Узо устройство и принцип работы – что это такое в электрике, принцип работы, назначение, маркировка, характеристики, классификация

Устройство дифференциального тока — Википедия

ВДТ с отключающим дифференциальным током IΔn 0,03 А

Устройство дифференциального тока (УДТ)^[1], (англ. residual current device, RCD): Контактное коммутационное устройство, предназначено для того чтобы включать, проводить и отключать электрические токи при нормальных условиях эксплуатации и размыкать контакты, когда дифференциальный ток достигает заданного значения при установленных условиях^[2]. В качестве УДТ используют автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, без встроенной защиты от сверхтока (ВДТ) и автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока (АВДТ).

УДТ с номинальным отключающим дифференциальным током, не превышающим 30 мА предназначены для дополнительной защиты человека от поражения электрическим током. Используется в составе защиты «автоматическое отключение питания»

[3].

В системах переменного тока дополнительная защита посредством УДТ должна быть предусмотрена для:

• штепсельных и силовых розеток с номинальным током до 32 А;
• передвижного оборудования с номинальным током до 32 А, которое используют вне помещения.

УДТ отключает защищаемую цепь:

• при прямом прикосновении человека или животного к электрооборудованию, находящимуся под напряжением;
• при повреждении основной изоляции и контакте токоведущих частей с открытой проводящей частью.

Требования по установке и применению УДТ приведены в серии стандартов на электроустановки зданий МЭК 60364.

Схема, поясняющая принцип работы УДТ УДТ в разобранном виде

Главным компонентом УДТ является дифференциальный трансформатор, который предназначен для обнаружения дифференциального тока. Если дифференциальный ток превысит значение отключающего дифференциального тока или равен ему произойдёт размыкание электрической цепи.

Внутреннее устройство УДТ, подключаемого в разрыв провода

На фотографии показано внутреннее устройство одного из типов УДТ. Данное УДТ предназначено для установки в разрыв провода. Линейный и нейтральный проводники от источника питания подключаются к контактам (1), главная цепь УДТ подключается к контактам (2).

При нажатии кнопки (3) контакты (4) (а также ещё один контакт, скрытый за узлом (5)) замыкаются, и УДТ пропускает ток. Соленоид (5) удерживает контакты в замкнутом состоянии после того, как кнопка отпущена.

Вторичная обмотка (6), к которой подключён расцепитель дифференциального тока. В нормальном состоянии ток линейного проводника, равен току нейтрального проводника, однако эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг друга и в катушке дифференциального трансформатора ЭДС отсутствует.

Ток замыкания на землю приводит к нарушению баланса в дифференциальном трансформаторе: через линейный проводник протекает больший ток, чем по нейтральному проводнику (часть тока протекает через тело человека, то есть в обход трансформатора). Дифференциальный ток в первичной обмотке дифференциального трансформатора приводит к появлению ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС сразу же регистрируется следящим устройством (7), которое отключает питание соленоида (5). Отключённый соленоид больше не удерживает контакты (4) в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины.

Устройство спроектировано таким образом, что отключение происходит за доли секунды, что значительно снижает тяжесть последствий от поражения электрическим током.

Кнопка проверки (8) позволяет проверить работоспособность устройства путём пропускания небольшого тока через оранжевый тестовый провод (9). Тестовый провод проходит через сердечник дифференциального трансформатора, поэтому ток в тестовом проводе эквивалентен нарушению баланса токонесущих проводников, то есть УДТ должно отключиться при нажатии на кнопку проверки. Если УДТ не отключилось, значит оно неисправно и должно быть заменено.

УДТ не сработает, если человек оказался под напряжением, но тока замыкания на землю при этом не возникло, например, при прикосновении одновременно к линейному и нейтральному проводникам защищаемой цепи. Предусмотреть 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 её обслуживанием.

УДТ, функционально зависимое от напряжения сети, нуждается в питании, которое получает от защищаемой цепи. Поэтому потенциально опасной является ситуация, когда выше УДТ произошёл обрыв нейтрального проводника, а линейный остался под напряжением. В этом случае УДТ будет неспособно отключить цепь, так как напряжения в защищаемой цепи недостаточно для функционирования. УДТ, функционально не зависимое от напряжения, свободно от указанного недостатка.

Первый патент (патент Германии № 552678 от 08.04.28) на УДТ был получен в 1928 году германской фирмой RWE (Rheinisch — Westfälisches Elektrizitätswerk AG). Первый действующий образец устройства защиты был изготовлен этой же фирмой в 1937 году. В качестве датчика использовался маленький дифференциальный трансформатор, а исполнительным элементом служило поляризованное реле с чувствительностью 0,01 ампер и быстродействием 0,1 с

[4].

Чувствительность прототипа устройства была 80 мА^[5] дальнейшее повышение чувствительности тормозилось отсутствием материалов с нужными магнитными свойствами. В 1958 году доктором Биглмайером из Австрии было предложено новое схемное решение конструкции УДТ. Сейчас такие УДТ маркируются буквой G. В конструкции были устранены ложные срабатывания от грозовых разрядов и увеличена чувствительность до 30 мА

[5].

Граничные кривые переменного тока и физиологическое действие тока на организм человека^[6] были установлены путём тестов в 1940—1950 годы в университете Berkeley американским учёным Чарльзом Дальцилом. В ходе тестов добровольцы подвергались воздействию электрического тока с известным напряжением и силой тока^[4].

В начале 1970-х годов большинство УДТ выпускались в корпусах типа автоматических выключателей. С начала 1980-х годов в США большинство бытовых УДТ были уже встроенными в розетки.

В СССР первые эксперименты по проектированию УДТ начались в 1964 году^[7]

. Первое серийное УДТ для укомплектования трёхфазного электрифицированного инструмента было изготовлено в 1966 г. Выборгским заводом «Электроинструмент» по разработке ВНИИСМИ. Первое бытовое УДТ в СССР было разработано в 1974 году, но в серию не пошло^[8]. Серийное бытовое УДТ производилось с 1988 года в значительных количествах (до 200 тысяч штук в год). Типичный вид УДТ того времени — удлинитель с розеткой на шнуре. С 1982 года всё учебное электротехническое оборудование, поступавшее в школы, в обязательном порядке оснащалось УДТ, которое получило наименование «школьное». Серийность изделия доходила до 60 тыс. штук в год. Для нужд промышленности и сельского хозяйства выпускались защиты ИЭ-9801, ИЭ-9813, УЗОШ 10.2 (ещё выпускается), РУД-0,5.

В настоящее время используются преимущественно УДТ для монтажа в электрощите на DIN-рейку, а встроенные УДТ пока широкого распространения не получили.

По способу управления[править | править код]

• УДТ без вспомогательного источника питания
• УДТ со вспомогательным источником питания:
  • выполняющие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника с выдержкой времени и без неё:
    • производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
    • не производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
  • не производящие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника:
    • способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника
    • не способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника

По виду установки[править | править код]

• стационарные с монтажом стационарной электропроводкой
• переносные с монтажом гибкими проводами с удлинителями

По числу полюсов[править | править код]

• двухполюсные;
• четырёхполюсные.

