Узо устройство: Что такое УЗО | Устройство, принцип работы, характеристики

Содержание

Что такое УЗО | Устройство, принцип работы, характеристики – RozetkaOnline.COM

Многие из вас слышали об УЗО, но далеко не все имеют представление что это такое, зачем оно нужно и как работает.

Сейчас я, простым и доступным языком, постараюсь рассказать всё, что вам нужно знать об УЗО, чтобы вы смогли правильно его выбрать и использовать, при этом значительно повысив безопасность электропроводки в квартире или доме. В первую очередь давайте разберемся, что означает термин УЗО.

Как расшифровывается УЗО?

УЗО в электрике расшифровывается как – Устройство Защитного Отключения. Так же, иногда, вы сможете встретить аббревиатуру УДТ – Устройство Дифференциального Тока или ВДТ – Выключатель Дифференциального Тока, это, в данном случае, все синонимы.

Что такое УЗО?

УЗО – это устройство, которое является одним из основных компонентов защитной автоматики в современной электросети, оно коммутирует электрические цепи, отслеживая при этом проходящие токи и разрывает цепь в случае обнаружения утечки.

Для чего нужно УЗО?

В первую очередь устройство защитного отключения (УЗО) защищает человека от поражения электрическим током, при случайном касании оголенного провода, корпуса неисправного электрооборудования или другой токопроводящей поверхности, находящейся под напряжением.

Еще одним важным назначением УЗО является защита жилья от возможного возникновения возгорания и пожара, в случаях нарушения защитной изоляции электропроводки.

Чтобы лучше понять почему и главное как УЗО выполняет свои защитные функции, необходимо понимать принцип его работы.

Принцип работы УЗО

Очень наглядно принцип действия УЗО в однофазной сети, отражает следующая схема:

На ней изображено двухполюсное устройство защитного отключения (1), к верхним клеммам которого подключены фазный (2) и нулевой (3) проводники вводного электрического кабеля, а к нижним фазный (4) и нулевой (5) проводники, идущие на нагрузку, например, к электрической розетке, к которой подключен электроприбор – в данном случае водонагреватель (6). К корпусу которого, напрямую, минуя УЗО, подключен защитный проводник – заземление (7).

В штатном, нормальном режиме работы, электроны двигаясь по фазному проводнику проходят через УЗО на нагрузку – ТЭН водонагревателя затем выходят по нулевому проводнику, так же проходя через УЗО и направляются в землю. I1=I2

При этом токи, входящий в узо по фазному проводнику (2) и выходящий из него по нулевому (3), будут одинаковыми по значению, но противоположными по направлению.

Теперь давайте представим, что нарушилась изоляция ТЭНа, и часть электрического тока, через теплоноситель – воду стало поступать на корпус водонагревателя, а затем через заземляющий проводник (7), уходить в землю.

Теперь, ток входящий по фазному проводнику (2) количественно равен сумме тока на нулевом проводнике (3), все также идущему от ТЭН через УЗО, и тока утечки, уходящего через корпус на землю (7) I1=I2+I3. Соответственно, входящий ток в устройство, больше исходящего, на величину тока утечки I1>I2.

На этом эффекте и основан принцип работы УЗО – оно определяет разницу между величиной входящего тока по фазному проводнику и исходящего по нулевому и, если она будет выше порога срабатывания, УЗО немедленно разрывает электрическую цепь.

Аналогичный принцип действия у устройства защитного отключения и при касании человеком оголенного провода

под напряжением, в этом случае часть тока уходит в человеческое тело, образовавшуюся утечку сразу же обнаруживает УЗО и отключает подачу электрического тока. Всё это, как правило, происходит за доли секунд и человек не успевает получить серьезных травм.

Чтобы разобраться, как устройство защитного отключения определяет утечку тока, давайте рассмотрим устройство стандартного УЗО.

Устройство УЗО

Ниже, представлена наглядная схема устройства УЗО, к основным узлам которого относятся:

1.Трансформатор дифференциального тока

2. Электромагнитное реле

3. Механизм расцепителя электрической цепи

4. Механизм проверки

Под номером «5» указана нагузка, это может быть любой электроприбор, например водонагреватель или стиральная машина.

Теперь давайте рассмотрим, как эти элементы участвуют в работе УЗО, как обеспечивается заложенный принцип действия.

Фазный и нулевой проводники являются встречно включенными обмотками дифференциального трансформатора (1), в штатном режиме работы, при отсутствии утечек, они наводят в сердечнике трансформатора равные, встречно направленные магнитные потоки.

Соответственно, их суммарный магнитный поток равен нулю, как и ток. При этом электромагнитное реле (2), подключенное к вторичной обмотке трансформатора, находится в состоянии покоя.

В случае же, когда происходит утечка электрического тока, по фазному и нулевому проводнику будут протекать различные токи, что вызовет неравенство встречных магнитных потоков на магнитном сердечнике дифференциального трансформатора (1) и образование тока во вторичной обмотке.

При достаточной величине образовавшегося тока, срабатывает электромагнитное реле (2) и воздействует на механизм расцепителя (3), который разорвет электрическую цепь.

Механизм проверки (4), в конструкции УЗО, имитирует утечку, тем самым помогая проверять работоспособность устройства. Устроен он довольно просто, как видно из схемы, это обычное сопротивление – нагрузка, подключенная в обход дифференциального трансформатора.

При нажатии кнопки ТЕСТ, электрический ток с фазного провода, пройдя сопротивление, попадает на нулевой провод обмотки трансформатора, минуя измерительный трансформатор. В результате чего, ток на входящем фазном проводе и исходящем нулевом получится разным, на вторичной обмотке образуется ток небаланса, запускающий механизм отключения электрической цепи.

Эта схема довольно точно описывает устройство УЗО и, хотя внутренняя конструкция узлов, в зависимости от модели и производителя, может различаться, общий принцип работы остаётся неизменным.

Теперь, зная внутреннее устройство, вы легко сможете определить УЗО на однолинейных схемах электрощитов, ведь в его условном обозначении присутствуют все описанные выше элементы.

Обозначение узо на однолинейной схеме

В настоящее время, для каждого из используемых в электрике типов узо, а именно двухполюсных – в однофазной сети и четырехполюсных в трехфазной, существует по два наиболее распространённых обозначения, которые встречаются в однолинейных схемах. Все они отражены на изображении ниже:

Для однолинейных схем, обозначение УЗО сделано максимально простым, из него убрано всё лишнее, показаны лишь дифференциальный трансформатор в виде кольца, выключатель, разрывающий контакты и количество полюсов.

При этом, чтобы сделать обозначение максимально компактным, полюса могут отражаться в виде косых черточек, количество которых равно числу полюсов. От сюда и появилось по два варианты обозначений УЗО на схемах.

Схема также, достаточно часто, нанесена и на корпусе устройства защитного отключения, вместе с другими характеристиками, давайте рассмотрим их подробнее.

Маркировка УЗО

Рассмотрим, как выглядит стандартное двухполюсное УЗО, устанавливаемое в однофазной сети.

Каждое устройство защитного отключения имеет маркировку, в которой отражены все его основные характеристики, кроме того, довольно часто, так же показана и схема. Давайте подробно рассмотрим все основные характеристики УЗО.

ХАРАКТЕРИСТИКИ УЗО

1. Производитель

2. Наименование модели. В данном случае буквы «ВД», в названии модели, означают Выключатель Дифференциальный

3. Рабочий ток. Максимальная величина тока, который данное УЗО может коммутировать. Другими словами, если на линии, которое защищает УЗО с рабочим током 25А будет нагрузка 30А, устройство выйдет из строя.

4. Параметры электрической сети. Здесь указываются два основных параметра под которые рассчитанное данное устройство: напряжение – 230В и частота – 50Гц. Это стандартные характеристики для бытовой электросети в России.

5. Ток утечки. Величина тока утечки, при котором сработает УЗО.

6. Тип УЗО. В данном случае это устройство «АС», для переменного тока. Подробнее все типы мы рассмотрим далее.

7. Рабочий температурный диапазон. От -25 до +40 градусов Цельсия.8. Номинальный условный ток короткого замыкания. Это величина возможного тока при КЗ, которое сможет выдержать УЗО без потери работоспособности, если будет защищена автоматическим выключателем соответствующего номинала.

9. Схема устройства УЗО

В зависимости от производителя, маркировки на устройствах могут незначительно отличаться, добавляться или убираться некоторые характеристики. Но основа везде одинакова и такие важные показатели как рабочий ток и ток утечки, указываются всеми и всегда.

Как вы уже поняли, обилие указываемых характеристик говорит о том, что УЗО бывают разными. В следующей части статьи мы подробнее рассмотрим все основные виды современных УЗО и области их применения. Эта информация поможет вам правильно выбрать дифференциальный выключатель тока для каждого конкретного случая.

СКОЛЬКО АВТОМАТОВ МОЖНО ПОДКЛЮЧИТЬ К ОДНОМУ УЗО

О том, сколько автоматических выключателей можно одновременно подключить через одно Устройство Защитного Отключения, мы подробно писали ЗДЕСЬ.

Кроме того, обязательно читайте материал о том, почему выбивает УЗО и как найти неисправность.

Если же у вас остались вопросы об устройстве УЗО или принципе его действия, оставляйте их в комментариях к статье. Кроме того, обязательно пишите если есть какие-то дополнения или замечания, буду благодарен!

УЗО, устройство защитного отключения, дифференциальный выключатель нагрузки

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Не следует путать с автоматическим выключателем.
УЗО с номинальным током 40 А

Устройство защитного отключения (УЗО) (residual current device (RCD)) — Механический коммутационный аппарат,предназначенный для включения, проведения и отключения токов при нормальных

условиях эксплуатации, а также размыкания контактов в случае, когда значение дифференциального тока достигает заданной величины в определенных условиях[1].

УЗО защищает человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара, вызванного утечкой тока через поврежденную изоляцию проводов.

Широкое применение получил комбинированный аппарат, совмещающий в себе УЗО и автоматический выключатель — автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током. со встроенной защитой от сверхтока (АВДТ)[2]. Преимущественно должны использоваться УЗО, представляющие единый аппарат с автоматическим выключателем, обеспечивающим защиту от сверхтока[3].

Содержание

    1 Назначение
    2 Принцип работы
    3 Пример
    4 Проверка
    5 Ограничения
    6 История
    7 Классификация УЗО
        7.1 По способу действия
        7.2 По способу установки
        7.3 По числу полюсов
        7.4 По виду защиты от сверхтоков и перегрузок по току
        7.5 По потере чувствительности в случае двойного заземления нулевого рабочего проводника
        7.6 По возможности регулирования отключающего дифференциального тока
        7. 7 По стойкости при импульсном напряжении
        7.8 По условиям функционирования
    8 Характеристики УЗО
        8.1 Характеристики, общие для всех УЗО−Д
        8.2 Только для УЗО−Д без встроенной защиты от коротких замыканий
    9 См. также
    10 Примечания
    11 Ссылки

Назначение

УЗО предназначены для

Защиты человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении (прикосновение человека к открытым проводящим нетоковедущим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением в случае повреждения изоляции), а также при непосредственном прикосновении (прикосновение человека к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением). Данную функцию обеспечивают УЗО соответствующей чувствительности (ток отсечки не более 30 мА).
Предотвращения возгораний при возникновении токов утечки на корпус или на землю.

УЗО отключает питающую сеть:

    При прямом прикосновении человека или животного к частям электроприбора находящимися под напряжением и его контакте с «землей».
    При повреждении основной изоляции и контакте токоведущих частей с заземленным корпусом.
    При перемене нулевого рабочего (N) и заземляющего (PE) проводников.
    При перемене фазного и нулевого рабочего проводников и прикосновении человека к частям оказавшимся под напряжением и одновременном его контакте с «землей»
    При обрыве нулевого рабочего проводника до (и после) УЗО и прикосновении человека к токоведущим или оказавшимися под напряжением частям электроприбора и одновременном его контакте с «землей»

В США, в соответствии с National Electrical Code, устройства защитного отключения (ground fault circuit interrupter — GFCI), предназначенные для защиты людей, должны размыкать цепь при утечке тока 4-6 мА (точное значение выбирается производителем устройства и обычно составляет 5 мА) за время не более 25 мс. Для устройств GFCI, защищающих оборудование (то есть не для защиты людей), отключающий дифференциальный ток может составлять до 30 мА. В Европе используются УЗО с отключающим дифференциальным током 10-500 мА.

В России УЗО стало широко применяться после выхода 7-го издания Правил устройства электроустановок (ПУЭ), в котором регламентируется применение УЗО. Как правило, в случае бытовой электропроводки одно или несколько УЗО устанавливаются на DIN-рейку в электрощите.

Многие производители бытовых устройств, которые могут быть использованы в сырых помещениях (например, фены), предусматривают для таких устройств встроенное УЗО. В ряде стран подобные встроенные УЗО являются обязательными.

С точки зрения электробезопасности УЗО принципиально отличаются от устройств защиты от сверхтока (предохранителей) тем, что УЗО предназначены именно для защиты от поражения электрическим током, поскольку они срабатывают при утечках тока значительно меньших, чем предохранители (обычно от 2 ампер и более для бытовых предохранителей, что во много раз превышает смертельное для человека значение). УЗО должны срабатывать за время не более 25-40 мс, то есть до того, как электрический ток, проходящий через организм человека, вызовет фибрилляцию сердца — наиболее частую причину смерти при поражениях электрическим током.

Обнаружение токов утечки при помощи УЗО является отдельным видом защиты, а не заменой защиты от сверхтоков при помощи предохранителей, так как УЗО никак не реагирует на неисправности, если они не сопровождаются утечкой тока (например, короткое замыкание между фазным и нулевым проводниками).

