Узо это что
УЗО
УЗО (Устройство Защитного Отключения) — это коммутационный аппарат предназначенный для защиты электрической цепи от токов утечки, то есть токов протекающих по нежелательным, в нормальных условиях эксплуатации, проводящим путям, что в свою очередь обеспечивает защиту от пожаров (возгорания электропроводки) и от поражения человека электрическим током.
Определение «коммутационный» означает, что данный аппарат может включать и отключать электрические цепи, другими словами производить их коммутацию.
УЗО так же имеет другие варианты названий, например: дифференциальный выключатель, выключатель дифференциального тока, (сокращенно выключатель диф тока) и т.п.
И так для наглядности представим простейшую схему подключения через УЗО лампочки:
Из схемы видно, что при нормальном режиме работы УЗО, когда его подвижные контакты замкнуты, ток I1 величиной, к примеру, 5 Ампер от фазного провода проходит через магнитопровод УЗО, затем через лампочку, и возвращается в сеть по нулевому проводнику, так же через магнитопровод УЗО, при этом величина тока I2 равна величине тока I1 и составляет 5 Ампер.
Согласно закону электромагнитной индукции ток I1 проходя через магнитопровод УЗО создает в нем магнитный поток Ф1 условной величиной равной 5 единиц, в свою очередь ток I2 так же создает в магнитопроводе магнитный поток Ф2 такой же величины равной 5 единиц, но так как направление тока I2 противоположно направлению тока I1, то и создаваемый им магнитный поток Ф2 так же противоположен магнитному потоку Ф1, т.е. магнитные потоки Ф1 и Ф2 направлены встречно по отношению друг к другу и соответственно, при равных значениях входящего и выходящего токов, уравновешивают друг друга, в результате чего суммарный магнитный поток в магнитопроводе равен нулю:
Фсумм= Ф1+ Ф2=5+(-5)=0
Так как суммарный магнитный поток в магнитопроводе отсутствует (равен нулю), во вторичной обмотке ток не индуктируется. Подвижные контакты замкнуты, электрическая цепь включена и находится в нормальном режиме работы.
Теперь представим, что одного из проводов электрической цепи коснулся человек. При этом часть электрического ток начинает протекать через тело человека создавая непосредственную угрозу для его жизни и здоровья:
В такой ситуации часть тока электрической цепи поступающая от фазного провода не будет возвращаться в сеть, а проходя через тело человека будет уходить в землю следовательно ток I2 который будет возвращаться в сеть через магнитопровод УЗО по нулевому проводу будет меньше тока I1 поступающего в сеть, соответственно и величина магнитного потока Ф1 станет больше величины магнитного потока Ф2, в результате чего в магнитопроводе УЗО суммарный магнитный поток уже не будет равен нулю.
К примеру ток I1=6А, ток I2=5,5А, т.е. 0,5 Ампера протекает через тело человека в землю (т.е. 0,5 Ампера — ток утечки), тогда магнитный поток Ф1 будет равен 6 условных единиц, а магнитный поток Ф2 — 5,5 условных единиц тогда суммарный магнитный поток будет равен:
Фсумм= Ф1+ Ф2 =6+(-5,5)=0,5 усл. ед.
Возникший суммарный магнитный магнитный поток индуктирует электрический ток во вторичной обмотке который проходя через магнитоэлектрическое реле приводит его в работу, а оно, в свою очередь, размыкает подвижные контакты отключая электрическую цепь.
Проверка работоспособности УЗО осуществляется нажатием кнопки «ТЕСТ». Нажатие данной кнопки искусственно создает в УЗО утечку тока, что должно привести к отключению УЗО.
ВАЖНО! Так как в УЗО отсутствует защита от сверхтоков, при любой схеме его подключения должна быть предусмотрена так же установка автоматического выключателя, для защиты УЗО от токов перегрузки и короткого замыкания.
Подключение УЗО осуществляется по одной из следующих схем, в зависимости от типа сети:
Подключение УЗО без заземления:
Такая схема применяется, как правило, в зданиях со старой электропроводкой (двухпроводной), в который отсутствует заземляющий провод.
Подключение УЗО с заземлением:
Схема подключения УЗО в электросети системы ТN-C-S (когда нулевой проводник разделяется на нулевой рабочий и нулевой защитный):
О том как правильно выполнить заземление читайте здесь.
Схема подключения УЗО в электросети системы ТN-S (когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены):
ВАЖНО! В зоне действия УЗО нельзя объединять нулевой защитный (провод заземления) и нулевой рабочий проводники! Другими словами нельзя в схеме, после установленного УЗО, соединять между собой рабочий ноль (синий провод на схеме) и провод заземления (зеленый провод на схеме).
Как было сказано выше УЗО срабатывает на токи утечки, т.е. если сработало УЗО — это значит, что произошло попадание человека под напряжение или по какой либо причине оказалась повреждена изоляция электропроводки или электрооборудования.
Но что если УЗО самопроизвольно срабатывает и при этом повреждений нигде нет, а подключенное электрооборудование исправно? Возможно все дело в одной из следующих ошибок в схеме сети защищаемой УЗО.
Одной из самых распространенных ошибок является объединение нулевого защитного и нулевого рабочего проводника в зоне действия УЗО:
В этом случае величина тока выходящего из сети через УЗО по фазному проводу будет больше чем величина тока возвращающегося в сеть по нулевому проводнику т.к. часть тока будет протекать мимо УЗО по проводнику заземления, что приведет к срабатыванию УЗО.
Так же, часто встречаются случаи использования в качестве нулевого рабочего проводника проводник заземления или стороннюю проводящую заземленную часть (например арматуру здания, систему отопления, водопроводную трубу). Такое, подключение как правило происходит при повреждении нулевого рабочего проводника:
Оба этих случая приводят к тому, что УЗО выбивает, т.к. ток выходящий из сети по фазному проводу ток через УЗО не возвращается обратно в сеть.
Что бы правильно подобрать УЗО и исключить возможность ошибки воспользуйтесь нашим онлайн калькулятором расчета УЗО по мощности.
УЗО выбирается по его основным характеристикам. К ним относятся:
- Номинальный ток — максимальный ток при котором УЗО способно длительно работать не теряя свою работоспособность;
- Дифференциальный ток — минимальный ток утечки при котором УЗО произведет отключение электрической цепи;
- Номинальное напряжение — напряжение при котором УЗО способно длительно работать не теряя свою работоспособность
- Тип тока — постоянный (обозначается «-«) или переменный (обозначается «~»);
- Условный ток короткого замыкания — ток который кратковременно может выдержать УЗО до момента пока не сработает защитная аппаратура (предохранитель или автоматический выключатель).
Выбор УЗО основывается на следующих критериях:
— По номинальному напряжению и типу сети: Номинальное напряжение УЗО должно быть больше либо равно номинальному напряжению защищаемой им цепи:
Uном. УЗО⩾ Uном. сети
При однофазной сети требуется двухполюсное УЗО, при трехфазной сети — четырехполюсное.
— По номинальному току: Номинальный ток УЗО должен быть больше либо равен расчетному току защищаемой им цепи, т.е. тому току на который рассчитана данная электрическая сеть:
Iном. УЗО⩾ Iрасч. сети
Расчет тока сети можно произвести с помощью нашего онлайн калькулятора, либо его можно определить самостоятельно по формуле:
Iсети=Pсети*Кп, Ампер
где: Pсети — мощность сети, в килоВаттах; Кп — коэффициент перевода равный: 1,52 -для сети 380 Вольт или 4,55 — для сети 220 Вольт:
После расчета тока электросети принимаем ближайшее большее стандартное значение номинального тока УЗО: 4А, 5А, 6А, 8А, 10А, 13А, 16А, 20А, 25А, 32А, 40А, 50А, 63А и т.д., при этом рекомендуется принять УЗО с номинальным током на ступень выше рассчитанного, например, если в результате расчета ток сети составил 22 Ампера, то ближайшим стандартным значением номинального тока УЗО будет 25 Ампер, однако выбрать УЗО следует с номинальным током на ступень выше, т.е. 32 Ампера.
Мощность сети определяется путем суммирования мощностей всех электроприемников подключаемых в сеть защищаемую рассчитываемым УЗО:
Pсети=(P1+ P2…+ Pn)*Кс, кВт
где: P1, P2, Pn — мощности отдельных электроприемников в килоВаттах; Кс — коэффициент спроса (Кс=от 0,65 до 0,8) в случае если в сеть подключается всего 1 электроприемник или группа электроприемников которые включаются в сеть одновременно Кс=1.
В качестве мощности сети так же можно принять максимальную разрешенную к использованию мощность, например из технических условий, проекта или договора электроснабжения при их наличии.
Т.к. УЗО не имеет защиты от токов короткого замыкания, оно должно быть защищено установленным в цепи предохранителем или автоматическим выключателем. Номинальный ток УЗО так же можно выбрать исходя из номинального тока предохранителя или автоматического выключателя, при этом рекомендуется что бы номинальный ток УЗО был на ступень выше номинального тока аппарата защиты.
