Устройство отключения. Виды и принцип работы устройства защитного отключения (УЗО)

Требование надежной защиты человека от поражающего воздействия тока всегда опережало возможности науки и техники по созданию защитных устройств, удовлетворяющих данную цель. Сегодня инновационные разработки в электротехнической отрасли в полной мере соответствуют всем критериям, предъявляемым к устройствам данного типа. Статья раскрывает вопрос о таком устройстве как УЗО: что это такое, его назначение, принцип действия, выбор и применение.

УЗО расшифровывается как «устройство защитного отключения»

Средства и способы электрозащиты: современные устройства и особенности их работы

Как только применение электрического тока вошло в нашу жизнь, сразу возникла необходимость в защите от его поражающего воздействия на здоровье человека. Прежде всего – это выполнение изоляции токопроводящих частей проводки и деталей приемников тока.

Но полная изоляция невозможна, так как в любой электрической схеме присутствуют технологические разрывы и контактные группы. Всегда есть вероятность нарушения (разрушения) изоляционного слоя токопроводящих элементов и их механического повреждения, и самое главное – статистическая регулярность в нарушении техники безопасности, инструкций и правил эксплуатации электрооборудования, как на производственном, так и бытовом уровне.

Электрозащита: изоляция и заземление

Одним из самых эффективных способов защиты от поражающего воздействия электрического тока является организация контура заземления. Контур заземления – это искусственное проводниковое соединение с «землей» (т.н. PE-проводник) нейтральных токопроводящих корпусов или частей электромеханизмов, имеющий сопротивление не выше 4 Ом. Перечисленные элементы электрооборудования могут оказаться под напряжением по причине замыкания на корпус фазного провода или тока молнии.

Главное назначение устройства контура заземления - это исключить возможность поражения электрическим током человека или животного в случае прикосновения к корпусу или части механизма электрооборудования, оказавшимся под напряжением по причине замыкания на них фазного электрического тока.

Обратите внимание! В сетях переменного тока с заземленной нейтралью и напряжением до 1 кВ (это формат жилищного электроснабжения) заземление в качестве основной защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении не применяется, так как оно не является эффективным.

Прохождение электрического тока через тело человека в случае удара в системе с заземлением (справа) и без заземления (слева)

Проблему максимально эффективной защиты от воздействия электричества на человека решили так называемые устройства дифференциального тока (УДТ) – это большой сегмент контрольно-защитных приборов различного назначения и конструктивных особенностей. Классификация сегмента УДТ довольно обширная: от способа управления, вида установки и числа полюсов, до возможности регулирования и задержки по времени отключающего дифференциального тока.

Рассмотрим, что такое УЗО. Расшифровка этой аббревиатуры – устройство защитного отключения. Требования по установке и применению УДТ приведены в дополненных изданиях ПУЭ – правила установки электрооборудования и в серии стандартов на электроустановки зданий МЭК 60364 и воздействие тока на человека и скот МЭК 60479-1.

Исторические предпосылки разработки УЗО

Новатором в разработке УЗО была Германия. Первый действующий образец устройства защиты был сконструирован и изготовлен в тридцатых годах прошлого века. В качестве датчика тока утечки использовался минимальный из возможных по размеру трансформатор дифференциального тока, а контрольным элементом использовалось поляризованное магнитное реле с чувствительностью 100 миллиампер (mА) и быстродействием не более 0,1 секунды.

Порог фиксирования дифференциального тока у опытного образца был около 80 mА. Разработать контрольное реле с чувствительностью менее 80 mА в то время было невозможно из-за отсутствия материалов с нужными электромагнитными характеристиками. И только в середине двадцатого века было предложено новое конструктивное решение УЗО. В конструкции были учтены механизмы по устранению ложных срабатываний от разрядов во время грозы и весомо увеличена чувствительность по дифференциальному току до 30 mА.

Также претерпели изменения и габаритные размеры УЗО: от размера посылочного ящика до современного формата, способного быть установленным на DIN-рейку в современных электрических шкафах.

Технические эксперты в области электротехнических и электронных разработок уже делают прогнозы на будущее. Они твердо убеждены, что скоро такими системами как защита от поражения электрическим током будет заведовать искусственный интеллект.

Он будет способный выполнять не только измерительные и контрольные функции, но и осуществляя видео и аудио мониторинг данного ему объекта, принимать мгновенные решения по каких-либо случайным ситуациям и при необходимости оповещать службы спасения.

УЗО: что это такое и как работает

К числу наиболее востребованных из защитных УДТ, работающих в бытовых условиях, относятся устройства защитного отключения (УЗО). УЗО работает как защитник человека от поражения электрическим током и как превентивный механизм по предотвращению случайного возгорания кабелей проводки и подключаемых шнуров электроприборов.

Функциональная идея рассматриваемого устройства основана на законах электротехники, постулирующих равенство входящего и выходящего тока в замкнутых электрических цепях с активными нагрузками.

Это значит, что ток, протекающий через фазный провод, должен быть равен току, протекающему через нулевой провод – для цепей однофазного тока при двухпроводной разводке и что ток в нейтральном проводе должен быть равен сумме токов, которые протекают в фазах для трехфазной четырехпроводной цепи.

Когда в таком контуре из-за случайного прикосновения человека к неизолированным частям токопроводящих элементов цепи или при контакте оголенной части проводки (из-за повреждения) с другими токопроводящими предметами, образующими новую электрическую цепь, происходит так называемая утечка тока – равенство входящего и выходящего токов нарушается.

Это нарушение может быть зарегистрированным и использоваться как команда на отключение всей электрической цепи. На этом процессе и было сконструировано УЗО. А ток «утечки» в рамках электротехники стали называть дифференциальным током.

УЗО может регистрировать очень малые токи «утечки» и выполнять функции механизма выключателя. Чисто теоретически принцип работы УЗО выглядит так (где I вх – входной ток нулевого провода, I вых – выходной ток фазного провода):

• I вх = I вых (баланс системы без нарушения, УЗО в состоянии ожидания);
• I вх > I вых (баланс системы нарушен, УЗО регистрирует появление дифференциального тока и отключает питающую сеть).

УЗО обязательно защитит

Когда в сети электроснабжения установлено УЗО, это значит, что обеспечена защита от:

• замыкания фазного провода на корпус электроприбора. В большом количестве случаев - это нагревательные элементы стиральных машин, водонагревателей и обогревателей. Причём пробой может возникать только тогда, когда тепловой элемент нагреется под воздействием тока;
• неправильного монтажа проводки, когда недобросовестные электромонтажники замуруют в штукатурке «скрутку» проводов без использования монтажной коробки. Если стенка мокрая – с этой скрутки будет происходить утечка дифференциального тока в стену и УЗО все время будет обесточивать линию, пока полностью не высохнет штукатурка или будет произведен правильный ремонт соединений;

• неправильного монтажа в электрическом щитке, когда, казалось бы, небольшие, но «полезные» изменения, внесенные в схему, меняют токораспределение и приводят к потере высокой эффективности работы устройства. Об этом более подробно речь пойдет чуть позже.

УЗО может срабатывать по причинам, не бросающимся в глаза с первого осмотра схемы присоединения бытовых приборов. Если вы используете газовую плиту с электрическим поджогом газа, или стиральная машинка подключена шлангом в металлическом корпусе к водопроводному крану, или когда соседи произвели заземление на систему водоснабжения или отопления, тогда в электрической цепи снова будет возникать утечка тока, из-за которой и будет срабатывать УЗО. В таких случаях требуется скрупулезный инженерный анализ.

Граничные условия работы УЗО

Правила очень часто имеют исключения. Данный принцип не обошел и универсальные качества рассматриваемого устройства защитного отключения.