По возможности регулирования отключающего дифференциального тока[править | править код]

• нерегулируемые;
• регулируемые:
  • с дискретным регулированием;
  • с плавным регулированием.

По стойкости при импульсном напряжении[править | править код]

• допускающие возможность отключения при импульсном напряжении;
• стойкие при импульсном напряжении.

По условиям функционирования при наличии составляющей постоянного тока[править | править код]

УДТ типа АС: УДТ, срабатывание которого обеспечивается дифференциальным синусоидальным переменным током путём или внезапного его приложения, или при медленном нарастании^[9].

УДТ типа А: УДТ, срабатывание которого обеспечивается и синусоидальным переменным, и пульсирующим постоянным дифференциальным током путём или внезапного приложения, или медленного нарастания^[9].

УДТ типа В: УДТ, которое гарантирует срабатывание как устройство типа А и дополнительно срабатывает:

• при дифференциальном синусоидальном переменном токе частоты до 1000 Гц;
• при дифференциальном синусоидальном переменном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток;
• при дифференциальном пульсирующем постоянном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток;
• при дифференциальном пульсирующем выпрямленном токе от двух или более фаз;
• при дифференциальном сглаженном постоянном токе, приложенном внезапно или постепенно возрастающем, вне зависимости от полярности^[10].

УДТ типа F: УДТ, которое гарантирует срабатывание как устройство типа А в соответствии с требованиями МЭК 61008-1 и МЭК 61009-1 и дополнительно срабатывает:

• при составном дифференциальном токе, приложенном внезапно или постепенно возрастающем между фазой и нейтралью или фазами и средним заземлённым проводником;
• при дифференциальном пульсирующем постоянном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток^[10].

По наличию задержки по времени (в присутствии дифференциального тока)[править | править код]

• УДТ без выдержки времени — тип для общего применения;
• УДТ с выдержкой времени — тип S для обеспечения селективности.

1. ↑ В нормативных документах наряду с термином «устройство дифференциального тока» применяют устаревший термин «устройство защитного отключения»
2. ↑ ГОСТ IEC 60050-442—2015. Международный электротехнический словарь. Часть 442. Электрические аксессуары
3. ↑ ГОСТ Р 50571.3—2009. Электроустановки низковольтные. Часть 4-41. Требования для обеспечения безопасности. Защита от поражения электрическим током.
4. ↑ ^{1 2} Гуревич В. И. Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга электротехника. Серия «Компоненты и Технологии». — М.: СОЛОН-Пресс, 2011. — С. 341.
5. ↑ ^{1 2} Штепан Ф. Устройства защитного отключения, управляемые дифференциальным током. — Прага, 2004. — С 10.
6. ↑ Штепан Ф. Устройства защитного отключения, управляемые дифференциальным током. — Прага, 2004. — С. 13—16.
7. ↑ Развитие и современное состояние УЗО в СССР и России / Ю. Водяницкий // Автоматизация и производство. — 1996. — № 3.
8. ↑ Развитие и современное состояние УЗО в СССР и России / Ю. Водяницкий // Автоматизация и производство. — 1996. — № 4.
9. ↑ ^{1 2} ГОСТ IEC 61008-1—2012. Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной защиты от сверхтока. Часть 1. Общие требования и методы испытаний
10. ↑ ^{1 2} ГОСТ IEC 62423—2013. Автоматические выключатели, управляемые дифференциальным током, типа F и типа В со встроенной и без встроенной защиты от сверхтока бытового и аналогичного назначения

• IEC/TR 60755:2008. General requirements for residual current operated protective devices. Edition 2.0 — Geneva: IEC, 2008‑01.
• IEC 60947-2:2016. Low-voltage switchgear and controlgear. Part 2: Circuit-breakers. Edition 5.0. — Geneva: IEC, 2016‑06.
• IEC 61008‑1:2013. Residual current operated circuit-breakers without integral overcurrent protection for household and similar uses (RCCBs). Part 1: General rules. Edition 3.2. — Geneva: IEC, 2013‑09.
• IEC 61009-1:2013. Residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent protection for household and similar uses (RCBOs). Part 1: General rules. Edition 3.2. — Geneva: IEC, 2013‑09.
• IEC 61540:1999. Electrical accessories. Portable residual current devices without integral overcurrent protection for household and similar use (PRCDs). Edition 1.1. — Geneva: IEC, 1999‑03.
• IEC/TR 62350:2006. Guidance for the correct use of residual current-operated protective devices (RCDs) for household and similar use. First edition. — Geneva: IEC, 2006‑12.
• IEC 62423:2009. Type F and type B residual current operated circuit-breakers with and without integral overcurrent protection for household and similar uses. Edition 2.0. — Geneva: IEC, 2009‑11.
• IEC 60050-442:1998. International Electrotechnical Vocabulary. Part 442: Electrical accessories. Edition 1.0. — Geneva: IEC, 1998‑11.
• ГОСТ Р МЭК 60755-2012. Общие требования к защитным устройствам, управляемым дифференциальным (остаточным) током.
• ГОСТ IEC 61009-1-2014. Выключатели автоматические, срабатывающие от остаточного тока, со встроенной защитой от тока перегрузки, бытовые и аналогичного назначения. Ч. 1. Общие правила.
• ГОСТ Р 51328-99 (МЭК 61540-97). Устройства защитного отключения переносные бытового и аналогичного назначения, управляемые дифференциальным током, без встроенной защиты от сверхтоков (УЗО-ДП). Общие требования и методы испытаний.
• Харечко Ю. В. Защитные устройства модульного исполнения. — М.: ООО «АББ Индустри и Стройтехника», 2008. — 336 с.
• Харечко Ю. В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 4// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». — 2015. — № 6. — 160 c.
• Гуревич В. И. Ложные срабатывания УЗО: кто виноват и что делать? / Владимир Гуревич (к. т. н.) // Силовая электроника. — 2013. — № 5. — С. 48 — 54.

виды, устройство и принцип работы

Содержание:

1. Назначение УЗО
2. Устройство и принцип работы
3. Принцип работы УЗО в однофазной сети
4. Принцип работы трехфазного УЗО
5. Виды УЗО
6. Ток срабатывания УЗО
7. Как проверить УЗО на срабатывание

Одним из основных защитных электрических приборов являются устройства защитного отключения. Дело в том, что обычный автоматический выключатель не может обеспечить полноценную защиту при возникновении опасных ситуаций. Он срабатывает только при коротких замыканиях и перегрузках, но не реагирует на незначительные нагрузки. Качественную защиту обеспечивает УЗО, позволяющее предотвратить последствия повреждений в электрической проводке или бытовых приборах. Применение этих устройств делает бытовую технику и оборудование безопасными для потребителей.

Назначение УЗО

Электрический ток давно вошел в повседневную жизнь людей. Практически сразу же на передний план выдвинулись вопросы защиты от его поражающих факторов. В первую очередь, были заизолированы токопроводящие части электропроводки и детали токоприемников. Однако изоляция не решила всех проблем, поскольку каждая электрическая схема характеризуется наличием контактных групп и прочих технологических разрывов. Да и сам изоляционный слой постепенно разрушается, открывая свободный доступ к токопроводящим элементам оборудования. Прежде чем рассматривать для чего предназначено УЗО, следует остановиться на мероприятиях, актуальных и в настоящее время.

