Аббревиатура УЗО создана от словосочетания «Устройство защитного отключения», которое определяет назначение прибора, заключающееся в снятии напряжения с подключенной к нему схемы при возникновении случайных пробоев изоляции и образовании через них токов утечек.
Принцип работы
Для работы УЗО используется принцип сравнения входящих в контролируемую часть схемы и выходящих из нее токов на основе дифференциального трансформатора, который переводит первичные величины каждого вектора в строго пропорциональные по углу и направлению вторичные для геометрического сложения.
Метод сравнения можно представить обыкновенными весами или балансиром.
Когда равновесие соблюдено, то все работает нормально, а при его нарушениях изменяется качественное состояние всей системы.
У однофазной цепи сравниваются подходящий к измерительному органу вектор тока фазы и выходящий из нее - нуля. При нормальном режиме работы с надежной целой изоляцией они равны, уравновешивают друг друга. Когда возникает неисправность в схеме и появляется ток утечки, то баланс между рассматриваемыми векторами нарушается на его величину, которая замеряется одной из обмоток трансформатора и передается блоку логики.
Сравнение токов в трехфазной цепи осуществляется по этому же принципу, только через дифференциальный трансформатор пропускаются токи всех трех фаз, а небаланс создается на основе их сравнения. В нормальном режиме работы токи трех фаз при геометрическом сложении сбалансированы, а при нарушениях изоляции любой фазы возникает ток утечки в ней. Его величина определяется суммированием векторов в трансформаторе.
Структурная схема
Упрощенно работу устройства защитного отключения можно по блокам представить структурной схемой.
Небаланс токов из измерительного органа направляется на логическую часть, которая работает по принципу реле:
1. электромеханического;
2. или электронного.
Важно понимать различие между ними. Электронные системы сейчас бурно развиваются и пользуются все большей популярностью по многим причинам. Они имеют широкий функционал, большие возможности, но требуют для работы логики и исполнительного органа электрическое питание, которое обеспечивает специальный блок, подключаемый к основной цепи. Если электричество отключится по различным причинам, то такое УЗО, как правило, не сработает. Исключение составляют редкие электронные модели, оснащенные этой функцией.
Электромеханические реле использует механическую энергию взведенной пружины, которая напоминает по принципу работы обыкновенную мышеловку. Чтобы реле сработало достаточно минимального механического усилия на очуствленный исполнительный элемент.
Как мышка дотрагивается до приманки подготовленной мышеловки, так и возникающий при небалансе в дифференциальном трансформаторе ток от утечки ведет к срабатыванию исполнительного элемента и отключению напряжения со схемы. Для этого в реле встроены силовые контакты в каждую фазу и контакт подготовки тестера.
Любой тип реле обладает определенными преимуществами и недостатками. Электромеханические конструкции надежно работают на протяжении многих десятилетий и хорошо себя зарекомендовали. Они не требует наличия внешнего питания, а электронные модели - зависят от него полностью.
В настоящее время считается общепризнанным, что наиболее эффективной мерой защиты от поражения электрическим током в электроустановках напряжением до 1000 В является устройство защитного отключения (УЗО) по току утечки.
Не возражая против важности этой меры защиты, большинство специалистов на протяжении многих лет ведут споры относительно значений основных параметров УЗО - тока установки, времени срабатывания и надежности. Объясняется это тем, что параметры УЗО тесно связаны с его стоимостью и условиями эксплуатации.
Действительно, чем ниже ток уставки и меньше время срабатывания, чем выше надежность УЗО, тем дороже его стоимость.
Кроме того, чем ниже ток уставки и меньше время срабатывания УЗО, тем жестче требования к изоляции защищаемого участка, поскольку даже незначительное ухудшение ее в условиях эксплуатации может приводить к частым, а в ряде случаев и длительным, ложным отключениям электроустановки, делая тем самым невозможной ее нормальную эксплуатацию.
С другой стороны, чем выше ток уставки УЗО и больше время его срабатывания, тем хуже его защитные свойства.
Конструкция УЗО
Компоновка однофазного УЗО представлена на картинке ниже.
В ней на входные клеммы подводится напряжение, а на выходные - подключается контролируемая схема.
Трехфазное устройство защитного отключения изготовлено так же, но в нем контролируются токи всех фаз.
На представленном рисунке показано четырехпроводное УЗО, хотя в продаже есть трехпроводные конструкции.
Как проверить УЗО
В любой модели конструкции встроена функция проверки работоспособности. Для этого используется блок «Тестер», представляющий собой разомкнутый контакт - кнопку с пружинным самовозвратом и токоограничивающий резистор R. Его величина подобрана для создания минимально достаточного тока, искусственно имитирующего утечку.