УЗО с отключающим дифференциальным током 100 мА и более могут применяться для защиты больших участков электрических сетей, где низкий порог привел бы к ложным срабатываниям. Такие низкочувствительные УЗО выполняют противопожарную функцию и не являются эффективной защитой от поражения электрическим током.

Принцип работы

схема, поясняющая принцип работы УЗО

Принцип работы УЗО основан на измерении разности токов в проходящих через дифференциальный трансформатор тока проводниках. УЗО измеряет векторную сумму токов[4], протекающих по контролируемым проводникам (двум для однофазного УЗО, трем и более для трехфазного исполнения). В нормальном режиме работы векторная сумма токов, протекающих через измерительный трансформатор равна 0 (ток, «втекающий» по одним проводникам равен току, «вытекающему» по другим), и срабатывания устройства не происходит. При появлении тока утечки (касание человеком фазного проводника, или уменьшение сопротивления изоляции кабельной линии) векторная сумма токов, протекающих через УЗО не будет равна 0, так как появляется ток утечки, который протекает только по фазному проводнику, во вторичной обмотке трансформатора наведется напряжение, пропорциональное току утечки, и при превышении определенного порога произойдет срабатывание устройства и отключение защищаемой цепи.

Пример

Внутреннее устройство УЗО, подключаемого в разрыв шнура питания

На фотографии показано внутреннее устройство одного из типов УЗО. Данное УЗО предназначено для установки в разрыв шнура питания, его номинальный ток 13 А, отключающий дифференциальный ток 30 мА. Данное устройство является:

УЗО без вспомогательного источника питания;
выполняющим автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника.

Это означает, что УЗО может быть включено только при наличии питающего напряжения, при пропадании напряжения оно автоматически отключается (такое поведение повышает безопасность устройства).

Фазный и нулевой проводники от источника питания подключаются к контактам (1), нагрузка УЗО подключается к контактам (2). Проводник защитного заземления (PE-проводник) к УЗО никак не подключается.

При нажатии кнопки (3) контакты (4) (а также ещё один контакт, скрытый за узлом (5)) замыкаются, и УЗО пропускает ток. Соленоид (5) удерживает контакты в замкнутом состоянии после того, как кнопка отпущена.

Катушка (6) на тороидальном сердечнике является вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока, который окружает фазный и нулевой проводники. Проводники проходят сквозь тороидальный сердечник, но не имеют электрического контакта с катушкой[5]. В нормальном состоянии ток, текущий по фазному проводнику, точно равен току, текущему по нулевому проводнику, однако эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг друга и в катушке дифференциального трансформатора тока ЭДС отсутствует.

Любая утечка тока из защищаемой цепи на заземленные проводники (например, прикосновение человека, стоящего на мокром полу, к фазному проводнику) приводит к нарушению баланса в трансформаторе тока: через фазный проводник протекает больший ток, чем по нулевому проводнику (часть тока протекает через тело человека, то есть в обход трансформатора). Дифференциальный ток в первичной обмотке трансформатора тока приводит к появлению ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС сразу же регистрируется следящим устройством (7), которое отключает питание соленоида (5). Отключенный соленоид больше не удерживает контакты (4) в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку.

Устройство спроектировано таким образом, что отключение происходит за доли секунды, что значительно снижает тяжесть последствий от поражения электрическим током.

Кнопка проверки (8) позволяет проверить работоспособность устройства путем пропускания небольшого тока через оранжевый тестовый провод (9). Тестовый провод проходит через сердечник трансформатора тока, поэтому ток в тестовом проводе эквивалентен нарушению баланса токонесущих проводников, то есть УЗО должно отключиться при нажатии на кнопку проверки. Если УЗО не отключилось, значит оно неисправно и должно быть заменено.

Проверка

Рекомендуется ежемесячно проверять работоспособность УЗО. Наиболее простой способ проверки — нажатие кнопки «тест», которая обычно расположена на корпусе УЗО (как правило, на кнопке «тест» нанесено изображение большой буквы «Т»). Тест кнопкой может производиться пользователем, то есть квалифицированный персонал для этого не требуется. Если УЗО исправно и подключено к электрической сети, то оно при нажатии кнопки «тест» должно сразу же сработать (то есть отключить нагрузку). Если после нажатия кнопки нагрузка осталась под напряжением, то УЗО неисправно и должно быть заменено.

Тест нажатием кнопки не является полной проверкой УЗО. Оно может срабатывать от кнопки, но не пройти полный лабораторный тест, включающий измерение отключающего дифференциального тока и времени срабатывания.

Кроме того, нажатием кнопки проверяется само УЗО, но не правильность его подключения. Поэтому более надежной проверкой является имитация утечки непосредственно в цепи, которая является нагрузкой УЗО. Такой тест желательно проделать хотя бы один раз для каждого УЗО после его установки. В отличие от нажатия кнопки, пробная утечка должна проводиться только квалифицированным персоналом.

Ограничения

УЗО может значительно улучшить безопасность электроустановок, но оно не может полностью исключить риск поражения электрическим током или пожара. УЗО не реагирует на аварийные ситуации, если они не сопровождаются утечкой из защищаемой цепи. В частности, УЗО не реагирует на короткие замыкания между фазами и нейтралью.

УЗО также не сработает, если человек оказался под напряжением, но утечки при этом не возникло, например, при прикосновении одновременно и к фазному, и к нулевому проводникам защищаемой цепи.

Предусмотреть электрическую защиту от таких прикосновений невозможно, так как нельзя отличить протекание тока через тело человека от нормального протекания тока в нагрузке. В подобных случаях действенны только механические защитные меры (изоляция, непроводящие кожухи и т. п.), а также отключение электроустановки перед её обслуживанием.

Некоторые типы УЗО (УЗО−Д со вспомогательным источником питания, см. классификацию) нуждаются в питании, которое они получают от защищаемой цепи. Поэтому потенциально опасной является ситуация, когда в защищаемой цепи выше УЗО нулевой проводник отключен, а фазный остается под напряжением[6]. В этом случае УЗО будет неспособно отключить цепь, так как разность потенциалов в защищаемой цепи недостаточна для функционирования УЗО. Так называемые электромеханические УЗО не нуждаются в питании и поэтому свободны от указанного недостатка.

История

Первый патент (патент Германии №552678 от 08.04.28) на УЗО был получен в 1928 году германской фирмой RWE (Rheinisch — Westfalisched Elektrizitatswerk AG). Первый действующий образец устройства защиты был изготовлен этой же фирмой в 1937г. В качестве датчика использовался маленький дифференциальный трансформатор, а исполнительным элементом служило поляризованное реле с чувствительностью 0,01 ампер и быстродействием 0,1с[7].

Чувствительность прототипа устройства была 80 мА[8] дальнейшее повышение чувствительности тормозилось отсутствием материалов с нужными магнитными свойствами. В 1958г. доктором Биглмайером из Австрии было предложено новое схемное решение конструкции УЗО. Сейчас такие узо маркируются буквой G. В конструкции были устранены ложные срабатывания от грозовых разрядов и увеличена чувствительность до 30 мА[8].

Граничные кривые переменного тока и физиологическое действие тока на организм человека[9] были установлены путем тестов в 1940 — 1950 годы в университете Berkeley американским ученым Чарльзом Дальцилом. В ходе тестов добровольцы подвергались воздействию электрического тока с известным напряжением и силой тока[7]. В начале 1970-х годов большинство УЗО выпускались в корпусах типа автоматических выключателей. С начала 1980-х годов, в США, большинство бытовых УЗО были уже встроенными в розетки.

В СССР первые эксперименты по проектированию УЗО начались в 1964 году[10]. Первое серийное УЗО для укомплектования трехфазного электрифицированного инструмента было изготовлено в 1966 г. Выборгским заводом «Электроинструмент» по разработке ВНИИСМИ. Первое бытовое УЗО в СССР было разработано в 1974 году, но в серию не пошло[11]. Серийное бытовое УЗО производилось с 1988 года в значительных количествах (до 200 тысяч штук в год). Типичный вид УЗО того времени — удлинитель с розеткой на шнуре. С 1982 года все учебное электротехническое оборудование, поступавшее в школы, в обязательном порядке оснащалось УЗО, которое получило наименование «школьное». Серийность изделия доходила до 60 тыс. штук в год. Для нужд промышленности и сельского хозяйства выпускались защиты ИЭ-9801, ИЭ-9813, УЗОШ 10.2 (еще выпускается), РУД-0,5. В настоящее время используются преимущественно УЗО для монтажа в электрощите на DIN-рейку, а встроенные УЗО пока широкого распространения не получили.

Классификация УЗО

По способу действия

    УЗО без вспомогательного источника питания
    УЗО−Д со вспомогательным источником питания:
        выполняющие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника с выдержкой времени и без неё:
            производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
            не производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
        не производящие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника:
            способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника
            не способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника

По способу установки

стационарные с монтажом стационарной электропроводкой
переносные с монтажом гибкими проводами с удлинителями

По числу полюсов

    однополюсные двухпроводные
    двухполюсные
    двухполюсные трехпроводные
    трехполюсные
    трехполюсные четырёхпроводные
    четырёхполюсные

По виду защиты от сверхтоков и перегрузок по току

    без встроенной защиты от сверхтоков
    со встроенной защитой от сверхтоков
    со встроенной защитой от перегрузки

По потере чувствительности в случае двойного заземления нулевого рабочего проводника

На стадии рассмотрения

По возможности регулирования отключающего дифференциального тока

    нерегулируемые
    регулируемые:
        с дискретным регулированием
        с плавным регулированием

По стойкости при импульсном напряжении

допускающие возможность отключения при импульсном напряжении
стойкие при импульсном напряжении

По условиям функционирования

    УЗО−Д типа АС — устройство защитного отключения, реагирующее на переменный синусоидальный дифференциальный ток, возникающий внезапно, либо медленно возрастающий;
    УЗО−Д типа А — устройство защитного отключения, реагирующее на переменный синусоидальный дифференциальный ток и пульсирующий постоянный дифференциальный ток, возникающие внезапно, либо медленно возрастающие;
    УЗО−Д типа В. УЗО реагирует на переменный, постоянный и выпрямленный дифференциальные токи.
    УЗО−Д типа S — селективное (с выдержкой по времени отключения), это может быть необходимо там, где используется АВР.
    УЗО−Д типа G — то же что и S, но с меньшей выдержкой времени.

Применение УЗО типа А целесообразно в основанных случаях, например, в цепях, содержащих потребители с тиристорным управлением без разделительного трансформатора. УЗО типа В применяют в промышленных электроустановках со смешанным питанием — переменным, выпрямленным и постоянным токами.

Характеристики УЗО

Характеристики, общие для всех УЗО−Д

    Способ установки
    Число полюсов и число токоведущих проводников
    Номинальный ток In — указанное изготовителем значение тока, которое УЗО−Д может пропускать в продолжительном режиме работы In = 6; 10; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 125; А
    Номинальный отключающий дифференциальный ток IΔn — указанное изготовителем значение дифференциального тока, которое вызывает отключение УЗО−Д при заданных условиях эксплуатации
    Номинальный неотключающий дифференциальный ток, если он отличается от предпочтительного значения IΔn0 — указанное изготовителем значение дифференциального тока, которое не вызывает отключения УЗО−Д при заданных условиях эксплуатации
    Тип УЗО−Д по характеристикам наличия постоянной составляющей дифференциального тока
    Номинальное напряжение Un — указанное изготовителем действующее значение напряжения, при котором обеспечивается работоспособность УЗО−Д (в частности при коротких замыканиях)
    Номинальная частота — значение частоты, на которое рассчитано УЗО−Д и при котором оно работоспособно при заданных условиях эксплуатации
    Тип вспомогательного источника (если он имеется) и реакция УЗО−Д на его отказ
    Номинальное напряжение вспомогательного источника (если он имеется) Usn — напряжение вспомогательного источника, на которое рассчитано УЗО−Д и при котором обеспечивается его работоспособность при заданных условиях эксплуатации
    Номинальная включающая и отключающая способность Im — действующее значение ожидаемого тока, который УЗО−Д способно включить, пропускать в течение своего времени и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности
    Номинальная способность включения и отключения дифференциального тока IΔm — действующее значение ожидаемого дифференциального тока, который УЗО−Д способно включить, пропускать в течение своего времени отключения и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности
    Выдержка времени (если она имеется)
    Селективность (если она имеется)
    Координация изоляции, включая воздушные зазоры и пути утечки тока
    Степень защиты (по ГОСТ 14254)

Только для УЗО−Д без встроенной защиты от коротких замыканий

    Вид защиты от коротких замыканий
    Номинальный условный ток короткого замыкания Inc — указанное изготовителем действующее значение ожидаемого тока, который способно выдержать УЗО−Д, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий, при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность
    Номинальный условный дифференциальный ток при коротком замыкании IΔc — указанное изготовителем значение ожидаемого дифференциального тока, которое способно выдержать УЗО−Д, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий, при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность

См. также
commons:

Заземление
Реле контроля фаз

Примечания

    ↑ ГОСТ Р МЭК 60755—2012 Общие требования к защитным устройствам, управляемым дифференциальным (остаточным) током
    ↑ ГОСТ Р 51327.1—2010 Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения со встроенной защитой от сверхтоков. Часть 1. Общие требования и методы испытаний
    ↑ СП 31-110-2003. Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий
    ↑ Ф. Штефан Устройства защитного отключения, управляемые дифференциальным током. Прага 2004. С 29.
    ↑ То есть катушка гальванически развязана от токонесущих проводников УЗО
    ↑ Такая ситуация может возниннуть только в неисправной цепи, так как при отключении нулевого проводника также должны отключаться все проводники, находящиеся под напряжением (пункт 3.1.18 ПУЭ)
    В. И. Гуревич Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга электротехника. Серия «Компоненты и Технологии». — М.: СОЛОН-Пресс, 2011. С341
    Ф. Штепан Устройства защитного отключения, управляемые дифференциальным током. Прага 2004. С 10.
    ↑ Ф. Штепан Устройства защитного отключения, управляемые дифференциальным током. Прага 2004. С 13-16.
    ↑ Развитие и современное состояние УЗО в СССР и России / Ю. Водяницкий // Автоматизация и производство. — 1996. — № 3.
    ↑ Развитие и современное состояние УЗО в СССР и России / Ю. Водяницкий // Автоматизация и производство. — 1996. — № 4.

