Принцип действия УЗО в однофазной сети

Правила подключения УЗО к однофазной сети с заземлением: инструктаж по проведению работ

Электрическая энергия используется в жилищно-хозяйственном секторе повсеместно и активно. Это один из основных энергетических ресурсов, применение которого, однако, совсем небезопасно. С целью обеспечения безопасности используют разные методы защиты.

В частности, подключение УЗО к однофазной сети с заземлением предотвращает поражение человека током, поломку оборудования, возгорание электропроводки. Но чтобы устройство смогло выполнять эти задачи, необходимо правильно подобрать защитный прибор и грамотно внедрить его в электрическую сеть.

Решению этих вопросов и посвящена наша статья. Мы расскажем вам, какие параметры важно учесть при выборе УЗО, обозначим требования по монтажу аппарата, а также опишем порядок работ по подключению устройства к однофазной сети.

Какими мерами защиты обеспечивает УЗО?

Конечно же, внедрение защитных приборов в систему электроснабжения сопровождают определенные правила. Рассмотрим таковые применительно к установке УЗО.

Защитный модуль из серии подобных аппаратов спроектирован как универсальный прибор, поэтому большинство моделей призваны уберечь от различных негативных проявлений в процессе пользования электрическими сетями.

УЗО работает в трех направлениях защиты:

• предотвращение поражения электротоком;
• пробой цепей с последующей утечкой тока на корпус аппаратуры;
• короткое замыкание электропроводки.

Следует отметить: все три направления защиты работают наиболее эффективно при условии подключения прибора по схеме с заземлением.

По сути, не исключается (и часто применяется) также схема без участия «земли». Однако при таком варианте эффективность действия прибора снижается существенно.

Приборы УЗО считаются обязательным компонентом распределительных электрических щитов любого назначения — стационарно установленных, временного действия, переносных.

Нередко они встраиваются в конструкции розеток или вилок, посредством которых выполняется подключение инструмента и бытовых электроприборов, эксплуатируемых в условиях влажных, пыльных помещений.

Выбор устройства с учетом проектных параметров

Процесс проектирования электроустановок специализированными проектными организациями должен предусматривать довольно сложную задачу выбора подходящих УЗО из ассортимента рынка электрооборудования.

Эта задача действительно сложная. Современный рынок электроприборов, включая УЗО, отличается своеобразным ассортиментом. Это результат отсутствия жесткого контроля качества со стороны государственных структур.

На рынке присутствует масса разнообразных устройств, изготовленных большим числом производителей, многие из которых далеко не всегда придерживаются действующих нормативов.

Потенциальному обладателю УЗО не остается ничего иного, как принимать информацию, что предоставляет производитель устройства. Дополнением гарантий является сертификат соответствия и пожарной безопасности.

Отсутствие таких документов на продаваемый товар – это прямой запрет на установку и эксплуатацию, согласно требованиям действующих стандартов.

Выбор УЗО всегда сопровождается учетом рабочих эксплуатационных параметров и характеристик, которыми в значительной степени определяется качество и надежность прибора.

Необходимо учесть номинальные показатели:

• напряжения;
• тока;
• дифференциального тока отсечки.

Эти главные характеристики должны соответствовать техническим параметрам проектируемой электроустановки или эксплуатируемой электрической цепи.

Качество и надежность действия УЗО определяется некоторыми показателями, общий физический смысл которых зачастую малопонятен.

Этими параметрами, прежде всего, являются номинальный условный ток короткого замыкания и ток номинальной включающей/отключающей способности.

Совсем нечасто производители УЗО отмечают в документах на приборы все отмеченные характеристики. Поэтому необходимо правильно оценить все имеющиеся достоинства и недостатки выбираемых устройств.

С точки зрения технической конструкции, УЗО традиционно характеризуют коммутационным прибором, действие которого определяется режимом ожидания. Устройство не имеет признаков, помогающих визуально определить качество работы.

Но существует единый принцип, на основе которого подобные аппараты функционируют одинаково. Прибор включается в цепь рабочего тока и если появляется ток утечки с определенным значением, превышающим значение уставки, УЗО попросту размыкает силовую цепь.

Насколько корректно выполняется размыкание? Оценить быстродействие схемы устройства, коммутационную способность, срок службы и прочие значимые параметры, возможно только методом специализированных испытаний.

Правила для подключения аппарата

Существуют стандарты, коими определяются нормальные условия для установки и последующей эксплуатации УЗО. Эти стандарты зафиксированы, в частности, документами ГОСТ Р 51326.1-99 и Р 51327.1-99.

Поэтому следующих критериев необходимо придерживаться, применяя на практике УЗО:

• оптимальный температурный диапазон окружающей среды -5 + 40°C;
• значение относительной влажности воздуха не выше 50% при +40°C и не выше 90% при +20°C;
• граничное значение высоты над уровнем моря 2000 м;
• отсутствие мощных магнитных полей в непосредственной близости с прибором.

Как указывает ГОСТ Р 50571.3-94, для схем подключения в зданиях важным и необходимым условием нормального действия УЗО в составе электроустановки здания видится отсутствие в зоне его действия какой-либо связи нулевого рабочего проводника с заземленными элементами электроустановки и «земляным» защитным проводником РЕ.

Для системы заземления TN-C-S, в распределительных щитах электроустановок, в точках, где разделяется PEN-проводник, следует предусматривать раздельные зажимы либо шины для нулевого рабочего N и нулевого защитного РЕ проводника.

Учитывая, что прибор УЗО реагирует на «земляную» утечку как нулевого, так и фазного проводника, на линиях, как правило, следует ставить автоматические защитные выключатели.

Внедрение автоматических выключателей позволяет быстро определить неисправный участок цепи путем поочередного отключения отдельных линий.

Благодаря автоматам исключается демонтаж «ВРУ» при обнаружении неисправного участка, включая участок с утечкой по нулевому проводнику.