Следующим, более эффективным средством защиты стало устройство заземляющего контура, когда нейтральные токопроводящие корпуса и части искусственно соединяются с землей с помощью проводника. Тем не менее, данная мера не обеспечила в полной мере действенную и надежную защиту, особенно в сетях электроснабжения жилых домов, где присутствует переменный ток, заземленная нейтраль и напряжение до 1 кВ.

В связи с этим, защитные мероприятия были дополнены установкой специальных устройств дифференциального тока. Эта группа включает в себя приборы с различными способами управления и возможностями регулировок, видами установок и количеством полюсов. Сюда же входит и УЗО устройство защитного отключения, обеспечивающее в первую очередь защиту от замыкания фазного провода на корпус электрооборудования.

УЗО защищает от утечки тока в результате неправильного монтажа проводов, использования скруток вместо распределительной коробки. В этом случае защитное устройство будет постоянно срабатывать до тех пор, пока не будут ликвидированы причины утечек дифференциального тока. УЗО реагирует и на ошибки монтажа в электрощитке, вызывающие неправильное распределение токов и, как следствие, внеплановое срабатывание защитного устройства.

Устройство и принцип работы

Основные функции устройства защитного отключения сосредоточены в ферромагнитном сердечнике. В устройство УЗО также входят обмотки, в количестве трех штук.

Первая обмотка пропускает через себя фазный провод, по которому ток подводится потребителям. Вторая обмотка предназначена для прохождения обратного тока по нулевому проводу. При отсутствии утечек, величина тока в первой и второй обмотке будет одинаковой, а его направление различным. В сердечнике наводятся магнитные потоки, компенсирующие друг друга, поэтому, величина их суммарного потока имеет нулевое значение.

Основной принцип работы УЗО заключается в следующих действиях. При возникновении утечки, значение отходящего и обратного тока будет отличаться, так же, как и величина суммарного магнитного потока. Здесь в работу включается третья обмотка, в которой происходит наведение электродвижущей силы. В результате воздействия ЭДС, происходит срабатывание реле и последующий разрыв цепи.

Кроме обмоток, в УЗО имеются фильтры, отсекающие все помехи и ложные срабатывания, а также элементы с дополнительными и вспомогательными функциями. Исполнительная часть представлена контактной группой – клеммами, трансформатором, реле и специальными размыкающими пружинами. Именно контактная группа определяет номинальную силу тока, по которой выбирается то или иное УЗО. Пружины служат для размыкания контактов и прекращения подачи тока.

Принцип работы УЗО в однофазной сети

Основным принципом работы защитного устройства в однофазной сети является сравнение токов в фазном и нулевом проводах. При исправном состоянии цепи фазный ток проходит через нагрузку и возвращается к источнику питания по нулевому проводнику с такой же силой тока. Однако, в случае нарушения изоляции провода, происходит токовая утечка на металлический корпус. В данной ситуации ток фазы разделяется на две части: одна из них уходит в землю сквозь человеческое тело, а другая – возвращается в исходную точку по нулевому проводнику.

Сила тока в 0,01А уже представляет опасность для человека, а 0,1А – становится смертельной. Таким образом, ток отсечки УЗО будет составлять 0,03А, при котором напряжение сети отключается. То есть, ток не успевает достичь смертельно значения. Обычно корпус оборудования подключается к корпусу заземления, и при возникновение утечки тока происходит автоматическое отключение защитной аппаратуры. При выборе того или иного варианта для конкретной цепи, учитывается принцип работы УЗО и схема подключения к установленным потребителям

В однофазной сети УЗО работает с трехжильной проводкой, подключенной по системе TN-C-S, позволяющей выполнить заземление и защиту электрооборудования в соответствии с установленными правилами (рис. 1). Сетевые провода подключаются к верхним клеммам, обозначенным L и N, что соответствует фазе и нулю. От нижних клемм провода уходят к электрооборудованию.

Заземляющий проводник окрашивается в желто-зеленый цвет и напрямую соединяется с металлическими частями оборудования, минуя защитное устройство. Далее он уходит через электросчетчик к заземляющей шине распределительного щитка. В данном варианте работа УЗО обеспечивает защиту людей, но ему самому будет постоянно угрожать опасность в виде коротких замыканий и перегрузок.

В связи с этим, на рисунке 2 представлена схема, где защитное устройство подключено вместе с автоматическим выключателем. При этом номинал автомата не может быть выше допустимого тока УЗО. Заземление также подключается отдельно от защитных устройств. Однако во многих старых домах заземляющая система отсутствует. Выходом из положения становится подключение проводника заземления от оборудования к нулевой клемме, расположенной вверху (рис. 3). Основным условием является свободный выход нуля к нулевой шине, установленной в распределительном щитке.

Такая схема обеспечивает защиту от утечек тока при условии, если схема остается целой и не нарушается. Например, если на вводе изменить места подключений фазного и нулевого провода, все заземленные корпуса оборудования попадут под напряжение, смертельно опасное для человека. Проверка работоспособности УЗО проводится ежемесячно, путем нажатия кнопки ТЕСТ, после чего исправный прибор должен отключиться.

Принцип работы трехфазного УЗО

В электрической сети трехфазные защитные устройства могут использоваться в двух вариантах. В первом случае при срабатывании обесточивается сразу вся квартира или частный дом. То есть любое повреждение приведет к срабатыванию прибора и отключению всей бытовой техники. В данном варианте УЗО располагается как можно ближе к распределительному щитку и электросчетчику.

Такая схема не всегда удобна для потребителей, поэтому часто используется другой вид подключения. В этом варианте на каждую линию устанавливается отдельное УЗО. В случае его отключения, другие линии будут функционировать в обычном режиме.

Подключение и принцип действия трехфазного УЗО осуществляется так же, как и однофазная аппаратура. Просто вместо одного фазного провода, здесь используется три, подключаемые в соответствующие клеммы. Существенным отличием трехфазных моделей является обязательное наличие заземления, для которого потребуется дополнительный провод. Они могут одновременно защитить потребителей, подключенных с помощью однофазного и трехфазного кабеля. Если заземление заранее спланировано для соединения с действующим заземляющим контуром дома, в этом случае электросчетчик рекомендуется устанавливать между автоматом и УЗО.

Установка заземляющей шины всегда выполняется отдельно от защитного устройства, независимо от числа подключаемых фаз. Перед монтажом трехфазного УЗО в цепь, нужно обязательно ознакомиться с инструкцией и схемой подключения. Перед началом работ электрическая сеть должна быть обесточена.

Трехфазный кабель заранее разделяется на отдельные жилы. После зачистки контактных концов, они вставляются в нужные клеммы – фазные и нулевую. После завершения монтажа проводится проверка работоспособности устройства с помощью кнопки ТЕСТ. Если цепь отключается, значит монтаж выполнен правильно.

Виды УЗО

Несмотря на общий принцип работы УЗО, их конструкции могут быть одно- или трехфазными. Кроме того, модели защитных устройств разделяются на электронные и электромеханические. От этих параметров зависит и правильный выбор прибора. Однако, основную роль играет качество того или иного изделия. Поэтому, нельзя определить явное превосходство какой-либо модели.

