические и акустические сигналы. Временное окно 10 мкс с центром в момент срабатывания лазерного импульса использовалось для сравнения средней интегрированной интенсивности кавитационного сигнала с уровнем фонового шума. События с интегральной интенсивностью, в девять раз превышающей усредненную по времени интегральную интенсивность фона, регистрировались как кавитационные события.Процесс повторяли для каждой комбинации акустического давления и плотности энергии лазера. Сигмовидная кривая соответствовала значениям вероятности кавитации для заданной плотности энергии лазера как функции увеличения давления. Затем порог кавитации был определен как 50% вероятность кавитации вдоль сигмовидной аппроксимации ²⁶ .

ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ ДЛЯ СОЗНО-ФОТОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

Все образцы были разбавлены дегазированной водой перед измерениями кавитации (активации). Все образцы, содержащие эмульсию, разбавляли до предполагаемой концентрации от 3.9 × 10 ^{от 8} до 6,2 × 10 ⁸ капель / мл (от 0,65 до 1,03 пМ). Образцы частиц PPy разбавляли до расчетной концентрации 4,9 × 10 ¹² частиц / мл (8,1 нМ). При этих концентрациях образцов было определено, что не было тепловой и акустической связи между полями от отдельных капель. Таким образом, измеренные пороги считались порогами, присущими изолированным одиночным каплям, и, следовательно, не будут изменяться при дальнейшем разбавлении раствора.

Предыдущие исследования с использованием наноэмульсий пришли к выводу, что активация капель с низкой температурой кипения может обратимо повторно конденсироваться обратно в жидкую фазу из-за высокого давления Лапласа.Наши первоначальные исследования подтвердили, что наши капли можно многократно активировать с помощью активации SPA. Однако интенсивность сигнала SPA от активации капли линейно снижалась до половины от максимума после примерно 12 тысяч событий активации. Для пороговых измерений образцы подвергались максимум шести тысячам оптических и / или акустических воздействий перед промывкой держателя образца дегазированной водой, повторным заполнением держателя образца свежим образцом и продолжением измерений порогового значения SPA (см. Дополнительный рисунок S5).Промывка и повторное заполнение держателя образца помогли минимизировать несоответствия в интенсивности сигнала из-за разрушения капель. Статический образец с периодической промывкой и повторным заполнением был выбран вместо непрерывной перфузии образца, чтобы минимизировать возможные артефакты движения, которые могут затруднить измерения.

SONO-PHOTOACOUSTIC IMAGING

Для имитации клинической ситуации датчик с линейной решеткой (ATL L7-4, 128 элементов, Philips, Bothell, WA, USA), управляемый программируемым ультразвуковым сканером (Vantage 128, Verasonics, Redmond, WA , США) использовался как для возбуждения контрастного вещества, так и для обнаружения соответствующих сигналов УЗИ.Была применена следующая заказная последовательность импульсов SPA-визуализации:

SPA = {PAU S ⁺ — U S ⁺ } — {PAU S ^— — U S ^— }

(

(

) где PAUS обозначает одновременное срабатывание плоской волны акустического и лазерного излучения, а U S обозначает акустические импульсы плоской волны. Верхние индексы +/- обозначают сначала положительную или отрицательную фазу передаваемого акустического импульса.Половины последовательности SPA PAUS ^{+ / —} — US ^{+ / —} используются для удаления источников линейных сигналов US, например, из нативной ткани. Вычитание двух членов в скобках в формуле. (1) удаляет линейные фотоакустические сигналы, генерируемые такими источниками, как эндогенные хромофоры (см. Дополнительный рисунок S3). Обычные ультразвуковые изображения, используемые в наложениях изображений SPA, чередовались с получением изображений SPA.Методология, лежащая в основе импульсной последовательности SPA, подробно описана в Arnal, et al. 2015 ³³ .

Лазерное излучение, генерируемое на длине волны 1064 нм источником лазера Nd: YAG, доставлялось через изготовленный на заказ бифуркационный волоконно-оптический пучок (Fiberoptic, Швейцария). Каждое ответвление пучка волокон создавало расходящийся пучок размером 1 мм × 15 мм (NA = 0,2), который был ориентирован по оси в направлении распространения звука от линейной ультразвуковой матрицы (). Опять же, синхронизация лазера Nd: YAG была запрограммирована таким образом, чтобы и оптический, и акустический импульс совпадали в положении фокуса.

