Узо параметры: УЗО основные характеристики. Часть 1

Содержание

УЗО основные характеристики. Часть 1

Приветствую вас, уважаемые читатели сайта  elektrik-sam.info.

Эта статья продолжает цикл публикаций по электрическим аппаратам защиты, и в ней пойдет речь об устройствах защитного отключения, мы познакомимся с их основными характеристиками, которые необходимо знать, чтобы правильно ориентироваться при их выборе.

Основные характеристики УЗО указываются на передней панели корпуса, также там наносится торговая марка или бренд производителя и каталожный или серийный номер.

Итак, первая основная характеристика:

Номинальный ток УЗО In — максимальный ток, который УЗО может выдерживать длительное время, сохраняя при этом свою работоспособность и защитные функции. Указывается на передней панели.

Номинальный ток УЗО выбирается из стандартного ряда:

In = 6; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 125 А.

Значение номинального тока, как правило, определяется сечением используемых проводников внутри самого УЗО и конструкцией его силовых контактов.

Характеристики УЗО, так же, как и для автоматических выключателей указываются для температуры окружающего воздуха +30°С.

УЗО выполняет защиту только от токов утечки, а от токов перегрузки и короткого замыкания – нет, поэтому последовательно с УЗО необходимо устанавливать автоматический выключатель. Еще раз запоминаем – вместе с УЗО необходимо устанавливать автоматический выключатель!

Номинальный ток УЗО желательно выбирать на ступень выше номинального тока автоматического выключателя, контролирующего данный участок сети. Подробно об этом читайте в статье и смотрите видео Почему УЗО выбирают на ступень выше?

Т.е., если участок цепи защищает автомат на 16А, то УЗО желательно выбирать с номинальным током на ступень выше — 25А.

Следующая характеристика:

Номинальный отключающий дифференциальный ток IΔn — это ток утечки, при котором УЗО должно срабатывать при заданных условиях.
Этот параметр также называют чувствительностью УЗО или уставкой по току утечки.

Выбирается из следующего ряда:

IΔn = 6, 10, 30, 100, 300, 500 мА.

Это второй основной параметр УЗО, указывается на передней панели в амперах:

IΔn = 0,006; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 0,5 А.

Для защиты человека от поражения электрическим током при непосредственном прикосновении к токоведущим частям, УЗО должны срабатывать при дифференциальном токе не более 30 мА, поскольку большие значения тока опасны для жизни человека.

В индивидуальных жилых домах для защиты групповых цепей внутри дома (например, группы розеток, группы освещения) обычно устанавливают УЗО с уставкой 30 мА, т.к. при меньшем значении тока возможны ложные срабатывания (в электропроводке квартиры всегда есть естественный фоновый ток утечки).

Для влажных групп, в цепи которых включены душевая кабина, бойлер, стиральная машина, посудомоечная машина, если они выполнены отдельной линией, необходимо устанавливать УЗО с уставкой по току утечки 10 мА, поскольку влажная среда особо опасна сточки зрения электробезопасности.

В остальных случаях применяется УЗО с током утечки 30 мА (например, одна группа используется на несколько потребителей — ванная, коридор и кухня).

Для того, чтобы избежать частых срабатываний, под защитой одного УЗО не надо делать слишком больших групп.

В небольшой квартире можно установить одно общее УЗО с чувствительностью 30 мА в квартирном электрощитке. Однако в этом случае, если в линии возникнет ток утечки, то УЗО полностью обесточит всю квартиру.

Удобнее устанавливать отдельное УЗО на каждую групповую линию, или по одному на несколько групп — группу розеток, сан.узел, стиральную машину. В этом случае при появлении тока утечки в групповой цепи, будет отключена только эта группа, а другие электроприборы в других группах будут работать.

После вводного автомата устанавливается так называемое «противопожарное УЗО« с дифференциальным током 100 или 300 мА. Его назначение — контролировать состояние изоляции электропроводки и защищать от пожара. Со временем состояние изоляции электропроводки и оборудования постепенно ухудшается, и появляются условия для образования тока утечки. Этот ток может привести к нагреву какой-либо части электрооборудования или элементов строительной конструкции и, как следствие, привести к возгоранию.

Ориентировочное граничное значение мощности, которая способна вызвать возгорание горючих материалов дерева и пластмассы составляет 60 Вт. Чтобы предупредить возникновения пожара используют УЗО с уставками 100 или 300 мА, что меньше величины тока, вызывающего возгорание.

В жилых квартирах обычно применяются УЗО с дифференциальным током 100 мА.

В частном доме либо офисе лучше устанавливать УЗО с чувствительностью 300 мА, поскольку установка УЗО на меньший дифференциальный ток может приводить к ложным срабатываниям, особенно если электропроводка сильно разветвленная.

Двигаемся дальше:

Номинальный неотключающий дифференциальный ток IΔn0 – дифференциальный ток, который не вызывает отключение УЗО при заданных условиях эксплуатации.

Равен половине значения тока уставки:
IΔn0 = 0,5 IΔn.

Т.е. если через УЗО протекает дифференциальный ток, меньший номинального неотключающего дифференциального тока, УЗО не должно срабатывать. Дифференциальный ток, при котором УЗО автоматически срабатывает, должно находиться в диапазоне от номинального неотключающего дифференциального тока (IΔn0) до номинального отключающего дифференциального тока (IΔn).

Это очень важный параметр, который показывает, что УЗО с током отключения 10 мА должно срабатывать в диапазоне токов 5-10 мА, а УЗО на 30 мА – в диапазоне 15-30 мА. Т.е. УЗО с уставкой 10 мА может сработать при токе утечки от 5 мА, а УЗО с уставкой 30 мА может сработать при токе от 15 мА.

Идем дальше, следующая характеристика:

Номинальное напряжение Un – действующее значение напряжения, при котором УЗО полностью работоспособно. Обычно 220В или 380В. Также указывается на передней панели.

Для электронных УЗО это очень важный параметр, поскольку отклонение напряжение в электросети сети от номинального сильно влияет на его работоспособность.

Следующая характеристика:

Номинальный условный ток короткого замыкания Inc – показывает, какой максимальный ток короткого замыкания УЗО может выдержать и при этом остаться работоспособным (не выйти из строя). Определяет надежность и прочность УЗО, качество исполнения его механизма и электрических соединений. Иногда этот параметр называют «стойкостью к токам короткого замыкания».

Значения номинального тока короткого замыкания стандартизованы и равны:

Inc = 3000; 4500; 6000; 10 000 А.

Указываются на передней панели либо символом: например, Inc = 10 000 А, либо соответствующими цифрами в прямоугольнике.

В быту лучше использовать УЗО с показателем 6000 А. Кстати, в европейских странах не допускаются к эксплуатации УЗО с Inc, меньшим, чем 6000 А.

Двигаемся дальше:

Номинальная коммутационная способность Im— действующее значение ожидаемого тока, который УЗО способно включить, пропускать в течение времени размыкания и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения своей работоспособности. Должна быть не менее чем в 10 раз больше номинального тока или равна 500 А.

Im = 10 In или 500 А.

Значение этого параметра зависит от конструкции механизма отключения и качества контактов. УЗО хорошего качества имеют, как правило, гораздо более высокую коммутационную способность — 1000, 1500 А. Они надежнее, и в случае аварийной ситуации, например, при коротком замыкании на землю, УЗО, гарантированно отключат электроустановки, опережая автомат защиты.

Следующий параметр:

Номинальное время отключения Tn — это промежуток времени от момента внезапного появления отключающего дифференциального тока и до момента гашения дуги на всех полюсах УЗО.

Предельно допустимое время отключения УЗО — 0,3с. У электромеханических УЗО высокого качества быстродействие составляет 20-30 мс.

В следующей статье мы продолжим рассматривать характеристики УЗО.

УЗО основные характеристики. Часть 2.

Чтобы не пропустить выход новых статей по этой теме, подписывайтесь на новости сайта, форма подписки внизу статьи.

Смотрите подробное видео УЗО основные характеристики. Часть 1

Продолжение видео УЗО основные характеристики. Часть 2

До встречи в следующей статье!

Рекомендуемые статьи по теме:

Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — руководство.

Конструкция (устройство) УЗО.

Устройство УЗО и принцип действия.

Принцип работы трехфазного УЗО.

Работа УЗО при обрыве нуля.

Как проверить тип УЗО?

Почему УЗО выбирают на ступень выше?

Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?

Автоматические выключатели — конструкция и принцип работы.

Номиналы групповых автоматов превышают номинал вводного?

Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?

Менять ли автоматический выключатель, если его «выбивает»?

Основные характеристики УЗО. Технические характеристики устройства защитного отключения

Технологии с каждым годом совершенствуются и развиваются, чтобы дать людям максимум комфорта и безопасности. С другой стороны, комфорт и удобство современных электрических приборов еще не означает, что они абсолютно безопасны.

Серьезные проблемы вызывает перебои в работе домашней электропроводки. Короткое замыкание, перегрузки в работе сети, токи утечки – список проблем велик. Но эти проблемы легко решить, предотвратив их появление. Например, от токов утечки защищает устройство с функцией защитного отключения (УЗО), известное как выключатель дифференциального тока (ВДТ). Далее мы расскажем, как правильно выбрать ВДТ (УЗО) для жилища.

Приветствую всех друзья на сайте «Электрик в доме». Данный материал — продолжение цикла статей по особенностям электроаппаратов защиты, в том числе и ВДТ (УЗО). В этой статье мы узнаем, что нужно знать при выборе этого устройства, какие характеристики УЗО требуют пристального внимания.

Важность правильного выбора УЗО?

Сегодня на рынке присутствует большое число самых разных моделей выключателей дифференцированного тока, существенно различающихся между собой. Отличия заключаются в технических параметрах, методе установки и месте его использования.

Если модель ВДТ (УЗО) выбрана ошибочно, с неправильными характеристиками, то возможны следующие последствия.

Автоматика будет ошибочно реагировать, принимая за аварийную ситуацию маленькие утечки тока, которые обычно есть в домашней электросети. В старой проводке эти утечки встречаются чаще.

Часто люди выбирают ВДТ (УЗО) с завышенными характеристиками, в результате чего ВДТ может срабатывать с некоторой задержкой времени или вообще не почувствовать аварийную ситуацию как таковую. В этом случае вероятно получение электрической травмы.

Встречаются случаю, когда подключение ВДТ выполнено по неправильной схеме. Производители на корпусе самого устройства отображают схему подключения с расположением контактов для подключения фазных и нулевых проводников. Если подключение выполнит неправильно или подать питание с обратной стороны это также может привести к «нечувствительности» ВДТ при возникновении аварийной ситуации.

Чтобы подобные ошибки обошли вас стороной, давайте изучим основные характеристики УЗО (ВДТ) перед покупкой.

Расшифруем основные характеристики УЗО

На корпусе любого коммутационного аппарата, будь то автоматический выключатель или выключатель дифференциального тока, наносится специальная маркировка его технических характеристик. По этим данным и выполняют подбор устройства под заданные условия эксплуатации.

Давайте как говорится на пальцах разберем все основные характеристики УЗО, я постараюсь очень подробно описать каждую из них.

1) Торговая марка устройства и серийный номер

Все технические характеристики УЗО наносятся фирмой изготовителем на передней части корпуса. Первым что бросается в глаза, это конечно же бренд устройства.

Но фото можно увидеть устройства защитного отключения трех разных фирм производства и на каждом из них производитель обозначает свою марку и серию (линейку). УЗО фирмы hager, IEK, Schneider Electric.

2) Номинальный рабочий ток УЗО

После обозначения серии на корпусе устройства можно увидеть значение номинального тока. Что такое номинальный ток? Это максимальное значение тока, который может проходить через УЗО длительное время, не принося ему никакого вреда.

Номинальный ток одна из самых важных характеристик узо которая обуславливается способностью силовых контактов и внутренних проводников устройства выдерживать нагрузки сохраняя при этом свои защитные функции и работоспособность. Шкала номинальных токов стандартная: 16 А, 25 А, 40 А, 63 А, 80 А 100 А, 125 А.

При выборе УЗО нужно помнить, что внутренней защиты от сверхтоков в нем не предусмотрено, УЗО защищает и реагирует только на ток утечки. Поэтому последовательно с устройством защитного отключения обязательно должен устанавливаться автоматический выключатель. Номинальный ток автомата должен быть меньше или равен номинальному току УЗО.

Но с учетом того что автоматические выключатели способны длительно долго пропускать через себя 13 % перегруза и не отключаться (1.13 I ном.), а при перегрузке от 13 до 45 % автомат отключится только в течении 1 часа РЕКОМЕНДУЕТСЯ выбирать номинальный ток УЗО на ступень выше номинала автомата. Например, если в цепи устанавливается автоматический выключатель на 16 Ампер, то УЗО берется на 25 А.

3) Номинальный отключающий дифференциальный ток УЗО IΔn

Номинальный дифференциальный ток — это ток утечки, при котором узо срабатывает. Ток утечки обязательно указывается на корпусе устройства и обозначается как IΔn. Как и для рабочего тока для дифференциального тока есть свои стандартные уставки (номиналы). Номинальный дифференциальный ток УЗО может быть следующего значения: 6 мА, 10 мА, 30 мА, 100 мА, 300 мА, 500 мА.

