На сегодняшний день уже многие люди, даже не связанные профессионально с электричеством, слышали о таком понятии, как УЗО. Что это такое? Где применяются подобные устройства? Каково их функциональное назначение? Может ли современная электрика обходиться без УЗО? Видите, как много вопросов. Попытаемся на всё дать ответы.
Чтобы разобраться досконально, понадобится, по меньшей мере, техническое образование, потому что принцип действия, схема подключения, конструктивные особенности у этого устройства достаточно сложные. Мы в такие дебри лезть не будем, и расскажем вкратце основные моменты, чтобы вы хотя бы правильно смогли представить себе, что такое УЗО. В электрике подобные элементы защиты применяются сравнительно недавно. Лет двадцать назад ни одно жилое помещение такими устройствами оборудовано не было, а сейчас без них уже трудно представить распределительный щиток.
Для того чтобы понимать как именно работает это устройство, желательно сначала разобраться, для чего нужно УЗО?
Основное предназначение устройства
Вы в курсе, как расшифровывается УЗО? Устройство защитного отключения. Большинство ошибочно полагает, что автоматические выключатели (в простонародье именуемые автоматами) и УЗО это одно и то же.
Здесь важно уловить, в чём разница, что и от чего защищает каждое из этих устройств?
Автоматы защищают подающую сеть напряжения. Например, каждая комната в вашем доме запитана от отдельного автомата. В случае если в какой-то электрической ветви возникнет короткое замыкание или перегруз, автоматический выключатель отключится и тем самым отсечёт повреждённый участок, спасая общую сеть.
УЗО в квартире устанавливается, чтобы обезопасить людей. Сама расшифровка об этом говорит – «защитного отключения», то есть элемент защищает человека от случайного поражения электричеством.
Каким образом он это делает?
Наши дома сейчас напичканы огромным количеством бытовой техники, причём некоторые электроприборы очень мощные. В то же время электрическая проводка имеет определённый срок эксплуатации и со временем есть вероятность выхода из строя изоляции, что повлечёт за собой соединение проводки с землёй. В результате ток начнёт двигаться не по заданному пути, а произойдёт утечка на землю, проводником для этого может стать человек. Тоже рассмотрим это на примере.
Предположим, что в каком-то электрическом бытовом приборе (чайник, посудомоечная либо стиральная машинка, пылесос) произошёл пробой изоляции.
В результате корпус электроприбора будет обладать неким потенциалом. Коснувшись корпуса, можно получить токовый удар. Как видите, для того чтобы заработать электрическую травму необязательно влезть в розетку, всё гораздо банальнее, потому так важно защищать себя от подобных случайных прикосновений.
Конечно, если в помещении есть заземляющий контур и установлены коммутационные аппараты (розетки) с заземлением, они спасут от электротравмы. Но иногда электрика в наших квартирах не вполне соответствует нормативам и правилам. Согласитесь, не у всех и не в каждой комнате имеются розетки с заземляющим контактом, а в качестве и надёжности контура заземления у нас вообще нет никакой уверенности.
Наглядно про УЗО на видео:
Значит, придётся защищать себя, установив в распределительных щитках УЗО. Как только появляется токовая утечка, оно отключается, таким образом, спасая человеческую жизнь.
Не менее важным назначением устройства считается защита домов от возможности возгорания и пожара, которые возникают при нарушениях изоляции проводки.
Рабочие характеристики
Если вы никогда не встречались с УЗО и пытаетесь мысленно нарисовать себе картину, что это такое, достаточно вспомнить обыкновенный автомат.
Аналогично с этим коммутационным аппаратом без УЗО не обходится современная защитная автоматика электросети. Служит устройство для коммутации цепей (то есть отслеживает проходящий по цепи ток и, если обнаружит утечку, разрывает её).
Если посмотреть на корпус, вы обнаружите на нём множество букв и цифр, которые характеризуют устройство. Как они расшифровываются?
- В самом верху указан завод или фирма-производитель устройства.
- Далее следует наименование модели.
Здесь не всегда есть аббревиатура – УЗО, иногда пишут ВДТ (выключатель дифференциального тока), или УДТ (устройство дифференциального тока). Можно считать всё это синонимами – принципиально это все одно и то же устройство.
- Затем написано цифровое значение рабочего тока (это максимальная величина тока, который может коммутировать данное устройство).
- Следующими указаны стандартные параметры бытовой электрической сети – напряжение 220-230 В, частота – 50 Гц.
- Далее идёт ток утечки (это величина, при котором УЗО сработает).
- Потом обозначается тип устройства (он может быть написан буквами либо нарисован значками, о которых мы поговорим чуть ниже).
- Диапазон рабочих температур. Как правило, для УЗО минимальный предел -25 градусов, максимальный + 40.
- Следующая токовая величина соответствует условному номинальному току КЗ. Эта цифра означает, какой максимальный ток при коротком замыкании выдерживает УЗО, не отключаясь, если при этом ему будет обеспечена защита подходящим автоматом.
- Однолинейная схема УЗО.
Разные производители данные на корпусе могут менять (кто-то добавляет дополнительные характеристики, другие фирмы наоборот, убирают некоторые параметры). Но основная информация указывается всегда, особенно такая важная, как величины токов (утечки и рабочего).
Как правильно выбирать УЗО – на следующем видео:
Как видите характеристик у устройства очень много, в зависимости от них производятся различные виды УЗО. Как и чем они различаются друг от друга, поговорим ниже.
Разновидности
Классифицируют все устройства по нескольким параметрам:
- по форме токовой утечки;
- по способу действия;
- по временной выдержке;
- по конструктивному исполнению.
