Виды и принцип работы устройства защитного отключения (УЗО). УЗО: устройство, виды, подключение с землей и без, причины срабатывания Работает узо схема

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

УЗО расшифровывается как «устройство защитного отключения»

Средства и способы электрозащиты: современные устройства и особенности их работы

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

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

Электрозащита: изоляция и заземление

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

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

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

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

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

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

Исторические предпосылки разработки УЗО

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

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

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

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

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

УЗО: что это такое и как работает

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

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

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

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

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

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

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

УЗО обязательно защитит

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

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

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

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

Граничные условия работы УЗО

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

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

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

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

Применение и как подключить УЗО

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

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

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

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

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

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

Основные принципы действия механизма УЗО и сравнительный анализ аналогов

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

Статья по теме:

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

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

Принцип работы УЗО и конструктивные особенности

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

Физическая сторона работы следующая.

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

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

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

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

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

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

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

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

Правильная схема подключения УЗО и автомата. Ошибки монтажа

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

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

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

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

Аналоги УЗО с расширенными функциями

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

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

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

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

УЗО или дифференциальный автомат: как отличить и что выбрать

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

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

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

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

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

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

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

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

Остался вопрос по внешнему отличию УЗО от АВДТ.

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

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

Применение и установка УЗО: обозначения на электросхемах

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

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

Параметры выбора и схема подключения УЗО без заземления

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

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

М = U х I ,

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

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

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

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

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

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

Схема подключения УЗО и автоматов на примере квартирного

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

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

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

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

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

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

Графическое обозначение УЗО на схеме электроснабжения

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

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

Схема подключения трехфазного УЗО

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

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

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

Модельный ряд, производители и цены УЗО

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Многие знают что для того чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию электропроводки требуется установить не только автоматы, но и УЗО. Но не все представляют зачем устанавливают, а так же как действует этот дополнительный прибор.

Устройство защитного отключения (УЗО) предназначено для проведения токов при штатных условиях эксплуатации и их отключения путем размыкания контактов при возникновении утечки токов, которые могут возникнуть по различным причинам:

• При прикосновении человека или животных к токонесущим частям и протекании через них электрического тока такой величины, которая может привести к поражению.
• При повреждении изоляции и утечке тока на заземленный корпус.
• При контакте нулевого рабочего (N) проводника и защитного заземляющего (PE) проводников.
• При смене нулевого рабочего (N) и нулевого защитного (PE) проводников.
• При обрыве или обгорании нуля (N), которое сопровождается прикосновением человека или животных к фазному (L) проводнику и протекании тока через тело при контакте с землей.

При замыкании фазы на корпус электроустановки, если она, по каким-либо причинам не была заземлена, появляется опасность поражения током при прикосновении к элементам корпуса. Для защиты здоровья человека в подобных ситуациях было создано Устройство Защитного Отключения. При случайном прикосновении к проводам находящимся под напряжением, ток, протекающий через человека на землю, может достигать опасной величины, достаточной для трагического исхода.

Аппарат УЗО обесточит опасную электроустановку в момент возникновения тока утечки (через человека на землю или через заземленные части корпуса электроустановки) предотвратив тем самым удар электротоком или возможность возникновения пожара.

Очевидно, что УЗО сможет обезопасить человека и животных в большинстве ситуаций, которые приводят к поражению электрическим током, поэтому в развитых странах применение УЗО обязательно, а некоторые производители даже встраивают УЗО в электрические схемы своих приборов. Применение УЗО в России также рекомендовано Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) 7-го издания от 1999 года.

На чём основан принцип работы защитных устройств

Работа приборов УЗО электромеханического и электронного типа основана на измерении токов утечки. Чувствительным элементом, способным измерять токи утечки, в УЗО является дифференциальй трансформатор с тремя обмотками.

Такой трансформатор представляет из себя обычный трансформатор тока на торроидальном сердечнике изготовленном из ферромагнита. Две первые обмотки в этом трансформаторе образуются фазным и нулевым проводами, по которым ток течет к нагрузке и обратно. При нормальной работе эти токи равны и наводимые в сердечнике трансформатора магнитопотоки также окажутся равными, но направленными встречно, что вызовет их взаимную компенсацию.