С каким током утечки выбрать УЗО для дома? Величина тока неотпускания когда человек не в состоянии самостоятельно разжать руки при поражении электрическим током составляет 30 мА. Соответственно для защиты человека УЗО должно выбираться с дифференциальным током не более 30 мА.

УЗО с номиналом 10 мА применяют для защиты в помещениях с повышенной влажностью, такие как ванные, душевые, туалеты, балконы и т.п. А также устанавливают на линию для таких потребителей как стиральная машина, бойлер, посудомоечная машина, теплый пол и т.п.

УЗО с номиналом 30 мА применяют в жилых помещениях и устанавливаются на обычные розеточные группы и сеть освещения.

УЗО с номиналом 100 мА, 300 мА и 500 мА применяют в качестве противопожарных. Их задача предотвратить возникновение пожара при нарушении изоляции в электропроводке. Такие устройства устанавливаются сразу после вводного автомата. Применять УЗО с таким дифференциальным током для розеточной линии нельзя так, как для человека ток в 100 мА является смертельным.

4) Номинальное напряжение

Еще одна важная характеристика УЗО номинальное напряжение. Для однофазных устройств его значение равно 230 Вольт, для трехфазных 400 Вольт. Значения указаны для переменного напряжения.

Почему это одна из важных характеристик? Дело в том, что устройства защитного отключения электронного типа очень чувствительны к колебаниям напряжения. Основным рабочим органом таких устройств является электронная плата, для питания которой берется напряжение из сети.

Соответственно если напряжение в сети не будет соответствовать паспортным данным УЗО, его работоспособность может оставлять желать лучшего.

5) Номинальный условный ток короткого замыкания Inc

Одна из характеристик, по которой можно определить качество устройства является условный номинальный ток короткого замыкания УЗО. Обозначается как Inc и указывается на лицевой панели.

О чем свидетельствует данный параметр? В сети постоянно возникают повреждения, которые приводят к появлению токов короткого замыкания и перегрузки. Хотя УЗО и устанавливают совместно с автоматическими выключателями, это не спасает от протекания через него сверхтоков. Как быстро бы автомат не отключал поврежденный участок, какой то промежуток времени через УЗО проходит ток короткого замыкания (КЗ).

Параметр Inc показывает стойкость к токам КЗ, то есть величину тока которую может пропустить через себя УЗО не теряя своей работоспособности.

Стандартные значения условного тока КЗ Inc следующие: 3000 А, 4500 А, 6000 А, 10000 А. Чем больше этот параметр тем лучше.

6) Номинальная включающая и отключающая способность Im

Данная характеристика имеет сходство с предыдущим параметром но в отличии от тока короткого замыкания который ликвидируется работой автоматического выключателя, этот показатель коммутируется самим УЗО.

Это такое значение действующего тока, которое устройство защитного отключения способно включить, пропускать через себя в течении времени размыкания и отключить в то время как дифференциальный ток заставляет УЗО сработать без нарушений своей работоспособности.

Я бы охарактеризовал этот параметр как показатель нагрузочной способности контактной группы. НЕ НУЖНО ПУТАТЬ ток отключения и включения (Im) с номинальным током УЗО — это разные показатели!

В соответствии с нормативными требованиями ГОСТ Р 51326.1-99 п. 5.3.8, минимальное значение тока отключения и включения должно быть в 10 раз больше номинального тока УЗО либо равным 500 Ампер (Im=10*In или 500 А).

У качественных брендов этот показатель может быть равным 1000 А, 1500 А и даже 3000 А.

7) Номинальная дифференциальная включающая и отключающая способность IΔm

Данный параметр показывает способность УЗО включить, пропускать через себя в течении времени отключения и отключить без нарушений своей работоспособности дифференциальный ток короткого замыкания.

Для примера представим ситуацию, когда произошло повреждение внутри какого-нибудь электроприбора, фаза пробила на корпус и возникла утечка. Причем утечка довольно таки большая скажем 300 А и равносильна току короткого замыкания. Силовые контакты УЗО рассчитаны на размыкание тока такой величины без риска потери работоспособности. Это касается и ситуации когда УЗО включают на поврежденный участок при такой утечке.

В соответствии с нормативными требованиями ГОСТ Р 51326.1-99 п. 5.3.9, минимальное значение дифференциального тока отключения и включения должно быть в 10 раз больше номинального тока УЗО либо равным 500 Ампер (IΔm=10*In или 500 А).

По сути, величина номинальной включающей способности и дифференциальной включающей способности равны между собой Im = IΔm.

8) Номинальный неотключающий дифференциальный ток IΔn0

Продолжаем рассматривать основные характеристики УЗО и следующая из них очень важная (некоторые новички о ней даже и не слышали).

Это величина дифференциального тока, которая при заданных условиях эксплуатации не приводит к срабатыванию УЗО. Согласно вышеупомянутого ГОСТ Р 51326.1-99, п.5.3.4. значение номинального неотключающего дифференциального тока является стандартным и равняется 0.5 от уставки номинального тока утечки (IΔn0 = 0,5 IΔn).

Что характеризует данный параметр? А характеризует данный параметр порог срабатывания устройства. Например, если через УЗО будет протекать ток утечки меньше чем «неотключающий дифференциальный ток IΔn0» то УЗО не будет срабатывать. УЗО будет отключаться лишь в том случае, когда через него будет проходить ток утечки в диапазоне от номинального неотключающего диф. тока (IΔn0) до номинального отключающего диф. тока (IΔn).

Естественно если утечка будет больше номинального отключающего дифференциального тока (IΔn) УЗО также будет срабатывать.

Из описанного выше можно сделать вывод, если у Вас дома установлено УЗО с дифференциальным током 10 мА то сработает оно только тогда, когда утечка будет от 5 мА и выше. УЗО с номиналом 30 мА, сработает при утечке от 15 мА и выше.

9) Время отключения УЗО

Промежуток времени между моментом внезапного возникновения тока утечки (отключающего дифференциального тока), срабатывания отключающего механизма, размыкания контактов и гашения дуги между ними. Время отключения часто называют временем срабатывания УЗО.

Согласно ГОСТ Р 51326.1-99 п. 5.3.12 для выключателей дифференциального тока типа AC время отключения не должно быть больше 30 мс при номинальном отключающем дифференциальном токе.

10) Тип УЗО

Данная характеристика показывает, как будет реагировать устройство при возникновении токов утечки с составляющими постоянных и пульсирующих токов.

Распознать какого типа УЗО можно по маркировке, которая наносится на лицевой панели. Маркируется буквами и символами (либо просто символом). Бывает тип AC, A, B, S, G. Самые распространенные из них первых два типа их наиболее часто применяют в быту. Кстати я уже публиковал статью о том, чем отличается между собой УЗО типа A и AC.

Например, УЗО типа AC реагирует только на переменный ток утечки синусоидальной формы. На лицевой панели таких устройств можно увидеть значок в виде синусоиды.

Устройство защитного отключения типа A сработает при возникновении, как переменного синусоидального тока, так и пульсирующего постоянного тока утечки.

Кстати в виду широкого использования электронной техники (компьютеров, телевизоров, ст.машин) для бытового применения рекомендуется использовать именно УЗО типа А.

11) Схема подключения питания

Практически все производители на лицевой панели отображают схему подключения с обозначением клемм для подключения проводов. Так нулевой проводник должен подключаться на клемму с обозначением нейтрали — «N». Клемма для подключения фазного проводника имеет обозначение «1» — «2» (может быть без обозначений).

Меня часто спрашивают, куда подключать питание к УЗО сверху или снизу? К УЗО электромеханического типа питание может подаваться как на верхние клеммы, так и на нижние. У качественных фирм производителей для этих целей даже предусмотрены специальные контакты под гребенчатую шину на нижних клеммах.

Для УЗО электронного типа питание подается ТОЛЬКО НА ВЕРХНИЕ КЛЕММЫ. Это также должно прописываться и в инструкции по эксплуатации.

В виду того что многие пользователи не могут точно определить какого типа перед ним УЗО электронное или электромеханическое я РЕКОМЕНДУЮ всегда подключать питание на верхние клеммы.

Вот собственно и все дорогие друзья, мы рассмотрели основные технические характеристики УЗО ознакомившись с которыми можно сделать правильный выбор в сторону того или иного устройства которое Вам необходимо.

Обращаю внимание, что характеристики именно основные и довольно не все, я много оставил не упомянутых, иначе статья получилась бы очень объемной. За кадром остались такие как номинальная частота, механическая и электрическая износостойкость, рабочая температура, степень защиты (IP), временная задержка, координация изоляции и т.д. Но это уже совсем другая история.

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Устройства защитного отключения, технические характеристики

Устройство защитного отключения (УЗО) предназначено для отключения цепи в случае появления токов утечки, возникающих при электрическом пробое изоляции проводки, а также в результате прикосновения человека к фазному проводу или корпусу оборудования, оказавшемуся под напряжением из-за электрического пробоя. В этом случае значение тока, приходящего по фазному проводу, отличается от тока уходящего. Разница между этими значениями и будет являться величиной тока утечки, или дифференциальным током. Электрическим проводником для дифференциального тока может быть не только человек, но и любые токопроводящие части, которые электрически соединены с землей. Например, влажная штукатурка, контактирующая с оголенным участком старой проводки и замыкающая ее на землю. При достижении дифференциальным током определенного значения УЗО срабатывает и размыкает цепь. При этом ни тепловой, ни электромагнитный расцепители автоматического выключателя на такое увеличение тока попросту не прореагируют.

Таким образом, УЗО предназначено для защиты людей от поражения электрическим током при неисправностях электрооборудования или при контакте с находящимися под напряжением частями электроустановки, а также для предотвращения возгораний и пожаров, вызванных замыканием на землю. Эти функции не свойственны обычным автоматическим выключателям, реагирующим лишь на перегрузку или короткое замыкание.

Технические характеристики УЗО включают в себя несколько основных параметров, позволяющих определить возможность его применения для защиты разных электрических цепей и сделать правильный выбор устройства: величина тока утечки (ток срабатывания) Idn, номинальное время отключения УЗО (время срабатывания) Тn, максимальная величина тока короткого замыкания Inc, номинальное напряжение Un, номинальный ток In

Номинальный отключающий дифференциальный ток (ток утечки) Idn основная характеристика УЗО. Данное значение показывает величину дифференциального тока, при котором УЗО должно срабатывать при заданных условиях. Во многих случаях утечки электрического тока на землю, которые возникают вследствие старения либо повреждения изоляции, могут достигать значения в 500 мА. Этой величины часто бывает достаточно для возгорания некоторых легковоспламеняющихся материалов. Ток утечки возникает и в случае прикосновения человека к токоведущей части электрического прибора, а его величина при этом может достигать 200 мА, тогда как для поражения электрическим током достаточно тока силой 30 мА. Таким образом, своевременное срабатывание УЗО при утечке тока до 500 мА должно защитить объект от возгорания, а при токе до 30 мА — человека от поражения электрическим током. В зависимости от назначения номинальный отключающий дифференциальный ток УЗО выбирается из следующего ряда стандартных величин, который используют производители: 6; 10; 30; 100; 300; 500 мА.

УЗО не может отличать объекты, включенные в его электрическую цепь (будь то человек или электроприбор), и если человек возьмется одновременно за фазу и рабочий ноль, то утечки тока не будет и УЗО не сработает.

Номинальное время отключения УЗО Tn — это промежуток времени с момента возникновения утечки тока до отключения напряжения аварийного участка электрической цепи. В зависимости от характеристики устройства этот параметр обычно не превышает 0,03—0,3 с при дифференциальном токе, равном Idn.

Номинальный условный ток короткого замыкания Inc или предельно допустимый ток, УЗО — характеристика, определяющая надежность и прочность устройства, качество исполнения его механизма и электрических соединений при протекании сверхтока (тока короткого замыкания в сети). Иными словами, предельный ток УЗО показывает, насколько прибор устойчив к сверхтокам и какова вероятность выхода УЗО из строя в случае возникновения короткого замыкания в защищаемой цепи. Обычно используются УЗО с предельными токами 3000, 4500, 6000 и 10 000 А.

Номинальное напряжение Un — значение напряжения, установленное изготовителем УЗО, при котором устройство работоспособно. Чаще всего оно равно 220 или 380 В. Следует отметить, что от напряжения в сети в значительной степени зависит работоспособность электронного УЗО. Номинальный ток In — максимальный ток, при котором УЗО сохраняет свою работоспособность продолжительное время (ток нагрузки, который УЗО может проводить в рабочем режиме). Номинальный ток УЗО выбирается из следующего ряда: 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 63; 80; 100; 125 А.

Основным элементом УЗО является дифференциальный трансформатор, который отслеживает разность входящих и выходящих токов, проходящих через прибор. В нормальном режиме, когда утечек нет, дифференциальный ток равен нулю. При возникновении утечек на отслеживающей обмотке дифференциального трансформатора появляется разностное напряжение, которое усиливается и передается исполнительному устройству. Сигнал о наличии дифференциального тока сразу же приводит к разрыву электрических контактов и обесточиванию цепи.

Устройства защитного отключения с номинальным дифференциальным током до 30 мА обеспечивают надежную защиту и в том случае, когда ток протекает через тело человека в результате непреднамеренного прямого прикосновения к токоведущим частям. Такую надежную защиту не может обеспечить никакое другое устройство.