SONO-PHOTOACOUSTIC TUBE УСЛОВИЯ ФАНТОМНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Визуализация

SPA с использованием новых составов сравнивалась с изображениями двух других образцов, содержащихся в прозрачных трубках 4 мм (толщина стенки 150 мкм) () с использованием конфигурации преобразователя и пучка волокон, показанной на . Изображенные образцы содержали целлюлозу, частицы PPy (т.е. без ядра PFC), эмульсию PFP, покрытую PPy, и трубку, заполненную водой. Четыре образца были отобраны для сравнения рассеивателя ультразвука (целлюлоза) и линейного фотоакустического агента (частицы PPy) с нелинейным контрастным агентом SPA (т.е.е. Эмульсия ПФП, покрытая полипропиленом). Заполненная водой трубка использовалась в качестве контроля, чтобы подтвердить, что фотоакустические и SPA-сигналы генерируются не только стенкой трубки. Образец эмульсии был разбавлен до концентрации 3,9 × 10 ⁸ капель / мл (0,65 пМ), в то время как образец частиц был разбавлен до 4,9 × 10 ¹² частиц / мл (8,1 нМ) перед визуализацией.

изображений SPA были собраны с использованием двухциклового импульсного возбуждения УЗИ с частотой 3 МГц с механическим индексом (MI) до 0,67 (P _Negative = 1.16) и флюенс лазерного излучения 2 мДж / см ² на образцах. Четыре образца располагали бок о бок, примерно в 1 мм между каждым образцом, на расстоянии 18-20 мм от преобразователя. Их погружали в дегазированную водяную баню при комнатной температуре (25 ° C).

SONO-PHOTOACOUSTIC (SPA) УСЛОВИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ГРУДИ

SPA-визуализация с использованием преобразователя и конфигурации пучка волокон, показанных на рисунке, была выполнена на куриной грудке, чтобы подтвердить, что та же методология SPA-визуализации применима к сильно рассеивающей ткани.Свежую незамороженную куриную грудку купили у местного мясника. Цыпленок очищали и дегазировали в деионизированной воде для визуализации. Через ткань пропускали 4-миллиметровую тонкостенную пластиковую трубку, содержащую контрастный агент эмульсии PFP, покрытый полипропиленом. Изображения были получены с использованием того же преобразователя и конфигурации пучка оптических волокон, что и в экспериментах с фантомной визуализацией трубок SPA. Однако оптическая плотность энергии на поверхности курицы была увеличена до 45 мДж / см ² , что в два раза ниже максимально допустимых пределов воздействия на кожу для лазеров с длиной волны 1064 нм.

Обозначение узо на чертеже. Текущие буквенные и графические обозначения на электрических схемах

1. Введение и область применения. 3

2. Устройство и принцип работы УЗО. четыре

2.1 Нормальная работа УЗО. четыре

2.2 Отключение УЗО. четыре

2.3 Электронное УЗО. 5

2.4 Параметры УЗО. 5

2.5 Обозначение УЗО на электрических цепях. 6

3. Проверить УЗО. 6

3.1 проверка постоянного тока. 6

3.2 Тест переменного тока. 7

4. Назначение УЗО. 7

4.1 Электробезопасность. 8

4.1.1 Защита от контакта с токоведущими частями. 8

4.1.2 Быстрое отключение при замыкании на корпус. 8

4.2 Пожарная безопасность. 9

5. Установка УЗО в схему. 9

5.1 Разделение комбинированного нейтрального (PEN) проводника. 9

5.1.1 Для распределительных щитов с металлическим (токопроводящим) корпусом. 10

5.1.2 Типичные ошибки разделения PEN-проводника в платах с металлическим кожухом. одиннадцать

5.1.3 Для устройств с непроводящим корпусом. 13

5.2 Нулевые защитные и нулевые рабочие проводники. четырнадцать

5.3 Выбор размера болтового соединения для нулевой сети по току нагрузки. пятнадцать

6. Искать причины срабатывания УЗО. пятнадцать

6.1 Неправильное подключение потребителей электроэнергии. 16

6.1.1 Ошибки установки. 16

6.1.2 Ошибки проектирования. восемнадцать

6.2 Неисправность сети или силовых приемников. 21

6.3 Алгоритм поиска причин срабатывания УЗО. 23

7. Приложение 1. Универсальный тестер УЗО. 24

7.1 Назначение прибора. 24

7.2 Принцип работы. 24

7.3 Инструкция по эксплуатации. 25

7.3.1 Проверка УЗО под напряжением. 25

7.3.2 Проверка снятого УЗО.25

7.3.3 «Прядение» цепей. 26

7.3.4 Меры безопасности при использовании устройства. 26

8. Приложение 2. Контрольные лампы. 27

8.1 Проверить работу УЗО. 27

8.2 Проверка типа УЗО. 28

Введение и сфера применения.