Выбирая защитное устройство, следует учитывать технические характеристики, от которых зависит, как работает УЗО в дальнейшем. Основным показателем является значение номинального тока. Его расчет производится путем деления максимальной нагрузки на величину фазного напряжения. Большое значение имеет ток срабатывания устройства. В квартире или доме подойдет УЗО на 10мА. В других ситуациях, может использоваться диапазон от 100 до 300мА.

Все защитные устройства классифицируются по большому количеству параметров. Например, приборы, разделяющиеся по токам утечки, представлены следующими типами:

• АС – срабатывает, когда обнаружена утечка переменного тока.
• А – подходит для использования во всех случаях.
• В – применяются в основном на объектах промышленного производства.

Принцип срабатывания также может отличаться:

• Электромеханические устройства, работающие вне зависимости от сетевого напряжения.
• Электронная аппаратура, на работу которой оказывает влияние напряжение сети.

Конструктивно УЗО могут быть двухполюсными, предназначенными для однофазных сетей или четырехполюсными, использующиеся в трехфазных электрических сетях. Классификация позволяет правильно выбрать защитное устройство, более всего подходящее для конкретных условий эксплуатации. Более качественная защита гарантирует безопасную работу с электроприборами и оборудованием.

Ток срабатывания УЗО

Важной функцией УЗО является мгновенное срабатывание при возникновении токов утечки и отключение потребителей от сети. Поэтому к одной из его основных технических характеристик относится ток срабатывания. Именно этот показатель определяет работоспособность защитного устройства. Поддержание УЗО в исправном состоянии предполагает ежемесячную проверку на соответствие параметров срабатывания установленным нормам.

Способов проверки срабатывания УЗО:

• Проверка при покупке с помощью пальчиковой батарейки и куска провода. Рычаг УЗО взводится, а батарейка подключается между вводом заземления и выводом фазы. В случае исправности устройство должно мгновенно сработать.
• Использование кнопки ТЕСТ, имитирующую утечку тока при нажатии. Исправное устройство должно сразу же отключиться.

Существуют и другие способы проверки с помощью лампочек, резисторов, измерительных приборов. Полученные результаты дают возможность правильно отрегулировать устройство, повышая тем самым безопасность при работе с электрооборудованием и другими приборами.

Как проверить УЗО на срабатывание

Принцип действия УЗО (устройства защитного отключения)

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

Как возникает ток утечки?

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

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

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

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

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

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

На видео демонстрация действия УЗО

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

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

Что лежит в основе срабатывания УЗО?

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

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

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

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

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

Защитное заземление корпуса бойлера выполняется проводом в обход УЗО.

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

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

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

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

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

Конструктивное исполнение

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

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

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

Наглядно устройство и принцип действия УЗО на следующем видео:

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

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

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

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

 

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

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

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

Как обозначается УЗО на схеме?

Для подключаемых УЗО имеется по два общепринятых символа на схемах.

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

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

При этом именно полюса имеют два вида обозначения:

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

 

Основные рабочие характеристики УЗО

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

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

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

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

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

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

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

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

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

назначение и функция, устройство и принцип действия, защита электропроводки и приборов

Для обеспечения защиты от поражения электрического тока необходимо применять специальную аппаратуру — УЗО. Это можно расшифровать как устройство защитного отключения. Оно набирает огромную популярность. УЗО можно предназначить и для защиты аппаратуры от выхода из строя и пожаров. Для выбора нужно рассмотреть от чего защищает УЗО, принцип действия, особенности подключения устройства в систему электроснабжения и обеспечения полной электрозащиты.

Общие сведения

Устройство защитного отключения — УЗО (расшифровка в электрике — дифференциальный выключатель) обеспечивает надежный уровень электробезопасности и очень эффективно в квартирах и домах. Первое упоминание об устройстве и подробное описания принципа работы можно найти в научных журналах с переводом на русский язык серии «European Physical Journal» (EPJ). Электробезопасность или электрозащита позволяет предупредить различные несчастные случаи и даже сохранить жизнь. Однако не каждый человек знает эти правила, поэтому разработчики аппаратуры решили помочь клиентам и создали специализированные устройства.

Понятие об электрозащите

Электрозащита при работе и обслуживании аппаратуры, бытовых устройств и осветительных сетей является набором правил, благодаря которым возможно свести к минимуму опасность от воздействия электрического тока (ЭТ).

Электрозащита — очень важная составляющая, благодаря которой не только можно предупредить несчастные случаи на предприятии или дома, избежать возгораний, но и уберечь аппаратуру от выхода из строя. Она включает следующие меры:

1. Уровень изоляции.
2. Наличие заземления.
3. Эксплуатация устройств, значительно снижающих негативные факторы воздействия ЭТ — автоматические защитные устройства (АЗУ).

Уровень изоляции выполняет важную роль в обеспечении защиты от поражения ЭТ и выхода аппаратуры из строя. При нарушении изоляции возможны утечки электричества, приводящие к разрушительным последствиям и угрозе здоровью или жизни человека. Кроме того, может возникнуть короткое замыкание (КЗ), приводящее к образованию искры и выделением большого количества теплоты (электрическая дуга). Температура электрической дуги очень высокая и составляет от 8000 до 17000 градусов по Цельсию.

Заземление служит для примитивной защиты человека от поражения электрическим током, однако все равно часть электрической энергии пройдет через тело. Принцип работы заземления основан на простом законе из курса физики: ток течет по наименьшему пути сопротивления. Заземление применяется на предприятиях. Заземляется по правилам техники безопасности любая аппаратура, а, точнее, ее токоведущие части, на которые может произойти утечка.

Утечка происходит в основном при неисправной изоляции, например, при повреждении обмотки электродвигателя. Заземление еще называют заземляющим контуром, и его величина должна быть не более 4 Ом по технике безопасности при эксплуатации и обслуживании аппаратуры на предприятиях.

Безопасным для человека является напряжение со значением 220 В и силой тока в 1,5 мА. При воздействии тока на организм человека значением выше допустимого и ниже 7 мА могут ощущаться судорожные явления. При 10 мА происходят судорожные явления, невозможность оторвать руки от токоведущей части. Однако эти показатели являются средним значением и зависят от состояния организма, типа касания, сопротивления тела. Сопротивление тела является переменной величиной, которая меняется и зависит от разных факторов: влажности воздуха, сухости пола, типа обуви и одежды, генетики организма, настроения, болезней и так далее.

Предназначение дифференциального выключателя

Назначение дифвыключателя (UZO) — обеспечение электрозащиты аппаратуры, бытовой техники, электропроводки жилища и человека. Заземление для жилища не применяется, потому что обладает низкой эффективностью. Проблема решается при помощи применения различных устройств дифференциального тока, и УЗО является одним из них. Назначение и функция дифференциального выключателя направлена на осуществление мгновенного отключения участка цепи, к которому оно подключено. Это осуществляется при наличии дифференциального тока или тока утечки, возникающего при пробое изоляции, и, следовательно, возможной утечки на корпус электрооборудования.

Принцип действия

В основу принципа действия положено следствие из I закона Кирхгофа, согласно которому равенство входящих и исходящих токов должно соблюдаться в цепях с активными и реактивными нагрузками.