Например: Вы определили расчетный ток сети который составил 22А (Ампера), из линейки стандартных номиналов: 4А, 5А, 6А, 8А, 10А, 13А, 16А, 25А, 32А, 40А, 50А, 63А, вы выбрали ближайшее значение номинального тока автоматического выключателя — 25А, тогда УЗО вам рекомендуется взять с номинальным током 32А.
— По дифференциальному току:
Дифференциальный ток — это одна из главных характеристик УЗО которая показывает при какой величине тока утечки УЗО отключит цепь.
В соответствии с пунктом 7.1.83. ПУЭ: Суммарный ток утечки сети с учетом присоединяемых стационарных и переносных электроприемников в нормальном режиме работы не должен превосходить 1/3 номинального тока УЗО. При отсутствии данных ток утечки электроприемников следует принимать из расчета 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки сети — из расчета 10 мкА на 1 м длины фазного проводника. Т.е. дифференциальный ток сети можно рассчитать по следующей формуле:
ΔIсети=((0.4*Iсети)+(0.01*Lпровода))*3, миллиАмпер
где: Iсети — ток сети (рассчитанный по формуле выше), в Амперах; Lпровода — общая длина проводки защищаемой электросети в метрах.
Рассчитав ΔIсети принимаем ближайшее большее стандартное значение дифференциального тока УЗО ΔIУЗО:
ΔIУЗО⩾ ΔIсети
Стандартными величинами дифференциального тока УЗО являются: 6, 10, 30, 100, 300, 500мА
Дифференциальные токи: 100, 300 и 500мА применяются для защиты от пожаров, а токи : 6, 10, 30мА — для защиты от поражения человека электрическим током. При этом токи 6 и 10мА применяются, как правило, для защиты отдельных потребителей и помещений с повышенной опасностью, а дифференциальный ток 30мА подходит для общей защиты электросети.
В случае если УЗО необходимо для защиты от поражения электрическим током, а по произведенному расчету ток утечки составил более 30мА необходимо предусмотреть установку нескольких УЗО на разные группы линий, например одно УЗО для защиты розеток в комнатах, а второе для защиты розеток в кухне, снизив тем самым мощность проходящую через каждое УЗО и как следствие снизив ток утечки сети, т.е. в таком случае расчет необходимо будет производить для двух или более УЗО которые будут установлены на разные линии.
— По типу УЗО:
УЗО бывают двух типов: электромеханическое и электронное. Принцип работы электромеханического УЗО мы рассматривали выше, его основным рабочим органом является дифференциальный трансформатор (магнитопровод с обмоткой) который сравнивает величины уходящего в сеть тока и тока возвращающегося из сети, а в электронном эту функцию выполняет электронная плата для работы которой необходимо напряжение.
Представим ситуацию: по какой-то причине «пропал» ноль (например отгорел нулевой проводник), при этом если в сети установлено электронное УЗО его электронная плата обесточится и в случае, если человек коснувшись фазного провода попадет под напряжение данное УЗО не сработает, электромеханическое же УЗО сохранит свою работоспособность даже в случае отсутствия напряжения и отключит электрическую цепь, поэтому предпочтительнее использовать именно электромеханическое УЗО.
Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!
Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.
↑ Наверх
Что такое УЗО и как оно работает?
Устройство защитного отключения (УЗО) — это электрический низковольтный аппарат, который служит для автоматического отключения защищаемого участка электрической цепи в случае возникновения дифференциального тока величины, превышающей допустимое значение для данного аппарата. Также можно встретить такую аббревиатуру, как ВДТ — это выключатель дифференциального тока, то есть фактически то же самое. В этой статье мы рассмотрим с читателями сам электрик, какое устройство, назначение и принцип работы УЗО, применяемого в электрике.Назначение
Сперва рассмотрим, какое назначение устройства защитного отключения (на фото ниже вы можете ознакомиться с его внешним видом). Ток утечки возникает в случае нарушения целостности изоляции кабеля одной из линии электропроводки либо в случае повреждения конструктивных элементов в бытовом электроприборе. Утечка может привести к возгоранию электропроводки или эксплуатируемого бытового электроприбора, а также к поражению электричеством в процессе эксплуатации поврежденного электроприбора или неисправной электропроводки.
УЗО в случае возникновения нежелательной утечки за доли секунды производит отключение поврежденного участка электропроводки или поврежденного электроприбора, чем защищает людей от поражения электричеством и предотвращает возникновение пожара.
Очень часто задают вопрос о том, чем отличается дифавтомат от УЗО. Отличие первого в том, что данный защитный аппарат, помимо защиты от утечки электричества (функции УЗО), дополнительно имеет защиту от перегрузки и короткого замыкания, то есть выполняет функции автоматического выключателя. Устройство защитного отключения не имеет защиты от сверхтоков, поэтому помимо него для реализации защиты в электрических сетях устанавливают автоматические выключатели.
Устройство и принцип действия
Рассмотрим конструкцию устройства защитного отключения, и как оно работает. Основные конструктивные элементы УЗО — дифференциальный трансформатор, осуществляющий измерение тока утечки, пусковой орган, осуществляющий воздействие на механизм отключения и непосредственно сам механизм расцепления силовых контактов.
Принцип работы УЗО в однофазной сети следующий. Дифференциальный трансформатор однофазного устройства защиты имеет три обмотки, одна из которых подключается к нулевому проводнику, вторая к фазному, а третья служит для фиксации разностного тока. Первая и вторая обмотки подключаются таким образом, что токи в них являются противоположными по направлению. Они в нормальном режиме работы электрической сети равны и наводят в магнитопроводе трансформатора магнитные потоки, которые направлены друг к другу встречно. Суммарный магнитный поток в данном случае равен нулю и соответственно в третьей обмотке отсутствует ток.
В случае возникновения повреждения электроприбора и появления на его корпусе фазного напряжения, при прикосновении к металлическому корпусу оборудования, человек попадет под действие утечки электричества, которое будет протекать через его тело на землю либо на другие токопроводящие элементы, имеющие другой потенциал. В данном случае токи в двух обмотках дифференциального трансформатора УЗО будут отличаться, и соответственно в магнитопроводе будут наводиться разные по величине магнитные потоки. В свою очередь результирующий магнитный поток будет отличен от нуля и наведет в третьей некоторое значение тока — так называемого дифференциального. Если он достигнет порога срабатывания, то устройство сработает. Основные причины срабатывания УЗО мы описали в отдельной статье.
Подробнее о том, как работает УЗО и из чего оно состоит, рассказывается на видео уроках:
Хотите узнать, как работает устройство защитного отключения в трехфазной сети? Принцип действия схожий с однофазным аппаратом. Тот же дифференциальный трансформатор, но он уже осуществляет сравнение не одной, а трех фаз и нулевого провода. То есть в трехфазном защитном аппарате (3P+N) пять обмоток — три обмотки фазных проводников, обмотка нулевого проводника и вторичная обмотка, посредством которой фиксируется наличие утечки.
Помимо вышеприведенных конструктивных элементов обязательным элементом устройства защитного отключения является проверочный механизм, который представляет собой резистор, подключенный через кнопку “TEST” к одной из обмоток дифференциального трансформатора. При нажатии на данную кнопку резистор подключается к обмотке, чем создается разностный ток и соответственно на выходе вторичной третьей обмотки он появляется и происходит, по сути, имитация наличия утечки. Срабатывание устройства защитного отключения свидетельствует о его исправном состоянии.
Ниже приведем условное обозначение УЗО на схеме:
Область применения
Устройство защитного отключения применяется для защиты от утечек тока в однофазных и трехфазных электропроводках различного назначения. В домашней электропроводке УЗО должно в обязательном порядке быть установлено для защиты наиболее опасных с точки зрения электробезопасности бытовых электроприборов. Тех электроприборов, при эксплуатации которых происходит соприкосновение с металлическими частями корпуса непосредственно либо через воду или другие предметы. В первую очередь это электрическая печь, стиральная машина, водонагреватель, посудомоечная машина и др.
Как и любое электротехническое устройство, УЗО может в любой момент выйти из строя, поэтому помимо защиты отходящих линий необходимо установить данный аппарат на вводе домашней электропроводки. В данном случае АВДТ будет не только резервировать защитные аппараты отдельных линий проводки, но и выполнять противопожарную функцию, осуществляя защиту всей домашней электропроводки от возгораний.
Вот и все, что хотелось рассказать вам о том, какая конструкция, назначение и принцип работы УЗО. Надеемся, предоставленная информация помогла вам разобраться с тем, как выглядит и работает данный модульный аппарат, а также для чего применяется.
Наверняка вы не знаете:
УЗО: устройство, виды, подключение с землей и без, причины срабатывания
Подключение УЗО (устройства защитного отключения) – общепринятая в мировой практике мера повышения электробезопасности потребителей. Счет спасенных УЗО человеческих жизней идет на миллионы, а применение УЗО в сетях энергоснабжения многоквартирных и частных жилых домов, жилых массивов и промышленных объектов предотвращает миллиардный ущерб от пожаров и аварий.
