Принцип работы узо и схема подключения в однофазной сети. Принцип работы УЗО в однофазной или трехфазной сети

В этой статье поговорим про электротехническое устройство называемое полностью УЗО — устройство защитного отключения. Устройство защитного отключения (сокращенно УЗО) более полное название: устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным (остаточным) током или механический коммутационный аппарат, который при достижении (превышении) дифференциальным(остаточным) током заданного значения должен вызвать размыкание контактов.

Основная задача УЗО (Устройство Защитного Отключения)

Основное назначение УЗО это защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара, вызванного утечкой тока через изношенную изоляцию проводов и некачественные соединения.

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

Устройство защитного отключения: назначение

УЗО — устройство защитного отключения устанавливается в электросети квартиры или дома для выполнения следующих задач электробезопасности:

Повышение уровня безопасности при эксплуатации людьми бытовых и аналогичных электроприборов;
Предотвращение пожаров из-за возгорания изоляции токоведущих частей электроприборов от дифференциального (остаточного) тока на землю;
Для диффавтоматов. Автоматическое отключение участка электрической сети (в том числе квартирной) при перегрузке (ТЗ-токовая защита) и токе короткого замыкания (МТЗ-максимальная токовая защита).

Примечание: В России применение УЗО стало обязательным с принятием 7-го издания Правил устройств электроустановок ().(седьмое издание подготовлено ОАО «ВНИИЭ». Утверждена приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 08.07.02 № 204. Введено в действие с 01.01.03г.)

Как правило, одно или несколько УЗО устанавливаются на DIN-рейку в электрощите.

(О монтаже электрощита в квартире я рассказывал в другой статье блога: )

ПОДВЕДЕМ ПЕРВЫЙ КОРОТКИЙ ИТОГ

В продаже есть два типа УЗО — Устройство защитного отключения:

Непосредственно УЗО.
И УЗО-Д(дифференциал)-это УЗО+автомат защиты от короткого замыкания, в «одной упаковке».

Важно!

Использование УЗО является дополнительным защитным мероприятием, а не заменой защите от сверхтоков при помощи предохранителей, так как УЗО никак не реагирует на неисправности, если они не сопровождаются утечкой тока (например короткое замыкание между фазным и нулевым проводниками. Поэтому УЗО необходимо применять вместе с Автоматами Защиты (предохранителями)
УЗО может значительно улучшить безопасность электроустановок, но оно не может полностью исключить риск поражения электрическим током или пожара. УЗО не реагирует на аварийные ситуации, если они не сопровождаются утечкой из защищаемой цепи. В частности, УЗО не реагирует на короткие замыкания между фазами и нейтралью.
УЗО также не сработает, если человек оказался под напряжением, но утечки при этом не возникло, например, при прикосновении пальцем одновременно и к фазному, и к нулевому проводникам. Предусмотреть электрическую защиту от таких прикосновений невозможно, так как нельзя отличить протекание тока через тело человека от нормального протекания тока в нагрузке. В подобных случаях действенны только механические защитные меры (изоляция, непроводящие кожухи и т. п.), а также отключение электроустановки перед ее обслуживанием!

Характеристики УЗО

Теперь разберемся с характеристиками УЗО обозначенных на корпусе устройства.

УЗО — устройство защитного отключения предназначены для защиты человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении (прикосновение человека к открытым проводящим нетоковедущим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением в случае повреждения изоляции), а также при непосредственном прикосновении (прикосновение человека к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением). Данную функцию обеспечивают УЗО соответствующей чувствительности (ток отсечки не более 30 мА(миллиампер).

Примечание: В США в соответствии с National Elektrical Code, устройства защитного отключения (ground fault circuit interrupter - GFCI), предназначенные для защиты людей, должны размыкать цепь при утечке тока 4-6 мA(миллиампер) (точное значение выбирается производителем устройства и обычно составляет 5 мА) за время не более 25 мс(микросекунд).В Европе эти значеня для УЗО,как и у нас составляют 30-100 мА.

УЗО должны срабатывать за время не более 25-40 мс(миллисекунд), то есть до того, как электрический ток, проходящий через организм человека, вызовет фибриляцию сердца - наиболее частую причину смерти при поражениях электрическим током.

В списке ниже приведены значения тока через тело человека и наиболее вероятные ощущения, которые можно при этом почувствовать.

Важно! не пытайтесь это прочувствовать это на себе!

Ток через тело человека -0,5mA:не ощущается,слабые ощущения при прикосновении языком,кончиками пальцев и через рану.
Ток через тело человека-3 mA:Ощущение близкое к муравьиному укусу.
Ток через тело человека-15mA:Если вы взялись за проводник,то невозможно его отпустить.Неприятно,но безопасно.
Ток через тело человека- 40mA:Судороги тела,судороги диафрагмы.Опасность удушья в течении нескольких минут.
Ток через тело человека-80 mA:Вибрация желудочка сердца.Очень опасно, приводит к достаточно быстрой смерти.