При нажатии кнопки «Тест» подключенное в работу УЗО должно отключиться. Если этого не произошло, то его следует браковать, искать поломку и ремонтировать или заменять исправным. Ежемесячное тестирование устройства защитного отключения повышает надежность его эксплуатации.
К слову, исправность электромеханических и отдельных электронных конструкций легко проверить в магазине до покупки. С этой целью достаточно при включенном реле кратковременно подать ток в цепь фазы или нуля от батарейки с любой полярностью подключения по варианту 1 и 2.
Исправное УЗО с электромеханическим реле сработает, а электронные изделия в подавляющем большинстве случаев так не проверить. Им для работы логики нужно питание.
Как подключить УЗО к нагрузке
Устройства защитного отключения разрабатываются для использования в схемах электроснабжения по системе TN-S либо TN-C-S с подключением в электропроводке защитной нулевой шины РЕ, к которой подключаются корпуса всех электрических приборов.
В этой ситуации при нарушении изоляции возникающий на корпусе потенциал сразу стекает через проводник РЕ на землю и орган сравнения вычисляет неисправность.
В нормальном режиме электроснабжения УЗО не отключает нагрузку, поэтому все электроприборы работают оптимально. От тока каждой фазы в магнитопроводе трансформатора наводится свой магнитный поток Ф. Поскольку они равны по величине, но противоположно направлены, то взаимно уничтожают друг друга. Суммарный магнитный поток отсутствует и не может навести в обмотке реле ЭДС.
При возникновении утечки опасный потенциал стекает на землю через защитную шину РЕ. В обмотке реле наводится ЭДС от возникшего небаланса магнитных потоков (токов в фазе и нуле).
Устройство защитного отключения мгновенно вычисляет таким способом неисправность и в доли секунды обесточивает схему силовыми контактами.
Особенности работы УЗО с электромеханическим реле
Использование механической энергии взведенной пружины в отдельных случаях может быть выгоднее, чем применение специального блока для электрического питания логической схемы. Рассмотрим это на примере, когда ноль питающей сети оборван, а фаза поступает.
В такой ситуации статические электронные реле не будут получать питание, а, следовательно, не смогут работать. В то же время в этой ситуации у трехфазной системы возникает перекос фаз и повышение напряжения.
Если произойдет в ослабленном месте пробой изоляции, то потенциал появится на корпусе и будет уходить через РЕ-проводник.
В УЗО с электромеханическим реле защиты отработают нормально от энергии взведенной пружины.
Как работает УЗО в двухпроводной схеме
Неоспоримые преимущества защит от токов утечек в электрооборудовании, выполненном по системе TN-S посредством использования УЗО, привели к их популярности и желанию отдельных владельцев квартир устанавливать УЗО в двухпроводке, не оборудованной РЕ-проводником.
В этой ситуации корпус электроприбора изолирован от земли, не сообщается с ней. Если возникает пробой изоляции, то потенциал фазы появляется на корпусе, не стекает с него. Человек, имеющий контакт с землей и случайно прикоснувшийся к прибору, попадает под действие тока утечки точно так же, как и в ситуации без УЗО.
Однако, в схеме без устройства защитного отключения ток может проходить через тело длительно. Когда же УЗО установлено, то оно почувствует неисправность и отключит напряжение за время уставки в течение долей секунды, чем снизит и степень получения электротравмы.
Таким образом, защита облегчает спасение человека при попадании под напряжение в зданиях, оборудованных по схеме TN-C.
Многие домашние мастера пытаются самостоятельно устанавливать УЗО в старых домах, ожидающих реконструкцию для перехода на систему TN-C-S. При этом в лучшем случае выполняют самодельный контур заземления или просто подключают корпуса электроприборов к водопроводной сети, батареям отопления, железным деталям фундамента.
Такие подключения могут создать критические ситуации при возникающих неисправностях и причинить серьезный ущерб. Работы по созданию контура заземления должны выполняться качественно и контролироваться электрическими замерами. Поэтому их выполняют подготовленные специалисты.
Виды крепления
Большинство УЗО выполняется в стационарном исполнении для крепления на распространенную Din-рейку в электрощитке. Однако, в продаже можно встретить переносные конструкции, которые подключаются в обычную электророзетку, а от них дальше запитывается защищаемый прибор. Они стоят чуть дороже.
УЗО в любой электрической цепи является очень важным элементом. Основное предназначение УЗО состоит в обеспечении защиты человека от поражения током при контакте с токоведущими частями. Помимо этого, УЗО, принцип работы которого будет рассмотрен в данной статье, предотвращает вероятность возникновения пожаров, которые могут быть спровоцированы возгоранием электропроводки.