Но правило Галена: «Все есть яд и все есть лекарство» справедливо не только в медицине. Внешне несложное, УЗО при бездумном или безалаберном применении может не только ничего не предотвратить, но и стать источником неприятностей. По аналогии: кто-то построил Кижи одним топором, кто-то может им же кой-какой шалашик соорудить, а кому-то топор и в руки давать нельзя, отрубит себе что-нибудь. Так что давайте познакомимся с УЗО поосновательнее.
Прежде всего
Любой серьезный разговор об электричестве обязательно коснется правил электробезопасности, и не зря. Электрический ток не несет видимых признаков опасности, действие его на человеческий организм развивается мгновенно, а последствия могут быть длительными и тяжелыми.
Но в данном случае речь пойдет не об общих правилах производства электромонтажных работ, которые и так хорошо известны, а о другом: УЗО в старую советскую систему электроснабжения TN-C, в которой защитный проводник объединен с нейтралью, вписывается очень плохо. Долго было неясно, вписывается ли вообще.
Все издания ПУЭ однозначно требуют: в цепях защитных проводников запрещается установка коммутирующих устройств. Формулировка и нумерация пунктов менялись от редакции к редакции, но суть понятна, как говорится, и птице марабу. Но как быть с рекомендациями к применению устройств защитного отключения? Они – коммутирующие устройства, и в то же время включаются в разрыв как фазы, так и НУЛЯ, который одновременно и защитный проводник?
Наконец, в 7-й актуальной редакции ПУЭ (ПУЭ-7А; Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7 издание, с дополнениями и изменениями, М. 2012) п. 7.1.80 все-таки поставил точки над i: «Не допускается применять УЗО, реагирующие на дифференциальный ток, в четырехпроводных трехфазных цепях (система TN-C)». Вызвано такое ужесточение, вопреки прежним рекомендациям, зафиксированными случаями электротравматизма ПРИ СРАБАТЫВАНИИ УЗО.
Поражение электротоком из-за неправильного подключения УЗО
Поясним на примере: Хозяйка за стиркой, в машине пробило на корпус ТЭН, как показано на рисунке желтой стрелкой. Поскольку 220 В ток распределяет по всей длине ТЭНа, на корпусе окажется что-то около 50 В.
Тут вступает в силу следующий фактор: электрическое сопротивление человеческого тела, как и любого ионного проводника, зависит от приложенного напряжения. С его увеличением сопротивление человека падает, и наоборот. Скажем, в ПТБ приводится абсолютно обоснованная расчетная величина в 1000 Ом (1 кОм), при потной распаренной коже или в состоянии опьянения. Но тогда при 12 В ток должен быть 12 мА, а это больше неотпускающего (судорожного) тока в 10 мА. Кого-то когда-то било 12 В? Даже вдрызг пьяного в джакузи с морской водой? Наоборот, по тем же ПТБ 12 В – абсолютно безопасное напряжение.
При 50-60 В на мокрую распаренную кожу ток не превысит 7-8 мА. Это сильный, болезненный удар, но ток меньше судорожного. Возможно, понадобится лечение от последствий, но до реанимации с дефибрилляцией дело не дойдет.
А теперь «защитимся» УЗО, не понимая сути дела. Его контакты размыкаются не мгновенно, а в течение 0,02 с (20 мс), и не абсолютно синхронно. С вероятностью в 0,5 первым разомкнется НУЛЕВОЙ контакт. Тогда, образно говоря, потенциальный резевуар ТЭНа со скоростью света (буквально) наполнится до 220 В по всей его длине, и на корпусе окажется 220 В, а ток через тело пройдет 220 мА (красная стрелка на рисунке). Менее чем на 20 мс, но 220 мА – это два с лишним мгновенно убивающих значения в 100 мА.
Так что же, в старых домах УЗО ставить нельзя? Все-таки можно, но осторожно, с полным пониманием дела. Нужно правильно выбрать УЗО и правильно его подключить. Как? Об этом будет рассказано далее в соответствующих разделах.
УЗО – что и как
УЗО в электрике появились одновременно с первыми ЛЭП в виде релейной защиты. Назначение всех УЗО остается неизменным по сей день: отключать подачу электроэнергии при возникновении аварийной ситуации. Как индикатор аварии в подавляющем большинстве УЗО (и во всех бытовых УЗО) используется ток утечки – при его повышении сверх заданного предела УЗО срабатывает и размыкает цепь электропитания.
Затем УЗО начали применять для защиты от пробоя и возгорания отдельных электроустановок. До поры, до времени, УЗО оставались «противопожарными», они реагировали на ток, исключающий зажигание дуги между проводами, менее 1 А. «Пожарные» УЗО выпускаются и применяются по сей день.
Видео: что такое УЗО?
УЗО-Е (емкостные)
С развитием полупроводниковой электроники начались попытки создать УЗО бытовые, предназначенные для защиты человека от поражения электротоком. Они работали по принципу емкостного реле, реагирующего на реактивный (емкостный) ток смещения; при этом человек работает как антенна. На том же принципе построен всем известный индикатор-фазоуказатель с неонкой.
УЗО-Е обладают исключительно высокой чувствительностью (доли мкА), могут быть выполнены практически мгновенно срабатывающими и абсолютно равнодушны к заземлению: ребенок, стоящий на изолирующем полу и дотянувшийся пальчиком до фазы в розетке, ничего не ощутит, а УЗО-Е его «почует» и отключит напряжение, пока он не уберет палец.
Но УЗО-Е имеют принципиальный недостаток: в них поток электронов тока утечки (ток проводимости) есть следствие возникновения электромагнитного поля, а не его причина, поэтому они крайне чувствительны к помехам. Нет теоретической возможности «научить» УЗО-Е отличать маленького шелапута, расковырявшего «интересную штучку», от заискрившего на улице трамвая. Поэтому УЗО-Е применяются лишь изредка для защиты спецоборудования, совмещая прямые свои обязанности с индикацией прикосновения.
УЗО-Д (дифференциальные)
«Вывернув» УЗО-Е «наоборот», удалось найти принцип работы УЗО «умного»: нужно идти непосредственно от первичного потока электронов, а утечку определять по разбалансу (разнице) полных токов в СИЛОВЫХ проводниках. Если от потребителя оттекает ровно столько же, сколько к нему ушло, все в порядке. Если пошел разбаланс – где-то течет, нужно отключать.
Разница по-латыни differentia, по-английски difference, поэтому такие УЗО назвали дифференциальными, УЗО-Д. В однофазной сети достаточно сравнить величины (модули) токов в фазном проводе и нейтрали, а при подключении УЗО в трехфазной сети – полные векторы токов всех трех фаз и нейтрали. Существенная особенность УЗО-Д – в любой схеме электропитания защитный и прочие проводники, не передающие потребителю мощность, должны проходить мимо УЗО, иначе неизбежны ложные срабатывания.
Для создания бытовых УЗО-Д потребовалось довольно много времени. Во-первых, нужно было точно определить величину тока разбаланса, безопасную для человека при времени воздействия, равном времени срабатывания УЗО. УЗО-Д, настроенные на неощутимый или на меньший неотпускающего ток, оказывались большими, сложными, дорогими, а наводки «ловили» лишь немного хуже УЗО-Е.
Во-вторых, нужно было разработать высококоэрцитивные ферромагнитные материалы для дифференциальных трансформаторов, см. ниже. Радиоферрит вообще не годился, не держал рабочую индукцию, а УЗО-Д с трансформаторами на железе оказывались слишком медленными: собственная постоянная времени даже небольшого железного трансформатора может достигать 0,5-1 с.
УЗО-ДМ
Принцип работы дифференциального электромеханического УЗО
К 80-м годам исследования успешно завершились: ток по опытам на добровольцах выбрали 30 мА, а быстродействующие дифтрансформаторы на феррите с индукцией насыщения в 0,5 Тл (Тесла) позволили с вторичной обмотки снимать мощность, достаточную для непосредственного привода электромагнита размыкателя. В быту появились дифференциальные электромеханические УЗО-ДМ. В настоящее время это самый распространенный тип бытовых УЗО, так что ДМ опускают, а говорят или пишут просто УЗО.
Дифференциальное электромеханическое УЗО работает так, см. рис справа:
- Без утечки токи в фазном и нулевом проводниках по известному из школьной физики правилу буравчика возбуждают в ферритовом кольце равные по величине, но противоположно направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2, которые подавляют друг друга. Результирующий магнитный поток в сердечнике Ф=0, и ЭДС намотанной на феррит вторичной обмотки равна нулю.
- При появлении утечки (скажем, при прикосновении человека к корпусу неисправной электроустановки, как на рисунке) один из токов становится больше, в феррите появляется магнитный поток, наводящий во вторичной обмотке ЭДС.
- Под током от вторичной обмотки электромагнит оттягивает защелку контактуры размыкателя, и контакты под действием пружины размыкаются.
- Кнопкой «Тест», создавая искусственно разбаланс токов в УЗО, проверяют его работоспособность; флажком или кнопкой с самофиксацией производят повторное включение после срабатывания.