Отсюда второй короткий итог характеристик УЗО

Для защиты человека в бытовых электросетях(однофазный ток напряжением 220 вольт) УЗО должны иметь маркировку: ток отсечки не более 30мА,время срабатывания не более 40 мс(миллисекунд). Крупные фирмы производители (такие как АВВ,Legrand) выпускают УЗО для защиты человека, с токами отсечки 10 мА и 30 мА.

На групповые цепи обычно ставят УЗО с током 30 мА. Если поставить УЗО 10 мА, возможны (в квартире всегда есть фоновый, естественный ток утечки). 10 мА ставится обычно на одиночных потребителей (стиральную машинку, посудомойку). Если у вас есть душевая кабина, или стиральная машинка установлена в ванной (влажная среда) , применение УЗО с током отсечки 10 мА просто обязательно.

Следует повторить:

Для влажных и очень влажных помещений(сауны,бани,ванные,душевые) следует применять УЗО с токоми утечки 10 мА(миллиампер)
Для других помещений достаточно применения УЗО с током отсечки 30 мА(миллиампер)
В деревянных дамах при проведении электропроводки во избежании пожаров установка УЗО желательна, а лучше сказать просто необходима.

Примечание: В продаже существуют УЗО с токами отсечки и 100 мА и 300 мА и более. Эти УЗО (с отключающим дифференциальным током 100 мА, 300 мА и более иногда применяются для защиты больших участков электрических сетей (например, в частном доме или компьютерных центрах), где низкий порог привел бы к ложным срабатываниям. Такие низкочувствительные УЗО выполняют противопожарную функцию и не являются эффективной защитой от поражения электрическим током.

Классификация УЗО

Теперь отметим ещё ряд моментов. В соответствие с классификацией, УЗО — устройство защитного отключения подразделяют на следующие типы:

Tип AC- УЗО, размыкание которого гарантировано в случае, если разностный синусоидальный ток или внезапно возникает, или медленно увеличивается.

Тип А — УЗО, размыкание которого гарантировано в случае, если синусоидальный или пульсирующий разностный ток или внезапно возникает, или медленно увеличивается.

Третий итог статьи

УЗО типа «А» более дорогой и более универсален, но оба типа «А» и «АС» превосходно подходят для использования в бытовых электросетях. Поэтому акцентироваться на этом не стоит.

В широкой продаже в основном бывают УЗО тип АС (на фасаде устройства будет изображен только значек:

Необходимо обратить внимание, что каждое УЗО расчитано на использование в сетях определенной нагрузки,а именно определенный Ампераж, который указывается на фасаде УЗО. Так как УЗО в электросетях используются вместе с автоматами защиты(предохранителями), то еще раз обращаю внимание:ампераж УЗО должен быть выше, чем у автомата на линии.

Схема подключения УЗО

Теперь рассмотрим схему подключения УЗО — устройство защитного отключения, классическим занулением (ТN-С). Классическое зануление имеют большинство домов в РФ, в квартирах этих домов не существует отдельной выделенной линии заземления, то есть, по всей квартире проходят два, а не три провода электропитания.

Примечание : В соответствии с ГОСТ 50571_3-94(Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током):

В системе ТN-С не должны применяться устройства защиты, реагирующие на дифференциальный ток УЗО-Д;
Когда устройство защиты, реагирующее на дифференциальный ток УЗО-Д, применяют для автоматического отключения в системе ТN-S, PEN-проводник не должен использоваться на стороне нагрузки. Присоединение защитного проводника к PEN-проводнику(независимый проводник заземления) должно осуществляться на стороне источника питания т.е. до устройства защиты, реагирующему на дифференциальный ток(УЗО-Д). На схеме указаны точки подключения УЗО-Д.

Прежде чем осуществить подключение УЗО, я обращаю внимание на то, как работает схема УЗО. В основе принципа работы УЗО лежит сравнение выпускаемого (ушедшего в квартиру) и впускаемого (вернувшегося из квартиры) тока. Если оказывается, что равновесие нарушено, и приходит меньше, чем уходит, то УЗО отключает электропитание. Если УЗО устанавливается для одной линии, то есть два варианта: поставить после УЗО автомат или же сам аппарат должен иметь встроенный ограничитель максимального тока. Подключение УЗО без автомата приведет к тому, что короткое замыкание или постоянный перегрев может вывести его из строя. Напоминаю: что ампераж УЗО должен быть выше, чем у автомата на линии.Примечание: На рисунке фазный провод подается на нижнюю клемму вводного автомата. Это не совсем корректно, лучше подавать питание на верхнюю клемму автомата. Хотя замечу, подключение питающих проводов сверху – это просто традиция. Именно ею, а не какой-то технической причиной обусловлена рекомендация подключения сверху. И, хотя с точки зрения техники безопасности, лучше бы подключать везде одинаково, жесткого запрета на подключение снизу – нет. Однако, крайне желательно, чтобы в пределах щита, а еще лучше – на всем объекте, питание подавалось одинаково: либо сверху (везде), либо снизу (везде). Другие схемы подключения можно найти в статье: .