УЗО не среагирует, когда человек или животное попадет под напряжение, но тока замыкания на землю при этом не произойдет. Такой случай возможен при прикосновении одновременно к фазному и нулевому проводнику, находящимся под контролем УЗО, или при полной изоляции с полом. Защита УЗО в таких случаях полностью отсутствует. УЗО не может отличить электрический ток, проходящий через тело человека или животного от тока, протекающего в нагрузочном элементе. В таких случаях безопасность могут обеспечить меры по механической защите (полная изоляция, диэлектрические кожухи и др.) или полное обесточивание электроприбора перед его техническим осмотром.

УЗО, полностью зависимое от питающего напряжения подходящей к объекту сети, находится в рабочем состоянии только в случае полной исправности указанной сети. Ситуация может стать опасной, когда «выше» УЗО произойдет обрыв нулевого провода, а фазный провод останется под напряжением. Тогда в проводке фазный провод может стать фактором поражения электрическим током, а УЗО по причине собственной недееспособности будет не в состоянии отключить питание сети.

УЗО может «зависнуть» в состоянии ожидания, если произойдет заклинивание основного штока контактов в соленоиде или при выходе из строя вторичной обмотки контрольного устройства, и в нужный момент не сработать. С целью проверки рабочего состояния УЗО существует тестовый механизм. Если регулярно осуществлять тестовую проверку устройства (а для этого достаточно просто нажать кнопку «Т» – тест), риск от поломки УЗО будет иметь минимальную вероятность.

Применение и как подключить УЗО

Основное применение в бытовых условиях УЗО получило при использовании в электрических группах ванных комнат, кухонь и розеточных группах большого числа подключаемых приборов и оборудования. Это не означает, что использовать УЗО на общей входящей сети не имеет смысла. Данная выборочная схема продиктована только оперативностью управления и маркетинговой целесообразностью, так как УЗО для небольших токов гораздо дешевле по цене устройств с большей мощностью.

Однако в некоторых случаях, если рассматривать общежития, клубы и т.п., будет надежней применение общего селективного УЗО по причине массового и одновременного пользования практически всеми элементами электрического оснащения. УЗО селективного типа отличается от обычного большим временем задержки отключающего дифференциального тока (т.е. временем срабатывания) и является одним из самых используемых устройств. При срабатывании обычного локального УЗО в каком-либо контуре, общее селективное УЗО не отключает всю проводку сразу, а позволяет прекратить электропитание только отдельной группы.

Например, если на дискотеке произойдет пробой изоляции аппаратуры и корпус (допустим – усилителя) окажется в контакте с фазным проводом, то в момент касания оператором усилителя, локальное УЗО срабатывает и отключает только группу усилительной аппаратуры, а селективное общее УЗО не отключит всего питания и такие группы как общий свет, туалеты и кафе будут работать в стандартном режиме.

Механизм подключения УЗО в действующую сеть аналогичен подключению автоматического выключателя с той лишь разницей, что когда на однофазном автомате требуется затяжка двух клемм, то на УЗО – четырех.

Если при касании человеком оголенного участка провода или корпуса оборудования, находящегося под фазным напряжением, мгновенно отключилось электричество – значит, сработало УЗО.

Важно! В системах переменного тока дополнительная защита посредством УЗО должна быть предусмотрена для розеточных групп с номинальным током до 20А (стиральные машины, печи и др.) и передвижного (переносного) оборудования и электроинструмента с номинальным током до 32А, которое используют вне помещения.

Основные принципы действия механизма УЗО и сравнительный анализ аналогов

Физические процессы, протекающие в механизмах работы многих современных электромеханических или электронных устройств, могут быть нам совершенно не понятными. Не каждый человек имеет знания инженерно-технических дисциплин и, естественно, не в состоянии понимать и описывать физическую основу принципов работы того или иного прибора. Но принцип пользования (правила эксплуатации), построенный на элементах безопасности, дает возможность применения самых сложных изобретений в нашей повседневной жизни.

Статья по теме:

Критерии выбора светильников. Виды накладных осветительных приборов. Виды и цены встроенных моделей. Обзор светодиодных люстр.

Каждый прибор имеет технический паспорт, в котором доступным для понимания языком всегда описывается и назначение, и принцип работы и всегда, когда это требуется, в нем прописываются мероприятия по установке, подключению и правильной эксплуатации. В нашем случае осуществлена попытка описать принцип работы устройства защиты отключения (УЗО) наиболее доступным способом и дать читателю возможность самостоятельно принимать решения в выборе того или другого устройства в случае необходимости.

Принцип работы УЗО и конструктивные особенности

Для выполнения своей функции защиты, устройство состоит из минимизированного по размерам трансформатора дифференциального тока, контрольного «следящего» магнитоэлектрического реле, соленоида управления основной контактной группой и дополнительными элементами диагностики – кнопкой «Тест» и элементами механизмов срабатывания.

Физическая сторона работы следующая.

При включении УЗО (нажатие кнопки замыкания контактов) включается соленоид и удерживает шток контактной группы аналогично электромагниту. Так как в этот же момент приходят в контакт клеммы обмотки самого соленоида и клеммы питающих проводов. Но в схеме питания соленоида установлены транзитные контакты размыкания, которые управляются магнитоэлектрическим реле и реле дается функция самостоятельного отключения УЗО.

Выходящий и входящий ток сети, протекая в соответствующих обмотках трансформатора, за счет произведенной ЭДС (электродвижущая сила) создает в магнитопроводе (сердечнике) два равных, но разнонаправленных магнитных потока.

По причине полной компенсации магнитных потоков, в намотанной на сердечник вторичной обмотке, питающей контрольное реле, не возникает ЭДС и реле находится в пассивном состоянии.

В момент касания человеком или животным оголенной части фазного провода или корпуса какого-либо бытового прибора, на который произошел пробой фазы, через входящую обмотку трансформатора будет протекать дополнительный дифференциальный ток.

Нарушение равенства входящего и выходящего токов мгновенно создают некомпенсированный магнитный поток в сердечнике трансформатора. И как следствие, мгновенное появление ЭДС во вторичной обмотке, связанной с реле как источник его питания.

Реле, получив электропитание, сразу же срабатывает и отключает питание соленоида (транзитные клеммы размыкаются), удерживающего основные контакты в замкнутом положении.

Контакты размыкаются, соленоид обесточивается и отпускает подпружиненный шток контактной группы, и электроснабжение сети прерывается. Чем чувствительнее контрольное реле к малым значениям дифференциального тока, тем эффективней защитная функция УЗО.

Обратите внимание! Такие функции защиты как отключение электропитания при явлениях короткого замыкания и токовой перегрузки в УЗО не предусмотрены. На практике установка УЗО обычно предполагает совместное использование автоматического выключателя («автомата»), непосредственно рассчитанного на возможность короткого замыкания и токовую перегрузку.

Правильная схема подключения УЗО и автомата. Ошибки монтажа

Оба прибора имеют одну и ту же конструкцию крепления для установки в управляющих щитках учета и распределения электричества. Задача сводится только к правильному подключению к питающей сети и друг к другу:

1. Основной вариант: центральный автомат → счетчик учета → УЗО.
2. Предпочтительный: центральный автомат → счетчик учета → УЗО селективного типа → групповой автомат → групповое УЗО.

• ни в коем случае не соединять нулевой провод с клеммой заземления после его выхода из УЗО. В данном случае возможны периодические появления дифференциального тока утечки, приводящему к ложным срабатываниям;
• не полное фазное подключение УЗО. Если нулевой провод от питающей сети пройдет транзитом мимо УЗО, то возникающий ток в нулевом проводе будет восприниматься как дифференциальный, что будет приводить к постоянному срабатыванию устройства;
• не допускать соединения нулевых проводов розеток, находящихся под контролем УЗО, с проводом (клеммой) заземления. При этом даже неподключенная к потребителю розетка будет создавать дифференциальный ток;
• при групповом использовании УЗО не допускаются перемычки нулевого провода на входящих клеммах. Это приведет к срабатыванию всех УЗО одновременно.

Полезный совет! При подключении четырехполюсного. т.е. трехфазного УЗО в аналогичную сеть, необходимо строгое соответствие маркировки фазы с маркировкой клемм устройства. В противном случае тестовый режим не будет объективным.