Иными словами, ток, который проходит по фазе равен току, протекающему по нулю. Это правило применимо только для однофазных цепей переменного тока. Если питание дома является 3-фазным, то правило примет другую формулировку: токи, протекающие по каждой фазе должны быть равны результирующему току на нейтрали (нулевой вывод).

Для практического понимания принципа работы нужно предположить ситуацию с нарушением изоляции и утечкой тока на корпус. Образуется новая электрическая цепь, и равенство нарушается. УЗО мгновенно отключает участок цепи с исключением дальнейшего поражения ЭТ.

Основное устройство

Каждая модель обладает прочным корпусом из диэлектрического материала. Кроме того, устройство включает трансформатор тороидального типа с 3 обмотками, одна из которых является управляющей. Две остальные обмотки — первичные, которые включены встречно, исходя из этого, токи, протекающие по ним являются разнонаправленными. Эти токи создают магнитные потоки Ф1 и Ф2, которые дают при сложении результирующий поток Ф = 0.

В состав УЗО входит также и электромагнитное реле, которое находится в разомкнутом состоянии. В схеме питания трех трансформаторных катушек установлены контакты, управляющиеся электромагнитным реле. Если возникает ток утечки, то нарушается равенство: Ф1 = Ф2. При этом возникает магнитный поток в катушке управления и происходит активация реле, которое размыкает электрическую цепь.

Подключение и выбор

Ошибочное подключение может привести к выходу из строя аппаратуры, УЗО и поражению ЭТ. Основные цепи защиты — помещения и комнаты с высокой влажностью воздуха. Подключаются эти устройства практически одинаково, но есть небольшие нюансы, связанные с типом и конструктивными особенностями.

Подключение в сеть

Существует несколько вариантов подключения, которые зависят от типа питания. Питание бывает однофазным и трехфазным. Однофазное применяется для большинства квартир и частных домов, а трехфазное можно применить тоже в частных домах и других постройках. Схемы подключения представлены на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1 — Вариант подключения для однофазной сети.

Рисунок 2 — Подключение трехфазного УЗО.

Если необходимо использовать УЗО в общежитиях, гостиницах, то следует остановиться на селективном типе УЗО. Основное отличие — большее значение времени срабатывания и возможность отключения отдельных цепей питания. Этот тип отключает не все питание, а отдельный участок, на котором появился дифференциальный ток.

Для примера можно разобрать следующую ситуацию: в одной из комнат произошла утечка тока на корпус бытового прибора, при касании которого произойдет только обесточивание одной комнаты — все остальное будет работать. Кроме того, необходимо учесть следующее правило: защита розеток с номинальным током от 20 А и выше осуществляется также при помощи УЗО. К этой категории относится инструмент, аппаратура и бытовая техника, потребляющая ток свыше 20 А.

При подключении УЗО, согласно статистике, могут возникнуть типичные ошибки, которых нужно избегать. К ним относятся следующие:

1. Соединение нуля с клеммой заземления выходящего кабеля приведет к ложным срабатываниям.
2. Необходимо подключить аппарат защиты ко всем фазам. Если нулевой провод не подсоединить к контактам УЗО, то будет происходить постоянное срабатывание.
3. Запрещается соединять нули розеток, находящихся под защитой УЗО, с заземлением, поскольку будет происходить генерация дифференциального тока.
4. Запрещается ставить перемычки на нулевые провода входящих клемм. При нарушении этого требования произойдет срабатывание всех УЗО одновременно.

При правильной эксплуатации УЗО, хотя это касается любого устройства и прибора, срок работоспособности увеличится. Следует предотвращать попадание влаги, при котором произойдет преждевременный выход из строя не только УЗО, но и всей аппаратуры.

Выбор устройства

При выборе следует учесть основной параметр — чувствительность, показывающую значение тока утечки, при котором срабатывает защита. Значение параметра находится в интервале от 8 до 35 мА. Кроме того, существуют типы УЗО и с высоким значением чувствительности — 90..350 мА. Если проводка не разветвлена, то следует применять УЗО с чувствительностью на 30 мА. Для выбора устройства нужно произвести расчеты. Следует руководствоваться следующим алгоритмом:

1. Определение общей мощности потребителей (P).
2. Найти номинальное значение силы тока (Iн).
3. Определить тип УЗО, исходя из расчетов.

Общая мощность определяется при помощи суммирования всех мощностей осветительных сетей, бытовой техники и различных устройств. Номинальное значение Iн находится по формуле: Iн = P / U. (U — напряжение, которое равно 220 В). Тип УЗО определяется по значению номинального тока, который всегда следует брать с запасом. Пример расчета следующий:

1. Линия, которую нужно защитить — насос для перекачки воды из бака (700 Вт), микроволновка (1200 Вт), пылесос (1300 Вт), холодильник (500 Вт), освещение (300 Вт), мультиварка (1000 Вт) и остальная техника (500 Вт). Общая мощность: P = 1200 + 1300 + 500 + 700 + 300 + 1000 + 500 = 5500 (Вт).
2. Iн = 5500 / 220 = 25 (А).
3. Согласно каталогу товаров, выбрать УЗО с Iн свыше 30 А.

После расчетов нужно обратить особое внимание на такой параметр, как категория тока утечки. Он показывает тип УЗО и для каких цепей следует его применять. Существует несколько категорий:

1. «АС» для всех видов электрических цепей, кроме потребителей на импульсных блоках питания.
2. «А» — тип, обладающий низким порогом чувствительности и способен фиксировать полуволны амплитудных значений тока. Применяется для потребителей, содержащих импульсные блоки питания.

УЗО категории А применяются чаще, поскольку вся цифровая техника, зарядки на мобильные телефоны и планшеты используют импульсные блоки питания.

Классификация моделей

Мировые производители создали множество моделей, которые отличаются качеством, ценой и надежностью. Наиболее распространены УЗО с дифтоком от 25 мА до 30 мА. Кроме того, дифвыключатели классифицируются по следующим признакам:

1. Способу действия. Подразумевает наличие дополнительного источника питания.
2. Установка: стационарного и переносного видов.
3. Число полюсов: двухполюсные и четырехполюсные.
4. Наличие защиты от перегрузок.
5. Возможность регулирования значений дифференциального тока.
6. Поддержка импульсных источников питания.
7. Вид срабатывания: электронного и электромеханического типов.

Однако при помощи УЗО невозможно достичь максимальной защиты. Главным недостатком УЗО является отсутствие предохранения от короткого замыкания. Для максимальной электрозащиты следует применять несколько устройств. Комбинация устройств дифференциального тока является оптимальной защитой сети и потребителей, а также человека от поражения ЭТ.

Оптимальная защита

При использовании комбинации УЗО и обыкновенного автоматического выключателя можно достичь защиты от дифференциальных токов и перегрузок электросети. Существует комбинация УЗО, автомат (УЗО+автомат) и АВДТ, который расшифровывается как выключатель автоматический дифференциального тока (дифавтомат), позволяющий достичь максимальной степени защиты электросети. Для выбора какой-либо комбинации устройств необходимо рассмотреть основные отличия. Кроме того, следует изучить основные проблемы домашней сети, которая является незащищенной.

