Устройство узо и принцип действия

Коротко о параметрах УЗО

Несмотря на не слишком сложное устройство, параметров, по которым надо подбирать УЗО немало. Это:

  • Количество фаз и номинальное напряжение. Для однофазной сети все понятно — только устройства для 220 В. Для трехфазной могут быть варианты. На входе обычно ставят приборы для одновременного отключения всех трех фаз (380 В), такие же, но меньшего номинала ставят на линии питающие трехфазную нагрузку. На нагрузку, подключаемую к одной из фаз, ставят однофазные модификации (на 220 В).

  • Номинальный ток. Это ток, который устройство может пропускать через себя длительное время без каких-либо негативных последствий. Выбирается либо таким же, как у автомата который стоит перед УЗО, либо на ступень выше.
  • Номинальный отключающий ток. Это то значение тока утечки, при котором сработает переключатель. Этот параметр может быть 10 мА, 30 мА, 100 мА, 300 мА. На входе ставят 100-300 мА, на отельные линии к потребителям 10 мА и 30 мА.
  • Тип тока утечки. Определяет утечку какого тока будет отслеживать устройство: постоянного, переменного, пульсирующего.

Все эти параметры выбираются при составлении схемы, так как для выбора важно сечение провода, подключаемая нагрузка и еще много деталей. Так что для начала надо определиться с количеством и мощностью потребителей (лампочек, крупной и мелкой бытовой техники, нагревателей и т.д.)

Виды и типы

Современные производители предлагают самые разные виды и типы УЗО. Два самых популярных типа агрегатов по своему внутреннему исполнению на рынке электротоваров – это электромеханические (не зависят от силы тока) и электронные (зависят). Также выделяют селективные и противопожарные устройства.

Электромеханическое

Электромеханические УЗО широко популярны в использовании и применяются в электрических цепях переменного тока. Чем это вызвано? Тем, что при обнаружении утечки такое устройство сработает, предотвратив печальные последствия даже при самом мизерном напряжении.

Такой тип УЗО во многих странах считается эталоном качества и тем, которое обязательно к повсеместному использованию. Немудрено, ведь такое УЗО будет работоспособным даже при отсутствии нуля в сети и может спасти чью-то жизнь.

Электронное

Такие УЗО легко найти на любом строительном рынке. Разница их от электромеханических в наличии внутри платы с усилителем, для работы которой необходимо питание.

Однако у таких УЗО, как уже было сказано, есть огромный недостаток – не факт, что они сработают при утечке тока (все зависит от напряжения в сети). Если отгорел ноль, а фаза осталась, то риск поражения током никуда не девается.

Селективное

Главное отличие селективного УЗО от «собратьев» — наличие в схеме функции выдержки времени отключения цепи, которой питается нагрузка, т.е. селективности. Зачастую этот параметр не превышает 40 мс. Из этого мы делаем вывод, что селективные приборы не годятся для защиты от поражения при непосредственном прикосновении.

Ещё одной особенностью селективных агрегатов является хорошая устойчивость по реакции на скачки тока и напряжения (вероятность ложных срабатываний почти нулевая).

Противопожарное

Как следует из названия, такие УЗО используются в системах электроснабжения квартир и домов для предотвращения возгораний. Однако защитить человека они не в состоянии так как ток утечки, на который они рассчитаны равен 100 или 300 мА.

Обычно эти агрегаты устанавливаются в щитах учета или в этажных распределительных щитах. Их основная задача:

  • защита вводного кабеля;
  • защиты линий потребителей, в которых дифференциальная защита не установлена;
  • как дополнительная ступень защиты (если стоящий ниже него аппарат вдруг не сработал).

Количество полюсов

Так как УЗО работает на сравнении токов, которые проникают сквозь дифференциальный орган, то численность полюсов у агрегата совпадает с числом токоведущих проводников. В некоторых случаях УЗО дозволено использовать с 4-мя полюсами для работы в двух- или трехпроводной сети.

При этом не забудьте оставить в запасе свободные полюса фаз. Агрегат будет благополучно делать свое дело не полностью, а частично, что, в общем-то, невыгодно с финансовой точки зрения, но возможно.

Watch this video on YouTube

Watch this video on YouTube

Где и сколько устанавливать

Для одно- и двухкомнатной квартиры — в общий электрощиток квартиры. Если площадь жилья большая, то в несколько распределённых по дому локальных электрощитков.