Внешний вид трехфазного и однофазного УЗО
Внешний вид с пояснениями обозначений на корпусе трехфазного и однофазного УЗО показан на рисунке сверху.
Примечание: кнопкой «Тест» УЗО положено проверять ежемесячно и при каждом повторном включении.
Электромеханическое УЗО защищает только от утечки, но его простота и «дубовая» надежность позволили объединить в одном корпусе УЗО и токовый защитный автомат. Для этого потребовалось всего лишь сделать тягу фиксатора размыкателя двойной и завести ее в электромагниты токовый и УЗО. Так появился дифференциальный автомат, обеспечивающий полную защиту потребителей.
Внешний вид дифавтомата (слева) и УЗО (справа)
Однако дифавтомат – не УЗО и автомат в отдельности, это следует четко помнить. Внешние различия (силовой рычаг, вместо флажка или кнопки повторного включения), как рисунке – это только внешность. Важное отличие УЗО от дифференциального автомата сказывается при установке УЗО в системах электроснабжения без защитного заземления (TN-C, автономное электропитание), см. ниже раздел о подключении УЗО без земли.
Важно: отдельное УЗО предназначено для защиты ТОЛЬКО от утечки. Его номинальный ток показывает, до какой его величины УЗО сохраняет работоспособность. УЗО на номиналы 6,3 и 160 А с одинаковым разбалансом в 30 мА дают одинаковую степень защиты. В дифавтоматах ток отсечки автомата всегда меньше номинального тока УЗО, чтобы УЗО не сгорело при перегрузке сети.
УЗО-ДЕ
В данном случае «Е» означает не емкость, а электронику. УЗО-ДЕ выполняются встроенными непосредственно в розетку или электроустановку. Разность токов в них улавливает полупроводниковый магниточувствительный датчик (датчик Холла или магнитодиод), его сигнал обрабатывается микропроцессором, а цепь размыкает тиристор. УЗО-ДЕ, помимо компактности, имеют следующие достоинства:
- Высокая чувствительность, сравнимая с УЗО-Е, в сочетании с помехоустойчивостью УЗО-ДМ.
- Как следствие высокой чувствительности – способность реагировать на ток смещения, т.е., УЗО-ДЕ упреждающее, отключит напряжение, прежде чем оно кого-то ударит независимо от наличия заземления.
- Высокое быстродействие: для «раскачки» УЗО-ДМ необходим хотя бы один полупериод 50 Гц, т.е. 20 мс, и хотя бы одна опасная полуволна должна пройти через тело, чтобы УЗО-ДМ сработало. УЗО-ДЕ способно срабатывать при напряжении «пробойной» полуволны в 6-30 В и отсечь ее в зародыше.
Недостатки УЗО-ДЕ прежде всего высокая стоимость, собственное энергопотребление (ничтожное, но при падении напряжения сети УЗО-ДЕ может не сработать) и склонность к отказам – электроника все-таки. За рубежом чипованные розетки широко распространились еще в 80-х; в некоторых странах их применение в детских комнатах и учреждениях обязательно по закону.
У нас УЗО-ДЕ пока мало известны, а зря. Пререкания папы с мамой по поводу затрат на розетку с «защитой от дурака» не сравнимы с ценой детской жизни, даже если в квартире бесчинствует неисправимый вредина и баламут.
В зависимости от устройства и назначения к наименованию УЗО могут добавляться основные и дополнительные индексы. По индексам можно сделать предварительный выбор УЗО для квартиры. Основные индексы:
- AС – срабатывают от разбаланса переменной составляющей тока. Выполняются, как правило, противопожарными, на разбаланс 100 мА, т.к. не могут защитить от кратковременной импульсной утечки. Недороги и весьма надежны.
- A – реагируют на разбаланс как переменного, так и пульсирующего токов. Основное исполнение – защитные на 30 мА разбаланса. Возможны ложные срабатывания/несрабатывания в системе TN-C в любом случае, а в TN-C-S при плохом заземлении и/или наличии мощных потребителей со значительной собственной реактивностью и/или импульсными блоками питания (ИБП): стиральная машина, кондиционер, варочная поверхность, электродуховка, кухонный комбайн; в меньшей степени – посудомойка, компьютер, домашний кинотеатр.
- В – реагируют на ток утечки любого рода. Это либо промышленные УЗО «пожарного» типа на 100 мА разбаланса, либо встроенные УЗО-ДЕ.
Дополнительные индексы дают представление о дополнительных функциональных возможностях УЗО:
- S – селективное по времени срабатывания, оно регулируется в пределах 0,005-1 с. Основная область применения – в энергоснабжении объектов, запитанных по двум лучам (фидерам) с автоматом ввода резерва (АВР). Регулировка времени срабатывания необходима, чтобы при пропадании основного луча успел сработать АВР. В быту иногда применяются в элитных коттеджных поселках или особняках. Все селективные УЗО – пожарные, на разбаланс 100 мА, и требуют установки после себя защитных 30 мА УЗО на ток меньшей ступени, см. далее.
- G – быстродействующие и сверхбыстродействующие УЗО с временем срабатывания 0,005 с и менее. Применяются в детских, учебных, лечебных учреждениях и в других случаях, когда недопустим «проскок» хотя бы одной поражающей полуволны. Исключительно электронные.
Примечание: бытовые УЗО чаще всего не индексируются, а различаются по исполнению и току разбаланса: электромеханические на 100 мА – АС, они же на 30 мА – А, встроенные электронные – В.
УЗО-Р
Почти неизвестная неспециалистам разновидность УЗО – не дифференциальные, срабатывающие по току в защитном проводнике (Р, РЕ). Применяются в промышленности, в военной технике и в других случаях, когда потребитель создает сильные помехи и/или имеет собственную реактивность, способную «сбить с толку» даже УЗО-ДМ. Могут быть как электромеханическими, так и электронными. Чувствительность и быстродействие для бытовых условий – неудовлетворительны. Обязательно высококачественное обслуживаемое заземление.
Выбор УЗО
Чтобы правильно подобрать УЗО, индекса мало. Нужно также выяснить следующее:
- Покупать отдельно УЗО с автоматом или дифавтомат?
- Подобрать или рассчитать значение отсечки по экстратоку (перегрузке);
- Определить номинальный (рабочий) ток УЗО;
- Определить требуемый ток утечки – 30 или 100 мА;
- Если вышло, что для общей защиты нужно «пожарное» УЗО на 100 мА, определить, сколько, где и каких требуется вторичных «жизненных» УЗО на 30 мА.
Отдельно или вместе?
В квартире с проводкой TN-C о дифавтомате можно забыть: ПУЭ запрещает, а проигнорировать, так электричество само скоро напомнит. В системе TN-C-S дифавтомат обойдется дешевле двух раздельных устройств, если намечена реконструкция проводки. Если же токовый автомат уже стоит, то дешевле выйдет согласованное с ним по рабочему току отдельное УЗО. Писания на тему: УЗО с обычным автоматом несовместимо – дилетантская несусветица.
На какую перегрузку рассчитывать?
Ток отсечки автомата (экстраток) равен максимально допустимому току потребления квартиры (дома), умноженному на 1,25 и дополненному до ближайшего большего значения из стандартного ряда токов 1, 2, 3, 4, 5, 6.3, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000 и 6300 А.
Максимальный ток потребления квартиры должен быть записан в ее техпаспорте. Если нет – можно узнать в эксплуатирующей здание организации (обязаны сообщать по закону). В старых домах и новых бюджетных максимально допустимый ток, как правило, 16 А; в новых обычных (семейных) – 25 А, в бизнес-классе – 32 или 50 А, а в люксах 63 или 100 А.
Для частных домовладений максимальный ток рассчитывают по лимиту потребляемой мощности из техпаспорта (уж его-то прописать инстанции не упустят) из расчета 5 А на киловатт, с коэффициентом 1,25 и дополнением до ближайшего большего стандартного значения. Если в техпаспорте прямо прописано значение максимального тока потребления, за основу расчета берут его. Добросовестные проектировщики на плане электропроводки прямо указывают ток отсечки главного автомата, так что и считать не приходится.
Номинальный ток УЗО
Номинальный (рабочий) ток УЗО берут на ступень выше тока отсечки. Если ставится дифавтомат, его выбирают ПО ТОКУ ОТСЕЧКИ, а токовый номинал УЗО заложен в нем конструктивно.
Видео: УЗО или дифавтомат?
Ток утечки и общая схема защиты
Для квартиры с проводкой TN-C-S не будет ошибкой без лишних размышлений взять УЗО на разбаланс 30 мА. Системе квартире TN-C далее будет посвящен отдельный раздел, а вот для частных домов ясных и окончательных рекомендаций сразу дать нельзя.
По п. 7.1.83 ПУЭ рабочий (естественный) ток утечки не должен превышать 1/3 тока разбаланса УЗО. Но в доме с электрическим теплым полом в прихожей, освещением двора и электроподогревом гаража зимой рабочий ток утечки может достигать 20-25 мА при жилой площади и в 60, и в 300 квадратов.