В определенных ситуациях УЗО, принцип работы которого достаточно прост, прекращает подачу на защищаемую линию напряжения. Происходит это в случае, если человек прикасается к токоведущим частям электроустановок, и к элементам нетоковедущим, которые в результате пробоя изоляции оказались под напряжением. Еще одной причиной размыкания контактов является возникновение утечки тока на корпус электроустановки или землю.
Рассмотрение принципа работы УЗО в общем и на конкретном примере
Когда сдаются недорогие квартиры от застройщика , то вся электрика, в том числе УЗО и диффавтоматы, а также разводка и автоматы отключения, уже установлены. Если же вы строите свой дом или хотите установить УЗО в квартире своими руками, то вам стоит знать принцип действия этого устройства и правила его установки.
УЗО (принцип работы основан на определении входящих и исходящих токов на входе в систему) может реагировать на минимальные утечки и выполнять свою защитную функцию. Для измерения утечки, в прибор установлен такой чувствительный элемент, как дифференциальный трансформатор, обладающий тремя обмотками.
Принцип действия УЗО легко можно понять на конкретном примере. Если человек прикасается к токоведущим частям установки, или же возникает пробой изоляции на ее корпусе, величина тока, текущего по фазному проводу, превысит величину тока в нулевом проводе.
Суммарный (итоговый) поток магнитной индукции, при этом, обязательно изменится, будет отличаться от нуля и будет являться причиной наведения в управляющей обмотке тока. Реле, к которому обмотка подключена, сработает, и в движение будет приведен расцепитель контактов силовых защитного устройства.
В результате которого за доли секунды обесточивается опасная электроустановка, обеспечивает сохранность человеческого здоровья.
Подключение УЗО к сети однофазной: основные правила
Схема УЗО указана на корпусе прибора и позволяет понять принцип его действия, правильно подключить устройство в схему защиты электрической цепи, избегая некорректной работы устройства или выхода его из строя.
Схема УЗО, по которой оно подключается в систему электроснабжения, зависит от различных параметров и факторов. В жилых помещениях, как правило, используется однофазный вариант электропроводки с номинальным напряжением 220 В.
Перед установкой нужно не только понять принцип работы УЗО в однофазной сети, но и ознакомиться с правилами безопасности.
Принцип работы УЗО и схема подключения подразумевают использование двух проводов проводки, подключаемых к входным клеммам, и двух проводов на выход прибора, подсоединяемых к соответствующим выходным клеммам. Устанавливать прибор нужно только при отключенном напряжении. Перед осуществлением установки, нужно убедиться, что в щитке для выбранного прибора достаточно места.
И схема подключения его достаточно просты. Существует несколько вариантов установки этого устройства, но принцип, в целом, остается неизменным.
Наиболее распространенным и доступным является вариант, при котором устройство стоит на входе в дом/квартиру. Недостаток этого варианта заключается в том, что при срабатывании прибора обесточивается все жилое помещение, а определять причину происходящего сложно.
Более дорогостоящим, однако, очень удобным является вариант подключения с установкой нескольких УЗО — в этом случае, каждое устройство будет отвечать за отдельную группу розеток или освещения.
- Природный газ является не только самым экономичным и эффективным, но и наиболее рискованным с точки зрения пожаробезопасности и взрывобезопасности видом топлива — именно поэтому устройство...
- Для того чтобы выбрать материал в том количестве, которое вам понадобится, необходимо знать, как составляется смета на фундаментные работы. Вам понадобится большое количество оборудования и...
Наверное, сегодня нет такого хозяина квартиры или дома, который бы не слышал об устройствах защитного отключения УЗО – что это такое? Это первый вопрос, который задается сразу же, когда заходит разговор об этом приборе. То есть, все слышали, что это защитное устройство, но как оно работает, по какому принципу, какие функции на него возложены, каково его основное назначение, знают не все, а, точнее, мало кто знает. Поэтому есть необходимость в общих чертах, не вдаваясь в дебри электроники и электрики, разобраться с ним.
Что и от чего защищает УЗО
Начнем с того, что УЗО стало применяться совсем недавно. Буквально лет двадцать тому назад его нигде не использовали, поэтому и сегодня в домах старой постройки он не стоит. И самое главное, что никто из хозяев квартир и домов не собирается его устанавливать. А зря. Поэтому стоит разобраться с вопросом, что такое УЗО в электрики и какая его роль в безопасности эксплуатации бытовых приборов.
Многие могут сказать, а зачем тогда устанавливается автоматический выключатель, не повторяет ли УЗО его функции? Не повторяет – это однозначно. Во-первых, автоматический выключатель, установленный в щите, является защитным устройством, которое размыкает подающую сеть напряжения, когда в ней появляется перегрузка или короткое замыкание. То есть, автомат защищает саму сеть. Во-вторых, УЗО – это прибор, который защищает людей от воздействия тока. Каким образом, то есть, для чего нужно УЗО?