УЗО потребуется общее на всю систему для защиты от пожара, а также на отдельные линии, питающие группы электроприборов с металлическим корпусом (стиральную и посудомоечную машины, электроплиту, холодильник и так далее) — для защиты от удара током. Если появится неисправность или произойдёт авария, будет обесточена не вся квартира, а только одна линия, поэтому виновника срабатывания УЗО будет легко определить.

Электродуга может возникнуть, когда, к примеру, провод от электролампы часто пережимался захлопывающейся дверью и металлическая часть провода внутри повредилась. В месте повреждения будет происходить скрытое от глаз искрение, сопровождаемое повышением окружающей температуры и, как следствие, возгоранием находящихся поблизости легко воспламеняющихся предметов: сначала оболочки провода, а затем дерева, ткани или пластика.

Для защиты от таких скрытых угроз лучше выбирать решения, объединяющие в себе функции автомата, УЗО и защиты от дугового пробоя. На английском языке такое устройство называется arc fault detection device (AFDD), в России используется название «устройство защиты от дугового пробоя» (УЗДП).

Специалист по электрике может включить в схему установку такого устройства, если вы сообщите ему, что вам нужна повышенная степень защиты. Например, для детской комнаты, где ребёнок может неаккуратно обращаться с проводами, или на группы розеток для мощных электроприборов с подверженными излому гибкими проводами.

Не менее важно ставить устройства защиты там, где проводка проложена открытым способом и её могут повредить. А также при планируемом ремонте, чтобы избежать рисков при случайном повреждении скрытой электропроводки во время сверления стен

Как выглядит

На лицевой панели УЗО есть переключатель, при помощи которого можно вручную разрывать цепь или приводит устройство в рабочее состояние. На передней панели также есть кнопка «Тест», предназначенная для тестирования работоспособности устройства защиты. При ее нажатии подключается цепь содержащая резистор, которая эмитирует возникновение утечки. Если прибор исправен, он отключит питание — «рубильник» опустится вниз, размыкая контакт.

Внешний вид УЗО и назначение элементов

В верхней и нижней части устройства есть гнезда для подключения проводов. Вверху подключаются провода, подводящие питание, внизу — линии, которые идут к нагрузке или к нижестоящим устройствам. Через УЗО проходят и фазные провода, и ноль (нейтраль). То есть, при срабатывании, питание отключается полностью.

На корпусе имеются надписи, которые отражают основные параметры. Крепится УЗО на DIN-рейку, для этого есть специфической форы выступы на задней поверхности корпуса. Способы фиксации зависят от фирмы-производителя. Есть модели, которые просто навешиваются, есть с фиксацией при помощи прижимного клапана.

Как обеспечить качественную защиту

Несмотря на явную пользу УЗО, без автомата защиты обойтись не получится. УЗО не реагирует ни на сверхтоки (короткие замыкания), ни на перегрузку. Оно отслеживает только ток утечки. Так что для безопасности проводки необходим еще и автомат. Эту пару — автомат и УЗО — ставят на входе. Автомат обычно стоит до счетчика, защита от утечек — после.

Вместо пары — УЗО+автомат, можно использовать дифференциальный автомат. Это два устройства в одном корпусе. Дифавтомат отслеживает сразу и ток утечки, и короткое, и перегрузку. Его ставят, если есть необходимость в экономии места в щитке. Если такой необходимости нет, предпочитают ставить отдельные устройства. Проще определять повреждение, дешевле замена при выходе из строя.

Для полной защиты электропроводки требуется еще и автомат

Устройство

Устройство УЗО предполагает наличие:

  • датчика утечки;
  • поляризованного магнитного реле.

В основе действия прибора лежат законы, основывающиеся на входящей и выходящей электроэнергии в замкнутых цепях с предельно большими нагрузками. Это свидетельствует о том, что у тока должно быть только одно значение, вне зависимости от фазы прохождения.

Внутри устройства находятся три магнитные катушки. Через первую проходит фаза, через вторую нуль. Ток создает магнитные поля на входе и на выходе катушек прибора.

Если все работает, как должно, взаимные поля уничтожают друг друга. Если на одной из катушек происходит нарушение баланса, то есть образуется утечка тока, то это приведёт к действию третей катушки, имеющей реле для отключения питания.

