Внутреннее устройство узо. УЗО: принцип работы, назначение, технические характеристики, варианты подключения УЗО

Аббревиатура УЗО создана от словосочетания «Устройство защитного отключения», которое определяет назначение прибора, заключающееся в снятии напряжения с подключенной к нему схемы при возникновении случайных пробоев изоляции и образовании через них токов утечек.

Принцип работы

Для работы УЗО используется принцип сравнения входящих в контролируемую часть схемы и выходящих из нее токов на основе дифференциального трансформатора, который переводит первичные величины каждого вектора в строго пропорциональные по углу и направлению вторичные для геометрического сложения.

Метод сравнения можно представить обыкновенными весами или балансиром.

Когда равновесие соблюдено, то все работает нормально, а при его нарушениях изменяется качественное состояние всей системы.

У однофазной цепи сравниваются подходящий к измерительному органу вектор тока фазы и выходящий из нее - нуля. При нормальном режиме работы с надежной целой изоляцией они равны, уравновешивают друг друга. Когда возникает неисправность в схеме и появляется ток утечки, то баланс между рассматриваемыми векторами нарушается на его величину, которая замеряется одной из обмоток трансформатора и передается блоку логики.

Сравнение токов в трехфазной цепи осуществляется по этому же принципу, только через дифференциальный трансформатор пропускаются токи всех трех фаз, а небаланс создается на основе их сравнения. В нормальном режиме работы токи трех фаз при геометрическом сложении сбалансированы, а при нарушениях изоляции любой фазы возникает ток утечки в ней. Его величина определяется суммированием векторов в трансформаторе.

Структурная схема

Упрощенно работу устройства защитного отключения можно по блокам представить структурной схемой.

Небаланс токов из измерительного органа направляется на логическую часть, которая работает по принципу реле:

1. электромеханического;

2. или электронного.

Важно понимать различие между ними. Электронные системы сейчас бурно развиваются и пользуются все большей популярностью по многим причинам. Они имеют широкий функционал, большие возможности, но требуют для работы логики и исполнительного органа электрическое питание, которое обеспечивает специальный блок, подключаемый к основной цепи. Если электричество отключится по различным причинам, то такое УЗО, как правило, не сработает. Исключение составляют редкие электронные модели, оснащенные этой функцией.

Электромеханические реле использует механическую энергию взведенной пружины, которая напоминает по принципу работы обыкновенную мышеловку. Чтобы реле сработало достаточно минимального механического усилия на очуствленный исполнительный элемент.

Как мышка дотрагивается до приманки подготовленной мышеловки, так и возникающий при небалансе в дифференциальном трансформаторе ток от утечки ведет к срабатыванию исполнительного элемента и отключению напряжения со схемы. Для этого в реле встроены силовые контакты в каждую фазу и контакт подготовки тестера.

Любой тип реле обладает определенными преимуществами и недостатками. Электромеханические конструкции надежно работают на протяжении многих десятилетий и хорошо себя зарекомендовали. Они не требует наличия внешнего питания, а электронные модели - зависят от него полностью.

В настоящее время считается общепризнанным, что наиболее эффективной мерой защиты от поражения электрическим током в электроустановках напряжением до 1000 В является устройство защитного отключения (УЗО) по току утечки.

Не возражая против важности этой меры защиты, большинство специалистов на протяжении многих лет ведут споры относительно значений основных параметров УЗО - тока установки, времени срабатывания и надежности. Объясняется это тем, что параметры УЗО тесно связаны с его стоимостью и условиями эксплуатации.

Действительно, чем ниже ток уставки и меньше время срабатывания, чем выше надежность УЗО, тем дороже его стоимость.

Кроме того, чем ниже ток уставки и меньше время срабатывания УЗО, тем жестче требования к изоляции защищаемого участка, поскольку даже незначительное ухудшение ее в условиях эксплуатации может приводить к частым, а в ряде случаев и длительным, ложным отключениям электроустановки, делая тем самым невозможной ее нормальную эксплуатацию.

С другой стороны, чем выше ток уставки УЗО и больше время его срабатывания, тем хуже его защитные свойства.

Конструкция УЗО

Компоновка однофазного УЗО представлена на картинке ниже.

В ней на входные клеммы подводится напряжение, а на выходные - подключается контролируемая схема.

Трехфазное устройство защитного отключения изготовлено так же, но в нем контролируются токи всех фаз.

На представленном рисунке показано четырехпроводное УЗО, хотя в продаже есть трехпроводные конструкции.

Как проверить УЗО

В любой модели конструкции встроена функция проверки работоспособности. Для этого используется блок «Тестер», представляющий собой разомкнутый контакт - кнопку с пружинным самовозвратом и токоограничивающий резистор R. Его величина подобрана для создания минимально достаточного тока, искусственно имитирующего утечку.

При нажатии кнопки «Тест» подключенное в работу УЗО должно отключиться. Если этого не произошло, то его следует браковать, искать поломку и ремонтировать или заменять исправным. Ежемесячное тестирование устройства защитного отключения повышает надежность его эксплуатации.