Все дело в том, что любые бытовые приборы, которыми мы пользуемся ежедневно, а также электрическая проводка, имеют определенный срок эксплуатации. После последнего есть большая вероятность выхода из строя изоляции электронесущих участков. То есть, ток начинает двигаться не по заданному контуру, а на землю, если создать условия соединения проводки с землей. Проводником в этом случае чаще всего становится сам человек.
К примеру, стандартная ситуация, когда в любом бытовом приборе (пылесос, стиральная машинка, электрочайник и так далее) пробило проводку, и ток стал действовать на корпус прибора (по сути, это оголенный провод под напряжением). Если человек одной рукой возьмет этот прибор, а при этом будет стоять на влажном полу босиком, то его ударит током. И таких примеров, где проводником может стать не только пол, но и другие части здания или коммуникационные системы достаточно много. Получается так, что в быту получить удар током можно неожиданно, не зная откуда он прошел. И для этого необязательно ковыряться в розетке. Именно поэтому, чтобы не получилось таких неприятностей, и устанавливается устройство защитного отключения.
Конечно, заземляющий контур, если он предусмотрен в квартире или дома, а также установленные розетки с заземлением могут спасти от удара током. Но к сожалению, не везде они установлены, а заземление не во всех домах предусмотрено. Так что без УЗО не обойтись.
Внимание! И еще один момент, который касается силы тока утечки. Он небольшой, поэтому автоматы на него не реагируют.
То есть, получается так, что устройство защитного отключения срабатывает, если появляется именно ток утечки. В том случае, если человек двумя руками возьмется за два оголенных провода, торчащих из розетки, то оно не сработает уж точно. Потому что в этом случае человек выступает в роли нагрузки, а на это должна реагировать автоматические выключатели. Теперь, наверное, становится понятным основное применение УЗО.
Какое количество УЗО необходимо
Самостоятельно разобраться в количестве приборов достаточно сложно. Если вами принято решение использовать его в своем собственном доме, тогда пригласите для этого специалиста. Навскидку можно сказать так, что если вы являетесь владельцем однокомнатной квартиры, то достаточно одного прибора. Если квартира четырехкомнатная (а это пятнадцать групп розеток, как минимум), то лучше установить пять аппаратов. Плюс еще по одному:
- на все освещение;
- на варочную электрическую плиту;
- на водонагреватель, если такой имеется.
Совет! Все эти приборы будут перегружать домашнюю электрическую сеть. Поэтому лучше всего вместо УЗО установить дифференциальные автоматы.
Хотелось бы добавить, что проводить монтаж устройства защитного отключения не всегда целесообразно. К примеру, если в доме еще пользуются старой ветхой проводкой, то УЗО, скорее всего, будет все время беспричинно отключать сеть, так как постоянно будет реагировать на ветхую изоляцию, особенно когда провода будут находиться под большой нагрузкой. В этом случае рекомендуется использовать специальные розетки со встроенными в них маленькими УЗО. Устанавливать такие розетки тоже лучше в тех местах, где есть повышенная опасность появления тока утечки.
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:
- номинальный ток с единицей измерения ампер (А);
- дифференциальный с единицей измерения миллиампер (мА), это и есть ток утечки;
- 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.
Обратите внимание, что электромеханический вид устройства не зависит от величины напряжения. Имеется в виду его функциональность. Электронный, наоборот, в полной от него зависимости. То есть, первый обязательно сработает даже в том случае, если напряжения в сети нет, второй никогда без напряжения работать не будет.
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.
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.
Заключение по теме
Итак, в этой статье мы постарались ответить на волнующие наших читателей вопросы, связанные с устройством защитного отключения, а в частности, что это такое, и зачем нужно УЗО? Все возрастающее нашествие бытовых приборов стало причиной повышенного появления тока утечки, который может стать причиной удара током человека. И хотя сам ток утечки не обладает большим потенциалом, и убить человека не может, но доставить ему неприятности, связанные со здоровьем, ему по силам. Так что стоит обратить внимание на этот аппарат и в обязательном порядке провести его монтаж в собственном доме или квартире. Как говорится, береженного и бог бережет.
Можно услышать мнение, в котором оспаривается необходимость установки устройств защитного отключения (далее УЗО). Чтобы опровергнуть или подтвердить его необходимо понимать функциональное назначение этих устройств, их принцип работы, конструктивные особенности и схему подключения. Также немаловажным фактором является правильное подключение, в зависимости от определенной задачи. Мы постараемся максимально широко ответить на все вопросы касательно данной темы.
Функциональное назначение
Согласно официальному определению данный тип устройств играет роль быстродействующего защитного выключателя, реагирующего на утечку тока. То есть он срабатывает в том случае, когда образуется цепь между фазой и «землей» (проводником РЕ).