Принцип действия УЗО

Рассматривая для чего ставится УЗО, следует не забывать о том, как работает это устройство. Данный прибор известен еще под названием дифференциального автомата или по-другому он может называться автоматом дифференциального тока. Таким образом, принцип работы заключается уже в самом названии этого устройства, то есть в определении разницы между входящим током – фазой и выходящим – нулем. При достижении током на входе и выходе разницы заданной величины, происходит отключение устройства и размыкание цепи.

Поэтому, решая для чего ставят УЗО, необходимо выбирать эту разницу заведомо ниже той, которая может принести человеку существенный вред. Чаще всего данное значение выбирается в пределах от 15 до 30 мА. Принцип действия устройства позволяет размыкать цепь без контакта человека с опасным участком, а по самому факту утечки тока. Таким образом, использование УЗО позволяет не только сохранить жизнь и здоровье людей, но и предотвратить материальные потери от утечек тока и возможных пожаров.

Отсюда следует, что УЗО и автоматический выключатель не могут взаимно заменять друг друга. Защитное устройство не спасет от коротких замыканий и скачков напряжения, а автомат не отреагирует на утечку тока. Поэтому качества обоих приборов соединились в дифавтомате, более известном, как дифференциальный автоматический выключатель.

Как работает УЗО?

Основной его задачей является — защита человека от поврежденного прибора, корпус которого имеет опасный потенциал. На верхние клеммы УЗО подключается фаза и ноль от источника питания, на нижние клеммы фаза и ноль которые идут на нагрузку. Электрический ток в этом случае протекает от источника питания, проходит через УЗО на электроприбор, затем снова через УЗО возвращается в сеть.

Отсюда делаем вывод, что УЗО — это некий контролер, который контролирует силу тока на «входе» и «выходе». Если токи на входе и выходе УЗО не равны между собой значит где то есть утечка. На эту утечку устройство защитного отключения очень быстро реагирует и за время около 0.04 сек срабатывает и отключается.

Проще говоря, в нормально функционирующей электросети существенной разницы по величине между входящим и выходящим токами, которые проходят через УЗО быть не должно. Если количество уходящего и возвратившегося тока одинаково, то отключения не будет. Но если ток нашел другую дорогу, и часть его «утекла», УЗО обязательно отключится и прекратит подачу электропитания.

В то же время нужно помнить, что УЗО способно значительно улучшить безопасность электрических установок, но оно не в силах полностью устранить риск электрического поражения или пожара. УЗО не реагирует на аварийные ситуации, если они не сопровождаются утечкой тока. Например, такие как, короткое замыкание и перегрузка.

Зачем нужно УЗО на 100 мА или применение УЗО для защиты от пожаров

Для защиты человека от поражения током устанавливают УЗО с номинальным током утечки порядка 10 – 30 мА. А почему? Да все просто, потому что ток большего значения может стать для человека летальным.

Но фирмы производители выпускают устройства защитного отключения с номинальным током утечки в 100, 300 и да же 500 мА. Вы не задумывались о том, для чего нужно УЗО с таким номиналом.

Всем известно, что при силе тока 50 мА человек без помощи посторонних не сможет освободиться от электрического провода. А значение равное 80 мА приводит к мгновенной смерти. В чем выражается потребность установки устройств высоких номиналов? На самом деле для защиты от поражения током такие УЗО не применяются, их задача немного другая.

Необходимость применения УЗО с номиналом от 100 мА и выше связана с тем, что в практически каждой системе электропитания присутствуют «блуждающие» токи. Иными словами, происходит утечка естественных токов. В любом устройстве нет идеальной изоляции, всегда присутствует естественная утечка тока.

Даже в проводах, которые используются для монтажа электропроводки, есть естественная утечка и тем она больше чем длиннее проводка. Если установить УЗО с номиналом 30 мА на большой дом скажем 2-х, 3-х этажный, то оно от естественной утечки токов будет попросту ложно срабатывать.

Устройства защитного отключения, рассчитанные на ток утечки 300 мА, позволяют предотвратить возникновение пожара. Например, при продолжительной утечки тока, равного 200—500 мА выделяется такая тепловая энергия, которой вполне хватит, чтобы воспламенить близко находящиеся материалы и привести к пожару.

Поэтому основная задача данного типа защитного устройства состоит в противопожарной защите. Также УЗО с номиналом 100 мА – 500 мА обеспечивают резерв основных УЗО. Их установку производят на вводе в помещение.