ГОСТ Р 50571.9-94 содержит конкретные указания, направленные на выполнение действий по защите нулевого рабочего и нулевого защитного проводников.

Проведение работ профессиональными службами

Теоретически и практически тоже с участием специалистов, установка УЗО предполагает выполнение мероприятий по определению порога срабатывания устройства.

Существуют установленные правила – своеобразный инструктаж, где отмечается вся последовательность действий в таких случаях.

1. Прежде всего, от прибора отключается цепь нагрузки по фазе и нулю, для чего используется автоматический выключатель.
2. Далее используется схема подключения к УЗО измерительной аппаратуры и элементов регулировки (потенциометр).
3. Путем изменения сопротивления потенциометра добиваются срабатывания устройства и фиксируют показания тока на измерительном приборе.

Отмеченное значение измерительного прибора в момент срабатывания – это дифференциальный ток УЗО. Зафиксированное показание тока должно находиться в установленном диапазоне.

Если условие не выполняется, установка защитного устройства в цепь запрещается. Необходимо подобрать другой экземпляр, подходящий по параметрам.

При подключении защитных устройств типа УЗО с заземлением, правилами предполагается также проведение работ, направленных на измерение тока утечки в границах зоны защиты прибора.

Обычно подобные мероприятия обязательны для случаев монтажа электромеханических приборов:

1. Через автомат к устройству защиты подключается нагрузка.
2. Согласно тестовой схеме к прибору подсоединяется измерительная цепь, состоящая из магазина сопротивлений и амперметра.
3. Изменяя магазин сопротивлений, добиваются срабатывания устройства и фиксируют показания амперметра.
4. Ток утечки вычисляют по формуле: Iу = I – Iа, где I – отключающий ток цепи, Iа – показания амперметра.

Полученное значение Iу не должно превышать номинальное значение дифференциального тока УЗО более чем на одну треть.

Если такое превышение зафиксировано, это явный признак того, что в границах зоны защиты прибора находится дефектный участок. Для таких случаев правила ПЭУ требуют исполнения необходимых мероприятий, направленных на устранение тока утечки.

Инструктаж на случай бытовой установки

Внедрение УЗО в электрическую сеть бытового назначения, при условии выполненной настройки под параметры электросети осуществляется с соблюдением ряда требований.

Перечень обязательных к выполнению правил:

1. Монтировать на входной линии и подключать прибор следует только за автоматическим выключателем. Обычно промежуточным звеном между двумя приборами является еще и счетчик электроэнергии.
2. Монтажные работы выполняются при полностью обесточенной питающей линии.
3. Номинальный ток автомата выбирается равным, или несколько меньшим относительно значения дифференциального тока прибора.
4. Соединения следует выполнять в строгом соответствии с обозначениями и прилагаемой схемой производителя.
5. В первую очередь выполняются соединения на стороне нагрузки с подводкой фазной и нулевой шин на соответствующие клеммы устройства.
6. Затяжка винтов клемм выполняется с некоторым усилием, достаточным для надежности соединений, но без чрезмерной силы.
7. В последнюю очередь, после проверки надежности всех соединений и отсутствия дефектов, устройство подключают к выходным клеммам автомата.

Отношение к монтажу, настройке и запуску в эксплуатацию защитного устройства не терпит формальностей. Все действия необходимо производить внимательно, с точным расчетом и дублирующими проверками.

В условиях эксплуатации домашних бытовых сетей нередко стараются решать вопрос подключения УЗО и автоматов собственными силами.

Однако этот вариант не гарантирует безопасности. Всегда следует выбирать установку профессиональную – при участии специалистов.

Выводы и полезное видео по теме

Этим видео доходчиво рассказывается и демонстрируется, каким способом включается устройство защиты в схему электросети. Рассматриваются различные схемы:

Ознакомившись с правилами подключения УЗО и порядком выполнения работ, а также особенностями монтажа в условиях однофазной сети с заземлением, можно попытаться все сделать своими руками.

Однако этот вариант оправдан только при наличии настроенного аппарата защиты и определенных навыков проведения электромонтажных работ. В противном случае лучшем решением станет приглашение электрика.

Есть опыт самостоятельного подключения УЗО? Пожалуйста, расскажите читателям о нюансах выбора подходящего устройства защиты и особенностях его монтажа. Комментируйте публикацию, участвуйте в обсуждениях и добавляйте фотографии своих самоделок. Блок обратной связи расположен ниже.

Принцип действия и назначение УЗО в электрических сетях

Устройство защитного отключения или УЗО – это прибор, используемый в электрических цепях для предохранения рабочего персонала и бытовых потребителей от удара электрическим током. Его установка возможна не только в однофазных цепях, но и в питающих линиях трехфазного тока, нередко эксплуатируемых в загородных домах. Для более глубокого понимания особенностей функционирования прибора потребуется разобраться с его назначением, принципом работы, а также со всеми тонкостями монтажа в пределах объекта.

Принцип работы

При знакомстве с автоматом УЗО самое главное – понять принцип его защитного действия. При этом важно отметить следующее:

• в конструкции устройства предусмотрен дифференциальный модуль, фиксирующий разность величин втекающего и вытекающего токов;
• при ее обнаружении он посылает сигнал на исполнительный блок, размыкающий контакты подачи питания;
• поскольку устанавливается автоматический прибор сразу вслед за электросчетчиком (до распределительного автомата), при его срабатывании цепь питания объекта мгновенно отключается.

В каких случаях УЗО необходимо

В качестве надежной защиты УЗО автоматы полезны лишь в следующих случаях:

• при явном повреждении изоляции проводов в электроприборах;
• при небрежном обращении с действующей электропроводкой (прямой контакт с ней при сверлении стен, например);
• при нарушении правил обращения с электрическими приборами.