Ну вот пожалуй и все,что я хотел рассказать об УЗО — Устройство Защитного Отключения, используемые в бытовых электросетях напряжением 220 вольт. Успехов,Вам в ваших начинаниях!

Специально для сайта:

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.

Для УЗО нужна заземляющая шина РЕ. В противном случае, когда появляется потенциал на корпусе электроприбора из-за поврежденной изоляции, утечки тока нет, и при прикосновении к нему и заземленным металлическим частям (радиатор отопления, водопроводные трубы) можно получить ощутимый удар током. При этом защитное устройство сработает, но будет лучше, если это произойдет от утечки в землю.

Для надежной работы защитного устройства следует проложить заземление. При работе по такой схеме УЗО разорвет цепь еще до прикосновения к металлическому корпусу оборудования или бытовой техники.

Типы УЗО

УЗО классифицируются по выполняемым функциям:

АС - реагирование на внезапно появляющийся или нарастающий постепенно переменный ток утечки.
А - дополнительно срабатывает на постоянный пульсирующий дифференциальный ток, который может появляться неожиданно или нарастать постепенно.
В - реагирование на постоянный и переменный пульсирующие токи утечки.
S - селективное УЗО с дополнительной временной выдержкой на отключение.
G - аналогично S, но с меньшей задержкой.

Какое УЗО выбрать?

Пульсирующий ток в бытовых условиях появляется от стиральных машин, диммеров освещения, телевизоров, компьютеров, электроинструментов и др. приборов с импульсными блоками питания. Отсутствие в приборах с тиристорным управлением существенно увеличили вероятность утечки постоянного или переменного пульсирующего тока. Поэтому, если раньше достаточно было установить тип АС, то теперь необходим тип А или В.

Где устанавливать УЗО?

Общедоступные места в зданиях, где отсутствует повышенная опасность поражения током.
В электрических цепях с возможной опасностью поражения током (помещения с влажностью выше нормы, группы розеток, бытовая техника и т. д.).
На главном вводе для защиты от пожарной опасности. Обычно здесь устанавливают УЗО селективное.
В этажных в квартирных щитках, в индивидуальных домах.
В радиальных общее селективное УЗО и отдельные по отводящим линиям, с выбором параметров, гарантирующих избирательное срабатывание.
На ближних ступенях защиты, например, 10 и 30 мА, 30 и 40 мА и т. п. маловероятна токовая избирательность действия УЗО из-за высокой скорости срабатывания. Для указанных значений она обеспечивается, если подобрать селективное УЗО 100мА, чтобы была еще выдержка по времени.
По причине старения изоляции не всегда происходит постепенное увеличение токов утечки.
При мгновенном нарастании тока утечки из-за пробоя изоляции может сработать любое обычное УЗО, последовательно расположенные в цепи. Это происходит в связи с быстрым и значительным превышением уставок сразу на нескольких ступенях защиты.

Необходимость использования селективных УЗО

УЗО селективное выполняет свою функцию противопожарной защиты, если применять модификации с временной задержкой - S или G. К ним предъявляются повышенные требования по устойчивости к коротким замыканиям, коммутационной способности, динамической и термической стойкости и т. д.

Обычно на главном вводе устанавливают селективное противопожарное УЗО на большой ток утечки.

УЗО нельзя применять в цепях, которые недопустимо внезапно отключать, так как это может привести к аварийным ситуациям (пожарная или охранная сигнализация, опасность для персонала и т. п.).

Кроме УЗО, токовую селективность должны иметь Первыми должны срабатывать расположенные ближе к участку перегрузки или короткого замыкания. При этом срабатывают раньше, чем ток КЗ достигает предельного значения. Это необходимо для предотвращения перегрузки последовательно подключенных участков, поскольку ток проходит через контакты их защитных устройств.

Типы селективных УЗО

Для селективного УЗО важно выдержать паузу, чтобы успело сработать устройство общего типа, расположенное ниже по схеме. При этом устройство с временной задержкой отключения пропускает через себя ток утечки и не срабатывает. Интервал задержки у моделей может отличаться. У изделий с маркировкой S он составляет 0,15-0,5 с, например, УЗО 63а 100мА селективное, с возможностью настройки запаздывания. Выбор будет лучшим, если их устанавливать на входе питающего кабеля квартиры. У некоторых иностранных моделей имеются выдержки времени еще выше. Они предназначены на отключение цепи при возникновении пожарной опасности. Чем дольше будет отключаться защита, тем больше вероятность воспламенения изоляции.