Наряду с техническими параметрами, указанными в паспорте и на корпусе УЗО, большое значение имеют качество компонентов и материалов, из которых оно собрано, а также качество самой сборки. Это в значительной степени зависит от страны происхождения, производителя, торговой марки и цены. Однако независимо от этого следует периодически, не реже чем раз в месяц, проводить проверку УЗО с помощью тестовой кнопки, расположенной на передней панели устройства.

Некоторые производители оснащают УЗО дополнительной индикацией, а также наносят на корпус схему подключения.

В зависимости от характера нагрузки в защищаемой сети устройства защитного отключения подразделяются на следующие типы: АС, А, В, S, G.

УЗО типа АС гарантированно срабатывает только при утечке переменного тока, медленно нарастающей или возникающей внезапно. Если утечка произошла после узла типа выпрямителя, тиристорного регулятора и т. п. и ток является пульсирующим (выпрямленным) или постоянным, то УЗО типа АС с большой вероятностью не сработает. При этом из-за насыщения сердечника постоянным током такое УЗО утратит чувствительность и к утечкам переменного тока, т. е. из-за пульсирующей утечки в одном приборе УЗО может перестать защищать всю линию.

Устройство типа А не имеет недостатков, характерных для УЗО типа АС, и реагирует на переменный синусоидальный и пульсирующий постоянный дифференциальные токи, возникающие внезапно либо медленно возрастающие.

УЗО типа В срабатывает при возникновении переменного, постоянного и выпрямленного дифференциального тока.

УЗО типа S, называемое селективным, как и устройство типа АС, срабатывает лишь при возникновении переменного синусоидального дифференциального тока, но с задержкой времени отключения в пределах от 0,13 до 0,5 с.

УЗО типа G по времени срабатывания занимает промежуточное положение между типом АС и типом S, но с меньшей выдержкой времени.

Каждый из типов УЗО имеет свою область преимущественного применения. Так, в бытовых сетях наиболее широко используются УЗО типов АС и А.

По конструкции УЗО могут быть электромеханическими и электронными.

УЗО могут быть как однофазными, так и трехфазными. В однофазных устройствах сравниваются токи фазы и нуля, в трехфазных УЗО — суммы токов фаз с током в нулевом проводе.

Смотрите также:

Посмотрите видео

Устройства защитного отключения

Параметры УЗО показанные на его корпусе

Вступление

Согласно стандартам и нормативам, производства и испытаний УЗО имеют целый список параметров и характеристик. Знать их все не реально, да и незачем. Вряд ли вы пойдете покупать УЗО со справочником и будете сверять марку УЗО с таблицами, да и найти такие таблицы не так просто.

Согласно нормативам производители УЗО обязаны наносить на корпус основные параметры УЗО важные для их правильного монтажа. Посмотрим параметры УЗО нанесенные на его корпусе, на примере УЗО IBK ВД1-63.

Основные параметры УЗО нанесенные на его корпус

Сразу замечу, что в зависимости от производителя и страны производителя количество параметров может быть меньше.

1. Обозначения клемм подключения устройства к питающей цепи. 2. Обозначения клемм подключения нагрузки к устройству. 3. Производитель прибора. В сокращенном варианте, авторский логотип. 4. Модель УЗО. Модель устройства согласно ассортименту выпускаемой продукции производителя. Чаще в сокращенном варианте. 5. Номинальный ток. Значение тока, которое УЗО может пропускать в нормальном режиме «замкнуто». 6. Номинальное напряжение: Величина напряжения, для которого рассчитано устройство. 7. Номинальная частота тока: Значение частоты тока, на которое рассчитано УЗО. Для одного УЗО может быть несколько значений частоты тока. 8. Дифференциальный ток срабатывания. Значение дифференциального тока, при котором срабатывает (размыкается) УЗО. Это значение можно назвать током не срабатывания, то есть до этой величины УЗО будет работать в режиме «замкнуто». 9. Буквенный тип УЗО, по типу дифференциального тока срабатывания. Приняты буквы: А, АС, B, S, G.

10. Схематичное обозначение типа УЗО по типу тока срабатывания; 11. Температурная характеристика УЗО. Чаще указана минимальная температура, при которой УЗО останется работоспособным; 12. Схема подключения УЗО. Сама по себе, схема не имеет особого практичного значения. Однако, важна для моментального определения типа УЗО по зависимости работоспособности УЗО от подачи на него электропитания.

Здесь остановимся.

Есть два типа УЗО по зависимости электропитания устройства. Электромеханическое УЗО не требует подачи электропитания на вводные клеммы, такое УЗО срабатывает, используя мощность дифференциального тока.

Электронные УЗО, не работают без подачи электропитания на вводные клеммы. В их схеме есть усилитель тока, который не будет работать без стороннего источника.

Более стабильны и надежные электромеханические УЗО.

13. Величина тока КЗ (короткого замыкания). Напоминаю, УЗО без защиты от сверхтоков не «видит» короткого замыкания и не отключает цепь при появлении сверхтоков КЗ. Но при сверхтоках выделяется большое количество тепловой энергии, так вот, это значение тока короткого замыкания указанное на корпусе устройства, и показывает какое, значение сверхтока, выдержит УЗО. 14. Осталось два значка: Росстандарта и стандарта на пожароустойчивость. Значки формальные, означают, что УЗО прошли все необходимые испытания по ГОСТ.

Предпочтительные и стандартные величины устройств защитного отключения

По стандартам, есть такие понятия, Предпочтительные и стандартные значения УЗО. Можно сказать, что это значения наиболее используемых УЗО.

  • Предпочтительные величины номинального напряжения 240 Воль и 120 Вольт;
  • Стандартные величины номинального тока 6, 10, 13, 16  10, 20, 32 Ампер;
  • Стандартные величины номинального отключающего дифференциального тока выбирают из ряда: 0,006; 0,01; 0,03 Ампер.
  • Предпочтительными величинами номинальной частоты являются 50 и 60 Гц.
  • Стандартная величина номинального условного тока КЗ 1500 Ампер(импорт до 10000 А).

Иногда производители переносят часть марркировки на боковые стенки корпуса.

И последнее напоминание

УЗО установленные в электрическую цепь, должны защищаться от короткого замыкания с помощью автоматических выключателей (предохранителей) с меньшим значением тока срабатывания. ГОСТ Р 50571.4.

©Ehto.ru

Статьи по теме: УЗО

Устройство защитного отключения (УЗО), характеристики и применение

Основные параметры и применение УЗО

Типы и основные параметры УЗО и дифавтоматов

УЗО и дифавтоматы разделяют по следующим типам и параметрам:

  • род тока утечки (дифференциального тока)
  • чувствительность к току утечки
  • задержка срабатывания
  • принцип действия
  • число полюсов
  • номинальное напряжение
  • номинальный рабочий ток
  • характеристика срабатывания (время-токовая характеристика), только для дифавтоматов

Типы УЗО и дифавтоматов по виду тока утечки

Все выпускаемые УЗО и дифавтоматы по роду тока утечки (дифференциального тока) можно разделить на следующие типы:

  1. Тип АС — УЗО типа АС срабатывает при мгновенном возникновении переменного  тока утечки в контролируемой цепи или при его плавном нарастании. Это самый распространенный и недорогой тип УЗО. Рекомендуется для бытового применения. На корпусе УЗО типа АС можно увидеть надпись «АС» или символ «~».
  2. Тип А — УЗО или дифавтомат типа А срабатывают при мгновенном возникновении переменного или постоянного пульсирующего тока утечки в контролируемой цепи или при их плавном нарастании. На корпусе устройства типа А можно увидеть надпись в виде буквы «А» или символ в прямоугольнике из или волнистой линии и линии с выступами. Тип А можно применять во всех случаях. Стоимость его в несколько раз дороже предыдущего из-за контроля постоянного (пульсирующего) тока, который  возникает в неисправных импульсных блоках питания бытовой техники.
  3. Типа В — УЗО типа В реагирует на возникновение в контролируемой цепи переменного, постоянного или выпрямленного тока утечки. Этот тип УЗО для квартиры или дачи покупать не нужно — нет смысла переплачивать. Оно больше подходит для промышленных объектов.

УЗО типа АС, А и В имеют время срабатывания порядка 0,02-0,03 (с). Электромеханическими бывают только УЗО типа АС, УЗО типа А или В – электронные.

 

Типы УЗО по чувствительности к току утечки

По чувствительности к дифференциальному току или току утечки УЗО и дифавтоматы подразделяются на такие основные типы:

  1. 10 мА – УЗО срабатывает при токе утечки более 0,01А. В быту не используются, т.к. к срабатыванию такого УЗО может привести даже простая искра от статического электричества, накопленного, например, на синтетической одежде. Однако их применение желательно во влажных помещениях, например ванных комнатах, т.к. сопротивление мокрой кожи очень низкое и опасным может стать даже ток в 15мА.
  2. 30 мА – наиболее распространенные бытовые защитные УЗО срабатывающие при токе утечки 0,03 А. Такой ток уже может быть опасен для человека.
  3. 100 мА – УЗО с током срабатывания 0,1 А не могут быть использованы как защитные, т.к. ток 0,1А смертельно опасен даже при кратковременном воздействии. Возможно их использование в качестве противопожарных, кроме того часто используются в качестве селективных.
  4. 300 мА — УЗО с током срабатывания 0,3 А и более (0,5А, 0,6А), как и предыдущие, с током срабатывания 0,1 А, используются в качестве противопожарных и селективных в щитах с большим количеством групповых УЗО.

 

Типы УЗО по задержке срабатывания, селективность

По выдержке времени УЗО делятся на 2 типа:

  1. УЗО типа S — УЗО типа S является селективным, т.е. имеет выдержку времени на срабатывание около 0,15-0,5 (с). Его целесообразно применять, когда в линии установлено несколько УЗО.
  2. УЗО типа G — УЗО типа G является тоже селективным, но имеет меньшую выдержку времени на срабатывание около 0,06-0,08 (с) и в бытовых сетях не используются.

Например, в квартирном щитке у нас имеется 2 группы нагрузок (розетка №1 и розетка №2). На групповые нагрузки устанавливаем УЗО типа АС или А (без выдержки времени), а на ввод квартиры устанавливаем УЗО типа S. В случае утечки на одной из групп, вводное УЗО сработает только в том случае, когда групповое УЗО поврежденной линии по каким-то причинам не сработает.

Также селективности срабатывания УЗО можно добиться не выдержкой времени, а с помощью установок УЗО с различной чувствительностью к дифференциальному току. Этот способ более распространен в наше время. Например, в том же квартирном щитке у нас имеется 2 группы нагрузок (розетка №1 и розетка №2). На групповые нагрузки устанавливаем УЗО типа АС или А с установкой дифференциального тока 30 (мА), а на ввод устанавливаем УЗО типа АС или А с установкой дифференциального тока 100 (мА). Таким образом, при повреждении на розеточной линии будет срабатывать  УЗО поврежденной линии, а не вводное УЗО, которое может обесточить всю квартиру.

Бывают случаи, когда ток утечки в поврежденной цепи достигает значения, превышающего установки обоих УЗО. В первом примере селективность не нарушится. А вот во втором примере может сработать любое из двух УЗО, что усложнит поиск неисправности

 

Типы УЗО и дифавтоматов по принципу работы

По принципу срабатывания УЗО и дифавтоматы делятся на:

  1. Электромеханические — Электромеханические УЗО не зависят от напряжения сети, а источником их срабатывания является непосредственно ток утечки или дифференциальный ток в поврежденной линии.
  2. Электронные — С электронными УЗО все обстоит иначе. Они зависят от напряжения питающей сети и для отключения поврежденного участка цепи им необходим внешний источник питания, чтобы обеспечить работу встроенной в него электрической схемы с электронным усилителем. Поэтому электронные УЗО менее распространены из-за  меньшей надежности по сравнению с электромеханическими.

Например:  на розеточной линии, откуда у нас питается СВЧ-печь, установлено электронное УЗО. Предположим, что по неизвестным  причинам в подъездном щите  оборвался ноль. В этот же момент произошла внутренняя неисправность электропроводки в СВЧ-печи, где фаза замкнула на корпус, т.е. опасный потенциал появился на корпусе СВЧ-печи. Если в это время случайно дотронуться до корпуса, то электронное УЗО это проигнорирует, т.к. отсутствует питание его внутренней схемы из-за обрыва нуля в щитке. Конечно, вероятность такого случая очень мала (в одно время оборвался ноль и произошла неисправность в электрическом приборе), но тем не менее это возможно. Выход из такой ситуации нашли производители электронных УЗО. Они придумали следующее. Если вдруг исчезает напряжение источника питания  электронного УЗО, то оно, с помощью встроенного электромагнитного реле, отключает цепь нагрузки. Однако такие виды УЗО дороги и встречаются редко.

Подводя итоги в данном пункте, можно рекомендовать для бытового применения электромеханические УЗО, хоть они по стоимости и чуть дороже электронных, но, при этом, намного надежнее. Как можно отличить электромеханическое и электронное УЗО?. Можно предложить два способа.

Первый способ — это рассмотреть схему, изображенную на корпусе УЗО. Если УЗО электромеханическое, то у дифференциального трансформатора отсутствует прямой контакт с питающим напряжением. У электронных УЗО на схеме структурно изображена плата (треугольник на схеме), которая запитана с проходящих через УЗО проводников.