В целом, если нет теплицы с электроподогревом грунта, прогреваемой водяной скважины, а двор освещается экономками, на вводе после счетчика бывает достаточно поставить пожарное УЗО с номинальным током на ступень выше тока отсечки автомата, а на каждую группу потребителей – по защитному УЗО с таким же номинальным током. Но точный расчет может сделать только специалист по результатам электрических измерений уже готовой проводки.
Примеры расчета
Как рассчитать УЗО, разберем на примерах для разных случаев.
Первый – новая квартира с проводкой TN-C-S; по техпаспорту лимит потребляемой мощности 6 кВт (30 А). Проверяем автомат – стоит на 40 А, все ОК. УЗО берем на ступень или две выше по номинальному току – 50 или 63 А, не важно – и на ток разбаланса в 30 мА. О токе утечки не думаем: его в пределах нормы должны обеспечить строители, а нет – так пусть сами и исправляют бесплатно. Впрочем, подрядчики таких проколов не допускают – знают, чем пахнет замена электропроводки по гарантии.
Второй. Хрущевка, пробки на 16 А. Ставим стиралку на 3 кВт; ток потребления – около 15 А. Для ее защиты (и защиты от нее) нужно УЗО с номиналом 20 или 25 А на 30 мА разбаланса, но 20 А УЗО редко бывают в продаже. Берем УЗО на 25 А, но в любом случае ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно пробки убрать, а поставить вместо них автомат на 32 А, иначе возможна ситуация, описанная вначале. Если проводка явно не выдержит кратковременного броска в 32 А, ничего не поделаешь, нужно ее менять.
В любом случае нужно давать заявку в энергослужбу на замену счетчика и реконструкцию электропроводки, с заменой или без замены. Процедура эта не очень сложная и хлопотная, а новый счетчик с индикацией состояния проводки в дальнейшем сослужит добрую службу, см. раздел о сработках и неисправностях. А зарегистрированное при реконструкции УЗО позволит потом бесплатно вызывать электриков для измерений, что тоже весьма неплохо на будущее.
Третий. Коттедж с лимитом потребления в 10 кВт, что дает 50 А. Общая утечка по результатам измерений – 22 мА, причем дом дает 2 мА, гараж – 7, а двор – 13. Ставим общий дифавтомат на 63 А отсечки и 100 мА разбаланс, дом с гаражом запитываем раздельно через УЗО на 80 А номинальных и 30 мА разбаланса. Двор в таком случае лучше оставить вовсе без своего УЗО, но светильники для него взять во влагозащищенных корпусах с заземлительной клеммой (промышленного типа), и завести их земли прямо на контур заземления, так будет надежнее.
Подключение УЗО в квартире
Типовая схема включения УЗО в квартире
Типовая схема подключения УЗО в квартире приведена на рисунке. Видно, что общее УЗО включается как можно ближе к вводу, но после счетчика и главного (подъездного) автомата. Там же на врезке показано, что в системе TN-C общее УЗО включать нельзя.
При необходимости отдельных УЗО для групп потребителей их включают сразу же ЗА соответствующими автоматами, выделено желтым на рисунке. Номинальный ток вторичных УЗО берут на ступень-две выше, чем у «своего» автомата: для ВА-101-1/16 – 20 или 25 А; ВА-101-1/32 – 40 или 50 А.
Но это в новых домах, а в старых, где защита нужнее всего: земли нет, проводка аховая? Кто-то там обещал просветить на предмет подключения УЗО без земли. Верно, как раз до этого дело и дошло.
УЗО без земли
Способ подключения УЗО без защитного заземления
Процитированный в начале п 7.1.80 существует в ПУЭ не в гордом одиночестве. Он дополнен пунктами, разъясняющими, как все-таки (ну нет в наших домах контуров заземления, нету!) «впихнуть» УЗО в систему TN-C. Суть их сводится к следующему:
- Ставить общее УЗО или дифавтомат на квартиру с проводкой TN-C недопустимо.
- Потенциально опасные потребители должны быть защищены отдельными УЗО.
- Защитные проводники розеток или розеточных групп, предназначенных для подключения таких потребителей, должны быть кратчайшим путем заведены на ВХОДНУЮ нулевую клемму УЗО, см. схему справа.
- Допускается каскадное включение УЗО при условии, что верхние (ближние к электровводу УЗО) менее чувствительны, чем оконечные.
Человек сообразительный, но незнакомый с тонкостями электродинамики (чем, кстати, грешат и многие дипломированные электрики-силовики) может возразить: «Погодите, а в чем проблема-то? Ставим общее УЗО, заводим на его входной ноль все РЕ – и готово, защитный проводник не коммутируется, заземлились без земли!» Так, да не так.
Отрезок РЕ с соответствующим отрезком нуля и эквивалентным сопротивлением потребителя R образуют петлю, охватывающую магнитопровод дифтрансформатора, см. принцип работы УЗО-Д. Т.е., на магнитопроводе появляется ПАРАЗИТНАЯ обмотка, нагруженная на R. Хотя R мало (48,4 Ом/кВт), на синусоиде в 50 Гц влиянием паразитной обмотки можно пренебречь: длина волны излучения – 6000 км.
Электромагнитное поле установки и шнура к ней также исключаем из рассмотрения. Первое сосредоточено внутри аппарата, иначе он не пройдет сертификацию и не поступит в продажу. В шнуре же провода проходят вплотную друг к другу, и их поле сосредоточено между ними независимо от частоты, это т. наз. Т-волна.
Но при пробое на корпус электроустановки или при наличии наводок в сети по паразитной петле проскакивает короткий мощный импульс тока. В зависимости от конкретных факторов (просчитать которые точно может только специалист с опытом научной работы и на мощном компьютере) возможны два варианта:
- «Анти-дифференциальный» эффект: всплеск тока в паразитной обмотке компенсирует разбаланс токов в фазе и нуле и УЗО будет, что называется, мирно сопеть носиком в подушку, когда на проводах уже повисла скрюченная головешка. Случай исключительно редкий, но крайне опасный.
- Также возможен «супер-дифференциальный» эффект: наводка усиливает разбаланс токов, и УЗО срабатывает без утечки, побуждая хозяина к тягостным размышлениям: почему то и дело выбивает УЗО, если в квартире все исправно?
Величина обоих эффектов сильно зависит от размеров паразитной петли; тут сказывается ее открытость, «антенность». При длине РЕ до полуметра эффекты пренебрежимо малы, но уже при его длине в 2 м вероятность несработки УЗО возрастает до 0,01% По цифрам это мало, но по статистике – 1 шанс из 10 000. Когда речь идет о человеческой жизни, это недопустимо много. А если в квартире без заземления проложена паутина из «защитных» проводников, то чего удивляться, если УЗО «вышибает» при включении зарядки мобильника.
В квартире с повышенной пожароопасностью допустимо, при обязательном наличии индивидуальных УЗО потребителей, включенных по рекомендуемой схеме, ставить и общее ПОЖАРНОЕ УЗО на 100 мА разбаланса и с номинальным током на ступень выше, чем у защитных, независимо от тока отсечки автомата. В описанном выше примере для хрущевки нужно подключить УЗО и автомат, но не дифавтомат! При выбивании автомата УЗО должно остаться в работе, иначе резко возрастает вероятность несчастного случая. Поэтому УЗО по номиналу нужно брать на две ступени выше автомата (63 А для разобранного примера), а по разбалансу – на ступень выше оконечных 30 мА (100 мА). Еще раз: в дифавтоматах номинал УЗО делают на ступень выше тока отсечки, поэтому для проводки без земли они не годятся.
Видео: подключение УЗО
Ну вот, выбило…
А почему срабатывает УЗО? Не как, это уже описано, а почему? И что делать, если сработало? Раз выбило, значит, что-то не так?
Верно. Просто включать после срабатывания нельзя, пока не найдена и не устранена его причина. А найти, где что «не так» можно и самому без каких-либо особых знаний, инструмента и приборов. Большую помощь в этом окажет обычный квартирный электросчетчик, если только он не совсем уж антикварный.
Как найти виновного?
Первое, выключаем все выключатели, вынимаем все из розеток. Вечером для этого придется воспользоваться фонариком; лучше сразу при установке рядом с УЗО прикрепить к стене крючок и повесить на него дешевенький светодиодный фонарик.
Далее, пробуем включить УЗО. Включилось? Ищем «негодника» среди потребитетелей; как – чуть ниже. Если же нет, нужно проверить УЗО и проводку.
Отключаем подъездный или главный квартирный автомат. Не включается? Виновата электромеханика УЗО; нужно отдавать в ремонт. Самому копаться нельзя – устройство жизненно важное, и после ремонта нужна проверка на специальном оборудовании.
Включилось, но при подаче напряжения опять выбило при пустой проводке? В УЗО либо внутренний разбаланс дифтрансформатора, либо залипла кнопка «Тест», либо неисправна проводка.