При маркировке G устройство срабатывает в пределах 0,06-0,08 с. Прибор является достаточно быстрым по реакции на неполадки в сети. Его следует устанавливать ниже УЗО типа S селективное. При двухступенчатой защите оно может устанавливаться на главном вводе, поскольку быстродействие УЗО, подключенных ниже все-таки выше.

При наличии в сети нескольких групп нагрузок, перед каждой подключается отдельное защитное устройство, а на вход - селективное противопожарное УЗО. Тогда при неисправности одной из линий обесточится только она, а остальные останутся подключенными. При подобной схеме соединений проще обнаружить неисправность. Если обычное УЗО окажется неисправным или не реагирует на неполадки в схеме, тогда сработает селективное УЗО (300 мА или 100 мА) и отключит всю сеть.

Для обеспечения селективности нужна следующая настройка приборов:

выставить время срабатывания селективного УЗО, если в нем предусмотрена такая возможность;
установить требуемые параметры отключения в зависимости от величины тока утечки.

Характеристики отключения УЗО селективного действия должны по величине превышать остальные не менее чем в 3 раза. Только в этом случае устройство будет гарантированно срабатывать.

Параметры УЗО

Два временных параметра УЗО определяются российскими стандартами:

время отключения - промежуток от появления отключающего тока утечки ∆i до момента гашения дуги;
предельное время несрабатывания для устройства типа S - временной интервал между началом возникновения ∆i и размыканием контактов.

Последний параметр определяет селективность действия УЗО. Его предельная величина составляет 0,5 с. При этом следует учитывать, что для защиты людей размыкание должно происходить в течение 10-30 мс, для предотвращения возгорания изоляции - до 500 мс. УЗО типа S селективное широко применяется там, где нужно исключить ложные срабатывания от влияния помех или скачков напряжения.

По скорости отключения сети УЗО разделяются следующим образом:

общего применения - без задержки;
типа G - 10-40 мс;
типа S - 40-500 мс.

Токи утечки всегда имеют место в электрических цепях. В сумме они не должны быть выше 1/3 от номинального ∆i устройства. Считается, что на 1 А нагрузки приходится 0,4 мА тока утечки потребителя, а на 1 м длины фазного провода - 10 мкА. Защитный прибор настраивается по величине суммарного тока естественной утечки. Если этого не делать, могут происходить частые ложные срабатывания. При этом следует учитывать, что устройство с ∆i=100 мА уже не защитит человека от поражения током.

При проектировании электросетей можно не указывать тип УЗО, пока эксперты не требуют. Но обосновать свой выбор заранее нужно. Важно, чтобы номинальный ток прибора был выше тока предполагаемой нагрузки. Кроме того, УЗО устанавливается только в общей паре с автоматическим выключателем. Можно установить один дифференциальный автомат вместо двух приборов. Он обойдется дешевле, но при этом следует правильно подобрать параметры.

УЗО защищает в двухпроводных сетях, где отсутствует защитный проводник. Но срабатывает оно только после прикосновения к опасному месту.

Какое выбрать противопожарное УЗО?

Селективное УЗО 63А, 300мА обычно устанавливается на входе как противопожарное.

Многие используют обычные модели общего типа, установив в доме приборы защиты на 30 мА. Здесь функция "частичной" селективности выполняется благодаря большой разности токов срабатывания. При этом экономятся средства на разнице цен. Кроме того, обычное УЗО обеспечивает безопасность лучше из-за более быстрого срабатывания при отлавливании токов утечки. Разница в поведении приборов заключается в том, что селективный прибор не отключится первым при дифференциальном токе, равным или большим 300 мА. Подобная ситуация уже является экстраординарной и вопрос не стоит о том, стоит ли идти до щита управления, который может находиться на уличном столбе. При таком большом токе наверняка сработает еще обычное УЗО, если произошла авария на линии. Здесь и так будет ясно, где искать неисправность.

Таким образом, противопожарное УЗО можно устанавливать как селективное, так и обычное.

Производители УЗО

Группа Legrand является известным в мире производителем электрических систем зданий. Лидирующие позиции обеспечивает высочайшая культура производства и крупные инвестиции в создание новых электротехнических изделий. Для России группа поставляет весь перечень электрооборудования, начиная с розеток и выключателей до сложнейших систем управления.

