Узо как работает

Содержание

Принцип работы УЗО

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

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.

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:

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.

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 поражающее действие тока 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.

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.

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.

Читайте также:  Схема нереверсивного магнитного пускателя

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 ID, который для трансформатора тока будет дифференциальным (т.е. разностным). Разные по значению токи в первичных обмотках (IL + ID 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:

Как выбрать и подключить УЗО
для безопасной эксплуатации электроприборов

УЗО (устройство защитного отключения) – это установочное электрическое изделие, предназначенное для отключения подачи электроэнергии в электропроводку в случае возникновения утечки тока при нарушении изоляции в проводах или электроприборах.

УЗО, в отличие от автоматического выключателя, предназначено исключительно для защиты человека от поражения электрическим током, предотвращения возникновения пожара и непосредственного участия в работе электроприборов не принимает. От короткого замыкания в электропроводке и в случае прикосновение человека к фазному и нулевому проводам УЗО не защищает.

На фотографии показано двухпроводное устройство защитного отключения типа ВД1-63, предназначенное для работы в однофазной сети переменного напряжения 220 В и рассчитанное на ток защиты 30 мА. УЗО с такими характеристиками подойдет для установки на входе практически любой квартирной электропроводки.

В ассортименте установочных изделий имеются комбинированные, в одном корпусе которых встроено УЗО и автоматический выключатель. Такой аппарат называется Автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока. На фотографии показан внешний вид модели АВДТ32, рассчитанного на ток защиты электропроводки 16 А и защиты человека на 30 мА. Но такие устройства защиты не получили широкого применения из-за высокой стоимости.

В дополнение, в случае срабатывания, сложно найти, в чем заключается неисправность – произошло короткое замыкание или утечка тока.

Как выбрать УЗО

Выбрать УЗО для квартирной электропроводки или дома для домашнего электрика не представляет трудностей. Подойдет любое однофазное УЗО, рассчитанное на рабочий ток равный току защиты автоматического выключателя и ток утечки 30 мА. Фотография такого УЗО приведена в начале статьи.

Какой тип УЗО лучше для квартиры
электромеханическое или электронное

УЗО выпускаются в двух конструктивных исполнениях – электромеханические и электронные. Для правильного выбора нужно провести сравнение их технических характеристик.

Сравнительная таблица характеристик электромеханического и электронного УЗО
ХарактеристикаЭлектромеханическое УЗОЭлектронное УЗО
Ценанизкаявысокая
Конструкциясложнаяпростая
Надежностьвысокаянизкая
Погрешность тока срабатываниявысокаянизкая
Работоспособность при обрыве нулевого провода или при снижении напряжении сети ниже допустимогосохраняетсяне работает
Устойчивость к скачкам повышенного напряжения в сетивысокаянизкая
Габаритные размерыбольшиемногократно меньше

Как видно из таблицы, если нет ограничений по габаритным размерам нужно выбирать электромеханическое УЗО. Электронное УЗО незаменимо в случае установки на отдельный электроприбор, например, в электрическую розетку или удлинитель.

Основные технические характеристики УЗО

Требования к техническим характеристикам УЗО устанавливает ГОСТ Р 51326.1-99 (МЭК 61008-1-96) «Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной защиты от сверхтоков».

Для желающих сделать более осознанный выбор свел все основные технические характеристики УЗО в таблицу.

Маркировка УЗО

На лицевой стороне устройства защитного отключения всегда наносится маркировка с основными техническими характеристиками. Расшифровка буквенно-цифрового обозначения приведена на чертеже.

При выборе УЗО главное обратить внимание на напряжение, рабочий ток и ток утечки. Остальные параметры имеют второстепенное значение.

Электрическая схема подключения УЗО в щитке

Устройство защитного отключения в щитке квартаной электропроводки подключается сразу после счетчика в разрыв нулевого и фазного проводов, идущих на автоматические выключатели.

Провода, идущие от счетчика, подключаются сверху УЗО. К левому контакту фазный провод L, а к правому – нулевой N. Провода, идущие на автоматы, подключаются к нижним клеммам в той же последовательности. Заземляющий проводник желто-зеленого цвета прокладывается, минуя УЗО.

Устройство и принцип работы УЗО

Когда УЗО находится во включенном состоянии (рычаг поднят вверх) через него на автоматические выключатели в электропроводку подается питающее напряжение. Если включен потребитель электроэнергии, то через нулевой и фазный провода протекает ток.

В УЗО провода проходят через дифференциальный кольцевой трансформатор, и когда через них течет ток, то в его магнитопроводе возбуждается магнитное поле. Если нет утечки, то в фазном и нулевом проводах токи равны и протекают в противоположных направлениях. Поэтому создаваемые ими магнитные поля имеют противоположную полярность и взаимно уничтожаются. В таком случае согласно закону Кирхгофа, в дополнительной обмотке трансформатора ЭДС не возникает в независимости от протекающего через него в нагрузку величины тока.