Приведем классический пример, в ванной установлен электрический водонагреватель. Он работает беспроблемно гарантийный срок и даже более, потом наступает момент, когда корпус одного из нагревающих элементов дает трещину и происходит пробой фазы на воду.
Если в данном случае образуется цепь: фаза – человек – земля, тока нагрузки будет недостаточно для срабатывания электромагнитной защиты, она рассчитана на КЗ. Что касается тепловой защиты, то время ее срабатывания значительно дольше сопротивляемости человеческого организма деструктивному воздействию электротока. Результат можно не описывать, самое страшное то, что в многоквартирном доме такой бойлер может нести угрозу соседям.
В таких случаях представленный аппарат – единственно действенный способ обеспечить надежную защиту. Самое время рассмотреть его принципиальную схему, конструкцию и принцип действия.
Схема устройства
В первую очередь, представим принципиальную схему устройства, с указанием его основных элементов.
Обозначение:
- А – Реле, управляющее контактной группой.
- В – Дифференциальный ТТ (трансформатор тока).
- С – Обмотка фазы на ДТТ.
- D – Обмотка нуля на ДТТ.
- Е – Контактная группа.
- F – Нагрузочное сопротивление.
- G – Кнопка, запускающая тестирование устройства.
- 1 – Вход фазы.
- 2 – Выход фазы.
- N – Контакты нулевого провода.
Теперь объясним, как это работает.
Принцип работы
Допустим, от нашего защитного устройства запитан некий прибор с внутренним сопротивлением R n , при этом корпус подключенного устройства заземлен. В данном случае при штатном режиме работы, через обмотки I и II ДТТ будут протекать равные по значению, но разные по направлению токи.
Таким образом, суммарная величина i 0 и i 1 будет нулевой. Соответственно, вызываемые токами магнитные потоки в ДТТ, также будут встречными, поэтому их суммарная величина, также будет нулевой. С учетом перечисленных условий, во вторичной обмотке ДДТ ток образовываться не будет, поэтому реле, управляющее контактной группой, не инициируется. То есть, защитное устройство будет оставаться во включенном состоянии.
Теперь рассмотрим ситуацию, в которой произошел пробой на корпус подключенного оборудования.
В результате появления тока утечки (i у) на «землю» будет нарушен баланс токов, протекающих по первичным обмоткам I и II. Это приведет к тому, что величина магнитного потока также станет отличной от нуля, что вызовет образования тока (i 2) на вторичной обмотке ДТТ (III), к которой подключено реле, управляющее контактной группой. Оно сработает, и подключенное оборудование будет обесточено.
Кнопка тестирования на приборе имитирует утечку тока через резистор R t , что дает возможность убедиться в работоспособности прибора. Такую проверку необходимо проводить не реже одного раза в месяц.
Конструктивное исполнение
Ниже на рисунке представлено типовое защитное устройство со снятой верхней крышкой, что позволяет рассмотреть основные узлы конструкции.
Обозначения:
- А – Механизм кнопки, запускающей тестирование устройства.
- В – Контактные площадки для подключения входа фазы и нулевого провода.
- С – Дифференциальный ТТ.
- D – Электронная плата усилителя тока, поступающего со вторичной обмотки, до уровня, необходимого для срабатывания реле.
- Е – Нижняя часть пластикового корпуса со стандартным креплением под DIN-рейку.
- F – Дугогасительнаые камеры на размыкающейся группе контактов.
- G – Контактные площадки для подключения выхода фазы и нулевого провода.
- H – Механизм расцепителя (приводится в действие реле или вручную).
Перечень основных характеристик
Разобравшись с конструкцией приборов и их принципом работы, перейдем к основным параметрам. К числу таковых относятся:
- Тип защищаемой электропроводки, она может быть однофазной или трехфазной. Данный параметр влияет на количество полюсов (2 или 4).
- Величина номинального напряжения, для двухполюсных аппаратов это 220-240 Вольт, четырехполюсных – 380-400 Вольт.
- Величина номинальной токовой нагрузки, этот параметр соответствует аналогичному у автоматических выключателей (далее АВ), но имеет несколько другое назначение (подробно будет рассказано ниже), измеряется в Амперах.
- Номинальная величина дифференциального (отключающего) тока, типовые значения: 10, 30, 100 и 300 мА.
- Вид отключающего тока, принятые обозначения:
- AC – Соответствует переменному току синусоидальной формы. Допускается как его медленное нарастание, так и внезапное проявление.
- А – К предыдущим характеристикам (AC) добавляется возможность отслеживать утечку выпрямленного пульсирующего тока.
- S – Обозначение селективных устройств, они отличаются относительно высокой задержкой срабатывания.
- G – Соответствует предыдущему типу (S), но с меньшей задержкой.