В ситуации с поврежденной изоляцией часть прямого тока начнет течь через тело человека, прикоснувшегося к проводке. В этом случае защитное устройство сразу же реагирует на обнаруженное несовпадение на входе и выходе и мгновенно отключает линию питания от нагрузки. Отключение автомата происходит настолько быстро, что ток за это время не успевает достичь опасной величины.

При сверлении стены с необесточенной проводкой ток потечет по схеме рука человека – его нога – бетонный пол – арматура заземления дома. Из-за этой утечки возникнет разница входных и выходного токов и автомат тут же сработает.

При неосторожном обращении с электроприборами дело обстоит еще проще. Если включенный в сеть фен, например, упадет в наполненную водой ванну – ток утечки через нее тут же вызовет срабатывание защиты, исключив поражение человека. То же самое произойдет при случайном попадании в воду любого другого включенного в электросеть прибора.

Устанавливать УЗО в питающую цепь объекта незачем в ситуации, когда смонтированная на нем электропроводка находится в ветхом состоянии. В этом случае до ее обновления проще всего поставить УЗО на особо ответственный линейный участок (в подвал или в ванную, например). Если в этом месте проводка сохранилась в нормальном состоянии, устройство будет работать без ложных срабатываний.

Сколько УЗО необходимо для квартиры или дома

Чтобы определиться, сколько приборов необходимо установить в квартире, обычно исходят из действующих нормативов, согласно которым для этого хватает одного УЗО. Для обеспечения более высокого уровня защиты еще одно устройство ставится на особо опасные ответвления домашней электропроводки (в ванную комнату, например).

Установка защиты в отдельную линию с рабочей нейтралью питания позволяет защитить человека от случайного поражения в условиях повышенной влажности.

Нередко дополнительные УЗО ставятся в такие опасные с точки зрения климатических условий помещения, как кухня, чердак и подвал загородного особняка или дома. При этом они могут обслуживать целую группу нагрузок, включая лампочки освещения. Согласно ПУЭ, линейные приборы используются совместно с устройством ограничения по максимальному току (автоматом, рассчитанным на соответствующую уставку). Специалисты советую заменять такую пару комплексным защитным прибором – дифавтоматом, объединяющем в одном корпусе УЗО и автоматический выключатель.

Виды УЗО

По виду тока, коммутируемого в рабочих цепях, известные образцы УЗО подразделяются на следующие классы:

• Приборы типа «АС» предназначены для работы с переменным током аналоговой формы (синусоида).
• Устройства класса «А» реагируют на синусоидальный переменный и пульсирующий постоянный ток.
• УЗО типа «В» работают со всеми видами токов.

По своей конструкции и способу переключения исполнительного модуля известные защитные приборы делятся на электромеханические и электронные устройства.
В первых моделях используются э/м реле обычного типа, в их электронных аналогах – выключатели на полупроводниковых элементах.

Прибор может изготавливаться в виде дифференциального автомата, совмещающего в себе сразу две функции (обычного автоматического выключателя и УЗО). В этом состоит отличие двух типов защитных устройств. Как особая их разновидность рассматриваются автоматы дифференциального тока (АВДТ), обозначаемые как УЗО-Д.

Технические характеристики и расшифровка обозначений

Любой автомат УЗО, включаемый в действующую электрическую цепь, описывается рабочими характеристиками, основными из которых являются:

• торговая марка и серийный номер;
• тип тока, на который реагирует УЗО: постоянный, переменный или пульсирующий;
• номинальный рабочий ток;
• величина утечки, при которой УЗО отключает питающую цепь;
• рабочее напряжение.

Первый из этих показателей наносится фирмой изготовителем на передней панели корпуса прибора. Торговый бренд защитного устройства удается расшифровать сразу и без особых осложнений, ознакомившись с его символичным обозначением. В качестве примера, иллюстрирующего возможность такой расшифровки, приводятся образцы трех различных фирм, каждом из которых производитель обозначает свою марку и серию. Это изделия от производителей Hager, IEK, а также Schneider Electric.

После обозначения серии на корпусе автомата указывается номинальный ток. Под этим значком понимается его максимальная величина, выдерживаемая электроприбором УЗО длительное время без разрушения. Шкала номинальных токов соответствует стандартному ряду аналогичных значений для защитных автоматов, что позволяет заменить оба эти прибора одним дифференциальным устройством.

Дифференциальный ток УЗО – это значение утечки, при котором данный прибор срабатывает наверняка. Этот показатель наносится на корпус устройства и обозначается как IΔn. Расшифровывается значок стоящими после него цифрами, означающими точнее значение параметра для дифференциальных токов из следующего ряда: 6 – 10 – 30 – 100 – 300 – 500 мА. Рабочее напряжение прибора принимает два значения (220 и 380 Вольт).

Порядок подключения

Порядок подключения УЗО в электрическую цепь нормируется действующими стандартами (ПУЭ, в частности). В соответствии с требованиями нормативов место включения прибора определяется с учетом возможности общей или выборочной коммутации питающих линий. Если УЗО используется одно на всю квартиру, оно устанавливается на DIN-рейке электрического щита сразу после электросчетчика и перед линейными автоматами, защищающими отдельные нагрузки.

При применении устройства в качестве селективного элемента оно монтируется в ответвлении от общей линии питания, нуждающейся в особой защите.

При монтаже нужно внимательно следить за тем, чтобы фаза подводящего провода подключалось к верхней клемме с обозначением «1», а отводилась от нижнего контакта под маркировкой «2».

Ноль однофазной сети подключается к верхней клемме под обозначением «N», а отводится от нижнего контакта, имеющего аналогичную маркировку. Для случая установки 4-х полюсного прибора в трехфазной линии питания количество фазных контактов увеличится втрое (клеммы N, к которым следует подключать землю, останутся без изменения).