Принцип работы электромеханического УЗО

В случае, если вследствие нарушения изоляции бытового электроприбора, через фазный провод пойдет ток, больший, чем через нулевой, в магнитопроводе трансформатора появиться магнитное поле. Если разность токов превысит IΔn, то в дополнительной обмотке наводится ЭДС достаточной величины, чтобы УЗО сработало и отключило подачу электроэнергии в проводку.

В электромеханическом УЗО к дополнительной обмотке трансформатора подключается электромагнит, соленоид которого механически связан с механизмом расцепления. При возникновении в обмотке заданной величины ЭДС, соленоид втягивается и тем самым воздействуя на механизм расцепления размыкает контакты. Подача электроэнергии в проводку прекращается.

Принцип работы электронного УЗО

По внешнему виду стандартное электронное УЗО не отличается от электромеханического и различить их можно только по маркировке или схеме, нанесенной на корпусе. Принцип работы обоих видов УЗО одинаковый и отличие заключается в измерительном устройстве. В электронном вместо электромагнита устанавливается электронная схема в виде порогового компаратора с усилителем и реле.

В случае превышения разности токов IΔn, протекающих через фазный и нулевой провода, с усилителя подается напряжение на реле. Оно срабатывает и УЗО прекращает подачу напряжения в электропроводку.

Крепление УЗО в щитке на DIN-рейке

В настенном щитке или коробках УЗО, как и другие установочные электроприборы, крепятся на DIN-рейке, еще ее часто называют монтажная рейка. Она представляет собой металлическую пластину шириной 35 мм выгнутую таким образом, что ее продольные края приподняты. Согласно ГОСТ Р МЭК 60715-2003 «Аппаратура распределения и управления низковольтная. Установка и крепление на рейках электрических аппаратов в низковольтных комплектных устройствах распределения и управления» обозначается Т35.

Такой способ крепления не требует дополнительных крепежных элементов и позволяет быстро, как устанавливать УЗО, так и снимать для профилактики, проверки или замены. На фотографии изображена DIN-рейка старого образца, когда они представляли собой профиль из алюминиевого сплава.

DIN-рейки устанавливаются в щитке горизонтально. На тыльной стороне УЗО имеется два фиксатора – стационарный (на фото слева) и подпружиненный подвижный (справа). Таким образом, чтобы установить на рейку УЗО нужно верхний неподвижный фиксатор завести за край DIN-рейки, а затем прижать нижнюю часть к ней. Подвижный фиксатор утопится в корпус УЗО и выйдет из него, когда УЗО будет прижато всей плоскостью к DIN-рейке.

Для снятия УЗО с DIN-рейки достаточно ввести в ушко подвижного фиксатора конец лезвия плоской отвертки, расположенного ниже выходящего проводника и отодвинуть его вниз. Фиксатор выйдет из зацепления, и нижняя часть УЗО свободно отведется от DIN-рейки.

Подключенное УЗО находится под напряжением фазы и перед демонтажем его необходимо обесточить.

Как правильно подключить провода к УЗО

Бесперебойная работа всей электропроводки определяется не только правильным выбором сечения провода и электроприборов, но и надежностью их соединения между собой. Несмотря на простоту этой операции, часто совершаются ошибки, что впоследствии приводит к обгоранию контактов и выходу из строя УЗО.

Если изоляцию снять на недостаточную длину, то она может попасть под зажимную планку клеммы и в дальнейшем приведет к плохому контакту и обугливанию соединения.

При снятии изоляции ножом нужно его лезвие располагать параллельно проводу, тогда на медной жиле не появятся надсечки, приводящие к перелому в этом месте провода при изгибах.

Для увеличения площади контакта клеммы с проводом рекомендую, в случае если позволяет окно клеммы, его конец загнуть, как показано на фотографии.

На снимке показан вид УЗО со стороны винтовых клемм. Для подключения проводов достаточно отвинтить винт, завести конец освобожденного провода от изоляции на длину около 10-15 мм до упора в клемму и завинтить винт с достаточным усилием обратно.

После зажатия провода нужно со значительным усилием подергать за него, чтобы убедиться в надежности его крепления. При вставлении в отверстие клеммы провод может попасть мимо, винт будет затянут, не зажав его между контактами.

Обязательно ли устанавливать УЗО

Как показывает практика эксплуатации современных электроприборов, получить удар током при их эксплуатации при соблюдении элементарных правил техники безопасности, практически невозможно.

Обычно самым опасным местом в переносных электроприборах является сетевой шнур. В результате изгибов, особенно в месте выхода из электроприбора и вилки, он со временем перетирается и может нарушиться изоляция. Поэтому перед подключением электроприбора необходимо в обязательном порядке проверить целостность изоляции шнура.