АВДТ или дифавтомат включает в свое устройство УЗО и автоматический выключатель (АВ). Скорость срабатывания выше, чем у УЗО, и составляет около 0,04 с. Некоторые модели обладают оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), и поэтому могут срабатывать при исправной цепи. Следует их не сразу включать, а через некоторое время.

Домашняя сеть без защиты

Выбор комбинации устройств защиты следует осуществлять исходя из распространенных недостатков незащищенной электросети. Необходимо учесть еще и тот момент, когда дома никого нет, а всякие перегрузки сети могут привести к короткому замыканию и возгоранию проводки. Этот фактор может привести к пожару. Основными проблемными сторонами незащищенной электросети являются следующие:

1. Перегрузка.
2. Короткое замыкание.
3. Дифтоки.

Если происходит перегрузка электросети, то в этом случае электропроводка не рассчитана на мощность потребителей, подключенных к этому участку цепи. Очень часто проводка имеет старое исполнение, и при подключении мощного потребителя электроэнергии происходит ее нагрев, плавление корпусов розеток, короткое замыкание. Основной метод решения этой проблемы — подключение допустимой мощности, но ее из-за старости проводки угадать сложно, и поэтому электропроводку меняют.

Короткое замыкание (КЗ) возникает при максимальной силе тока и очень низком сопротивлении. Причин этого физического явления может быть много: касание токоведущих проводов, попадание пыли, частиц металла и так далее. Возникновение КЗ приводит к перегреву и плавлению электропроводки, пожарам, а также выходу из строя бытовых приборов.

При возникновении тока утечки происходит образование явления блуждающего тока, при котором возможно поражение человека, КЗ и перегрев электропроводки.

Критерии выбора

При выборе какого-либо устройства для электрозащиты нужно руководствоваться некоторыми правилами. К основным критериям выбора устройств для комплексной защиты относятся следующие: конструктивное исполнение, удобность монтажа, габариты и масса, стоимость, сложности при возникновении и диагностики неполадок, простота подключения.

Для монтажа применяют специальные щиты, состоящие из модулей. При использовании пары УЗО на одну фазу и автоматических выключателей (по 1 на фазу) в щитке заполненное пространство занимает 3 модуля (1 УЗО и 2 автомата). Дифавтомат занимает всего 2 модуля, однако существуют модели, занимающие 1 место. Следовательно, если необходимо обеспечить защиту нескольких линий, то выбор следует сделать в пользу дифавтоматов.

Выполнить монтаж УЗО+2 автомата и дифавтомата просто, благодаря удобным зажимам и конструктивной особенности, однако при установке есть свои нюансы. На рисунке 3 показана схема подключения дифавтомата.

Рисунок 3 — Вариант подключения дифавтомата.

Диагностика неисправностей играет важную роль при выборе УЗО или дифавтомата. Общий принцип работы устройств дифференциального тока основан на обрыве защищенной цепи. Если срабатывает защита, то нужно выяснить причину срабатывания. При установленной паре УЗО+автоматический выключатель (АВ) причину возможно найти быстро. Если сработало УЗО, то в цепи появился ток утечки, а при срабатывании автоматического выключателя — перегрузка цепи или КЗ.

При установленном дифавтомате причину выяснить становится сложнее, но дорогие модели оснащены индикацией, которая показывает утечку или КЗ и перегрузку цепи. При выходе из строя дифавтомата при частых отключениях приходит в негодность тепловой элемент защиты. Починить дифавтомат невозможно и приходится покупать новый. У пары УЗО+АВ может выйти из строя АВ, который стоит сравнительно дешево по отношению к дифавтомату.

Еще одним критерием выбора является стоимость. Стоимость УЗО+2АВ ниже, чем АВДТ. Следует учесть еще и фактор выхода из строя: дешевле купить АВ или УЗО, чем дифавтомат. Рекомендуется приобретать качественные устройства, поскольку при покупке дорого устройства не возникают проблем. Во всех случаях фирмы-производители дают гарантию качества на дорогие товары.

Для примера следует рассмотреть следующую ситуацию: необходимо защитить 10 линий, состоящей из 5 групп УЗО и АВ. Общая стоимость рассчитывается следующим образом: 5 * (стоимость 1 единицы УЗО) + 10 * (стоимость 1 АВ). Для защиты этой линии потребуется 10 * (стоимость 1 АВДТ), поскольку на 1 линию необходим 1 АВДТ. Подставив стоимости в расчетные формулы, делается вывод: дифавтоматы не следует применять, потому что это невыгодно в финансовом плане. При подключении УЗО+2АВ возможно допустить больше ошибок, чем при подключении АВДТ. Однако если сделать все внимательно, то разница видна только в скорости подключения.

Достоинства и недостатки

Достоинства и недостатки — довольно неоднозначные параметры, поскольку нужно учитывать условия эксплуатации устройств дифзащиты, а также подключаемых приборов и типов линий. Недостатки дифавтомата следующие:

1. Диагностика.
2. Стоимость.

Затрудненная диагностика срабатывания защиты у большинства дорогих моделей вообще отсутствует, она бывает только у недорогих устройств. Самым серьезным недостатком является стоимость. Также к минусам УЗО можно отнести следующие: высокое время срабатывания, занимает при монтаже больше места и необходимость применять с АВ для достижения оптимального уровня защиты. Достоинствами дифавтомата являются следующие:

1. При монтаже занимает меньше места.
2. Высокая скорость срабатывания.
3. Удобная установка.

К достоинствам УЗО+2АВ можно отнести следующие: низкая стоимость, легкая диагностика и ремонтоспособность.

Таким образом, обеспечение электробезопасности помещения является важным. Серьезный подход к решению вопроса поможет сохранить оборудование, а также здоровье и жизнь, ведь при несоблюдении правил безопасности при эксплуатации бытовых приборов возрастает вероятность поражения человека электрическим током. Современные средства защиты помогают свести к минимуму финансовые затраты и угрозу здоровью и жизни к минимуму.

Принцип работы УЗО | Заметки электрика

Дорогие гости, рад Вас приветствовать на страницах сайта «Заметки электрика».

Сегодня разберем с Вами интересную статью на тему принцип работы УЗО.

Что же такое УЗО? Для чего оно необходимо?

Устройство защитного отключения (УЗО) предназначено для:

• защиты людей от поражения электрическим током при появлении неисправности в электроустановке
• отключения напряжения при случайном или ошибочном соприкосновении с токоведущими частями электроустановки во время утечки тока
• защиты от воспламенения электропроводки при замыкании на землю (корпус)

Более подробно о назначении и видах УЗО Вы можете познакомиться в моих статьях — применение УЗО и типы УЗО.

На рынке электрических товаров появились альтернативы УЗО — это дифференциальные автоматы. Их особенность заключается в том, что они объединяют в себе и УЗО, и автоматический выключатель.

Дифференциальные автоматы занимают меньше места в квартирных щитках, но зато по стоимости превышают в несколько раз. Но обо всех особенностях дифференциальных автоматов мы поговорим в следующих статьях. Чтобы не пропустить интересное — подписывайтесь на получение новостей.

Принцип работы УЗО

В основе принципа работы УЗО лежит реакция датчика тока на изменяющуюся входную величину дифференциального тока в проводниках.

