Принцип работы УЗО в однофазной или трехфазной сети. Принцип работы УЗО и схема подключения :: SYL.ru

УЗО представляет собой отдельный тип защитных электроаппаратов наряду с автоматическими выключателями (АВ). Хотя их назначением является именно электрозащита, как и у АВ, но принципы работы у них отличаются.

Зачем нужны УЗО, если есть АВ?

С течением времени электроизоляция токоведущих частей электроприборов, включая ТЭНы, провода, шнуры питания и кабели, неизбежно стареет. И тогда с них через токопроводящие корпуса различных электроприборов в землю начинают протекать так называемые токи утечки, величиной от нескольких десятков микроампер до единиц миллиампер.

Обычные АВ на появление токов утечки никак не реагируют – ведь они составляют ничтожные доли от номинальных токов электропотребителей. Однако их появление (точнее, превышение токами некоторого допустимого предела) является сигналом тревоги. Это предупреждение о приближении аварийной ситуации, и для ее предотвращения нужен специальный защитный электроаппарат – УЗО.

Кроме того, как известно, неотпускающий (судорожный) ток, представляющий для человека (при определенном времени воздействия) смертельную опасность, равен всего 10 мА. Поэтому необходимость создания защитных устройств, реагирующих на токи утечки в этом диапазоне величин, ощущалась с самого начала широкого проникновения электричества в быт.

Пояснение работы устройства

Попробуем объяснить принцип работы УЗО при помощи гидравлической аналогии. Будем считать, что вода протекает по замкнутому контуру водяного отопления так же, как и электроток по проводам. Если где-то в отопительной трубе возникает дыра, то через нее идет утечка воды. Поэтому ее расход (аналог электротока) через два сечения труб, одно из которых на входе контура, а другое – на его выходе, будет разным. Точно так же и с токами утечки в электроприборе. Можно сравнить, сколько тока входит в электроприбор, и сколько выходит. В однофазный электроприбор ток входит по фазному проводу, а выходит по нулевому, поэтому достаточно сравнить токи в этих двух проводах. В этом и состоит принцип работы УЗО в однофазной сети. Если величины тока на входе и на выходе электроприбора не одинаковы, то оно за время порядка нескольких миллисекунд отключает его от сети. Такое малое время срабатывания необходимо потому, что превышение токами утечки величины тока срабатывания УЗО могло быть вызвано именно прикосновением человека к токопроводящему корпусу прибора.

Ток срабатывания

Но чтобы работа УЗО стала эффективной в бытовых условиях, понадобилось немало времени. Прежде всего, нужно было точно определиться с величиной тока утечки, который был бы безопасен для человека на время срабатывания устройства. Попытки проектировать УЗО на токи утечки менее 10 мА приводили к созданию больших, сложных и дорогих устройств, причем склонных к ложным срабатываниям от различных электромагнитных наводок.

К началу 80-х годов ХХ в. ток их срабатывания, на основании опытов с добровольцами, был выбран величиной в 30 мА, а также были созданы малогабаритные трансформаторы с ферритовыми кольцевыми сердечниками (их называют дифференциальными), ставшие датчиками токов утечки. В продажу поступили электромеханические дифференциальные УЗО-ДМ с током срабатывания от 20 до 30 мА, являющимися сегодня самыми популярными в быту. Обычно литеры ДМ опускают, и прибор называют просто УЗО.

Принцип работы УЗО и схема подключения

Токи, протекающие по фазному и нулевому проводникам в разных направлениях, возбуждают в кольцевом сердечнике трансформатора устройства два одинаковых по величине магнитных потока Ф1 и Ф2, однако векторы магнитной индукции, соответствующие этим потокам, направлены в сердечнике встречно и взаимно компенсируют друг друга. Поэтому суммарный магнитный поток в сердечнике равен нулю, как и ЭДС во вторичной обмотке трансформатора.

Если вследствие дефекта изоляции появляется ток утечки, близкий к току срабатывания, то Ф1 ≠ Ф2, в сердечнике возникает магнитный поток, наводящий в выходной обмотке ЭДС, способный создать ток, достаточный для срабатывания порогового элемента УЗО. Далее оттягивается защелка силовой контактной группы, и ее контакты размыкаются. Таков принцип работы УЗО всех типов.

Во всех типах таких устройств предусмотрена кнопка «Тест», при нажатии на которую искусственно создается ситуация утечки тока для проверки срабатывания устройства. Флажок или кнопка с самофиксацией служат для повторного включения УЗО после тестового срабатывания.

Разновидности УЗО

Известны электромеханические и электронные типы таких защитных аппаратов. Принцип работы УЗО и схема подключения обоих типов одинаковы, однако приборы первого типа не нуждаются в электропитании и обладают простой и надежной конструкцией. Для их срабатывания хватает тока утечки в защищаемом электроприборе.