Результатом сложения магнитных потоков будет величина, равная нулю. И, следовательно, в третьей обмотке (обмотке управления) ничего происходить не будет. Если же образовался пробой изоляции на корпус, или же человек коснулся токоведущих частей, то по фазному проводу потечет ток, который по величине будет больше тока в нулевом проводе.

Увеличение тока в фазном проводе вызовет увеличение магнитного потока образуемого в первой обмотке от фазного провода, и суммарный поток магнитной индукции при этом изменится и станет отличным от нуля. Возникший магнитный поток явится причиной наведения тока в управляющей обмотке подключенной к высокоточному исполнительному реле, и при достаточной силе тока в цепи управляющей обмотки произойдет срабатывание реле, что приведет в движение расцепитель силовых контактов защитного устройства.

Опасная электроустановка останется без электричества. Время срабатывания УЗО составляет доли секунды, за которые электрический ток не может нанести вреда человеку.

Чем отличаются электронные и электромеханические устройства?

Отличием в работе электронного и электромеханического узо является потребность первого в дополнительном источнике питания. Обусловлено это тем что сигнал, снимаемый с обмотки управления дифференциального трансформатора обладает малой мощностью. Для его усиления используется специальная электронная схема, увеличивающая величину сигнала во много раз и посылающая мощный электрический импульс на электромагнитную катушку токового расцепителя главных контактов устройства отключения.

Обычно электронная схема питается от защищаемой ею цепи. При этом, в случае обрыва нейтрального провода электронное узо останется без напряжения питания и не сможет защитить объект.

Отличия устройств предназначенных для трёхфазных цепей

В трехфазных электрических цепях также применяют специальные УЗО, предназначенные именно для трехфазных потребителей электрической энергии. Принцип работы этих устройств основан на сравнении разниц сумм токов по всем фазным проводникам (L1, L2, L3) с нулевым, которая при нормальных режимах должна быть нулевой. При возникновении утечки тока аналогично однофазному УЗО, происходит срабатывание расщепляющего устройства, предотвращающего поражение током или возникновения больших токов утечки.

Различие аппаратов только в конструкции. Если в 2х полюсном приборе находится один дифференциальный трансформатор, то в 4х полюсном их 3 – по одному на каждую фазу. Соответственно имеется 3 исполнительных элемента, каждый из которых подсоединен к механизму расцепителя силовых контактов устройства.

Срабатывание расцепителя происходит от любой фазы в которой узо обнаруживает протекание тока утечки независимо от состояния других.

Работа устройств защитного отключения электронного либо электромеханического типа основана на преобразовании маломощного электрического сигнала, снимаемого с обмотки управления чувствительного элемента, в механическое действие на механизм расцепления.

Видео о том, зачем устанавливать УЗО

Лёгкое для понимания объяснение того зачем устанавливают УЗО и какие они бывают.

Вступление

Для защиты людей и животных разработаны специальные электротехнические устройства. Называются они устройство защитного отключения, сокращенно УЗО. УЗО защищает от поражения электрическим током, при касании оборудования оказавшегося под напряжением. Защита происходит как при прямом, так и при косвенном касании оборудования, находящегося под напряжением. Кроме этой задачи УЗО используется для контролирования состояния изоляции электропроводки. Это обеспечивает дополнительную защиту помещения от пажара. Разберем функции устройства защитного отключения (УЗО) подробнее.

Функции УЗО

УЗО защищает человека и животных от поражения током при прикосновении к корпусам электроприборов, оказавшихся под напряжением.

Токопроводящие корпуса и отдельные элементы оборудования и приборов могут оказаться под напряжением. Это безусловно аварийная ситуация и возникнуть она может в двух случаях.

1. Если на корпус прибора замкнулся фазный провод электропроводки, то при условии заземления корпуса, происходит так называемое короткое замыкание. Для отключения сети, при коротком замыкании, предназначены автоматы защиты. Но корпус может быть не заземлен или сопротивление цепи замыкания очень велико и автоматы защиты не сработают. Решит задачу защиты, в этом случае, установка УЗО в электроцепь.
2. Или касание фазного провода корпуса оборудования не полное. Тоесть изоляция на токоведущих проводах может лишь повредится, и тогда появятся, так называемые токи утечки. Ток утечки может не только неприятно «кусаться», но быть смертельно опасным, особенно во влажных помещениях. Защитит от токов утечки правильно подобранное и установленное УЗО.