Рассмотрим вкратце, в чём особенности и зачем нужно то или иное УЗО.
По форме токовой утечки
Все устройства в зависимости от токовой утечки классифицируются на три типа:
- «АС». Наиболее распространённое и доступное по цене УЗО. Работает на отключение, если в цепях возникает переменная синусоидальная токовая утечка (плавно нарастающая либо мгновенная). Корпус такого УЗО имеет буквенное обозначение «АС» либо значок:
- «А». Отключается, если в цепях мгновенно возникают либо плавно нарастают токи утечки переменной синусоидальной или постоянной пульсирующей формы. Подобные УЗО используют повсеместно. Правда за счёт того, что они ведут контроль не только за переменным, но и за постоянным током, возникающим в блоке питания, цена их намного больше.
В паспортных документах на некоторую бытовую технику иногда даются конкретные рекомендации, что подключать её надо обязательно через УЗО типа «А».
На таких УЗО вы найдёте букву «А» либо значок, который выглядит следующим образом:
- «В». Это УЗО срабатывает при трёх разновидностях токовой утечки: пульсирующая постоянная, выпрямленная и синусоидальная переменная. Подобные устройства чаще всего применяют для объектов промышленности, приобретать их для гаража, дома либо дачного строения не стоит.
Обозначение таких устройств вы определите аналогичным образом – по буквенному символу «В» либо по значку, нарисованному на корпусе:
Время отключения для вышеперечисленных типов УЗО («АС», «А», «В») варьируется в пределах от 0,02 до 0,03 с.
По принципу действия
По принципу действия УЗО подразделяются на электронные и электромеханические.
Со вторыми всё намного проще, электромеханические устройства не имеют зависимости от питающей сети. Для их срабатывания достаточно, чтобы в повреждённой электрической ветви возникла токовая утечка.
Для электронных УЗО токовой утечки недостаточно, им ещё понадобится питающая сеть. Чтобы подобное устройство отключило повреждённый участок, должно быть питание от внешнего источника для электронного усилителя, встроенного в электрическую схему. За счёт этого УЗО электронного типа считаются не такими надёжными, как устройства электромеханические, соответственно получили не столь широкое распространение.
Чтобы вам было более понятно, рассмотрим эту теорию на примере. Предположим, что розеточная линия, от которой запитана микроволновая печка, защищена УЗО электронного типа. По стечению обстоятельств произошло одновременно две аварийные ситуации:
- в подъездном распределительном щитке повредилась нулевая жила;
- внутри микроволновой печки случилось повреждение электрической проводки, в результате которой фаза замкнула на корпус.
При этом корпус микроволновки оказался под опасным потенциалом. Если случайно прикоснуться к печи, УЗО электронного типа не отработает, потому что его встроенная схема осталась не запитанной из-за повреждения ноля в щитке. Вероятность подобного случая минимальна, однако он может случиться.
Из подобных ситуаций был придуман выход иностранными производителями электронных устройств. Они решили дополнять корпуса УЗО электромагнитными реле, которые отключат защищаемую цепь сразу же, как только пропадёт питание от внешнего источника.
По временной выдержке
Согласно этой характеристике все устройства подразделяются на два типа: «S» и «G».
УЗО типа «S» обладает селективностью, то есть срабатывает через определённое время (от 0,15 до 0,5 с). Устройства такого типа, как правило, используют, когда в цепи их установлено несколько.
Рассмотрим, небольшой пример. Допустим, в домашнем распределительном щитке есть две розеточные группы. Каждую из них защищает УЗО, не имеющее временной выдержки (типа «А» или «АС»), а сам ввод оборудован защитным устройством типа «S».
Если на одной из розеточных групп произошла токовая утечка и УЗО, защищающее эти розетки, не отреагировало по какой-то причине (электрики называют подобную ситуацию пропуск защит), то через определённое время отключится устройство на вводе.
Обратите внимание! Не всегда селективность действия УЗО достигается выдержкой по времени, иногда этого добиваются за счёт уставок по дифференциальному току (этот способ сейчас более распространённый).
Устройство типа «G» обладает аналогичной селективностью, его отличие в меньших пределах выдержки времени (от 0,06 до 0,08 с).
Про основные характеристики УЗО на видео:
По конструктивному исполнению
Конструктивно УЗО различаются в зависимости от количества полюсов:
- в сетях однофазного напряжения применяют двухполюсные модели;
- в сетях трёхфазного напряжения монтируют УЗО с четырьмя полюсами.
По другим параметрам
Есть ещё несколько параметров, по которым классифицируются УЗО:
- По установке (стационарные и переносные).
- По монтажу (с помощью стационарной электропроводки либо с использованием гибких проводов с удлинителями).
- По оснащению защитами. Есть устройства совсем без защит, а есть со встроенными – от перегруза и тока КЗ.
- По возможности регулировки дифференциального тока (нерегулируемые, регулируемые плавно либо дискретно).
Мы предоставили вам информацию о том, что такое УЗО в электрике. Надеемся, из статьи понятно, что современная система автоматики и защиты без этого элемента обойтись не может. Если вам дорого имущество, а тем более человеческая жизнь, то не пренебрегайте установкой устройств защитного отключения.
Любая электрическая сеть должна иметь устройство защиты, но, что такое УЗО и какой принцип его действия знает далеко не каждый. Расшифровка аббревиатуры выглядит так – устройство защитного отключения.
Этот электрический низковольтный аппарат предназначен для выключения защищаемого участка цепи при создании дифференциального тока, превышающего номинальное значение для этого прибора.
В нашей статье постараемся подробно разобрать устройство и принцип действия УЗО, рассмотреть существующие разновидности и разобраться с тем, какую информацию содержит маркировка устройств защитного отключения.