К слову, исправность электромеханических и отдельных электронных конструкций легко проверить в магазине до покупки. С этой целью достаточно при включенном реле кратковременно подать ток в цепь фазы или нуля от батарейки с любой полярностью подключения по варианту 1 и 2.

Исправное УЗО с электромеханическим реле сработает, а электронные изделия в подавляющем большинстве случаев так не проверить. Им для работы логики нужно питание.

Как подключить УЗО к нагрузке

Устройства защитного отключения разрабатываются для использования в схемах электроснабжения по системе TN-S либо TN-C-S с подключением в электропроводке защитной нулевой шины РЕ, к которой подключаются корпуса всех электрических приборов.

В этой ситуации при нарушении изоляции возникающий на корпусе потенциал сразу стекает через проводник РЕ на землю и орган сравнения вычисляет неисправность.

В нормальном режиме электроснабжения УЗО не отключает нагрузку, поэтому все электроприборы работают оптимально. От тока каждой фазы в магнитопроводе трансформатора наводится свой магнитный поток Ф. Поскольку они равны по величине, но противоположно направлены, то взаимно уничтожают друг друга. Суммарный магнитный поток отсутствует и не может навести в обмотке реле ЭДС.

При возникновении утечки опасный потенциал стекает на землю через защитную шину РЕ. В обмотке реле наводится ЭДС от возникшего небаланса магнитных потоков (токов в фазе и нуле).

Устройство защитного отключения мгновенно вычисляет таким способом неисправность и в доли секунды обесточивает схему силовыми контактами.

Особенности работы УЗО с электромеханическим реле

Использование механической энергии взведенной пружины в отдельных случаях может быть выгоднее, чем применение специального блока для электрического питания логической схемы. Рассмотрим это на примере, когда ноль питающей сети оборван, а фаза поступает.

В такой ситуации статические электронные реле не будут получать питание, а, следовательно, не смогут работать. В то же время в этой ситуации у трехфазной системы возникает перекос фаз и повышение напряжения.

Если произойдет в ослабленном месте пробой изоляции, то потенциал появится на корпусе и будет уходить через РЕ-проводник.

В УЗО с электромеханическим реле защиты отработают нормально от энергии взведенной пружины.

Как работает УЗО в двухпроводной схеме

Неоспоримые преимущества защит от токов утечек в электрооборудовании, выполненном по системе TN-S посредством использования УЗО, привели к их популярности и желанию отдельных владельцев квартир устанавливать УЗО в двухпроводке, не оборудованной РЕ-проводником.

В этой ситуации корпус электроприбора изолирован от земли, не сообщается с ней. Если возникает пробой изоляции, то потенциал фазы появляется на корпусе, не стекает с него. Человек, имеющий контакт с землей и случайно прикоснувшийся к прибору, попадает под действие тока утечки точно так же, как и в ситуации без УЗО.

Однако, в схеме без устройства защитного отключения ток может проходить через тело длительно. Когда же УЗО установлено, то оно почувствует неисправность и отключит напряжение за время уставки в течение долей секунды, чем снизит и степень получения электротравмы.

Таким образом, защита облегчает спасение человека при попадании под напряжение в зданиях, оборудованных по схеме TN-C.

Многие домашние мастера пытаются самостоятельно устанавливать УЗО в старых домах, ожидающих реконструкцию для перехода на систему TN-C-S. При этом в лучшем случае выполняют самодельный контур заземления или просто подключают корпуса электроприборов к водопроводной сети, батареям отопления, железным деталям фундамента.

Такие подключения могут создать критические ситуации при возникающих неисправностях и причинить серьезный ущерб. Работы по созданию контура заземления должны выполняться качественно и контролироваться электрическими замерами. Поэтому их выполняют подготовленные специалисты.

Виды крепления

Большинство УЗО выполняется в стационарном исполнении для крепления на распространенную Din-рейку в электрощитке. Однако, в продаже можно встретить переносные конструкции, которые подключаются в обычную электророзетку, а от них дальше запитывается защищаемый прибор. Они стоят чуть дороже.

Электричество — одна из инженерных систем, которая обеспечивает наш комфорт. Но то же электричество несет в себе потенциальную угрозу, поэтому электросети должны быть максимально безопасными. Обеспечивают безопасность устройства автоматической защиты. Одно из них — УЗО. Что это за аппарат, от чего он защищает, в чем состоит принцип работы УЗО — обо всем этом и пойдет речь в статье.

УЗО — это устройство защитного отключения (альтернативное название — выключатель дифференциального тока, сокращенно ВДТ). Предназначено для отключения питания в случае возникновения аварийной ситуации, которая приводит к появлению тока утечки. Это возможно в двух случаях: при пробое изоляции на землю и при прикосновении человека к токоведущим частям.