Датчик тока — это и есть обычный трансформатор тока, который по конструкции выполнен в виде тороидального сердечника. Уставка по току срабатывания выставляется на магнитоэлектрическом реле, которое обладает очень высокой чувствительностью.

УЗО, выполненные с релейным контролирующим органом являются очень надежными и безотказными.

Но развитие электротехники не стоит на месте, поэтому не так давно появились электронные УЗО, в которых контролирующим органом является не реле, а специальная электронная схема.

Реле действует на исполнительный механизм, который в свою очередь размыкает электрическую цепь.

Исполнительный механизм состоит из:

• контактной группы (выбирается на максимальный ток — смотрим по паспорту УЗО)
• пружины (для размыкания электрической цепи в случае ненормального режима работы)

Чтобы самостоятельно проверить исправность УЗО необходимо нажать кнопку «Тест». При этом создается искусственная утечка по току, которой достаточно для срабатывания УЗО. Таким образом, можно самостоятельно производить проверки УЗО без привлечения специалистов электротехнической лаборатории. Проверку УЗО кнопкой «Тест» необходимо проводить ежемесячно. Для более тщательной проверки УЗО мы производим замер тока и времени его срабатывания с помощью специального прибора MRP-200.

А теперь мы рассмотрим принцип работы УЗО более подробно.

 

Работа УЗО при нормальном состоянии сети

В нормальном состоянии электропроводки (без утечек) рабочий ток (I1=I2) протекает встречно-параллельно и наводит во вторичной обмотке трансформатора тока магнитные потоки (Ф1=Ф2) одинаковой величины, которые компенсируют друг друга. В этот момент реле не срабатывает, т. к. ток вторичной обмотки трансформатора тока близок к нулю.

 

Работа УЗО при утечке

При случайном или ошибочном соприкосновении с токоведущими частями электроустановки появляется ток утечки. В этот момент нарушается величина токов проходящих через трансформатор тока (I1 не равно I2), поэтому во вторичной цепи трансформатора тока появится ток (не баланс), которого будет достаточно для срабатывания реле. Реле приводит в работу пружинный механизм и происходит отключение УЗО.

Как выглядит УЗО изнутри смотрите на рисунке ниже:

1 — пластиковый корпус
2 — замки под DIN-рейку
3 — трансформатор тока
4 — электромагнитное реле
5 — расцепитель тока
6 — дугогасительные камеры
7 — медные зажимы (клеммы)

В данной статье мы рассмотрели принцип работы УЗО. В следующих статьях мы продолжим знакомиться с УЗО и рассмотрим следующие темы: схемы подключения УЗО, характеристики УЗО, как правильно купить УЗО, почему выбивает УЗО и многое другое.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Конструкция (устройство) устройства защитного отключения. Часть 1

Приветствую Вас, уважаемые читатели сайта http://elektrik-sam.info!

В этой статье мы подробно рассмотрим конструкцию (устройство) устройства защитного отключения — УЗО. Это будет взгляд изнутри — подробно изучим из каких компонентов оно состоит, для чего они нужны и как они взаимодействуют между собой.

В предыдущей статье я подробно рассматривал принцип действия устройства защитного отключения, потому перед тем, как продолжить читать далее, рекомендую подробно изучить эту статью. Также в ней есть подробное видео, которое наглядно иллюстрирует назначение и принцип работы УЗО.

Надеюсь, что Вы  изучили принцип действия УЗО, тогда продолжим. Подопытный образец на рисунке ниже.

Узо, а вместе с ним и несколько автоматических выключателей, были сняты при выполнении ремонтных работ у заказчика и заменены на более брэндовые аналоги. Заказчик от них отказался, они оказались бесхозными, поэтому было принято решение их разобрать. Так что скоро выйдет еще и статья по конструкции автоматических выключателей, поэтому, чтобы не пропустить ее выхода, подпишитесь на новости сайта внизу этой статьи.

Двигаемся дальше. В результате предварительного теста, было определено, что исследуемое УЗО — электронное. О том, как проверить тип УЗО, не подключая его к электросети, читайте как проверить тип УЗО?

Исследуемое УЗО двухполюсное, имеет по две винтовых клеммы на каждом полюсе. Полюс, к которому подключается нулевой провод, обозначен на корпусе латинской буквой N.

На передней части корпуса находится рычаг управления, когда он в нижнем состоянии — УЗО выключено. Чтобы включить УЗО, необходимо перевести его в верхнее состояние.

Также на передней части находится кнопка «Тест», обозначенная буквой Т. Эта кнопка служит для проверки работоспособности УЗО, когда оно подключено к электросети. При нажатии на нее создается искусственный ток утечки, и исправное УЗО должно сработать, т.е. отключиться.

На передней панели указаны основные характеристики УЗО — номинальный ток I_n 40А и номинальный отключающий дифференциальный ток  I_Δn 30 мА (так называемая чувствительность или уставка по току утечки).

Также на передней панели указывается номинальное напряжение, на которое рассчитано УЗО, логотип производителя, его серийный номер и схема подключения.

Корпус выполнен из специального диэлектрического материала, предназначен для крепления на DIN-рейку, для этого сзади имеется специальная защелка.

На передней панели есть два винтика — откручиваем их и снимаем переднюю крышку.

Так выглядит УЗО сбоку со снятой передней крышкой.

А это — вид спереди. Отчетливо видно входные клеммы 1, к которым подключаются питающие провода, и выходные 2 клеммы, к которым подключаются провода от нагрузки. Рычаг управления 3 с механизмом расцепителя и электромагнитное реле 4.

Для того, чтобы получить полный доступ к механизму, необходимо выкрутить еще один винт, который находится на задней крышке.

На рисунке выше для удобства передняя крышка подставлена сбоку под механизм УЗО. Сзади хорошо видно защелку для установки на DIN-рейку. При установке УЗО просто защелкивается, при снятии с рейки защелка поддевается отверткой за нижнюю прорезь.

Откручиваем винт и получаем доступ к механизму.

Вынимаем механизм расцепителя, вместе с подвижными контактами наружу и видим внутри торроидальный корпус трансформатора тока.

На следующем рисунке отчетливо видно, что неподвижные контакты 1 от вводных клемм УЗО заходят в две дугогасительные камеры 2. Когда УЗО защищает контролируемую цепь, через него (его контакты) протекает ток нагрузки.

При появлении тока утечки, когда устройство защитного отключения срабатывает, расцепитель приводит в действие подвижные контакты и они начинают отключаться от неподвижных контактов 1. При размыкании цепи при прохождении по ней электрического тока, т.е. в момент отключения контактов, возникает электрическая дуга. Дуга будет тем мощнее, чем больше ток, протекающий через контакты.

Электрическая дуга приводит к эррозии и разрушению контактов УЗО. Для защиты контактов от ее разрушающего действия, она направляется в специальные дугогасительные камеры  2 (состоящие из параллельных пластин), где она дробится, затухает, охлаждается и исчезает.

Также на этом рисунке хорошо виден сердечник торроидального трансформатора тока 3 (желтый «бублик»). Через него проходят две первичные обмотки: образованная фазным проводом 5 (в красной изоляции), и образованная нулевым проводом 6 в прозрачной изоляции.

На рисунке выше показана конструкция УЗО с извлеченными из корпуса верхними клеммами с неподвижными контактами и дугогасительными камерами.

