УЗО что это такое в электрике, схема подключения
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
Принцип работы УЗО (УЗО-Д)
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.
Когда УЗО не поможет?
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.
Электромеханические УЗО
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.
Подключение 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.
- 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.
Автор:Сергей Владимирович, инженер-электрик.
Подробнее об авторе.
Устройство и принцип работы УЗО | Полезные статьи
Понравилось видео? Подписывайтесь на наш канал!
Одним из основных устройств, которое должно быть в электрическом щите каждого потребителя, 
является устройство защитного отключения (УЗО). В зависимости от номинального тока срабатывания, УЗО может обеспечивать защиту потребителя как от поражения электрическим током, так и от пожара. Для защиты от поражения электрическим током ПУЭ рекомендует применять аппарат с номинальным током утечки не более 30 мА, для защиты от возгорания – до 300 мА. Но в обоих случаях устройство и принцип действия УЗО одинаковы.
Также следует отметить, что существует два типа УЗО: электромеханическое и электронное. Сегодня в нашей статье мы расскажем о том, как устроено и как работает
Устройство УЗО
Электромеханическое УЗО состоит из следующих элементов:
- корпус УЗО;
- верхние и нижние клеммы для подключения провода или кабеля;
- дугогасительные камеры, обеспечивающие быстрое гашение дугового разряда, который может образовываться при размыкании контактов;
- подвижные контакты;
- выпрямитель, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный;
- дифференциальный трансформатор, состоящий из первичной обмотки, выполненной в несколько витков силовыми проводами и подключенной к подвижному и неподвижному контактам, и вторичной обмотки из тонкого медного провода, концы которой подключены к выпрямителю;
- поляризованное реле, которое в случае обнаружения тока утечки воздействует на механизм расцепления;
- рычаг управления со спусковым механизмом;
- индикатор дифференциального тока, который появляется в случае срабатывания УЗО;
- кнопка «Тест»;
- подвижный (в виде пружины) и неподвижный контакты кнопки «Тест»;
- токоограничивающий резистор, обеспечивающий имитацию тока утечки.
Принцип работы электромеханического УЗО
Рассмотрим принцип работы функции «Тест»: при нажатии кнопки пружина, соединенная с фазным полюсом, касается пластинки контакта, который подключен к клемме полюса «N» УЗО. При этом ток начинает протекать через токоограничивающий резистор, который имитирует ток утечки и приводит к срабатыванию устройства. Если при нажатии копки «Тест» УЗО не выключилось, это означает, что оно бракованное или же вышло из строя.
Далее рассмотрим принцип работы УЗО. В нормальном режиме при подаче питания к электроприбору через УЗО магнитные поля, создаваемые проводами первичной обмотки, нейтрализуют друг друга. Поэтому на вторичной обмотке напряжение не возникает и ток протекает в штатном режиме.
При появлении тока утечки, например, вследствие пробоя изоляции кабеля, в трансформаторе создается магнитный поток, который вызывает напряжение на вторичной обмотке. В свою очередь напряжение подается через выпрямитель на поляризованное реле, которое в случае превышения предельного значения тока утечки приводит к срабатыванию УЗО.
При отсутствии заземления аппарат не будет реагировать, и работа УЗО будет протекать в штатном режиме до момента возникновения в цепи утечки на землю (например, если потребитель дотронется до металлического корпуса электроприбора). При таком касании возникнет разность токов, которая приведет к мгновенному срабатыванию УЗО.
Таким образом, мы рассказали, как устроено и как работает электромеханическое УЗО. Вы также можете посмотреть наше видео, в котором детально показан принцип работы УЗО в однофазной сети.
определение, назначение, принцип действия, модификации
Устройство защитного отключения- устройство для отключения подачи напряжения в сеть (или для отдельного потребителя) при следующих рисках:
- При утечке тока на землю для защиты человека.
- При утечке тока на землю для защиты оборудования.
- При риске замкнуть контакты сети при повышенной влажности.
Важно:
- УЗО не срабатывает мгновенно при коротких замыканиях и перегрузке сети. Но срабатывает, в результате этих условий, позже. Это важно помнить и применять для защиты от КЗ, перегрузки и перенапряжения соответствующие устройства (автоматические выключатели, реле контроля напряжения).
- УЗО не защищает от КЗ и перенапряжения. Но часто оно входит в комбинированные устройства защиты, является его составной частью, как в дифавтоматах, защищающих и от утечки, и от перегрузки.
- УЗО никогда не подключают к проводникам заземления!