Эта картинка поможет представить принцип работы УЗО. В качестве нагрузки выступает лампа накаливания. УЗО сравнивает ток до и после нагрузки. Если разница превышает заданное значение, то устройство срабатывает и размыкает цепь

Принцип его действия можно сравнить с весами с двумя чашами. Сравнивается ток в цепи до и после нагрузки. Как только одна из чаш перевешивает, значит ток нашел «левый» или обходной путь. Чаще всего обходной путь — через пробой изоляции на землю, или через тело человека тоже не землю. То есть, по этому пути часть тока «утекло». Отсюда и название — ток утечки . Ток ушел не по проложенным проводам, а это опасно. И появление тока утечки — сигнал к отключению питания. В УЗО срабатывает реле, разрывая контакт и обесточивая сеть. Это принцип работы УЗО описанный простыми словами — для лучшего понимания назначения и принципа действия.

Как понять что такое ток утечки

Ток утечки возникает когда появляется пробой изоляции на корпус (провод перетерся, нагревательный элемент «пробило» и т.д.). Утечка — это когда вы прикоснулись к корпусу устройства, который находится под напряжением. Прикоснулись одной рукой и сами при этом стоите на токопроводящем полу без обуви или касаетесь еще какого-то заземленного предмета (батарей центрального отопления, например). Через ваше тело потечет ток, причем он «уйдет» через контур заземления, так как это путь с наименьшим сопротивлением. Это и будет тот самый «обходной» путь. В результате «вернувшийся» ток будет меньше и реле на УЗО сработает.

Но, обратите внимание! Прямое прикосновение сразу к фазе и нулю — не наш случай. В этом случае тело воспринимается как нагрузка, а не как утечка. А это штатная ситуация и защита не сработает. Поэтому работайте с электричеством одной рукой, в диэлектрической обуви. И никогда не прикасайтесь сразу к нулю и фазе.

Подключение УЗО в схему повышает безопасность. Особенно это актуально для влажных помещений, таких как санузел

Иногда защита реагирует на неочевидные вещи: соседи заземлились «не туда», плита с пьезорозжигом без заземления, стиральная машина или посудомойка подключены шлангом в металлической оплетке к металлическим же трубам. В общем, ситуаций, в которых образуется ток утечки, немало. Это все тоже токи утечки, но они — следствие ошибок или нарушений. И на них УЗО тоже реагирует. Если отключения происходят без видимых причин, их просто следует выявить. Это непросто, но оставлять без внимания «ложные» отключения не стоит. Причина может нести опасность.

Как выглядит

На лицевой панели УЗО есть переключатель, при помощи которого можно вручную разрывать цепь или приводит устройство в рабочее состояние. На передней панели также есть кнопка «Тест», предназначенная для тестирования работоспособности устройства защиты. При ее нажатии подключается цепь содержащая резистор, которая эмитирует возникновение утечки. Если прибор исправен, он отключит питание — «рубильник» опустится вниз, размыкая контакт.

В верхней и нижней части устройства есть гнезда для подключения проводов. Вверху подключаются провода, подводящие питание, внизу — линии, которые идут к нагрузке или к нижестоящим устройствам. Через УЗО проходят и фазные провода, и ноль (нейтраль). То есть, при срабатывании, питание отключается полностью.

На корпусе имеются надписи, которые отражают основные параметры. Крепится УЗО на DIN-рейку, для этого есть специфической форы выступы на задней поверхности корпуса. Способы фиксации зависят от фирмы-производителя. Есть модели, которые просто навешиваются, есть с фиксацией при помощи прижимного клапана.

Как обеспечить качественную защиту

Несмотря на явную пользу УЗО, без автомата защиты обойтись не получится. УЗО не реагирует ни на сверхтоки (короткие замыкания), ни на перегрузку. Оно отслеживает только ток утечки. Так что для безопасности проводки необходим еще и автомат. Эту пару — автомат и УЗО — ставят на входе. Автомат обычно стоит до счетчика, защита от утечек — после.

Вместо пары — УЗО+автомат, можно использовать дифференциальный автомат. Это два устройства в одном корпусе. отслеживает сразу и ток утечки, и короткое, и перегрузку. Его ставят, если есть необходимость в экономии места в щитке. Если такой необходимости нет, предпочитают ставить отдельные устройства. Проще определять повреждение, дешевле замена при выходе из строя.

Принцип работы УЗО

Состоит устройство защитного отключения из трансформатора, реле и отключающего механизма. Основной рабочий элемент УЗО — дифференциальный трансформатор с двумя первичными обмотками и одной вторичной. Именно он сравнивает токи. Первичные обмотки дифференциального трансформатора имеют абсолютно одинаковые параметры, но включены навстречу друг другу. Через одну обмотку проходит ток, который идет на нагрузку, через вторую — который возвращается с нагрузки.

При исправном состоянии линии, токи, протекающие через обе первичные обмотки, равны, но имеют противоположные знаки. В результате, создаваемые ими электромагнитные поля взаимоуничтожаются. В такой ситуации во вторичной обмотке нет наведенных токов, контакты замкнуты, питание есть.

Как только на контролируемых линиях появляется утечка, в одной из первичных обмоток появляется перевес (на рисунке это обмотка под номером 2). Это приводит к тому, что на вторичной обмотке появляется потенциал. Когда он достигает порогового значения (ток отключения), срабатывает реле, отключая питание. Это и есть принцип работы УЗО.