Выводы

Основные функции УЗО две:

• Обнаруживать ток утечки и автоматически отключать электрическую цепь. Время отключения цепи УЗО 200 миллисекунд (1 миллисекунда =0,001 секунды).
• Защищать не только от косвенного, но и от прямого прикосновения. Прямое прикосновение это касание человеком или зверем к токоведущим частям приборов находящихся под напряжением.

Дополнительная функция УЗО

УЗО установленное на входе электропитания в дом, обеспечивает дополнительную пожаробезопасность помещения. В некоторых странах установка УЗО с чувствительностью в 500 mAобязательно. У нас (в РФ) установка УЗО на 300 mAна вводе в дом, для защиты от пожара носит рекомендательный характер.

Разберем, как УЗО контролирует токи утечки и как вообще оно срабатывает.

Принцип действия устройства защитного отключения (УЗО)

Рассмотрим принцип действия УЗО, на объяснении принципа действия реле тока повреждения (Схема 1,Схема 2)

В корпусе УЗО есть магнитная цепь, выполненная из кругового сердечника. Вокруг сердечника протекают ток ВХОДА потребителя (I1) и ток ВЫХОДА потребителя(I2).В нормальном режиме работы эти токи равны и система находится в равновесии.

Схема 1.

class="eliadunit">

При возникновении тока утечки со стороны потребителя(Id),равновесие токов нарушается и по измерительной обмотке сердечника УЗО начинает течь ток пропорциональный току утечки. Реле в УЗО срабатывает, потому что реле запитано от этой измерительной обмотки. «Реле срабатывает» это значит, что цепь размыкается, и ток на поврежденный потребитель не поступает и как следствие УЗО защищает человека от тока утечки.

Разность токов называется дифференциальным током, поэтому говорят, что УЗО реагирует на дифференциальные токи в цепи.

А автомат защиты, совмещенный с УЗО, называют дифференциальный автомат защиты. Тоесть он срабатывает и на ток короткого замыкания и на дифференциальный ток, возникающий при утечки тока.

Схема 2:Принцип работы устройства защитного отключения (УЗО) на схеме с системой питания TN-S.

Схема 2.

Условные обозначения:

• I 1 - ток на ВХОДЕ потребителя
• I2 - ток на ВЫХОДЕ потребителя
• Id - ток утечки
• Ic - ток через тело при касании корпуса находящегося под напряжением
• RA - сопротивление заземления

Читайте и смотрите наглядную схему работы УЗО в ситеме TN-S . Формат схемы 750×1120 точек.Статья с формулами и таблицами.

Для многих уже не новость, что современная бытовая электрическая сеть обязательно должна иметь защиту УЗО. Тем, кто ещё ничего не знает о таких защитных элементах, скажем, что это – основа человеческой безопасности. Также устройство способствует предотвращению пожаров, вызванных возгоранием электрической проводки. Поэтому знакомство с этим элементом защиты и автоматики не будет лишним. Давайте поговорим подробно об устройстве, из чего оно конструктивно устроено и каков принцип действия УЗО?

Как возникает ток утечки?

Чуть ниже мы рассмотрим для чего необходимо УЗО, но сначала разберёмся, что такое токовая утечка? Вся работа устройства связана именно с этим понятием.

Если сказать простыми словами, то утечкой тока называют его протекание из фазного проводника в землю по пути, который для этого является нежелательным и совсем непредназначенным. Это может быть корпус электрического оборудования или бытового прибора, прутья металлической арматуры либо водопроводные трубы, сырые оштукатуренные стены.

Токовая утечка возникает при нарушениях изоляции, которые могут произойти по ряду причин:

• старение в результате длительного срока эксплуатации;
• механическое повреждение;

• термическое воздействие в случае, когда электрооборудование работает в режиме перегруза.

Опасность токовой утечки состоит в том, что при нарушении изоляции электрической проводки на описанных выше объектах (корпус прибора, водопроводная труба или оштукатуренная сырая стена) появится потенциал. Если человек к ним прикоснётся, то выступит в роли проводника, через который ток будет уходить в землю. Величина этого тока может быть таковой, что вызовет самые печальные последствия, вплоть до смерти.