Правила запуска и эксплуатации

При обслуживании устройства особое внимание обращается на следующие моменты:

• В современных моделях УЗО предусматривается возможность тестирования устройства с помощью специальной кнопки «Тест».
• Эта процедура проводится перед запуском его в эксплуатацию, что позволяет убедиться в правильности подключения прибора.
• Тестирование проводится в двух самых распространенных режимах (10 и 30 мА).

В процессе эксплуатации, согласно требованиям ПУЭ, необходимо периодически проверять тестовую работоспособность устройства, которое может включаться как в линии с заземлением, так и без него. В последнем случае эффективность работы УЗО несколько снижается.

При рассмотрении назначения устройств дифференциального типа следует иметь в виду, что они способны защищать не только силовые цепи. Такой прибор нередко используется и для защиты проводки, прокладываемой до источников света. Это характерно для влажных помещений типа ванны.

Как работает УЗО и что это такое

Время на чтение:

Все электрические сети должны иметь устройства защиты. Не каждый знает, что это за приборы, каким образом они работают. Данная статья поможет понять конструкцию и принцип работы УЗО, разобраться с маркировкой защитных приборов.

Что такое УЗО

Данную аббревиатуру расшифровывают как – устройство защитного отключения. Оно является главным компонентом предохраняющей автоматики в современных электросетях. Прибор отслеживает проходящие токи, а в случае обнаружения утечки – разрывает цепь.

Внешний вид защитного прибора

Назначение

Устройства отключения выпускаются двух видов:

1. Для защиты людей, животных от удара электротоком. Минимальное значение для отключение прибора – 10 мА и 30 мА. Последний является наиболее распространенным. Первый предназначен для помещений с высокой влажностью, его больше всего устанавливают в ванных комнатах. Одно УЗО в экономичных целях обычно обслуживает несколько потребителей. В случае отключения прибора утечку можно обнаружить методом поочередного включения электрических устройств.
2. Для предотвращения пожаров. Приборы имеют более грубую отсечку: 100 мА, 300 мА или 500 мА. Такой номинал отключения не защищает людей от поражения, поскольку 50 мА уже опасен для здоровья. Почему же подобные устройства называют противопожарными? Оказывается, что при повреждении изоляции проводки или сетевой перегрузке возможно короткое замыкание, возгорание. При возникновении чувствительной утечки тока УЗО отключит электроснабжение во всем здании, чем предупредит короткое замыкание, и, как следствие, воспламенение. Противопожарное устройство устанавливается непосредственно сразу после электросчетчика.

Важно! В случае необходимости, для обеспечения стабильности некоторых приборов (например, холодильник, электрический котел, компьютер), нужно рассматривать вариант установления отдельного УЗО.

Принцип работы

Чтобы понять, каким образом защитная конструкция выполняет свои предохранительные функции, нужно разобраться в принципе работы УЗО и схеме подключения. Установлено, что ток из сети проходит по фазному проводнику сквозь нагрузку, а затем возвращается через нейтральный провод. На этой закономерности и формируется работа устройства.

Важно! Принцип функционирования УЗО строится на сравнении значений величин электротока на выходе и входе объекта, который состоит под защитой.

Если Iвх = Iвых, то прибор не отвечает. Как только Iвх > Iвых, защитная конструкция чувствует утечку и в результате реагирует.

Принцип работы УЗО

Иными словами, проходящие по фазному и нейтральному проводу токи должны быть одинаковы (для однофазной сети). Когда сеть трехфазная, то значение в нейтрали равно сумме электротоков, протекающих в фазах. Неравенство электротоков свидетельствует об утечке, на что реагирует прибор.

Схема

В основе типичной схемы расположен трансформатор, который также называют дифференциальным. В нем находятся 3 обмотки:

1. Две из них (первичная, вторичная) замыкаются на нуле и фазе. В этом случае полярность подключения не берется во внимание.
2. Третью подключают к рабочему органу, состоящему из электрических устройств или реле. Исходя из последнего, все УЗО делят на электронные и электромеханические.

Пусковой орган непосредственно повязан с управляющим, состоящим из силовой группы (контактной) и привода. Также в УЗО присутствует тестовая кнопка. Она используется при тестировании аппарата на работоспособность.

Схема конструкции

Технические характеристики УЗО

Расшифровка главных параметров УЗО, к числу которых относятся:

1. Тип защищаемой электрической проводки: однофазная или трехфазная. Данная характеристика определяет число полюсов (два, четыре).
2. Значение номинального напряжения:

• 220 – 240 В для 2-полюсных устройств;
• 80 – 400 В для 4-полюсных.

1. Токовая нагрузка (номинальная). Эта характеристика соответствует такой же у автоматических выключателей (в дальнейшем АВ), но имеет иное назначение.
2. Номинальная величина отключающего электротока с типовыми значениями: 10, 30, 100, 300 мА.

Утвержденные обозначения дифференциального тока:

1. АС – переменный ток синусоидальной формы. Допустимо его постепенное увеличение, резкое возникновение.
2. А – к предшествующей характеристике (АС) прибавляется возможность наблюдать за утечкой выпрямленного электротока.
3. S – маркировка на селективных устройствах, которые имеют большую (в отношении к другим) задержку срабатывания.
4. G – идентичный предшествующему виду (S), но имеет меньшую задержку.

Важная информация! Величина параметра номинального электротока определяет допустимое значение последнего для УЗО. При его подборе нужно учесть такой момент: он должен быть на уровень выше в сравнении с АВ на этой линии.

Маркировка устройства

Определить технические параметры конструкции, заявленные изготовителем, можно по маркированию. На корпусе указывается:

• торговая марка (название фирмы);
• номинальное значение тока, допустимого для эксплуатации конструкции;
• напряжение, частота;
• величина утечки;
• условный электроток короткого замыкания (этот параметр показывает ток, который может выдержать защитный прибор во время отключения);
• схема подключения;
• нормальная температура для эксплуатации УЗО;
• знак (S), если он относится к виду селективных.

Маркировка УЗО

Полезная информация! Рекомендуется раз в месяц принципиально проверять правильность работы защитного прибора при помощи кнопки ТЕСТ.