В общем, УЗО — несложное устройство, но очень полезное, так как именно оно отвечает за безопасность. Для вашей безопасности и безопасности ваших детей, настоятельно рекомендуем установить в щит устройство защитного отключения.

Коротко о параметрах УЗО

Несмотря на не слишком сложное устройство, параметров, по которым надо подбирать УЗО немало. Это:

Все эти параметры выбираются при составлении схемы, так как для выбора важно сечение провода, подключаемая нагрузка и еще много деталей. Так что для начала надо определиться с количеством и мощностью потребителей (лампочек, крупной и мелкой бытовой техники, нагревателей и т.д.).

Что такое противопожарное УЗО

Умные головы придумали как использовать принцип работы УЗО не только для защиты человека от поражения электротоком при повреждении изоляции. То же устройство можно использовать для предотвращения пожаров. Конструктивно они ничем не отличаются, просто рассчитаны на большие токи утечки.

Как работает УЗО в этом случае? Как известно, при протекании токов температура проводников повышается. При достаточной силе тока нагрев может быть настолько большим, что способен вызвать пожар. Если на вводе в дом поставить аппарат с током утечки 100 мА и выше, человека от поражения электротоком оно не спасет, а вот возникновение пожара очень даже может предотвратить. Как? Вполне может статься, что одно из устройств защиты окажется неисправным. Изоляция фазы будет испорчена, что рано или поздно приведет к пожару. Может оказаться так, что повреждение окажется на незащищенной части линий. Вот в этом случае противопожарное УЗО отключит питание. Это будет значить, что «утекать» стало слишком много и надо провести ревизию проводки: измерить изоляцию, проверить нагрев и т.д.

Ставится противопожарное защитное устройство после счетчика. Если говорить о параметрах, минимальный отключающий ток — 100 мА. Тип — лучше селективный, а вот время выдержки выбирайте сами. Селективность спасет от ложных срабатываний. Ниже, после противопожарного УЗО, ставят защиту на линии, выбирая отключающий ток утечки в зависимости от типа нагрузки.

Если следовать ГОСТу, то на линии освещения, расположенные в помещениях с нормальными условиями эксплуатации установка защитных устройств необязательна. То есть, на линии, которые ведут к освещению, «персональные» УЗО и автоматы можно не ставить.

Производители

Официального рейтинга производителей УЗО не существует, поэтому следует ориентироваться на отзывы практикующих электриков. Как правило, при сборке «навороченного» щита, специалисты рекомендуют использовать продукцию трех европейских фирм:

• ABB (шведско-швейцарская компания);
• Legrand (Франция);
• Schneider Electric (Франция).

В каталогах вышеперечисленных производителей, чаще будут встречаться альтернативные названия устройств защиты дифференциального тока. УЗО — выключатель дифференциального тока (ВДТ). Дифавтомат — автоматический выключатель дифференциального тока (АВДТ).

Компания Schneider Electric («Шнейдер Электрик») разработала линийку устройств Easy9, относящихся к среднему ценовому сегменту.

Дифференциальный выключатель EASY 9 (УЗО) 2П 63А 30мА (артикул EZ9R34263). Устройства Easy9 относятся к среднему ценовому сегменту, но при этом отличаются качеством, надёжностью и удобством использования, свойственным аппаратуре верхнего ценового сегмента

Многих электриков не устраивает качество продукции таких компаний, как IEK, TDM, DEKraft, EKF.

Защитное отключение особенно актуально когда в доме используется большое количество различных электроприборов. В этой статье мы рассмотрим приборы защитного отключения, которые рекомендуются и используются при строительстве частных домов. Будет приведена схема устройство защитного отключения. Разберем вопрос что и когда использовать - УЗО или дифавтомат (дифференциальный автомат). Кроме того, выясним основные отличия автоматов защитного отключения.

Виды автоматов защитного отключения

Важной ступенью в организации электробезопасности являются защитные электрические аппараты или, как их чаще называют, автоматы. Условно, их можно разделить на три вида:

• автоматические выключатели (АВ);
• устройства дифференциального отключения (УЗО);
• дифференциальные автоматические выключатели (ДАВ).

Рис 1. Автоматический выключатель

Рис 2. Устройство защитного отключения (УЗО)

Рис 3. Дифференциальный автоматический выключатель (ДАВ)

Принцип работы аппаратов защитного отключения

Автоматические выключатели (АВ) , см. рис.1, устанавливаем для защиты электропроводки от перегрузок по току, а электропотребителей от коротких замыканий. Перегрузки по току приводят к нагреву проводника, что ведет к возгоранию проводки и выходу ее из строя.

Устройство защитного отключения (УЗО) принцип работы (рис.2). Устанавливаем для защиты от поражения электрическим током, в случае пробоя изоляции аппаратуры и проводки. УЗО защитит нас и в случае прикосновения к открытым неизолированным участкам проводки или аппаратуры, находящихся под напряжением 220 В и не даст возникнуть пожару, если проводка неисправна.