  

Второй способ — с помощью обычной батарейки. Берем  «Крону» или пальчиковую «АА» или другую, способную обеспечить ток более тока срабатывания УЗО, например 0,03А — для УЗО на ток утечки 30мА. К клеммам/полюсам батарейки присоединяем (например, приматываем изолентой)  2 провода. УЗО включаем, т.е. взводим ручку в верхнее положение, а затем один провод присоединяем на один из полюсов входа УЗО, а другой на выход того же полюса, т.е. ток от батарейки должен пройти через один из полюсов УЗО. Если произойдет его отключение — значит, что УЗО электромеханическое.

 

Типы УЗО по числу полюсов и номинальному напряжению

По числу полюсов УЗО делятся на:

  1. Двухполюсные УЗО (2P) — Двухполюсное УЗО применяется в однофазной бытовой сети для защиты людей от поражения электрическим тока и предотвращения возникновения пожаров.
  2. Четырехполюсные УЗО (4P) — Четырехполюсные УЗО применяется в трехфазной сети 3*380В или 3*220В.

Двухполюсные УЗО и Дифавтоматы имеют рабочее номинальное напряжение 230В, а четырехполюсные – 400 (380) В. Соответственно двухполюсные УЗО не используются в трехфазных сетях, а четырехполюсные — в однофазных.

 

Номинальный рабочий ток и характеристика срабатывания

На корпусе УЗО или Дифавтомата указывается его номинальный рабочий ток. В случае Дифференциального выключателя, т.е. собственно УЗО, указано значение тока в амперах (например, 20, 40 или 63), который устройство может выдерживать длительное время, без потери работоспособности и перегрева.  Обратите внимание, что указан именно рабочий ток, протекающий через УЗО в нагрузку в нормальном рабочем режиме работы, а не ток утечки.

В случае Дифференциального автомата, т.е. УЗО, совмещенного с автоматическим выключателем, указывается рабочий номинальный ток автоматического выключателя. Точно так же, как на обычном автоматическом выключателе, кроме номинального тока, на корпусе Дифавтомата указывается характеристика срабатывания В,С или D, которая определяет особенности срабатывания магнитного и теплового расцепителей. К чувствительности дифавтомата к типу и величине тока утечки эти характеристики отношения не имеют.

В бытовых квартирных щитках в группах розеточных линий наиболее часто используют УЗО с номинальным током 25-40А и дифавтоматы с  номинальным током 25-40А и характеристикой срабатывания В или С. При выборе УЗО следует уделить номинальному току особое внимание и не допускать использования УЗО с превышением номинального тока. УЗО необходимо в обязательном порядке защищать автоматическим выключателем. При этом автомат подбирается по параметрам нагрузки, а УЗО берется с номинальным током на ступеньку выше.

Например: группа розеток защищена автоматом с характеристикой срабатывания «С» и номинальным током 16 А. Мы решили установить последовательно автомату УЗО с номинальным током 16 А. Вдруг, по некоторым причинам наша розеточная линия  перегрузилась на 30% (ну бывает). В этом случае, согласно графика срабатывания расцепителей С, автомат отключится за время до 60 минут. Получается, что все это время через УЗО будет проходить ток более 20 А, превышающий его номинальный ток, что приведет к его перегреву и выходу из строя. Чтобы избежать подобного, надо устанавливать УЗО с номиналом на одну или более ступеней больше, чем номинальный ток аппарата защиты. Для приведенного выше примера это будет 25 А или более.

 

Отличие Дифференциального автомата от УЗО

Речь пойдет о функциональном и внешнем отличии дифференциального автомата от УЗО. Сразу разберем наименование и обозначение этих устройств:

устройство защитного отключения (УЗО) — он же выключатель дифференциальный (ВД)

дифференциальный автомат или, сокращенно, дифавтомат — он же автоматический выключатель дифференциального тока (АВДТ)

В качестве примера рассмотрим продукцию от фирмы IEK: УЗО типа ВД1-63, 16А, 30мА и дифференциальный автомат типа АВДТ32, С16 16А, 30мА. По фотографиям видно, что по внешним признакам они очень похожи.

Главное отличие дифференциального автомата от УЗО это то, что у этих двух устройств разная функциональность. Дифавтомат можно представить как: УЗО + автоматический выключатель

  1. Устройство защитного отключения (УЗО)— коммутационный аппарат, который защищает человека от прямого или косвенного поражения электрическим током, а также контролирует текущее состояние электропроводки, и при возникновении в ней каких-либо повреждений в виде утечек, отключает ее. УЗО не защищает  электропроводку и электрооборудование от коротких замыканий и перегрузов — его само необходимо защищать, устанавливая перед ним автоматический выключатель.
  2. Дифавтомат или дифференциальный автомат— это коммутационный аппарат, который совмещает в одном корпусе и автоматический выключатель, и УЗО, т.е. дифференциальный автомат способен защищать электрическую сеть от коротких замыканий и перегрузов, а также от возникновения утечек, связанных с повреждением электропроводки, электрических приборов и при попадании человека под напряжение.

Как отличить УЗО от дифавтомата

  1. Надпись названия устройства В настоящее время большинство производителей, чтобы не вводить в заблуждение покупателей (а чаще и самих продавцов), начали на лицевой стороне или сбоку на крышке писать название устройства, либо это УЗО (выключатель дифференциальный), либо дифавтомат (автоматический выключатель дифференциального тока).

  1. Маркировка. Второй способ отличить УЗО от дифавтомата — это обратить внимание на маркировку. Если на корпусе указана только величина номинального тока, а буква перед цифрой отсутствует, то значит это устройство защитного отключения (УЗО). В нашем примере у ВД1-63 на корпусе указан только номинальный ток 16 (А), а буква типа характеристики — отсутствует. Если перед цифрой, которая указывает значение номинального тока, изображена буква В, С или D, то значит это дифференциальный автомат. Например, у дифференциального автомата АВДТ32 перед значением номинального тока стоит буква «С», которая обозначает тип характеристики электромагнитного и теплового расцепителей.

  1. Схема. Третий способ несколько сложнее, чем второй, но все равно имеет право на жизнь. Посмотрите внимательно схему подключения на корпусе. Если на схеме изображен только дифференциальный трансформатор с кнопкой «Тест», то это УЗО. Если же на схеме изображены дифференциальный трансформатор с кнопкой «Тест» и обмотки электромагнитного и теплового расцепителей, то это дифавтомат.

  1. Габаритные размеры. Сейчас этот параметр уже не актуален, но когда выпускались первые дифавтоматы, то они были существенно шире, нежели УЗО, т.к. в корпусе дополнительно нужно было разместить тепловые и электромагнитные расцепители. В настоящее время наоборот, дифавтоматы стали выпускать с габаритными размерами меньше, чем УЗО. В нашем примере УЗО ВД1-63 и дифавтомат АВДТ32 имеют совершенно одинаковые размеры. Поэтому данный пункт при отличии УЗО от дифавтомата во внимание брать не стоит.

 

Принцип действия электромеханического УЗО

В основе принципа работы УЗО лежит реакция датчика тока на изменяющуюся входную величину дифференциального тока в проводниках. Датчик тока — это обычный трансформатор тока (1), который по конструкции выполнен в виде тороидального сердечника-магнитопровода с намотанной на него измерительной обмоткой, ток в которой пропорционален магнитному потоку в сердечнике. Магнитный поток в сердечнике формируется за счет тока, проходящего через нулевой (N) и фазный (L) проводники, проходящие через УЗО в нагрузку (5). С измерительной обмотки ток поступает на катушку управления реле (2) и , при достижении заранее установленного значения, вызывает срабатывание реле, которое размыкает контактную группу (3), отключая нагрузку. Установка по току срабатывания УЗО выставляется на магнитоэлектрическом реле (2), которое обладает очень высокой чувствительностью.

УЗО, выполненные с релейным контролирующим органом являются очень надежными и безотказными. Но развитие электротехники не стоит на месте, поэтому не так давно появились электронные УЗО, в которых контролирующим органом является не реле, а специальная электронная схема. Однако такая схема требует собственного питания, что приводит к неработоспособности устройства при отсутствии или недостатке сетевого напряжения.

Чтобы самостоятельно проверить исправность УЗО необходимо нажать кнопку «Тест» (4). При этом создается искусственная утечка по току, которой достаточно для срабатывания УЗО. Проверку УЗО кнопкой «Тест» необходимо проводить ежемесячно.

Работа УЗО при нормальном состоянии сети

В нормальном состоянии электропроводки (без утечек) рабочие токи в фазном І1 и нулевом І2 проводнике равны I1=I2 и протекают встречно-параллельно. Что формирует в сердечнике трансформатора тока магнитные потоки Ф1 и Ф2, равной величины, но встречного направления, которые компенсируют друг друга. Так как суммарный магнитный поток равен нулю, тока в измерительной обмотке нет и реле не срабатывает.

Работа УЗО при утечке

При возникновении тока утечки в одном из проводников нарушается равенство токов в фазном І1 и нулевом І2 проводнике. Следовательно, формируемые этими токами магнитные потоки так же больше не компенсируют друг друга и появляется суммарный ненулевой магнитный поток, который возбуждает в измерительной обмотке ток, пропорциональный результирующему магнитному потоку. Когда этот ток превысит заранее установленный порог срабатывания, реле сработает приводя в дейтвие размыкающий механизм, который и отключит нагрузку.

 

Применение УЗО

Давайте разберемся для чего же нужно устанавливать УЗО в своих квартирах или домах? Все зависит от того, какие цели Вы преследуете. Основных целей применения УЗО две: защита людей от поражения электрическим током и предотвращение возникновения пожара по причине появления тока утечки электропроводки.

Применение УЗО для защиты людей от поражения электрическим током

При использовании в личных целях такие электрические приборы, как стиральная машина, СВЧ-печь, электрическая плита, водонагреватель, компьютер и другие, есть вероятность поражения электрическим током, т.к. перечисленные бытовые приборы в первую очередь имеют металлический корпус, проводящий электрический ток и сложную внутреннюю схему. В следствии различных воздействий (механических, тепловых и др.), а также по причине длительного срока службы, изоляция проводов этих бытовых приборов может прийти в негодность. Это касается не только электрических приборов, но и кабельных линий электропроводки.

При нарушении изоляции проводника, есть вероятность замыкания этого провода на металлический корпус электрического прибора. При этом на корпусе появляется фаза или другими словами, потенциал, равный напряжению сети. Но это возникнет в том случае, если отсутствует заземление корпуса. Что случится, если прикоснуться к корпусу прибора в такой ситуации?

Пример 1. Без применения в схеме УЗО 

Если одновременно задеть электрический прибор, а в нашем примере это СВЧ-печь с поврежденной изоляцией, и любой другой предмет, соединяющийся с заземлением, например, с раковиной, водопроводной трубой или батареей, то Вас ударит током. Последствия такого «прикосновения» могут быть самые разные. В одном случае это «легкий испуг», в другом — серьезные последствия, вплоть до остановки сердца от прохождения тока через тело человека. Все зависит от сопротивления кожи и длительности воздействия.

Пример 2. Применение УЗО в схеме с защитным проводником (заземлением).

Чтобы предотвратить подобные последствия при нарушении изоляции приборов или кабелей, необходимо применять устройство защитного отключения (УЗО). Здесь вообще не произойдет опасной ситуации, т.к. при замыкании фазного проводника на металлический корпус электрического прибора, появится ток, при котором сработает УЗО или автоматический выключатель. Это будет в том случае, если у Вас используется электропроводка с защитным проводником РЕ (фаза, ноль, земля), т.е. система TN-C-S или TN-S.

Пример 3. Применение УЗО в схеме без защитного проводника

Рассмотрим тот же пример с СВЧ-печью с использованием УЗО, но уже без применения защитного проводника РЕ, т.е. с системой заземления TN-C. В этом случае у Вас есть хороший шанс остаться в живых, т.к. прохождение тока через тело человека будет кратковременным. Прохождение электрического тока через тело человека создаст утечку тока, что приведет к срабатыванию УЗО, который в свою очередь отключит поврежденный участок сети. Время нахождения человека под электрическим током будет равняться времени срабатывания УЗО.

Существует ошибочное мнение, что применять УЗО в старых схемах электропроводки (двухпроводной, не имеющей защитного заземления) не допустимо. УЗО в таких сетях не только допустимо, но и необходимо именно в следствии отсутствия заземления. Аналогично можно сказать и о старых «двухфазных» сетях, в которых вместо фазного и нулевого проводника присутствуют два фазных проводника. Такие сети присутствуют в старых городах, где используются сети 3*220В (треугольник). Применять УЗО в них необходимо, однако только механические, электронные УЗО в таких сетях неработоспособны.

Применение УЗО для предотвращения возникновения пожара

При неправильном или некачественном монтаже электропроводки, а также использовании электрических проводов или кабелей с неисправной изоляцией  применяют УЗО для предотвращения возникновения пожара в случае утечки тока. Для этих целей применяют устройство защитного отключения (УЗО) с установкой тока срабатывания в 300-500 (мА). Такая установка взята из предварительного расчета тепловой мощности.