Из практики:
- Дифавтомат является дорогим устройством, совмещающим в себе две функции: защита от перегрузки и защита от утечки тока. Применять необходимо либо очень качественные дифференциальные автоматы, либо использовать устройства защиты с отдельными функциями – это надежнее.
- УЗО устанавливается после автоматических вводных выключателей и устройств молниезащиты, так как не имеет собственной защиты от сверхтоков.
Параметры срабатывания
- При касании человеком открытых токоведущих частей. Пример: для защиты детей от «проверок» розеток металлическими предметами.
- При заземлении оборудования и утечке дифференциального тока (тока с очень малой силой). Пример: поврежденная проводка соприкасается с заземленным корпусом.
- При перемене проводников (перепутали «землю» и «ноль», «фазу» и «ноль»).
- Время срабатывания – от 10…25 мс. Это очень короткое время. За данный промежуток человек не успевает получить ощутимый удар током, а оборудование – значительные повреждения.
Устройство и принцип работы
Кратко.
В основе устройства – дифференциальный трансформатор. Как только появляется ток утечки (возникает только в фазном проводнике), во вторичной обмотке наводится напряжение, пропорциональное ему. Возникает ЭДС, которая приводит в действие расцепитель контактов. При превышении порога утечки произойдет срабатывание выключателя.
В зависимости от степени сложности и назначения УЗО может быть:
- автоматическим (для постоянной защиты цепи),
- подключаемым (срабатывает только при подключении прибора к сети питания), электромеханические (не требует питания),
- чувствительным (для защиты людей, с низким порогом срабатывания),
- с высоким порогом тока утечки (для защиты только оборудования),
- регулируемые (для оборудования)
Подробно с картинкой
При нажатии кнопки (3)контакты(4) (а также ещё один контакт, скрытый за узлом (5)) замыкаются, и УЗО пропускает ток.Соленоид(5) удерживает контакты в рабочем состоянии.
Катушка (6) – это вторичная обмотка дифференциального трансформатора тока, Через который проходят фазный и нулевой проводники. Проводники не имеют контакта с катушкой[6].
Любая утечка тока нарушает баланс в трансформаторе: через фазу идет больший ток, чем по нулевому проводнику. ток в первичной обмотке возбуждает ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС моментально регистрируется устройством слежения (7), которое отключает питание соленоида (5), он расцепляет контакты (4) и обесточивает сеть.
Проверка работы УЗО
В устройстве также предусмотрена система теста на работоспособность. Рекомендуется проверять все УЗО с периодичностью 1 раз в квартал (ПТЭЭПприл. 3, табл. 28, п.28.7)либо при подключении ответственных потребителей (для высокоточного оборудования, энергоемкой техники и т. п.). Принесрабатывании режима «тест» УЗО необходимо менять.
Режим «тест» не фиксирует правильность подключения УЗО. Операцию подключения прибора должен проводить опытный электрик.
Рассмотрим несколько УЗО разных производителей и модификаций: 
1. ABB ВДТ 2P/2M F202 AC-40/0,03
Выключатели дифференциального тока F202
Серия: F200
Количество полюсов: 2P
Номинальный ток: 40 А
Номинальный дифференциальный ток: 30 mA
Тип тока: A (реагирует на дифференциальный переменный ток)
Номинальное напряжение: 230 В~
Номинальное напряжение изоляции: 500 В~
Количество модулей: 2
Механическая износостойкость: 20000 циклов
Электрическая износостойкость: 10000 циклов
Тип зажима: цилиндрическая 2-направленная клемма с защитой от неправильного монтажа
Сечение проводников: 25 мм2
2. УЗО ИЭК 2П 25А 30mА
2. УЗО ИЭК 2П 25А 30mАБыстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток, без встроенной защиты от сверхтоков. Предназначен для защиты человека от поражения электрическим током при случайном непреднамеренном прикосновении к токоведущим частям электроустановок и предотвращает возникновение пожаров вследствие протекания токов утечки на землю. Не имеет собственного потребления электроэнергии и обладает высокой механической износостойкостью.