Прежде всего, следует отметить, что существует несколько типов устройств защитного отключения, причем они реагируют на различные параметры электросети и защищают от различных повреждающих факторов.В данной методике будут рассматриваться только электромеханические УЗО, которые реагируют на дифференциальный ток (автоматические выключатели дифференциального тока), в последующем тексте только они обозначаются аббревиатурой «УЗО».

Весь материал методики относится к электрическим сетям стандарта TN-C и TN-C-S.

Устройство и принцип работы УЗО.

Устройство УЗО показано на Рисунке 1.

Рисунок 1. Устройство электромеханического дифференциального УЗО.

Нормальный режим работы УЗО.

Характеризуется тем, что результирующий магнитный поток 4-х проводов электросети, пропущенных через магнитопровод 1, равен нулю или недостаточен для срабатывания электромагнитной защелки 2. Это условие выполняется при любом распределении нагрузки (одно-, двух-, трехфазное), так как любой ток, пропущенный слева направо по схеме, будет возвращаться и обратно — на магнитной цепи ничего не индуцируется (магнитный ток течет «туда»). »И« назад »взаимно уничтожаются, ток I 2 равен нулю).

Отключение УЗО.

Возникает, если появляется ток утечки (I UT)
, то есть возникает электрическое соединение между защищенной цепью УЗО и любой другой цепью . В результате такого подключения некоторая часть тока, проходящего через УЗО, вернется к источнику тока (на рисунке — «трансформаторная подстанция») в дополнение к УЗО. В этом случае на магнитной цепи 1 формируется магнитный поток, который пропорционален току утечки, который, в свою очередь, индуцирует ток I 2 , который срабатывает электромагнитную защелку 2, которая с помощью расцепителя механизм 3 отключит защищаемый участок сети (который на рисунке справа) от источника тока («трансформаторная подстанция»).

Ток утечки (I UT) также называется дифференциал
(дифференциал, I D
или I ∆
) ток.

Электронное УЗО.

Самой дорогой частью УЗО является магнитопровод 1, так как для работы электромагнитной защелки 2 магнитопровод должен иметь очень хорошее качество (или большие габариты). Уменьшить стоимость магнитопровода стало возможным, если на электромагнитную защелку подавался ток не I 2 , а напрямую от сети, а от I 2 запитать только электронный ключ, управляющий защелкой.Таким образом, электронные УЗО имеют существенный конструктивный недостаток — при ухудшении качества питающей сети (нулевые потери, падение напряжения) они не отключаются даже при возникновении тока утечки.

Параметры УЗО.

УЗО делятся по следующим основным параметрам:

· Количество полюсов — два для однофазной (трехпроводной) сети, четыре — для трехфазной (пятипроводной) сети;

· Номинальный ток нагрузки — 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100 Ампер;

· Номинальный отключающий дифференциальный ток — 10, 30, 100, 300 мА

· По типу дифференциального тока — AC (переменный синусоидальный ток, возникающий внезапно или медленно нарастающий), A (то же, что и переменный ток, плюс выпрямленный пульсирующий ток), B (переменный и постоянный), S (время задержки срабатывания для обеспечения селективности ), G (то же, что и S, но время задержки меньше).

Следует отметить, что ток нагрузки УЗО не может быть ограничен и необходимо защитить его (УЗО) от токовых перегрузок и токов короткого замыкания (токов короткого замыкания) с помощью устройств защиты (автоматических выключателей, обеспечивающих как защиту от перегрузки по току, так и от короткого замыкания). -схемные токи, например серии ВА-47-29, ВА-101 и др.). Ток нагрузки УЗО следует выбирать так, чтобы он был на одну ступень (диапазон номинального тока) больше номинального тока автоматического выключателя защищаемой линии.То есть, если есть нагрузка, защищенная автоматическим выключателем на ток 16 Ампер, то УЗО следует выбирать на ток нагрузки 25 Ампер.

Обозначение УЗО на электрических цепях.

Рисунок 2. Обозначение УЗО на принципиальных схемах. Слева однофазное УЗО с током отключения 30 мА, справа трехфазное УЗО на 100 мА. Увеличенное изображение вверху, однострочное изображение внизу. Количество полюсов в однолинейном представлении может быть представлено как числом (вверху), так и количеством тире.

Проверка УЗО.

Это срочно необходимо, так как их высокая стоимость вдохновляет злоумышленников выпускать и продавать различные имитации УЗО. Особенно актуальной стала проверка после введения новых ПУЭ, требующих в некоторых случаях обязательной установки УЗО, что расширяет рынок подделок.

Установка УЗО

значительно повышает уровень безопасности при работе с электроустановками. Если УЗО имеет высокую чувствительность (30 мА), то предусмотрена защита от прямого прикосновения (касания).