При токе утечки равному 500 (мА), тепловая мощность выделяемая на некотором участке цепи составляет приблизительно 100 (Вт). Рассчитывается просто, активная мощность равна произведению значений тока и напрядения, т.е. 0,5А * 220В = 110Вт. Этой мощности достаточно для возгорания таких материалов как дерево, пластик или бумага, находящихся в месте неисправности.

 

Причины срабатывания УЗО

Не думайте, что УЗО срабатывает просто так. В большинстве случаев это происходит  по причинам, которые можно разделить на следующие группы:

  1. Ложное срабатывание УЗО:
  • неисправна кнопка «Тест»
  • неисправен спусковой механизм
  • ток утечки внутри УЗО
  • кратковременный ток утечки
  • нарушена схема подключения
  1. Рабочее срабатывание УЗО:
  • попадание человека под напряжение
  • нарушение изоляции электропроводки или электроприборов

Все перечисленные причины являются следствием наличия в цепи тока утечки. Нам лишь нужно определиться, есть ли фактическая неисправность в цепи и УЗО реагирует правильно, тем самым защищая нас, или же срабатывание УЗО является ложным и отключает потребителей понапрасну. Рассмотрим каждый из этих моментов подробнее.

Неисправна кнопка «Тест» — Устройство защитного отключения может сработать ложно по причине неисправности нормально-открытого контакта кнопки «Тест». Этот контакт может «залипнуть», что приведет к постоянному срабатыванию УЗО. В такой ситуации, как только Вы поднимите рычажок включения УЗО вверх, то УЗО не включится, т.е. рычажок не зафиксируется во включенном положении.

Неисправен спусковой механизм — Следующей причиной ложного срабатывания устройства защитного отключения является неисправность его спускового механизма. УЗО в таком случае не включится или будет неожиданно отключаться от любых посторонних вибраций и колебаний, например, при резких хлопках двери квартиры или работе перфоратором.

Ток утечки внутри УЗО — Во время эксплуатации в корпусе УЗО может образоваться сконденсировавшаяся влага, которая приведет к появлению токов утечки внутри схемы УЗО. Это соответственно вызовет его отключение. Такое может происходить при установке УЗО на открытом воздухе или во влажных помещениях.

Кратковременный ток утечки — В момент включения достаточно мощных электроприемников, имеющих индуктивный или емкостной характер, а также импульсных блоков питания (блоки питания любой современной электроники и компьютерной техники), устройство защитного отключения может сработать ложно. Это можно объяснить возникновением кратковременного тока утечки из-за особенностей схем этих устройств. Например при включении мощного блока питания компьютера происходит заряд входных конденсаторов, что УЗО воспринимает как утечку.

Нарушение схемы подключения — Самая распространенная причина ложных срабатываний УЗО — это ошибки при его подключении. Например перепутаны нули групповых УЗО, ноль с выхода УЗО заведен на общую нулевую шину, забыли подсоединить нулевой или фазный проводник, неправильно выбрали селективное УЗО, несоблюдение требований производителя и т.д.

Попадание человека под напряжение — При касании человеком токоведущих частей, находящихся под рабочим напряжением, через его тело начинает проходит ток (ток утечки на землю через организм человека), который и вызывает отключение УЗО. Если взять статистику, то такие случаи встречаются достаточно редко, порядка 2-3 % из всех случаев срабатывания УЗО. Связано это в первую очередь с высоким уровнем защиты и электробезопасности, а также малой возможностью поражения электрическим током в сетях с системой заземления TN-S и TN-C-S.

Нарушение изоляции электропроводки или электроприборов — Случай аналогичен предыдущему с той разницей, что ток утечки протекает не через человека, а через корпус электроприбора, стену, металлические части конструкций и т.д.

 

Что делать, если срабатывает УЗО?

Что делать, если выбивает или срабатывает УЗО? Приведем алгоритм действий по выявлению причины срабатывания УЗО.

Шаг 1. Отключите вводной автоматический выключатель в квартирном или этажном щите, и попробуйте взвести рычажок включения УЗО во включенное положение. Если УЗО включится, то переходим к шагу 2, если же нет, то причиной срабатывания УЗО является его спусковой механизм. В этом случае необходимо купить новое УЗО и установить его вместо неисправного.

Шаг 2. Необходимо от УЗО отключить выходные цепи, т.е. отключаем отходящие провода от выходных (нижних) клемм УЗО. Далее включаем вводной автоматический выключатель в электрическом щитке и пробуем включить УЗО. Если УЗО включится, то переходим к шагу 3, если же нет, то причиной отключения УЗО является неисправный контакт кнопки «Тест».

Шаг 3. Если после проверки УЗО по первым двум шагам УЗО включилось, то причиной является: ток утечки внутри УЗО, кратковременный ток утечки, неправильный монтаж или схема подключения УЗО, нарушение изоляции электропроводки. Идем дальше. В первую очередь нужно определиться в какой цепи установлено УЗО и что от него питается. Далее приступаем к следующему алгоритму действий.

Шаг 4. Отключаем от розеток или клемм все электрические приборы этой группы (линии) и пробуем включать УЗО. Если оно включилось, то переходим к шагу 5, если же нет, то причиной срабатывания УЗО является: неисправная электропроводка в квартире этой группы (линии), утечка внутри УЗО, неправильный монтаж или схема подключения УЗО. Можно попробовать заменить УЗО на заведомо исправный. В этом случае, если неисправность сохраняется, виновата проводка и/или розетки/контакты подключения.

Шаг 5. Отключаем от розеток или клемм все электрические приборы этой группы (линии) и пробуем, поочередно, включать их в сеть. Если причина в конкретном электрическом приборе, то Вы быстро найдете неисправный прибор. Его необходимо будет заменить или сдать в ремонт.

Классификация и характеристики УЗО

Устройство защитного отключения (сокр. УЗО; более точное название: устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным (остаточным) током, сокр. УЗО-Д) или выключатель дифференциального тока (ВДТ) или защитно-отключающее устройство (ЗОУ) — механический коммутационный аппарат или совокупность элементов, которые при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения при определённых условиях эксплуатации должны вызвать размыкание контактов. Может состоять из различных отдельных элементов, предназначенных для обнаружения, измерения (сравнения с заданной величиной) дифференциального тока и замыкания и размыкания электрической цепи (разъединителя).

Основная задача УЗО — защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара, вызванного утечкой тока через изношенную изоляцию проводов и некачественные соединения.

Широкое применение также получили комбинированные устройства, совмещающие в себе УЗО и устройство защиты от сверхтока, такие устройства называются УЗО-Д со встроенной защитой от сверхтоков, автоматический выключатель дифференциального тока (АВДТ), либо просто диффавтомат. Часто диффавтоматы снабжаются специальной индикацией, позволяющей определить, по какой причине произошло срабатывание (от сверхтока или от дифференциального тока).


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
  • УЗО с разным количеством полюсов
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 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, 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.

Наши менеджеры компании ГК ПрофЭлектро окажут специализированную помощь и помогут подобрать необходимый для вас товар. Чтобы сделать заказ или узнать стоимость звоните по телефону +7 499 707 14 60 или оставляйте заявку [email protected] и мы Вам перезвоним сами!

Основные параметры УЗО , Типы УЗО ,дифференциальный автомат

В данной схеме питающее напряжение 220В поступает на двухполюсный автомат (1) с номинальным током 40А, далее на однофазный электросчетчик (2), затем на общее УЗО (3) с номинальным током 50А и током утечки 30мА. После этого напряжение поступает на групповые автоматические выключатели, (4) — автомат на 10А для защиты цепей освещения, (5) — автомат на 16А для защиты розеток, (6) — автомат на 25А для защиты электрической плиты. Также в эту группу можно добавить автоматы на 16А для защиты стиральной машины и сплит-системы. (7) — общая шина для нулевого рабочего проводника (N). (8) — общая шина для нулевого защитного проводника (PE).

P.S. Номиналы автоматов и УЗО носят рекомендательный характер.

Основные параметры УЗО

Номинальное напряжение (Un) — значение напряжения, установленное изготовителем УЗО, при котором устройство работоспособно. Обычно 220 или 380В. Равенство напряжения в сети и номинального напряжения УЗО очень важно для электронных УЗО. От этого сильно зависит его работоспособность.

Номинальный ток (In) — максимальный ток, при котором УЗО сохраняет свою работоспособность продолжительное время. Номинальный ток УЗО выбирается из ряда: 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125 А. Для дифференциального автомата это еще и номинальный ток автоматического выключателя в составе УЗО. Номинальный ток дифференциальных автоматов выбирается из ряда: 6,8,10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125 А.

Номинальный отключающий дифференциальный ток (Idn) — ток утечки. Основная характеристика УЗО. Данное значение показывает величину дифференциального тока, указанное при котором УЗО должно срабатывать при заданных условиях. Номинальный отключающий дифференциальный
ток УЗО выбирается из следующего ряда: 6, 10, 30, 100, 300, 500 мА.

Номинальный условный ток короткого замыкания (Inc) — характеристика, определяющая надежность и прочность устройства, качество исполнения его механизма и электрических соединений при протекании сверхтока (тока короткого замыкания в сети), значение этого параметра проверяется при сертификационных испытаниях.  Еще этот параметр называют «стойкость к  току короткого замыкания». Автомат, который защищает цепь, сработает на отключение, но это произойдет через 10 мс. За это время УЗО будет находиться под воздействием сверхтока, если оно сохраняет работоспособность, то его качество считается высоким. Значения номинального тока короткого замыкания стандартизованы и равны: 3000, 4500, 6000 и 10000 А. Минимально допустимое значение — 3000 А. Для УЗО с задержкой срабатывания предъявляются повышенные требования к току короткого замыкания. Их устанавливают на вводе и они находятся под воздействием сверхтока более продолжительное время.

Номинальная коммутационная способность (Im) —  согласно требованиям, должна быть не менее чем в 10 раз больше номинального тока или равна 500 А. Качественные устройства имеют, как правило, гораздо более высокую коммутационную способность — 1000, 1500 А. Такие устройства надежнее, и в аварийной ситуации, например, при коротком замыкании на землю, УЗО, опережая автомат защиты, гарантированно произведут отключение электроустановки.

Типы УЗО

1. Без встроенной защиты от сверхтоков, которое просто реагирует на ток утечки.

2. С встроенной защитой от сверхтоков. Совмещает в себе функции УЗО и автомат для защиты от сверхтоков, называется дифференциальный автомат.

3. Тип AC — реагирует только на переменный ток утечки.

4. Тип А — реагирует на переменный и постоянный ток. Там, где имеются выпрямители и тиристоры, при пробое изоляции возможна утечка постоянного
тока. Эти устройства имеют более сложную конструкцию, стоят дороже.

5. Тип S — селективное (с выдержкой по времени отключения), это может быть необходимо там, где используется АВР.

6. Тип G — то же что и S, но с меньшей выдержкой времени.

Отличие УЗО от дифференциального автомата

Дифференциальный автомат (автоматический выключатель дифференциального тока) совмещает в себе функции УЗО (выключатель дифференциального тока) и автомата (автоматический выключатель). Устройство сработает при перегрузке по току, при коротком замыкании и при возникновении дифференциального тока (тока утечки).

Преимущества: 1. Меньший размер, что позволяет экономить место в электрическом щитке. 2. Проще сделать монтаж в щитке, так как надо делать меньше дополнительных коммутаций.

Недостатки: 1. После отключения нельзя сразу определить причину. Некоторые известные производители делают для этого специальные индикаторы. 2. Относительно высокая цена некоторых производителей.

Проверка УЗО

Для проверки исправности УЗО предусмотрена цепь тестирования (кнопка «Тест»), работающая за счет искусственного создания  тока утечки. Работоспособное УЗО должно моментально отключить питание. Такую проверку рекомендуется проводить один раз в месяц. Подавляющее большинство случаев поражения электротоком, так или иначе, связано с утечкой тока — ситуацией, которую распознает УЗО.

Ошибки при монтаже УЗО

При ошибочном монтаже УЗО не будет выполнять свою функцию или будут иметь место ложные срабатывания. Самой распространенной ошибкой при монтаже УЗО является подключение к УЗО нагрузки, в цепи которой имеется соединение нулевого рабочего проводника (N) с открытыми проводящими частями электроустановки или соединение с нулевым защитным проводником (PE). Также ошибками является подключение нагрузок к нулевому рабочему проводнику до УЗО, подключение нагрузок к нулевому рабочему проводнику другого УЗО, перемычка между нулевыми рабочими проводниками различных УЗО. Ложное срабатывание может возникнуть из-за самого УЗО, поэтому лучше устанавливать качественные устройства.

В каких случаях установка УЗО нецелесообразна.

УЗО нецелесообразно устанавливать при наличии старой ветхой проводки в помещении, свойство УЗО обнаруживать утечку тока может принести больше проблем, если оно начнет непредсказуемо срабатывать. А при старой электропроводке это может начаться в любой момент (даже при первом включении УЗО). Если изоляция проводов старая и плохая, может возникнуть небольшой ток, который может превысить значение тока утечки УЗО. Поэтому в данном случае рекомендуется установка в местах с повышенной опасностью розеток со встроенным УЗО.

Когда УЗО не поможет

УЗО не может различить, что именно включено в электрическую цепь — человек или электроприбор. Если человек возьмется одновременно за фазу и рабочий ноль, то тока утечки не будет. Если тока утечки нет, то для УЗО все в порядке.