Ссылки

Рекомендации по применению устройств защитного отключения (УЗО)
Принципиальные схемы УЗО

Принцип работы УЗО (устройство защитного отключения). Назначение УЗО

Основное назначение УЗО является защита людей от поражения электрическим током при неисправности электрооборудования(оказавшиеся под напряжением в результате повреждения изоляции) в результате случайного или неосознанного контакта человека с токоведущими частями.

Также предотвращение пожаров вызванных возгоранием электропроводки при протекании токов утечки.

Принцип работы УЗО

Принцип работы УЗО ? — этим вопросом задаются многие.

Как известно из курса электротехники, электрический ток течет из сети по фазному проводу через нагрузку и возвращается обратно в сеть по нейтральному проводу. Это закономерность легла в основу работы УЗО.

Принцип работы устройства защитного отключения основан на сравнивании величины тока на входе и выходе защищаемого объекта.

При равенстве этих токов I_вх = I_выхУЗО не реагирует. Если I_вх > I_вых УЗО чувствует утечку и срабатывает.

То есть, токи протекающие по фазному и нейтральному проводу, должны быть равны (это касается однофазной двухпроводной сети, для трехфазной четырехпроводной сети ток в нейтрали равен сумме токов которые протекают в фазах). Если токи не равны – значит имеется утечка, на которую и реагирует УЗО.

Рассмотрим принцип работы УЗО более детально.

Основным элементом конструкции устройства защитного отключения является дифференциальный трансформатор тока. Это тороидальный сердечник на который намотаны обмотки.

При нормальной работе сети, электрический ток протекающий в фазном и нулевом проводе создает в этих обмотках переменные магнитные потоки, которые равны по величине, но противоположны по направлению. Результирующий магнитный поток в тороидальном сердечнике будет равен:

Ф_∑ = Ф_L — Ф_N = 0

Как видно из формулы магнитный поток в тороидальном сердечнике УЗО будет равен нулю, следовательно ЭДС в контрольной обмотке наводится не будет, ток в ней, соответственно тоже. Устройство защитного отключения в этом случае не работает и находится в спящем режиме.

Теперь представим что человек коснулся электроприбора который в результате повреждения изоляции оказался под фазным напряжением. Теперь через УЗО кроме тока нагрузки будет протекает дополнительный ток — ток утечки.

В этом случае, токи в фазном и нулевом проводе не будут равны. Результирующий магнитный поток также не будет равен нулю:

Ф_∑ ≠ 0

Под воздействием результирующего магнитного потока в контрольной обмотке возбуждается ЭДС, под действием ЭДС в ней возникает ток. Ток возникший в контрольной обмотке приводит в действие магнитоэлектрическое реле которое отключает силовые контакты.

Максимальный ток в контрольной обмотке появится тогда когда в одной из силовых обмоток тока не будет. То есть, это ситуация когда человек коснется фазного провода, например в розетке в этом случае ток в нулевом проводе протекать не будет.

Несмотря на то, что ток утечки весьма невелик, УЗО оснащают магнитоэлектрические реле с высокой чувствительностью, пороговый элемент которого способен среагировать на ток утечки 10 мА.

Ток утечки это один из основных параметров по которому выбирают УЗО. Существует шкала номинальных дифференциальных токов отключения 10 мА, 30 мА, 100 мА, 300 мА, 500 мА.

Следует понимать, что устройство защитного отключения реагирует только на токи утечки и не работает при перегрузках и коротких замыканиях. Не сработает УЗО и в том случае, если человек одновременно возьмется за фазный и нулевой провод. Это происходит по тому, что человеческое тело в этом случае можно представить как нагрузку, через которую проходит электрический ток.

Из-за этого вместо УЗО устанавливают дифференциальные автоматы, которые по своей конструкции объединяют одновременно УЗО и автоматический выключатель.

Проверка работоспособности УЗО

Для того чтобы осуществлять контроль исправности (работоспособности) УЗО, на его корпусе предусмотрена кнопка «Тест», при нажатии на которую искусственно создается ток утечки (дифференциальный ток). Если устройство защитного отключения исправно, то при нажатии на кнопку «Тест» оно отключится.

Специалисты рекомендуют производить такой контроль примерно один раз в месяц.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

Устройство защитного отключения (УЗО) Автоматические выключатели и УЗО.

Устройство защитного отключения (УЗО) — электрический аппарат защиты, который отключит электричество при касании к оголенному проводу или повреждении изоляции кабеля. Устройство защитного отключения срабатывает, когда в сети появляется дифференциальный ток, означающий утечку тока.

УЗО должно работать в паре с автоматическим выключателем, который защищает сеть от перегрузок и замыканий. Поэтому в щитке нужно предусмотреть место и для УЗО, и для автомата.

Основное назначение УЗО: защита от возгорания вследствие нарушения целостности сети и поражения током людей.

Главным компонентом УЗО является дифференциальный трансформатор, который предназначен обнаруживать дифференциальный ток.

Преимущества УЗО

Многофункциональность
Стабилизация напряжения в сети
Остановка подачи тока при замыкании

Как выбрать УЗО?

Необходимо принимать во внимание возраст и материал электропроводки, температуру помещения, в котором установлен щит, количество рядом установленных аппаратов, загрузку линии.

Определитесь с целями — хотите вы защитить отдельный элемент сети или всю электропроводку.

Чтобы правильно выбрать оборудование, обратите внимание на такие параметры, как:

Номинальное напряжение сети: 220 В или 380 В
Количество полюсов: двухполюсный или четырехполюсный
Номинальный ток нагрузки: 16 А, 20А, 25А, 32А, 40А, 63А, 80А, 100А
Номинальный отключающий дифференциальный ток (утечка) 6мА, 10мА, 30мА, 100мА, 300мА, 500мА
Номинальный условный ток короткого замыкания

Компания ANS Group уже 13 лет поставляет автоматические выключатели, УЗО и дифавтоматы. Мы являемся официальным дистрибьютором таких производителей электротехнического оборудования, как Legrand, Shneider Electric, ABB.

Профессиональная команда из экспертов по подбору оборудования сделает вам индивидуальное предложение по поставкам уже сегодня! Обратитесь по электронной почте [email protected] или напишите через сайт:

Разместить заказ

Рекомендуем:

ABB — Устройства защитного отключения

Legrand — Устройства защитного отключения

Schneider Electric — Модульное оборудование для жилищного строительства

Принцип действия, устройство и установка УЗО

Что такое токи утечки и как от них защититься? Устройство защитного отключения (УЗО) вовремя фиксирует дифференциальные токи и размыкает электрическую цепь. Другими словами, установка этого прибора поможет защитить дом от пожара и спасти жизнь. Как устроено УЗО и как оно работает? Читайте в этой статье.

Содержание:

1. Конструкция УЗО
2. Особенности устройства
3. Принцип действия устройства защитного отключения
4. Основные характеристики УЗО
5. Как устанавливать УЗО

Встреча с током утечки может произойти, если у прибора, например, утюга, повреждается изоляция проводов из-за износа или внешних воздействий. Ток начинает утекать через бреши, наделяя корпус прибора опасным электрическим потенциалом. Касаясь включенного утюга, человек принимает часть электрического тока, замыкая цепь на себя. Это нередко приводит к печальным последствиям. Кроме того, результатом утечки тока может стать перегрев проводов и даже пожар. Защитить от беды способно заземление. Однако нередки случаи, когда заземляющий контур находится слишком близко к дому, плохо изолирован или в помещении высокая влажность. Тогда заземление может пропускать ток через металлоконструкцию здания. Это наблюдается в частных домах с заземлением, сделанным непрофессионально. А в помещениях с повышенной влажностью, например, в ванной или на кухне, установка узо просто необходима.

Конструкция УЗО

Устройства защитного отключения по принципу работы делятся на две группы.

Электромеханические УЗО не требуют внешнего электропитания и включают в себя следующие элементы: трансформатор тока с двумя обмотками, чувствительный магнитоэлектрический элемент и высокоточное поляризованное реле. Трансформатор – это сердце устройства. У однофазного узо первичная обмотка состоит из двух проводов – фазного и нулевого, у трехфазного – из четырех: три из них фазные и один нулевой. Вторичная обмотка – это провод, который соединен с реле.

Электронные УЗО требуют отдельного электропитания. Имеют примерно такое же строение, как электромеханические. Но вместо магнитоэлектрического элемента используют сразу несколько устройств: компаратор, обеспечивающий сравнение токов, выпрямитель и усилитель сигнала, а поляризованное реле заменено обычным.

Особенности устройства

Почему именно УЗО – эффективное средство защиты от токов утечки? Если сравнивать его с выключателями, то узо наиболее чутко реагирует именно на дифференциальный ток, тогда как выключатели уделяют внимание перегрузке в сети и коротким замыканиям.

Человек ощущает боль при воздействии тока величиной 3 – 5 мА. Ток со значением до 30 мА называется током неотпускания, когда человек не может самостоятельно оторвать руку от токоведущей части. Электрический ток от 30 до 100 мА считается смертельно опасным, так как вызывает фибрилляцию (частые сокращения) сердца. УЗО позволяет разорвать электрическую цепь еще до того, как величина тока достигнет опасного для человека значения.

Принцип действия устройства защитного отключения

В основе работы лежит принцип фиксации дифференциальных токов. Векторная сумма токов в фазном и нулевом проводах равна нулю, когда электрическая цепь замкнута. Если появляется разница между значениями силы тока, значит, часть энергии уходит из цепи. Задача УЗО – постоянно сравнивать значения в фазе и нуле и при появлении малейшей разности отключать питание.

Элементом в устройстве, который отвечает за фиксацию тока утечки, является трансформатор дифференциального тока. Рассмотрим, как работает двухполюсный автомат узо с обычным электромеханическим реле. Классический тороидальный трансформатор для двухполюсного дифференциального выключателя имеет две силовые и одну контрольную обмотки. Силовые обмотки подключены к фазе и нулю и в штатной ситуации создают равные по мощности, но противоположные по заряду магнитные поля, которые взаимокомпенсируются. При возникновении разности токов мощность у магнитных полей также изменяется, вызывает в контрольной обмотке электродвижущую силу (ЭДС) и провоцирует появление тока. Это значение усиливается с помощью усилителя сигнала и сравнивается с эталоном в микросхеме. В случае если ток утечки превышает порог отключения, реле воздействует на расцепитель силовых контактов и питание отключается.

Основные характеристики УЗО

Устройства подбирают по нескольким параметрам.

Число полюсов указывает, сколько проводов можно подключить к устройству. Для однофазных сетей (220 В) – одно- и двухполюсные УЗО; для трехфазных сетей (380 В) – трех- и четырехполюсные устройства. При срабатывании прибора расцепляются все связи.

Тип расцепления может быть двух вариантов: АС – устройства срабатывают при утечке переменных (синусоидальных) токов; А – рассчитаны на срабатывание при утечке как переменных, так и постоянных токов. Иногда в инструкциях к бытовым приборам можно встретить требование установить автомат узо именно этого типа, так как он имеет более широкий спектр токов отключения.

Номинальный ток может быть в диапазоне от 16 до 63 А. У каждого аппарата есть свой предел пропускаемого тока. В зависимости от количества потребителей на линии подбирается УЗО со значением номинального тока.

Ток срабатывания может быть от 6 до 500 мА. По достижении определенного значения тока утечки устройство отключается.

Как устанавливать УЗО

Так как монтаж устройства связан с высокой опасностью и риском поражения электрическим током, его должен выполнять специалист. Если вы имеете квалификацию электрика или у вас есть базовые знания электротехники и основ безопасности, то можете выполнить подключение узо самостоятельно.

Устройство защитного отключения размещается в разрыве электрической цепи и устанавливается параллельно с группой приборов, которые находятся под защитой. Процесс установки происходит в такой последовательности.

Продумывается схема подключения узо – производится расчет, сколько устройств понадобится на квартиру или дом.
Определяется местоположение электрического щитка. В стене и в местах крепления на щите сверлятся отверстия для фиксации с помощью дюбелей и шурупов.
В щит устанавливается DIN-рейка, на которую крепится УЗО и слева от него – автоматический выключатель.
Перед тем как выключить напряжение, с помощью индикаторной отвертки определяется фазный провод со стороны электросети и со стороны нагрузки.
Провода со стороны источника питания заводятся в клеммы выключателя сверху.
От нижних контактов выключателя протягиваются провода-перемычки к верхним клеммам узо. К нижним контактам подсоединяются провода с нагрузки. Важно соблюдать соответствие проводов фазы, нуля и нейтрали сверху и снизу.
По окончании монтажных работ еще раз визуально проверяется правильность подключения всех проводов и только после этого подается питание на цепь.
Проверяется работа УЗО и выключателя с помощью кнопки «ТЕСТ» – она имитирует нештатную ситуацию и заставляет автомат сработать.

Внимание! Нельзя устанавливать УЗО в системе заземления TN-C, так как в контуре совмещены функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводника по всей длине. Это значит, что устройство может просто не ощутить разницы потенциалов во время утечки тока и, соответственно, не отключит напряжение.