Аналоги УЗО с расширенными функциями

Рынок УДТ (устройств дифференциального тока) очень разнообразен. Следует выделить из ряда конкурирующих с УЗО аналогов так называемый дифференциальный автомат, относящийся к классу автоматических выключателей, управляемых дифференциальным током – АВДТ.

Чтобы ответить в доступной форме на вопрос: дифавтомат, что это такое? – необходимо запомнить, что его основной особенностью является сочетание в себе главной функции УЗО и автоматического выключателя. Также разница УЗО и дифференциального автомата заключается в том, что самому УЗО требуется защита от коротких замыканий в сети и перегрузов по току (естественно, для этого и устанавливается в паре автоматический выключатель), а дифавтомат способен защитить сам себя.

Следует отметить выход на рынок новых моделей АВДТ – электронных и со вспомогательным источником питания. Они отличаются от электромеханических конструкций наличием электронной платы с усилителем дифференциального тока, что позволяет фиксировать утечки порядка 10 mА и срабатывают даже при обрыве нулевого провода входящей сети, когда фазный провод остается под напряжением. Обычное УЗО или АВДТ в такой ситуации при контакте человека с открытым фазным участком не сработает.

Еще одна новинка в линейке устройств дифференциального тока – это так называемое устройство защиты многофункциональное. Что такое УЗМ становится понятно из ознакомления с его предназначением. Это устройство служит для полного отключения оборудования при выходе параметров напряжения в сети за рабочие пределы (меньше 180В и больше 260В), а также для защиты работающего оборудования от «сжигающих» обмотки и электронные элементы приборов скачков напряжения. Эти скачки могут быть вызваны электромагнитными импульсами или замыканиями фазных проводов на нулевой в трехфазной сети.

УЗО или дифференциальный автомат: как отличить и что выбрать

Однозначного алгоритма, позволяющего отдать предпочтение тому или иному устройству, не существует. Причина в многовариативной особенности выбора. Рассмотрим основные факторы, которые влияют на выбор УЗО или АВДТ.

Есть ли возможность разместить то или иное устройство в главном щитке . На практике – габаритный суммарный размер УЗО и автоматического выключателя больше чем габаритный размер дифавтомата.

Какая цель преследуется при внесении изменений в электрическую схему . При необходимости индивидуальной защиты высокомощного оборудования (кухонная печь, бойлер, стиральная машина и др.) от возможного «удара» электрическим током, оптимально подходит дифференциальный автомат, четко следящий за током нагрузки.

В случае необходимости защиты от поражения электрическим током для какой-нибудь группы розеток или осветительной линии, в которых мощность может со временем быть увеличенной, целесообразно применить УЗО. УЗО имеет большой запас по мощности, а дифференциальный автомат в связи с перегрузом потребуется заменить более мощным.

Качественная оценка . Практикой доказано, что приборы, комбинирующие в себе множество функций различных устройств, очень часто уступают по качеству единичным устройствам. Это касается и такого мультифункционального устройства как дифференциальный автомат, который по качеству и сроку службы уступает УЗО и автоматическому выключателю.

Ситуация с поломкой . В ситуации, когда перестает работать УЗО или автоматический выключатель, требуется замена или того или другого устройства. Но когда не работает дифференциальный автомат, даже по причине несрабатывания по одной какой-то функции, приходится заменить его новым. В этом случае расходы гораздо больше.

Стабильность электроснабжения . При выходе из строя УЗО, достаточно установить перемычки между автоматическим выключателем и электро-питаемой сетью (обойти УЗО) и электроснабжение восстановлено. А вот при поломке дифавтомата потребуется или запасной дифавтомат или запасной автоматический выключатель. Так что скорое оперативное возобновление электроснабжения может быть под вопросом.

Полезный совет! При необходимости правильного выбора нужного устройства дифференциального тока (УЗО или АВДТ), необходимо использовать инженерный подход и экономическую оценку даже тогда, когда под рукой уже имеется тот или иной вид устройства.

Остался вопрос по внешнему отличию УЗО от АВДТ.

Маркировка титульной стороны устройства. Пример 1: «АВВ 16А 30 mА» – перед нами УЗО АВВ (компания производитель «АВВ») с номинальным током 16 ампер и нижним дифференциальным током 30 миллиампер. Пример 2: «CHNT C16 0,03А» – перед нами дифавтомат, производитель компания CHNT c номинальным током 16 ампер и характеристикой электромагнитного и теплового прерывателя класса «С» при дифференциальном токе 30 миллиампер.

Указанная электросхема на титульной стороне. Для УЗО на схеме обозначен дифференциальный трансформатор (овальная петля), контрольное реле (квадрат) с петлей на контуре овала и тестовый контур в виде штрихпунктирной линии. Для дифавтомата схема очень похожа на схему УЗО, только есть дополнительные фигуры в виде небольшой дуги и ступенчатой линии – это и есть обозначения, отличные от УЗО, электромагнитного и теплового прерывателя.

Применение и установка УЗО: обозначения на электросхемах

Большинство контрольно-управляющих устройств, устанавливаемых в сети электроснабжения, имеют небольшой перечень параметров, необходимых для правильного подбора их в электрическую схему.

Выбор УЗО производится по номинальному току нагрузки и порогу фиксации дифференциального тока утечки. Практика рекомендует значение не выше 30 мА. Установка УЗО в электрическую сеть производится на основании инженерного анализа существующих в сети элементов и возможностей монтажа. Схема подсоединения УЗО в сеть должна учитывать все возможные ошибки коммутации и исключить их. Только при правильном подключении в схему электроснабжения УЗО обеспечит максимальную эффективность по срабатыванию защитных механизмов устройства.

Параметры выбора и схема подключения УЗО без заземления

Зная принцип работы УЗО, при стандартной двухпроводной электросети, представленной только фазным и нулевым проводами, не имеющей заземляющего контура, можно и нужно устанавливать УЗО в соответствии с требованиями защиты. Правильность и схемы установки УЗО были рассмотрены ранее.

Ответ на вопрос, какое УЗО поставить в квартире, находится с калькулятором в руках. Надо просуммировать мощности единиц оборудования и техники, установленных в квартире, и сумму разделить на число 220. Таким образом, в грубом приближении мы рассчитываем номинальный ток, по которому и будет сделан выбор УЗО. Данный расчет основан на математической зависимости электрической мощности от напряжения сети (220В) и силы тока, возникающей при электропитании приборов нагрузки:

М = U х I ,

где М – мощность, U – напряжение, I – ток.

Пример: требуется выбрать УЗО для защиты группы электроприборов кухонного блока. На этой линии находится такая бытовая техника:

1. Электрический 2000 Вт.
2. Микроволновая печь 1200 Вт.
3. Кухонный комбайн 700 Вт.
4. Холодильник 800 Вт.
5. Мелкая бытовая техника около 600 Вт.

Суммируем потребляемые мощности: 2000 + 1200 + 700 + 800 = 5300 Вт. Производим вычисление тока по формуле: I = M/U = 5300/220 = 24,09А. Выбираем ближайший по номиналу УЗО с большим значением – 25А.

Для углубленного расчета токов в линиях разводки требуются знания основ высшей электротехники.

Кроме номинального тока нагрузки и порога чувствительности дифференциального тока, в некоторых случаях при выборе УЗО требуется обращать внимание на еще один критерий – категория тока утечки. Это в большинстве случаев касается переменного и импульсного тока в сети.

Схема подключения УЗО и автоматов на примере квартирного

Категория AC предполагает работу УЗО в среде переменного тока дифференциальной утечки. Данная категория является самой распространённой и может быть использована во всех видах сетей переменного тока. В каких случаях срабатывает УЗО – было рассмотрено выше.