Электронное УЗО нуждается в подаче на него напряжения питания, так как в нем пороговый элемент выполнен в виде электронной схемы, усиливающей малый ток в выходной обмотке его трансформатора и создающей импульс для исполнительного реле.

В связи с этим и сам трансформатор электронного УЗО меньших размеров, габаритов и мощности. Модуль порогового элемента с усилителем питается от контролируемой цепи, и если в цепи его питания произойдет обрыв проводника, то такое устройство потеряет работоспособность. Имеются и другие риски при работе электронных УЗО. Например, выход из строя его электронных компонентов при импульсных перенапряжениях в питающей сети.

Поскольку надежность электронных УЗО ниже, чем у электромеханических, то и стоимость их меньше.

Трехфазное УЗО

У трехфазного аппарата, в отличие от однофазного, четыре полюса вместо двух, поскольку нулевой проводник проходит через оба типа устройств. Принцип работы трехфазного УЗО такой же, как и у однофазного.

Сердечник его трансформатора охватывает четыре проводника – три фазных и один нулевой. Суммарный ток в трех фазных проводах (т. н. ток нулевой последовательности) всегда равен по величине току в нулевом проводе и противоположен ему по направлению (внутри УЗО). В этом случае сердечник трансформатора не намагничен, в его выходной обмотке тока нет. Если в защищаемом приборе появился ток утечки, то в сердечнике появляется переменный магнитный поток, наводящий ЭДС в выходной обмотке трансформатора. По ней начинает протекать ток, пропорциональный току утечки, и если ток утечки превышает ток срабатывания, то УЗО отключает электроприбор. Баланс токов в контрольном органе УЗО нарушается, и оно срабатывает.

Трехфазное УЗО без нулевого проводника

Для защиты от токов утечки асинхронных электродвигателей, обмотки которых соединены в треугольник или в звезду с невыведенной нейтралью, применяется подключение 4-полюсного УЗО с незанятой нулевой клеммой. При отсутствии токов утечки в фазах электродвигателя, сумма токов в фазных проводах очень мала и неспособна вызвать срабатывание защиты. Появление тока утечки из фазных проводов через корпус двигателя в землю вызывает циркуляцию через трансформатор УЗО тока нулевой последовательности, на который и реагирует электроаппарат. Общий принцип работы УЗО и в этом случае не изменяется.

Особенности применения одно- и трехфазных УЗО

Трехфазные 4-полюсные аппараты имеют довольно большие токи срабатывания, что позволяет применять их только для противопожарной защиты, как и АВ с тепловыми расцепителями. Защиту же групповых линий на розетки в комнатах, кухне и ванной, либо защиту отдельных линий питания мощных электроприборов (стиральных и посудомоечных машин, электроплит, электроводонагревателей) следует выполнять на 2-полюсных однофазных УЗО с установкой номиналов по токам утечки от 20 мА до 30 мА.

Для того чтобы работа УЗО в однофазной сети была безопасной, оно само должно быть защищено от перегрузки по току (при длительной непрерывной работе исправного электроприбора), установленным перед ним АВ с тепловым расцепителем.

Работа УЗО без заземления

Как известно, в старых домах советской постройки квартирные электропроводки не имели отдельного нулевого защитного проводника, подключаемого к контуру заземления. Предполагалось, что его функцию исполняет нулевой рабочий проводник (т. н. система электроснабжения TN-C с общими нулевыми рабочим и защитным проводниками). А поскольку во всех изданиях ПУЭ есть запрет на установку в защитных проводниках аппаратов защиты, то 2-полюсные УЗО, разрывающие одновременно и фазу и нуль, также попадают под запрет. Даже последняя 7-я актуальная редакция ПУЭ в п. 7.1.80 подтвердила недопустимость установки УЗО в сетях по системе TN-C. Дело в том, что были зафиксированы случаи поражения электротоком во время их срабатывания.

Причиной этого стала разновременность срабатывания контактов устройств, составляющая единицы милисекунд. Но если первым отключался контакт в нулевом проводе, то при пробое изоляции на корпус бытового электроприбора потребитель оказывался под полным фазным напряжением, так что этих нескольких милисекунд вполне хватало для смертельного поражения.

Для квартир без нулевых защитных проводников устанавливать общеквартирное УЗО недопустимо, но отдельные такие аппараты можно устанавливать в групповые розеточные линии с общим защитным проводником или в линии питания отдельных электроприборов, если защитные проводники розеточных групп или розеток по кратчайшему пути заведены на их входные нулевые клеммы.

В этом случае разрыв внутри УЗО нулевого рабочего провода раньше фазного не приводит к разрыву защитного проводника электроприбора, так как участок защитного проводника от входной нулевой клеммы через розетку и шнур питания электроприбора останутся неповрежденными.