Технические характеристики:
Количество полюсов 2
Номинальный ток 25 А
Номинал. дифф. ток 30 mA
Класс срабатывания Тип АС
3. УЗО ВД1-63 2Р 40А 30мА
Технические характеристики:
Количество полюсов: 2
Номинальный ток, А: 40
Номинальный отключающий дифференциальный ток, мA: 30
Соответствуют стандартам: ГОСТ Р 51326.199
Номинальное напряжение частотой 50 Гц, В: 230/400
Номинальный условный дифференциальный ток короткого замыкания, А: 3 000 (10000 — для 80 и 100 А)
Рабочая характеристика при наличии дифференциального тока: АС
Условия эксплуатации: УХЛ4
Степень защиты выключателя: IP20
Электрическая износостойкость, циклов ВО, не менее: 4 000
Механическая износостойкость, циклов ВО, не менее: 10 000
Максимальное сечение присоединяемых проводов, мм2:
25 — для многожильного проводника, 35 — для одножильного
Диапазон рабочих температур, °С: от -25 до +40
УЗО основные характеристики. Часть 1
Приветствую вас, уважаемые читатели сайта http://elektrik-sam.info.
Эта статья продолжает цикл публикаций по электрическим аппаратам защиты, и в ней пойдет речь об устройствах защитного отключения, мы познакомимся с их основными характеристиками, которые необходимо знать, чтобы правильно ориентироваться при их выборе.
Основные характеристики УЗО указываются на передней панели корпуса, также там наносится торговая марка или бренд производителя и каталожный или серийный номер.
Итак, первая основная характеристика:
Номинальный ток УЗО In — максимальный ток, который УЗО может выдерживать длительное время, сохраняя при этом свою работоспособность и защитные функции. Указывается на передней панели.
Номинальный ток УЗО выбирается из стандартного ряда:
In = 6; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 125 А.
Значение номинального тока, как правило, определяется сечением используемых проводников внутри самого УЗО и конструкцией его силовых контактов.
Характеристики УЗО, так же, как и для автоматических выключателей указываются для температуры окружающего воздуха
УЗО выполняет защиту только от токов утечки, а от токов перегрузки и короткого замыкания – нет, поэтому последовательно с УЗО необходимо устанавливать автоматический выключатель. Еще раз запоминаем – вместе с УЗО необходимо устанавливать автоматический выключатель!
Номинальный ток УЗО желательно выбирать на ступень выше номинального тока автоматического выключателя, контролирующего данный участок сети. Подробно об этом читайте в статье и смотрите видео Почему УЗО выбирают на ступень выше?
Т.е., если участок цепи защищает автомат на 16А, то УЗО желательно выбирать с номинальным током на ступень выше — 25А.
Следующая характеристика:
Номинальный отключающий дифференциальный ток IΔn — это ток утечки, при котором УЗО должно срабатывать при заданных условиях.
Этот параметр также называют чувствительностью УЗО или уставкой по току утечки.
Выбирается из следующего ряда:
IΔn = 6, 10, 30, 100, 300, 500 мА.
Это второй основной параметр УЗО, указывается на передней панели в амперах:
IΔn = 0,006; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 0,5 А.
Для защиты человека от поражения электрическим током при непосредственном прикосновении к токоведущим частям, УЗО должны срабатывать при дифференциальном токе не более 30 мА, поскольку большие значения тока опасны для жизни человека.
В индивидуальных жилых домах для защиты групповых цепей внутри дома (например, группы розеток, группы освещения) обычно устанавливают УЗО с уставкой 30 мА, т.к. при меньшем значении тока возможны ложные срабатывания (в электропроводке квартиры всегда есть естественный фоновый ток утечки).
Для влажных групп, в цепи которых включены душевая кабина, бойлер, стиральная машина, посудомоечная машина, если они выполнены отдельной линией, необходимо устанавливать УЗО с уставкой по току утечки 10 мА, поскольку влажная среда особо опасна сточки зрения электробезопасности.
В остальных случаях применяется УЗО с током утечки 30 мА (например, одна группа используется на несколько потребителей — ванная, коридор и кухня).
Для того, чтобы избежать частых срабатываний, под защитой одного УЗО не надо делать слишком больших групп.
В небольшой квартире можно установить одно общее УЗО с чувствительностью 30 мА в квартирном электрощитке. Однако в этом случае, если в линии возникнет ток утечки, то УЗО полностью обесточит всю квартиру.
Удобнее устанавливать отдельное УЗО на каждую групповую линию, или по одному на несколько групп — группу розеток, сан.узел, стиральную машину. В этом случае при появлении тока утечки в групповой цепи, будет отключена только эта группа, а другие электроприборы в других группах будут работать.
После вводного автомата устанавливается так называемое
Ориентировочное граничное значение мощности, которая способна вызвать возгорание горючих материалов дерева и пластмассы составляет 60 Вт. Чтобы предупредить возникновения пожара используют УЗО с уставками 100 или 300 мА, что меньше величины тока, вызывающего возгорание.