Смысл работы заключается в следующем: сначала отключаются УЗО с низшим номиналом, но если по какой то причине оно не отключилось ( например из-за неисправности) и утеска продолжается, то через время срабатывает вводное.

Установив устройство защитного отключения — вы тем самым сбережете жизнь и здоровье своих близких!

Принцип работы УЗО

Очень наглядно принцип действия УЗО в однофазной сети, отражает следующая схема:

На ней изображено двухполюсное устройство защитного отключения (1), к верхним клеммам которого подключены фазный (2) и нулевой (3) проводники вводного электрического кабеля, а к нижним фазный (4) и нулевой (5) проводники, идущие на нагрузку, например, к электрической розетке, к которой подключен электроприбор – в данном случае водонагреватель (6). К корпусу которого, напрямую, минуя УЗО, подключен защитный проводник – заземление (7).

В штатном, нормальном режиме работы, электроны двигаясь по фазному проводнику проходят через УЗО на нагрузку – ТЭН водонагревателя затем выходят по нулевому проводнику, так же проходя через УЗО и направляются в землю. I1=I2

При этом токи, входящий в узо по фазному проводнику (2) и выходящий из него по нулевому (3), будут одинаковыми по значению, но противоположными по направлению.Теперь давайте представим, что нарушилась изоляция ТЭНа, и часть электрического тока, через теплоноситель — воду стало поступать на корпус водонагревателя, а затем через заземляющий проводник (7), уходить в землю.

Теперь, ток входящий по фазному проводнику (2) количественно равен сумме тока на нулевом проводнике (3), все также идущему от ТЭН через УЗО, и тока утечки, уходящего через корпус на землю (7) I1=I2+I3. Соответственно, входящий ток в устройство, больше исходящего, на величину тока утечки I1>I2.

На этом эффекте и основан принцип работы УЗО – оно определяет разницу между величиной входящего тока по фазному проводнику и исходящего по нулевому и, если она будет выше порога срабатывания, УЗО немедленно разрывает электрическую цепь.

Аналогичный принцип действия у устройства защитного отключения и при касании человеком оголенного провода под напряжением, в этом случае часть тока уходит в человеческое тело, образовавшуюся утечку сразу же обнаруживает УЗО и отключает подачу электрического тока. Всё это, как правило, происходит за доли секунд и человек не успевает получить серьезных травм.

Чтобы разобраться, как устройство защитного отключения определяет утечку тока, давайте рассмотрим устройство стандартного УЗО.

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).

Производители

Официального рейтинга производителей УЗО не существует, поэтому следует ориентироваться на отзывы практикующих электриков. Как правило, при сборке «навороченного» щита, специалисты рекомендуют использовать продукцию трех европейских фирм:

  • ABB (шведско-швейцарская компания);
  • Legrand (Франция);
  • Schneider Electric (Франция).

Компания Schneider Electric («Шнейдер Электрик») разработала линийку устройств Easy9, относящихся к среднему ценовому сегменту.

Дифференциальный выключатель EASY 9 (УЗО) 2П 63А 30мА (артикул EZ9R34263). Устройства Easy9 относятся к среднему ценовому сегменту, но при этом отличаются качеством, надёжностью и удобством использования, свойственным аппаратуре верхнего ценового сегмента

Многих электриков не устраивает качество продукции таких компаний, как IEK, TDM, DEKraft, EKF.

Как выбрать

Хороший электрик порекомендует вам производителя УЗО и рассчитает нагрузку, но вам нужно быть уверенным в правильности рекомендаций

А если для ремонта вы закупаете всё сами, то тем более нужно понять, на что обращать внимание при выборе устройства

Цена

Не приобретайте устройство в низшем ценовом диапазоне. Логика простая: чем более качественные компоненты внутри, тем выше цена. Например, в некоторых дешёвых устройствах нет защиты от прогара, а это может привести к воспламенению.

Дешёвый прибор может быть сделан из хрупких материалов и легко сломаться, когда вы поднимете вверх опустившийся при срабатывании рычажок. По стандарту УЗО должно быть рассчитано на 4 000 срабатываний. Это означает, что озадачиться выбором вам придётся всего лишь раз, но только в том случае, если вы приобрели качественный товар. Купив некачественное устройство, вы подвергаете риску себя и близких, не говоря уже о материальных потерях при возгорании.