Производители УЗО

Есть признанные производители УЗО — Legrand, Moeller, ABB, Siemens, Schneider Electric, на российском рынке также представлены отечественные производители Астро-УЗО, ИЭК, ДЭК. Качественная работа УЗО в первую очередь зависит от высокого качества элементов, входящих в его состав. Наиболее известные производители используют более качественные детали.

Случайное проглатывание щелочи | CEG

Введение

Несколько человек из местного футбольного клуба встретились на светском вечере в их клубном доме. Трактирщик отсутствовал в тот день, но оставил ключ группе от входа в таверну. Во время уборки в конце вечера группа обнаружила две бутылки сухого аперитива со вкусом аниса («узо»). Возможность была использована, рюмки были наполнены, розданы участникам и подняты тосты. Во время питья четыре человека сразу распознали неприятный неприятный привкус.Ночью у одного человека возникла боль в животе, и он обратился в отделение неотложной помощи. На основании результатов гастроскопии, показывающих большой и глубокий некроз в антральном отделе и эрозивные поражения в пищеводе, были немедленно вызваны другие участники вечеринки с узо. Дальнейшее расследование показало, что одна бутылка содержала жидкость для мытья посуды вместо узо, что вызвало щелочные ожоги во всех членах, которые пили из этой бутылки.

Рис. 1 Изображения из ранее выполненной гастроскопии для пациентов P1-P4.Поражения пищевода документируются в первом ряду, в следующих рядах показаны поражения в желудке. Белая стрелка (P1b) отмечает очаговый некроз (приблизительно 3 см) в антральном отделе, который более подробно показан на P1c (Zargar 3A). У остальных пациентов были изъязвления без некроза (Заргар 2). Звездочкой (*) отмечен небольшой изгиб.

По оценкам, ежегодная заболеваемость в мире составляет 110/100 000, поэтому употребление коррозионных веществ является распространенной проблемой. 1 Случайное пероральное употребление щелочных веществ чаще всего встречается у детей.У взрослых, в отличие от нашего примера, такие отравления обычно происходят с суицидальными намерениями. 2 Щелочные вещества вызывают колликвационный некроз, что увеличивает риск острой перфорации. Кроме того, существует значительно повышенный риск развития стриктур и новообразований.

Таким образом, мы сообщаем о серии редких случаев случайного проглатывания у нескольких взрослых пациентов с проглатыванием разных количеств одной и той же щелочной жидкости. Это позволяет анализировать дозозависимый эффект токсина.Более того, это наглядно демонстрирует важность тщательного сбора анамнеза и рассмотрения возможности неправильной маркировки жидкости, особенно в случаях с клиническими симптомами.

Материалы и методы

Набор пациентов

Один пациент сам обратился в наше отделение неотложной помощи. После подтверждения диагноза проглатывания щелочи позвонили другим трем лицам, которые пили из той же бутылки, и вызвали для дальнейшей диагностики. Каждый из человек, с которым связались, явился в нашу клинику для дальнейшего диагностического обследования.

Диагностика

Все пациенты были госпитализированы с историей болезни и медицинским осмотром. Образец крови также включал воспалительные параметры. Кроме того, были выполнены ЛОР-осмотр ротовой полости и эзофагогастродуоденоскопия (ЭГДС).

EGD была выполнена всем пациентам с использованием эндоскопов с высоким разрешением в белом свете (Olympus Exera III HQ190) в течение 24 часов после поступления в больницу. Все поражения были классифицированы в соответствии с классификацией Заргара на предмет коррозионного проглатывания. 3 Степень 1 включает только отек слизистой оболочки и эритему. Степень 2 определяется наличием изъязвлений (2A: поверхностные изъязвления; 2B: глубокие дискретные или периферические изъязвления), тогда как степень 3 характеризуется некрозом (3A: очаговый некроз; 3B: обширный некроз). Перфорация определяет степень 4. 2

Двенадцать недель спустя с пациентами связались по телефону, чтобы узнать о симптомах стриктуры пищевода.

Результаты

Четыре обследованных пациента были в возрасте от 34 до 70 лет, трое из них были мужчинами.Ни у одного из этих пациентов ранее не было желудочно-кишечных заболеваний.

Посторонний анамнез хозяина показал, что бутылка с узо была наполнена щелочной жидкостью (жидкостью для мытья посуды), которая содержала гидроксид калия и гипохлорит. Пациент 1 выпил одну рюмку, пациент 2 приблизительно половину рюмки, пациент 3 приблизительно четверть рюмки, а пациент 4 только немного отпил (Таблица 1).

Таблица 1 Клинические и эндоскопические характеристики пациентов с проглатыванием щелочи

Все пациенты страдали абдоминальной и / или загрудинной болью.Пациента 2 вырвала, а у пациента 3 появилось ощущение жжения во рту и горле. Во время ФГДС поражения были наиболее выражены в дистальном отделе пищевода (рис. 1, первый ряд). В желудке очаги поражения были распределены в основном по малой кривизне (рис. 1, второй и третий ряд). Поражения были классифицированы в соответствии с классификацией Заргара и варьировались от 2A до 3A (P1: 3A, P2: 2B, P3: 2A-2B, P4: 2A). Интересно, что степень повреждения слизистой оболочки коррелировала с количеством проглоченного токсина: в то время как у двух пациентов, которые выпили рюмки или меньше (P3 + P4), были менее выраженные поражения, чем у пациента, сделавшего половину выстрела (P2), пациент с полной рюмкой (P1) имелись даже некротические поражения (рис. 2).Дополнительное отоларингологическое обследование в отделении ЛОР (ухо-нос-горло) выявило небольшую эритему глотки у пациента 3, в то время как осмотр ЛОР у других пациентов был без особенностей. Таким образом, отоларингологическая оценка не коррелировала со степенью более дистального повреждения слизистой оболочки. Клинические симптомы и серологические маркеры воспаления также не позволяли достоверно прогнозировать повреждение слизистой оболочки (таблица 1). Продолжительность пребывания в стационаре варьировала от 1 до 9 дней (P1: 9 дней, P2: 5 дней, P3: 3 дня, P4: 1 день) и, как правило, дольше у пациентов с более выраженными поражениями (рис. 2).

Рисунок 2 Корреляция дозы токсина с тяжестью гастроэзофагеальных поражений и продолжительностью пребывания в стационаре. Черные кружки (●) указывают продолжительность пребывания в стационаре, а прямоугольники показывают соответствующую классификацию Заргар.

Всем пациентам при необходимости была предложена анальгетическая терапия. Кроме того, пациенты первоначально голодали не менее 24 часов (в зависимости от тяжести эндоскопического исследования), после чего была установлена ​​осторожная диета.Кроме того, применялись кристаллоиды (iv) и пантопразол.

Ни у одного пациента не развились последующие осложнения (например, стриктуры) в течение следующих 12 недель (телефонное интервью). Из-за повышенного риска неоплазии пищевода после едкого проглатывания мы рекомендовали ежегодную контрольную гастроскопию через 10 лет после события.

Обсуждение

Мы сообщаем о серии редких случаев случайного проглатывания у нескольких взрослых пациентов разного количества одной и той же щелочной жидкости.

Интересно, что очевидна закономерность в степени тяжести результатов гастроскопии, что, вероятно, связано с длительностью пребывания в стационаре и способом прохождения через верхние отделы желудочно-кишечного тракта. В пищеводе результаты были более выражены дистально, чем проксимально. Удлиненные очаги малой кривизны позволяют предположить, что жидкость двигалась по этому маршруту к антральному отделу.

Конкретная ситуация изучения нескольких пациентов с разными дозами одного и того же токсина позволила нам проанализировать эффект дозы.Наши данные показывают, что более высокое количество токсина вызывает в целом больший ущерб и, вероятно, связано с более длительным пребыванием в стационаре. В большом моноцентрическом ретроспективном исследовании пациенты с приемом щелочных и кислых веществ были исследованы на предмет факторов риска более высокой степени повреждения верхних отделов желудочно-кишечного тракта. Хотя значительное влияние дозы токсина было продемонстрировано для кислот, это было невозможно для щелочных веществ. Тем не менее, эффект дозы также кажется вероятным для щелочных веществ.Возможно, такое влияние не могло наблюдаться из-за различных значений pH и комбинаций веществ, исследованных в этом исследовании. 4 Наши данные показывают, что важно определить точную дозу токсина.

У наших пациентов низкая симптоматика, отрицательное заключение ЛОР-врача или нормативные воспалительные параметры в сыворотке не исключают более высокой степени поражения верхних отделов желудочно-кишечного тракта. Плохая отрицательная прогностическая ценность симптомов согласуется с данными большого исследования, в котором не было обнаружено значительной корреляции клинических симптомов и тяжести повреждения слизистой оболочки во время EGD среди 378 детей, употреблявших едкие вещества. 5 Известно, что в случае проглатывания жидкости, вызывающей коррозию, повреждение желудочно-пищеводного тракта больше, чем орального, из-за более длительного времени пребывания. 6 Это хорошо объясняет низкую согласованность орального и гастроэзофагеального поражения в нашем исследовании.

Мы наблюдали тенденцию к более длительному пребыванию в стационаре у пациентов с более высокой степенью поражения пищевода и желудка. Согласно ретроспективному исследованию (n = 179) ранняя гастроскопическая оценка поражений является лучшим прогностическим фактором для краткосрочного прогноза. 7 Индексная эндоскопия верхних отделов желудочно-кишечного тракта должна быть выполнена в течение 24–48 часов, поскольку предполагается, что риск перфорации увеличивается через 48 часов. 2,8 В большом ретроспективном многоцентровом исследовании (n = 21 682) группа с индексной эндоскопией через 48 часов имела худший клинический исход и более длительную госпитализацию. 9 Однако при предполагаемой перфорации, боли, припухлости надгортанника или сильных ожогах гортани гастроскопия противопоказана. 2

Предполагается, что распространенность неоплазии пищевода после едкого проглатывания высока и со временем будет расти (согласно более раннему исследованию: 2–30% в течение 10–30 лет). 2 Обычно мы рекомендуем ежегодную контрольную эндоскопию через 10 лет после события. Однако отсутствуют данные о том, может ли более ранний скрининг быть полезным для отдельных пациентов (например, с более выраженными поражениями). Кажется разумным, что наблюдение должно быть особенно сосредоточено на областях повреждения при индексном обследовании.

Более того, этот случай очень ясно показывает, что первичный анамнез или неправильная маркировка могут привести к неверному пути, и требуется критическое расспрос, особенно в случаях необычного вкуса или симптомов.

Это исследование извлекает пользу из анализа различных доз идентичной щелочной жидкости, обширного сбора данных и яркой истории, но оно ограничено небольшим количеством пациентов.

Заключение

Таким образом, мы представляем серию редких случаев пациентов, которые случайно проглотили одно и то же щелочное вещество в разных количествах. Наши данные показывают, что более высокие дозы токсина могут привести к более сильному повреждению желудочно-пищеводного тракта, поэтому всегда следует пытаться определить дозу токсина.Даже при очень слабых симптомах, нормальных серологических маркерах воспаления и незаметных результатах исследования полости рта нельзя исключить более высокую степень поражения желудочно-пищеводного тракта. Выполнение эндоскопии верхних отделов желудочно-кишечного тракта в течение 48 часов после исключения противопоказаний представляется полезным для оценки клинического течения болезни. Кроме того, эта серия случаев показывает, что ложная маркировка жидкостей должна рассматриваться в случае необычного вкуса или симптомов.

Сокращения

EGD, Эзофагогастродуоденоскопия; ЛОР, ухо-нос-горло.

Заявление об этике

Протокол исследования соответствует этическим принципам пересмотренной Хельсинкской декларации (2000, Эдинбург) и был одобрен местным комитетом по этике Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге (номер файла 175_21 Bc). Информированное согласие на это исследование и публикация клинических данных были получены от всех пациентов.

Авторские взносы

Все авторы внесли существенный вклад в концепцию и дизайн, сбор данных или анализ и интерпретацию данных; принимал участие в написании статьи или ее критическом пересмотре на предмет важности интеллектуального содержания; согласился представить в текущий журнал; дал окончательное одобрение версии, которая будет опубликована; и соглашаемся нести ответственность за все аспекты работы.

Финансирование

Нет финансирования для отчета.

Раскрытие информации

Авторы не заявляют о конфликте интересов.

Список литературы

1. Холл А.Х., Жакмен Д., Хенни Д., Матье Л., Жоссет П., Мейер Б. Проглатывание коррозионных веществ: обзор. Crit Rev Toxicol . 2019; 49 (8): 637–669. DOI: 10.1080 / 10408444.2019.1707773

2. Контини С. Едкое повреждение верхних отделов желудочно-кишечного тракта: всесторонний обзор. Мир J Гастроэнтерол .2013; 19 (25): 3918. DOI: 10.3748 / wjg.v19.i25.3918

3. Али Заргар С., Кочхар Р., Мехта С., Кумар Мехта С. Роль оптоволоконной эндоскопии в лечении коррозийного проглатывания и модифицированной эндоскопической классификации ожогов. Гастроинтест Эндоск . 1991. 37 (2): 165–169. DOI: 10.1016 / S0016-5107 (91) 70678-0

4. Чен И-Дж., Сик С.-Дж., Кан С.-С. и др. Новый взгляд на риск проглатывания едких веществ: результаты лечения 468 пациентов в одном медицинском центре на Северном Тайване за 20 лет. Clin Toxicol . 2021. 59 (5): 409–417. DOI: 10.1080 / 15563650.2020.1822998

5. Макгиган А., Чикоин Л., Лавджой Х. Предсказуемость повреждения пищевода по признакам и симптомам: исследование проглатывания едкого вещества у 378 детей. Педиатрия . 1983; 71 (5): 767-770.