Категория A имеет самый низкий порог чувствительности (около 10 мА) по дифференциальному току и способна фиксировать отдельную составляющую амплитуды тока (т.н. полуволну). УЗО с такой категорией тока утечки реагирует не только на переменную конфигурацию тока, но и на импульсную. Такие УЗО приобретают приоритетное применение, так как все больше бытовых приборов, особенно осветительных элементов, переводят на блоки питания импульсного тока.

Основной тенденцией европейского рынка является расширение сегмента импульсного оборудования. Это, естественно, приведет к росту количества применяемых УЗО импульсного тока. Но так как в бытовом применении еще долго будут оставаться приемники активного тока (полно переменного), УЗО категории АС будут занимать на рыночных полках довольно широкое пространство.

Возвращаясь к вопросу об отсутствии или наличии в электросети заземляющего контура, необходимо сделать акцент на том, что даже при наличии заземления еще в большей степени требуется организация защиты от поражения электрическим током за счет установки в сеть УЗО.

Основные принципы схемы подключения УЗО в однофазную сеть уже были рассмотрены ранее. Схема подключения УЗО с заземлением ничем не отличается от схемы без заземления.

Полезный совет! Если электросеть имеет контур заземления, необходимо проконтролировать и обеспечить правильную схему при подключении УЗО, когда ни один нулевой провод в электропроводке не должен быть сопряжен с проводом (клеммой) заземляющего контура.

Графическое обозначение УЗО на схеме электроснабжения

Главными директивными положениями, вошедшими в ГОСТ 2.755-87 ЕСКД «Обозначения условные графические в электрических схемах устройства коммутационные и контактные соединения» и ГОСТ 2.710-81 ЕСКД «Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах», предписывается графическое и буквенное обозначение таких устройств как УЗО. Но никаких строгих предписаний на различное обозначение устройств дифференциального тока не предъявлено.

Как мы уже знаем, все устройства дифференциального тока представлены механизмом прерывателя и контрольного элемента – трансформатора дифференциального тока. Поэтому обозначение УЗО на схеме представлено двумя стандартными графическими обозначениями – прерывателя цепи и трансформатора, регистрирующего дифференциальный ток. Можно увидеть графическое обозначение УЗО на однолинейных схемах и других чертежах.

Схема подключения трехфазного УЗО

Данный тип устройства обычно называется четырёхполюсным и специфика его подключения в трехфазную сеть полностью аналогична подключению двухполюсного УЗО. На корпусе устройства указаны клеммы подсоединения фазовых проводов и нулевого провода. Также к устройству прилагается паспорт, в котором представлены стандартные схемы подключения четырехполюсного УЗО в трехфазную сеть.

У разных производителей иногда есть отличия в расположении нулевой клеммы на корпусе устройства – справа или слева, а подключение фазных проводов требует только соответствия по обозначению на входе и выходе.

Четырехполюсные трехфазные УЗО применяются для больших дифференциальных токов утечки и их основной целью является только защита от возгорания электропроводки. Чтобы организовать защиту людей от поражения электрическим током, необходимо на каждой отдельной группе оборудования установить двухполюсные однофазные УЗО с регулировкой по току утечки равной не более 30 мА.

Модельный ряд, производители и цены УЗО

Рыночный сегмент изделий УДТ представлен рядом иностранных брендовых компаний, а также отечественными производителями. На сегодняшний день предпочтение отдается торговым маркам из Италии, Польши, Германии и Испании, так как их продукция получила лучшую потребительскую оценку по критериям качества, надежности и соотношению цена-качество. Существующий рынок устройств дифференциального тока УДТ позволяет производить широкий выбор тех или иных типов приборов, предоставляя разнообразный ассортимент товара как по цене, так и по качеству.

В таблице приведены товары наиболее распространённых производителей УДТ и показаны предлагаемые ими рыночные цены:

Как видно из сравнительной таблицы, цена УЗО 25А 30 мА (наиболее востребованного на рынке) зависит от производителя. Так цена УЗО АВВ 25А 30 mА выше китайских аналогов, но ниже чем у таких производителей как Legrand или Schneider Electric. С учетом таких критериев как качество и стоимость, купить УЗО 25А 30 мА предпочтительнее компании АВВ, а необходимый автоматический выключатель можно купить китайского производства или компании Legrand.

Полезный совет! Приняв решение по установке УЗО в домашнюю сеть, но не имея опыта работы по электромонтажу аналогичных устройств, воспользуйтесь услугами квалифицированного электрика.

Подводя итоги данному экскурсу в мир устройств дифференциального тока, в частности – устройству защитного отключения (УЗО) сделаем акцент на рассмотренных важных моментах.

Одним из самых эффективных средств защиты человека и животных от поражающего воздействия электрического тока является установка в электроснабжающую сеть устройств защитного отключения – УЗО.

УЗО обладает функцией реагировать на дифференциальный ток утечки, появляющийся при контакте человека с оголенной частью проводки или корпусом какого-либо электротехнического оборудования. Оно может находиться под фазным напряжением из-за повреждения изоляции фазного провода и его контакта с корпусом. Также УЗО реагирует на утечку тока в местах повреждения изоляции проводки, когда это может привести к нагреву и возгоранию.

Однако УЗО не реагирует на явления короткого замыкания в цепи проводки и на превышение мощности в цепи по току. В связи с этим устанавливать устройство необходимо в паре с автоматическим выключателем («автоматом»), который реагирует на короткое замыкание и перегруз по мощности.

Самое важное – всегда соблюдайте правила техники безопасности и осторожность при работе с электроприборами и техникой. Как можно чаще производите визуальный осмотр открытых токоведущих элементов электроразводки и подключаемых элементов токоприемников.

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.

Подключение УЗО (устройства защитного отключения) – общепринятая в мировой практике мера повышения электробезопасности потребителей. Счет спасенных УЗО человеческих жизней идет на миллионы, а применение УЗО в сетях энергоснабжения многоквартирных и частных жилых домов, жилых массивов и промышленных объектов предотвращает миллиардный ущерб от пожаров и аварий.

Но правило Галена: «Все есть яд и все есть лекарство» справедливо не только в медицине . Внешне несложное, УЗО при бездумном или безалаберном применении может не только ничего не предотвратить, но и стать источником неприятностей. По аналогии: кто-то построил Кижи одним топором, кто-то может им же кой-какой шалашик соорудить, а кому-то топор и в руки давать нельзя, отрубит себе что-нибудь. Так что давайте познакомимся с УЗО поосновательнее.

Прежде всего

Любой серьезный разговор об электричестве обязательно коснется правил электробезопасности, и не зря. Электрический ток не несет видимых признаков опасности, действие его на человеческий организм развивается мгновенно, а последствия могут быть длительными и тяжелыми.

Но в данном случае речь пойдет не об общих правилах производства электромонтажных работ, которые и так хорошо известны, а о другом: УЗО в старую советскую систему электроснабжения TN-C, в которой защитный проводник объединен с нейтралью, вписывается очень плохо. Долго было неясно, вписывается ли вообще.

Все издания ПУЭ однозначно требуют: в цепях защитных проводников запрещается установка коммутирующих устройств. Формулировка и нумерация пунктов менялись от редакции к редакции, но суть понятна, как говорится, и птице марабу. Но как быть с рекомендациями к применению устройств защитного отключения? Они – коммутирующие устройства, и в то же время включаются в разрыв как фазы, так и НУЛЯ, который одновременно и защитный проводник?

Наконец, в (ПУЭ-7А; Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7 издание, с дополнениями и изменениями, М. 2012) п. 7.1.80 все-таки поставил точки над i: «Не допускается применять УЗО, реагирующие на дифференциальный ток, в четырехпроводных трехфазных цепях (система TN-C)». Вызвано такое ужесточение, вопреки прежним рекомендациям, зафиксированными случаями электротравматизма ПРИ СРАБАТЫВАНИИ УЗО.

Поясним на примере: Хозяйка за стиркой, в машине пробило на корпус ТЭН, как показано на рисунке желтой стрелкой. Поскольку 220 В ток распределяет по всей длине ТЭНа, на корпусе окажется что-то около 50 В.