Принцип работы и схема подключения УЗО в трехфазной сети

В связи с массовым использованием электрических приборов в быту и на производстве появляется потребность в защите человека от поражения током. Трехфазное УЗО – специальное устройство, реализующее данную функцию. Указанный агрегат необходимо подключать, используя особые схемы, что будет гарантировать эффективность его работы.

Назначение и принцип действия

Трехфазное устройство защитного отключения (УЗО)

3-фазное УЗО предназначено для выравнивания тока, который проходит через фазный и нулевой провод. При отсутствии аварийных ситуаций указанные величины равны. Стабильная работа электрических приборов возможна, поскольку встречные потоки в обмотках компенсируют друг друга. При возникновении аварийных ситуаций устройство защиты производит отключение питания электроприборов. Это наблюдают при нарушении изоляции проводов, что провоцирует утечку заряженных частиц. В результате токи, проходящие по нейтрали и фазному проводу, будут иметь разные значения.

В каждом доме может случиться ситуация, когда электрический ток пробивает на корпус стиральной машины или водонагревателя. Когда потенциал станет перетекать на пол, среагирует 3-х фазный УЗО и отключит питание приборов. Поэтому при использовании данного защитного автомата, можно быть уверенным в своей безопасности.

Подключение УЗО актуально для мощных электроприборов в кухне и в ванной. На их металлическом корпусе собирается конденсат, что в комплексе образует потенциальный проводник электричества.

Хорошо, когда защитное отключение присутствует на розетках, светильниках и маломощных бытовых приборах. При возникновении аварийных ситуаций указанные потребители несут не меньшую опасность для человека.

Критерии выбора трехфазного УЗО

Принцип работы всех УЗО в трехфазной сети одинаковый, но данные устройства отличаются конструкцией и эксплуатационными характеристиками. Поэтому при покупке конкретной модели необходимо учитывать много нюансов.

Чувствительность

Главный эксплуатационный параметр УЗО 3 фазы, отображающий период времени, через который сработает защита. Оптимально, когда чувствительность устройства составляет 0,025 с. За это время электрический ток не успеет вызвать остановку сердца у человека.

УЗО может работать с дополнительным источником питания или без него. В первом случае он непосредственно принимает участие в процессе размыкания электрической цепи. Наличие данного механизма повышает стоимость прибора, но и увеличивает его чувствительность.

При отсутствии дополнительного источника питания УЗО срабатывает, реагируя на дифференциал магнитного поля.

Дифференциал тока

Маркировка УЗО

УЗО, предназначенные на 3 фазы, способны регулировать значение дифференциального тока, при котором оно срабатывает. При отсутствии данной функции приборы стандартно реагируют на 5 мА. Такой показатель тока явно указывает на присутствие аварийной ситуации и на потребность в отключении подачи электричества.

Количество клемм

Для трехфазной сети обязательно покупать 4-полюсные УЗО. Они оснащаются 8 клеммами для подсоединения входных и выходных кабелей. Три пары предназначены для подключения рабочей фазы, одна – нуля.

Количество ампер

Чтобы устройство защитного отключения функционировало при любом токе, необходимо выбирать модель, где число ампер существенно выше, чем у автомата.

На рынке присутствуют универсальные модели. Они предоставляют возможность подключения нескольких сетей одновременно. Несмотря на такое преимущество, подобные агрегаты имеют много недостатков. Они менее чувствительны, характеризуются сложной схемой подключения, стоят дороже. Такие модели подойдут для предприятий, но не для частного использования.

Подготовка к подключению

Правильно выполненные подготовительные и монтажные работы обеспечат стабильное функционирование УЗО.

Схемы подключения к трехфазной сети

Схема подключения УЗО к трехфазной сети

При установке УЗО используют следующие рабочие схемы:

• Полное отключение электроцепи. Один агрегат имеет возможность обесточить всех потребителей электроэнергии при возникновении аварийной ситуации.
• Частичное отключение приборов. При появлении аварийных ситуаций обесточиваются только некоторые потребители.

Первая схема подключения используется в многоквартирных домах. Монтаж устройства осуществляется около счетчика электроэнергии. Если УЗО сработает, обесточивается целый дом.

При использовании второй схемы защитный механизм устанавливают на отрезке электрической проводки, идущей к конкретной комнате. Поскольку все приборы последовательно подключены к цепи, при срабатывании УЗО только «проблемный» потребитель отключится, а другие продолжат свое функционирование.

Второй вариант схемы может реализовываться иным способом. Точкой монтажа УЗО становится начало последовательного подключения к разводке, что позволяет реализовать селективное срабатывание агрегата на определенные группы потребителей. Также защитный механизм можно установить непосредственно перед выходным устройством.