Индикация неисправности электропроводки на счетчике
Пробуем включить под напряжением, смотря на счетчик. Если хотя бы на миг вспыхнул индикатор «Земля» (см. рис), или раньше было замечено, что он подмигивает – утечка в проводке. Нужно проводить измерения. Если УЗО установлено в порядке реконструкции проводки и зарегистрировано в энергослужбе, нужно вызывать муниципальных электриков, они обязаны проверить. Если УЗО «самодуйное» – платить специализированной фирме. Услуга, впрочем, не из дорогих: современное оборудование позволяет за 15 мин. найти утечку в стене с точностью до 10 см.
Но прежде чем звонить в фирму, нужно открыть и осмотреть розетки. Экскременты насекомых дают прекрасную утечку с фазы на землю.
Проводка не внушает опасений, даже отключали посекционно автоматами, но УЗО выбивает «на пустом»? Неисправность внутри него. И разбаланс, и залипание «Теста» вызывают чаще всего не конденсат или интенсивное использование, а все те же «таракашкины какашки». В Ростове-на-Дону отмечен случай, когда в совершенно ухоженной квартире в УЗО было обнаружено гнездилище… туркестанских уховерток, невесть как туда попавших. Здоровенных, с огромными мощными церками (щипцами на хвосте), страшно злющих и кусачих. В квартире они никак себя не проявляли.
Индикация электросчетчиком реактивности потребителя
УЗО срабатывает при подключении потребителей, но признаков КЗ нет? Включаем все, особенно потенциально опасных (см. раздел о классификации УЗО по индексам), пробуем включитьУЗО, опять смотря на счетчик. На этот раз возможно, помимо «Земли», свечение индикатора «Реверс»; иногда его обозначают «Возврат», след. рис. Это свидетельствует о наличии в цепи большой реактивности, емкости или индуктивности.
Искать дефектного потребителя нужно в обратном порядке; сам по себе он может не дотянуть УЗО до срабатывания. Поэтому включаем все, затем по очереди отключаем подозрительных, и пробуем включать. Включилось, наконец-то? Это он и есть, «реверсивный». В ремонт, но уже не электрикам, а «бытовушникам».
В квартирах с проводкой TN-C-S возможен случай, когда четко определить источник срабатывания УЗО не удается. Тогда вероятная причина – плохая земля. Еще сохраняя защитные свойства, заземление уже не отводит высшие составляющие спектра помех, и защитные проводники работают как антенна, аналогично квартире TN-C с общим УЗО. Чаще всего такое явление наблюдается в периоды наибольшего пересыхания и промерзания почвы. А что делать? Напрягать эксплуатанта здания, пусть доводит контур до нормы, обязан.
О фильтрах
Одним из основных источников сбоев в работе УЗО являются помехи от бытовой техники, а эффективным способом борьбы с ними – поглощающие ферритовые фильтры. Видали набалдашники-«шишки» на компьютерных шнурах? Это они и есть. Ферритовые кольца для фильтров можно купить в радиомагазине.
Самодельные поглощающие ферритовые фильтры
Но для силовых ферритовых поглотителей определяющее значение имеют магнитная проницаемость феррита и магнитная индукция насыщения в нем. Первая должна быть не менее 4000, а лучше – 10 000, а вторая – не менее 0,25 Тл.
Фильтр на одном кольце (вверху на рис.) можно встроить с «шумящую» установку, если она не гарантийная, как можно ближе в сетевому вводу. Работа эта для опытного специалиста, поэтому точная схема не приводится.
Несколько же колец можно просто надеть на сетевой шнур (на рис. внизу): с точки зрения электродинамики все равно, обмотан проводник вокруг магнитопровода или наоборот. Чтобы не резать фирменный литой шнур, нужно купить вилку, гнездовую колодку и кусок трехжильного кабеля. Продаются и готовые сетевые шнуры с ферритовыми поглотителями помех, но стоит такой дороже, чем самодельный сборный по частям.
Видео: ошибки при подключении УЗО
Вывод
Как уже сказано вначале, УЗО – не панацея от электрической опасности. Оно многократно уменьшает вероятность поражения электротоком, но электричество все равно не терпит бездумного и безответственного обращения с ним.
Наилучший вариант развития мер электробезопасности – повсеместное применение чипованных розеток и встроенных в электроустановки электронных дифференциальных УЗО. В таком случае даже система электроснабжения TN-C, сохранив свою экономичность, могла бы стать вполне безопасной.
(1 оценок, среднее: 5,00 из 5) Загрузка...Вывести все материалы с меткой:
Перейти в раздел:
Что такое УЗО
Думаю, если Вы читаете эту статью, то уже начали задаваться вопросом: «Что такое УЗО в электрике?» Аббревиатура УЗО переводится как устройство защитного отключения и касается электричества.
В настоящее время электрическая проводка обеспечена надежной защитной оболочкой. Но и здесь иногда случаются утечки электричества. Они происходят в достаточно небольших размерах, но могут оказать пагубное влияние на человека. Вот здесь УЗО реагирует на превышение значения тока утечки и автоматически отключает поступление электричества.
В статье Вы сможете более детально познакомиться с тем, как это происходит. Вы прочитаете информацию о том, как УЗО может защитить помещение от угрозы пожаров. Изучайте информацию и применяйте полученные знания на практике.
Устройство защитного отключения (УЗО) – описание
Многие люди слышали о том, что существует устройство защитного отключения – УЗО, но, что такое УЗО, для чего оно нужно в электрике, какие функции должно выполнять и можно ли вообще его не использовать в сети, знает не так много человек.
Для того, чтобы получить полное представление о том, что такое узо в электрике, о его функциях, устройстве, принципе работы нужно работать в области электрики, иметь диплом, но общие принципы действия и описание этого устройства сможет понять любой человек.
В большинстве квартир и домов не применяется и не применялось раньше УЗО, поэтому многие и не знают для чего его устанавливать, как оно работает.
Если говорить языком, принятым среди электриков, то УЗО, или устройство защитного отключения, представляет собой механический коммутационный прибор, служащий для автоматического прерывания цепи при превышении тока небаланса заданного значения, возникающего при определенных условиях.
Разные модели УЗО уже довольно давно продаются на рынке, многие профессионалы отлично знакомы с принципом их устройства, работы и активно применяют их при построении электрической проводки. Но многие электрики, хозяева домов и квартир, которые сами занимаются монтажом электрической системы не зная о преимуществах применения УЗО пренебрегают этим мощным средством предназначенным для защиты.
УЗО отлично защищает людей от поражения электричеством в случаях когда произошло нарушение изоляции, при случайных прикосновениях к токопроводящим неизолированным частям различного вида электрического оборудования и защищает имущество от теплового воздействия тока.
Самым вероятным местом поражения током в доме или квартире является кухня и ванная, где установлено очень большое количество электрических приборов, есть естественные заземлители – газовые, водопроводные трубы, мало свободного места и повышенная влажность воздуха.
Что понимается под выражением «утечка тока»? Под этим выражением понимается любой ток проходящий мимо электропроводки или мимо подключенных в сеть приборов. Вот как раз на эту утечку тока и реагирует УЗО, если ток пошел мимо электропроводки или электроприбора УЗО срабатывает и отключает сеть.
Токи утечки обычно имеют малые значения, поэтому защита от короткого замыкания и от перегрузки, которую обеспечивают обычные автоматические выключатели, на токи утечки не реагируют. Как видим, УЗО защищает от пожара, возникающего при замыкании при воспламенении тлеющей изоляции, и от поражения током людей.
Практически каждый человек за свою жизнь подвергался удару током в домашней сети напряжением 220 вольт. Этот ток составляет примерно 4-5 миллиампера, а если бы сила тока была большей, то опасность для здоровья и жизни значительно увеличилась.
Чтобы человека ударило током не обязательно нужно ковыряться в розетке или лезть в распределительный щит, достаточно просто дотронуться до стиральной машинки или холодильника, плойки и других приборов. Но почему так происходит?
Ответ простой – в том случае если в любом электрическом приборе нарушается изоляция токоведущих проводов, они начнут пропускать ток на корпус. То есть корпус прибора окажется под напряжением, а это все равно, что прикоснутся к оголенному проводу.
При прикосновении к такому прибору возникает ток замыкания с землей и если прибор не имеет заземления, то током ударит человека.
В большей части домов и квартир нет возможности заземлить корпуса электрических приборов, это не предусмотрено конструкцией, схемой проводки. От такого удара не сможет защитить никакой супер автоматический выключатель, установленный в щитке.
Гарантию от поражения током в таких случаях дает только применение более надежного и совершенного прибора, каким и является УЗО.
УЗО – это прибор, защищающий от токов утечки путем отключения сети в случае их появления. В случае, когда произойдет выше описанная ситуация с повреждением изоляции какого-либо прибора, то по телу человека, который замыкает цепь фаза-земля ударит током.
Но поскольку сила тока утечки не очень большая, в сравнении с номинальным током, то обычные автоматы этого не чувствуют и не отключатся. А человек в тоже время может и погибнуть при определенных условиях. УЗО, в отличии от автоматов, сразу среагирует на возникновение тока утечки и моментально разорвет цепь.