Однако установка УЗО не означает, что при работе с электрическими установками принимаются обычные меры предосторожности.

Кнопку проверки необходимо нажимать регулярно, по крайней мере, один раз в 6 месяцев. Если проверка не дала результата, то нужно подумать о замене УЗО, так как уровень электробезопасности снизился.

Установите УЗО в панель или корпус. Подключите оборудование точно так, как показано. Включите все нагрузки, подключенные к защищаемой сети.

УЗО срабатывает.

При срабатывании УЗО выясняем, какое устройство вызывает отключение, последовательно отключая нагрузку (по очереди выключаем электрооборудование и смотрим результат). Если такое устройство обнаружено, его необходимо отключить от сети и проверить. Если электрическая линия очень длинная, обычные токи утечки могут быть довольно большими. В этом случае есть вероятность ложных срабатываний. Чтобы этого не произошло, необходимо разделить систему как минимум на две цепи, каждая из которых будет защищена собственным УЗО.Вы можете рассчитать длину ЛЭП.

Если невозможно документально подтвердить сумму токов утечки электропроводки и нагрузок, можно воспользоваться приблизительным расчетом (согласно СП 31-110-2003), приняв ток утечки нагрузки равным 0,4 мА на 1А потребляемой мощности нагрузки и ток утечки сети равный 10 мкА на метр длины фазного провода разводки.

Пример расчета УЗО.

Для примера рассчитаем УЗО для электроплиты мощностью 5 кВт, установленной на кухне малогабаритной квартиры.

Примерное расстояние от панели до кухни может составлять 11 метров, соответственно расчетная утечка проводки 0,11 мА. Электрическая плита на полной мощности потребляет (приблизительно) 22,7 А и имеет расчетный ток утечки 9,1 мА. Таким образом, сумма токов утечки этой электроустановки составляет 9,21 мА. Для защиты от токов утечки можно использовать УЗО с номинальным током утечки 27,63 мА, который округляется до ближайшего большего значения из существующих значений дифференциала.ток, а именно УЗО 30мА.

Следующим шагом является определение рабочего тока УЗО. При указанном выше максимальном токе, потребляемом электроплитой, можно использовать номинал (с небольшим запасом) УЗО 25А, либо с большим запасом — УЗО 32А.

Таким образом, мы рассчитали значение УЗО, которое можно использовать для защиты электроплиты: УЗО 25А 30мА или УЗО 32А 30мА. (мы не должны забывать защищать УЗО автоматическим выключателем 25А для первого номинала УЗО и 25А или 32А для второго номинала).

Обозначение УЗО.

На схеме УЗО обозначено следующим образом рис. 1 однофазное УЗО, рис. 2-х трехфазное УЗО.

Рассмотрим схему подключения УЗО на примере. На рисунке. 1 показан фрагмент шкафа управления.

Фото. 1 Схема подключения трехфазного УЗО с автоматическим выключателем (на фото №1 — УЗО, 2 — автоматический выключатель) и однофазным УЗО (3).

УЗО не защищает от токов короткого замыкания, поэтому устанавливается совместно с автоматическим выключателем.Что ставить перед УЗО или автоматом защиты в этом случае не важно. Номинал УЗО должен быть равен или немного больше номинала автоматического выключателя. Например, автоматический выключатель на 16 А, это означает, что УЗО установлено на 16 или 25 А.

Как видно на фото. 1 для трехфазного УЗО (рисунок 1) подходят трехфазный и нейтральный проводник, а после УЗО подключается автоматический выключатель (рисунок 2). Потребитель соединит: фазные провода (красные стрелки) с автоматом защиты; нулевой провод (синяя стрелка) — с УЗО.

Под цифрой 3 на фото изображены дифференциальные машины, соединенные шиной, принцип работы дифференциала. автомат аналогичен УЗО, но дополнительно защищает от токов короткого замыкания и не требует дополнительной защиты от короткого замыкания.

И соединение — это соединение УЗО, соединение дифференциала. автоматы такие же.

Подключаем к клемме L фазу к нулю N (обозначения напечатаны на корпусе УЗО).Потребители тоже подключаются.

Ниже представлена ​​схема использования УЗО в квартире, для дополнительной защиты от поражения электрическим током.

Рис. 1 Схема УЗО в квартире.

В этом случае УЗО подключается к счетчику, ко всей группе автоматических выключателей, что обеспечивает дополнительную защиту от поражения электрическим током и возгорания.