Устройство контура заземления УЗО является РЕ-проводником нейтральных токопроводящих корпусов или деталей электрических механизмов с сопротивлением не выше 4 Ом.
При возникновении тока утечки указанные элементы оборудования могут быть под напряжением, что представляет опасность для жизни человека и животных при соприкосновении с ними, а также для имущества в целом.
Спасти от получения электротравм - призвание обзорных аппаратов. При обнаружении тока утечки они отключают напряжение.
Наибольшая опасность кроется в том, что такие нарушения в цепи являются невидимыми и в редких случаях ощутимыми, когда при касании к прибору можно почувствовать легкий удар током.
Основной причиной этого явления служит нарушение изоляционного слоя проводки. Неконтролируемые процессы могут нанести большой вред, поэтому защитное оборудование обретает большую популярность в бытовых условиях.
Воздействие токопроводящих сетей на человеческий организм может обернуться плачевными последствиями. Эта проблема была решена с помощью контрольно-измерительных приборов УЗО, относящихся к защитному сегменту. Основные требования по монтажу и использованию описаны в МЭК 60364
Применение УЗО получило наибольшее распространение в с переменным током и заземлением нейтральной линии, а также с показателями напряжения до 1 кВт в формате бытового электроснабжения.
Конструктивное исполнение УЗО
Опциональные особенности защитного механизма помогут разобраться в принципе действия УЗО, а именно воспроизводимую реакцию аппарата на утечку тока.
К ключевым рабочим узлам относятся:
- трансформаторный дифференциальный датчик;
- пусковой орган - механизм, разрывающий некорректно функционирующую электроцепь;
- контрольный блок.
К датчику подключены встречные обмотки – фаза и ноль. При нормальном режиме работы сети, эти полупроводниковые элементы образуют в сердечнике магнитные потоки, имеющие противоположное направление по отношении друг к другу. За счет этого магнитный поток равен нулю.
Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, на который надеты две катушки: первичная – подключена к источнику переменного тока, вторичная – подсоединена к нагрузке. Во сколько раз трансформатор увеличивает напряжение переменного тока, во столько же раз уменьшается сила тока
Ко вторичной обмотке, намотанной на магнитопровод трансформатора, подключено реле электромагнитного типа. Если в сети соблюдены стандартные условия работы, оно не задействовано.
При возникновении утечки тока вся работа кардинально меняется. Фазный и нейтральный проводники начинают пропускать разные величины тока. Теперь силовое значение и направление магнитных потоков на сердечнике трансформатора также будут иметь различные параметры.
Во вторичных витках появляется ток и при достижении заданных значений, воспроизводится срабатывание электромагнитного реле. Оно подсоединено в паре с механизмом расцепления. Эта связка в нужный момент реагирует и расцепляет электросеть.
Согласно требованиям пожарной безопасности контрольные проверки устройства дифференциальной защиты производится регулярно, не менее одного раза в месяц. Для этого на приборе есть специальная кнопка «ТЕСТ»
Проверочный узел представлен механизмом сопротивления - определенная нагрузка, подключенная в обход дифференциального датчика. Этот элемент имитирует утечку тока и таким образом производится проверка работоспособности аппарата. Подробнее о методах проверки мы говорили .
Принцип действия/работы УЗО состоит в следующем: подача тока с фазной линии на контрольное сопротивление и после этого - на нейтральный провод, минуя датчик.
Таким образом создаются условия разных показателей тока на входе и выходе прибора. Этот дисбаланс и должен привести к запуску узла отключения.
В зависимости от разработчиков, схемотехническое устройство может разниться, однако принцип, используемый в работе УЗО, будет идентичный у всех моделей.
Принцип срабатывания защитного механизма
Рассмотрим, для чего нужно использовать УЗО. Функционирование защитного прибора основано на измерительном методе.
Фиксируются входящие и выходящие параметры протекающих через трансформатор токов. Если первое значение больше, чем второе, это означает, что в электроцепи происходит утечка тока и прибор воспроизводит отключение. Если параметры идентичны, устройство не срабатывает.
В двухпроводной системе дифференциальное устройство не срабатывает, если по проводам фазы и нейтрали проходит ток, одинаковой силы. Если есть разница в этих величинах, значит в сети изоляционный пробой и защитный механизм отключит поврежденный участок
Для лучшего понимания, рассмотрим, как будет работать УЗО в бытовом распределительном щитке с двухполюсной системой.
К верхним клеммным блокам подключен входной двухжильный провод (фаза и ноль). К нижним клеммникам подсоединены фаза и ноль, проложенные до участка нагрузки, например, к розетке питания бойлера или электрочайника. Защитное заземление прибора будет выполняться кабелем, минуя УЗО.
При стандартном рабочем режиме, передвижение электронов выполняется по линии-фаза от входящего кабеля на электрический нагреватель бойлера/чайника, протекая через прибор дифференциальной защиты. Назад они перемещаются на землю опять-таки через УЗО, однако по линии-нейтраль.
Если человек коснется к корпусу токопроводящего прибора, на котором из-за пробоя появился потенциал, в этой ситуации утечка тока будет проходить через тело человека, на что устройство практически мгновенно реагирует, отключая систему питания
К примеру, в ТЭНе прибора была повреждена изоляция. Таким образом, через воду, находящуюся внутри, ток частично будет проводиться корпусом, а затем уходить в землю посредством проводки защитного устройства.
Остатки тока вернутся по нейтральной линии через УЗО. Однако его сила станет меньше на величину утечки по сравнению с входящей.
Разницу показателей вычисляет дифференциальный трансформатор. Если цифра больше разрешенной, прибор моментально реагирует и разрывает цепь.