Что такое узо в электрике
В основе работы УЗО-Д заложена фиксация тока утечки на «землю» и отключения сети при ее появлении. Факт утечки обнаруживается по разнице между токами: выходящим из УЗО и возвращающимся в него через нейтраль.
Если сеть в порядке, то они равны по величине, но противоположны по направлению. При появлении утечки, например, человек коснулся провода, часть тока уйдет через его тело «на землю» по другому контуру, и в итоге ток возвращающийся в УЗО через нейтраль будет меньше выходящего.
Такая же ситуация возникнет, если в каком-то электроприборе нагрузки нарушилась изоляция и под напряжением оказался корпус или другая деталь. Человек, задев за них создаст дополнительный контур «на землю», часть тока пойдет по нему и баланс нарушится (эта ситуация показана на рисунке).
Разницу между выходящим и входящим токами засекает трансформатор с сердечником в виде кольца. Фазный провод и нейтраль N проходят внутри него и служат первичной обмоткой. Вторичная обмотка подключается к исполнительному механизму, размыкающему контакты.
Разумеется, при повреждении изоляции контур ответвления может образоваться и без «участия» человека, но и в этом случае УЗО также сработает и защитит участок сети от опасных последствий (например, нагрева и пожара). Символом «Т» на рисунке обозначена кнопка, включающая схему тестирования устройства – УЗО -Д должно сработать при ее нажатии.
Этот же принцип используется и для трехфазных устройств защиты, однако в них дифференциальный ток во вторичной обмотке появляется не только при утечках, но и при «перекосе фаз» (неравномерно распределенной между фазами нагрузке), поэтому разработаны дополнительные схемы, исключающие срабатывание из-за нарушения симметрии.
Что такое УЗО в электрике и как его правильно подключить
Практика показала, что УЗО, которое еще иногда называют дифференциальным выключателем, очень эффективное защитное устройство для быта, и сегодня только в одной Западной части Европы применяется сотни миллионов этих приборов разного типа.
Но все же, что такое узо в электрике? – это современное, очень эффективное, во многих схемах безальтернативное средство призванное защищать людей от поражения электричеством.
УЗО также защищает электроустановки от возникновения пожара, от возгорания, которое может произойти в результате протекания тока утечки.
Понятие – устройство защитного отключения, принятое в литературе, самым точным образом определяет значение этого прибора, само название говорит за себя – это оборудование отключающее электричество с целью защиты. Но, что и кого оно защищает?
Если автоматический выключатель должен защищать электрическую проводку, то УЗО служит на страже безопасности людей. Оно обеспечивает отключение напряжения при утечке тока на землю.
Что делает УЗО?
Устройства защитного отключения (УЗО) постоянно сравнивают ток, протекающий к электроприбору с током, протекающим от электроприбора (по нейтрали) и распознает утечку из электросети по появлению разницы между входящим и выходящим токами.
Когда разность токов достигает опасного для жизни человека значения (обычно это 30 мА), то УЗО отключает напряжение. Таким образом, ток утечки, текущий через поврежденную изоляцию или через тело человека, не успевают причинить вреда, т.к. время срабатывания УЗО очень мало.
В каких случаях УЗО оказывается полезно?
В случаях повреждения изоляции проводов в электроприборах. Например, внутри стиральной машинки повреждена изоляция на фазном проводе, в результате чего он коснулся корпуса.
Устройство защитного отключения (УЗО) тут-же отключит электричество, потому что ток, ушедший в квартиру по фазному проводу, не вернулся в УЗО (с корпуса машинки он по проводу «заземления» вернулся в щиток, минуя УЗО и следовательно, входящий и исходящий токи через УЗО оказались различны).
При неосторожном обращении с электропроводкой. Вот классический пример. Мужчина сверлит стену, опираясь голой ногой на батарею, и попадает в фазный провод. Ток, пройдя по цепи «металлический корпус дрели — рука — грудная клетка — нога — батарея» вызывает паралич сердца и/или остановку дыхания.
Но если есть УЗО, то оно сразу «почувствует», что часть тока не вернулось (та часть, которая прошла через человека и ушла в батарею). Напряжение будет отключено столь быстро, что беды не случится. Конечно, человека током дернет, но не более того.
Увы, Устройства защитного отключения не так уж интеллектуально, чтобы различить, что именно включено в электрическую цепь — человек или лампочка. Если утечки тока нет — все в порядке. Почему тогда считается, что УЗО значительно повышает безопасность?
Да потому, что подавляющее большинство случаев поражения электрическим током так или иначе связано с утечкой тока — ситуацией, которую распознает УЗО. Вероятность возникновения опасных для жизни ситуаций (т.е. когда ток проходит через грудь) без утечки значительно ниже.
Сколько штук УЗО нужно иметь?
Точное количество приборов Устройство защитного отключения (УЗО), которое Вам потребуется, сможет определить лишь специалист после проведения соответствующих расчетов. Например, в однокомнатной квартире скорее всего будет достаточно одного УЗО, рассчитанного на ток утечки в 30 мА.
В четырехкомнатной квартире, где установлено пятнадцать групп розеток, лучше использовать 5 УЗО, а также по одному УЗО на всю группу освещения, электроплиту и водонагреватель. Для контроля всей электропроводки на входе в коттедж можно установить дополнительно к расчетным одно общее УЗО с номинальным отключающим током 300 мА.
Однако, чтобы не перегружать домашнюю сеть лишней автоматикой, рациональнее использовать дифференциальные автоматы.
В каких случаях установка УЗО нецелесообразна?
Например, в случае старой ветхой проводки. Свойство устройства защитного отключения (УЗО) обнаруживать утечку тока может принести больше проблем, чем пользы, если оно начнет непредсказуемо срабатывать.
А при старой электропроводке это может начаться в любой момент, даже при первом включении УЗО. Поэтому в такой ситуации лучшим выбором, возможно, будет не устанавливать УЗО в цепь электроснабжения всей квартиры, а в местах с повышенной опасностью использовать розетки с встроенным УЗО.
Прежде, чем купить устройство защитного отключения (УЗО) следует обратить внимание на маркировку прибора — на лицевой панели каждого УЗО обязательно должно присутствовать значение номинального тока, который оно способно проводить в продолжительном режиме, и номинального отключающего дифференциального тока, вызывающего срабатывание устройства. Остальные сведения можно располагать и на боковых поверхностях.
Стоит также отметить, что помимо оригинальных УЗО известных производителей на белорусском рынке появилось огромное количество самых разнообразных подделок УЗО неустановленного происхождения и имеющих часто привлекательный внешний вид, но по техническим параметрам не выдерживающих даже приемосдаточных испытаний.
Применение подобных устройств совершенно недопустимо, поэтому, при выборе УЗО необходимо обратить внимание и на наличие сопроводительной технической документации, в том числе обязательно двух сертификатов — сертификата соответствия и сертификата пожарной безопасности.
Виды УЗО
УЗО бывают разные — трехфазные и однофазные… Но на этом деление УЗО на подклассы не завершается. В настоящий момент на рынке присутствуют 2 принципиально различающиеся категории УЗО:
- электромеханические (независящие от сети),
- электронные(зависящие от сети).
Рассмотрим по отдельности принцип действия каждой из категорий.
Родоначальники УЗО – электромеханические. В основе принцип точной механики т.е. заглянув внутрь такого УЗО вы не увидите компараторов операционных усилителей, логики и тому подобного.
- Состоит из нескольких основных компонентов:
- Так называемый трансформатор тока нулевой последовательности, его цель отследить ток утечки и передать его с неким Ктр на вторичную обмотку( I 2), I ут= I 2*Ктр (весьма идеализированная формула, однако отражающая суть процесса).
- Чувствительный магнитоэлектрический элемент (запираемый т.е. при срабатывании без внешнего вмешательства не может вернуться в исходное состояние – защелка) – играет роль порогового элемента.
- Реле – обеспечивает расцепление в случае если сработала защелка.
Данный тип УЗО требует высокоточной механики для чувствительного магнитоэлектрического элемента. В настоящий момент всего несколько мировых компаний продают электромеханические УЗО. Их стоимость значительно выше цены на электронные УЗО.
Почему же в большинстве стран мира получили распространение именно электромеханические УЗО? Все очень просто – данный тип УЗО сработает в случае обнаружения тока утечки при любом уровне напряжения в сети.
Почему этот фактор(независимость от уровня напряжения сети) столь важен?
Это вызвано тем что при использовании работоспособного(исправного) электромеханического УЗО мы гарантируем в 100% случаях срабатывание реле и соответственно отключение подачи энергии потребителю.
В электронных УЗО этот параметр тоже велик, но не равен 100%(как будет показано далее это связанно с тем что при определенном уровне напряжения сети схема электронного УЗО окажется не работоспособной), а в нашем случае каждый процент – это возможно человеческие жизни (будь то прямая угроза жизни человека при касании им проводов, либо косвенная, при возникновении пожара от обгорания изоляции).