В современной электропроводке имеется дополнительный заземляющий провод, к которому подключаются через электрическую вилку металлические корпуса электроприборов. Поэтому в случае пробоя изоляции сработает автоматический выключатель.

В квартирах старой постройки в электропроводке нет заземляющего провода, но изоляция уже изношена и в результате токов утечки УЗО может давать ложные срабатывания и УЗО не стоит устанавливать.

В дополнение, УЗО включается в разрыв фазного и нулевого проводов, в результате дополнительно появляются четыре соединения, что снижает надежность электропроводки в целом, так как именно в местах соединения чаще всего нарушается контакт.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что существующие меры защиты и без УЗО надежно защищают человека от поражения электрическим током.

Единственно оправданным случаем, с моей точки зрения, является установка индивидуального УЗО на электроприборы, установленные помещениях с электропроводящими полами с повышенной влажностью. К таким помещениям можно отнести, например, ванную комнату.

Но уверен, в ближайшее время правила ПУЭ обяжут в обязательном порядке установку УЗО в бытовую электропроводку в новых квартирах и домах и, наверное, это правильно. Если есть шанс спасти жизнь хоть одного человека от поражения электрическим током, то нужно его использовать.

У электриков есть одно правило, которое называется «Правило одной руки». Суть этого правила заключается в том, что при прикосновении или удерживания электроприбора в одной руке недопустимо второй рукой прикасаться к заземлённым элементам – водопроводной тубе или батарее центрального отопления.

Внимание! Перед любыми работами с электропроводкой, для исключения поражения электрическим током, необходимо ее обесточить. Для этого следует выключить соответствующий автоматический выключатель в распределительном щитке и проверить надежность отключения с помощью индикатора фазы.

УЗО: Назначение, причины срабатывания, подключение УЗО

Как работает УЗО:

Все УЗО относятся к категории электронной защитной аппаратуры. Тем не менее, по своему функциональному назначению, устройство защитного отключения значительно отличается от стандартных автоматических выключателей. В чем же их различие, и как работает УЗО в сравнении с автоматом?

Всем известно, что с течением времени, происходит старение изоляции проводов. Могут возникнуть ее повреждения, а контакты, соединяющие токоведущие части, постепенно ослабевают. Эти факторы, в конечном итоге, приводят к утечкам тока, из-за которых происходит искрение и дальнейшее возгорание. Нередко, таких аварийных фазных проводов, находящихся под напряжением, могут нечаянно коснуться люди. В этой ситуации, удар током представляет серьезную опасность.

Назначение УЗО

Устройства защитного отключения должны реагировать даже на незначительные кратковременные утечки тока. В этом и заключается их основное отличие от автоматических выключателей, срабатывающих только при перегрузках и коротких замыканиях. У автоматов очень высокая время-токовая характеристика срабатывания, тогда как УЗО срабатывает практически мгновенно, при наличии даже самого минимального тока утечки.

Основным предназначением УЗО является защита людей от возможных поражений электротоком, а также предотвращение опасных утечек тока.

Принципы работы УЗО

С технической точки зрения, любое УЗО является быстродействующим выключателем. В основе принципов работы устройства защитного отключения лежит реагирование датчика тока на изменяющийся дифференциальный ток, протекающий в проводниках. Именно по этим проводникам и происходит подача тока на электроустановку, которую защищает УЗО. На тороидальный сердечник производится намотка дифференциального трансформатора, который и является датчиком тока.

Для определения порога срабатывания УЗО, имеющего определенное значение тока, применяется высокочувствительное магнитоэлектрическое реле. Надежность релейных конструкций считается достаточно высокой. Кроме релейных, в настоящее время стали появляться электронные конструкции устройств. Здесь пороговый элемент определяет специальная электронная схема.

Однако, обычные релейные устройства представляются более надежными. Приведение в действие исполнительного механизма как раз и осуществляется с помощью реле, в результате, происходит разрыв электрической цепи. Данный механизм состоит из двух основных элементов: контактной группы, рассчитанной на максимальный ток и пружинного привода, производящего разрыв цепи, при возникновении аварийной ситуации.

Чтобы проверить исправность устройства, внутри него существует специальная цепь, искусственно создающая утечку тока. Это приводит к срабатыванию прибора и дает возможность периодически проверять его исправность, не вызывая специалистов по проведению электроизмерений.

Непосредственная работа УЗО осуществляется по следующей схеме. Следует рассмотреть ситуацию, когда система электроснабжения работает нормально и токи утечки отсутствуют. Рабочий ток проходит через трансформатор и производит наведение магнитных потоков, направленных навстречу друг другу и одинаковых по величине. При их взаимодействии ток во вторичной обмотке трансформатора имеет нулевое значение, и срабатывания порогового элемента не происходит. Когда появляется утечка тока, то происходит нарушение баланса токов в первичной обмотке. Из-за этого, во вторичной обмотке появляется ток. Благодаря этому току, срабатывает пороговый элемент, а исполнительный механизм приводится в действие и обесточивает контролируемую цепь.