Тут вступает в силу следующий фактор: электрическое сопротивление человеческого тела, как и любого ионного проводника, зависит от приложенного напряжения. С его увеличением сопротивление человека падает, и наоборот. Скажем, в ПТБ приводится абсолютно обоснованная расчетная величина в 1000 Ом (1 кОм), при потной распаренной коже или в состоянии опьянения. Но тогда при 12 В ток должен быть 12 мА, а это больше неотпускающего (судорожного) тока в 10 мА. Кого-то когда-то било 12 В? Даже вдрызг пьяного в джакузи с морской водой? Наоборот, по тем же ПТБ 12 В – абсолютно безопасное напряжение.

При 50-60 В на мокрую распаренную кожу ток не превысит 7-8 мА. Это сильный, болезненный удар, но ток меньше судорожного. Возможно, понадобится лечение от последствий, но до реанимации с дефибрилляцией дело не дойдет.

А теперь «защитимся» УЗО, не понимая сути дела. Его контакты размыкаются не мгновенно, а в течение 0,02 с (20 мс), и не абсолютно синхронно. С вероятностью в 0,5 первым разомкнется НУЛЕВОЙ контакт. Тогда, образно говоря, потенциальный резевуар ТЭНа со скоростью света (буквально) наполнится до 220 В по всей его длине, и на корпусе окажется 220 В, а ток через тело пройдет 220 мА (красная стрелка на рисунке). Менее чем на 20 мс, но 220 мА – это два с лишним мгновенно убивающих значения в 100 мА.

Так что же, в старых домах УЗО ставить нельзя? Все-таки можно, но осторожно, с полным пониманием дела. Нужно правильно выбрать УЗО и правильно его подключить. Как? Об этом будет рассказано далее в соответствующих разделах.

УЗО – что и как

УЗО в электрике появились одновременно с первыми ЛЭП в виде релейной защиты. Назначение всех УЗО остается неизменным по сей день: отключать подачу электроэнергии при возникновении аварийной ситуации. Как индикатор аварии в подавляющем большинстве УЗО (и во всех бытовых УЗО) используется ток утечки – при его повышении сверх заданного предела УЗО срабатывает и размыкает цепь электропитания.

Затем УЗО начали применять для защиты от пробоя и возгорания отдельных электроустановок. До поры, до времени, УЗО оставались «противопожарными», они реагировали на ток, исключающий зажигание дуги между проводами, менее 1 А. «Пожарные» УЗО выпускаются и применяются по сей день.

Видео: что такое УЗО?

УЗО-Е (емкостные)

С развитием полупроводниковой электроники начались попытки создать УЗО бытовые, предназначенные для защиты человека от поражения электротоком. Они работали по принципу емкостного реле, реагирующего на реактивный (емкостный) ток смещения; при этом человек работает как антенна. На том же принципе построен всем известный индикатор-фазоуказатель с неонкой.

УЗО-Е обладают исключительно высокой чувствительностью (доли мкА), могут быть выполнены практически мгновенно срабатывающими и абсолютно равнодушны к заземлению: ребенок, стоящий на изолирующем полу и дотянувшийся пальчиком до фазы в розетке, ничего не ощутит, а УЗО-Е его «почует» и отключит напряжение, пока он не уберет палец.

Но УЗО-Е имеют принципиальный недостаток: в них поток электронов тока утечки (ток проводимости) есть следствие возникновения электромагнитного поля, а не его причина, поэтому они крайне чувствительны к помехам. Нет теоретической возможности «научить» УЗО-Е отличать маленького шелапута, расковырявшего «интересную штучку», от заискрившего на улице трамвая. Поэтому УЗО-Е применяются лишь изредка для защиты спецоборудования, совмещая прямые свои обязанности с индикацией прикосновения.

УЗО-Д (дифференциальные)

«Вывернув» УЗО-Е «наоборот», удалось найти принцип работы УЗО «умного»: нужно идти непосредственно от первичного потока электронов, а утечку определять по разбалансу (разнице) полных токов в СИЛОВЫХ проводниках. Если от потребителя оттекает ровно столько же, сколько к нему ушло, все в порядке. Если пошел разбаланс – где-то течет, нужно отключать.

Разница по-латыни differentia, по-английски difference, поэтому такие УЗО назвали дифференциальными, УЗО-Д. В однофазной сети достаточно сравнить величины (модули) токов в фазном проводе и нейтрали, а при подключении УЗО в трехфазной сети – полные векторы токов всех трех фаз и нейтрали. Существенная особенность УЗО-Д – в любой схеме электропитания защитный и прочие проводники, не передающие потребителю мощность, должны проходить мимо УЗО, иначе неизбежны ложные срабатывания.

Для создания бытовых УЗО-Д потребовалось довольно много времени. Во-первых, нужно было точно определить величину тока разбаланса, безопасную для человека при времени воздействия, равном времени срабатывания УЗО. УЗО-Д, настроенные на неощутимый или на меньший неотпускающего ток, оказывались большими, сложными, дорогими, а наводки «ловили» лишь немного хуже УЗО-Е.

Во-вторых, нужно было разработать высококоэрцитивные ферромагнитные материалы для дифференциальных трансформаторов, см. ниже. Радиоферрит вообще не годился, не держал рабочую индукцию, а УЗО-Д с трансформаторами на железе оказывались слишком медленными: собственная постоянная времени даже небольшого железного трансформатора может достигать 0,5-1 с.

УЗО-ДМ

К 80-м годам исследования успешно завершились: ток по опытам на добровольцах выбрали 30 мА, а быстродействующие дифтрансформаторы на феррите с индукцией насыщения в 0,5 Тл (Тесла) позволили с вторичной обмотки снимать мощность, достаточную для непосредственного привода электромагнита размыкателя. В быту появились дифференциальные электромеханические УЗО-ДМ. В настоящее время это самый распространенный тип бытовых УЗО, так что ДМ опускают, а говорят или пишут просто УЗО.

Дифференциальное электромеханическое УЗО работает так, см. рис справа:

Внешний вид с пояснениями обозначений на корпусе трехфазного и однофазного УЗО показан на рисунке сверху.

Примечание: кнопкой «Тест» УЗО положено проверять ежемесячно и при каждом повторном включении.

Электромеханическое УЗО защищает только от утечки, но его простота и «дубовая» надежность позволили объединить в одном корпусе УЗО и токовый защитный автомат. Для этого потребовалось всего лишь сделать тягу фиксатора размыкателя двойной и завести ее в электромагниты токовый и УЗО. Так появился дифференциальный автомат, обеспечивающий полную защиту потребителей.

Однако дифавтомат – не УЗО и автомат в отдельности, это следует четко помнить. Внешние различия (силовой рычаг, вместо флажка или кнопки повторного включения), как рисунке – это только внешность. Важное отличие УЗО от дифференциального автомата сказывается при установке УЗО в системах электроснабжения без защитного заземления (TN-C, автономное электропитание), см. ниже раздел о подключении УЗО без земли.

Важно: отдельное УЗО предназначено для защиты ТОЛЬКО от утечки. Его номинальный ток показывает, до какой его величины УЗО сохраняет работоспособность. УЗО на номиналы 6,3 и 160 А с одинаковым разбалансом в 30 мА дают одинаковую степень защиты. В дифавтоматах ток отсечки автомата всегда меньше номинального тока УЗО, чтобы УЗО не сгорело при перегрузке сети.

УЗО-ДЕ

В данном случае «Е» означает не емкость, а электронику. УЗО-ДЕ выполняются встроенными непосредственно в или электроустановку. Разность токов в них улавливает полупроводниковый магниточувствительный датчик (датчик Холла или магнитодиод), его сигнал обрабатывается микропроцессором, а цепь размыкает тиристор. УЗО-ДЕ, помимо компактности, имеют следующие достоинства:

1. Высокая чувствительность, сравнимая с УЗО-Е, в сочетании с помехоустойчивостью УЗО-ДМ.
2. Как следствие высокой чувствительности – способность реагировать на ток смещения, т.е., УЗО-ДЕ упреждающее, отключит напряжение, прежде чем оно кого-то ударит независимо от наличия заземления.
3. Высокое быстродействие: для «раскачки» УЗО-ДМ необходим хотя бы один полупериод 50 Гц, т.е. 20 мс, и хотя бы одна опасная полуволна должна пройти через тело, чтобы УЗО-ДМ сработало. УЗО-ДЕ способно срабатывать при напряжении «пробойной» полуволны в 6-30 В и отсечь ее в зародыше.