Теперь необходимо объяснить значение параметра номинального тока, поскольку с ним возникают некоторые вопросы. Это значение указывает на максимально допустимый ток для данного защитного электромеханического аппарата.
Подбирая этот параметр необходимо учесть, что он должен быть на одну ступень выше, чем у АВ на данной линии. Например, если АВ рассчитан на 25 А, то необходимо устанавливать защитные устройства с номинальным током – 32 А.
Обратим, внимание, на то, что данный тип устройств не предназначен для срабатывания от КЗ и перегрузки. Если произойдет подобная авария, то выгорит вся проводка и возникнет пожар, но аппарат так и останется включенным. Именно поэтому такие защитные устройства необходимо использовать совместно с АВ. Как вариант, можно устанавливать диффавтомат, по сути это тоже устройство защитного отключения, но снабженное механизмом защиты от КЗ и перегрузки.
Маркировка
Маркировка наносится на лицевую панель прибора, расскажем, что она обозначает на примере двухполюсного устройства.
Обозначения:
- А – Аббревиатура или логотип производителя.
- В – обозначение серии.
- С – Величина номинального напряжения.
- D – Параметр номинального тока.
- Е – Значение отключающего тока.
- F – Графическое обозначение типа отключающего тока, может быть продублировано литерами (в нашем случае изображена синусоида, что указывает на тип АС).
- G – Графическое обозначение устройства на принципиальных схемах.
- Н – Значение условного тока КЗ.
- I – Схема устройства.
- J – Минимальное значение рабочей температуры (в нашем случае: – 25°С).
Мы привели типовую маркировку, которая применяется в большинстве устройств данного класса.
Варианты подключения
Прежде, чем перейти к типовым схемам подключения, необходимо рассказать о нескольких общих правилах:
- Устройства данного типа должны быть в паре с АВ, как мы уже упоминали выше, это связано с тем, что защитных устройств не оборудовано защитой от КЗ.
- Величина номинального тока защитного устройства, она должна быть на ступень выше, чем у стоящего с ним в паре АВ.
- Нельзя путать входные и выходные контакты. То есть, на вход, помеченный, как правило, «1» должна подаваться фаза, на «N» – ноль. Соответственно, «2» – это выход фазы, а «N» – нуля.
- Ноль после аппарат не должен соединяться с нулем до него.
Теперь рассмотрим самую простую схему, в которой на каждую линию установлена защита от КЗ и тока утечки.
В данном случае все просто, на вход устанавливается АВ (А на рис. 7) с номинальным током 40 А. После него стоит общее устройство (В), его еще называют противопожарным. У данного устройства ток утечки должен быть не менее 100 мА, номинальный ток, как минимум – 50 А (см. пункт 2 общих правил, указанных выше). Далее идут две связки УЗО-АВ (С-Е и D-F). Параметр номинального тока у «С» и «D» – 16 A. Для «E» и «F» это параметр должен быть на ступень выше, в нашем случае – это 20 А. Что касается величины отключающего тока, то для влажных помещений этот показатель должен быть 10 мА, для остальных групп потребителей – 30 мА.
Такой вариант подключения самый простой и надежны, но при этом и более затратный. Для двух внутренних линий его еще можно использовать, но когда их число от 4-х и больше имеет смысл ставить одно устройство защиты на группу АВ. Пример такой схемы приведен нижне.
Как видите в данной схеме у нас установлено одно общее (противопожарное) защитное устройство и четыре групповых на освещение, кухню, розетки и ванную комнату. Такой вариант подключения позволяет существенно сократить затраты, по сравнению со схемой, где на каждую линию подключается связка УЗО-АВ. Помимо этого обеспечивается необходимый уровень защиты.
В заключение несколько слов о необходимости защитного заземления. Для нормального функционирования УЗО оно необходимо. В интернете можно найти схему включения без PE (собственно она ничем не отличается от обычной), но следует заметить, что сработка будет только в том случае, когда произойдет контакт с батарей, трубами холодной или горячей воды и т.д.
Представьте следующее - у Вас в ванной комнате установлена стиральная машина. Какой бы это не был известный бренд, поломке подвержены устройства любого производителя, и, допустим, происходит самое банальное - повреждается изоляция на сетевом шнуре и на корпусе машины оказывается потенциал сети. Причём это даже не поломка, машина продолжает работать, но уже становится источником повышенной опасности. Ведь если дотронутся одновременно и до корпуса машины и до водопроводной трубы, мы через себя замкнём электрическую цепь. И в большинстве случаев это закончится смертельным исходом.
Что бы избежать этих страшных последствий и были придуманы УЗО - устройства защитного отключения .
УЗО - это быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке - так звучит «официальное» определение. Говоря более понятным языком, устройство отключит потребителя от питающей сети, если произойдёт утечка тока на заземляющий проводник РЕ («землю»).