Если появляется разность токов, то УЗО отключает подачу напряжения. Выбирать УЗО необходимо по двум параметрам: чувствительности и номинальному току. Обычно для домашних целей выбирают УЗО с чувствительностью 300 мА. Номинальный ток выбирается в зависимости от суммарной мощности электропотребителей и должен быть равен или быть на порядок ниже номинального тока вводного автоматического выключателя (АВ), потому что УЗО не защищает от короткого замыкания и перегрузок по току. Устройство защитного отключения УЗО устанавливают обычно в схеме после счетчика для защиты всей проводки в доме, см. рис. 4, 5. По современным нормам, установка УЗО является обязательной.

Рис. 4. Схема подключения УЗО

Рис. 5 Схема монтажная электроснабжения дома с использованием УЗО

1 - щиток распределительный; 2 - нейтраль; 3 - ш ина заземления; 4 - ф аза; 5 - УЗО; 6 - ав томатический выключатель; 7 - п итание потребителей.

Дифференциальные автоматические выключатели (ДАВ) объединяют в себе функции УЗО и АВ. Схема дифференциального автомата основана на защите цепей от коротких замыканий и перегрузок, а также защита людей от поражения электрическим током при касании к токоведущим частям, см. рис. 6.

Рис. 6. Схема работы ДАВ

Эти устройства получили широкое распространение в бытовых электрических сетях (220/380 В), в розеточных сетях. Дифференциальный автоматический выключатель состоит из быстродействующего автоматического выключателя и устройства защитного отключения, который реагирует на разность токов в прямом и обратном направлениях.

Принцип работы дифференциального автомата. Если изоляция электропроводки не повреждена и отсутствует касание человека к токоведущим частям, значит в сети отсутствует ток утечки. Значит токи в прямом и обратном (фаза-ноль) проводниках нагрузки равны. Эти токи наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока ДАВ равные, но встречно направленные магнитные потоки. В результате чего ток во вторичной обмотке равен нулю и не вызывает срабатывание чувствительного элемента - магнитоэлектрической защелки.

При возникновении утечки, например: при прикосновении человека к фазному проводнику, баланс токов и магнитных потоков нарушается, во вторичной обмотке появляется ток небаланса, который вызывает срабатывание магнитоэлектрической защелки, воздействующей в свою очередь на механизм расцепителя автомата с контактной системой.

Для осуществления периодического контроля работоспособности УЗО и ДАВ предусмотрена цепь тестирования. При нажатии кнопки "Тест" искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание аппаратов защиты означает, что оно в целом исправно.

Выбор защитного автомата

Теперь, определимся в каком случае и какому защитному автомату нам отдать предпочтение:

• Для защиты проводки осветительной сети, от которой питаются все наши светильники, выбираем автоматические выключатели (АВ) с токами срабатывания 16 А.
• Розеточную сеть в доме, которая используется для включения утюгов, настольных ламп, телевизора, компьютера и т.д., должны защищать автоматические выключатели с дифференциальной защитой (ДАВ).
• Для розеточной сети мы выбираем ДАВ с током срабатывания 25 А и дифференциальным током отключения 30 мА.
• Для подключения в доме кондиционера, посудомоечной машины, электропечи, СВЧ-печи и других, так необходимых нам в быту мощных приборов, требуется своя индивидуальная розетка и следовательно свой автоматический выключатель с дифференциальной защитой. Например, для подключения электропечи мощьностью 6кВт необходим дифференциальный автоматический выключатель с токами отключения 32 и 30 мА.

Обращаю внимание, что розетки все должны быть с заземляющим контактом. Силовое оборудование, например точильный станок, советую подключать к автоматическому выключателю. Так как вся сеть у нас в доме на напряжение 220 В, то и перечисленные автоматические выключатели выбираем на соответствующее напряжение.

Поговорим об автоматическом выключателе, который в целях безопасности требуется поставить на вводе. Если мы все розеточные линии защитили автоматическими выключателями с дифференциальной защитой, то на вводе мы ставим автоматический выключатель (АВ) с номинальным током определенным техническими условиями и однолинейной схемой проекта «Электрооборудование жилого дома».

Но можно после вводного автоматического выключателя (АВ) поставить устройство защитного отключения (УЗО) с током дифференциальной защиты 300 мА. Такую схему включения смотрите на рис.5. Если мы выбираем такой вариант защиты, то он не обязывает нас устанавливать дифференциальные автоматические выключатели для розеточной сети, а просто установим автоматический выключатель (АВ), смотрите тот же рис. 5. Такая схема приемлема если у нас всего одна розеточная линия с рядом розеток. Но она совершенно не рациональна, если у нас ряд самостоятельных приемников, включенных в индивидуальные розетки.

Например: У вас имеется токовая утечка на корпус стиральной машины и вы случайно прикасаетесь к ней. Мгновенно сработает дифференциальная защита и ДАВ стиральной машины отключится. Вам не трудно будет определить и устранить причину. А представьте, сколько необходимо поработать, чтобы найти причину отключения УЗО на вводе.