Селективное УЗО Legrand бывает электронного и электромеханического типа (обозначено на лицевой панели). В зависимости от исполнения оно устанавливается сбоку или снизу от автоматических выключателей. Регулируется выдержка времени (0-1,3 с) и чувствительность. В комплексе с автоматами применяются как высокочувствительные или основные защитные устройства.

Цены на УЗО остаются высокими, как и у остальных брендов.

Фирмой АВВ наиболее полно УЗО представлены серией F 200 - от 16 А до 125 А. Для домашней сети достаточно УЗО 63A, 100мА селективное. По токам утечки для бытовой техники обычно применяется устройство на 30 мА. В качестве противопожарной защиты на вводе частного дома применяется селективное УЗО ABB (63А, 300мА) четырехполюсное для трехфазной сети, как одно из самых надежных. Ему не уступают по качеству изделия марки Legrand. Для квартиры с однофазным вводом будет двухполюсное устройство. На фото ниже изображено селективное УЗО ABB 63А, 300мА.

Максимальный ток, который способен выдержать аппарат, составляет от 3 до 10 кА (указывается на лицевой панели). Он является кратковременным, а не рабочим током. УЗО способно выдержать паузу, пока автомат не отключит цепь.

Фирма является одной из ведущих, но цены очень высокие. Потребители часто отдают предпочтение моделям abb, поскольку безопасность стоит дороже всего. Выпускается дифференциальный блок ABB DDA200 AP-R типа А и АС. В нем предусмотрена задержка срабатывания на 10 мс, хотя это не селективное УЗО ABB. Кривая характеристики отключения у него расположена между селективным и обычным УЗО. Устройство обладает повышенной устойчивостью к ложному срабатыванию по сравнению с устройствами общего назначения.

Процент брака на селективное УЗО ABB, как и на остальные изделия, составляет всего 2 %, благодаря чему проблем в работе практически не бывает. Электромеханические устройства значительно надежней электронных и во всем имеют плюсы, за исключением цены. Уже начинают появляться УЗО с электронным исполнительным устройством, не уступающие по надежности механическому.

На рынке можно найти изделия вдвое дешевле, а по качеству не уступающие АВВ. Фирма выпускает также серию FH 200, которая имеет цену несколько ниже, но значительно проигрывает в качестве изделиям F 200. В частности, у нее не такие надежные контакты крепления проводников, которые быстро начинают болтаться, что отражается на качестве работы.

Если приобретать селективное УЗО ABB, то только в специализированных магазинах, а не в сомнительных местах. Подделка опасна тем, что она не способна защитить человека должным образом. На модульное оборудование, в перечень которого также попало УЗО, самопальщики обращают большое внимание из-за высокой стоимости.

Отечественная группа компаний IEK производит около 7 тыс. наименований изделий, отвечающих мировым стандартам и обеспечивающих надежную работу электросетей.

К УЗО предъявляются высокие требования. С одной стороны, они должны надежно срабатывать, защищая людей от а проводку - от опасности воспламенения. Но при этом устройства, установленные на разных ступенях электрических цепей, должны действовать избирательно, отключая отдельные участки. Этим условиям, а также ГОСТу 51326.1, соответствует селективное УЗО IEK типа ВД1 63S.

Группа изделий представлена значениями номинальных токов 25-80 А, а дифференциальные токи составляют 100 мА и 300 мА. Изделия дешевле, чем у именитых брендов и широко применяются в качестве вводных противопожарных аппаратов. При этом селективность защиты обеспечивается большими величинами токов отсечки и временными задержками на отключение цепей.

Выбор защитных устройств

Если потребление электроэнергии происходит по простой схеме, по цепи протекает синусоидальный ток. Утечка будет аналогичной формы и здесь можно применять приборы типа АС.

В современных бытовых приборах все чаще применяются схемы управления с отсечкой по фазе. Устройство типа АС на них реагировать не будет и здесь лучше применять УЗО типа А, которое реагирует также на синусоидальный ток. Устройства можно применять совместно, например, для освещения лампами накаливания подойдет тип АС, а для розеток, к которым могут быть подключены приборы с импульсным регулированием - тип А. Но если придется менять освещение на энергосберегающие лампы с управлением яркости путем отсечки по фазе, придется также заменить устройство типа АС на А. Иначе оно не будет работать.

С целью разделения срабатывания по уровням электрических цепей необходимо применять селективные приборы. На главном вводе устанавливается тип S, на втором уровне - G, а затем приборы мгновенного срабатывания.

УЗО выбирается на одну ступеньку выше по номинальному току, чем подключенный в паре с ним автоматический выключатель, который может длительное время работать при превышении нагрузки. Если на вводе стоит автомат на 50 А, к нему подойдет УЗО селективное 63А.