Недостатки УЗО-ДЕ прежде всего высокая стоимость, собственное энергопотребление (ничтожное, но при падении напряжения сети УЗО-ДЕ может не сработать) и склонность к отказам – электроника все-таки. За рубежом чипованные розетки широко распространились еще в 80-х; в некоторых странах их применение в детских комнатах и учреждениях обязательно по закону.

У нас УЗО-ДЕ пока мало известны, а зря. Пререкания папы с мамой по поводу затрат на розетку с «защитой от дурака» не сравнимы с ценой детской жизни, даже если в квартире бесчинствует неисправимый вредина и баламут.

Индексы УЗО-Д

В зависимости от устройства и назначения к наименованию УЗО могут добавляться основные и дополнительные индексы. По индексам можно сделать предварительный выбор УЗО для квартиры. Основные индексы:

• AС – срабатывают от разбаланса переменной составляющей тока. Выполняются, как правило, противопожарными, на разбаланс 100 мА, т.к. не могут защитить от кратковременной импульсной утечки. Недороги и весьма надежны.
• A – реагируют на разбаланс как переменного, так и пульсирующего токов. Основное исполнение – защитные на 30 мА разбаланса. Возможны ложные срабатывания/несрабатывания в системе TN-C в любом случае, а в TN-C-S при плохом заземлении и/или наличии мощных потребителей со значительной собственной реактивностью и/или импульсными блоками питания (ИБП): стиральная машина, кондиционер, варочная поверхность, электродуховка, кухонный комбайн; в меньшей степени – посудомойка, компьютер, домашний кинотеатр.
• В – реагируют на ток утечки любого рода. Это либо промышленные УЗО «пожарного» типа на 100 мА разбаланса, либо встроенные УЗО-ДЕ.

Дополнительные индексы дают представление о дополнительных функциональных возможностях УЗО:

1. S – селективное по времени срабатывания, оно регулируется в пределах 0,005-1 с. Основная область применения – в энергоснабжении объектов, запитанных по двум лучам (фидерам) с автоматом ввода резерва (АВР). Регулировка времени срабатывания необходима, чтобы при пропадании основного луча успел сработать АВР. В быту иногда применяются в элитных коттеджных поселках или особняках. Все селективные УЗО – пожарные, на разбаланс 100 мА, и требуют установки после себя защитных 30 мА УЗО на ток меньшей ступени, см. далее.
2. G – быстродействующие и сверхбыстродействующие УЗО с временем срабатывания 0,005 с и менее. Применяются в детских, учебных, лечебных учреждениях и в других случаях, когда недопустим «проскок» хотя бы одной поражающей полуволны. Исключительно электронные.

Примечание: бытовые УЗО чаще всего не индексируются, а различаются по исполнению и току разбаланса: электромеханические на 100 мА – АС, они же на 30 мА – А, встроенные электронные – В.

УЗО-Р

Почти неизвестная неспециалистам разновидность УЗО – не дифференциальные, срабатывающие по току в защитном проводнике (Р, РЕ). Применяются в промышленности, в военной технике и в других случаях, когда потребитель создает сильные помехи и/или имеет собственную реактивность, способную «сбить с толку» даже УЗО-ДМ. Могут быть как электромеханическими, так и электронными. Чувствительность и быстродействие для бытовых условий – неудовлетворительны. Обязательно высококачественное обслуживаемое заземление.

Выбор УЗО

Чтобы правильно подобрать УЗО, индекса мало. Нужно также выяснить следующее:

• Покупать отдельно УЗО с автоматом или дифавтомат?
• Подобрать или рассчитать значение отсечки по экстратоку (перегрузке);
• Определить номинальный (рабочий) ток УЗО;
• Определить требуемый ток утечки – 30 или 100 мА;
• Если вышло, что для общей защиты нужно «пожарное» УЗО на 100 мА, определить, сколько, где и каких требуется вторичных «жизненных» УЗО на 30 мА.

Отдельно или вместе?

В квартире с проводкой TN-C о дифавтомате можно забыть: ПУЭ запрещает, а проигнорировать, так электричество само скоро напомнит. В системе TN-C-S дифавтомат обойдется дешевле двух раздельных устройств, если намечена реконструкция проводки. Если же токовый автомат уже стоит, то дешевле выйдет согласованное с ним по рабочему току отдельное УЗО. Писания на тему: УЗО с обычным автоматом несовместимо – дилетантская несусветица.

На какую перегрузку рассчитывать?

Ток отсечки автомата (экстраток) равен максимально допустимому току потребления квартиры (дома), умноженному на 1,25 и дополненному до ближайшего большего значения из стандартного ряда токов 1, 2, 3, 4, 5, 6.3, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000 и 6300 А.

Максимальный ток потребления квартиры должен быть записан в ее техпаспорте. Если нет – можно узнать в эксплуатирующей здание организации (обязаны сообщать по закону). В старых домах и новых бюджетных максимально допустимый ток, как правило, 16 А; в новых обычных (семейных) – 25 А, в бизнес-классе – 32 или 50 А, а в люксах 63 или 100 А.

Для частных домовладений максимальный ток рассчитывают по лимиту потребляемой мощности из техпаспорта (уж его-то прописать инстанции не упустят) из расчета 5 А на киловатт, с коэффициентом 1,25 и дополнением до ближайшего большего стандартного значения. Если в техпаспорте прямо прописано значение максимального тока потребления, за основу расчета берут его. Добросовестные проектировщики на плане электропроводки прямо указывают ток отсечки главного автомата, так что и считать не приходится.

Номинальный ток УЗО

Номинальный (рабочий) ток УЗО берут на ступень выше тока отсечки. Если ставится дифавтомат, его выбирают ПО ТОКУ ОТСЕЧКИ, а токовый номинал УЗО заложен в нем конструктивно.

Видео: УЗО или дифавтомат?

Ток утечки и общая схема защиты

Для квартиры с проводкой TN-C-S не будет ошибкой без лишних размышлений взять УЗО на разбаланс 30 мА. Системе квартире TN-C далее будет посвящен отдельный раздел, а вот для частных домов ясных и окончательных рекомендаций сразу дать нельзя.

По п. 7.1.83 ПУЭ рабочий (естественный) ток утечки не должен превышать 1/3 тока разбаланса УЗО. Но в доме с электрическим теплым полом в прихожей, освещением двора и электроподогревом гаража зимой рабочий ток утечки может достигать 20-25 мА при жилой площади и в 60, и в 300 квадратов.

В целом, если нет теплицы с электроподогревом грунта, прогреваемой водяной скважины, а двор освещается экономками, на вводе после счетчика бывает достаточно поставить пожарное УЗО с номинальным током на ступень выше тока отсечки автомата, а на каждую группу потребителей – по защитному УЗО с таким же номинальным током. Но точный расчет может сделать только специалист по результатам электрических измерений уже готовой проводки.

Примеры расчета

Первый – новая квартира с проводкой TN-C-S ; по техпаспорту лимит потребляемой мощности 6 кВт (30 А) . Проверяем автомат – стоит на 40 А, все ОК. УЗО берем на ступень или две выше по номинальному току – 50 или 63 А, не важно – и на ток разбаланса в 30 мА. О токе утечки не думаем: его в пределах нормы должны обеспечить строители, а нет – так пусть сами и исправляют бесплатно. Впрочем, подрядчики таких проколов не допускают – знают, чем пахнет по гарантии.