На видео демонстрация действия УЗО

Как определить, есть ли в вашем доме токовая утечка? Первым признаком этого явления станет еле ощутимое воздействие электричества, то есть когда вы к чему-то прикасаетесь, вас как бы слегка бьёт током. Наиболее часто это опасное явление наблюдается в ванных комнатах. Для того чтобы гарантировать себе безопасность в собственной же квартире, её надо оборудовать защитными элементами.

Применяют для этой цели УЗО (расшифровываются как устройства защитного отключения) либо дифференциальные автоматы.

Что лежит в основе срабатывания УЗО?

Принцип работы УЗО основывается на методе измерений. На входе и выходе регистрируются показания протекающих через трансформатор токов.

Если входное токовое показание выше, чем на выходе, значит, в цепи где-то имеется токовая утечка и защитное устройство отключается. Если эти показания одинаковые, то срабатывания УЗО не происходит.

Поясним немного подробнее этот принцип для двухпроводной и четырёхпроводной системы. УЗО в однофазной сети не срабатывает, когда по проводникам фазы и нейтрали протекают одинаковой величины токи. Для трёхфазной сети необходимы одинаковые показания тока в нулевом проводе и суммы токов, проходящих по фазным жилам. В обоих вариантах сети, когда есть разница в токовых величинах, это свидетельствует об изоляционном пробое. Значит, через это место пройдёт токовая утечка, и устройство защитного отключения сработает.

УЗО после этого нельзя включать, пока не будет обнаружено место повреждения.

Давайте весь этот теоретический принцип работы УЗО переведём на практический пример. В домашнем распредщитке произведена установка устройства защитного отключения с двумя полюсами. К его верхним клеммам выполнено подключение вводного двухжильного кабеля (фазы и ноля). На нижние клеммы подсоединяются ноль с фазой, идущие к какой-то нагрузке, предположим, в розетку, питающую водонагревательный бойлер.

Защитное заземление корпуса бойлера выполняется проводом в обход УЗО.

Если в электросети нормальный режим, то перемещение электронов осуществляется по фазному проводу от вводного кабеля на ТЭН бойлера через УЗО. Обратно они двигаются на землю снова через УЗО, но уже по нейтральному проводу.

Проходящие через устройство токи имеют одинаковую величину, но направление у них противоположное (встречное).

Предположим ситуацию, когда на ТЭНе повредилась изоляция. Теперь ток через воду частично окажется на корпусе бойлера, а потом уйдёт в землю через провод защитного заземления. Остаток тока вернётся по нейтральному проводу через УЗО, только он уже будет меньше входящего ровно на показание токовой утечки. Эту разницу определяет УЗО, и если цифра будет выше уставки срабатывания, устройство сразу реагирует на разрыв цепи.

Такой же принцип действия и срабатывания УЗО, если человек прикоснётся к оголённому проводнику или корпусу бытового прибора, на котором появился потенциал. Токовая утечка в такой ситуации происходит через человеческое тело, устройство моментально обнаруживает это и прекращает подачу электричества путём отключения.

Серьёзных травм не последует, потому что УЗО реагирует почти моментально.

Конструктивное исполнение

Конструкция УЗО поможет нам разобраться, каким образом оно реагирует на токовую утечку. Основными рабочими узлами УЗО являются:

• Трансформатор дифференциального тока.
• Механизм, с помощью которого происходит разрыв электрической цепи.
• Электромагнитное реле.
• Проверочный узел.

К трансформатору выполнено подключение встречных обмоток – фазы и ноля. Когда сеть работает в нормальном режиме, то эти проводники в трансформаторном сердечнике способствуют наведению магнитных потоков, которые имеют встречное направление относительно друг друга. За счёт противоположной направленности магнитный поток в сумме равняется нулю.

Наглядно устройство и принцип действия УЗО на следующем видео:

Во вторичной трансформаторной обмотке выполнено подключение электромагнитного реле, при нормальных рабочих условиях оно находится в покое. Возникла токовая утечка, и картина сразу меняется. Теперь по фазному и нейтральному проводникам начинают проходить различные токовые величины. Соответственно и на трансформаторном сердечнике теперь не будет равных магнитных потоков (они будут разными и по величине, и по направлению).