По требованиям стандартов, на лицевых панелях приборов указываются номинальные значения напряжения, а также продолжительного и отключающего тока ∆i. Если есть обозначение синусоиды - это тип АС. Наличие под ней двух положительных полупериодов означает тип А. Селективные УЗО обозначаются буквами S и G. Номинальный ток КЗ указывается в рамке. Устройство должно выдержать его нарастание до максимума, пока автомат не отключится. Обычно ток не успевает достичь предельной величины. УЗО отключает цепь с дефектом заранее, пока еще не произошел нагрев проводника и не воспламенилась изоляция.

Заключение

В электрических бытовых сетях применяется токовая и временная селективность. Для этого защитные устройства устанавливают последовательно по древовидной схеме, где один выключатель является общим. Основой принципа действия является уменьшение времени протекания тока через тело при прямом или косвенном прикосновении к элементам электроустановок, находящихся под напряжением. УЗО селективное устанавливается на входе и выполняет противопожарную функцию.

Дорогие гости, рад Вас приветствовать на страницах сайта «Заметки электрика».

Сегодня разберем с Вами интересную статью на тему принцип работы УЗО.

Что же такое УЗО? Для чего оно необходимо?

Устройство защитного отключения (УЗО) предназначено для:

защиты людей от при появлении неисправности в электроустановке
отключения напряжения при случайном или ошибочном соприкосновении с токоведущими частями электроустановки во время утечки тока
защиты от воспламенения электропроводки при замыкании на землю (корпус)

На рынке электрических товаров появились альтернативы УЗО — это дифференциальные автоматы. Их особенность заключается в том, что они объединяют в себе и УЗО, и автоматический выключатель.

Дифференциальные автоматы занимают меньше места в , но зато по стоимости превышают в несколько раз. Но обо всех особенностях дифференциальных автоматов мы поговорим в следующих статьях. Чтобы не пропустить интересное — подписывайтесь на получение новостей.

В основе принципа работы УЗО лежит реакция датчика тока на изменяющуюся входную величину дифференциального тока в проводниках.

Датчик тока - это и есть обычный , который по конструкции выполнен в виде тороидального сердечника. Уставка по току срабатывания выставляется на магнитоэлектрическом реле, которое обладает очень высокой чувствительностью.

УЗО, выполненные с релейным контролирующим органом являются очень надежными и безотказными.

Но развитие электротехники не стоит на месте, поэтому не так давно появились электронные УЗО, в которых контролирующим органом является не реле, а специальная электронная схема.

Реле действует на исполнительный механизм, который в свою очередь размыкает электрическую цепь.

Исполнительный механизм состоит из:

контактной группы (выбирается на максимальный ток - смотрим по паспорту УЗО)
пружины (для размыкания электрической цепи в случае ненормального режима работы)

Чтобы самостоятельно проверить исправность УЗО необходимо нажать кнопку «Тест». При этом создается искусственная утечка по току, которой достаточно для срабатывания УЗО. Таким образом, можно самостоятельно производить проверки УЗО без привлечения специалистов . Проверку УЗО кнопкой «Тест» необходимо проводить ежемесячно. Для более тщательной проверки УЗО мы производим .

А теперь мы рассмотрим принцип работы УЗО более подробно.

Работа УЗО при нормальном состоянии сети

В нормальном состоянии электропроводки (без утечек) рабочий ток (I1=I2) протекает встречно-параллельно и наводит во вторичной обмотке трансформатора тока магнитные потоки (Ф1=Ф2) одинаковой величины, которые компенсируют друг друга. В этот момент реле не срабатывает, т. к. ток вторичной обмотки трансформатора тока близок к нулю.

Работа УЗО при утечке

При случайном или ошибочном соприкосновении с токоведущими частями электроустановки появляется ток утечки. В этот момент нарушается величина токов проходящих через трансформатор тока (I1 не равно I2), поэтому во вторичной цепи трансформатора тока появится ток (не баланс), которого будет достаточно для срабатывания реле. Реле приводит в работу пружинный механизм и происходит отключение УЗО.

Как выглядит УЗО изнутри смотрите на рисунке ниже.

Представьте следующее - у Вас в ванной комнате установлена стиральная машина. Какой бы это не был известный бренд, поломке подвержены устройства любого производителя, и, допустим, происходит самое банальное - повреждается изоляция на сетевом шнуре и на корпусе машины оказывается потенциал сети. Причём это даже не поломка, машина продолжает работать, но уже становится источником повышенной опасности. Ведь если дотронутся одновременно и до корпуса машины и до водопроводной трубы, мы через себя замкнём электрическую цепь. И в большинстве случаев это закончится смертельным исходом.

Что бы избежать этих страшных последствий и были придуманы УЗО - устройства защитного отключения .

УЗО - это быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке - так звучит «официальное» определение. Говоря более понятным языком, устройство отключит потребителя от питающей сети, если произойдёт утечка тока на заземляющий проводник РЕ («землю»).