Чтение схем невозможно без знания условных графических и буквенных обозначений элементов.Большинство из них стандартизированы и описаны в нормативных документах. Большинство из них были опубликованы еще в прошлом веке, а в 2011 году был принят только один новый стандарт (ГОСТ 2-702-2011 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем), поэтому иногда новую элементную базу обозначают на основу «как кто придумал». И в этом сложность чтения схем новых устройств. Но, в основном, символы в электрических схемах описаны и многим хорошо известны.

На схемах часто используются два типа обозначений: графические и буквенные, а также часто наносятся номиналы.По этим данным многие сразу могут сказать, как работает схема. Этот навык развивался за годы практики, но сначала вам нужно понять и запомнить условные обозначения в электрических цепях. Затем, зная работу каждого элемента, можно представить конечный результат работы устройства.

Для составления и чтения различных диаграмм обычно требуются различные элементы. Типов цепей много, но в электротехнике обычно используются:

Есть много других типов электрических цепей, но они не используются в бытовой практике.Исключение составляет прокладка кабеля по участку, подача электричества в дом. Этот тип документа обязательно понадобится и будет полезен, но это скорее план, чем схема.

Основные изображения и функциональные возможности

Коммутационные аппараты (переключатели, контакторы и др.) Построены на контактах различной механики. Есть замыкающие, размыкающие, переключающие контакты. Нормально замкнутый контакт открыт; при вводе в эксплуатацию цепь замыкается. Нормально разомкнутый контакт замкнут и при определенных условиях срабатывает, размыкая цепь.

Переключающий контакт двух- и трехпозиционный. В первом случае работает одна схема, потом другая. Вторая — нейтральная позиция.

Кроме того, контакты могут выполнять разные функции: контактор, разъединитель, автоматический выключатель и т. Д. Все они также имеют символ и наносятся на соответствующие контакты. Есть функции, которые выполняют только мобильные контакты. Они показаны на фото ниже.

Основные функции могут выполняться только фиксированными контактами.

Условные обозначения однолинейных схем

Как уже было сказано, на однолинейных схемах указывается только силовой агрегат: УЗО, автоматы, дифлаттоматы, розетки, рубильники, выключатели и т. Д. И соединения между ними. Обозначения этих условных элементов могут использоваться в электрических распределительных щитах.

Главной особенностью графических обозначений в электрических схемах является то, что устройства, близкие по принципу действия, отличаются некоторыми небольшими деталями.Например, автомат (автоматический выключатель) и автоматический выключатель различаются всего двумя небольшими деталями — наличием / отсутствием прямоугольника на контакте и формой значка на неподвижном контакте, отображающего функции этих контактов. Контактор из обозначения выключателя отличается только формой значка на неподвижном контакте. Разница небольшая, но устройство и его функции разные. Все эти мелочи нужно смотреть и запоминать.

Также есть небольшая разница между обозначениями УЗО и дифференциального автомата. Так же только в функциях подвижных и неподвижных контактов.

Примерно такая же ситуация с катушками реле и контакторами. Они выглядят как прямоугольник с небольшими графическими дополнениями.

В этом случае запоминание проще, так как есть довольно серьезные отличия во внешнем виде дополнительных иконок. С фотоэлементом все просто — лучи солнца ассоциируются со стрелками.Импульсное реле также довольно легко отличить по характерной форме знака.

Немного проще с лампами и подключениями. У них разные «картинки». Разъемное соединение (например, розетка / вилка или розетка / вилка) выглядит как две скобки, а разборное (например, клеммная колодка) выглядит как круги. Причем количество пар галочек или кружков указывает на количество проводов.

Изображение шин и проводов

В любой цепи связь уместна и по большей части осуществляется по проводам.Некоторые соединения представляют собой автобусы — более мощные токопроводящие элементы, от которых могут выходить изгибы. Провода обозначены тонкой линией, а точки ответвлений / соединений обозначены точками. Если точек нет, это не соединение, а перекресток (без электрического соединения).

Есть отдельные изображения для шин, но они используются, если вам нужно графически отделить их от линий связи, проводов и кабелей.

На схемах подключения часто необходимо указывать не только то, как проходит кабель или провод, но и его характеристики или способ монтажа.Все это тоже отображается графически. Для чтения чертежей это тоже необходимая информация.

Как изображено выключателями, выключателями, розетками

Для некоторых типов этого оборудования нет изображений, утвержденных стандартами. Итак, без обозначения остались диммеры (диммеры) и кнопочные переключатели.

Но все остальные типы переключателей имеют свои символы в электрических схемах. Они бывают открытой и скрытой установки, соответственно группы иконок тоже две.Разница заключается в положении штриха на ключевом изображении. Чтобы точно понимать, о каком именно виде автоматического выключателя идет речь, необходимо помнить о нем.