Во вторичной обмотке появится ток и, когда его значение достигнет заданного, сработает электромагнитное реле. Его подключение выполнено в связке с расцепляющим механизмом, он мгновенно отреагирует и разорвёт цепь.

В качестве проверочного узла служит обычное сопротивление (какая-то нагрузка, подключение которой выполнено, минуя трансформатор). С помощью этого механизма имитируется токовая утечка и проверяется работоспособное состояние устройства. Каков принцип работы этой проверки?

Имеется специальная кнопка «ТЕСТ» на УЗО. Её главное назначение – подать ток с фазного провода на проверочное сопротивление и далее на нейтральный проводник, минуя трансформатор. За счёт сопротивления ток на входе и на выходе будет разный, и созданный небаланс запустит механизм отключения. Если при проверке УЗО не отключилось, значит, придётся отказаться от его установки.

Обратите внимание! Проверку УЗО необходимо проводить регулярно, идеальный вариант – один раз в месяц. Это является требованием пожарной безопасности и не стоит им пренебрегать.

У разных производителей УЗО внутреннее конструктивное исполнение может отличаться, но общий принцип работы остаётся неизменным.

Все устройства различаются по принципу срабатывания. Они бывают электронного и электромеханического типа. Электронные УЗО отличаются сложной схемой, им для работы необходимо дополнительное питание. Устройствам электромеханического типа внешнее напряжение не нужно.

Как обозначается УЗО на схеме?

Для подключаемых УЗО имеется по два общепринятых символа на схемах.

Несмотря на конструктивную сложность, обозначение устройства постарались сделать максимально простым. Лишнего ничего нет, только следующие элементы:

1. Трансформатор дифференциального тока, который схематически изображается как сплюснутое кольцо.
2. Полюса (два для однофазной сети, четыре для трёхфазной сети).
3. Выключатель, действующий на разрыв контактов.

При этом именно полюса имеют два вида обозначения:

• Иногда они рисуются ровными вертикальными линиями в зависимости от количества (две или четыре).
• В других случаях из соображения компактности рисуется одна вертикальная ровная линия, а количество полюсов наносится на неё в виде маленьких косых чёрточек.

Основные рабочие характеристики УЗО

Чтобы устройство сработало в нужный момент, необходимо его правильно выбрать согласно рабочим характеристикам и подключить.

• Основным параметром является значение номинального тока. Это максимальный ток, который выдерживает данное устройство при длительном эксплуатационном сроке, оставаясь в рабочем состоянии и сохраняя защитные характеристики. Вы найдёте эту цифру на лицевой панели устройства, она должна соответствовать одному из показаний в стандартном ряду – 6, 10, 16, 25, 32, 40, 63, 80, 100 А. Этот параметр УЗО зависит от нагрузки защищаемой линии и сечения проводников.

Схема подключения УЗО предусматривает совместную установку этого устройства с автоматическими выключателями.

Это важно помнить, потому что УЗО защищает лишь от токовых утечек, а автомат среагирует на отключение цепи в режиме короткого замыкания и перегруза.

На видео показано, можно ли подключать УЗО, если в квартире нет заземления:

По номинальному току УЗО надо выбирать на порядок выше, чем установленный с ним в паре автомат.

• Следующий важный параметр – номинальный отключающий дифференциальный ток. Это и есть необходимое значение токовой утечки для отключения УЗО. У дифференциальных токов также существует стандартный ряд, величины в нём нормируются в миллиамперах – 6, 10, 30, 100, 300, 500 мА. Но на УЗО эту цифру обозначают в амперах – соответственно, 0,006, 0,01, 0,03, 0,1, 0,3, 0,5 А. Этот параметр вы тоже найдёте на корпусе устройства.

Чтобы защищать людей на УЗО надо выставлять уставку по току утечки 30 мА, потому что величины, которые выше, приведут к поражению, электротравме и даже летальному исходу. Так как наиболее опасной считается среда во влажных помещениях, то на защищающих их УЗО выбирают уставку 10 мА.

Надеемся, что поняв основное назначение УЗО и принцип его работы, вы не станете пренебрегать этим важным элементом защиты, и сделаете свою жизнь безопасной.