6. Lusong MAAD, Timbol ABG, Tuazon DJS. Лечение едкого повреждения пищевода. WJGPT . 2017; 8 (2): 90. DOI: 10.4292 / wjgpt.v8.i2.90

7. Poley JW, Steyerberg EW, Kuipers EJ, et al.Проглатывание кислотных и щелочных агентов: исход и прогностическое значение ранней эндоскопии верхних отделов. Гастроинтест Эндоск . 2004. 60 (3): 372–377. DOI: 10.1016 / S0016-5107 (04) 01722-5

8. Лупа М., Магне Дж., Гуариско Дж. Л., Амеди Р. Обновленная информация о диагностике и лечении проглатывания каустика. Охснер Дж. . 2009; 9 (2): 6.

9. Аббас А., Брар Т.С., Зори А., Estores DS. Роль ранней эндоскопической оценки в снижении заболеваемости, смертности и затрат после приема едкого вещества: ретроспективный анализ общенациональной базы данных. Пищевод Дис . 2017; 30 (6): 1–11. DOI: 10.1093 / Dote / dox010

Универсальные нанокапли разветвляются от ограничения эффекта Узо

Значимость

Явление спонтанного образования нанокапель, называемое «эффектом Узо», является основой многих процессов, от приготовления фармацевтических продуктов до создания косметических средств и инсектицидов, до жидкости-жидкости. микроэкстракция. В этой работе делается попытка отделить эффекты градиентов концентрации от внешней динамики смешения 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] — явление, 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 гидрофобных растворенных веществ. Понимание, полученное в результате этой работы, обеспечивает основу для количественного понимания сложных динамических аспектов, связанных с эффектом Узо.Мы ожидаем, что это будет способствовать улучшенному контролю 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, смещением 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 масштаба времени микросигнала 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 в процессе преобладает диффузия.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.Ярко 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 . Изначально 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 для основного и бокового 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 ветвящихся структур; крупным планом ( C и D ) показаны 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 ничтожно мала 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 фиг. 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, сформированные в восьми различных условиях. ( A ) Скорость потока воды в боковом канале составляла 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 около 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 ветви проходили 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 различные моменты времени 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.Следует отметить, 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 расстояния ℓ от начала ветви до ее растущего фронта в зависимости 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. Как только 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 диффузионному закону 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. Рис. 2 E показывает PDF локальных углов, полученных 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 свидетельствует о том, 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 значительное усиление подвижности коллоидных частиц, 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.

Капельные ветви 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, когда они проходят внутри прямоугольника с тем же цветом, выделенным в C в направлении соответствующих стрелок. ( E ) Флуоресцентные изображения, показывающие развитие ответвлений 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 капель масла, 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 целому 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 управляемой квази-2D наноэкстракции.

Теперь мы кратко продемонстрируем, что формирование 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 масляных нанокапелек, показывающих 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 перемешивания вода была добавлена ​​флуоресцеином (0,02%), и флуоресцентный микроскоп использовался для наблюдения за формированием структур разветвлений в основном канале. Структуры ветвей анализировали путем измерения длины ветвей (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 , чтобы получить обновленную лагранжевую концентрацию C *, из которой мы вычисляем новый лагранжиан источник, используя S = CΓ − C ∗ Δt, [4] где Δt — временной шаг.Впоследствии 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

  • Вклад автора: 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. является приглашенным редактором по приглашению редакционной коллегии.

  • Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1704727114/-/DCSupplemental.

Эффект OUZO для сборки наночастиц в субмикронные оболочки. К оптическим резонаторам.

Коллоидные сборки представляют собой очень интересную альтернативу литографическим методам для разработки структурированных материалов в субмикронном масштабе, поскольку они обеспечивают легкий доступ к трехмерным структурам и изготовление их большого количества. Тем не менее, подробное знание механизмов сборки необходимо для достижения хорошего контроля морфологии.
Проект OuzoFan объединяет 3 академические группы с взаимодополняющим опытом из Ренна (ISCR), Страсбурга (ICS) и Бордо (CRPP) с целью разработки и оценки оптических свойств плазмонных нанорезонаторов с использованием процесса сборки с использованием эффекта Узо.Целевые морфологии должны позволить продемонстрировать искусственный магнетизм.
Эффект Узо — это спонтанное эмульгирование, наблюдаемое в тройных системах, состоящих из воды, смешиваемого растворителя, масла. Это явление аналогично наноразмерному осаждению нефти. Команда ISCR показала, что в присутствии гидрофобных (~ 10 нм) наночастиц (NP) они также осаждаются, образуя оболочки на поверхности капель (NP-оболочки ~ 100 нм). Морфология этих объектов, уже относительно хорошо контролируемая, может быть дополнительно улучшена за счет непрерывного производства, связанного с микромиксерами, благодаря ноу-хау ICS.Действительно, эта технология позволяет как быстро проверять рабочие условия (оптимизация), так и оптимально контролировать условия смешивания (низкая дисперсия), а также обеспечивать лучшую воспроизводимость. Параллельно группа CRPP разработала установку статического рассеяния поляризованного света (PR-SLS) для исследования плазмонных нанорезонаторов, позволяющую измерять рассеяние, связанное с оптическими и магнитными дипольными резонансами.

Проект преследует три цели:

— исследование эффекта Узо в присутствии наночастиц: в частности, влияние наночастиц на пределы домена Узо.Действительно, стабилизирующий эффект наночастиц должен позволить достичь более высоких концентраций масла и, таким образом, произвести большее количество NP-оболочек. Кинетика образования капель также будет подробно изучена с использованием метода сверхбыстрого перемешивания (остановленный поток, SF), связанного с рассеянием света.

— изготовление золотых и серебряных NP-оболочек в качестве нанорезонаторов: первым шагом будет определение состава и параметров смешения, позволяющих варьировать морфологию. Затем мы сосредоточимся на улучшении качества и количества нанорезонаторов, в частности, за счет непрерывного производства.

— Оптическое, экспериментальное и численное исследование нанорезонаторов: мы будем стремиться продемонстрировать оптический магнетизм. Искусственный оптический магнетизм имеет большой потенциал для применения в «трансформирующей оптике». Затем эти нанорезонаторы будут собраны в метаматериалы.
Оригинальность проекта заключается как в рассмотренных концепциях, так и в реализованных характеристиках. В концептуальном плане влияние неорганических наночастиц на механизмы, контролирующие эффект Узо, еще не изучено с фундаментальной точки зрения.Более того, технология Узо является относительно простым средством получения NP-оболочек, которые отличаются от уже изученных коллоидных морфологий (плазмонная малина). С экспериментальной точки зрения, подход SF в сочетании с рассеянием света только недавно был использован в контексте наноосаждения. Точно так же установка PR-SLS, установленная в CRPP, представляет собой уникальный метод определения характеристик плазмонных нанорезонаторов.
Несмотря на амбициозность, проект OuzoFAN основан на твердых предварительных результатах, полученных совместно тремя командами.Предварительные измерения быстрой кинетики образования капли Узо и PR-SLS на NP-оболочках могут быть выполнены на CRPP, а также формирование первых (неплазмонных) NP-оболочек в непрерывном потоке в ICS.

Самообертывание капли узо, вызванное испарением на суперамфифобной поверхности

Испарение многокомпонентных капель имеет решающее значение для различных технологий и имеет множество потенциальных применений из-за его повсеместного распространения в природе. Суперамфифобные поверхности, которые одновременно являются супергидрофобными и суперолеофобными, могут иметь низкую смачиваемость не только для капель воды, но и для капель масла.В данной работе мы экспериментально, численно и теоретически исследуем процесс испарения миллиметровых сидячих капель узо (прозрачной смеси воды, этанола и транс -анетола) с низкой смачиваемостью на суперамфифобной поверхности. Вызываемый испарением эффект узо, , т.е. , спонтанное эмульгирование микрокапель масла ниже определенной концентрации этанола, предпочтительно происходит на вершине капли из-за распределения потока испарения и разницы в летучести между водой и этанолом.Это наблюдение также воспроизводится с помощью численного моделирования. Уменьшение объема капли узо характеризуется двумя отчетливыми наклонами. Первоначальный крутой наклон в основном вызван испарением этанола с последующим более медленным испарением воды. На более поздних стадиях, благодаря силам Марангони, масло обволакивает каплю и образуется масляная оболочка. Мы предлагаем приближенную модель диффузии для характеристик сушки, которая предсказывает испарение капель в соответствии с результатами эксперимента и численного моделирования.Эта работа дает более глубокое понимание процесса испарения капель узо (многокомпонентных).

Эта статья в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

Мировой рынок узо Рост отрасли в 2021 году, ведущие игроки, сегментация и прогноз до 2027 года

Отдел новостей MarketWatch не участвовал в создании этого контента.

, 28 сентября 2021 г. (Concur Wire через Comtex) — Отчет MarketQuest.biz рассматривает разработанные методологии, концепции, основные тенденции, движущие силы рынка, ограничения, проблемы, угрозы, обзор нормативных требований, сегментацию, методы реализации, потенциал, цепочку создания стоимости, профили конкурентов и стратегии для глобального рынка узо . В исследовании прогнозируется развитие рынка Узо с 2021 по 2027 год. Согласно прогнозам, рынок узо будет быстро расти в течение прогнозируемого периода.

СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО ОБРАЗЕЦ ОТЧЕТА: https://www.marketquest.biz/sample-request/68008

Исследование содержит конкурентный анализ, а также подробный анализ ведущих и значимых игроков рынка. Ниже приведены некоторые из основных корпораций рынка Узо:

  • Узо Барбаянни
  • Пломари Исидорос Арванитис
  • Завод Томопулос
  • Gruppo Campari
  • Пицилади Дистилляты
  • Pernod Ricard
  • Барбаянис Афродита Узо
  • Пилава
  • Метакса
  • Бутари

Рынок разделен на разделы по:

  • Дистиллированный
  • Приготовленные и дистиллированные

Рынок Узо также делится на категории в зависимости от его использования:

  • Бары / пабы
  • Специализированные магазины
  • Интернет-магазин
  • Другой

Анализ основных регионов:

Каждый из этих регионов анализируется в зависимости от рыночных данных из основных областей для микроэкономического понимания рынка.Чтобы получить полное представление о рыночных моделях, глобальный рынок узо анализируется по основным регионам, таким как:

  • Северная Америка (США, Канада и Мексика)
  • Европа (Германия, Франция, Великобритания, Россия, Италия и остальные страны Европы)
  • Азиатско-Тихоокеанский регион (Китай, Япония, Корея, Индия, Юго-Восточная Азия и Австралия)
  • Южная Америка (Бразилия, Аргентина, Колумбия и остальная часть Южной Америки)
  • Ближний Восток и Африка (Саудовская Аравия, ОАЭ, Египет, Южная Африка и остальные страны Ближнего Востока и Африки)

ДОСТУП К ПОЛНОМУ ОТЧЕТУ: https: // www.marketquest.biz/report/68008/global-ouzo-market-2021-by-manufacturers-regions-type-and-application-forecast-to-2026

Значение отчета:

В ходе исследования оценивалась выручка , затраты, коэффициент использования мощностей, скорость производства и использования, импорт и экспорт, затраты на спрос и предложение, доля рынка, среднегодовой темп роста и валовая прибыль. Кроме того, в исследовании подробно рассматриваются основные параметры рынка и текущие тенденции, а также важные отраслевые категории и подсегменты.

Настройка отчета:

Этот отчет можно настроить в соответствии с требованиями клиента. Пожалуйста, свяжитесь с нашим отделом продаж ([email protected]), который позаботится о том, чтобы вы получили отчет, соответствующий вашим потребностям. Вы также можете связаться с нашими руководителями по телефону + 1-201-465-4211, чтобы поделиться своими требованиями к исследованиям.

Свяжитесь с нами
Марк Стоун
Руководитель отдела развития бизнеса
Телефон: + 1-201-465-4211
Электронная почта: sales @ marketquest.biz
Веб: www.marketquest.biz

COMTEX_394143687 / 2778 / 2021-09-28T01: 56: 33

Отдел новостей MarketWatch не участвовал в создании этого контента.

Uzo hakkında her şey — Юнан Руху Гези Ребери | Откройте для себя Грецию

ВРЕМЯ ЧТЕНИЯ

Бир бардак узо ичене кадар

АВТОР

Денни Калливока

Редактор еды, вина и спиртных напитков

Юнанистан’ын улусал ичечеги олан узо хакакынышыренил ичеджи олан узо хакакынышыренил ве neden Yunan yazının tadını çıkarmak için en iyisidir!