Слева от трансформатора тока отчетливо видно электронную плату — тест типа УЗО показал правильный результат. Перед нами электронное устройство защитного отключения УЗО.

Смотрите видео Конструкция (устройство) УЗО

Дальнейшее рассмотрение конструкции (устройства) и того, как работает УЗО, смотрите Конструкция (устройство) УЗО. Часть 2.

Полезные статьи по теме:

Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — подробное руководство.

Устройство УЗО и принцип действия.

Работа УЗО при обрыве нуля.

Как проверить тип УЗО?

Почему УЗО выбирают на ступень выше?

Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?

Номиналы групповых автоматов превышают номинал вводного?

Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?

Менять ли автоматический выключатель, если его «выбивает»?

Автоматы и УЗО: схемы подключения, применение

В тех случаях, когда необходимо только включить или отключить силовое оборудование или участок цепи, целесообразно использовать обычные пакетные выключатели. В отличие от АВ и УЗО в них не установлено никакой защиты от перегрузки, утечки напряжения и токов короткого замыкания. Конструкция, принцип работы и сфера применения, приводится в статье.

Каждый человек ежедневно использует огромное количество электрических приборов, которые в исправном состоянии не представляют для него никакой опасности. В случае нарушения целостности их изоляции потенциал может перейти на корпус и ударить током. Для предотвращения поражения электротоком в такой ситуации используются УЗО. В данной статье мы рассмотрим, как можно подключить УЗО своими руками в соответствии с имеющейся схемой электроснабжения.

Идея совместить функции автоматического выключателя и устройства защитного отключения реализована в дифференциальном автомате (диффатомате). Это устройство позволяет отслеживать утечку тока и одновременно обеспечивать защиту от перегрузки цепи и высоких токов короткого замыкания. В нашей статье приводится подробное описание этих аппаратов защиты, включая их основные характеристики, маркировку и примеры правильного подключения.

Самый простой пример автоматизации процесса управления электроборудованием – реле времени. Данное устройство позволяет включать и отключать электроприборы через заданный промежуток времени, а в случае использования электронного модуля, в определенное время суток или день недели. В нашей статье приводится описание таких устройств, а также принципиальная схема, позволяющая самостоятельно собрать несложное реле времени.

Броски напряжения или превышение его уровня выше допустимых норм с большой вероятностью приведет в нерабочее состояние подключенную к сети электронику или другую бытовую технику. Чтобы не допустить такое развитие событий на вводе устанавливается автоматический выключатель с функцией ограничения перенапряжения или отдельное ОПН. Детальная информация по этим устройствам приводится в статье.

Как вы понимаете, для коммутации трехфазных сетей использование однополюсных и двухполюсных автоматических выключателей недопустимо. В этом случае применяются трехполюсные или четырехполюсные (при необходимости коммутации нейтрали) устройства. Предлагаем вашему вниманию подробную информацию об этих АВ.

Для коммутации мощного оборудования и цепей с высоким током нагрузки применение обычных выключателей недопустимо, для этих целей применяется специальное оборудование. Подробную информацию об этих устройствах, а также примеры их практического применения вы найдете в материалах нашей статьи.

На вводе однофазной сети, в соответствии с Правилами, всегда устанавливаются двухполюсные автоматические выключатели. С какой целью введено такое требование, мы расскажем в статье, посвященной двухполюсным АВ. Там же можно ознакомиться с характеристиками этих устройств, их подбором в зависимости от тока нагрузки, а также получить другую тематическую информацию.

В трехфазных сетях с изолированной или глухозаземленной нейтралью может большая разница фазного напряжения. Такой режим получил название «перекос фаз». Причина нештатной ситуации может быть связана с неравномерной нагрузкой на фазы или обрывом нуля. Чтобы не допустить такое развитие событий устанавливается реле контроля фаз, вся информация по этому устройству приводится в статье.

Если в электросети, к которой подключен ваш дом или квартира постоянно наблюдаются перепады напряжения, выходящие за установленные нормы, защитить бытовую технику можно установив реле напряжения. Что представляет собой это устройство и его принцип действия мы подробно описали в статье.

Для коммутации высоковольтных линий используются специальные выключатели, которые могут выдерживать высокие коммутационные токи. Для этой цели в линиях 6 – 110 кВ применяются вакуумные выключатели. Принцип работы этих коммутаторов, особенности эксплуатации и обслуживания подробно рассматривается в нашей статье.

Продолжая тему высоковольтных коммутаторов для энергосистем, предлагаем рассмотреть устройство и принцип действия воздушных выключателей. Помимо ответов на технические вопросы в статье также описана специфика коммутации высоковольтных линий и связанные с этим проблемы. Описываются сильные и слабые стороны воздушных выключателей, и уделяется внимание их обслуживанию.

Правилами техники безопасности предписывается установка устройств защитного отключения при подключении водонагревательного оборудования и стиральных машин. Из материалов нашей статьи вы узнаете, с чем связаны такие требования, а также ознакомитесь с принципом действия и конструкцией этих защитных автоматов. Мы также рассмотрим, основные характеристики УЗО, маркировку и способы подключения.

Статья полностью посвящена решению проблемы перепадов напряжения. Описывается природа явления, его последствия и технические средства, позволяющие стабилизировать уровень напряжения. Приводится краткий обзор защитного оборудования и сфера применения.

Допустимо ли использовать диффавтомат в качестве альтернативы связке автоматического выключателя и УЗО, можно узнать, ознакомившись с нашей статьей. В ней приводится полная информация по диффавтоматам, начиная от их принципа действия и заканчивая схемой и правилами подключения.

Для эффективного применения автоматических выключателей, необходимо иметь представление об их основных характеристиках. Эту и другую полезную информации можно почерпнуть из нашей публикации, где подробно описывается ВТХ, ПКС, категории токоограничения, а также другие важные параметры.

Использование проводов для подключения автоматических выключателей или других защитных устройств в распределительных шкафах – это прошлый век. Применение для этой цели соединительных шин (гребенки) более удобно и надежней. Мы расскажем, что представляет собой это приспособление, покажем его конструкцию и приведем примеры практического применения.

Автоматический выключатель обеспечит надежную защиту только в том случае, если его параметры будут соответствовать подключенной нагрузке. В статье подробно расписано, на какие критерии следует обращать внимание при выборе АВ, а также даны рекомендации по производителям.

Селективность – довольно важный критерий, позволяющий отключать поврежденный участок цепи, не снимая напряжения с других внутренних линий. В статье подробно описывается, как организовать селективность, подобрав защитные автоматические устройства с соответствующими характеристиками.

Чтобы не утруждать себя расчетами при выборе номинальных характеристик автоматических выключателей и других защитных устройств, можно воспользоваться табличными значениями. Пример такой расчетной таблицы можно найти в нашей статье, там же приводится пример простейших расчетов для вычисления номинального тока на основе мощности нагрузки.

Сборка вводного щита квартиры, частного дома или дачи довольно важный этап, чтобы подходить к нему не имея опыта и базовых знаний электротехники. Тем, кто решился самостоятельно выполнить эту работу, будет полезно ознакомиться с информацией по выбору автоматических выключателей, примерами схем их подключения и общими рекомендациями по сборке электрощитка.