Есть отдельные обозначения для двухклавишных и трехклавишных переключателей. В документации они называются «двойными» и «встроенными» соответственно. Есть отличия для корпусов с разной степенью защиты. В помещениях с нормальными условиями эксплуатации ставят переключатели с IP20, может быть, до IP23. Во влажных помещениях (ванная, бассейн) или на открытом воздухе степень защиты не должна быть ниже IP44.Их изображения отличаются тем, что кружки закрашены. Так что их легко отличить.

Есть отдельные изображения для переключателей. Это переключатели, позволяющие управлять включением / выключением света с двух точек (их тоже три, но без стандартных изображений).

Такая же тенденция наблюдается в обозначении розеток и групп розеток: розетки одиночные, розетки сдвоенные, есть группы по несколько штук. Изделия для помещений с нормальными условиями эксплуатации (IP от 20 до 23) имеют неокрашенную середину, для влажных — с корпусом повышенной защиты (IP44 и выше) середину тонированную в темный цвет.

Обозначения в электрических цепях: розетки различного типа установки (открытые, скрытые)

Разобравшись с логикой обозначения и запомнив некоторые исходные данные (чем, например, отличается условное изображение розетки для открытой и скрытой установки), через некоторое время можно уверенно ориентироваться в чертежах и схемах.

Светильники по схемам

В этом разделе описаны условные обозначения в электрических цепях различных ламп и светильников.Здесь лучше обстоят дела с обозначениями новой элементной базы: есть даже вывески для светодиодных ламп и ламп, компактных люминесцентных ламп (домработниц). Еще хорошо, что изображения ламп разных типов существенно различаются — сложно перепутать. Например, лампы с лампами накаливания изображают в виде круга, с длинными линейными люминесцентными — длинным узким прямоугольником. Разница в изображении линейной лампы люминесцентного типа и светодиода не очень большая — только штрихи на концах — но тут можно вспомнить.

В стандарте есть даже условности в электрических схемах для потолочных и подвесных светильников (патронов). Также они имеют довольно необычную форму — кружочки небольшого диаметра со штрихами. В целом в этом разделе легче ориентироваться, чем в других.

Элементы принципиальных схем

Принципиальные схемы устройств содержат другую элементную базу. Также показаны линии связи, клеммы, разъемы, лампочки, но помимо этого присутствует большое количество радиоэлементов: резисторы, конденсаторы, предохранители, диоды, тиристоры, светодиоды.Большинство условных обозначений в электрических схемах этой элементной базы показано на рисунках ниже.

Более редкие придется искать отдельно. Но большинство схем содержат эти элементы.

Буквенные обозначения в электрических цепях

Помимо графических изображений подписываются элементы на схемах. Это также помогает читать диаграммы. Рядом с буквенным обозначением элемента часто стоит его порядковый номер. Это сделано для того, чтобы потом можно было легко найти тип и параметры в спецификации.

В приведенной выше таблице показаны международные обозначения. Есть и отечественный стандарт — ГОСТ 7624-55. Выдержки оттуда с таблицей ниже.

Защита электропроводки от скачков напряжения требует использования определенных устройств. Дифференциальная машина является примером того, как могут быть совмещены функции управления и защиты от перенапряжения и утечки тока.

Что это такое

Дифференциальная трехфазная или однофазная машина — это устройство, предназначенное для защиты проводки от «потери» превышения максимально допустимой производительности сети.В зависимости от необходимости может работать в режиме УЗО (защищает от поражения электрическим током) или как обычный выключатель (в данном случае отключает сетевое напряжение).

Устройство состоит из двух конструктивных частей: контрольной и защитной. Управляющая или рабочая часть — это простой выключатель напряжения. В зависимости от типа устройства он может быть двухполюсным или четырехполюсным. В некоторых моделях используется однополюсный переключатель.

Блок управления работает от системы УЗО. В случае утечки, чтобы обезопасить бытовую и другую технику и работника при устранении неисправностей, необходимо полностью отключить питание.Этот модуль работает совместно с воркером. Происходит последовательное отключение рабочей и управляющей частей дифференциальной машины.

Разница между дифференциальной машиной и УЗО заключается в том, что защитное устройство не предназначено для защиты оборудования от перенапряжения или других сетевых проблем. В то же время 1-, 2- или 4-полюсная версия помогает защитить не только рабочих от дифференциального тока, но и оборудование от коротких замыканий.

Принцип действия

Для того, чтобы электрический дифференциальный защитный автоматический выключатель мог контролировать и распознавать ток, в него встроен специальный мини-трансформатор.Эта часть срабатывает, если входящий и исходящий ток по питающим проводам имеют разные показатели. Если показатели равны, то с проводниками проблем нет.