Необходимость наличия заземления

Подключение УЗО с заземлением и без него

Старые электросети относятся к системе tn-c, где отсутствует нулевой проводник для включения заземления. В этом случае защиту необходимо предусмотреть отдельно для дома или оборудования, что обеспечивает безопасный отвод токов. При отсутствии заземления ставить 4-х полюсный УЗО запрещено.

Правильная схема подключения к электрической сети предусматривает соблюдение следующих правил:

• Заземляющая жила соединяется только с выходным кабелем. Подключение напрямую УЗО недопустимо.
• При наличии однофазной сети нельзя использовать четырехполюсное устройство.
• Подключение к сети типа Б3 запрещено.

Заземляющая жила является отдельным элементом. Отсутствие дополнительных клемм в УЗО на ее подключение только свидетельствует об этом.

Подсоединение устройства защитного отключения

Выполнить монтаж УЗО несложно, владея базовой информацией о работе электрооборудования. К каждому устройству производитель прилагает технический паспорт. В нем указываются рекомендуемые схемы подключения, которые нужно использовать во время установки.

Поиск нулевой фазы

Использование контрольной лампы для поиска нулевой фазы

Определить нулевую фазу очень просто опытным путем. Нужно взять два провода и подсоединить их к концам патрона лампочки. Ее загорание наблюдают, если она подключена к фазе. В остальных случаях ничего не произойдет.

Подключение лампочки к двум фазам одновременно разрешается осуществлять на короткий промежуток времени. Замыкать такую цепь также можно лишь на небольшой период. Иначе существует высокая вероятность срабатывания автоматического выключателя.

Подключение фазы

Если удалось найти ноль, необходимо сразу выполнить его присоединение к соответствующим клеммам. Оставшиеся три провода являются рабочими фазами. Они подсоединяются любым удобным способом, что никак не влияет на функционирование УЗО.

После завершения монтажа необходимо проверить работоспособность системы. Для этого запускается тестер, который входит в стандартную комплектацию прибора.

Подсоединение выходных устройств

Подключение нескольких розеток к одному УЗО происходит только параллельным способом. Чтобы осуществить это, каждую жилу разделяют на нужное количество проводов. Если не придерживаться такой схемы монтажа, прибор не сможет полноценно работать и срабатывать при возникновении аварийных ситуаций.

Ошибки при выполнении монтажа УЗО

Пример неправильного подключения УЗО

Чтобы обеспечить стабильную и безопасную работу электросети, необходимо избегать следующих ошибок:

• Входные клеммы УЗО подключаются к сети после специального автомата. Прямое присоединение категорически запрещено.
• Необходимо правильно подключить и не перепутать нулевые и фазные контакты. Для облегчения этой задачи на корпусе устройств присутствуют специальные обозначения.
• При отсутствии заземляющего проводника категорически запрещено заменять его проводом, накинутым на водопроводную трубу или радиатор.
• При покупке устройств обращают внимание на их основные рабочие характеристики, величины токов. Если линия рассчитана на 50 А, прибор должен иметь минимум 63 А.

При выполнении монтажа крайне важно соблюдать правила электробезопасности. Перед началом установки УЗО обесточивают сеть. Перед запуском устройства проверяют правильность монтажа элементов системы.

• Как добиться порядка в доме: три полезных совета
• Освежающее счастье доступно всем

Категория: Ремонт

Узо. Принцип работы, назначение устройства защитного отключения

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.

Яркий пример пробоя

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.

Схема УЗО

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.

Штатная работа УЗО

Таким образом, суммарная величина i₀ и i₁ 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.

Пробой создал условия для срабатывания УЗО

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 (i₂) 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.

УЗО со снятой крышкой

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.

Маркировка УЗО

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.

УЗО на каждую линию

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.

Пример качественной селективной схемы

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.

схема подключения к сети трехфазного и однофазного автомата

Наличие в быту и на производстве множества устройств, работающих от сети переменного напряжения, создает опасность удара электрическим током в некоторых ситуациях. Протекающий через организм человека ток, начиная от некоторого минимального значения, может быть смертельно опасным. Для защиты человека, а также предотвращения поломок оборудования разработаны несколько типов устройств, позволяющих в автоматическом режиме прекратить подачу электрической энергии, в зависимости от изменения заданных предельных параметров.

УЗО

Одно из таких устройств – устройство защитного отключения, далее УЗО,  будет рассматриваться ниже. Будут изучены принцип работы УЗО и схема подключения, а также даны рекомендации по выбору параметров.

Назначение УЗО

Защита реагирует на появление утечки в электрических цепях. При превышении тока свыше порогового значения устройство практически мгновенно размыкает электрическую цепь, снимая питание с аппаратуры. Причин возникновения утечки может быть множество:

• Старение изоляции проводов и изменение ее свойств;
• Нарушение изоляции посторонними предметами или под действием внешних условий;
• Повреждение аппаратуры;
• Нарушение контактов.