Маркировка на УЗО разных производителей может немного отличаться: отдельные характеристики убираются или добавляются. Но такие важные параметры, как ток утечки и рабочий, присутствуют всегда.

Варианты подключений

В однофазной сети электроток проходит по 2 проводникам: нулевом (N) и фазном (L). Величина напряжения – 220 В, частота составляет 50 Гц. Подобные сети устанавливают в частных домах, квартирах, общественных зданиях. Общая мощность потребления не может превышать 12 кВт.

Варианты подсоединения УЗО в случае однофазной сети:

1. Общее защитное устройство для однофазной сети. Используется двухполюсный автомат. Система подсоединяется к блоку автоматов, которые обслуживают отдельные линии сети.

Схема подключения общего защитного устройства к однофазной сети

1. Общее устройство защиты со счетчиком. Автомат располагают перед счетчиком, после него – УЗО. Таким образом защищаются люди, бытовые электроприборы, устройство учета.

Схема подключения общего прибора со счетчиком

1. Общее УЗО с группой устройств защитного отключения. Для поиска источника разности токов устройство ставится в каждый контур вместе с автоматами.

Схема подключения общего УЗО с группой защитных приборов

1. Групповое устройство защитного отключения. С целью экономии общее устройство защиты исключается из схемы. Взамен устанавливается двухполюсный автомат (с подключением к счетчику). Затем линии распределяются по группам (автомат и УЗО) для отдельного контура электроснабжения.

В системах с общим употреблением электроэнергии больше 10 кВт применяются трехфазные сети. В них присутствует 3 провода, в каждом из которых фаза переменного электротока сдвинута на 120 ° по отношению к соседнему. Возврат происходит по нулевому проводу.

Способы подсоединения УЗО в случае трехфазной сети:

1. Общее УЗО вместе с групповыми защитными устройствами. Монтируется автомат в центре на 4 полюса, для отдельных сетей применяются однополюсные.

Схема подключения общего УЗО вместе с группами защитных конструкций

1. Схема со счетчиком. Подключение прибора учета происходит стандартно – он располагается между защитным устройством и главным автоматом.

Схема подключения со счетчиком

Практика показывает: установка УЗО снижает риски возникновения серьезных проблем в случае пробивки изоляции на проводах. Нередко это спасает здоровье и в тяжелых случаях – жизнь человека.

УДТ (УЗО): назначение, принцип работы, конструкция

В этой статье мы рассмотрим что такое УДТ, которое некорректно именуют УЗО, его назначение, принцип работы и конструктивное исполнение.

Что такое УДТ?

Согласно ГОСТ IEC 60050-442-2015 [1]:

Устройство дифференциального тока (УДТ) [residual current device, RCD ] — это контактное коммутационное устройство, предназначенное включать, проводить и отключать электрические токи при нормальных условиях эксплуатации и размыкать контакты, когда дифференциальный ток достигает заданного значения при установленных условиях.

В электроустановках зданий для защиты от поражения электрическим током широко применяют различные УДТ бытового назначения, которые соответствуют требованиям ГОСТ IEC 61008-1-2020 и ГОСТ IEC 61009-1-2020. В электроустановках зданий используют также переносные устройства дифференциального тока бытового назначения, которые соответствуют требованиям ГОСТ 31603-2012.

Назначение

О назначении УДТ максимально полно, на мой взгляд, пишет Харечко Ю.В. в своей книге [3]:

« Термин «устройство дифференциального тока» используют в международных и национальных стандартах для обобщенного обозначения защитных устройств или совокупности устройств, каждое из которых выполняет следующие три операции:

1. обнаружение дифференциального тока в своей главной цепи, который появляется при повреждении основной изоляции какой-либо опасной части, находящейся под напряжением, входящей в состав защищаемых им электрических цепей, и ее замыкании на землю;
2. сравнение обнаруженного дифференциального тока со значением дифференциального тока срабатывания;
3. отключение защищаемых им электрических цепей в случае, когда дифференциальный ток в главной цепи превосходит значение дифференциального тока срабатывания. »

Далее Харечко Ю.В акцентирует внимание на том, что является необходимым условием для возможного срабатывания УДТ [3]:

« Устройство дифференциального тока должно отключать защищаемые им электрические цепи только в условиях единичного или множественных повреждений, когда начинает протекать ток замыкания на землю. УДТ также должно срабатывать при неосторожном использовании электрооборудования, когда человек прикоснулся к какой-то части, находящейся под напряжением, и через его тело протекает ток замыкания на землю. В нормальных условиях, при которых нет замыкания на землю, УДТ не должно срабатывать. »

Ю.В. Харечко при этом приводит пример описания пути протекания тока замыкания на землю для системы TT, представленной на рисунке 2 настоящей статьи:

« Ток замыкания на землю может возникнуть из-за повреждения основной изоляции какой-либо опасной части, находящейся под напряжением, в электрических цепях, включенных после УДТ. Повреждение основной изоляции опасной части, находящейся под напряжением, обычно сопровождается ее замыканием на открытую проводящую часть электроприемника класса I. Из опасной части, находящейся под напряжением, ток замыкания на землю протекает в открытую проводящую часть. Затем этот ток протекает из открытой проводящей части электроприемника в защитный проводник и далее через заземляющее устройство электроустановки здания – в землю. »

Отличие УДТ от УЗО

Наверное каждый, кто читает эту статью слышал о таком устройстве как “УЗО”, а возможно даже и применял его в быту. Но нужно четко и однозначно понимать, что на самом деле мы используем не УЗО, а УДТ (устройство дифференциального тока), которое используют для защиты от поражения электрическим током в электроустановках зданий.