Второй. Хрущевка, пробки на 16 А. Ставим стиралку на 3 кВт; ток потребления – около 15 А. Для ее защиты (и защиты от нее) нужно УЗО с номиналом 20 или 25 А на 30 мА разбаланса, но 20 А УЗО редко бывают в продаже. Берем УЗО на 25 А, но в любом случае ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно пробки убрать, а поставить вместо них автомат на 32 А, иначе возможна ситуация, описанная вначале. Если проводка явно не выдержит кратковременного броска в 32 А, ничего не поделаешь, нужно ее менять.

В любом случае нужно давать заявку в энергослужбу на замену счетчика и реконструкцию электропроводки, с заменой или без замены. Процедура эта не очень сложная и хлопотная, а новый счетчик с индикацией состояния проводки в дальнейшем сослужит добрую службу, см. раздел о сработках и неисправностях. А зарегистрированное при реконструкции УЗО позволит потом бесплатно вызывать электриков для измерений, что тоже весьма неплохо на будущее.

Третий. Коттедж с лимитом потребления в 10 кВт, что дает 50 А. Общая утечка по результатам измерений – 22 мА, причем дом дает 2 мА, гараж – 7, а двор – 13. Ставим общий дифавтомат на 63 А отсечки и 100 мА разбаланс, дом с гаражом запитываем раздельно через УЗО на 80 А номинальных и 30 мА разбаланса. Двор в таком случае лучше оставить вовсе без своего УЗО, но светильники для него взять во влагозащищенных корпусах с заземлительной клеммой (промышленного типа), и завести их земли прямо на контур заземления, так будет надежнее.

Подключение УЗО в квартире

Типовая схема подключения УЗО в квартире приведена на рисунке. Видно, что общее УЗО включается как можно ближе к вводу, но после счетчика и главного (подъездного) автомата. Там же на врезке показано, что в системе TN-C общее УЗО включать нельзя.

При необходимости отдельных УЗО для групп потребителей их включают сразу же ЗА соответствующими автоматами, выделено желтым на рисунке. Номинальный ток вторичных УЗО берут на ступень-две выше, чем у «своего» автомата: для ВА-101-1/16 – 20 или 25 А; ВА-101-1/32 – 40 или 50 А.

Но это в новых домах, а в старых, где защита нужнее всего: земли нет, проводка аховая? Кто-то там обещал просветить на предмет подключения УЗО без земли. Верно, как раз до этого дело и дошло.

УЗО без земли

Процитированный в начале п 7.1.80 существует в ПУЭ не в гордом одиночестве. Он дополнен пунктами, разъясняющими, как все-таки (ну нет в наших домах контуров заземления, нету!) «впихнуть» УЗО в систему TN-C. Суть их сводится к следующему:

1. Ставить общее УЗО или дифавтомат на квартиру с проводкой TN-C недопустимо.
2. Потенциально опасные потребители должны быть защищены отдельными УЗО.
3. Защитные проводники розеток или розеточных групп, предназначенных для подключения таких потребителей, должны быть кратчайшим путем заведены на ВХОДНУЮ нулевую клемму УЗО, см. схему справа.
4. Допускается каскадное включение УЗО при условии, что верхние (ближние к электровводу УЗО) менее чувствительны, чем оконечные.

Человек сообразительный, но незнакомый с тонкостями электродинамики (чем, кстати, грешат и многие дипломированные электрики-силовики) может возразить: «Погодите, а в чем проблема-то? Ставим общее УЗО, заводим на его входной ноль все РЕ – и готово, защитный проводник не коммутируется, заземлились без земли!» Так, да не так.

Электромагнитное поле установки и шнура к ней также исключаем из рассмотрения. Первое сосредоточено внутри аппарата, иначе он не пройдет сертификацию и не поступит в продажу. В шнуре же провода проходят вплотную друг к другу, и их поле сосредоточено между ними независимо от частоты, это т. наз. Т-волна.

В квартире с повышенной пожароопасностью допустимо, при обязательном наличии индивидуальных УЗО потребителей, включенных по рекомендуемой схеме, ставить и общее ПОЖАРНОЕ УЗО на 100 мА разбаланса и с номинальным током на ступень выше, чем у защитных, независимо от тока отсечки автомата. В описанном выше примере для хрущевки нужно подключить УЗО и автомат, но не дифавтомат! При выбивании автомата УЗО должно остаться в работе, иначе резко возрастает вероятность несчастного случая. Поэтому УЗО по номиналу нужно брать на две ступени выше автомата (63 А для разобранного примера), а по разбалансу – на ступень выше оконечных 30 мА (100 мА). Еще раз: в дифавтоматах номинал УЗО делают на ступень выше тока отсечки, поэтому для проводки без земли они не годятся.

Видео: подключение УЗО

Ну вот, выбило…

А почему срабатывает УЗО? Не как, это уже описано, а почему? И что делать, если сработало? Раз выбило, значит, что-то не так?

Верно. Просто включать после срабатывания нельзя, пока не найдена и не устранена его причина. А найти, где что «не так» можно и самому без каких-либо особых знаний, инструмента и приборов. Большую помощь в этом окажет обычный квартирный электросчетчик, если только он не совсем уж антикварный.

Как найти виновного?

Первое, выключаем все выключатели, вынимаем все из розеток. Вечером для этого придется воспользоваться фонариком; лучше сразу при установке рядом с УЗО прикрепить к стене крючок и повесить на него дешевенький светодиодный фонарик.

Отключаем подъездный или главный квартирный автомат. Не включается? Виновата электромеханика УЗО; нужно отдавать в ремонт. Самому копаться нельзя – устройство жизненно важное, и после ремонта нужна проверка на специальном оборудовании.

Включилось, но при подаче напряжения опять выбило при пустой проводке? В УЗО либо внутренний разбаланс дифтрансформатора, либо залипла кнопка «Тест», либо неисправна проводка.

Пробуем включить под напряжением, смотря на счетчик. Если хотя бы на миг вспыхнул индикатор «Земля» (см. рис), или раньше было замечено, что он подмигивает – утечка в проводке. Нужно проводить измерения. Если УЗО установлено в порядке реконструкции проводки и зарегистрировано в энергослужбе, нужно вызывать муниципальных электриков, они обязаны проверить. Если УЗО «самодуйное» – платить специализированной фирме. Услуга, впрочем, не из дорогих: современное оборудование позволяет за 15 мин. найти утечку в стене с точностью до 10 см.

Но прежде чем звонить в фирму, нужно открыть и осмотреть розетки. Экскременты насекомых дают прекрасную утечку с фазы на землю.

Проводка не внушает опасений, даже отключали посекционно автоматами, но УЗО выбивает «на пустом»? Неисправность внутри него. И разбаланс, и залипание «Теста» вызывают чаще всего не конденсат или интенсивное использование, а все те же «таракашкины какашки». В Ростове-на-Дону отмечен случай, когда в совершенно ухоженной квартире в УЗО было обнаружено гнездилище… туркестанских уховерток, невесть как туда попавших. Здоровенных, с огромными мощными церками (щипцами на хвосте), страшно злющих и кусачих. В квартире они никак себя не проявляли.

УЗО срабатывает при подключении потребителей, но признаков КЗ нет? Включаем все, особенно потенциально опасных (см. раздел о классификации УЗО по индексам), пробуем включитьУЗО, опять смотря на счетчик. На этот раз возможно, помимо «Земли», свечение индикатора «Реверс»; иногда его обозначают «Возврат», след. рис. Это свидетельствует о наличии в цепи большой реактивности, емкости или индуктивности.

Искать дефектного потребителя нужно в обратном порядке; сам по себе он может не дотянуть УЗО до срабатывания. Поэтому включаем все, затем по очереди отключаем подозрительных, и пробуем включать. Включилось, наконец-то? Это он и есть, «реверсивный». В ремонт, но уже не электрикам, а «бытовушникам».