В быту наиболее опасными в плане появления утечек являются устройства, снабженные водонагревателями:

• Бойлеры;
• Стиральные и посудомоечные машины;
• Электрические котлы отопления.

В перечисленных устройствах имеется нагреватель – ТЭН, который непосредственно контактирует с водой. При перегреве из-за отложений накипи поверхность нагревателя лопается, и вода поступает к нагревательной спирали, вызывая утечку.

Неисправный ТЭН

Существует некоторая разница в работе УЗО в случае заземленной аппаратуры и такой, которая работает без заземления.

Если устройства заземлены, то повреждение внутри них вызывает утечки на заземляющий проводник, в результате чего срабатывает защита и отключает аппаратуру.

При отсутствии заземления неисправный прибор ничем не выдает своей поломки. Но на его корпусе может присутствовать опасный потенциал. Ток утечки возникает только в случае прикосновения, преднамеренного или случайного. Поэтому очень важен такой параметр, как быстродействие срабатывания.

Принцип работы

Работа устройства защитного отключения основывается на измерении разности токов, протекающих в фазном и нулевом проводах сети. В идеальных условиях эта разность равна нулю, но при повреждениях часть тока идет по иному пути, минуя нулевой провод. Таким образом, устройство фиксирует разность, и если она больше нормы, производит отключение цепи.

Принцип работы УЗО в однофазной сети основан на измерении разности токов проводников при помощи дифференциального трансформатора, который представляет собой трансформатор тока с тремя обмотками. По двум из них протекают токи фазного и нулевого проводника, а с третьей, состоящей из большого числа витков, снимают напряжение, пропорциональное разности.

В нормальном состоянии магнитные потоки фазного и нулевого провода взаимно вычитаются, поэтому напряжение на контрольной обмотке отсутствует. Разница токов вызывает появление разностного магнитного потока, который создает ЭДС в витках контрольной обмотки, которая нагружена на высокочувствительное магнитоэлектрическое рале. Реле, в свою очередь, контактами размыкает электрическую цепь.

Принцип работы

Обратите внимание! Размыкание цепи приводит к пропаданию тока в обмотках дифференциального трансформатора, но реле при этом не возвращает контакты в замкнутое положение. Разблокировку контактов можно выполнить только вручную.

Принцип работы трехфазных УЗО идентичен однофазному, за исключением того, что в трансформаторе имеется четыре токовых обмотки, поскольку в трехфазной сети при нормальной работе должно соблюдаться равенство суммы фазных токов и тока в нулевом проводе.

Разработка малогабаритных устройств защитного отключения стала возможной после появления материалов с высокой коэрцитивной силой. В противном случае для получения необходимой ЭДС контрольной обмотки требовалось бы значительное количество витков в токовых обмотках.

Важно! УЗО не срабатывает в случае превышения допустимого тока в сети, например, при коротком замыкании. Для этих случаев существуют автоматические выключатели. Другое дело, если фазный провод будет закорочен на заземление. Для УЗО в этом случае нет разницы, утечка ли это или КЗ на землю. Оно сработает.

Для проверки работоспособности в конструкции предусмотрена цепь, которая имитирует утечку. Цепь подключается нажатием кнопки «Тест», в результате чего устройство должно сработать. В действующих сетях такую проверку рекомендуется производить не реже, чем один раз в месяц.

Подключение УЗО

Для защиты от удара электрическим током рекомендуется устанавливать УЗО сразу после счетчика, между ним и автоматическим выключателем данного участка цепи. В идеальном случае УЗО должен устанавливаться на все цепи квартирной проводки, но обычно его устанавливают только там, где без него не обойтись: в цепях кухонь, ванных комнат, то есть там, где высока вероятность появления утечек и неблагоприятные условия в отношении электробезопасности.

Довольно часто можно встретить распределительные щиты, в которых установлено одно УЗО сразу на несколько цепей. Для этого после защитного устройства устанавливаются несколько автоматов, контролирующих соответствующие цепи.

Подключение устройств защиты не отличается сложностью. Главное – четко следовать за соответствием наименований подключаемых клемм и подводимых проводов. На клеммах устройства имеются надписи:

• L – клемма подключения фазного провода;
• N – клемма подключения нейтрали.

Если перепутать клеммы, то страшного ничего не произойдет, просто возможны ложные срабатывания устройства.