Выбор и установка устройств защитного отключения занимает не так много времени, зато обеспечивает вашу безопасность. Для квартиры или дома может понадобиться несколько устройств – расчет лучше доверить специалисту или произвести самостоятельно. В ассортименте нашего интернет-магазина вы можете купить узо производителей ABB, IEK, Legrand, СВЕТОЗАР, ЭКФ. Выбирайте с подходящим значением номинального тока и тока утечки. Заказывайте не выходя из дома – по телефону или используя услугу «Купить в 1 клик»!

Устройство УЗО и принцип действия

Рад приветствовать вас, уважаемые читатели сайта elektrik-sam.info.

В этой статье мы подробно рассмотрим устройство и принцип работы устройства защитного отключения УЗО, рассмотрим на примерах как работает УЗО.

УЗО относятся к электрическим аппаратам защиты, как и автоматические выключатели. Для чего же были придуманы эти интересные устройства, неужели установки автоматических выключателей недостаточно?

Со временем изоляция проводов стареет, так же она может быть повреждена, могут ослабнуть контактные соединения токоведущих частей приборов. В результате этих факторов появляются утечки тока, которые могут вызвать искрение и привести к возгоранию.

Также человек может случайно коснуться рукой за оголенный фазный провод, который находится под напряжением. Дети, оставшись без присмотра родителей, могут «изучать» электричество, вставляя в розетку металлический предмет. В этом случае человека ударит током, произойдет утечка тока через тело на землю, а это очень опасно, ведь величина тока в этом случае может достигать нескольких сотен миллиампер.

Обычные автоматические выключатели на такую «незначительную» для них утечку тока не отреагируют. Они срабатывают только на токи перегрузки и при коротком замыкании.

Например, у автомата номиналом 10А с время-токовой характеристикой срабатывания В, тепловой расцепитель начнет срабатывать при токе, превышающем номинальный на 13%, т.е. 11,3А, причем время срабатывания будет больше одного часа. А при токе, превышающем номинальный на 45%, т.е. 14,5А в течение одного часа. Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя будет срабатывать при значениях тока от 30А.

Поэтому, чтобы защитить людей от поражения электрическим током и для предотвращения опасной утечки тока, которая может привести к пожару в результате повреждения изоляции электропроводки или бытовых приборов применяются устройства защитного отключения.

У автоматических выключателей основной параметр – номинальный ток.

Основной же параметр УЗО – это его чувствительность (номинальный отключающий дифференциальный ток, так называемая «уставка» по току утечки).

Для защиты человека в бытовых электросетях от поражения электрическим током используют УЗО чувствительностью 10 и 30 мА.

Для защиты от возможного возникновения пожара служат УЗО чувствительностью 100 или 300 мА.

Если проводка неразветвленная, с малым количеством групп, то может использоваться одно общее УЗО на 30 мА, как противопожарное, так и для защиты человека от поражения электрическим током.

Давайте рассмотрим устройство и принцип действия УЗО

Конструктивно УЗО собрано в корпусе из диэлектрического материала. Внутри содержит трансформатор тока, выполненный на тороидальном ферромагнитном сердечнике с тремя обмотками – две первичные и одна обмотка управления.

Две первичные токовые обмотки включены встречно. Первая обмотка образована фазным проводом, в ней протекает ток к нагрузке (к потребителю). Вторая обмотка образована нулевым проводом, в ней протекает обратный ток от нагрузки (от потребителя).

Как работает УЗО?

В обычном режиме, когда в цепи нет утечки, токи, протекающие в обоих обмотках равны по значению, но противоположно направленны. При протекании в обмотках, эти токи наводят в сердечнике трансформатора тока магнитные потоки. Наведенные магнитные потоки направлены встречно и компенсируют друг друга, поэтому суммарный магнитный ФΣ поток равен нулю.

Предположим, что произошел пробой изоляции на корпус электроприбора.

В этом случае токи в фазном и нулевом проводах будут различны. По фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки IL будет протекать еще дополнительный ток — ток утечки I_D, который для трансформатора тока будет дифференциальным (т.е. разностным). Разные по значению токи в первичных обмотках (IL + I_D в фазном проводнике и IN, равный по значению IL, в нулевом рабочем проводнике) будут наводить в сердечнике разные по значению магнитные потоки. Результирующий магнитный поток будет отличен от нуля. По закону электромагнитной индукции он будет наводить электрический ток в обмотке управления. Если этот ток достигнет значения, достаточного для срабатывания электромагнитного реле Р, то оно сработает, приводя в движение расцепитель, силовые контакты УЗО разомкнутся. В результате электроустановка, находящаяся под защитой УЗО обесточится.

Аналогично, если человек прикоснется к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприбора, на который произошел пробой изоляции, возникнет ток утечки, который потечет через тело человека на землю. В обмотке управления УЗО будет наводиться ток, который приведет к срабатыванию электромагнитного реле Р и цепь обесточится.

Для периодического контроля исправности УЗО предусмотрена кнопка «Тест». При нажатии на нее искусственно создается ток утечки. Если УЗО исправно, оно должно срабатывать при нажатии на эту кнопку.

По конструктивному исполнению УЗО бывают электромеханические (они не зависят от напряжения питания) и электронные (нуждаются в дополнительном источнике питания, который получают от контролируемой цепи, либо от дополнительного источника). В свою очередь, бывают электронные УЗО, которые отключают защищаемую цепь при исчезновении напряжения в питающей сети, и бывают не отключающие защищаемую цепь.

Как не подключая к электрической сети, определить тип УЗО смотрите в статье Как определить тип УЗО — электромеханическое или электронное?

Так же эти два типа УЗО различно ведут себя при аварийном режиме работы электросети, например, при достаточно часто встречающемся в наших домах обрыве нулевого провода.

Теперь вы знаете, как работает УЗО.

Подробно Устройство и принцип действия УЗО смотрите в видео

Полезные статьи по теме:

Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — подробное руководство.

Конструкция УЗО.

Работа УЗО при обрыве нуля.

Как проверить тип УЗО?

Почему УЗО выбирают на ступень выше?

Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?

Номиналы групповых автоматов превышают номинал вводного?

Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?

Менять ли автоматический выключатель, если его «выбивает»?

Устройство защитного отключения – назначение, принцип действия, типы, правильный выбор

Само название УЗО говорит о его назначении — Устройство Защитного Отключения. Именно оно, а конкретнее — автоматическое отключение питания должно защищать нас с Вами от поражения электрическим током при повреждении изоляции (согласно ПУЭ-7 п.1.7.51) при косвенном прикосновении. Косвенное прикосновение — это электрический контакт человека с токопроводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции (например замыкание фазного провода на корпус электроплиты). Так же согласно ГОСТ 50571.3-94 устройство защитного отключения служит как дополнительная защита от электропоражения уже при прямом прикосновении к токоведущим частям. Другими словами — даже в случае прикосновения к оголенному проводу, находящемуся под опасным потенциалом — УЗО спасет нам жизнь.

Кроме защиты от электрического тока УЗО выполняет так же и противопожарные функции, поэтому п.7.1.84 ПУЭ-7 рекомендует применять УЗО для повышения уровня защиты от возгорания при замыканиях на заземленные части. Дело в том, что мощности электрической дуги всего в 40-50 ватт уже бывает достаточно для возгорания некоторых строительных материалов. И возникает такая дуга именно при ухудшении изоляции проводов и кабелей электропроводки зданий, когда, если говорить простым языком — «электрический ток идет не туда куда надо». То есть не только по замкнутой электрической цепи от источника — к нагрузке, но еще и «ответвляется» в сторону на корпуса электроприборов или заземленные части. В этом случае УЗО — единственное эффективное средство способное почувствовать утечку тока и как следствие — появление пожароопасной электродуги и обесточить опасный участок.

Вкратце можно подытожить: назначение УЗО — защищать человека и его имущество от неприятностей, которые могут возникнуть при ухудшении изоляции токоведущих частей (например — может возникнуть пожар) и УЗО это современное, высокоэффективное средство от электротравматизма. В современных условиях применение УЗО позволяет обеспечить электробезопасность действием защиты — автоматического отключения источника питания.

Многие даже и не догадываются, что УЗО изобрели еще в прошлом веке, а именно – 8 апреля 1928 года был получен патент за номером 552 678 на первое в мире устройство защиты от поражения человека электрическим током. Патент выдан германской фирме «RWE». С тех пор УЗО получило широкое распространение в европейских странах и Америке, у нас же такие устройства стали применяться значительно позже. Принцип работы УЗО кардинальным образом отличается от работы автоматического выключателя и заключается вреагировании на появление разностного тока. Для сравнения возьмем однофазный однополюсный автоматический выключатель и однофазное УЗО. Так вот, если автомат можно включить только в фазный провод эл. цепи нагрузки, а нулевой рабочий провод будет подключен напрямую, то УЗО так подключить не получится.

Для этого потребуется обязательно оба провода питания — и фазный и нулевой рабочий. При этом УЗО сравнивает, что бы по фазному проводу на нагрузку ушло электроэнергии столько же, сколько вернется обратно по нулевому рабочему проводу. Если происходит утечка электрического тока, появляется разностный ток, УЗО сразу реагирует и отключает нагрузку.

Есть и трехфазные УЗО, но принцип работы у них точно такой же, отличаются они от однофазных только количеством полюсов (четыре полюса) и тем, что сквозь ТТНП проходит не два проводника, а четыре — три фазы и рабочий ноль.

Трехфазное УЗО

Рассмотрим устройство и принцип работы УЗО более подробно. Устройство защитного отключения состоит из:

Дифференциального трансформатора тока, который в свою очередь состоит из тороидального магнитопровода, первичной и вторичной обмоток.
Пусковой орган (электромеханическое реле или электронная схема у электронных УЗО).
Исполнительный механизм, состоящий из механизма привода, спускового механизма и силовых контактов.
Цепь тестирования — кнопка, резистор, защитный контакт. Эта цепь необходима для проверки работоспособности УЗО в процессе эксплуатации. При нажатии на кнопку «Тест» через резистор искусственно создается отключающий дифференциальный ток и УЗО должно отключиться — разомкнуть силовые контакты.

Основной элемент УЗО — это реагирующий на разностный ток дифференциальный трансформатор тока или еще его называют трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП). У электромеханических УЗО ТТНП представляет из себя тороидальный магнитопровод с намотанной вторичной обмоткой. В качестве первичной обмотки выступают фазные и нулевые провода, подключенные на нагрузку и проходящие обязательно сквозь магнитопровод.

Принцип УЗО

В магнитопроводе от каждого проходящего сквозь него проводника (фазного и нулевого) наводится свой магнитный поток (ФL и ФN см.рисунок), эти наводящиеся магнитные потоки направлены навстречу друг другу и взаимно компенсируются, общий магнитный поток Фобщ. равен нулю, поэтому во вторичной обмотке в итоге электрический ток не наводится и срабатывания УЗО не происходит. Как только появляется ток утечки — например, из-за повреждения изоляции, значение электрического тока по одному из проходящих через УЗО проводов становится больше, магнитный поток от этого провода так же увеличивается и между двумя магнитными потоками появляется некоторая разность, то есть потоки уже не компенсируются друг другом, и этой разности хватает, что бы во вторичной обмотке ТТНП за счет взаимоиндукции навёлся электрический ток Iдиф. определенного значения. И когда значение этого вторичного тока Iдиф. достигнет определенных пределов — происходит срабатывание электромеханического реле Р прямого действия и УЗО с помощью механизма привода – размыкает силовые контакты. У электронных УЗО процесс работы аналогичен с той лишь разницей, что вторичная обмотка дифференциального трансформатора подключена к электронной схеме и уже сама электроника управляет механизмом привода. Тут следует отметить большой недостаток электронных УЗО — для их работы требуется напряжение питания (для электронной схемы).

Типы УЗО

Различные типы УЗО делятся по следующим основным техническим параметрам:

Номинальному отключающему дифференциальному току IDn: 6, 10, 30, 100, 300, 500 мА
По назначению: а) обычное УЗО — выключатель дифференциального тока (ВДТ) б) комбинированное УЗО — автоматический выключатель дифференциального тока (АВДТ), по сути это УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе, то есть АВДТ так же защищает нагрузку от токов перегрузки и короткого замыкания и имеет в своем устройстве тепловой и электромагнитный расцепитель. В свою очередь АВДТ подразделяются, так же как и автоматические выключатели, по характеристике расцепителя — В, С и D.
Электромеханические и электронные. Самые надежные УЗО — электромеханического типа, это уже подтверждено многолетней практикой применения.
Стационарные и мобильные. Стационарные устанавливаются в различных щитах и сборках, а мобильные — применяются для переносных электроустройств для шнурового соединения.
По определению формы волны электрического тока, на который реагирует УЗО:

АС — УЗО реагирует только на переменный синусоидальный разностный ток, медленно нарастающий или возникающий толчком.
А — реагирует как на синусоидальный, так и на пульсирующий постоянный (выпрямленный) разностный ток. Именно такое УЗО сейчас надо устанавливать в офисах, квартирах и производственных помещениях, так как из-за использования компьютеров, телевизоров и другой офисной техники, имеющих импульсные блоки питания, а так же безтрансформаторные схемы питания — в случае утечки тока появляется именно пульсирующий разностный ток, на который не реагирует УЗО типа АС.
В — реагирует на синусоидальный, пульсирующий постоянный, пульсирующий постоянный с наложенной сглаженной пульсацией постоянного тока от 6мА, медленно нарастающие или возникающие толчком. УЗО этого типа очень чувствительны к току утечки широкого спектра частот в диапазоне от практически нуля до 1МГц. Применяются такие УЗО в схемах с инверторами, частотными преобразователями и источниками бесперебойного питания.

По выдержке времени на отключение: обычные — без выдержки времени и селективные – тип S или G с выдержкой времени срабатывания.