С технической точки зрения устройство защитного отключения состоит из пластмассового корпуса, устойчивого к возгоранию. На его задней части имеются специальные замки под установку на DIN рейку в электрическом щитке. Кроме уже рассмотренных элементов, внутри корпуса установлена дугогасительная камера, нейтрализующая электроразрядную дугу. Для подключения проводов используются зажимы.

Параметры срабатывания УЗО

Для правильного выбора уставки срабатывания устройства, следует помнить об опасности переменного тока для человека. Под его действием наступает фибрилляция сердца, когда сокращения равны частоте тока, то есть, 50 раз в секунду. Такое состояние вызывает ток, начиная со 100 миллиампер.

Поэтому, уставки, при которых срабатывает УЗО, выбираются с запасом на уровне 10 и 30 миллиампер. Самые низкие значения используются в помещениях с повышенной опасностью, например, в ванных комната. Наиболее высокие уставки составляют 300 мА. УЗО с такими уставками применяются в зданиях, защищая их от возгораний из-за поврежденной электропроводки.

При выборе УЗО учитывается номинальный ток, требуемая чувствительность и количество полюсов, в соответствии с фазами питающей сети. Необходимо проверять степень термической устойчивости прибора, а также способность к включению и отключению, исходя из расчетных сетевых параметров.

Значение номинального тока для УЗО должно быть выше, чем у автомата. Меньший токовый номинал автомата позволит уберечь УЗО от повреждений при коротком замыкании в цепи.

Как подключить УЗО

Все клеммы на корпусе УЗО промаркированы соответствующими буквами. Клемма N предназначена для нулевого провода, а L – для фазного провода. Поэтому, должны подключаться к своим зажимам.

Также, необходимо учитывать положение входа и выхода и ни в коем случае не менять их местами. Вход расположен в верхней части устройства. К нему подключаются питающие провода, идущие через вводный автомат. Выход располагается в нижней части УЗО и к нему подключается нагрузка. Если перепутать положение входа и выхода, то возможны ложные срабатывания устройства защитного отключения или его полный отказ от работы.

Монтаж УЗО производится в электрощиток вместе с обычными автоматическими выключателями.Таким образом, приборы, установленные вместе, обеспечивают защиту не только от коротких замыканий и перегрузок, но и от токов утечки. Одновременно, находится под защитой и само УЗО, которое подключается за вводным автоматом.

Подключение устройства защитного отключения в квартире или частном доме имеет свои особенности. Для квартир, где используется однофазная сеть, схема подключения УЗО собирается следующим образом, соблюдая определенную последовательность: вводный автомат=>прибор учета электроэнергии=>само УЗО с током утечки 30 мА=>вся электрическая сеть. Для потребителей с большой мощностью рекомендуется использовать собственные кабельные линии с подключением отдельных устройств защитного отключения.

В больших частных домах, схема подключения защитных устройств отличается от квартир, в силу своей специфики. Здесь все приборы подключаются следующим образом: вводный автомат=>прибор учета электроэнергии=>вводное УЗО с селективным действием (100-300 мА)=>автоматические выключатели для отдельных потребителей=>УЗО на 10-30 мА на отдельные группы потребителей.

УЗО ошибки при подключении

Правильное подключение защитных устройств является залогом надежной работы всей электрической сети.

УЗО: принцип работы, назначение, технические характеристики, варианты подключения УЗО

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 Rn, 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 i 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 (iу) 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 Rt , 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.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector
Таблица основных технических характеристик УЗО
ХарактеристикаОбозначениеВеличинаПримечание
Рабочее напряжениеВ220, 380Для домашней однофазной сети устанавливается УЗО на напряжение 220 В, для трехфазной – на 380 В
Количество фаз1, 3Указывается в паспорте
Ток утечки срабатывания, IΔnмА5В ПУЭ нет указаний на установку, но можно встретить в рекомендациях по использованию электроприборов, например, теплых полов
10Предназначено для подключения розеток, установленных в ванной, кухне, детских комнатах и для приборов, установленных на земле
30Универсальное, подходит для всех случаях применения в доме или квартире
100, 300Применяют в промышленности, иногда устанавливаю на вводе электропроводки в жилье для повышения пожарной безопасности
Максимальный ток нагрузки, InА6-125Должен быть равен или больше, чем ток автоматического выключателя, установленного после УЗО
Максимальный ток коммутации, ImА500Должен быть в 10 раз больше максимального тока нагрузки
Ток короткого замыкания, IncкА3-10Максимальный ток, который кратковременно выдержит УЗО в случае короткого замыкания в электропроводке
Время отключениямс