Давайте рассмотрим принцип работы УЗО. Для большей наглядности на рисунке показана его «внутренняя» принципиальная схема:
Основным узлом УЗО является дифференциальный трансформатор тока. По другому его называют трансформатор тока нулевой последовательности. Что бы нам было проще и не запутаться в терминах, назовём это узел просто трансформатор тока.
Как видно из рисунка, в данном случае он имеет три обмотки. Первичная и вторичная обмотки включены в фазный и нулевой провод соответственно, а третья обмотка - к пусковому органу, который выполняется на чувствительных реле или электронных компонентах.
Пусковой органсвязан с исполнительным управляющим устройством, который включает в себя силовую контактную группу с механизмом привода. Тестовая кнопка служит для проверки и контроля исправности УЗО. Сейчас представьте, что к выходу нашей схемы подключили нагрузку. Естественно, в цепи сразу возникнет ток, который будет протекать через обмотки I и II. Для дальнейшего рассмотрения принципа работы УЗО перейдём к более наглядной схеме:
В нормальном режиме, при отсутствии тока утечки, в цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока протекает рабочий ток нагрузки. Именно эти проводники образуют встречно включенные первичную и вторичную обмотки трансформатора тока. Данные токи будут равны по величине и противоположны по направлению: I1 = I2. Они наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но встречно направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2. Получается, что результирующий магнитный поток равен нулю, ток в третьей (исполнительной) обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю и пусковой орган 2 находится в этом случае в состоянии покоя и УЗО функционирует в нормальном режиме.
При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроустройства, на который произошел пробой изоляции по фазной (первичной) обмотке трансформатора тока кроме тока нагрузки I1 протекает дополнительный ток - (на схеме обозначен IΔ), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным: I1-I2= IΔ).
Получается, что токи у нас неравны, следовательно, неравны и магнитные потоки, которые уже не компенсируют друг друга. Из-за этого в третьей обмотке возникает ток. Если этот ток превышает установленное значение, то срабатывает пусковой орган, воздействует на исполнительный механизм 3.
Исполнительный механизм, состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь, в результате чего установка отключается от сети. Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена кнопка тестирования 4. Она включена последовательно с резистором. Номинал резистора подобран таким образом, что бы разностный ток был равен паспортному току утечки срабатывания УЗО (о параметрах УЗО поговорим позже). Если при нажатии на эту кнопку УЗО срабатывает, значит, оно исправно. Как правило, это кнопка обозначается «TEST».
Трёхфазные устройства защитного отключения работают примерно по такому же принципу, как и однофазные. В трехфазных УЗО через окно сердечника проходят четыре провода - три фазных и нулевой. простейшего трехфазного УЗО приведена на рисунке:
Трёхфазное УЗО включает в себя выключатель 1, которым управляет элемент 2, получающий сигнал на отключение с вторичной обмотки 3 трансформатора тока 4, сквозь окно которого проходят нулевой рабочий провод N и фазные провода L1, L2 и L3 (5).
При равенстве нагрузки в нулевом и фазном (или в трех фазных) проводах их геометрическая сумма равна нулю (ток в фазном проводе однофазного УЗО течет в одном направлении, а ток в нулевом проводе точно такого же значения течет в противоположном направлении). Поэтому тока во вторичной обмотке трансформатора тока нет.
При утечке тока на заземленный корпус электроприемника, а также при случайном прикосновении стоящего на земле или на токопроводящем полу человека к фазному проводу электрической сети, равенство токов в первичной обмотке трансформатора тока нарушится, поскольку по фазному проводу, помимо тока нагрузки, будет проходить ток утечки, и в его вторичной обмотке появится ток - точно так, как и рассматриваемом выше описании работы однофазного УЗО. Протекающий во вторичной обмотке трансформатора ток воздействует на управляющий элемент 2, который через выключатель 1 отключает потребителя от питающей сети. Внешний вид трёхфазного УЗО показан на рисунке:
Рассмотрим практические схемы включения УЗО в распределительных щитах.
Схема включения УЗО при однофазном вводе
. Здесь применена схема включения с разделённой нулевой (N) и «земляной» (РЕ) шинами. Как Вы видите на рисунке, УЗО (5) установлено после вводного автоматического выключателя, а после него установлены автоматические выключатели для защиты и коммутации отдельных шлейфов. Забегая вперёд, хочу отметить, что наличие связки автомат - УЗО обязательно, так как УЗО не обеспечивает токовую защиту, как тепловую, так и от коротких замыканий. Вместо этой «комбинации» - автомат - УЗО, можно использовать одно универсальное устройство. Впрочем, об этом немного позже.