Целесообразность использования УЗО
Рассмотрим, для чего нужно использовать УЗО и от каких негативных факторов воздействия устройство обеспечивает защиту.
В первую очередь - замыкание фазы на корпус электротехники. В основном к проблемным участкам относят ТЭНы нагревателей и стиральных машин. Стоит заметить, что пробой образуется только в том случае, когда теплообразующая деталь нагревается под действием тока.
Также при некорректном подключении проводов. Например, если используются скрутки без клеммной коробки, которые в последующем утапливаются в стене и закрываются слоем штукатурки. Поскольку поверхность имеет повышенную влажность, эта скрутка и будет пробоем, дающим утечку в стену.
Дифференциальный защитный механизм в этом случае будет постоянно выполнять обесточивание линии пока участок полностью не высохнет или пока не будет переделан соединительный узел.
Автоматическая защита эффективно применяется в условиях быта: в электрических группах для ванной комнаты, кухни и розетках, с большим количеством питающихся приборов. Идеальный вариант, когда такого рода устройства установлены на каждой группе розеток
Сфера применения обзорных аппаратов довольно разнообразна - от общественных построек до масштабных предприятий. Ими комплектуются электротехнические конструкции и схемы, предназначенные для приема и распределения: щитки в жилых домах, системы снабжения током для индивидуального потребления и т.д. Главное при этоом – правильно .
Виды приборов и их классификация
Фирмы-разработчики наделяют свои изделия разноплановыми возможностями, которые необходимо учитывать при определении нужного вида УЗО, отталкиваясь от конкретных условий эксплуатации электропроводной сети.
Для того чтобы обычный потребитель сумел подобрать необходимое устройство защитного отключения среди многообразия предлагаемых моделей, была создана классифицирующая система, основанная на следующих характеристиках:
- принцип срабатывания;
- род дифференциального тока;
- задержка по времени отключающего дифференциального тока;
- количество полюсов;
- метод установки.
Классификация #1 - по методу включения
Существуют всего два метода включения – электромеханический и электронный. В первом случае автомат отключит питание на поврежденной линии вне зависимости от напряжения сети. Основной рабочий орган – тороидальный сердечник с обмотками.
При образовании утечки, во вторичной цепи формируется напряжение для задействования работы реле поляризации, что и приводит к активации механизма выключения.
Для устройств электромеханического типа не требуется внешнее напряжение. Источником для их срабатывания является дифференциальный ток на линии повреждения
Функционирование аппарата с электронной начинкой полностью зависит от дополнительного напряжения, т.е. требуется внешнее питание. Здесь рабочим органом представлена электронная плата с усилителем.
Внутри такого механизма нет дополнительных источников, аккумулирующих энергию, поэтому для работы схемы используется электричество внешней сети и, если напряжения нет, – устройство не разорвет цепь.
Определение типа устройства: к клеммам пальчиковой батарейки «АА» припаять два провода. Включить УЗО и подсоединить к входу защитного блока, а следующий – к выходу. Линии присоединяют на один полюс. Если аппарат отключится – это означает, что представлен электромеханический тип, если нет – электронный
Пример работы электронного УЗО, установленного на линии с розеткой, откуда питается микроволновая печь: произошел обрыв нулевой фазы, в дополнение к этому, в этот же период образуется неисправность электропроводки СВЧ и происходит замыкание фазы на корпус, т.е. на нем появляется опасный потенциал.
Если дотронуться до печки, электронный тип защиты не будет задействован, т.к. нет питающей сети. Именно по причине ненадежности в сравнении с электромеханическим аналогом этот прибор получил меньшее распространение.
Классификация #2 - по роду тока утечки
Все модели выпускаемых автоматов безопасности дополнительно разделяют по току нагрузки, проходящего через устройство. Они обрабатывают напряжение заданного формата колебаний.
На корпусе всех приборов и в паспорте прописывается номинальное значение рабочего напряжения. Этот параметр должен соответствовать диапазону номинального тока электротехники.
Тип АС будет активирован при моментальном возникновении переменного напряжения утечки в подконтрольной схеме или же при его волнообразном наращивании. Эти аппараты маркируются надписью «АС» или символьным знаком «~».
Наиболее подходящий форм-фактор для бытового применения – УЗО-АС. Модель является самой дешевой из приборов аналогичного действия. В паспорте к электротехнике производители нередко указывают конкретную модель защитного автомата, подходящую для этого изделия
Тип А срабатывает при мгновенном образовании переменного или пульсационного пробойного тока в контролируемой цепи, или при их медленном нарастании.
Такой механизм можно использовать в любых представленных ситуациях. На корпусе автомата нанесена аббревиатура «А» или символ, как на графическом изображении в прямоугольнике .
Чаще всего А-тип подключается к схеме, где воспроизводится регулирование нагрузки посредством обрезания верхушки синусоиды, например, корректировка показателей скорости оборотных движений двигателя тиристорным преобразователем.
УЗО подвида В эффективны для воспроизведения реакции в подчиненной электросхеме постоянного, переменного или преобразованного (выпрямленного) тока утечки.
Это дорогостоящее оборудование, предназначенное для объектов промышленной деятельности. В бытовых условиях они не применяются.
Представленные устройства защиты отключения типа А, В и АС рассчитаны на время активизации 0,02-0,03 с.
Классификация #3 - по типу задержки по времени
Эта классификация предполагает различие по двум типам: S и G. Автоматическую защиту типа S можно охарактеризовать реакцией селективного формата. Выдержка по времени срабатывания соответствует диапазону 0,15-0,5 с. Его целесообразно выбирать в случае группового подключения УЗО.