Это следует из анализа действующей нормативной документации, которую провел Харечко Ю.В. в своей книге [3] и подытожил следующим образом:

« Термин «устройство защитного отключения» необходимо заменить термином «устройство дифференциального тока» с целью исключения использования в национальной нормативной документации двух разных терминов для обозначения одного и того же защитного устройства. Такая замена позволит уменьшить число ошибок, допускаемых при разработке новых национальных нормативных документов. »

Принцип работы УДТ

В этой статье, для простоты изложения и понимания, я расскажу о устройстве и принципе работы УДТ в идеальных электрических цепях, в которых нет токов утечек. В тоже время, в электрических цепях электроустановок зданий всегда протекают токи утечки, которые могут вызвать ложные срабатывания УДТ. Для уменьшения вероятности ложных срабатываний устройств дифференциального тока их характеристики следует согласовать с характеристиками электрических цепей, которые подключены к УДТ. Харечко Ю.В. в 4 части терминологического словаря по низковольтным электроустановкам [4] детализирует это:

« В электрических цепях с нормальной (неповрежденной) изоляцией частей, находящихся под напряжением, всегда имеется ток утечки. Его величина в системах TN-C, TN-S, TN-C-S и TT ничтожна по сравнению с током замыкания на землю. Однако при большом числе одновременно включенных электроприемников класса I их суммарный ток утечки может превысить номинальный отключающий дифференциальный ток устройства дифференциального тока, инициировав тем самым его автоматическое срабатывание. Для гарантированного исключения ложных оперирований УДТ его номинальный отключающий дифференциальный ток I_Δn должен превышать суммарный ток утечки в электрических цепях, подключенных к УДТ I_EL. »

Итак, любой УДТ имеет в своем составе дифференциальный (суммирующий) трансформатор. С его помощью он определяет дифференциальный ток I_Δ, который представляет собой действующее значение векторной суммы электрических токов, протекающих в проводниках своей главной цепи и разрывает эту цепь тогда, когда I_Δ превышает заданное значение (номинальный отключающий дифференциальный ток I_Δn) или равна ему. То есть условие срабатывания УДТ следующее: I_Δ ≥ I_Δn. Дифференциальный трансформатор, таким образом, является тем ключевым элементом, посредством которого можно отслеживать появление тока замыкания на землю, создающего реальную опасность для человека и животных.

Следует добавить, что I_Δn устанавливается изготовителем устройства и указывается обычно на его корпусе, к примеру, I_Δn = 0,03 А для УДТ бытового назначения.

Рассмотрим пример функционирования двухполюсного УДТ, используемого в однофазных электрических цепях.

Дифференциальный трансформатор в нем имеет две первичные обмотки, выполненные двумя проводниками главной его цепи, и одну вторичную обмотку, к которой подключен расцепитель дифференциального тока, вызывающий срабатывание УДТ с выдержкой времени или без нее, когда I_Δ ≥ I_Δn.

На рисунке 1 иллюстрируется работа ДТ УДТ при нормальных условиях и при условиях повреждения в электрической цепи:

Рис. 1. Принцип действия УДТ (рисунок на базе рисунка 1 из [2])

На схеме:

• I₁ и I₂ – токи в первичных обмотках дифференциального трансформатора;
• I_р – ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора;
• I_н – ток нагрузки;
• I_EF – ток замыкания на землю;
• Ф₁ и Ф₂ – магнитные потоки в сердечнике дифференциального трансформатора;
• РДТ – расцепитель дифференциального трансформатора УДТ;
• H – электрооборудование класса I

Нормальные условия

Максимально правильно, на мой взгляд, принцип действия УДТ при нормальных условиях оперирования электрической цепи, а также при условиях повреждения в электрической цепи описал Харечко Ю.В. в своей статье [2]. Приведу некоторые цитаты из этой статьи:

« Рассмотрим нормальные условия в электрической цепи, при котором отсутствуют какие-либо повреждения основной изоляции опасных токоведущих частей и нет замыкания на землю. »

« В обоих проводниках главной цепи УДТ протекают электрические токи, равные по своему абсолютному значению току нагрузки I_н. »

Из вышесказанного получаем:

Поэтому векторная сумма указанных электрических токов равна нулю:

« Магнитные потоки Ф₁ и Ф₂, создаваемые электрическими токами I₁ и I₂ в сердечнике дифференциального трансформатора, также направлены навстречу друг другу и равны между собой по абсолютному значению: | Ф₁ | = | Ф₂ |. »

Харечко Ю.В. вполне обоснованно подытоживает [2]:

« Магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ взаимно компенсируют друг друга. Поэтому суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора равен нулю: Ф_Δ = | Ф₁ — Ф₂ | = 0 »

« В результате этого абсолютная величина электрического тока, который может протекать в электрической цепи, подключённой ко вторичной обмотке дифференциального трансформатора, также будет равна нулю: | I_р | = 0 »

При указанных условиях РДТ, который подключён ко вторичной обмотке ДТ, не может сработать. Поэтому в нормальных условиях электрической цепи УДТ не размыкает контакты своей главной цепи и, следовательно, не отключает присоединённые к нему внешние электрические цепи.

Как итог, в нормальных условиях электрической цепи УДТ не срабатывает и, следовательно, не отключает подключенные к нему внешние электрические цепи.

Условия повреждения

При условиях повреждения в электрической цепи происходит повреждение основной изоляции опасной части, находящейся под напряжением, и её замыкание на землю.

Харечко Ю.В. в своей статье [2] обстоятельно рассмотрел как работает УДТ при условиях повреждения в электрической цепи. Приведу некоторые цитаты из этой статьи:

« При этой ситуации, по одному из проводников главной цепи УДТ помимо тока нагрузки I_н протекает ток замыкания на землю I_EF. Поэтому абсолютное значение электрического тока, протекающего в одной из первичных обмоток дифференциального трансформатора, превышает абсолютное значение электрического тока, который протекает в другой его первичной обмотке: | I₁ | > | I₂ |. »

« Векторная сумма электрических токов в проводниках главной цепи устройства дифференциального тока будет отлична от нуля: I_Δ=| I₁ – I₂ |=| I_н + I_EF – I_н | = | I_EF |. »

То есть по сути, в этой ситуации дифференциальный ток будет равен по абсолютному значению току замыкания на землю.