Более подробно с параметрами, типами и требованиями к УЗО можно ознакомиться в ГОСТ Р 50807-95, ГОСТ Р 51326.1-99 и ГОСТ Р 51327.1-99

Выбор УЗО

Отметим самые важные условия выбора УЗО. Технические характеристики УЗО должны соответствовать параметрам электрической сети и нагрузке, к которой подключается УЗО. Например, если УЗО рассчитано на напряжение сети до 240В переменного тока, то естественно его нельзя применять при 380В:

В зависимости от нагрузки УЗО выбирается по номинальному току силовых контактов. Конечно глупо будет выбирать УЗО с ном. током в 25А например на электрокотел с током 40А, в этом случае силовые контакты УЗО просто не выдержат перегрузки и разрушатся. В этом примере правильно будет выбрать УЗО на 63А, то есть на одну ступень выше номинального тока нагрузки, а перед УЗО установить автоматический выключатель на 40А — для защиты УЗО от перегрузки. В любом случае если последовательно в УЗО установлен автоматический выключатель для защиты УЗО, то по номинальному току УЗО должно быть как минимум на одну ступень выше. Естественно это относится только к обычным УЗО — (ВДТ), если УЗО комбинированное (АВДТ) то дополнительно защищать его от перегрузки и токов КЗ не требуется.

Следующее условие выбора УЗО — по дифференциальному отключающему току. Здесь выбирается требуемый параметр – 10, 30 мА или выше. Следует учитывать важную деталь: в целях электробезопасности применяют УЗО до 30 мА. В целях пожарной безопасности – с диф. током от 100мА и выше.

Выбор по времени срабатывания (селективности) — нужен например, если последовательно установлены несколько УЗО. Например — вводное УЗО и после него идут групповые УЗО. Если все УЗО на 30мА то при утечке тока может отключиться вводное УЗО и полностью обесточить объект. Что бы этого не произошло, устанавливают на вводе селективное УЗО с буквой (S или G) и тогда сначала отключаются групповые УЗО, а неповрежденные участки электросети остаются включенными. К сожалению, в рамках одной статьи невозможно полностью осветить выбор УЗО, поэтому здесь указаны только самые важные пункты, по которым выбирается устройство защитного отключения.

Оставляйте Ваши вопросы и комментарии и, конечно же — обращайтесь к нам, получите оптимальные решения для Вас и Вашего бизнеса по технологии ПССГ®!

От Узо до Раки: как насладиться знаменитыми духами Греции

Если вы когда-либо были в Греции или когда-либо когда-либо просили вас привезти вам сувенир из Греции, вы, вероятно, знакомы по крайней мере с одним из традиционных духов Греции .

Анисовое узо так же популярно среди туристов, как и среди местных жителей, и, находясь в Греции, может возникнуть соблазн всегда тяготеть к любому напитку, независимо от обстановки или времени года.Однако, если вы это сделаете, вы упустите остальную часть греческого репертуара крепких напитков.

Например, многие греки будут утверждать, что ципуро на самом деле более универсальный напиток и больше подходит для зимы. Ракомело (приготовленный из ракии, меда и специй) даже лучше в холодные дни, так как подается теплым, а летом из местных спиртных напитков и ликеров можно приготовить освежающих коктейлей .

А что касается этих сувениров, есть множество творческих применений для бутылки узо, раки или традиционных ликеров.Мы нашли несколько отличных рецептов , которые вам помогут.

Узо

Самый известный и популярный из всех греческих алкогольных напитков, узо — это напиток, напоминающий большинству людей о теплых днях у моря (в Греции только хардкорные любители узо заказывают его в середине зимы).

Традиционно производится в медных кубах , где спирт смешан с водой, анисом и другими травами и специями , такими как фенхель, гвоздика и кориандр. Чтобы называться узо, по крайней мере, 20% алкоголя должны быть ароматизированы путем дистилляции. Готовый продукт представляет собой сухой спиртной напиток со вкусом аниса, который отлично подходит в качестве аперитива. Когда к нему добавляется вода или лед, анис превращает его в мутно-белый цвет , как это известно большинству людей.

Как лучше всего насладиться бокалом узо

Хотя обычно его разбавляют льдом и водой, некоторые утверждают, что узо следует употреблять в чистом виде. Однако, если вы предпочитаете менее огненный напиток, сначала налейте узо в свой стакан, а затем медленно добавьте воды и льда . Таким образом, дух охлаждается медленно, сохраняя при этом все вкусовые качества. По крайней мере, так сказано.

Идеальная пара к узо — морепродукты . Наслаждайтесь этим в приморских ресторанах с такими блюдами мезе, как жареный осьминог и креветки.При приготовлении морепродуктов дома узо также является отличным ингредиентом (см. Рецепт ниже).

Рецепт: кальмары с узо

Налейте масло в большую сковороду с антипригарным покрытием на сильном огне. Когда они станут горячими, добавьте чеснок и кальмары и готовьте 3-4 минуты, пока кальмары не прожариваются, но не выделяют сок.

Добавьте узо и готовьте до полного испарения.

Добавьте мелиссу и подавайте.

Этот рецепт был впервые опубликован на греческом в журнале Gastronomos.

1 кг кальмаров, нарезанных кольцами и кусочками

1 1/2 стопки узо

2 измельченных зубчика чеснока

2 столовые ложки свежей мелиссы

5-6 столовых ложек растительного масла для жарки

Shutterstock Shutterstock

Ципоуро, Раки и Цикудиа

Куда бы вы ни пошли, ципуро всегда найдется.

Начнем с того, что проясним: ципуро, раки и цикудиа — это , по сути, одно и то же — по сути греческие версии граппы — хотя эксперты отметят, что существует некоторых вариаций в методах дистилляции. Имена больше связаны с происхождением духов , чем с чем-либо еще; в частности, духи, производимые на острове Крит, носят другие названия, чем те, которые производятся в остальной Греции.

На Крите вездесущий ясный дух всегда назывался tsikoudia , от местного слова, обозначающего жмых ( tsikouda ).Название raki пришло позже, с турками, которые использовали это название для своего собственного традиционного духа, чтобы описать тот, который они нашли на Крите. Сегодня используются оба названия (например, в барах принято видеть, что напиток продается грекам как цикудиа, а туристам — раки).

Однако, помимо названия, критские духи отличаются только тем, что они традиционно не пропитаны специями , тогда как ципуро иногда так и есть. Помимо специй, нет явных различий во вкусе между ципуро и цикудиа без вкусовых добавок, по крайней мере, новичок не может их обнаружить.

Чтобы еще больше запутать ситуацию, наиболее распространенной специей для ароматизации ципуро является анис , что делает его похожим на узо как по вкусу, так и по мутно-белому виду при добавлении воды.

Независимо от того, как вы его называете, это крепкий спирт с содержанием спирта до 45% по объему, сделанный 100% из виноградных выжимок (т.е.е твердый остаток, оставшийся после отжима винограда для получения сока). Дистилляция исключительно из винограда означает, что он не содержит глютена — факт, который в последнее время помог ему завоевать популярность. Не то чтобы это требовало повышения популярности; Греки повсюду пьют ципуро, но фактор тенденции без глютена помог ему проникнуть в модные бары в Афинах и Салониках, где его используют в восхитительных коктейлях. Еще одна новая тенденция — выдержанный в бочках ципуро — спирт цвета карамели со вкусом, напоминающим виски.

Как лучше насладиться стаканом ципуро

Ципоуро и раки / цикудиа лучше всего употреблять в холодном виде или даже со льдом. Если достаточно холодно, подавайте его в рюмках , если нет, то в стаканах, достаточно больших, чтобы вместить пару кубиков льда. Зимой его также можно отведать в теплом виде в виде ракомело (рецепт см. Ниже).

Ципуро и мезе связаны друг с другом, и вы найдете ципуро в каждом ресторане мезе в стране.На Крите раки часто подают в качестве приветствия и прощания, а в таких местах, как Volos и деревнях в Эпире, когда вы заказываете ципуро, вам предлагают небольшие блюда мезе.

Рецепт: Ракомело

Смешайте ингредиенты в самой маленькой кастрюле и поставьте на средний огонь.

Снимите с огня перед закипанием и процедите. Наслаждайтесь рюмками.

100 мл раки, цикудиа или ципуро

1 столовая ложка меда с горкой

1 палочка корицы

3-4 зубчика

Бонус: Мастичный ликер

Хотя Греция производит множество других более и менее традиционных спиртных напитков и ликеров, стоит обратить внимание на это.

ЗОП, защищенный и с растущим признанием за рубежом, мастиковый ликер из мастиковых деревень ( мастихохория, ) на острове Хиос становится действительно важным продуктом. Бармены в Греции теперь используют его в качестве основного ингредиента в коктейлях , и некоторые из лучших баров по всему миру также приняли его. Но помимо того, что мастичный ликер стал тенденцией, набирающей обороты в последние несколько лет, на самом деле он имеет долгую историю.

Приправленный сосновым ароматом и горькой смолой лентискового дерева , этот особенный ликер раньше считался напитком, наиболее подходящим для женщин. В 1920-х годах женщины устраивали полуденные сборы мастики, на которых они сочетали напиток со сладостями и печеньем. Саму мастику собирали в Греции с античности года, и она использовалась и используется для изготовления множества других продуктов, таких как жевательная резинка, косметика и пищевые добавки.

Как лучше насладиться бокалом мастичного ликера

Наслаждайтесь ликером охлажденным в рюмке в качестве дижестива рядом с кофе.Кажется, что чем стекло красивее (например, хрусталь), тем вкуснее.

Ликер из мастики очень хорошо сочетается с коктейлями , особенно с острыми смесями. Это также вкусно, сбрызнутое фруктовым салатом.

Рецепт: Розовый коктейль с ликером из мастики

Добавьте все ингредиенты в шейкер со льдом и энергично встряхните.

Перелейте в бокал для мартини и наслаждайтесь.

Этот рецепт был впервые опубликован в журнале K 4/3/2018.

30 мл мастичного ликера

20 мл водки с ароматом лимона

10 мл свежего лимонного сока

5 мл сливок из черной смородины

Узо — национальный напиток Греции

Нет спиртного напитка более любимого греками и иностранцами, чем узо — национальный напиток Греции ! Лучший спутник на любой летней вечеринке — это освежающий узаки на скалах! Узо никогда не подают в одиночестве, это средоточие греческой жизни.Он пробуждает воспоминания и пробуждает аппетит к любимым закускам своим интимным сладким запахом и вкусом. Узо — это аромат моря, смешанный с семенами греческой земли, которые позволяют нам насладиться вкусом Греции в стакане!

Что такое Узо?

Узо, ликер со вкусом аниса, является продуктом греческой земли и состоит из чистого этилового спирта. Он сделан из винограда или зерна и перегоняется с анисом. Произведенный исключительно в Греции, это единственный в своем роде спирт, который был отнесен к категории дистиллированного аниса и защищен Европейским союзом под обозначением PGI (Защищенное географическое указание).Некоторые регионы даже были награждены собственными ЗГУ из-за их долгой истории как производителей узо.
История Узо

Узо берет свое начало в ципуро , которое, как говорят, было творением монахов 14 века на горе Афон. Одна его разновидность была приправлена анисом. Со временем это стало называться узо.
Современная дистилляция узо началась в начале 19 века после обретения Грецией независимости.В 1856 году в Тырнавосе был основан первый завод по производству узо. Позже производители узо разработали метод дистилляции с использованием медных кубов, который сейчас является стандартным методом производства.
Самый известный узо происходит из Митилини, но также и из многих других частей Греции, таких как Тирнавос, Каламата и Нафплион.
Искусство пить узо
Когда вы собираетесь пообедать в Греции, не удивляйтесь, если ваш официант преподнесет вам рюмку с непрозрачным ликером до того, как подадут основное блюдо.Греки любят очищать нёбо и успокаивать разум, выпивая узо перед едой. Узо — это аперитив, который пьют перед едой, чтобы подготовить вкусовые рецепторы и «раскрыть» аппетит.
Насладиться национальным напитком со вкусом аниса — настоящее искусство. Хорошее узо содержит около 40% алкоголя по объему и не предназначено для питья. Его всегда подают со стаканом воды для перемешивания; вот что делает его молочно-белым и помогает лучше раскрыть аромат. Главное — продолжать добавлять воду во время питья, чтобы избежать обезвоживания и других побочных эффектов.Правильный способ подачи — сначала добавить узо в стакан, затем добавить холодную воду и, при желании, добавить лед.
Узо и мезе Sensation

Всегда перекусывайте мезеде (закусками), пока пьете узо. Ритуал узо требует хороших компаньонов и прекрасных закусок, от простого нарезанного помидора, сыра, салата до других классических греческих закусок, таких как фрикадельки, жареный осьминог, сардины, каламари или жареная рыба.Приготовление мезе смягчит алкоголь и продлит впечатление. Искусство пить узо — это лениво выпить, расслабиться в ouzerie или kafeneio и болтать с друзьями весь день, пока солнце не сядет и не начнется ужин.
Из множества подлинно греческих впечатлений одним из самых приятных и восхитительных является выпивка узо и мезедес с друзьями на берегу моря на греческих островах или где-нибудь еще в Греции.Вода, мягко плещущаяся у ваших ног, пока вы пробуете свежий местный вкус, и теплое гостеприимство греков, которым славятся, побуждали многих возвращаться сюда снова и снова.
Питьевой узо «сухой молоток» ( xerosfyri) не одобряется согласно греческим обычаям питья. Употребление мезеде с узо добавляет удовольствия от вкуса, но есть и практическая причина. Употребление еды при потягивании узо снижает опьяняющее действие напитка, поэтому алкоголь не поражает пьющего сразу.
Ouzeries в Греции