Часто задают вопрос, как правильно подключить УЗО, до автоматов или после них? Можно встретить утверждение, что автоматы необходимы не только для аварийного размыкания цепи, но и для защиты самого УЗО. На самом деле нет никакой разницы, какой будет схема включения, поскольку автоматы рассчитаны на ток, меньший, чем способны выдерживать УЗО, и сработают они раньше, чем защита выйдет из строя. Другое дело в удобстве монтажа. Рассмотрим несколько вариантов:

1. УЗО и автомат защищают одну цепь, и автомат установлен первым. Тогда провода к электросчетчикам подключаются таким образом: нулевой – подключается сразу к УЗО, а фазный – сначала заводится на автомат. В результате оба провода, идущие к потребителям, подключаются к выходным клеммам УЗО;
2. То же самое, но автомат установлен последним. Оба провода от счетчика идут к УЗО, а затем фазный – подключается к автомату. Получается, что к потребителю фазный и нулевой проводники будут идти от разных устройств, а это усложняет понимание устройства электрощитка и не исключает путаницы;
3. Одно УЗО защищает несколько цепей. Здесь единственный верный вариант, когда автоматы установлены после защиты, поскольку только таким образом можно произвести разделение цепей.

Схема включения

Отличия УЗО и дифференциального автомата

Для защиты потребителей в распределительных щитках могут устанавливаться комбинированные устройства, которые совмещают одновременно несколько функций: защиту от короткого замыкания, подобно автоматическому выключателю, и защиту от токов утечки, использующую одинаковый с УЗО принцип работы. Конструктивно это представляет собой два устройства, помещенные в один корпус.

Для неискушенного потребителя внешний вид УЗО и дифавтомата совершенно одинаков. Различить их можно только по маркировке. Для отечественных устройств маркировка УЗО начинается с символов ВД – «выключатель дифференциальный», а дифавтомата с символов АВДТ – «автоматический выключатель дифференциального тока». В импортных изделиях принцип маркировки иной. В любом случае на обоих типах устройств имеется обозначение максимального тока, только на дифавтоматах оно начинается с буквенных символов B, C или D, которые определяют характеристику автоматического выключателя:

• 16А – устройство защитного отключения с номинальным током 16 А;
• С16А – дифференциальный автомат с током срабатывания 16 А.

Дифавтомат

Более детально все различия можно увидеть на видео, которых много в свободном доступе.

Основное преимущество дифавтоматов – снижение количества точек коммутации, что особенно актуально в сложных электрических щитах с множеством цепей. Пока это единственное достоинство. Недостатков несколько:

• Стоимость дифавтомата выше, чем сумма затрат на УЗО и автоматический выключатель;
• Замена также выходит дороже, так как в случае раздельной установки защитных устройств замену будет требовать только одно из них;
• При срабатывании дифавтомата невозможно определить причину неисправности: короткое замыкание или утечка.

Как выбрать УЗО по параметрам

Основными параметрами устройств защитного отключения являются величина тока срабатывания и номинальный ток. Первая величина определяет значение тока утечки, при котором устройство гарантированно срабатывает, а вторая – характеризует максимальный ток нагрузки, который не приводит к повреждению устройства.

УЗО выпускаются с током срабатывания от 6 до 500 мА. На маркировке обычно указывается значение в амперах из стандартного ряда значений:

• 0.006А;
• 0.01А;
• 0.03А;
• 0.1А;
• 0.3А;
• 0.5А.

Естественное желание каждого – максимально обезопасить себя и близких, установив защиту с минимальным значением тока срабатывания. Но при этом необходимо учитывать состояние электропроводки, поскольку малейшее нарушение характеристик изоляции может вызвать ложные отключения устройством защищаемых цепей.

На практике установлено, что нормальную защиту обеспечивают устройства с током срабатывания 30мА или 0.03А. Значение номинального тока также выбирается из стандартного ряда значений от 6 до 125А.

Обратите внимание! Номинальный ток УЗО должен быть больше, чем ток срабатывания автоматического выключателя.

Электричество не допускает ошибок, поэтому все работы с электрическими сетями, начиная от проектирования и заканчивая монтажом, следует производить только при наличии опыта и навыков, в противном случае безопаснее доверить работу профессионалам, не подвергая себя ненужному риску.

Видео

как работает узо в двухпроводной сети, схема подключения, фото, видео, почему выбивает и срабатывает

Когда встает вопрос безопасной эксплуатации электроустановок в быту, необходимо понять тот факт, что пробитый питающий провод создает угрозу жизни человека. Поврежденная изоляция – это своеобразный мостик, через который электрический потенциал сети передается на корпус установки. К примеру, это может быть холодильник, стиральная или посудомоечная машина и так далее. В этом случае потребитель не столь важен. Угроза эта реальная, вплоть до смертельного исхода. Поэтому установка устройства защитного отключения (УЗО) является первостепенной необходимостью. Поэтому в этой статье рассмотрим принцип работы УЗО.