Следовательно, посредством дифференциального тока отслеживают появление тока замыкания на землю, представляющего реальную опасность для человека, особенно когда он протекает через его тело.

« Магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ в сердечнике дифференциального трансформатора, прямо пропорциональные электрическим токам I₁ и I₂, не равны между собой по абсолютному значению: | Ф₁ | > | Ф₂ |. »

« Они не могут компенсировать друг друга, поэтому суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора отличен от нуля: Ф_Δ = | Ф₁ – Ф₂ | > 0. »

« Абсолютная величина электрического тока, который протекает в электрической цепи, подключённой ко вторичной обмотке дифференциального трансформатора, также будет больше нуля. | I_р | > 0. »

Харечко Ю.В. подводит закономерный итог:

« В указанных условиях расцепитель дифференциального тока может сработать под воздействием электрического тока I_р, побуждая УДТ разомкнуть свои главные контакты и отключить присоединённые к нему внешние электрические цепи. »

« В трёхфазных электрических цепях применяют трёхполюсные и четырёхполюсные УДТ, которые оснащены дифференциальными трансформаторами, имеющими соответственно три и четыре первичные обмотки. Эти дифференциальные трансформаторы функционируют так же, как и дифференциальный трансформатор двухполюсного УДТ. Векторные суммы электрических токов, протекающих в главных цепях УДТ, они определяют с учетом запаздывания и опережения по фазе электрических токов в проводниках, подключенных к УДТ. »

Конструктивное исполнение

Харечко Ю.В. в своей книге [3] описывает конструктивное исполнение УДТ следующим образом:

« Конструктивное исполнение устройства дифференциального тока (смотрите рисунок 2), таким образом, специально ориентировано на обнаружение и оценку тока замыкания на землю I_EF в совокупности с током утечки I_EL путем определения дифференциального (суммарного) тока в проводниках главной цепи УДТ, которое производится посредством его дифференциального трансформатора, размещенного между входными и выходными выводами УДТ. »

На рисунке 2 показано:

• 1 – заземляющее устройство нейтрали источника питания;
• 2 – заземляющее устройство электроустановки здания;
• 3 – главные контакты УДТ;
• 4 – механизм размыкания УДТ;
• 5 – расцепитель дифференциального тока УДТ;
• 6 – дифференциальный трансформатор УДТ;
• 7 – выводы УДТ;
• 8 – электрическая цепь контрольного устройства УДТ;
• 9 – электроприемник класса I.

« В механизме устройства дифференциального тока выполняется сравнение дифференциального тока в главной цепи УДТ с дифференциальным током срабатывания. В том случае, если дифференциальный ток превосходит отключающий дифференциальный ток УДТ или равен ему, оно отключит защищаемые электрические цепи. Для выполнения двух последних операций в устройстве дифференциального тока предусмотрен расцепитель дифференциального тока, подключенный к вторичной обмотке дифференциального трансформатора. »

Как выбрать и подключить УЗО
для безопасной эксплуатации электроприборов

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

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

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

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

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

Как выбрать УЗО

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

Какой тип УЗО лучше для квартиры
электромеханическое или электронное

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

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

Основные технические характеристики УЗО

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

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

Маркировка УЗО

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

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

Электрическая схема подключения УЗО в щитке

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

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

Устройство и принцип работы УЗО

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

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

Принцип работы электромеханического УЗО

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

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

Принцип работы электронного УЗО

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

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

Крепление УЗО в щитке на DIN-рейке

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

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

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

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

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

Как правильно подключить провода к УЗО

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

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

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

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

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

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

Обязательно ли устанавливать УЗО

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Зачем нужны УЗО, если есть АВ?

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

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

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

Пояснение работы устройства

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

Ток срабатывания

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

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

Принцип работы УЗО и схема подключения

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

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

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

Разновидности УЗО

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

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

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

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

Трехфазное УЗО

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

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

Трехфазное УЗО без нулевого проводника

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

Особенности применения одно- и трехфазных УЗО

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

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

Работа УЗО без заземления

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

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

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

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

Принцип действия, устройство и установка УЗО

Что такое токи утечки и как от них защититься? Устройство защитного отключения (УЗО) вовремя фиксирует дифференциальные токи и размыкает электрическую цепь. Другими словами, установка этого прибора поможет защитить дом от пожара и спасти жизнь. Как устроено УЗО и как оно работает? Читайте в этой статье.

Содержание:

1. 1. Конструкция УЗО
2. 2. Особенности устройства
3. 3. Принцип действия устройства защитного отключения
4. 4. Основные характеристики УЗО
5. 5. Как устанавливать УЗО

Встреча с током утечки может произойти, если у прибора, например, утюга, повреждается изоляция проводов из-за износа или внешних воздействий. Ток начинает утекать через бреши, наделяя корпус прибора опасным электрическим потенциалом. Касаясь включенного утюга, человек принимает часть электрического тока, замыкая цепь на себя. Это нередко приводит к печальным последствиям. Кроме того, результатом утечки тока может стать перегрев проводов и даже пожар. Защитить от беды способно заземление. Однако нередки случаи, когда заземляющий контур находится слишком близко к дому, плохо изолирован или в помещении высокая влажность. Тогда заземление может пропускать ток через металлоконструкцию здания. Это наблюдается в частных домах с заземлением, сделанным непрофессионально. А в помещениях с повышенной влажностью, например, в ванной или на кухне, установка узо просто необходима.

Конструкция УЗО

Устройства защитного отключения по принципу работы делятся на две группы.