В большинстве так называемых “развитых” стран электромеханические УЗО – это эталон и устройство обязательное к повсеместному использованию. В нашей стране постепенно идут подвижки в сторону обязательного использования УЗО, однако потребителю в большинстве случаев не дается информации о типе УЗО, что влечет за собой использование дешевых электронных УЗО.
Электронные УЗО
Такими УЗО наводнен любой строительный рынок. Стоимость на электронные УЗО местами ниже чем на электромеханические до 10 раз.
Недостаток таких УЗО, как уже писалось выше, не 100% гарантия при исправном УЗО получить его срабатывание в следствии появления тока утечки. Достоинство – дешевизна и доступность.
В принципе электронное УЗО строится по той же схеме, что и электромеханическое (Рис.1). Разница заключается в том, что место чувствительного магнитоэлектрического элемента занимает элемент сравнения (компаратор, стабилитрон). Для работоспособности такой схемы понадобится выпрямитель, небольшой фильтр,(возможно даже КРЕН).
Т.к. трансформатор тока нулевой последовательности – понижающий (в десятки раз), то также необходима цепочка усиления сигнала, которая кроме полезного сигнала также будет усиливать помеху(или сигнал небаланса присутствующий при нулевом токе утечки). Из вышесказанного очевидно, что момент срабатывании реле, в данном типе УЗО определяется не только током утечки, но и сетевым напряжением.
Если Вы не можете позволить себе электромеханическое УЗО, то брать электронное УЗО все же стоит, т.к. оно обеспечивает срабатывание в большинстве случаев.
Существуют также случаи, когда покупать дорогое электромеханическое УЗО не имеет смысла. Одним из таких случаев является использование при питании квартиры/дома стабилизатора, либо источника бесперебойного питания (ИБП). В этом случае брать электромеханическое УЗО смысла не имеет.
Сразу отмечу, что я веду речь о категориях УЗО их плюсах и минусах, а не о конкретных моделях т.к. Вы можете купить некачественно УЗО как электромеханического так и электронного типов. При покупке спрашивайте сертификат соответствия, т.к. многие электронные УЗО представленные на нашем рынке не сертифицированы.
Характеристики УЗО
- Производитель.
- Наименование модели. В данном случае буквы «ВД», в названии модели, означают «Выключатель Дифференциальный».
- Рабочий ток. Максимальная величина тока, который данное УЗО может коммутировать. Другими словами, если на линии, которое защищает УЗО с рабочим током 25А будет нагрузка 30А, устройство выйдет из строя.
- Параметры электрической сети. Здесь указываются два основных параметра под которые рассчитанное данное устройство: напряжение – 230В и частота – 50Гц. Это стандартные характеристики для бытовой электросети в России.
- Ток утечки. Величина тока утечки, при котором сработает УЗО.
- Тип УЗО. В данном случае это устройство «АС», для переменного тока. Подробнее все типы мы рассмотрим далее.
- Рабочий температурный диапазон. От -25 до +40 градусов Цельсия.
- Номинальный условный ток короткого замыкания. Это величина возможного тока при КЗ, которое сможет выдержать УЗО без потери работоспособности, если будет защищена автоматическим выключателем соответствующего номинала.
- Схема устройства УЗО. В зависимости от производителя, маркировки на устройствах могут незначительно отличаться, добавляться или убираться некоторые характеристики. Но основа везде одинакова и такие важные показатели как рабочий ток и ток утечки, указываются всеми и всегда.
Отличие дифференциального автомата от УЗО
Устройство защитного отключения (УЗО) — коммутационный аппарат, который защищает человека от прямого или косвенного поражения электрическим током, а также контролирует текущее состояние электропроводки, и при возникновении в ней каких-либо повреждений в виде утечек, отключает ее.
УЗО не защищает электропроводку и электрооборудование от коротких замыканий и перегрузки — его самого необходимо защищать, устанавливая перед ним автоматический выключатель.
Дифференциальный автомат (дифавтомат) — это коммутационный аппарат, который совмещает в одном корпусе и автоматический выключатель, и УЗО, т.е. дифференциальный автомат способен защищать электрическую сеть от коротких замыканий и перегрузов, а также от возникновения утечек, связанных с повреждением электропроводки, электрических приборов и при попадании человека под напряжение.
Дифференциальный автомат = УЗО + Автомат.
Типовая схема подключения УЗО в квартире приведена на рисунке. Видно, что общее УЗО включается как можно ближе к вводу, но после счетчика и главного (подъездного) автомата.
Там же на врезке показано, что в системе TN-C общее УЗО включать нельзя. При необходимости отдельных УЗО для групп потребителей их включают сразу же ЗА соответствующими автоматами, выделено желтым на рисунке.
Номинальный ток вторичных УЗО берут на ступень-две выше, чем у «своего» автомата: для ВА-101-1/16 – 20 или 25 А; ВА-101-1/32 – 40 или 50 А. Но это в новых домах, а в старых, где защита нужнее всего: земли нет, проводка аховая? Кто-то там обещал просветить на предмет подключения УЗО без земли. Верно, как раз до этого дело и дошло.
- Помните, что:
- Ставить общее УЗО или дифавтомат на квартиру с проводкой TN-C недопустимо.
- Потенциально опасные потребители должны быть защищены отдельными УЗО.
- Защитные проводники розеток или розеточных групп, предназначенных для подключения таких потребителей, должны быть кратчайшим путем заведены на ВХОДНУЮ нулевую клемму УЗО, см. схему справа.
- Допускается каскадное включение УЗО при условии, что верхние (ближние к электровводу УЗО) менее чувствительны, чем оконечные.
Человек сообразительный, но незнакомый с тонкостями электродинамики (чем, кстати, грешат и многие дипломированные электрики-силовики) может возразить: «Погодите, а в чем проблема-то? Ставим общее УЗО, заводим на его входной ноль все РЕ – и готово, защитный проводник не коммутируется, заземлились без земли!»
Так, да не так. Отрезок РЕ с соответствующим отрезком нуля и эквивалентным сопротивлением потребителя R образуют петлю, охватывающую магнитопровод дифтрансформатора, см. принцип работы УЗО-Д. Т.е., на магнитопроводе появляется ПАРАЗИТНАЯ обмотка, нагруженная на R. Хотя R мало (48,4 Ом/кВт), на синусоиде в 50 Гц влиянием паразитной обмотки можно пренебречь: длина волны излучения – 6000 км.
Электромагнитное поле установки и шнура к ней также исключаем из рассмотрения. Первое сосредоточено внутри аппарата, иначе он не пройдет сертификацию и не поступит в продажу. В шнуре же провода проходят вплотную друг к другу, и их поле сосредоточено между ними независимо от частоты, это т. наз. Т-волна.
Но при пробое на корпус электроустановки или при наличии наводок в сети по паразитной петле проскакивает короткий мощный импульс тока.
- В зависимости от конкретных факторов (просчитать которые точно может только специалист с опытом научной работы и на мощном компьютере) возможны два варианта:
- «Анти-дифференциальный» эффект: всплеск тока в паразитной обмотке компенсирует разбаланс токов в фазе и нуле и УЗО будет, что называется, мирно сопеть носиком в подушку, когда на проводах уже повисла скрюченная головешка. Случай исключительно редкий, но крайне опасный.
- Также возможен «супер-дифференциальный» эффект: наводка усиливает разбаланс токов, и УЗО срабатывает без утечки, побуждая хозяина к тягостным размышлениям: почему то и дело выбивает УЗО, если в квартире все исправно?
Величина обоих эффектов сильно зависит от размеров паразитной петли; тут сказывается ее открытость, «антенность». При длине РЕ до полуметра эффекты пренебрежимо малы, но уже при его длине в 2 м вероятность несработки УЗО возрастает до 0,01% По цифрам это мало, но по статистике – 1 шанс из 10 000. Когда речь идет о человеческой жизни, это недопустимо много. А если в квартире без заземления проложена паутина из «защитных» проводников, то чего удивляться, если УЗО «вышибает» при включении зарядки мобильника.
В квартире с повышенной пожароопасностью допустимо, при обязательном наличии индивидуальных УЗО потребителей, включенных по рекомендуемой схеме, ставить и общее ПОЖАРНОЕ УЗО на 100 мА разбаланса и с номинальным током на ступень выше, чем у защитных, независимо от тока отсечки автомата.
В описанном выше примере для хрущевки нужно подключить УЗО и автомат, но не дифавтомат! При выбивании автомата УЗО должно остаться в работе, иначе резко возрастает вероятность несчастного случая.
Поэтому УЗО по номиналу нужно брать на две ступени выше автомата (63 А для разобранного примера), а по разбалансу – на ступень выше оконечных 30 мА (100 мА). Еще раз: в дифавтоматах номинал УЗО делают на ступень выше тока отсечки, поэтому для проводки без земли они не годятся.
Источники: electricvdome.ru, elektrika-svoimi-rykami.com, www.eplan.by, electricalschool.info, vopros-remont.ru, karkasnik.su