Хочу сказать, что на современном рынке автоматических выключателей и УЗО очень большой выбор аппаратов, как отечественного производства, так и зарубежного. Надо учесть, что продукция отечественного производства отличается большими габаритными размерами, возможностью регулирования по току, меньшей ценой, а срок службы в бытовых условиях практически одинаков.

Таблица 1. Сравнение стоимости автоматических выключателей

Заключение

Итак, в статье мы с Вами рассмотрели вопросы электробезопасности. Особенно актуальны они стали, когда в наш дом вошло огромное количество электроприборов, бытовой электроники и компьютеров. Проводка несет очень высокую нагрузку и защитное отключение необходимо. Современная техника очень дорогая и требовательная к качеству сетей. Поэтому не стоит экономить на мерах защиты, потому что стоимость УЗО не соизмерима со стоимостью оборудования в вашем доме, и тем более с ценой человеческой жизни.

Внимание: Цены актуальны на 2009 год.

Можно услышать мнение, в котором оспаривается необходимость установки устройств защитного отключения (далее УЗО). Чтобы опровергнуть или подтвердить его необходимо понимать функциональное назначение этих устройств, их принцип работы, конструктивные особенности и схему подключения. Также немаловажным фактором является правильное подключение, в зависимости от определенной задачи. Мы постараемся максимально широко ответить на все вопросы касательно данной темы.

Функциональное назначение

Согласно официальному определению данный тип устройств играет роль быстродействующего защитного выключателя, реагирующего на утечку тока. То есть он срабатывает в том случае, когда образуется цепь между фазой и «землей» (проводником РЕ).

Приведем классический пример, в ванной установлен электрический водонагреватель. Он работает беспроблемно гарантийный срок и даже более, потом наступает момент, когда корпус одного из нагревающих элементов дает трещину и происходит пробой фазы на воду.

Если в данном случае образуется цепь: фаза – человек – земля, тока нагрузки будет недостаточно для срабатывания электромагнитной защиты, она рассчитана на КЗ. Что касается тепловой защиты, то время ее срабатывания значительно дольше сопротивляемости человеческого организма деструктивному воздействию электротока. Результат можно не описывать, самое страшное то, что в многоквартирном доме такой бойлер может нести угрозу соседям.

В таких случаях представленный аппарат – единственно действенный способ обеспечить надежную защиту. Самое время рассмотреть его принципиальную схему, конструкцию и принцип действия.

Схема устройства

В первую очередь, представим принципиальную схему устройства, с указанием его основных элементов.

Обозначение:

• А – Реле, управляющее контактной группой.
• В – Дифференциальный ТТ (трансформатор тока).
• С – Обмотка фазы на ДТТ.
• D – Обмотка нуля на ДТТ.
• Е – Контактная группа.
• F – Нагрузочное сопротивление.
• G – Кнопка, запускающая тестирование устройства.
• 1 – Вход фазы.
• 2 – Выход фазы.
• N – Контакты нулевого провода.

Теперь объясним, как это работает.

Принцип работы

Допустим, от нашего защитного устройства запитан некий прибор с внутренним сопротивлением R n , при этом корпус подключенного устройства заземлен. В данном случае при штатном режиме работы, через обмотки I и II ДТТ будут протекать равные по значению, но разные по направлению токи.

Таким образом, суммарная величина i 0 и i 1 будет нулевой. Соответственно, вызываемые токами магнитные потоки в ДТТ, также будут встречными, поэтому их суммарная величина, также будет нулевой. С учетом перечисленных условий, во вторичной обмотке ДДТ ток образовываться не будет, поэтому реле, управляющее контактной группой, не инициируется. То есть, защитное устройство будет оставаться во включенном состоянии.

Теперь рассмотрим ситуацию, в которой произошел пробой на корпус подключенного оборудования.

В результате появления тока утечки (i у) на «землю» будет нарушен баланс токов, протекающих по первичным обмоткам I и II. Это приведет к тому, что величина магнитного потока также станет отличной от нуля, что вызовет образования тока (i 2) на вторичной обмотке ДТТ (III), к которой подключено реле, управляющее контактной группой. Оно сработает, и подключенное оборудование будет обесточено.

Кнопка тестирования на приборе имитирует утечку тока через резистор R t , что дает возможность убедиться в работоспособности прибора. Такую проверку необходимо проводить не реже одного раза в месяц.

Конструктивное исполнение

Ниже на рисунке представлено типовое защитное устройство со снятой верхней крышкой, что позволяет рассмотреть основные узлы конструкции.

Обозначения:

• А – Механизм кнопки, запускающей тестирование устройства.
• В – Контактные площадки для подключения входа фазы и нулевого провода.
• С – Дифференциальный ТТ.
• D – Электронная плата усилителя тока, поступающего со вторичной обмотки, до уровня, необходимого для срабатывания реле.
• Е – Нижняя часть пластикового корпуса со стандартным креплением под DIN-рейку.
• F – Дугогасительнаые камеры на размыкающейся группе контактов.
• G – Контактные площадки для подключения выхода фазы и нулевого провода.
• H – Механизм расцепителя (приводится в действие реле или вручную).