Ouzeries можно найти почти во всех городах и деревнях Греции. Узери — это заведения, похожие на кафе, которые специализируются на небольших блюдах ( мезедес), обычно подаются с узо, отсюда и название. Традиционные узери обычно просто декорированы, со столешницами из мрамора или дерева и без скатертей. В старых кварталах Афин, таких как Плака или Монастираки, вы, как правило, найдете их в сочетании с kafeneio , в котором подают греческий кофе и узо с мезе .В этом случае мезе обычно очень простое, например, несколько ломтиков помидора, немного сыра и несколько оливок или все, что у них есть в этот день. Более изысканный тип мезедополио-узери больше похож на ресторан и предлагает более широкий выбор деликатесов.
Греческие сувениры отражают культуру, которая делает их уникальными. Итак, в следующую поездку в Грецию возьмите домой греческий сувенир, который позволит вашей вкусовой памяти вернуть вас в заветные места и чудесные путешествия.Возьмите домой бутылку узо и скажите «Ya mas» с бокалом национального напитка Греции на льду!
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Актеры Mamma Mia выпили узо во время съемок
Как будто мне нужен был еще один повод полюбить этот фильм больше
Величайший фильм из когда-либо созданных, Mamma Mia, всегда заставляет вас чувствовать себя немного пьяным и хочется выпить во время просмотра, и оказывается, что актерский состав на самом деле был изрядно разбит на узо, снимавшем все это.
В закулисном клипе, который поделила пользователь Твиттера Афина, актеры Маммы Миа пьют различные алкогольные напитки в нескольких декорациях, в то время как продюсер Гэри Гетцман объясняет, как свобода, которую мы все видим в актерах, сводится к их ежедневному узо. пайки.Ничто не имело большего смысла.
ч / спирт
нравится, как весь актерский состав mamma mia наслаждался узо каждый день съемок lmao pic.twitter.com/ElIQFtLM9R
— афина ♆ (@mymyatwaterloo) 25 октября 2020 г.
Видео из The Making of Mamma Mia начинается с того, что Кристин Барански говорит, что, по их мнению, было бы «неплохо выпить узо».
Затем продюсер Гэри Гетцман объясняет, что они хотели бы съесть рюмки на завтрак, чтобы развлечься.Он сказал: «Я думаю, что освобождение и свобода, которые вы чувствуете в этих актерах, на самом деле являются их ежедневным рационом узо.
«Это немного расслабляет, и вы знаете, завтрак, пара выстрелов и просто по утрам. Я думаю, что именно отсюда происходит все освобождение, свобода и энергия ».
Если вы не знаете, что такое узо, это греческий спирт, в котором обычно уровень алкоголя составляет 38 процентов. Неудивительно, что все они выглядели такими счастливыми.
На видео также видно, как Аманда Сейфрид держит бутылку узо, Джули Уолтерс пьет большой бокал вина, а Стеллан Скарсгард и Колин Ферт пьют просекко.Никогда я больше не хотел сниматься в кино.
Оба фильма «Мамма Миа» уже доступны на Netflix. Для всех последних новостей Netflix, капель и мемов, таких как The Holy Church of Netflix на Facebook.
Связанные истории, рекомендованные этим писателем:
• Викторина: Кто из ребят из Mamma Mia! Here We Go Again Вы бы закончили?
• Викторина: Какой из Динамо ты на самом деле?
• Викторина: Какой персонаж из Mamma Mia! Мы снова здесь, а ты?
Универсальные нанокапли разветвляются от ограничения эффекта Узо
Значение
Явление спонтанного образования нанокапель, называемое «эффектом Узо», является основой для многих процессов, от приготовления фармацевтических продуктов до приготовления косметических средств и инсектицидов до жидкости-жидкости. микроэкстракция.В этой работе делается попытка отделить эффекты градиентов концентрации от внешней динамики перемешивания путем пространственно-временного отслеживания образования нанокапель из-за эффекта Узо, заключенного в квазидвумерной геометрии. Мы наблюдаем поразительные универсальные разветвленные структуры зарождающихся капель под действием внешнего диффузионного поля, аналогичные разветвлению потоковых сетей в крупном масштабе, и повышенную локальную подвижность коллоидных частиц, обусловленную градиентом концентрации, возникающим в результате развития структур ветвлений.Мы также демонстрируем, что эти нанокапли могут быть использованы для одноэтапной наноэкстракции и обнаружения.
Abstract
Мы сообщаем о самоорганизации универсальных паттернов ветвления масляных нанокапелек под действием Узо [Vitale S, Katz J (2003) Langmuir 19: 4105–4110] — феномен, при котором спонтанное образование капель происходит при разбавление органического раствора масла водой. Смешивание органической и водной фаз ограничено квазидвумерной геометрией.Аналогично разветвлению сетей наземных потоков [Devauchelle O, Petroff AP, Seybold HF, Rothman DH (2012) Proc Natl Acad Sci USA 109: 20832–20836 и Cohen Y, et al. (2015) Proc Natl Acad Sci USA 112: 14132–14137], но в масштабе на 10 порядков меньше, углы между ветвями капель демонстрируют удивительную универсальность со значением около 74 ° ± 2 °, независимо различных управляющих параметров процесса. Численное моделирование показывает, что эти схемы ветвления нанокапель регулируются взаимодействием между локальным градиентом концентрации, диффузией и коллективными взаимодействиями.Мы также демонстрируем способность локального градиента концентрации управлять автономным движением коллоидных частиц в сильно ограниченном пространстве и возможность использования зародышевых нанокапель для наноэкстракции гидрофобного растворенного вещества. Понимание, полученное в результате этой работы, обеспечивает основу для количественного понимания сложных динамических аспектов, связанных с эффектом Узо. Мы ожидаем, что это будет способствовать улучшению контроля образования нанокапель для многих приложений, начиная от приготовления фармацевтических полимерных носителей и заканчивая составом косметических средств и инсектицидов, изготовлением наноструктурированных материалов, концентрацией и разделением следовых количеств аналитов в жидкости — жидкая микроэкстракция.
Эффект Узо возникает в тройной смеси, обычно состоящей из воды, масла и этанола, когда масло, растворенное в спирте, выпадает в осадок с образованием крошечных капель при добавлении воды (1). Этот эффект также можно увидеть, например, когда дезинфицирующие средства на основе эвкалипта и репелленты от комаров разбавляются водой, когда масла смешиваются со спиртом, но не смешиваются с водой. Это спонтанное образование капель не требует механического перемешивания для диспергирования жидкости или добавления поверхностно-активных веществ или других стабилизаторов.Как таковой, он составляет основу для образования стабильных капель эмульсии в широком диапазоне применений, таких как приготовление напитков, духов и инсектицидов (2–4), а также изготовление полых наноматериалов (5, 6). При жидкостно-жидкостной микроэкстракции капли масла из-за эффекта Узо используются для концентрирования и отделения следов гидрофобных аналитов от их водных проб перед судебно-медицинским анализом, биомедицинской диагностикой или мониторингом окружающей среды / безопасности (7–9). Небольшие гидрофобные органические молекулы, липиды или полимеры, растворенные в полярном органическом растворителе, проявляют эффекты, аналогичные эффектам масляной фазы, образуя субмикронные частицы с узким распределением по размерам при разбавлении водой.В процессе, называемом нанопреципитацией, замещением растворителя или смещением растворителя (10⇓ – 12), нерастворимые в воде лекарственные средства могут быть включены в биополимерные наноносители с возможностью адаптации их распределения по размерам при доставке с контролируемым высвобождением.
Несмотря на долгую историю эффекта Узо и его актуальность для широкого круга приложений, количественное понимание его основного механизма и способность предсказывать рост и стабильность нанокапель остается неуловимым.Более конкретно, эффект имеет место, когда составы воды, растворенного вещества и органического растворителя лежат в метастабильной области между спинодальной и бинодальной кривыми на тройной фазовой диаграмме. Гомогенное зародышеобразование капель, которое представляет собой быстрый процесс в ответ на внезапное увеличение перенасыщения в результате добавления водной фазы, требует чрезвычайно быстрого перемешивания между двумя фазами, например, за счет сопутствующих потоков в микрожидкостном устройстве, что мешает струи или непрерывное турбулентное перемешивание (13⇓ – 15).Размер и распределение капель определяется не только физико-химическими свойствами и концентрациями растворителей, но также временными и пространственными характеристиками, связанными с динамикой перемешивания (12, 16–20). Сложные физические явления, такие как быстрая диффузия растворителя, межфазная нестабильность и перенос массы, обусловленный локальным градиентом концентрации, были предложены для объяснения таких динамических аспектов на ранних стадиях образования капель. Тем не менее, лежащий в основе механизм, ответственный за эффект Узо, может быть выяснен только в значительной степени через понимание более поздних или заключительных стадий эволюции тройной системы из-за чрезвычайно короткого порядка шкалы времени микросигналов и малых размеров зарождающихся нанокапель.Таким образом, поиск оптимального рабочего окна для достижения желаемого размера капель на сегодняшний день по-прежнему зависит от метода проб и ошибок, что требует скрининга большой библиотеки комбинаций растворителей и условий впрыска растворителя. Лучшее понимание фундаментальных физико-химических механизмов, лежащих в основе эффекта Узо, поэтому будет чрезвычайно полезно для руководства рациональным дизайном соответствующих решений и условий смешивания для образования капель.
В этой работе мы различаем связанные эффекты между градиентом концентрации и внешней динамикой перемешивания в объеме жидкости, ограничивая эффект Узо в пределах квазидвумерной геометрии жидкости, так что процесс является диффузионно-доминирующим.Учитывая, что водная фаза теперь приводится в контакт с органической фазой исключительно за счет диффузии, можно, таким образом, пространственно и во времени проследить динамику образования нанокапель. Мы наблюдаем формирование универсальных паттернов ветвлений нанокапель, которые удивительно напоминают разветвление потоков подземных вод, хотя и в гораздо меньших масштабах. Наше моделирование подтверждает, что ветви нанокапель являются результатом взаимодействия между локальным градиентом концентрации, диффузией и коллективными взаимодействиями.Выраженный локальный градиент концентрации, выходящий из ветвей капель, четко проявляется в усилении транспорта коллоидных частиц по ветвям в этом сильно ограниченном пространстве. Помимо демонстрации того, что эти ветви капель предлагают возможность в качестве одноступенчатой техники наноэкстракции, мы также ожидаем, что понимание динамических аспектов эффекта Узо будет полезно для лучшего понимания способов управления образованием капель в других приложениях.
Результаты и обсуждение
Ограниченный эффект Узо в квази-2D геометрии.
Ограниченный эффект Узо в наших экспериментах был реализован в горизонтальном прямоугольном канале потока, как показано на рис. 1 A . Первоначально весь канал был заполнен первым раствором, который представляет собой масло, растворенное в водном растворе этанола (т.е. раствор Узо). Слабый растворитель, вода, впрыскивался из одного конца канала, протекая внутри более глубоких боковых каналов 1,7 мм к другому концу.В направлении, перпендикулярном первичному потоку, вода диффундирует вбок в квазидвумерный основной канал высотой 20 мкм от внутреннего края бокового канала.
Рис. 1.
( A ) Трехмерная схематическая иллюстрация устройства канала жидкости, используемого для формирования ответвлений нанокапли. Горизонтальная проточная ячейка состояла из подложки и стеклянного окна, основной проточный канал которого примыкал к двум узким боковым каналам, как показано оранжевыми зонами на рисунке. Длина была 7.65 см как для основного, так и для боковых каналов, тогда как ширина составляла 6 мм и 250 мкм, а глубина составляла 20 мкм и 1,7 мм для основного и бокового каналов соответственно. Течение было в направлении, указанном черной стрелкой. В этой экспериментальной геометрии боковые каналы были достаточно глубокими, чтобы вода текла почти исключительно по ним, поскольку очень тонкая (похожая на Хеле-Шоу) щель (главный канал), заполненная узо между двумя глубоководными каналами, обеспечивала высокое гидродинамическое сопротивление. Ветви (зеленые) переходили в основной канал.( B — D ) Оптические изображения и ( E ) AFM-изображение репрезентативных структур ветвей; крупный план ( C и D ) показывает отдельные капли вдоль ветвей. Врезка в D показывает определение полного угла и местного угла вблизи точки слияния. Морфологические особенности ветвей будут характеризоваться этими двумя углами.
По мере того, как вода смешивается с раствором Узо, мы наблюдаем появление ярких разветвлений внутри основного канала.Оптические изображения высокого разрешения на рис. 1 C и D показывают, что эти ветви состоят из дискретных нанокапелек, что дополнительно подтверждается изображениями полимеризованных капель с помощью атомно-силовой микроскопии на рис. 1 E . Отдельные капли обычно вырастают до 3–6 мкм в поперечном диаметре и от 100 нм до 1 мкм в высоту (и поэтому их просто называют нанокаплями). Ветви состоят, самое большее, из нескольких отдельных капель по ширине (Рис. 1 C — E ), которая незначительна по сравнению с ее протяженностью в миллиметры.
Верхняя часть ветвей капли начинается от внутреннего края бокового канала или из нескольких точек в основном канале. Для данного канала концы ответвлений всегда начинаются с одних и тех же мест на ободе бокового канала, в местах, содержащих структурные дефекты размером в несколько микрон (видеоролики S1 и S2). Чтобы проверить роль этих дефектов в формировании ответвлений, мы намеренно сделали отступы на равномерно распределенных микроструктурах вдоль края бокового канала, после чего наблюдали, что положение концов ветвей также равномерно распределено по краю (Movie S3).Таким образом, результаты ясно показывают, что начало ветвления капли определяется локальными геометрическими структурами. В квази-двумерном основном канале соседние ветви наклоняются друг к другу и сливаются в местах, более удаленных от бокового канала. Морфология всей ветвящейся структуры является дендритной, аналогичной дереву с вершиной на краю бокового канала и с корнем, простирающимся во внутреннюю область главного 2D-канала.