Схема квартирного щитка с двумя группами нагрузки, где подключены два разных типа защитных устройств: АС или А, и S
Согласно схеме, в щитке размещено две нагрузочные группы в виде розетки №1 и №2, на которые подключено УЗО типа А, а на вход помещения второй автомат – S.
Если произойдет пробой в одном пучке, вводной прибор активизируется только тогда, когда коллективное устройство не выполнит свою функцию и не отключит дефектный участок.
Селективность активизирования разрыва цепи можно выполнить, используя другой метод – посредством уставок тока утечки. Этот способ получил наибольшее распространение.
Схема квартирного щитка с двумя группами нагрузки, где подключены два разных типа защитных устройств: АС с уставкой пробоя, и второе А, но с большим значением
Возьмем аналогичную предыдущей схему и видоизменим ее таким образом: групповой автомат выбираем типа АС только уже с уставкой дифтока 0,03 А, а на вводе будет аналогичное устройство только на 0,1 А.
Есть ситуации, когда дифференциальный ток в цепи повреждения превышает номинальные уставки двух приборов защиты. Для первой схемы выборочность не будет нарушена, а во второй – ток отсечки может подать любое из подключенных устройств.
Аппарат форм-фактора G также представлен селективным принципом сработки и обладает выдержкой 0,06-0,08 с. Все описанные выборочные виды рассчитаны на воздействие экстремальных токов – до 15 кА.
Некоторые модели УЗО обладают системой регулирования уставки дифоргана, другие не имеют такой возможности. Однако для бытовых целей подходит второй вариант исполнения
Ток ограничения является важным параметром выбора, т.к. именно за счет этого и обеспечивается безопасность.
Например, в помещениях с повышенной влажностью, питание электроприборов осуществляется с подключением в схему устройств отключения с уставкой 0,01 А. Для стандартных бытовых условий – 0,03 А.
Для организации противопожарной безопасности зданий – 0,1-0,3 А. Рекомендуем ознакомиться с советами по и тонкостями его монтажа.
Классификация #4 - по числу полюсов
Ввиду того что автоматическое устройство функционирует по принципу сравнения величин тока, проходящих через него, то количество полюсов у автомата будет идентично количеству токопроводящих линий.
Двухполюсное УЗО обозначается как 2Р. Его включают в однофазную схему для обеспечения защиты человека и предотвращения возможных причин пожара.
Маркировка четырехполюсных УЗО – 4Р. Они рассчитаны на работу в сети с тремя фазами. Также возможен вариант комбинации установки, например, прибор с четырьмя полюсами вводится в двухпроводную сеть.
Однако при этом будет реализован не весь потенциал устройства, что является экономически невыгодным.
При установке защитного автомата стоит учитывать вероятность того, что ток нагрузки может превысить максимальные рабочие значения устройства. Поэтому дополнительно устанавливается автоматический выключатель с номинальным напряжением не больше, чем рабочий ток системы безопасности
Классификация #5 - по способу установки прибора
Поскольку дифференциальные защитные устройства выполняются в различных корпусах, их можно использовать в качестве стационарных или переносных.
Во втором случае аппарат снабжается удлиняющим проводом. Приборы, фиксирующиеся на din-рейке, что размещается либо в коридоре, либо в квартире.
Также есть варианты исполнения вида и УЗО-вилка. И в первом, и во втором случае любой электроприбор, подключенный посредством такого механизма, при поломке не представляет опасности для человека.
Полная расшифровка маркировочных значений
В обязательном порядке на корпусе устройства присутствует название фирмы-разработчика. Далее следует стандартизированная маркировка с обозначением серийного номера.
Для расшифровки аббревиатуры будем использовать такой пример [F][X]00[X]- :
- [F] – устройство защитного отключения;
- [X] – формат исполнения;
- 00 – цифровые или буквенно-цифровые обозначения серии;
- [X] – количество полюсов: 2 или 4;
- – характеристики по виду тока утечки: АС, А и В.
Также здесь будут обозначены и номинальные параметры прибора, на которые при выборе необходимо обратить особое внимание.
Расшифровка аббревиатуры: 1 – бренд; 2 – тип устройства; 3 – селективный вид; 4 – соответствие европейским стандартам; 5 – номинальный рабочий ток и уставка; 6 – максимальное переменное рабочее напряжение; 7 – номинальный ток, который прибор может выдержать; 8 – дифференциальная включающая и отключающая способность; 9 – электросхема; 10 – ручная проверка работоспособности; 11 – маркировка положения переключателя
К максимальным параметрам, на которые рассчитаны устройства, относятся: напряжение Un , ток In , дифференциальное значение тока размыкания цепи IΔn , способность включения и отключения Im, коммутационная способность при замыканиях Icn .
Основные маркировочные значения должны быть расположены таким образом, чтобы оставаться видимыми после установки прибора. Некоторые параметры могут наноситься сбоку или на задней панели, видимые только до монтажа изделия.
Выходы, предназначенные только для подсоединения нулевого провода, обозначаются латинским символом «N ». На отключенный режим УЗО указывает символ «О » (окружность), включенный - короткая вертикальная черта «I ».
Не на каждое изделие нанесены оптимальные температурные показатели окружающей среды. В тех моделях, где есть символ - это значит, что диапазон рабочего режима от -25 до + 40 °C, если нет никаких обозначений - имеются в виду стандартные показатели от -5 до +40 °С.
Применение УЗО - выгодное и правильно решение не только со стороны экономии, но, с точки зрения пожарной безопасности, и защиты человека.
У вас остались вопросы по принципу действия или классификации устройств защитного отключения? Или вы хотите дополнить изложенный материал полезными сведениями? Пишите, пожалуйста, свои уточнения в блоке комментариев, задавайте вопросы – эксперты и компетентные посетители нашего сайта постараются максимально развернуто вам ответить.