Качество корпуса

Обращайте внимание на то, как плотно прилегают друг к другу все части устройства. Лицевая панель должна быть монолитной, а не состоять из двух половинок

Предпочтительный материал — термостойкий пластик.

Вес устройства

Отдавайте предпочтение более тяжёлым устройствам. Если УЗО лёгкое, значит, производитель сэкономил на качестве внутренних компонентов.

Что такое противопожарное УЗО

Умные головы придумали как использовать принцип работы УЗО не только для защиты человека от поражения электротоком при повреждении изоляции. То же устройство можно использовать для предотвращения пожаров. Конструктивно они ничем не отличаются, просто рассчитаны на большие токи утечки.

Как работает УЗО в этом случае? Как известно, при протекании токов температура проводников повышается. При достаточной силе тока нагрев может быть настолько большим, что способен вызвать пожар. Если на вводе в дом поставить аппарат с током утечки 100 мА и выше, человека от поражения электротоком оно не спасет, а вот возникновение пожара очень даже может предотвратить. Как? Вполне может статься, что одно из устройств защиты окажется неисправным. Изоляция фазы будет испорчена, что рано или поздно приведет к пожару. Может оказаться так, что повреждение окажется на незащищенной части линий. Вот в этом случае противопожарное УЗО отключит питание. Это будет значить, что «утекать» стало слишком много и надо провести ревизию проводки: измерить изоляцию, проверить нагрев и т.д.

После счетчика ставят противопожарное УЗО

Ставится противопожарное защитное устройство после счетчика. Если говорить о параметрах, минимальный отключающий ток — 100 мА. Тип — лучше селективный, а вот время выдержки выбирайте сами. Селективность спасет от ложных срабатываний. Ниже, после противопожарного УЗО, ставят защиту на линии, выбирая отключающий ток утечки в зависимости от типа нагрузки.

Если следовать ГОСТу, то на линии освещения, расположенные в помещениях с нормальными условиями эксплуатации установка защитных устройств необязательна. То есть, на линии, которые ведут к освещению, «персональные» УЗО и автоматы можно не ставить.

Маркировка прибора

Что касается маркировки, то она наносится на корпус аппарата для удобства выбора его в плане подбора под условия эксплуатации

Основные характеристики УЗО, на которые необходимо обращать внимание:

  1. номинальный ток с единицей измерения ампер (А);
  2. дифференциальный с единицей измерения миллиампер (мА), это и есть ток утечки;
  3. тип самого прибора.

К примеру, на корпусе могут быть указаны номиналы: 50 А – большим шрифтом, ниже 300 мА – мелким шрифтом. Здесь же будет обозначен тип прибора в виде специального значка. Они показаны на нижнем рисунке, где и расшифровываются.

Здесь же на корпусе, обычно сбоку, обязательно производитель указывает схему подключения аппарата, что является хорошей подсказкой новичкам, которые решили своими руками провести монтаж прибора защиты и отключения от сети.

Итак, маркировка дает возможность сделать правильный выбор, точно подходящий под требования условий эксплуатации УЗО. Тот, кто разберется в ней и будет спокойно читать и понимать, что обозначает аббревиатура устройства, тот точно подберет аппарат под нужды электрической сети. Тем более, когда дело касается установки по участкам.

Есть еще один часто задаваемый вопрос, который звучит так – как можно отличить электро механическое УЗО от электронного? По внешнему виду вы его никак не отличите, поэтому советуем рассмотреть схему, нанесенную на корпус.

  • У электромеханического на схеме дифференциальный трансформатор (обозначается значком, похожим на сигару, то есть прямоугольник со скругленными торцами) соединен напрямую с реле поляризации (оно обозначается квадратом).
  • У электронного между трансформатором и реле установлено плато усилителя (оно на схеме в виде треугольника). Кстати, именно это плато и требует наличия напряжения, именно его приходится подпитывать.

Расшифровка маркировки и обозначений УЗО

Есть еще один вариант, как отличить два вида друг от друга. Для этого понадобится магнит, которым немного надо поводить по корпусу УЗО: сначала по лицевой панели, затем сбоку. Главное, чтобы прибор был включен. Если оно сработает на отключение, значит, это электромеханический аппарат, если нет, то электронный.

Ссылка на основную публикацию