В жилых квартирах обычно применяются УЗО с дифференциальным током 100 мА.
В частном доме либо офисе лучше устанавливать УЗО с чувствительностью 300 мА, поскольку установка УЗО на меньший дифференциальный ток может приводить к ложным срабатываниям, особенно если электропроводка сильно разветвленная.
Двигаемся дальше:
Номинальный неотключающий дифференциальный ток IΔn0 – дифференциальный ток, который не вызывает отключение УЗО при заданных условиях эксплуатации.
Равен половине значения тока уставки:
IΔn0 = 0,5 IΔn
Т.е. если через УЗО протекает дифференциальный ток, меньший номинального неотключающего дифференциального тока, УЗО не должно срабатывать. Дифференциальный ток, при котором УЗО автоматически срабатывает, должно находиться в диапазоне от номинального неотключающего дифференциального тока (IΔn0) до номинального отключающего дифференциального тока (IΔn).
Это очень важный параметр, который показывает, что УЗО с током отключения 10 мА должно срабатывать в диапазоне токов 5-10 мА, а УЗО на 30 мА – в диапазоне 15-30 мА. Т.е. УЗО с уставкой 10 мА может сработать при токе утечки от 5 мА, а УЗО с уставкой 30 мА может сработать при токе от 15 мА.
Идем дальше, следующая характеристика:
Номинальное напряжение Un – действующее значение напряжения, при котором УЗО полностью работоспособно. Обычно 220В или 380В. Также указывается на передней панели.
Для электронных УЗО это очень важный параметр, поскольку отклонение напряжение в электросети сети от номинального сильно влияет на его работоспособность.
Следующая характеристика:
Номинальный условный ток короткого замыкания Inc – показывает, какой максимальный ток короткого замыкания УЗО может выдержать и при этом остаться работоспособным (не выйти из строя). Определяет надежность и прочность УЗО, качество исполнения его механизма и электрических соединений. Иногда этот параметр называют «стойкостью к токам короткого замыкания».
Значения номинального тока короткого замыкания стандартизованы и равны:
Inc = 3000; 4500; 6000; 10 000 А.
Указываются на передней панели либо символом: например, Inc = 10 000 А, либо соответствующими цифрами в прямоугольнике.
В быту лучше использовать УЗО с показателем 6000 А. Кстати, в европейских странах не допускаются к эксплуатации УЗО с Inc, меньшим, чем 6000 А.
Двигаемся дальше:
Номинальная коммутационная способность Im— действующее значение ожидаемого тока, который УЗО способно включить, пропускать в течение времени размыкания и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения своей работоспособности. Должна быть не менее чем в 10 раз больше номинального тока или равна 500 А.
Im = 10 In или 500 А.
Значение этого параметра зависит от конструкции механизма отключения и качества контактов. УЗО хорошего качества имеют, как правило, гораздо более высокую коммутационную способность — 1000, 1500 А. Они надежнее, и в случае аварийной ситуации, например, при коротком замыкании на землю, УЗО, гарантированно отключат электроустановки, опережая автомат защиты.
Следующий параметр:
Номинальное время отключения Tn — это промежуток времени от момента внезапного появления отключающего дифференциального тока и до момента гашения дуги на всех полюсах УЗО.
Предельно допустимое время отключения УЗО — 0,3с. У электромеханических УЗО высокого качества быстродействие составляет 20-30 мс.
В следующей статье мы продолжим рассматривать характеристики УЗО.
УЗО основные характеристики. Часть 2.
Чтобы не пропустить выход новых статей по этой теме, подписывайтесь на новости сайта, форма подписки внизу статьи.
Смотрите подробное видео УЗО основные характеристики. Часть 1
Продолжение видео УЗО основные характеристики. Часть 2
До встречи в следующей статье!
Рекомендуемые статьи по теме:
Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — руководство.
Конструкция (устройство) УЗО.
Устройство УЗО и принцип действия.
Принцип работы трехфазного УЗО.
Работа УЗО при обрыве нуля.
Как проверить тип УЗО?
Почему УЗО выбирают на ступень выше?
Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?
Автоматические выключатели — конструкция и принцип работы.
Номиналы групповых автоматов превышают номинал вводного?
Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?
Менять ли автоматический выключатель, если его «выбивает»?