Давайте рассмотрим принцип работы УЗО. Для большей наглядности на рисунке показана его «внутренняя» принципиальная схема:

Основным узлом УЗО является дифференциальный трансформатор тока. По другому его называют трансформатор тока нулевой последовательности. Что бы нам было проще и не запутаться в терминах, назовём это узел просто трансформатор тока.

Как видно из рисунка, в данном случае он имеет три обмотки. Первичная и вторичная обмотки включены в фазный и нулевой провод соответственно, а третья обмотка - к пусковому органу, который выполняется на чувствительных реле или электронных компонентах.

Пусковой органсвязан с исполнительным управляющим устройством, который включает в себя силовую контактную группу с механизмом привода. Тестовая кнопка служит для проверки и контроля исправности УЗО. Сейчас представьте, что к выходу нашей схемы подключили нагрузку. Естественно, в цепи сразу возникнет ток, который будет протекать через обмотки I и II. Для дальнейшего рассмотрения принципа работы УЗО перейдём к более наглядной схеме:

В нормальном режиме, при отсутствии тока утечки, в цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока протекает рабочий ток нагрузки. Именно эти проводники образуют встречно включенные первичную и вторичную обмотки трансформатора тока. Данные токи будут равны по величине и противоположны по направлению: I1 = I2. Они наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но встречно направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2. Получается, что результирующий магнитный поток равен нулю, ток в третьей (исполнительной) обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю и пусковой орган 2 находится в этом случае в состоянии покоя и УЗО функционирует в нормальном режиме.

При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроустройства, на который произошел пробой изоляции по фазной (первичной) обмотке трансформатора тока кроме тока нагрузки I1 протекает дополнительный ток - (на схеме обозначен IΔ), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным: I1-I2= IΔ).

Получается, что токи у нас неравны, следовательно, неравны и магнитные потоки, которые уже не компенсируют друг друга. Из-за этого в третьей обмотке возникает ток. Если этот ток превышает установленное значение, то срабатывает пусковой орган, воздействует на исполнительный механизм 3.

Исполнительный механизм, состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь, в результате чего установка отключается от сети. Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена кнопка тестирования 4. Она включена последовательно с резистором. Номинал резистора подобран таким образом, что бы разностный ток был равен паспортному току утечки срабатывания УЗО (о параметрах УЗО поговорим позже). Если при нажатии на эту кнопку УЗО срабатывает, значит, оно исправно. Как правило, это кнопка обозначается «TEST».

Трёхфазные устройства защитного отключения работают примерно по такому же принципу, как и однофазные. В трехфазных УЗО через окно сердечника проходят четыре провода - три фазных и нулевой. простейшего трехфазного УЗО приведена на рисунке:

Трёхфазное УЗО включает в себя выключатель 1, которым управляет элемент 2, получающий сигнал на отключение с вторичной обмотки 3 трансформатора тока 4, сквозь окно которого проходят нулевой рабочий провод N и фазные провода L1, L2 и L3 (5).

При равенстве нагрузки в нулевом и фазном (или в трех фазных) проводах их геометрическая сумма равна нулю (ток в фазном проводе однофазного УЗО течет в одном направлении, а ток в нулевом проводе точно такого же значения течет в противоположном направлении). Поэтому тока во вторичной обмотке трансформатора тока нет.

При утечке тока на заземленный корпус электроприемника, а также при случайном прикосновении стоящего на земле или на токопроводящем полу человека к фазному проводу электрической сети, равенство токов в первичной обмотке трансформатора тока нарушится, поскольку по фазному проводу, помимо тока нагрузки, будет проходить ток утечки, и в его вторичной обмотке появится ток - точно так, как и рассматриваемом выше описании работы однофазного УЗО. Протекающий во вторичной обмотке трансформатора ток воздействует на управляющий элемент 2, который через выключатель 1 отключает потребителя от питающей сети. Внешний вид трёхфазного УЗО показан на рисунке:

Рассмотрим практические схемы включения УЗО в распределительных щитах.
Схема включения УЗО при однофазном вводе . Здесь применена схема включения с разделённой нулевой (N) и «земляной» (РЕ) шинами. Как Вы видите на рисунке, УЗО (5) установлено после вводного автоматического выключателя, а после него установлены автоматические выключатели для защиты и коммутации отдельных шлейфов. Забегая вперёд, хочу отметить, что наличие связки автомат - УЗО обязательно, так как УЗО не обеспечивает токовую защиту, как тепловую, так и от коротких замыканий. Вместо этой «комбинации» - автомат - УЗО, можно использовать одно универсальное устройство. Впрочем, об этом немного позже.