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:
- Основной вариант: центральный автомат → счетчик учета → УЗО.
- 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:
- Электрический 2000 Вт.
- Микроволновая печь 1200 Вт.
- Кухонный комбайн 700 Вт.
- Холодильник 800 Вт.
- 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:
| Наименование изделия | Торговая марка | Цена, руб. |
| УЗО IEK ВД1-63 однофазное 25А 30 mА | IEK, Китай | 442 |
| УЗО АВВ однофазное 25А 30 mА | АВВ, Италия | 536 |
| УЗО АВВ 40А 30 mА однофазное | АВВ, Италия | 740 |
| УЗО Legrand 403000 однофазное 25А 30 mА | Legrand, Польша | 1177 |
| УЗО Schneider 11450 однофазное 25А 30 mА | Schneider Electric, Испания | 1431 |
| УЗО IEK ВД1-63 трехфазное 63А 100 mА | IEK, Китай | 1491 |
| Автоматический выключатель IEK ВА47-29 25А | IEK, Китай | 92 |
| Автоматический выключатель Legrand 404028 25А | Legrand, Польша | 168 |
| Автоматический выключатель АВВ S801C 25А однополюсной | АВВ, Италия | 441 |
| АВДТ IEK 34, трехфазное С25 300 mА | IEK, Китай | 1335 |
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.
Без электроэнергии невозможно представить себе современную цивилизацию. Прогресс подарил людям множество электрических приборов, значительно облегчивших быт. Так, теперь во время уборки в комнатах не требуется махать веником, поднимая тучи пыли, а достаточно включить пылесос; чтобы закипятить чайник, не нужно раздувать самовар, а можно воспользоваться электроприбором; глажка одежды обходится без массивного утюга на углях и т. д.
Особенность современных приборов - высокая потребляемая мощность, что требует модернизации проводки, доставшейся жителям домов и квартир еще с советских времен. Каждый, кто решился на этот шаг, обязательно должен иметь хотя бы общее представление о том, что такое УЗО. Устройство защитного отключения, хотя и не является незаменимым, однако значительно повышает электробезопасность. Сегодня мы поговорим о том, для чего именно нужно защитное УЗО, а также простым языком поясним принцип его работы.
Электробезопасность
Обязательным элементом любой домашней электросети (дальше мы будем говорить именно об этом случае) является автоматический выключатель. Это устройство монтируется возле электросчетчика либо в специальном щитке, а называется оно вводным. Его задача проста: выполнять коммутацию, а также без участия человека прерывать подачу электроэнергии в случае резкого превышения номинального тока (электромагнитная защита) или при продолжительной нагрузке свыше допустимых норм (тепловая уставка). Правильно подобранный автоматический выключатель может предотвратить возгорание проводки и частично обезопасить человека от возможной электрической травмы. Однако защитные функции значительно расширяются, когда монтируется другое устройство - автомат УЗО. Точки установки могут совпадать с местами монтажа привычных выключателей.
Как работает «классическая» защита
Для того чтобы понять назначение устройства защитного отключения, представим простой пример из жизни. В домашней электросети установлен автоматический выключатель на вводе, подобранный согласно ПУЭ. В каком-либо работающем электроприборе происходит повреждение изоляции и короткое замыкание, в результате чего потребляемый ток возрастает до величины, определяемой особенностями проводки, а электромагнитный расцепитель во вводном выключателе это регистрирует и разрывает цепь. Казалось бы, зачем нужен еще какой-то автомат УЗО? Но представим, что из-за повреждения в утюге его металлические части оказались под опасным потенциалом. Человек, которому не повезет прикоснуться одновременно к такому устройству и чугунному радиатору отопления (ванне, раковине), получит удар током, текущим через тело на «землю».
Особенности автоматов
Лишь специалистам известно, что защита выключателя класса «С» сработает при 10-кратном превышении номинального значения; для «В» ситуация чуть лучше, и порог срабатывания будет вдвое меньшим; ну, а для класса «А» отключение произойдет при двукратном завышении номинала. Это достаточно высокие величины, и при определенном стечении обстоятельств у «везунчика» есть риск остаться у вышеупомянутого утюга навсегда. Если же учесть, что большинство квартир и домов "защищено" выключателями С-класса, то есть повод задуматься о собственной безопасности. Совершенно иной результат будет в том случае, если в цепи есть выключатель УЗО.
Дополнительная возможность
Представим ту же ситуацию, но автомат дополним устройством защитного отключения (УЗО). Человек прикасается к проводящей поверхности, и через тело начинает протекать ток, который уходит в «землю».
Его особенность в том, что, хотя счетчик и учитывает потребляемые ампер-часы, а в катушке расцепителя создается электромагнитное поле, обратно в сеть ничего не возвращается. Автомат УЗО как раз регистрирует это и разрывает цепь. В результате человек ощутит удар током (величина зависит от параметров устройства), но летального исхода не последует.
Тем людям, которые привыкли пользоваться электрическими бойлерами для подогрева воды, мы рекомендуем не только изучить, что такое УЗО, но и в самые кратчайшие сроки выполнить установку данного прибора. При этом важно понимать, что устройство защитного отключения хотя и делает эксплуатацию оборудования более безопасной, но панацеей от всех проблем не является. И не может заменить необходимость использования контура защитного заземления.