Öğleden sonra, güneş Ege’nin üzerinde batmaya başlarken, bir Yunan adasında bir tavernanın gölgesinde bir bardak uzo yudumladığınızı hayal edin.Yunan yazının aromalarını seçebiliyor musunuz? Arkadaşlıın tadı, kahkahalar, güneş ışığı… aklınızın ve evinizin, şehir sınırlarının çok ötesine geçtiğini mi hissediyorsunuz?

Uzo nedir ve onu Yunan kimliğiyle özdeşleştiren nedir?

Uzo, Yunanistan’ın milli içeceğidir. Бу unvanı almayı да sonuna kadar hak etmiştir. Hiç denemediyseniz, anason veya rezene tohumu ile tatlandırılmış ve yalnızca Yunanistan’da üretilmiş bir aperatif olduğunu belirtelim.

Akdeniz’de meyankökü kokulu (su eklediğinizde renk değiştiren) başka içecekler olsa da, uzo üretim süreci nedeniyle daha öne çıkıyor.Avrupa yasalarına göre, damıtılmış anasonla ilgili tek yasa uzo ile ilgilidir ve hala amvyka adı verilen bir kutuda üretilmesi gerekir).

Üretim süreci, üreticinin reçetesine göre tohum (анасон, резене vb.), Baharatlar (tarçın, karanfil vb.) Ve mastiha , kombinasyonu ile tatlandırılmış haçümasirınıt alk. Özel olarak tasarlanmış imbikler geleneksel olarak bakırdan yapılır ve uzonun yüksek kalitesi, ürünün ve damıtıcının tüm detaylarını taşıyan şişelerin tasarıdıırılıılışııılışııı.

Uzo adı nereden geliyor?

Uzo’nun bir İtalyan (veya İyon Adası) ticaret şirketini ve youn anason kokulu olağanüstü kaliteli tsipouro partisini de içine alan bir hikayeden geldiği söyleniyori. Kutular, anasonla tatlandırılmış yüksek kaliteli tsipouro için бир «слоган» haline gelen ve kısa sürede kısaltılan «uso Massalia» (varış noktası Marsilya’da kullanım için) оларак дамгаланды. Uzo zaman içerisinde başka, farklı bir içecek olarak standart hale getirildi.

Diğer, daha az olası versiyonlar, eski Yunanca ozo (kokuyorum) fiilinin bozulmasından veya — daha uç bir örnek — ‘ ou zo ‘ (yaşamıyorum!

Yunanlılar uzoyu nasıl içer?

Çoğu Yunanlı uzoyu buz küpleriyle içer. Ancak uzmanlar, buzun (damıtılmış sudan gelmediği ve kristal berraklığında olmadığı sürece) uzonun bileşimini değiştirdiğini iddia ediyor ve bunun yerine soğuk su kullanılmasiyenı ediyor.Ее iki durumda da, önce bir bardak uzoyu burnunuza getirin ve ardından aromatik karmaşıklığı tam olarak anlamak için tadına bakın. Ardından devam edin ve bir buz küpü veya soğuk su ekleyin.

Hem buz hem de su ekleyip eklemediğinizi bilmekte faydalı bir ayrıntı: Kristal oluşumunu önlemek için önce su, ardından buz ekleyin ve şeffaf sıvınılemasyzınınıkla. Uzo mutlaka yavaş içilmelidir.

Uzo neden bulanıklaşır?

Klasik meyan kökü aromasını ve tadını yaratan anason ve rezene tohumu, esansiyel yaları, yüksek dereceli saf uzoda çözünür.Ancak су вея буз eklendiğinde алкол içeriği düşer ve uçucu yağlar çözeltiden çıkar ве beyaz бир çökelti olarak yeniden ortaya çıkar. Renk değişiminin yanı sıra, açığa çıkan aromaların seviyesi de artar.

Uzo her zaman yemekle birlikte mi içilir?

Uzo’ya klasik bir Yunan mezesinin eşlik ettiğini sık sık görürsünüz, ancak yemek yemeden içebileceğiniz durumlar da vardır. Карар, uzonun Yunanistan’ın neresinden geldiğiyle ilgili olabilir. Makedonya’dan, geliyorsa, şeker içermeyecek ve başka yerlerden gelen uzolardan daha kuru olacak ve meze eşliinde daha önemli hale gelecektir.Güney Yunanistan’ın uzoları ise şeker içerir, yani meze olmadan kolayca içilebilir.

Uzo’nuzla ne yiyeceğinizi seçerken, meze tatlarının birbirine zıt, hatta agresif olması gerektiğini söyleyebilirsiniz: Ekşi ile tuzlu, tatlı ile acı, uzo her zaman saiman tatların.

Her çeşit deniz ürünüyle deneyin, mutlaka anlayacaksınız: İstiridye, midye ve tarak, tuzlanmış veya kömürde ızgara sardalya, marine edilmiş veya kuru yağda.Aslında sadece deniz ürünleri deil: Taze kızarmış patlıcan veya kabak (tzatziki’ye batırılmış), taramosalata, turşu ve kapari, en sevilen uzo eşlikleridir. Kopanisti ve tyrokafteri (biberli peynirler) ve avgotaraho (Batı Yunanistan’daki Messolongi’den korunmuş morina yumurtası) gibi … Ama en iyi meze, doğranmış, tuzlanmış, üzerine zeytinyaı zıışı олабилир.

Aynı zamanda dilerseniz yemeklerden önce aperatif olarak (buzlu veya sade) uzo’nun tadını çıkartabilirsiniz.Uzo ile yapılan ve eşsiz bir tat veren kokteyller de mevcuttur.

Uzoyu nasıl yaparsın?

Uzo üretim işlemi, alkol, anason ve rezene tohumları ile el yapımı bakırın içinde saatlerce duran aromatik hammaddelerin bir karışım sürecidir. Karışım daha sonra damıtılır, genellikle ikinci ve çoğunlukla üçüncü kez yeniden damıtılır.

Uzo’nun kalitesi ve aromaları öncelikle imbikatın boyutu, türü ve malzemesi, alkolün kalitesi ve aromatiklerin kombinasyonu ile belirlenir.Ее uzo damıtıcısının, genellikle yakından korunan bir aile sırrı gibi saklanan gizli formülü vardır. Damıtma fraksiyonları, damıtma öncesi ekstraksiyon ve damıtma hızı açısından bile farklılıklar vardır.

Uzo şişelenmeden önce, istenen alkol yoğunluğunu elde etmek için yumuşak su ile seyreltilir. Yunanistan’ın en sevilen likörüyle ilişkili zengin aromalar için yüksek bir alkol içeriği (kanunen, hacimce% 37,5’ten fazla) ön koşuldur. Yunanistan’ın ее yerinde 300’e yakın uzo üreticisi vardır ve hepsi biraz farklı bir ürüne sahiptir.Мидилли’деки (Лесбос) — Plomari gibi bazı destinasyonlar uzo etrafında özgün bir kimlik oluşturmuştur.

Midilli’ye (Lesvos) özgü Plomari uzo geleneğini tadın

Продукты питания | Бесплатный полнотекстовый | Разработка коммерческой противомикробной активной системы упаковки говяжьего фарша на основе спиртового дистиллята «Ципуро»

. Нанесенный объем «ципуро» (40 мл) на впитывающую подушечку, помещенную под говяжий фарш, был определен после проведения предварительных экспериментов, аналогичных настройкам для основной эксперимент (а именно 500 г говяжьего фарша, MAP, TVC и измерения цвета) (см. Раздел 2.2) и испытания «ципуро» объемом 20, 30, 40 и 60 мл в сочетании с хранением при 7 ° C. Рост TVC был задержан увеличением нанесенного объема «ципуро», что привело к увеличению срока хранения на 0 (20 мл), 2 (30 мл) и 5 ​​дней (40 мл и 60 мл) (данные не показаны). Однако в конечном итоге для основного эксперимента был выбран объем 40 мл, потому что образцы говяжьего фарша, упакованные с этим объемом, имели более «цветущий» красный цвет по сравнению с образцами, упакованными с 60 мл «ципуро». Говяжий фарш, упакованный с впитывающими подушечками, с добавлением «ципуро» или без него (контроли), был зависимым (фиг. 3).Это также подтверждается максимальной удельной скоростью роста (µ max ), которая значительно увеличилась (pТаблица 1). Более высокие температуры также увеличивали (pN макс ) B. thermosphacta, но этому противодействовал «ципуро», в результате чего максимальные уровни популяции составляли от 6,38 ± 0,45 до 7,93 ± 0,20 log КОЕ / г (Таблица 1). B. thermosphacta доминировал в микробной ассоциации говяжьего фарша, в то время как LAB занимал второе место по доминированию, показывая высокий потенциал роста во всех анализах (рис. 3). Доминирование этих двух, факультативно анаэробных (Б.thermosphacta) и микроаэрофильный (LAB), микроорганизмы в основном связаны с типом применяемого MAP. Предыдущие исследования показали, что B. thermosphacta и / или LAB наиболее распространены в мясных продуктах, таких как свиные стейки, говяжьи котлеты и стейки, упакованные с высоким содержанием кислорода MAP, а именно 60-80% O 2 : 40-20% CO 2 [15,34,35]. Дрожжевые плесени имеют ограниченный вклад в ассоциацию порчи, в основном из-за их аэробного метаболизма, которому не способствует повышенный уровень CO 2 и / или O 2 по сравнению с воздухом (Рисунок 3I.г, IV, г). В частности, они показали либо 100% ингибирование при хранении при 0 ° C, либо среднее увеличение макс. 2,0 log КОЕ / г при хранении образцов при температурах выше 4 ° C, независимо от обработки. Хотя виды Pseudomonas признаны облигатными аэробами с исключительно аэробным респираторным метаболизмом [36], умеренная скорость роста наблюдалась у контрольных групп, достигающих 6,0–7,0 log КОЕ / г в конце хранения при температуре выше 4 ° C, где зарегистрированный уровень кислорода был близким. до 50% (Рисунок 2 и Рисунок 3II.б – IV.б). Аналогичным образом, Hilgarth et al. (2017) обнаружили Pseudomonas spp. на ранней, средней и очень поздней стадии порчи говяжьих стейков с высоким содержанием кислорода MAP, хранящихся при 10 ° C, даже при содержании CO 2 до 90% и содержании кислорода до 1% [34]. Кроме того, примечательно, что когда «ципуро» применяли на говяжьем фарше, стандартные отклонения перечисленных популяций псевдомонад были значительно высокими по сравнению с соответствующими контрольными значениями. С точки зрения противомикробной терапии, которая является основной целью настоящего исследования, скорость роста B.thermosphacta и LAB были значительно (ptsipouro »по сравнению с контролями при большинстве температур хранения. Фактически, для B. thermosphacta, говяжий фарш, упакованный с« tsipouro », показал µ max примерно в 2 раза ниже, чем в контроле при 0 –8 ° C (pТаблица 1). В предыдущем исследовании нашей исследовательской группы пары «ципуро» были одними из самых эффективных противомикробных средств наряду с «узо» и «раки», что вдвое увеличивало срок хранения свинины, упакованной по температуре 4. ° C [15]. Что касается pH, изменения в контроле (с 5.54–5,89) и говяжьего фарша, упакованного с «ципуро» (от 5,61 до 5,83), были незначительными (p ≥ 0,05) при всех температурах хранения (данные не показаны). В целом, упаковка с антимикробным активным веществом «ципуро» значительно продлила срок хранения упакованного говяжьего фарша, что было рассчитано на основе роста B. thermosphacta (специфический микроорганизм порчи) и уравнения (1). В частности, срок хранения контролей по сравнению с «ципуро» был оценен от 28,0 ± 3,8 до 49,3 ± 1,7 дней при 0 ° C, от 9,5 ± 3,5 до 14,2 ± 6,8 дней при 4 ° C и от 5.От 1 ± 0,9 до 10,1 ± 4,0 дней при 8 ° C (pp ≥ 0,05). Что касается вторичного моделирования, µ max доминирующих бактерий порчи говяжьего фарша, упакованного с ципуро или без него, была описана в зависимости от температуры хранения методом квадратного корня и моделями Аррениуса, в то время как оценочные параметры и статистика согласия показаны в таблице 2. Средняя расчетная энергия активации модели Аррениуса для μ max B. thermosphacta и LAB в контроле составила 90,2 ± 12,2 кДж. / моль и 92.8 ± 10,4 кДж / моль соответственно, тогда как в говяжьем фарше с «ципуро» 87,2 ± 17,1 кДж / моль (B. thermosphacta) и 124,8 ± 15,0 кДж / моль (LAB) (таблица 2). Зарегистрированные значения E и в контроле были близки к значениям, указанным в предыдущих исследованиях. В частности, указанный диапазон значений E и составлял от 73,2 до 91,9 кДж / моль для B. thermosphacta и от 92,8 до 99,6 кДж / моль для LAB во время хранения говяжьего и / или свиного фарша в MAP или в аэробных условиях [37, 38,39].Индексы согласия (R 2 и RMSE) показали, что обе вторичные модели адекватно описывают данные о росте микробов (таблица 2). Наблюдалось хорошее соответствие между подобранными и наблюдаемыми значениями B. thermosphacta в контроле и «ципуро», поскольку Af и Bf были близки к 1, обе модели с квадратным корнем (Af: 1,05–1,09; Bf: 0,94–0,99) или Arrhenius. уравнение (Af: 1,07–1. 11; Bf: 0,92–0,96) [29] (рис.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.