Перечень основных характеристик

Разобравшись с конструкцией приборов и их принципом работы, перейдем к основным параметрам. К числу таковых относятся:

• Тип защищаемой электропроводки, она может быть однофазной или трехфазной. Данный параметр влияет на количество полюсов (2 или 4).
• Величина номинального напряжения, для двухполюсных аппаратов это 220-240 Вольт, четырехполюсных – 380-400 Вольт.
• Величина номинальной токовой нагрузки, этот параметр соответствует аналогичному у автоматических выключателей (далее АВ), но имеет несколько другое назначение (подробно будет рассказано ниже), измеряется в Амперах.
• Номинальная величина дифференциального (отключающего) тока, типовые значения: 10, 30, 100 и 300 мА.
• Вид отключающего тока, принятые обозначения:

1. AC – Соответствует переменному току синусоидальной формы. Допускается как его медленное нарастание, так и внезапное проявление.
2. А – К предыдущим характеристикам (AC) добавляется возможность отслеживать утечку выпрямленного пульсирующего тока.
3. S – Обозначение селективных устройств, они отличаются относительно высокой задержкой срабатывания.
4. G – Соответствует предыдущему типу (S), но с меньшей задержкой.

Теперь необходимо объяснить значение параметра номинального тока, поскольку с ним возникают некоторые вопросы. Это значение указывает на максимально допустимый ток для данного защитного электромеханического аппарата.

Подбирая этот параметр необходимо учесть, что он должен быть на одну ступень выше, чем у АВ на данной линии. Например, если АВ рассчитан на 25 А, то необходимо устанавливать защитные устройства с номинальным током – 32 А.

Обратим, внимание, на то, что данный тип устройств не предназначен для срабатывания от КЗ и перегрузки. Если произойдет подобная авария, то выгорит вся проводка и возникнет пожар, но аппарат так и останется включенным. Именно поэтому такие защитные устройства необходимо использовать совместно с АВ. Как вариант, можно устанавливать диффавтомат, по сути это тоже устройство защитного отключения, но снабженное механизмом защиты от КЗ и перегрузки.

Маркировка

Маркировка наносится на лицевую панель прибора, расскажем, что она обозначает на примере двухполюсного устройства.

Обозначения:

• А – Аббревиатура или логотип производителя.
• В – обозначение серии.
• С – Величина номинального напряжения.
• D – Параметр номинального тока.
• Е – Значение отключающего тока.
• F – Графическое обозначение типа отключающего тока, может быть продублировано литерами (в нашем случае изображена синусоида, что указывает на тип АС).
• G – Графическое обозначение устройства на принципиальных схемах.
• Н – Значение условного тока КЗ.
• I – Схема устройства.
• J – Минимальное значение рабочей температуры (в нашем случае: – 25°С).

Мы привели типовую маркировку, которая применяется в большинстве устройств данного класса.

Варианты подключения

Прежде, чем перейти к типовым схемам подключения, необходимо рассказать о нескольких общих правилах:

1. Устройства данного типа должны быть в паре с АВ, как мы уже упоминали выше, это связано с тем, что защитных устройств не оборудовано защитой от КЗ.
2. Величина номинального тока защитного устройства, она должна быть на ступень выше, чем у стоящего с ним в паре АВ.
3. Нельзя путать входные и выходные контакты. То есть, на вход, помеченный, как правило, «1» должна подаваться фаза, на «N» – ноль. Соответственно, «2» – это выход фазы, а «N» – нуля.
4. Ноль после аппарат не должен соединяться с нулем до него.

Теперь рассмотрим самую простую схему, в которой на каждую линию установлена защита от КЗ и тока утечки.

В данном случае все просто, на вход устанавливается АВ (А на рис. 7) с номинальным током 40 А. После него стоит общее устройство (В), его еще называют противопожарным. У данного устройства ток утечки должен быть не менее 100 мА, номинальный ток, как минимум – 50 А (см. пункт 2 общих правил, указанных выше). Далее идут две связки УЗО-АВ (С-Е и D-F). Параметр номинального тока у «С» и «D» – 16 A. Для «E» и «F» это параметр должен быть на ступень выше, в нашем случае – это 20 А. Что касается величины отключающего тока, то для влажных помещений этот показатель должен быть 10 мА, для остальных групп потребителей – 30 мА.

Такой вариант подключения самый простой и надежны, но при этом и более затратный. Для двух внутренних линий его еще можно использовать, но когда их число от 4-х и больше имеет смысл ставить одно устройство защиты на группу АВ. Пример такой схемы приведен нижне.

Как видите в данной схеме у нас установлено одно общее (противопожарное) защитное устройство и четыре групповых на освещение, кухню, розетки и ванную комнату. Такой вариант подключения позволяет существенно сократить затраты, по сравнению со схемой, где на каждую линию подключается связка УЗО-АВ. Помимо этого обеспечивается необходимый уровень защиты.