В квартирах с проводкой TN-C-S возможен случай, когда четко определить источник срабатывания УЗО не удается. Тогда вероятная причина – плохая земля. Еще сохраняя защитные свойства, заземление уже не отводит высшие составляющие спектра помех, и защитные проводники работают как антенна, аналогично квартире TN-C с общим УЗО. Чаще всего такое явление наблюдается в периоды наибольшего пересыхания и промерзания почвы. А что делать? Напрягать эксплуатанта здания, пусть доводит контур до нормы, обязан.

О фильтрах

Одним из основных источников сбоев в работе УЗО являются помехи от бытовой техники, а эффективным способом борьбы с ними – поглощающие ферритовые фильтры. Видали набалдашники-«шишки» на компьютерных шнурах? Это они и есть. Ферритовые кольца для фильтров можно купить в радиомагазине.

Но для силовых ферритовых поглотителей определяющее значение имеют магнитная проницаемость феррита и магнитная индукция насыщения в нем. Первая должна быть не менее 4000, а лучше – 10 000, а вторая – не менее 0,25 Тл.

Фильтр на одном кольце (вверху на рис.) можно встроить с «шумящую» установку, если она не гарантийная, как можно ближе в сетевому вводу. Работа эта для опытного специалиста, поэтому точная схема не приводится.

Несколько же колец можно просто надеть на сетевой шнур (на рис. внизу): с точки зрения электродинамики все равно, обмотан проводник вокруг магнитопровода или наоборот. Чтобы не резать фирменный литой шнур, нужно купить вилку, гнездовую колодку и кусок трехжильного кабеля. Продаются и готовые сетевые шнуры с ферритовыми поглотителями помех, но стоит такой дороже, чем самодельный сборный по частям.

В наш век высоких технологий люди со всех сторон окружены огромным количеством приборов и устройств, работающих при помощи электроэнергии. А чем больше их число, тем выше вероятность поражения человека электрическим током. Во избежание этого было изобретено УЗО. Что это такое и для чего нужно, мы подробно расскажем в этой статье.

Назначение

Предназначено для человека от поражения электрическим током при касании корпуса электрооборудования (бытовых электроприборов), который при нарушении изоляции оказался под напряжением.

Когда УЗО срабатывает

Продолжим рассказ об УЗО. Что это такое и как работает? Через человека, прикасающегося к находящемуся под напряжением корпусу электроприбора, начинает протекать электрический ток. Когда он достигает величины 30 мА, происходит отключение УЗО. В результате этого напряжение автоматически отключается от поврежденного оборудования. При этом человек ничего не чувствует, так как болезненные ощущения возникают при гораздо больших токах (от 50 мА). Смертельным для человека является ток в 100 мА.

Из чего состоит УЗО

Включает в себя трансформатор тока, (реле и система ломающихся рычагов), схему самотестирования. Более совершенные устройства содержат в своей конструкции систему электромагнитной и обратнозависимой от величины тока отсечки (защита от и от перегрузки).

Принцип работы УЗО

Что это такое? Каким образом это устройство приводится в действие? Сейчас расскажем обо всем этом максимально подробно. В основу действия УЗО заложен тока (ТТ). Фазные и рабочий нулевой проводники проходят через трансформатор тока. При нормально действующем оборудовании (с неповрежденной изоляцией) величины токов, протекающих по ним, равны по величине, но обратны по направлению. В результате этого они индуцируют в обмотке ТТ, одинаковые по величине, но обратные по направлению, которые полностью компенсируют друг друга (на концах вторичной обмотки ТТ отсутствует напряжение). При нарушении изоляции оборудования часть тока фазного проводника утекает на землю через заземляющий проводник (если корпус прибора заземлен) или через человека, прикоснувшегося к этому электроприбору. В результате этого величина тока, протекающего по нулевому рабочему проводнику, становится меньше идущего по фазному. Это приводит к тому, что магнитные потоки в обмотке трансформатора становятся разными по величине. В результате на концах обмотки ТТ появляется напряжение. Через реле, подключенное к ним, начинает протекать ток. При достижении разницы величин в 30 мА срабатывает реле, приводящее в действие систему ломающихся рычагов. Оборудование отключается.

Включение УЗО

Оно производится только после выявления и устранения неисправности электрооборудования, приведшей к срабатыванию устройства, путем нажатия на взводящие рычаги.

Заключение

В этой статье мы достаточно подробно познакомили вас с УЗО: что это такое, как работает и для чего применяется. Надеемся, эта информация вам пригодится.

УЗО в любой электрической цепи является очень важным элементом. Основное предназначение УЗО состоит в обеспечении защиты человека от поражения током при контакте с токоведущими частями. Помимо этого, УЗО, принцип работы которого будет рассмотрен в данной статье, предотвращает вероятность возникновения пожаров, которые могут быть спровоцированы возгоранием электропроводки.

В определенных ситуациях УЗО, принцип работы которого достаточно прост, прекращает подачу на защищаемую линию напряжения. Происходит это в случае, если человек прикасается к токоведущим частям электроустановок, и к элементам нетоковедущим, которые в результате пробоя изоляции оказались под напряжением. Еще одной причиной размыкания контактов является возникновение утечки тока на корпус электроустановки или землю.

Рассмотрение принципа работы УЗО в общем и на конкретном примере

Когда сдаются недорогие квартиры от застройщика , то вся электрика, в том числе УЗО и диффавтоматы, а также разводка и автоматы отключения, уже установлены. Если же вы строите свой дом или хотите установить УЗО в квартире своими руками, то вам стоит знать принцип действия этого устройства и правила его установки.

УЗО (принцип работы основан на определении входящих и исходящих токов на входе в систему) может реагировать на минимальные утечки и выполнять свою защитную функцию. Для измерения утечки, в прибор установлен такой чувствительный элемент, как дифференциальный трансформатор, обладающий тремя обмотками.

Принцип действия УЗО легко можно понять на конкретном примере. Если человек прикасается к токоведущим частям установки, или же возникает пробой изоляции на ее корпусе, величина тока, текущего по фазному проводу, превысит величину тока в нулевом проводе.

Суммарный (итоговый) поток магнитной индукции, при этом, обязательно изменится, будет отличаться от нуля и будет являться причиной наведения в управляющей обмотке тока. Реле, к которому обмотка подключена, сработает, и в движение будет приведен расцепитель контактов силовых защитного устройства.

В результате которого за доли секунды обесточивается опасная электроустановка, обеспечивает сохранность человеческого здоровья.

Подключение УЗО к сети однофазной: основные правила

Схема УЗО указана на корпусе прибора и позволяет понять принцип его действия, правильно подключить устройство в схему защиты электрической цепи, избегая некорректной работы устройства или выхода его из строя.

Схема УЗО, по которой оно подключается в систему электроснабжения, зависит от различных параметров и факторов. В жилых помещениях, как правило, используется однофазный вариант электропроводки с номинальным напряжением 220 В.

Перед установкой нужно не только понять принцип работы УЗО в однофазной сети, но и ознакомиться с правилами безопасности.

Принцип работы УЗО и схема подключения подразумевают использование двух проводов проводки, подключаемых к входным клеммам, и двух проводов на выход прибора, подсоединяемых к соответствующим выходным клеммам. Устанавливать прибор нужно только при отключенном напряжении. Перед осуществлением установки, нужно убедиться, что в щитке для выбранного прибора достаточно места.

И схема подключения его достаточно просты. Существует несколько вариантов установки этого устройства, но принцип, в целом, остается неизменным.

Наиболее распространенным и доступным является вариант, при котором устройство стоит на входе в дом/квартиру. Недостаток этого варианта заключается в том, что при срабатывании прибора обесточивается все жилое помещение, а определять причину происходящего сложно.

Более дорогостоящим, однако, очень удобным является вариант подключения с установкой нескольких УЗО — в этом случае, каждое устройство будет отвечать за отдельную группу розеток или освещения.

Природный газ является не только самым экономичным и эффективным, но и наиболее рискованным с точки зрения пожаробезопасности и взрывобезопасности видом топлива — именно поэтому устройство...