Но перед этим хотелось бы определиться, что собой представляет данный аппарат. По сути, это быстродействующий выключатель. Он реагирует на ток дифференциального типа, который проходит по подводящему кабелю от сети до потребителя. Он сработает только в том случае, если произойдет утечка электрического тока на заземление сети.

Устройство

Если рассмотреть УЗО изнутри, то можно увидеть принципиальную электрическую схему, в основе которой лежит трансформатор. Этот трансформатор называют дифференциальным или прибором тока нулевой последовательности.

В нем три обмотки:

• Две первые (первичная и вторичная) замыкаются на фазе и нуле. Полярность подключения в данном случае не имеет значения.
• Третья подключается к пусковому рабочему органу, который может состоять из реле или электронных приборов. Поэтому все УЗО делятся сегодня на электромеханические или электронные.

Пусковой орган напрямую связан с управляющим органом, который состоит из контактной группы (силовой) и привода. Есть в УЗО и так называемая тестовая кнопка. С ее помощью проверяется аппарат на работоспособность.

Схема устройство защитного отключения узо

Как работает

Теперь рассмотрим принцип действия УЗО под нагрузкой. Итак, на выход прибора начинает действовать нагрузка от потребителя. При этом электрический ток проходит от сети через первичную и вторичную обмотки до потребляющего устройства. Это нормальный режим работы. По проводникам в магнитном поле трансформатора навстречу друг другу по первичной и вторичной обмотке движется ток. На обмотках его величина равна, а направление противоположное. То есть, по законам физики магнитный поток в трансформаторе равен нулю.

В третьей обмотке магнитный поток также равен нулю, пусковой орган неподвижен, он не работает, то есть, само устройство защитного отключения работает в штатном режиме.

Теперь ситуация с пробитой изоляцией. Получается так, что по первичной фазной обмотке движется не только сетевой ток, но и ток утечки. То есть, его сила здесь становится больше. А сам ток утечки является дифференцированным. Значит, в трансформаторе образовались две неравные силы тока, которые будут влиять на магнитный поток.

Два разнонаправленных тока (в первичной и вторичной обмотках) друг друга теперь не компенсируют. Чтобы это исключить, излишки тока направляются на третью обмотку. Но рабочий пусковой орган сразу не срабатывает, потому что существует определенное значение величины тока, которое допустимо в схеме УЗО. Как только сила тока в третьей обмотке переваливает данное значение, вся защитная схема тут же срабатывает, и прибор отключает питающую сеть.

Вот так просто можно ответить на вопрос, как работает УЗО, почему выбивает его?

Кнопка тестирования

Для тех, кто не сталкивался с обслуживанием УЗО, рекомендуем периодически пользоваться данной кнопкой, под которой всегда написано «TEST». С ее помощью можно определить, в каком состоянии находится защитный механизм.

Сама кнопка в схеме подключена к резистору последовательно. Резистор подбирается так, чтобы его значение разности токов на входе и выходе точно совпадало с паспортным током утечки. Поэтому, если нажать кнопку тестирования, и защитное устройство разомкнет сеть, то прибор работает нормально.

Внимание! Тестирование кнопкой специалисты считают формальным. Потому что такой тест не показывает сути всех вещей. Для определения корректной работы аппарата необходимы специальные профессиональные приборы.

Трехфазные УЗО

Принцип действия трехфазных устройств точно такое же, как и у однофазных. Только через сердечник трансформатора проходит не две обмотки, а четыре: одна нулевая и три фазные. Вот простейшая схема:

В ней  хорошо видно, из чего состоит прибор.

• 1 – это выключатель.
• 2 – это элемент, который получает сигнал на отключение.
• 3 – это вторичная обмотка.
• 4 – трансформатор.
• 5 – провода питающей сети.

УЗО сработает сразу, как только нарушится баланс значений силы тока в обмотках. То есть, через обмотку «3» пойдет ток утечки. Он сбросит сигнал на элемент «2», который в свою очередь отключит потребляющий прибор от сети. Так как работает УЗО в автоматическом режиме, то паспортное значение силы тока здесь играет основную роль.

Схема подключения

Необходимо отметить, что монтировать однофазный и трехфазный прибор в распределительный щит надо по-разному.

Однофазное подключение

УЗО в двухпроводной сети устанавливается ниже вводного автомата, но выше автоматов, которые установлены на отдельных контурах. При этом нулевая фаза и заземляющий контур идут, как раздельные шлейфы.

Внимание! Связка УЗО-автомат – обязательно. Все дело в том, что устройство защитного отключения не обеспечивает размыкание сети при токовой нагрузке (здесь учитывается и короткое замыкание, и тепловая нагрузка). Эти занимается автомат. Кстати, в последнее время оба прибора можно заменить так называемым дифференциальным автоматом. Но это тема другой статьи.