Универсальность в угле слияния.
Чтобы изучить универсальность образования ответвлений от ограниченного эффекта Узо, мы варьировали скорость потока воды в боковом канале, состав раствора Узо и гидрофобность стенки основного канала. Как показано на рис. 2 A — C , общая морфология сформированных ветвей была очень похожей в широком диапазоне исследованных условий.
Рис. 2.
Формирование ветвей нанокапли до 400 с после начала роста ветвей. Цвет в любом месте указывает время, когда ветвь достигла данного места.( A — C ) Оптические изображения ветвей, сформированных в восьми различных условиях. ( A ) Расход воды в боковом канале составлял 100 мкл / мин, 200 мкл / мин и 400 мкл / мин. Состав раствора Узо был одинаковым для всех трех скоростей потока (вода: этанол: масло = 50: 50: 2). ( B ) Соотношение воды, этанола и масла в растворе Узо составляло 40: 60: 2, 40: 60: 4 и 40: 60: 6 при скорости потока воды 100 мкл / мин. ( C ) Подложки были гидрофильными или гидрофобными, а край бокового канала был либо шероховатым, либо гладким.Расход воды составлял 100 мкл / мин, а состав раствора Узо составлял 50: 50: 2. ( D и E ) Соответствующие PDF углов между двумя объединенными ветвями ( D ) во всем их диапазоне и ( E ) от сегментов вблизи точки слияния. Гидрофобный и грубый канал использовался для всех случаев в A и B ; 100 мкл / мин в A представлен на графиках как «гидрофобный, грубый».
Чтобы количественно определить общие черты разветвленной структуры, мы измерили и проанализировали в общей сложности 660 углов между сливающимися ветвями.Для сравнения мы определяли полный угол точно так же, как это было сделано в работе по разветвлению грунтового потока (21, 22). Во всех восьми случаях, показанных на рис. 2, соответствующие функции распределения вероятностей (PDF) угла слияния нанесены на график на рис. 2 D , при этом между ними не наблюдается значительных различий. Средний угол ветвления для всех 660 углов составил 74 ± 2 ° (95% доверительный интервал).
Хотя процесс образования ветвей в целом универсален в отношении морфологии, углового распределения и значения наиболее вероятного угла, более внимательное рассмотрение восьми случаев, проанализированных на рис.2 показывает некоторые подробные изменения: по мере увеличения концентрации масла количество ветвей увеличивается, и основные ветви становятся более «волосатыми» с крошечными выступами, возникающими с обеих сторон. Кроме того, более высокий расход воды в боковом канале вызывает более выраженный наклон всей конструкции ответвлений в сторону потока.
Динамика роста с преобладанием диффузии.
Чтобы выявить механизм развития ветвей капель, мы проследили рост капли с помощью визуализации в светлом поле и перенос окрашенной воды в 2D-канале отдельно с помощью флуоресцентной визуализации.Фильмы S1 и S2 показывают, что ответвления продолжались одновременно с движущимся фронтом воды в основной квази-2D канал. С другой стороны, возникающие ветви на движущемся фронте во внутренней области росли по направлению к ближайшей родительской ветви. В любом случае все дерево ветвей простиралось к «корню дерева» в направлении внутреннего основного канала.
Для количественной оценки скорости роста мы измерили длину ветви ℓ от вершины ветви до фронта воды в разное время t, построив график зависимости данных от t1 / 2 на рис.3 С . Видно, что после короткого начального переходного процесса длина ответвления увеличивается примерно как t1 / 2, независимо от расхода воды, состава раствора или свойств подложки. Такое поведение t1 / 2 в расширении ветви, очевидно, предполагает, что в формировании ветви преобладает диффузия; то есть смешивание двух растворов происходит за счет поперечной диффузии воды. Подгоняя данные (исключая переходные процессы для t <50 с) с одномерным диффузионным соотношением ℓ = (2Dt) 1/2, мы получили эффективные константы диффузии D в диапазоне 2 × 10−9m2⋅s − 1 для наименьшей нефти. концентрация раствора Узо, которая сравнима с коэффициентом диффузии воды в этаноле.Мы отмечаем, что для более высоких концентраций масла в растворе Узо скорости роста и, следовательно, подобранные эффективные константы диффузии D ветвей в 10 раз больше, предположительно из-за некоторого конвективного вклада, что приводит к несколько более крутому увеличению, чем t1 / 2.
Рис. 3.
Рост ветвей капли. ( A ) Светлопольные и ( B ) флуоресцентные изображения растущих ветвей. Вода была окрашена в зеленый цвет, а темные линии на изображениях — это ветви нанокапли.( C ) Графики зависимости расстояния ℓ от начала ветви до ее растущего фронта от t1 / 2. Почти линейная зависимость между ℓ и t1 / 2 после начального переходного процесса обнаруживает близкое к диффузионному поведению, которое лежит в основе роста ветви. Отметим, однако, что диффузиофорез также вызовет некоторые конвективные эффекты, как мы увидим из рис. 5. Оптические изображения сформированных ветвей показаны на рис. 2 A — C .
Механизм и моделирование образования ветвей.
Теперь мы предлагаем механизм ограниченного эффекта Узо и универсальные углы слияния двух ветвей капель. Во-первых, вода, диффундирующая из бокового канала в квази-2D основной канал, заполненный раствором Узо, приводит к локальному снижению концентрации этанола, так что масло становится перенасыщенным — эффект Узо. Неровности, такие как микроструктуры на краю бокового канала по направлению к квазидвумерному основному каналу, затем способствуют зародышеобразованию капель из перенасыщенного маслом раствора, тем самым инициируя разветвление.В квазидвумерной геометрии градиент концентрации наиболее резкий на движущемся фронте воды в богатый нефтью раствор в основном канале. Хотя фронт воды [обеспечивающий импульс локального перенасыщения нефтью в растворе Узо (18)] перемещается по всему поперечному сечению основного канала, новые капли только выборочно зарождаются позади старых, показывая, что равномерная и невозмущенная диффузия воды в раствора Узо недостаточно для инициирования зародышеобразования капель, но необходимы локальные искажения.Они возникают из-за старых капель или, в некоторых случаях, из-за неровностей в основном канале, из которых выходят новые ветви. Расширение старой ветви может вызвать асимметрию градиента концентрации, которая направляет рост новых боковых ветвей к ней, что в конечном итоге приводит к слиянию двух ветвей.
Процесс роста и слияния ветвей напоминает разветвление сетей ручьев, прорезанных подземными водами, где характерный угол разветвления составляет около 72∘ (21, 22), что близко к найденному здесь значению 74∘ ± 2∘. .Аналогичным образом рост одномерных потоков в сети контролируется двумерной диффузией. Такие процессы доступны для аналитической обработки гармонического поля, подчиняющегося двумерному уравнению Лапласа, с помощью преобразования Лёвнера (23, 24), что очень элегантно показано на примере образования и разветвления сетей водотоков в пористом эстуарии (21). . Основываясь на этом подходе, Лёвнер и другие смогли аналитически рассчитать угол бифуркации одномерных потоков в двумерном гармоническом поле, получив 72 °, что согласуется с их и нашими экспериментальными результатами.
Приведенное выше качественное описание процесса роста и слияния ветвей подтверждается численным моделированием двумерного уравнения диффузии, при этом растущие ветви реализуются методом погруженных границ; подробности см. в «Материалы и методы» . На рис. 4 A и B показаны моментальные снимки процесса роста ветвей и соответствующего поля концентрации воды, полученные в результате численного моделирования. Начальными точками ветвей на левой стенке являются небольшие возмущения (расчетной) области, которые мы помещаем в симметричную (рис.4 A ) или асимметричным (рис. 4 B ) способом. На вершине этих возмущений шероховатости градиент концентрации максимизируется, что заставляет ветвь расти оттуда. Когда ветвь растет, градиент концентрации максимизируется на кончике ветки, что приводит к дальнейшему росту ветки. Независимо от того, было ли начальное возмущение симметричным или асимметричным, концы ветвей всегда подчиняются закону диффузионного масштабирования l≈t1 / 2 (рис. 4 C ), подтверждая экспериментальное наблюдение.Усредняя бифуркационные углы, возникающие при численном моделировании, мы получили 76∘, что хорошо согласуется с теоретическими аргументами и экспериментальными наблюдениями. Это моделирование отражает основные особенности эволюции ветвей капли с точки зрения общей морфологии, скорости роста и, в частности, характерных углов слияния. Однако численная модель недостаточно сложна, чтобы можно было проводить однозначное сравнение с экспериментом. Такое количественное сравнение выходит за рамки данной статьи.
Рис. 4.
Результаты численного моделирования, в котором красные линии показывают траектории ветвей, а контуры отображают поле концентрации воды. На ветвях образуются капли масла, поэтому концентрация воды в районе ветвей наиболее высока. ( A ) Симметричный случай с четырьмя идентичными начальными возмущениями при x = 0. ( B ) Асимметричный случай с шестью различными начальными возмущениями при x = 0. ( C ) Независимо от того, являются ли ветви симметричными или нет, их концы следуют очень похожему поведению с преобладанием диффузии, как видно из линейного масштабирования t1 / 2, определяющего расстояние ℓ между кончиками и левой границей за пределами начального переходного процесса, аналогично тому, что наблюдается на рис.3 С .
Локальный конкурентный эффект растущих капель.
Детальное рассмотрение изображений на рис. 2 A — C , в частности, в локальной области вокруг бифуркаций, показывает, что две сливающиеся ветви перед слиянием слегка растут наружу. На рис. 2 E показаны PDF-зависимости локальных углов, полученные путем подгонки двух сегментов ответвления около узла. Ширина PDF-файлов аналогична ширине определяемых глобально углов бифуркации, а средний угол теперь составляет 97∘ ± 2∘, что намного больше, чем угол 74∘ ± 2∘ от соответствия всей ветви.Эти большие углы отражают конкуренцию между соседними растущими каплями за растворенную нефть при перенасыщении. Аналогичный конкурентный эффект наблюдался в процессе самоорганизации этих растущих капель, удерживаемых на ободке микролинзы из перенасыщенного маслом раствора (25), который возник в результате избирательного роста капель в направлении большая концентрация, то есть направление, в котором другие капли не растут.
Повышенная подвижность коллоидных частиц за счет локального градиента концентрации.
Теперь мы обнаруживаем локальный градиент концентрации как важное следствие ветвлений капель, отслеживая движение коллоидных частиц в ограничении двумерного канала жидкости. В качестве контрольного эксперимента мы сначала исследовали, как вода поступает в основной канал, заполненный безмасляным раствором этанола. Окрашенная вода с флуоресцеином в концентрации 0,02%, как наблюдали, полностью заполняла боковой канал вдоль внутреннего канала, прежде чем диффундировать в основной канал. Когда в воду были добавлены микрочастицы индикатора диаметром 2 мкм, флуоресцентные изображения показали, что эти микрочастицы остались в боковом канале, что позволяет предположить, что вода диффундирует в раствор этанола, не вызывая достаточного градиента концентрации для переноса коллоидных частиц в основной канал. .Другими словами, градиент давления по водным каналам не привел к перетоку в раствор Узо. Однако, как только ветви капель образуются в результате двумерного ограниченного эффекта Узо, мы наблюдаем, что подвижность коллоидных частиц значительно увеличивается, как показано на рис. 5 и в видеороликах S4 – S6. Микрочастицы входили в основной канал движущимся фронтом, а затем притягивались к ветвям. Оказавшись там, частицы быстро перемещались в направлении, противоположном направлению фронта, хотя некоторые, казалось, рециркулировали вдоль боковых ветвей капель.Интересно отметить, что частицы обычно следуют по одному и тому же пути и рециркулируют в течение нескольких циклов по одной и той же боковой ветви. Количественный анализ их траекторий показал, что скорость микрочастиц вдали от ветвей составляла примерно 25 мкм / с, уменьшаясь до примерно 10 мкм / с примерно через 100 с. Скорость в обратном направлении по ветвям была примерно в 10 раз выше, до 300 мкм / с на движущемся фронте.
Рис. 5.
Ветви капель для улучшенного транспорта коллоидных частиц и наноэкстракции в квази-2D-канале.( A ) Профиль скорости микрочастиц индикатора в основном канале. Взвешенные в воде микрочастицы попадали в основной канал слева при t = 0 с. Соотношение вода: этанол: масло в растворе Узо составляло 25: 25: 1. ( B ) Сравнение всех траекторий частиц до t = 250 с, ясно показывающее медленное движение частиц в канал между ветвями с последующим их быстрым возвращением по ветвям. ( C ) Изображения ветвей и ( D ) скорости частиц как функции времени.Цвета / символы соответствуют скоростям траекторий отдельных частиц при их прохождении внутри прямоугольника с тем же цветом, выделенным на C в направлении соответствующих стрелок. ( E ) Флуоресцентные изображения, показывающие развитие ветвей капель, но с водой, допированной красным красителем при чрезвычайно низкой концентрации 10 нМ. Видно, что краситель извлекается из воды, накапливаясь и концентрируясь в зародышевых каплях масла.