Что такое УЗО
Устройство защитного отключения представляет собой электромеханический прибор, предназначенный для повышения электробезопасности при использовании электрического оборудования. Возможны различные конструктивные исполнения, однако наибольшую известность получили решения для монтажа на DIN-планку, подобно современным однополюсным автоматам-понам. Пластиковый корпус, язычок отключения и кнопка для проверки работоспособности схемы - вот и все УЗО внешне. Головки прижимных болтов утоплены таким образом, что случайное прикосновение к ним практически невозможно. Установка УЗО может осуществляться двумя способами: во вводных щитках, при этом защищается вся домашняя электросеть, а также на каждую линию. Во втором случае защита более эффективна. При наличии средств рекомендуется совмещать эти два способа.
Физически подключение выполняется очень просто: на корпусе есть четыре болтовых зажима (для однофазной сети), к первым двум из которых подводятся вводные провода, а ко вторым прикручиваются отходящие линии. То есть установка УЗО производится в разрыв цепи. Единственный нюанс: контакты на подводе имеют обозначение для нуля и фазы, что во время монтажа должно соблюдаться для дальнейшей правильной работы. Простейший индикатор позволяет определить фазный провод за несколько секунд.
Функционирование
Изучая, что такое УЗО, нельзя оставить без внимания принцип его работы. Через все устройство проходят две линии (ноль и фаза), которые в любой момент могут быть разорваны электромагнитом отключения (та же система, что и расцепитель в привычных выключателях). Ток, протекающий по линиям, наводит ЭДС в катушке. Так как его величины в фазном и нулевом проводах равны, то в катушке потенциал есть, однако тока нет - он уравновешивается. Это в нормальном состоянии защищаемой схемы. Любая утечка из замкнутой цепи вызывает появление наведенного тока (десяток миллиампер) и срабатывание электромагнита отключения.
Рассматривая пример из жизни
Представим, что человек принимает ванну, вода для которой подогревается электрическим бойлером. Розетка для нагревателя защищена УЗО. По какой-либо причине в ТЭНе происходит пробой спирали на корпус. Из-за этого вся масса накопленной воды оказывается под опасным потенциалом, а через металлические части напряжение попадает в ванну. Если она не диэлектрическая и установлена на токопроводящем полу (чаще всего это именно так), то через цепь ТЭН - вода - ванна начинает течь ток на «землю». Человек, прикасаясь к металлическим предметам, так или иначе включается в цепочку, попадая под действие ЭДС.
Пока повреждения в ТЭНе не было, величины тока, протекающего по фазному и нулевому проводам через УЗО, были равны. То есть, говоря простым языком, сколько пришло, столько и ушло. Ведь цепь замкнута. Но как только возник пробой и образовался сторонний маршрут протекания тока, равенство перестало выполняться, и на бойлер стало выдаваться больше, чем возвращаться. Возникшее при этом в катушке УЗО магнитное поле задействует механизм отключения - и цепь разрывается. Все очень просто. Если бы защита выполнялась только электромагнитным расцепителем автоматического выключателя, то разрыв цепи произошел бы при превышении номинальной величины тока в 2-3 раза (для класса А) или даже в 10 раз (для С). Стоит ли говорить, что весь этот поток электронов мог прийтись на человека, если он держит в руках шланг душа и стоит босыми ногами на проводящем полу?
Также существует трехфазное УЗО. В этом устройстве через катушку проходит не два провода, а четыре: по одному на каждую фазу и нулевой. При этом не важно, сколько нагрузки приходится на каждую фазу, главное, чтобы суммарный приходящий ток был равен возвращающемуся.
Особенность
Ранее мы говорили о том, что УЗО не может являться заменой заземлению. Представим, что человек прикоснется одновременно к нулевому и фазному проводам. Через тело потечет ток, однако, поскольку утечки из цепи при этом не будет, УЗО не сработает. А вот при использовании цепи с заземлением на корпусах электроприборов опасный потенциал появиться не может, так как ток тут же уйдет по заземляющему проводу в землю, что зафиксирует автомат и прервет подачу питания.
УЗО, или устройства защитного отключения, являются дополнительным средством защиты человека от поражения электрическим током. Кроме того, они осуществляют защиту от возгорания и пожаров, возникающих вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования. При нарушении нулевого уровня изоляции, прямом прикосновении к одной из токоведущих частей или при обрыве защитных проводников УЗО является практически единственным быстродействующим средством защиты человека от поражения электрическим током.
УЗО оказывается полезно при повреждении изоляции проводов в электроприборах, неосторожном обращении с электропроводкой или электроприборами. Короткие замыкания, как правило, развиваются из дефектов изоляции, замыканий на землю, утечек тока на землю (ситуация, когда часть тока не возвращается в УЗО) и т.д. УЗО отслеживают утечку тока и предотвращают короткое замыкание, отключая электроустановку от источника питания и тем самым предотвращая недопустимый нагрев проводников, искрение и последующее возгорание. С момента возникновения утечки тока автоматическое отключение всех фаз аварийного участка электроцепи производится за время, как правило, не превышающее период в 0,03-0,3с в зависимости от тока утечки. Говоря простым языком, УЗО сравнивает ток, ушедший в квартиру, с током, который вернулся из квартиры. Если эти токи оказываются разными, УЗО отключает напряжение.
Первое действующее устройство на базе дифференциального трансформатора и поляризованного реле, имевшее чувствительность 0,01 А и быстродействие 0,1 с было создано в 1937 г. фирмой Schutzapparategesellschaft Paris & Co. В 1960-1970 гг. во всем мире, в первую очередь в странах Западной Европы, Японии, США началось активное внедрение УЗО в широкую практику.