Трехфазное подключение

Отличие принципа действия трех- от однофазных значительно. Трехфазный прибор защищает и однофазных потребителей, и трехфазных. То есть, выбивает УЗО и в том случае, если пробита изоляция у однофазного потребляющего бытового прибора, и у трехфазного. При этом можно фазный контур совместить с заземляющим.

Счетчик учета электроэнергии устанавливается между вводным автоматом и УЗО. Необходимо учесть и тот факт, что вводный автомат по новым правилам должен обязательно пломбироваться.

Электронные приборы

По сути, устройство электронного аналога точно такое же, как у электромеханического. Просто вместо магнитно-электрического элемента у него установлен компаратор (устройство сравнения). Плюс добавляются несколько блоков:

• Блок питания, потому что электронную схему надо поддерживать небольшим напряжением.
• Блок преобразования. Величина разности токов на обмотках достаточно мала, чтобы компаратор мог ее уловить и зафиксировать. Поэтому в устройство устанавливается усилитель, увеличивающий сигнал изменения разности силы тока.

Честно говоря, все эти излишества только снижают надежность УЗО. Поэтому постулат: чем проще, тем лучше, в данном случае действует на все сто процентов.

Предупреждение

На корпусе устройства защиты отключения указываются разные параметры прибора. Многие выбирают его по силе тока с единицей измерения в амперах (А). Так вот здесь есть один достаточно важный нюанс.

Многие ошибочно считают, что по данному показателю УЗО выбирается в соответствии с данным показателем на автомате. То есть, если автомат выбран 25 А, то и УЗО должно быть точно такого же параметра. Запомните, нанесенное на корпус устройства значение определяет пропускную способность. По сути, это номинальная нагрузка по силе тока.

Как выбрать УЗО в зависимости от места применения

Сам же аппарат сеть защитить от перегрузок или короткого замыкания не может. Это не его назначение. Этим занимается именно автомат. В сети сам прибор должен находиться под защитой. Поэтому совет – используйте в схеме защитный прибор, у которого номинальная токовая нагрузка выше, чем у автомата. В нашем случае так: у автомата 25 А, у УЗО 32 А.

Заключение по теме

Итак, теперь вы знаете, почему срабатывает УЗО. Практика показывает, что установка этого небольшого аппарата снижает риски в случае пробивки изоляции на подающих проводах. А это в первую очередь здоровье и жизнь человека, которые ставятся во главу угла эксплуатации бытовых электрических приборов.

Устройство УЗО и принцип действия

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

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

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

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

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

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

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

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

У автоматических выключателей основной параметр – номинальный ток.

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

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

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

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

Давайте рассмотрим устройство и принцип действия УЗО

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

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

Как работает УЗО?

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

Предположим, что произошел пробой изоляции  на корпус электроприбора.

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

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

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

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

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

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

Теперь вы знаете, как работает УЗО.

Подробно Устройство и принцип действия УЗО смотрите в видео

Полезные статьи по теме:

Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — подробное руководство.

Конструкция УЗО.

Работа УЗО при обрыве нуля.

Как проверить тип УЗО?

Почему УЗО выбирают на ступень выше?

Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?

Номиналы групповых автоматов превышают номинал вводного?

Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?

Менять ли автоматический выключатель, если его «выбивает»?

Что такое УЗО | Устройство, принцип работы, характеристики

 

Как расшифровывается УЗО?

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

 

Что такое УЗО?

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

 

Для чего нужно УЗО?

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

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

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

 

Принцип работы УЗО

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

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

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

При этом токи, входящий в узо по фазному проводнику (2) и выходящий из него по нулевому (3), будут одинаковыми по значению, но противоположными по направлению.
Теперь давайте представим, что нарушилась изоляция ТЭНа, и часть электрического тока, через теплоноситель — воду стало поступать на корпус водонагревателя, а затем через заземляющий проводник (7), уходить в землю.

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

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

Аналогичный принцип действия у устройства защитного отключения и при касании человеком оголенного провода под напряжением, в этом случае часть тока уходит в человеческое тело, образовавшуюся утечку сразу же обнаруживает УЗО и отключает подачу электрического тока. Всё это, как правило, происходит за доли секунд и человек не успевает получить серьезных травм.

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

 

Устройство УЗО

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

1.Трансформатор дифференциального тока

2. Электромагнитное реле

3. Механизм расцепителя электрической цепи

4. Механизм проверки

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

Обозначение узо на однолинейной схеме

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

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

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

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

 

Маркировка УЗО

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

 

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

ХАРАКТЕРИСТИКИ УЗО

 

1. Производитель

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

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

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

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

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

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

9. Схема устройства УЗО

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

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

СКОЛЬКО АВТОМАТОВ МОЖНО ПОДКЛЮЧИТЬ К ОДНОМУ УЗО

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

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

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