Для чего нужно УЗО — принцип работы, отличия от автомата
Аббревиатура УЗО расшифровывается как — устройство защитного отключения. Данный механизм также как и автомат являются аппаратами защиты. Для чего же нам нужны еще и УЗО, если есть автоматические выключатели? Дело в том, что изоляция проводов от времени изнашивается. Кроме этого, даже новую проводку можно повредить случайным образом в результате механического воздействия.
Контакты на эл.оборудовании при отсутствии регулярной ревизии ослабляются. Все это приводит к утечкам тока. А из-за этого образуется искрение и пожар.
Не исключена ситуация, когда человек может дотронуться до оголенного фазного провода. Или маленькие дети проявляя любопытство могут засунуть что-нибудь постороннее в электрическую розетку. И тогда ток пойдет сквозь тело человека. Величина этого тока может быть чуть более 100мА.
Простые автоматы на ток такой малой величины не сработают, т.к. они рассчитаны для отключения токов перегрузки и токов КЗ, а это несколько десятков и даже сотен ампер. Тем временем даже небольшой ток в несколько десятков миллиампер способен оказать негативное воздействие на человека.
К примеру чтобы сработал автомат номиналом 16А, ток который через него пройдет должен превысить величину 18А. То есть ток минимум на 13% больше номинального тока самого автомата.
Более того, автомат отключится не сразу, а через время превышающее 1 час (согласно его токовых характеристик). Именно поэтому разработали и внедрили УЗО.
Еще один важный аспект при выборе использования УЗО — система заземления в доме. Если в вашем доме система TN-C (3 фазы и ноль), то вопрос зачем ставить в щиток УЗО даже не должен возникать. Фактически это является единственной действенной и экономичной мерой для обеспечения безопасности эксплуатации всей проводки и эл.приборов.
Параметры УЗО
По каким основным параметрам характеризуется УЗО? Два важнейших из них это:
- ⚡номинальный дифференциальный ток отключения (или ток утечки)
- ⚡номинальный ток нагрузки
В сетях 220-380В домашней эл.проводки, чтобы защитить человека от воздействия эл.тока, применяется УЗО с чувствительностью или дифф. током отключения 10мА и 30мА. Дабы защититься от пожара требуется выбрать УЗО с чувствительностью 100мА и более.
Если у вас дома всего одна или две группы эл.проводки, можно установить одно УЗО на ток 30мА.
Оно будет играть роль как противопожарного, так и будет способно защитить вас от поражения эл.током.
Принцип работы
Из чего же состоит УЗО? Сама конструкция УЗО выполнена из диэлектрика. Внутри смонтирован маленький трансформатор тока. Он имеет три обмотки.
- ⚡обмотку управления
- ⚡две первичные обмотки
Первичные обмотки подключены встречно друг другу. По первой течет ток к нагрузке, по второй (которая образуется нулевым проводником), ток течет в обратном направлении (от нагрузки).
А что происходит, когда повреждается изоляция и образуется ток утечки? А происходит то, что ток в фазном проводнике будет не равен току в нулевом проводнике. То есть, к току который протекает по фазе, добавится еще ток утечки. Так как токи будут разные, то и магнитные потоки будут наводиться разные. И суммарный магнитный поток окажется не равным нулю. Следовательно будет наводиться электрический ток в обмотке управления.
В тот момент когда такой ток превысит величину 10-30-100-300мА (в зависимости от используемого УЗО), силовые контакты устройства под действием расцепителя отключатся и эл.оборудование с проводкой будут обесточены.
То же самое происходит если человек случайно дотрагивается до оголенных токоведущих частей или не изолированного корпуса оборудования с поврежденной изоляцией. Через наше тело в землю начинает течь ток. Появляется разность токов в проводниках, и как следствие наводится ток в обмотке управления. Затем срабатывает расцепитель и отключаются силовые контакты.
Чтобы проверить УЗО нужно воспользоваться кнопой ТЕСТ. Нажимаете ее и искусственно создаете ток утечки. Исправное устройство защитного отключения обязано отключиться сразу же при нажатии этой кнопки.
Статьи по теме
Лабораторная работа № 2. Ознакомление с принципом действия устройств защитного отключения (узо). Цель работы
Ознакомиться с назначением и принципом действия устройств защитного отключения (УЗО), классификацией и видами различных УЗО. Усвоить общие принципы проведения испытаний УЗО на примере УЗО F200 производстваABB.
Приборы и оборудование
1) измеритель параметров электроустановок MI3102.
2) Устройство защитного отключения типа F200 производства компанииABB.