Фото — принцип работы

В сердечнике трансформатора эти токи образуют направленные магнитные потоки. Вторичный ток зависит соответственно от их направления. Если проводники «пропускают» электричество, то ток в этой катушке не будет нулевым, и магнитоэлектрический переключатель сработает.

Принцип работы дифференциального автомата основан на постоянном сравнении входящих и исходящих направленных потоков, поэтому его очень легко проверить. Если прикоснуться к фазовому проводу, баланс магнитного поля будет нарушен, и сразу сработает защелка на отключение напряжения.

Видео: устройство защитного отключения

Как подключить автомат

Очень удобно, что схема подключения дифференциальной машины очень похожа на установку защитного устройства.Причем многие электрики рекомендуют устанавливать УЗО и в сети, но только после дифференциала, чтобы обеспечить максимальную безопасность.

Фото — пример подключения

Перед подключением дифференциального выключателя необходимо знать самое важное правило: к устройству подключаются фаза и нейтраль только той электрической цепи, которую необходимо защитить. В противном случае работа устройства будет некорректной. Это очень важно, потому что ноль после не может быть объединен с другими нейтральными кабелями.

Пошаговые инструкции по установке и подключению дифференциальной машины Schneider Electric, IEK и др .:

1. Установка немного выше линии электропроводки. В большинстве случаев для этого используется DIN-рейка;
2. Провода подключаются последовательно, при этом будьте осторожны, чтобы не подключать кабели разных цепей. В противном случае работа селективной схемы будет невозможна;
3. Все металлические выводы должны быть заземлены;
4. После завершения установки выполняется контрольная проверка.

Чем отличается выборочная схема от неселективной? Для селективного дифференциального автомата (скажем, Schneider Electric, Legrand, IEK или ABB) обозначение на схеме обозначается буквой S (C). Это говорит о том, что если проблема возникает в одной управляемой цепи, она только отключает ее.

В то же время неизбирательный автоматический выключатель (DPN N Vigi, EKF и некоторые модели Dekraft) отключит все цепи, независимо от утечки.

Как выбрать прибор

Перед тем, как купить дифференциальную машину, необходимо обязательно сделать выбор модели, подходящей по всем параметрам вашей сети.В первую очередь нужно рассчитать количество ампер. Для этого нужно посчитать общую мощность всех устройств в одной конкретной цепи, а затем полученное число разделить на сетевое напряжение. Например, если у вас есть устройства мощностью 5 кВт, включенные в схему, уравнение будет выглядеть так:

5 кВт = 5000 Вт / 220 В = 22, 7 А.

Далее нужно выбрать прибор, ближайший к большей стороне по номиналу. В нашем случае это 25 А.Аналогично рассчитывается дифференциальная машина на 16А (скажем, Elcds C 16 или DS-16), 12 (AD12), 28 (AD-30) и т.д. дополнительная защита.

Маркировка автомата тоже очень важна, она помогает отличить дифференциальное устройство от УЗО, определить его назначение и спектр действия. Обозначение может отличаться в зависимости от производителя, но основные данные должны быть указаны на устройстве.Это номинальное напряжение, ток и максимальный ток короткого замыкания для отключения электричества. К таким же характеристикам обязательно относятся паспорт и сертификат качества.

Чаще всего условное обозначение дифференциального автомата выглядит так (на примере модели ABB):

AC-C 6P 60A / 40mA тип 6M:

1. AC-C — автоматическая селективная;
2. 6П — выключатель трехфазный четырехполюсный;
3. Максимальный ток 40 Ампер;
4. Может обнаруживать ток утечки до 40 ампер;
5. 6М — размер устройства.Этот элемент позволяет установить устройство на DIN-рейку.

Следует отметить, что маркировка на российских машинах немного отличается. Сразу указывается максимально допустимый ток без шифрования. Допустим, СВДТ-60 — это значит, что разрешено максимум 60 ампер.

Цена на дифференциальные машины зависит от марки и номинальных характеристик. Чем выше показатели — тем дороже будет стоить устройство. Сейчас популярными моделями являются Hager ACA (Германия), Siemens, Moeller и Legrand.Из отечественных аналогов это АВДТ и СВДТ. Стоимость устройств варьируется от нескольких сотен до тысячи, на нее влияет номинальная производительность.

В данной статье вы найдете 15 схем установки УЗО (устройств защитного отключения). При проектировании электропроводки УЗО располагаются в зонах защиты электрических цепей потребителей, с наибольшей вероятностью поражения токами малых замыканий. В этих условиях вся бытовая техника, контактирующая с водой, размещается во влажных и влажных помещениях, а также в детских комнатах для повышения безопасности.