Схема включения УЗО при трёхфазном вводе . В отличие от предыдущей схемы здесь обеспечивается защита как однофазных, так и трёхфазных потребителей. Кроме того, используется совмещение по вводу нулевой и «земляной» шин (PEN). Прибор учёта электроэнергии - электросчётчик - включен между вводным автоматом и УЗО. Как Вы помните из обзоров по схемам учёта, все коммутационные аппараты, которые установлены до прибора учёта в обязательном порядке подлежат пломбировке энергоснабжающей организацией. Следовательно, конструкция вводного автоматического выключателя должна предусматривать эту возможность.

До этого мы говорили только об электромеханических УЗО. Но если Вы помните, я упоминал о том, что иногда встречаются электронные устройства. В принципе, электронное УЗО строится по той же схеме, что и электромеханическое.

Вместо чувствительного магнитоэлектрического элемента используют устройство сравнения (например, самый распространенный пример - компаратор). Для такой схемы нужен свой встроенный блок питания - ведь нужно чем-то питать электронную схему.

Разностный ток имеет очень малую величину, следовательно, его нужно усиливать и преобразовывать в уровень напряжения, которое подается на . Всё это, конечно, понижает общую надёжность устройства, по сравнению с электромеханическим, здесь как раз тот случай - чем проще, тем лучше. Да и честно говоря, мне пока вообще не попадались сертифицированные электронные УЗО. Следовательно, сказать что-то хорошее или плохое про них я не могу. Поэтому, оставим в стороне электронные УЗО и остановимся на одном из главных моментов в рассмотрении электромеханических устройств защитного отключения - их параметров:

УЗО имеют следующие основные параметры:

тип сети - однофазная (трёхпроводная) или трехфазная (пятипроводная)

номинальное напряжение -220/230 - 380/400 В

номинальный току нагрузки - 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100 А

номинальный отключающий дифференциальный ток - 10, 30, 100, 300 мА

тип дифференциального тока - AC (переменный синусоидальный ток, возникший внезапно либо медленно нарастающий), A (как и AC, дополнительно - выпрямленный пульсирующий ток), B (переменный и постоянный), S (задержка времени срабатывания, селективное), G (как и селективное, только время задержки меньше).

Хочу отметить один важный момент, касающийся параметров УЗО. Многих вводит в заблуждение номинальный ток нагрузки, нанесённый на корпусе устройства, и его принимают за такой же параметр, как и в автоматическом выключателе. Однако этот параметр в УЗО характеризует только его «пропускную токовую способность», может этот выражение и не совсем корректное, но я его ввёл для доступности понятия термина «номинальный ток нагрузки УЗО».

Ток нагрузки УЗО ограничить не в состоянии и его необходимо защищать от токовых перегрузок и токов короткого замыкания автоматическими выключателями, которые как раз и обеспечивают защиту и от перегрузки по току, и от токов короткого замыкания. Ток нагрузки УЗО следует выбирать так, чтобы он был на ступень (номинального ряда токов) больше номинала тока автоматического выключателя защищаемой линии. То есть, если имеется нагрузка, защищенная автоматическим выключателем на ток 16 Ампер, то УЗО следует выбирать на ток нагрузки 25 Ампер.

Здесь возникает логичный вопрос - а почему бы не объединить в одном корпусе и автоматический выключатель и УЗО, особенно в случае, когда УЗО задействовано на защиту только одного силового шлейфа? Ведь в этом случае они всё равно работают «в паре». Этот момент был немного затронут в предыдущей статье. Что ж, вопрос вполне закономерный и такие устройства, конечно, существуют. Называются они дифференциальные автоматические выключатели или просто диффавтоматы.

На рисунке Вы как раз видите такое устройство. Здесь изображён трёхфазный дифференциальный автомат. Как и в трёхфазном УЗО, он имеет по четыре зажима - фазные и нулевой и кнопку «TEST». Если останавливается на его внутреннем устройстве, то что-то новое здесь сказать сложно. Это автоматический выключатель и УЗО в «одном флаконе».

Стоимость диффавтоматов довольно высокая. Например, трёхфазные модели известных зарубежных производителей имеют стоимость порядка 100 Евро. Относительно дорогое удовольствие. Однако связка АВ+УЗО будет иметь примерно сопоставимую стоимость, да и вместо четырёх стандартных 17,5 мм модулей на DIN-рейке(при трёхфазном варианте), займет восемь. Так что в некоторых случаях диффавтоматы всё же предпочтительнее, особенно если в распределительном щитке имеется проблема наличия свободного места.

Как проверить работоспособность УЗО или диффавтомата? Про кнопку «TEST» мы уже упоминали. Однако такая проверка является очень поверхностной и не всегда отражает реальную суть вещей. Поэтому для объективной проверки применяют тестовые схемы или специализированные приборы.