Мы связываем значительно увеличенную подвижность коллоидных частиц с диффузиофорезом, движением коллоидных частиц под действием градиентов концентрации растворенного вещества (26).Здесь градиент концентрации создается во время образования ветвей масляных капель, как показано на контурной карте на рис. 4. Таким образом, эти результаты предлагают подход к усилению переноса коллоидов в чрезвычайно ограниченном пространстве в тройной жидкой системе. Такая локально повышенная коллоидная подвижность дополняет диффузионнофорез, возникающий из-за градиентов концентрации электролита и неэлектролита в объемном растворе, потока растворенного вещества, испускаемого «маяком» или потоком Марангони в присутствии градиентов поверхностного натяжения (27⇓⇓⇓⇓– 32).Более того, коллоидная подвижность здесь также может иметь отношение к ряду интригующих явлений, таких как решение лабиринта или самодвижущиеся капли, усиленный перенос частиц в тупике каналов или автономное движение микронасосов с автономным питанием в наноразмерных и микромасштабных системах. (3, 27).
На пути к контролируемой квази-2D наноэкстракции.
Теперь мы кратко продемонстрируем, что образование ответвлений нанокапель потенциально может быть применено для наноэкстракции для концентрирования, разделения и анализа гидрофобных растворенных веществ в водных растворах.В этой демонстрации принципа действия вода, легированная красным красителем в концентрации 10 нМ, проходит через боковой канал, вызывая ограниченный эффект Узо, как показано на рис. 5 B . Красный краситель в воде экстрагируется и концентрируется в каплях масла на ветвях, что отражается в постепенно увеличивающейся интенсивности красного окрашивания капель с течением времени.
Этот метод наноэкстракции применим к широкому спектру гидрофобных соединений в воде, аналогично дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции (7⇓ – 9).Небольшой объем и большая площадь поверхности капель позволяют быстро концентрировать и разделять. Однако мы предполагаем еще больший потенциал для процесса наноэкстракции: обогащение растворенными веществами поверхностных нанокапелек происходит непосредственно из воды, без необходимости использования дисперсных органических растворителей, обычно требуемых при микроэкстракции. Таким образом, для многих гидрофобных соединений ожидаются более высокие коэффициенты концентрирования. Кроме того, концентрация и анализ гидрофобного растворенного вещества объединены в один этап.Таким образом, весь процесс предлагаемого нами подхода позволяет анализировать растворенное вещество, не требуя дополнительной стадии отделения концентрированного растворенного вещества от смеси масляной фазы, обогащенной аналитом, в дисперсии.
Выводы
В этой работе мы сообщаем об образовании нанокапель, когда эффект Узо ограничен квазидвумерным каналом. Такое ограничение дает нам уникальную возможность отслеживать во времени и пространстве процесс образования капель и отделить свертку множества физико-химических процессов от динамики перемешивания.Мы наблюдали дендритные паттерны ветвления нанокапель масла, показывающие универсальные углы ветвления со значением 74∘ ± 2∘, количественный анализ которых позволяет предположить, что формирование этих ветвей определяется внешним диффузионным полем. Эта работа также демонстрирует, что локальный градиент концентрации масла, создаваемый ветвями капель, может приводить в движение быстрое автономное движение коллоидных частиц, явление, которое потенциально может быть применено для значительного увеличения локального переноса коллоидов в сильно ограниченном 2D-пространстве.Мы также использовали эти ответвления нанокапель для наноэкстракции гидрофобного растворенного вещества в воде, чтобы значительно упростить концентрацию растворенного вещества и анализ in situ в один этап. Понимание, полученное в результате этой работы, дает ценные рекомендации по разработке растворителя и условий смешивания для контроля образования нанокапель, возникающих из-за эффекта Узо, который полезен для широкого спектра применений в аналитических технологиях, напитках, фармацевтике, косметике и современных материалах.
Материалы и методы
Химические вещества и растворы.
Исходный раствор полимеризуемого масла получали смешиванием 1,6-гександиолдиакрилата (HDODA; Sigma-Aldrich) и фотоинициатора 2-гидрокси-2-метилпропиофенона (Sigma-Aldrich) при объемном соотношении 10: 1. Первый раствор (т.е. раствор Узо) готовили путем добавления указанной выше смеси к водному раствору этанола. Объемное соотношение воды и этанола в растворе составляло 50:50 или 40:60. Аналогичные результаты были получены, когда мы попробовали неполимеризуемые масла, такие как витамин А в жидкой форме, олеиновая кислота и додекан.Второй раствор содержал насыщенную маслом воду или просто воду в случае масел с чрезвычайно низкой растворимостью. Кремниевые подложки, покрытые октадецилтрихлорсиланом (OTS-Si), были подготовлены и очищены с использованием ранее задокументированной процедуры (33).
Экспериментальная установка и характеристика роста ветвей.
Канал для потока, схематически изображенный на рис. 1, был построен путем сборки подложки OTS-Si между двумя верхними стеклянными пластинами, герметизированными уплотнительным кольцом. Расстояние от верхней пластины до поверхности подложки составляет примерно 20 мкм.Канал заполнялся раствором Узо через входной патрубок с последующей закачкой воды в канал при постоянном потоке 200 мкл / мин с помощью шприцевого насоса. Затем вода вытеснила раствор узо в глубоких боковых каналах, прежде чем диффундировать в поперечном направлении в гораздо более узкий внутренний канал, что привело к образованию ветвей капель. После их образования подложку освещали УФ-лампой (20 Вт, 365 нм) через верхнюю стеклянную пластину, что позволяло проводить полимеризацию капель с использованием установленных протоколов (34).Затем полимеризованные капли были охарактеризованы с помощью оптического микроскопа с режимом отражения или атомно-силового микроскопа.
Для визуализации процесса смешивания воду добавляли флуоресцеином (0,02%) и использовали флуоресцентный микроскоп для наблюдения за образованием структур ветвей в основном канале. Структуры ветвей анализировали путем измерения длины разветвлений (основной структуры) в разное время как под светлопольной, так и под флуоресцентной микроскопией. Кроме того, флуоресцентные микрошарики в окрашенной воде отслеживали с помощью флуоресцентной микроскопии.Видео снимались со скоростью 60 кадров в секунду.
Статистический анализ углов ответвлений слияния.
В наших измерениях углов структура ветвления была преобразована в двоичную форму и скелетонизирована, чтобы найти точки ветвления. Чтобы облегчить сравнение между наблюдаемыми здесь ветвями и ветвями в разветвленных потоках, мы определили «полный» угол точно так же, как указано в ссылках. 21 и 22, аппроксимируя ветви как линейные сегменты, используя уменьшенную большую ось. Отметим, что теоретическое предсказание в этих статьях фактически рассматривало угол в пределе, близком к точкам ветвления.С другой стороны, мы охарактеризовали угол около точек ветвления, приняв уменьшенную большую ось сегментов ветвления в непосредственной близости к точкам слияния. После фильтрации коротких волосатых веточек, которые невозможно отличить от выступающих капель, было получено от 47 до 160 углов в каждом случае, всего 660 углов. Мы получили средний угол 74∘ ± 2∘ (95% доверительный интервал) для всех полных углов и средний угол 97∘ ± 2∘ для всех ближних углов.
Численное моделирование.
Учитывая, что процесс образования ветвей определяется исключительно диффузией, мы решили уравнение диффузии ∂c∂t = D∇2c + s [1] с помощью метода погруженной границы, чтобы учесть движущуюся границу. Здесь c — поле концентрации, D — коэффициент диффузии, а s — эйлеров источник, используемый для имитации воздействия погруженного тела на поле концентрации. Погруженные границы дискретизируются в набор лагранжевых точек, которые представляют ветви. Источники Эйлера и Лагранжа связаны друг с другом через регуляризованную дельта-функцию, задаваемую формулой s (𝐱, t) = ∫S (𝐗 (s, t)) δ (𝐱 − 𝐗 (s, t)) ds, [2 ], где 𝐱 и 𝐗 — позиционные векторы эйлеровой и лагранжевой точек соответственно, а S — лагранжев истоковый член.
Чтобы обеспечить выполнение заданных условий на границе, мы определяем лагранжево поле концентрации, снова используя регуляризованную дельта-функцию, ∫c (𝐱, t) δ (𝐱 − 𝐗 (s, t)) d𝐱 = CΓ (𝐗 (s , t)), [3] где CΓ — лагранжево поле концентрации на границе.
В расчетах сначала рассчитывается поле предварительной концентрации c * с эйлеровыми источниками из предыдущего временного шага. Затем c * интерполируется на границу с помощью уравнения. 3 для получения обновленной лагранжевой концентрации C *, из которой мы вычисляем новый лагранжиан источник, используя S = CΓ − C ∗ Δt, [4] где Δt — временной шаг.Затем мы заполняем S в эйлеровом поле, используя уравнение. 2 . Наконец, уравнение диффузии пересчитывается, чтобы завершить обновление этого временного шага. Для дискретизации используется неявный метод конечных разностей второго порядка.
Используемая регуляризованная дельта-функция определяется как δh (𝐱 − 𝐗) = 1h4ϕ (x − Xh) ϕ (y − Yh) ϕ (z − Zh). [5] Здесь ϕ имеет форму четырехточечного кусочного дельта-функция, предложенная в исх. 35, ϕ (r) = {18 (3−2 | r | + 1 + 4 | r | −4r2) для | r | ≤1,18 (5−2 | r | −−7 + 12 | r | — 4r2), для 1≤ | r | ≤2,0, для 2≤ | r |.[6]
Условия эксперимента были такими же для видеороликов, показанных в фильмах S1 – S5. Состав раствора Узо был 25: 25: 1 для воды: этанола: масла. Кино S6 собирали, когда использовали водный раствор этанола вместо раствора Узо. Объемное соотношение вода: этанол составляло 2: 3. Для всех видеороликов скорость потока воды составляла 100 мкл / мин, а субстрат был гидрофобным. Все масштабные линейки 100 мкм.
Благодарности
X.H.Z. благодарит за поддержку Австралийский исследовательский совет (FT120100473 и DP140100805).Мы также благодарим Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek за финансовую поддержку и Нидерландский центр многомасштабного каталитического преобразования энергии.
Сноски
Автор: X.H.Z. разработал проект; З.Я.Л. разработала экспериментальную установку; З.Я.Л. и M.H.K. провели эксперименты; М.Х.К. провели анализ данных и подготовили рисунки; X.J.Z. провели численное моделирование; L.Y.Y., D.L. и X.H.Z. интерпретировал результаты; и Д.L. и X.H.Z. написал газету.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Эта статья представляет собой прямое представление PNAS. M.P.B. Приглашенный редактор по приглашению редакционной коллегии.
Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1704727114/-/DCSupplemental.
Узо
ПО ГРЕЦИИ
Греческий напиток, поднимающий настроение
Напиток узо с сильным анисовым вкусом и легким намеком на грецию — это прозрачный напиток, который приобретает молочный оттенок, когда в него наливается вода, и появляются ароматы, демонстрирующие другие его качества.Узо — это гораздо больше, чем просто напиток. Это образ жизни в Греции, так как он заставляет людей расслабляться, объединяет их, особенно когда его подают с
аппетитной мезедакией (лакомые кусочки)!
Узо происходит из Малой Азии и в настоящее время производится в Северной Греции, на островах Хиос и на островах Лесбос . Сложный и подробный производственный процесс отличается от рецепта к рецепту, который передается из поколения в поколение и остается семейной тайной.Напиток ароматизирован разновидностями трав , произрастающих на греческой земле, такими как кориандр, фенхель, звездчатый анис, дудник садовый и известный анис.
Брожение происходит в медных перегонных кубах, где алкоголь и ароматические травы выдерживаются в течение нескольких часов. Смесь перегоняют и испытывают несколько раз. Затем его хранят, чтобы аромат и текстура успокоились. Дистиллят разбавляют водой до получения желаемого содержания спирта, которое по закону должно быть выше 37,5% об., а затем разлили по бутылкам. Узо обычно состоит из меньшего количества виноградного дистиллята по сравнению с раки, но более 20% в соответствии с правилами. Сегодня в Греции насчитывается более 300 производителей узо.
Узо подают прямо, с водой или со льдом, в высоком тонком стакане, чтобы добавить сколько угодно воды. Этот напиток также используется в коктейлях, смешанных с фруктовыми и овощными соками, а также в ликерах. Некоторые ценители пьют узо поочередно с Греческим кофе , а другие добавляют несколько капель в свой кофе!
Узо пробуждает аппетит и заставляет жаждать вкусных греческих лакомых кусочков , называемых мезедес.Идеально сочетается с вяленым мясом или рыбой, а также с любым мясным ассорти. Напиток лучше всего подавать с хорошими друзьями на берегу моря и является частью греческого летнего ритуала!
Братья Катсарос Узо — Винный замок
Братья Катсарос Узо
Артикул:
1606207-1
Обычная цена
17 долларов.97
~~18,97 $~~
Цена продажи
17,97 $
Обычная цена
Распродажа Распроданный
Цена за единицу
/ за
Мгновенная экономия: 1 доллар.0
Купи этот товар и выиграй 17 очков
Присоединяйтесь к нашей программе лояльности и зарабатывайте баллы! Зарегистрироваться
Узо Катсарос производится из виноградного спирта высшего качества.Кристально чистая вода богата минералами из самого сердца равнин Фессалии. Секретная смесь семян и трав придает каждому узо индивидуальный вкус и характерный аромат. Его уникальный тонкий аромат и богатый натуральный вкус проистекают из «брака» во время дистилляции 14 ароматических семян и трав, таких как фенхель, анис, астероид, корица, мускатный орех (вы, конечно, позволите нам не упоминать их все) и т.д., которые выбираются с особой тщательностью, особенно во время сбора урожая.
Узо Катсарос производится из виноградного спирта высшего качества. Кристально чистая вода богата минералами из самого сердца равнин Фессалии. Секретная смесь семян и трав придает каждому узо индивидуальный вкус и характерный аромат. Его уникальный тонкий аромат и богатый натуральный вкус проистекают из «брака» во время дистилляции 14 ароматических семян и трав, таких как фенхель, анис, астероид, корица, мускатный орех (вы, конечно, позволите нам не упоминать их все) и т.д., которые выбираются с особой тщательностью, особенно во время сбора урожая.
Используйте стрелки влево / вправо для навигации по слайд-шоу или проведите пальцем влево / вправо при использовании мобильного устройства
.