Схема включения УЗО при трёхфазном вводе . В отличие от предыдущей схемы здесь обеспечивается защита как однофазных, так и трёхфазных потребителей. Кроме того, используется совмещение по вводу нулевой и «земляной» шин (PEN). Прибор учёта электроэнергии - электросчётчик - включен между вводным автоматом и УЗО. Как Вы помните из обзоров по схемам учёта, все коммутационные аппараты, которые установлены до прибора учёта в обязательном порядке подлежат пломбировке энергоснабжающей организацией. Следовательно, конструкция вводного автоматического выключателя должна предусматривать эту возможность.
До этого мы говорили только об электромеханических УЗО. Но если Вы помните, я упоминал о том, что иногда встречаются электронные устройства. В принципе, электронное УЗО строится по той же схеме, что и электромеханическое.
Вместо чувствительного магнитоэлектрического элемента используют устройство сравнения (например, самый распространенный пример - компаратор). Для такой схемы нужен свой встроенный блок питания - ведь нужно чем-то питать электронную схему.
Разностный ток имеет очень малую величину, следовательно, его нужно усиливать и преобразовывать в уровень напряжения, которое подается на . Всё это, конечно, понижает общую надёжность устройства, по сравнению с электромеханическим, здесь как раз тот случай - чем проще, тем лучше. Да и честно говоря, мне пока вообще не попадались сертифицированные электронные УЗО. Следовательно, сказать что-то хорошее или плохое про них я не могу. Поэтому, оставим в стороне электронные УЗО и остановимся на одном из главных моментов в рассмотрении электромеханических устройств защитного отключения - их параметров:
УЗО имеют следующие основные параметры:
тип сети - однофазная (трёхпроводная) или трехфазная (пятипроводная)
номинальное напряжение -220/230 - 380/400 В
номинальный току нагрузки - 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100 А
номинальный отключающий дифференциальный ток - 10, 30, 100, 300 мА
тип дифференциального тока - AC (переменный синусоидальный ток, возникший внезапно либо медленно нарастающий), A (как и AC, дополнительно - выпрямленный пульсирующий ток), B (переменный и постоянный), S (задержка времени срабатывания, селективное), G (как и селективное, только время задержки меньше).
Хочу отметить один важный момент, касающийся параметров УЗО. Многих вводит в заблуждение номинальный ток нагрузки, нанесённый на корпусе устройства, и его принимают за такой же параметр, как и в автоматическом выключателе. Однако этот параметр в УЗО характеризует только его «пропускную токовую способность», может этот выражение и не совсем корректное, но я его ввёл для доступности понятия термина «номинальный ток нагрузки УЗО».
Ток нагрузки УЗО ограничить не в состоянии и его необходимо защищать от токовых перегрузок и токов короткого замыкания автоматическими выключателями, которые как раз и обеспечивают защиту и от перегрузки по току, и от токов короткого замыкания. Ток нагрузки УЗО следует выбирать так, чтобы он был на ступень (номинального ряда токов) больше номинала тока автоматического выключателя защищаемой линии. То есть, если имеется нагрузка, защищенная автоматическим выключателем на ток 16 Ампер, то УЗО следует выбирать на ток нагрузки 25 Ампер.
Здесь возникает логичный вопрос - а почему бы не объединить в одном корпусе и автоматический выключатель и УЗО, особенно в случае, когда УЗО задействовано на защиту только одного силового шлейфа? Ведь в этом случае они всё равно работают «в паре». Этот момент был немного затронут в предыдущей статье. Что ж, вопрос вполне закономерный и такие устройства, конечно, существуют. Называются они дифференциальные автоматические выключатели или просто диффавтоматы.
На рисунке Вы как раз видите такое устройство. Здесь изображён трёхфазный дифференциальный автомат. Как и в трёхфазном УЗО, он имеет по четыре зажима - фазные и нулевой и кнопку «TEST». Если останавливается на его внутреннем устройстве, то что-то новое здесь сказать сложно. Это автоматический выключатель и УЗО в «одном флаконе».
Стоимость диффавтоматов довольно высокая. Например, трёхфазные модели известных зарубежных производителей имеют стоимость порядка 100 Евро. Относительно дорогое удовольствие. Однако связка АВ+УЗО будет иметь примерно сопоставимую стоимость, да и вместо четырёх стандартных 17,5 мм модулей на DIN-рейке(при трёхфазном варианте), займет восемь. Так что в некоторых случаях диффавтоматы всё же предпочтительнее, особенно если в распределительном щитке имеется проблема наличия свободного места.
Как проверить работоспособность УЗО или диффавтомата? Про кнопку «TEST» мы уже упоминали. Однако такая проверка является очень поверхностной и не всегда отражает реальную суть вещей. Поэтому для объективной проверки применяют тестовые схемы или специализированные приборы.