В настоящее время сотни миллионов УЗО успешно защищают жизнь и имущество людей от электропоражений и пожаров. Сегодня УЗО является обязательным элементом любой электроустановки промышленного или социально-бытового назначения. Этими устройствами в обязательном порядке оборудованы все передвижные объекты (торговые фургоны, фургоны общественного питания), ангары, гаражи. Несмотря на то, что в настоящее время на каждого жителя развитых стран приходится примерно по два УЗО, десятки производителей разрабатывают новые устройства электрозащиты самых различных модификаций, постоянно совершенствуя их технические параметры.
Типы УЗО
Современные УЗО делятся на два типа: АС и А. Тип AC реагирует на утечку переменных (синусоидальных) токов. Однако в электрических цепях возможна утечка не только переменного, но и постоянного (пульсирующего) тока. УЗО типа А предназначено именно для таких случаев. Поскольку схема измерения разности токов в УЗО типа A более сложная, эти приборы в 1,1-1,5 раза дороже. Подобные устройства должны применяться в ряде случаев (например, в инструкции по эксплуатации стиральных машин, посудомоечных машин и других мощных бытовых электроприборов можно встретить требование установить именно этот тип УЗО).
Виды УЗО
Кроме УЗО, устанавливаемых на распределительном щитке, можно встретить электророзетки со встроенным УЗО. Эти устройства бывают двух видов: первый устанавливается на место существующей розетки, второй подсоединяется к имеющейся розетке, и затем уже в него включается вилка от электроприбора.
К преимуществам данных устройств можно отнести отсутствие необходимости замены в домах старой застройки электропроводку, а к недостаткам - высокую стоимость (розетки со встроенным УЗО обойдутся примерно в 3 раза дороже, чем УЗО, устанавливаемые на распределительный щит).
Третьим видом устройств со встроенным УЗО является так называемая "УЗО-вилка".
К эффективным защитным устройства также относятся дифференциальные автоматы, которые представляют собой комбинацию автоматического выключателя с УЗО (по типу "два в одном"). Дифференциальный автомат срабатывает в обоих случаях: как при утечке тока на землю, так и при коротких замыканиях и перегрузке. Их выгодно применять в том случае, когда на установку двух отдельных устройств в электрошкафу не хватает места. Цена на дифференциальный автомат превышает цену на УЗО.
Принцип действия УЗО
Действие УЗО основано на работе дифференциального трансформатора тока. Суммарный магнитный поток в сердечнике пропорционален разности токов в проводниках, являющихся первичными обмотками трансформатора тока. Под действием ЭДС в цепи вторичной обмотки протекает ток, пропорциональный разности первичных токов. Этот ток и приводит в действие пусковой механизм.
В нормальном рабочем режиме результирующий магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю. При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприемника, на который произошел пробой изоляции, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки протекает дополнительный ток - ток утечки. Для трансформатора тока он является дифференциальным (разностным). Если этот ток превышает значение порогового элемента пускового устройства, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм. Для осуществления контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования (кнопка "Тест"), работающая за счет искусственного создания отключающего дифференциального тока.
Где и как устанавливаются УЗО
Защитные устройства типа УЗО устанавливаются в распределительном шкафу квартиры (можно использовать и уже имеющиеся шкафы). Существует несколько вариантов монтажа:
Одно УЗО на все жилище (должно быть с током утечки 30 мА) . К плюсам такого решения следует отнести невысокую цену устройства, а также то, что УЗО не будет занимать много места. К недостаткам данного устройства относится то, что в этом случае трудно определить, на какой из существующих линий произошла утечка, а также то, что при срабатывании устройства вся квартира остается без света.
Одно УЗО (30 мА на розеточную линию) + УЗО (10 мА) на каждую линию (например, на линии, питающие стиральную машину, джакузи и "теплые" полы). По сравнению с предыдущим, это более современный и удобный вариант, поскольку при возникновении какой-либо проблемы с электропроводкой или электроприборами будет отключаться только соответствующая линия, а не вся квартира. Недостатки данной системы - более высокие затраты и необходимость иметь значительно больше свободного места. Более чем одно УЗО, как правило, удается установить лишь в индивидуальный внутриквартирный щиток, специально спроектированный для этих целей. В обычном щитке на лестничной площадке для этого, как правило, не хватает места.
При использовании данного варианта рядом с автоматическим выключателем, защищающим весь дом, устанавливается УЗО. В этом случае лучше применить не обычное, а так называемое селективное УЗО, время срабатывания которого составляет 0,3-0,5 с. Более длительное время срабатывания даст возможность среагировать на возникшую утечку и отключиться устройствам первой линии, защищающим отдельные электроприборы или линии дома (квартиры). Только в случае если они не сработают, оно отключит всю схему электроснабжения целиком.
Основные ошибки при монтаже УЗО
Самой распространенной ошибкой при монтаже УЗО является подключение к УЗО нагрузки, в цепи которой имеется соединение нулевого рабочего проводника с открытыми проводящими частями электроустановки или соединение с нулевым защитным проводником. Также возможны следующие ошибки: подключение нагрузок к нулевому проводнику до УЗО, подключение нагрузок к нулевому рабочему проводнику другого УЗО, перемычка между нулевыми рабочими проводниками различных УЗО. Расчетом, монтажом и наладкой электросхем с использованием УЗО должны заниматься только квалифицированные специалисты. Только в этом случае вы получите гарантию того, что защита сработает вовремя.
В каких случаях установка УЗО нецелесообразна
УЗО нецелесообразно устанавливать при наличии старой ветхой проводки в помещении, поскольку в этом случае свойство УЗО обнаруживать утечку тока может вызвать ряд проблем. Например, при старой электропроводке устройство электрозащиты может срабатывать непредсказуемым образом. Поэтому в данном случае рекомендуется установка в местах с повышенной опасностью розеток со встроенным УЗО.