При проектировании (установке) УЗО ранжирование опасности учитывается в различных схемах, количество УЗО, равное планируемому помещению, может быть разным. От наиболее опасных, в смысле поражения электрическим током, бытовая техника защищена УЗО отдельно.

В какие цепи помещается УЗО?

По своему основному назначению УЗО защищает человека от малых токов, закорачивая фазные провода на токопроводящие кожухи приборов. Второе назначение УЗО — косвенный контроль состояния проводки и плотности проводов.Это позволяет использовать его как средство защиты от пожаров.

15 Схемы установки УЗО, выключатели дифференциального тока

Для начала разберемся, как обозначают УЗО в принципиальных электрических схемах. Под УЗО и дифференциальные автоматические выключатели обозначаются следующим образом.

Буквенно-цифровое обозначение УЗО, согласно, выглядит так.

УЗО и групповые цепи

Согласно нормам УЗО размещаются в групповых цепях (функциональных группах) розеток, осветительного, силового оборудования, а также в электрических цепях одиночных установок (устройств).

Схема 3, подключение УЗО 380 В, 11 кВт

По этой схеме УЗО подключаются к электрической сети, напряжением 380 вольт, с номинальной нагрузкой до 11 кВт. Это может быть частный дом или квартира. По схеме УЗО общей противопожарной защиты (25 А / 100 мА) ставится вместе со счетчиком в УЭРМ (многоэтажное распределительное устройство — современный напольный щит). Сеть электроснабжения помещения разделена на 5 групп, три из которых защищены УЗО 16 А / 30 мА, а цепь ванны — УЗО 25 А / 10 мА.

Схема 4, 8 групповых цепей

По схеме 4 УЗО подключаются в электрическую сеть напряжением 380 вольт, с номинальной нагрузкой до 11 кВт. В этой схеме предусмотрено 8 групповых цепей, 6 из которых защищены УЗО. (4 узо 16 А / 30 мА и 1 узо 25 А / 10 мА)

Примечание. По нормам УЗО размещают в распределительных, квартирных щитах и ​​других электрошкафах. Открытая установка УЗО запрещена.

Схема 5, подключение УЗО в частном доме

Установка УЗО в частном доме с.Напряжение питания 220 вольт.

Противопожарный УЗО (32А / 100мА) размещается на вводе силового кабеля в ЩКВ вместе со счетчиком. Щит ЩКВС может быть полностью заменен щитом ЩКН (навесным квартирным щитом) или Щитом ЩВУ (вводно-учетным щитом).

Схема подключения большой квартиры или дома. Вводное защитное устройство доставляется к прилавку, вопрос — зачем? Если речь идет об установке УЗО как такового, то такая установка УЗО до счетчика некорректна. Можно установить защитное устройство до счетчика, если это дифференциальный выключатель, но выключатель уже есть.

Примечание. Номинальное значение УЗО автоматического выключателя, установленного после автоматического выключателя, должно быть на одну ступень выше номинального значения автоматического выключателя.

Схема 7, УЗО в сети ТН-с

Выключатель дифференциального тока в квартире, без противопожарной защиты, в сети ТН-с.

Примечание: Сеть TN-S предполагает разделение нулевого рабочего (N) и защитного проводника (PE).

Если рассматривать данную схему как схему только квартиры, то вполне допустимо, чтобы провод PEN был разделен на проводники PE и N в плате пола, а сама сеть была типа: tn-c-s.

Схемы 9 и 10, правильное и неправильное подключение ouzo

Это простые концепции для правильного и неправильного подключения УЗО. Стоит обратить внимание на неправильное подключение УЗО.

Примечание: К сожалению, на принципиальных схемах не показаны особенности подключения нескольких узлов для разных групповых схем.Здесь важно, что для каждой группы, на которой стоит УЗО, нужно установить свою, независимую шину заземления и розетки этой группы должны подключаться только к этой шине.

Рисунок 10

• (1) это соединение дифференциального автомата,
• (2) и (3) это соединение УЗО с автоматическими выключателями.

Схема 11 и схема 12, узко на принципиальных схемах

Простые понятия, 220 вольт. Прекрасно и правильно показывают подключение УЗО в сборке: вводный автоматический счетчик-метр-УЗО противопожарный.

Схема 13, Схема подключения коммунальной квартиры

Схема подключения коммунальной квартиры. Пожарное УЗО (50А / 100мА) в плате пола и полное УЗО в квартирной панели (40А / 30мА). Название говорит само за себя, схема экономичная.

Схема 14, Минимальная схема подключения квартиры

.