Электромеханические УЗО не требуют внешнего электропитания и включают в себя следующие элементы: трансформатор тока с двумя обмотками, чувствительный магнитоэлектрический элемент и высокоточное поляризованное реле. Трансформатор – это сердце устройства. У однофазного узо первичная обмотка состоит из двух проводов – фазного и нулевого, у трехфазного – из четырех: три из них фазные и один нулевой. Вторичная обмотка – это провод, который соединен с реле.

Электронные УЗО требуют отдельного электропитания. Имеют примерно такое же строение, как электромеханические. Но вместо магнитоэлектрического элемента используют сразу несколько устройств: компаратор, обеспечивающий сравнение токов, выпрямитель и усилитель сигнала, а поляризованное реле заменено обычным.

Особенности устройства

Почему именно УЗО – эффективное средство защиты от токов утечки? Если сравнивать его с выключателями, то узо наиболее чутко реагирует именно на дифференциальный ток, тогда как выключатели уделяют внимание перегрузке в сети и коротким замыканиям.

Человек ощущает боль при воздействии тока величиной 3 – 5 мА. Ток со значением до 30 мА называется током неотпускания, когда человек не может самостоятельно оторвать руку от токоведущей части. Электрический ток от 30 до 100 мА считается смертельно опасным, так как вызывает фибрилляцию (частые сокращения) сердца. УЗО позволяет разорвать электрическую цепь еще до того, как величина тока достигнет опасного для человека значения.

Принцип действия устройства защитного отключения

В основе работы лежит принцип фиксации дифференциальных токов. Векторная сумма токов в фазном и нулевом проводах равна нулю, когда электрическая цепь замкнута. Если появляется разница между значениями силы тока, значит, часть энергии уходит из цепи. Задача УЗО – постоянно сравнивать значения в фазе и нуле и при появлении малейшей разности отключать питание.

Элементом в устройстве, который отвечает за фиксацию тока утечки, является трансформатор дифференциального тока. Рассмотрим, как работает двухполюсный автомат узо с обычным электромеханическим реле. Классический тороидальный трансформатор для двухполюсного дифференциального выключателя имеет две силовые и одну контрольную обмотки. Силовые обмотки подключены к фазе и нулю и в штатной ситуации создают равные по мощности, но противоположные по заряду магнитные поля, которые взаимокомпенсируются. При возникновении разности токов мощность у магнитных полей также изменяется, вызывает в контрольной обмотке электродвижущую силу (ЭДС) и провоцирует появление тока. Это значение усиливается с помощью усилителя сигнала и сравнивается с эталоном в микросхеме. В случае если ток утечки превышает порог отключения, реле воздействует на расцепитель силовых контактов и питание отключается.

Основные характеристики УЗО

Устройства подбирают по нескольким параметрам.

Число полюсов указывает, сколько проводов можно подключить к устройству. Для однофазных сетей (220 В) – одно- и двухполюсные УЗО; для трехфазных сетей (380 В) – трех- и четырехполюсные устройства. При срабатывании прибора расцепляются все связи.

Тип расцепления может быть двух вариантов: АС – устройства срабатывают при утечке переменных (синусоидальных) токов; А – рассчитаны на срабатывание при утечке как переменных, так и постоянных токов. Иногда в инструкциях к бытовым приборам можно встретить требование установить автомат узо именно этого типа, так как он имеет более широкий спектр токов отключения.

Номинальный ток может быть в диапазоне от 16 до 63 А. У каждого аппарата есть свой предел пропускаемого тока. В зависимости от количества потребителей на линии подбирается УЗО со значением номинального тока.

Ток срабатывания может быть от 6 до 500 мА. По достижении определенного значения тока утечки устройство отключается.

Как устанавливать УЗО

Так как монтаж устройства связан с высокой опасностью и риском поражения электрическим током, его должен выполнять специалист. Если вы имеете квалификацию электрика или у вас есть базовые знания электротехники и основ безопасности, то можете выполнить подключение узо самостоятельно.

Устройство защитного отключения размещается в разрыве электрической цепи и устанавливается параллельно с группой приборов, которые находятся под защитой. Процесс установки происходит в такой последовательности.

1. Продумывается схема подключения узо – производится расчет, сколько устройств понадобится на квартиру или дом.
2. Определяется местоположение электрического щитка. В стене и в местах крепления на щите сверлятся отверстия для фиксации с помощью дюбелей и шурупов.
3. В щит устанавливается DIN-рейка, на которую крепится УЗО и слева от него – автоматический выключатель.
4. Перед тем как выключить напряжение, с помощью индикаторной отвертки определяется фазный провод со стороны электросети и со стороны нагрузки.
5. Провода со стороны источника питания заводятся в клеммы выключателя сверху.
6. От нижних контактов выключателя протягиваются провода-перемычки к верхним клеммам узо. К нижним контактам подсоединяются провода с нагрузки. Важно соблюдать соответствие проводов фазы, нуля и нейтрали сверху и снизу.
7. По окончании монтажных работ еще раз визуально проверяется правильность подключения всех проводов и только после этого подается питание на цепь.
8. Проверяется работа УЗО и выключателя с помощью кнопки «ТЕСТ» – она имитирует нештатную ситуацию и заставляет автомат сработать.

Внимание! Нельзя устанавливать УЗО в системе заземления TN-C, так как в контуре совмещены функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводника по всей длине. Это значит, что устройство может просто не ощутить разницы потенциалов во время утечки тока и, соответственно, не отключит напряжение.

Выбор и установка устройств защитного отключения занимает не так много времени, зато обеспечивает вашу безопасность. Для квартиры или дома может понадобиться несколько устройств – расчет лучше доверить специалисту или произвести самостоятельно. В ассортименте нашего интернет-магазина вы можете купить узо производителей ABB, IEK, Legrand, СВЕТОЗАР, ЭКФ. Выбирайте с подходящим значением номинального тока и тока утечки. Заказывайте не выходя из дома – по телефону или используя услугу «Купить в 1 клик»!