Теоретические сведения
Устройство защитного отключения (сокр. УЗО; более точное название: устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным (остаточным) током, сокр. УЗО−Д) или выключатель дифференциального тока (ВДТ) или защитно-отключающее устройство (ЗОУ) — механический коммутационный аппарат или совокупность элементов, которые при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения при определённых условиях эксплуатации должны вызвать размыкание контактов. Может состоять из различных отдельных элементов, предназначенных для обнаружения, измерения (сравнения с заданной величиной) дифференциального тока и замыкания и размыкания электрической цепи (разъединителя).
Основная задача УЗО — защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара, вызванного утечкой тока через изношенную изоляцию проводов и некачественные соединения.
Широкое применение также получили комбинированные устройства, совмещающие в себе УЗО и устройство защиты от сверхтока, такие устройства называются УЗО−Д со встроенной защитой от сверхтоков, либо просто диффавтомат. Часто диффавтоматы снабжаются специальной индикацией, позволяющей определить, по какой причине произошло срабатывание (от сверхтока или от дифференциального тока).
Рис. 1. Устройства защитного отключения производства фирмы ABB.
Назначение и функции УЗО. Принцип действия УЗО.
УЗО предназначены для
Защиты человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении (прикосновение человека к открытым проводящим нетоковедущим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением в случае повреждения изоляции), а также при непосредственном прикосновении (прикосновение человека к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением). Данную функцию обеспечивают УЗО соответствующей чувствительности (ток отсечки не более 30мА).
Предотвращения возгораний при возникновении токов утечки на корпус или на землю.
УЗО может значительно улучшить безопасность электроустановок, но оно не может полностью исключить риск поражения электрическим током или пожара. УЗО не реагирует на аварийные ситуации, если они не сопровождаются утечкой из защищаемой цепи. В частности, УЗО не реагирует на короткие замыкания между фазами и нейтралью.
УЗО также не сработает, если человек оказался под напряжением, но утечки при этом не возникло, например, при прикосновении пальцем одновременно и к фазному, и к нулевому проводникам. Предусмотреть электрическую защиту от таких прикосновений невозможно, так как нельзя отличить протекание тока через тело человека от нормального протекания тока в нагрузке. В подобных случаях действенны только механические защитные меры (изоляция, непроводящие кожухи и т. п.), а также отключение электроустановки перед ее обслуживанием.
Принцип работы УЗО основан на измерении баланса токов между входящими в него токоведущими проводниками с помощью дифференциального трансформатора тока (рис.3). Если баланс токов нарушен, то УЗО немедленно размыкает все входящие в него контактные группы, отключая таким образом неисправную нагрузку.
УЗО измеряет алгебраическую сумму токов, протекающих по контролируемым проводникам (двум для однофазного УЗО, четырем для трехфазного и т. д.): в нормальном состоянии ток, «втекающий» по одним проводникам, должен быть равен току, «вытекащему» по другим, то есть сумма токов, проходящих через УЗО равна нулю (точнее, сумма не должна превышать допустимое значение). Если же сумма превышает допустимое значение, то это означает, что часть тока проходит помимо УЗО, то есть контролируемая электрическая цепь неисправна — в ней имеет место утечка.
С точки зрения вопросов электробезопасности УЗО принципиально отличаются от устройств защиты от сверхтока (предохранителей) тем, что УЗО предназначены именно для защиты от поражения электрическим током, поскольку они срабатывают при утечках тока значительно меньших, чем предохранители (обычно от 2 ампер и более для бытовых предохранителей, что во много раз превышает смертельное для человека значение). УЗО должны срабатывать за время не более 25-40 мс, то есть до того, как электрический ток, проходящий через организм человека, вызовет фибрилляцию сердца — наиболее частую причину смерти при поражениях электрическим током.
Рис. 3. Принцип действияУЗО
Обнаружение токов утечки при помощи УЗО является дополнительным защитным мероприятием, а не заменой защиты от сверхтоков при помощи предохранителей, так как УЗО никак не реагирует на неисправности, если они не сопровождаются утечкой тока (например, короткое замыкание между фазным и нулевым проводниками).
УЗО с отключающим дифференциальным током порядка 300 мА и более иногда применяются для защиты больших участков электрических сетей (например, в компьютерных центрах), где низкий порог привел бы к ложным срабатываниям. Такие низкочувствительные УЗО выполняют противопожарную функцию и не являются эффективной защитой от поражения электрическим током.