В заключение несколько слов о необходимости защитного заземления. Для нормального функционирования УЗО оно необходимо. В интернете можно найти схему включения без PE (собственно она ничем не отличается от обычной), но следует заметить, что сработка будет только в том случае, когда произойдет контакт с батарей, трубами холодной или горячей воды и т.д.

Олег Удальцов

Специалист по продукции «Компоненты распределения электроэнергии» Eaton.

Что такое устройство защитного отключения

Устройство защитного отключения, оно же УЗО, - это прибор, устанавливаемый в электрощиток в квартире или доме, чтобы автоматически отключать электропитание в сети в случае появления тока замыкания на землю.

Ток замыкания на землю возникает в проводке и/или электроприборах, когда в них по какой-то причине нарушается изоляция либо когда оголённые части проводов, которые должны быть закреплены в клеммах, например внутри бытовых электроприборов, касаются корпуса устройств - и ток начинает «утекать» в нежелательном направлении.

Это может привести к возгоранию из-за перегрева (сначала проводки или прибора, а потом и всего вокруг) или к тому, что от тока пострадает человек или домашнее животное - последствия могут быть крайне неприятными, вплоть до смерти. Но это произойдёт лишь в том случае, если прикоснуться к проводнику или корпусу оборудования, который находится под напряжением.

Основное отличие УЗО от обычного автоматического выключателя состоит в том, что оно предназначено специально для отключения тока замыкания на землю, который автоматический выключатель определить не в состоянии. УЗО способно отключить его за доли секунды, до момента, когда он станет опасен для человека или имущества.

Где и сколько устанавливать

Для одно- и двухкомнатной квартиры - в общий электрощиток квартиры. Если площадь жилья большая, то в несколько распределённых по дому локальных электрощитков.

УЗО потребуется общее на всю систему для защиты от , а также на отдельные линии, питающие группы электроприборов с металлическим корпусом (стиральную и посудомоечную машины, электроплиту, холодильник и так далее) - для защиты от удара током. Если появится неисправность или произойдёт авария, будет обесточена не вся квартира, а только одна линия, поэтому виновника срабатывания УЗО будет легко определить.

Однако надо иметь в виду: ни УЗО, ни обычные автоматы не спасают от электродуги, или дугового пробоя.

Электродуга может возникнуть, когда, к примеру, провод от электролампы часто пережимался захлопывающейся дверью и металлическая часть провода внутри повредилась. В месте повреждения будет происходить скрытое от глаз искрение, сопровождаемое повышением окружающей температуры и, как следствие, возгоранием находящихся поблизости легко воспламеняющихся предметов: сначала оболочки провода, а затем дерева, ткани или пластика.

Для защиты от таких скрытых угроз лучше выбирать решения, объединяющие в себе функции автомата, УЗО и защиты от дугового пробоя. На английском языке такое устройство называется arc fault detection device (AFDD), в России используется название «устройство защиты от дугового пробоя» (УЗДП).

Специалист по электрике может включить в схему установку такого устройства, если вы сообщите ему, что вам нужна повышенная степень защиты. Например, для детской комнаты, где ребёнок может неаккуратно обращаться с проводами, или на группы розеток для мощных электроприборов с подверженными излому гибкими проводами.

Не менее важно ставить устройства защиты там, где проводка проложена открытым способом и её могут повредить. А также при планируемом , чтобы избежать рисков при случайном повреждении скрытой электропроводки во время сверления стен.

Как выбрать

Хороший электрик порекомендует вам производителя УЗО и рассчитает нагрузку, но вам нужно быть уверенным в правильности рекомендаций. А если для ремонта вы закупаете всё сами, то тем более нужно понять, на что обращать внимание при выборе устройства.

Цена

Не приобретайте устройство в низшем ценовом диапазоне. Логика простая: чем более качественные компоненты внутри, тем выше цена. Например, в некоторых дешёвых устройствах нет защиты от прогара, а это может привести к воспламенению.

Дешёвый прибор может быть сделан из хрупких материалов и легко сломаться, когда вы поднимете вверх опустившийся при срабатывании рычажок. По стандарту УЗО должно быть рассчитано на 4 000 срабатываний. Это означает, что озадачиться выбором вам придётся всего лишь раз, но только в том случае, если вы приобрели качественный товар. Купив некачественное устройство, вы подвергаете риску себя и близких, не говоря уже о материальных потерях при возгорании.

Качество корпуса

Обращайте внимание на то, как плотно прилегают друг к другу все части устройства. Лицевая панель должна быть монолитной, а не состоять из двух половинок. Предпочтительный материал - термостойкий пластик.

Вес устройства

Отдавайте предпочтение более тяжёлым устройствам. Если УЗО лёгкое, значит, производитель сэкономил на качестве внутренних компонентов.

Заключение

Для решения вопросов, касающихся электрики в доме, желательно привлекать профессионалов. Однако не следует перекладывать на их плечи ответственность целиком. Лучше руководствоваться пословицей «Доверяй, но проверяй». Обладая даже базовыми знаниями предмета и пониманием сценария будущего использования электроприборов в доме, вы сможете уберечь себя и близких от проблем с электричеством.