Узо устройство защитного отключения

Подключение УЗО (устройства защитного отключения) – общепринятая в мировой практике мера повышения электробезопасности потребителей. Счет спасенных УЗО человеческих жизней идет на миллионы, а применение УЗО в сетях энергоснабжения многоквартирных и частных жилых домов, жилых массивов и промышленных объектов предотвращает миллиардный ущерб от пожаров и аварий.

Но правило Галена: «Все есть яд и все есть лекарство» справедливо не только в медицине. Внешне несложное, УЗО при бездумном или безалаберном применении может не только ничего не предотвратить, но и стать источником неприятностей. По аналогии: кто-то построил Кижи одним топором, кто-то может им же кой-какой шалашик соорудить, а кому-то топор и в руки давать нельзя, отрубит себе что-нибудь. Так что давайте познакомимся с УЗО поосновательнее.

Прежде всего

Любой серьезный разговор об электричестве обязательно коснется правил электробезопасности, и не зря. Электрический ток не несет видимых признаков опасности, действие его на человеческий организм развивается мгновенно, а последствия могут быть длительными и тяжелыми.

Но в данном случае речь пойдет не об общих правилах производства электромонтажных работ, которые и так хорошо известны, а о другом: УЗО в старую советскую систему электроснабжения TN-C, в которой защитный проводник объединен с нейтралью, вписывается очень плохо. Долго было неясно, вписывается ли вообще.

Все издания ПУЭ однозначно требуют: в цепях защитных проводников запрещается установка коммутирующих устройств. Формулировка и нумерация пунктов менялись от редакции к редакции, но суть понятна, как говорится, и птице марабу. Но как быть с рекомендациями к применению устройств защитного отключения? Они – коммутирующие устройства, и в то же время включаются в разрыв как фазы, так и НУЛЯ, который одновременно и защитный проводник?

Наконец, в 7-й актуальной редакции ПУЭ (ПУЭ-7А; Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7 издание, с дополнениями и изменениями, М. 2012) п. 7.1.80 все-таки поставил точки над i: «Не допускается применять УЗО, реагирующие на дифференциальный ток, в четырехпроводных трехфазных цепях (система TN-C)». Вызвано такое ужесточение, вопреки прежним рекомендациям, зафиксированными случаями электротравматизма ПРИ СРАБАТЫВАНИИ УЗО.

Поясним на примере: Хозяйка за стиркой, в машине пробило на корпус ТЭН, как показано на рисунке желтой стрелкой. Поскольку 220 В ток распределяет по всей длине ТЭНа, на корпусе окажется что-то около 50 В.

Тут вступает в силу следующий фактор: электрическое сопротивление человеческого тела, как и любого ионного проводника, зависит от приложенного напряжения. С его увеличением сопротивление человека падает, и наоборот. Скажем, в ПТБ приводится абсолютно обоснованная расчетная величина в 1000 Ом (1 кОм), при потной распаренной коже или в состоянии опьянения. Но тогда при 12 В ток должен быть 12 мА, а это больше неотпускающего (судорожного) тока в 10 мА. Кого-то когда-то било 12 В? Даже вдрызг пьяного в джакузи с морской водой? Наоборот, по тем же ПТБ 12 В – абсолютно безопасное напряжение.

При 50-60 В на мокрую распаренную кожу ток не превысит 7-8 мА. Это сильный, болезненный удар, но ток меньше судорожного. Возможно, понадобится лечение от последствий, но до реанимации с дефибрилляцией дело не дойдет.

А теперь «защитимся» УЗО, не понимая сути дела. Его контакты размыкаются не мгновенно, а в течение 0,02 с (20 мс), и не абсолютно синхронно. С вероятностью в 0,5 первым разомкнется НУЛЕВОЙ контакт. Тогда, образно говоря, потенциальный резевуар ТЭНа со скоростью света (буквально) наполнится до 220 В по всей его длине, и на корпусе окажется 220 В, а ток через тело пройдет 220 мА (красная стрелка на рисунке). Менее чем на 20 мс, но 220 мА – это два с лишним мгновенно убивающих значения в 100 мА.

Так что же, в старых домах УЗО ставить нельзя? Все-таки можно, но осторожно, с полным пониманием дела. Нужно правильно выбрать УЗО и правильно его подключить. Как? Об этом будет рассказано далее в соответствующих разделах.

УЗО – что и как

УЗО в электрике появились одновременно с первыми ЛЭП в виде релейной защиты. Назначение всех УЗО остается неизменным по сей день: отключать подачу электроэнергии при возникновении аварийной ситуации. Как индикатор аварии в подавляющем большинстве УЗО (и во всех бытовых УЗО) используется ток утечки – при его повышении сверх заданного предела УЗО срабатывает и размыкает цепь электропитания.

Затем УЗО начали применять для защиты от пробоя и возгорания отдельных электроустановок. До поры, до времени, УЗО оставались «противопожарными», они реагировали на ток, исключающий зажигание дуги между проводами, менее 1 А. «Пожарные» УЗО выпускаются и применяются по сей день.

Видео: что такое УЗО?

УЗО-Е (емкостные)

С развитием полупроводниковой электроники начались попытки создать УЗО бытовые, предназначенные для защиты человека от поражения электротоком. Они работали по принципу емкостного реле, реагирующего на реактивный (емкостный) ток смещения; при этом человек работает как антенна. На том же принципе построен всем известный индикатор-фазоуказатель с неонкой.

УЗО-Е обладают исключительно высокой чувствительностью (доли мкА), могут быть выполнены практически мгновенно срабатывающими и абсолютно равнодушны к заземлению: ребенок, стоящий на изолирующем полу и дотянувшийся пальчиком до фазы в розетке, ничего не ощутит, а УЗО-Е его «почует» и отключит напряжение, пока он не уберет палец.

Но УЗО-Е имеют принципиальный недостаток: в них поток электронов тока утечки (ток проводимости) есть следствие возникновения электромагнитного поля, а не его причина, поэтому они крайне чувствительны к помехам. Нет теоретической возможности «научить» УЗО-Е отличать маленького шелапута, расковырявшего «интересную штучку», от заискрившего на улице трамвая. Поэтому УЗО-Е применяются лишь изредка для защиты спецоборудования, совмещая прямые свои обязанности с индикацией прикосновения.

УЗО-Д (дифференциальные)

«Вывернув» УЗО-Е «наоборот», удалось найти принцип работы УЗО «умного»: нужно идти непосредственно от первичного потока электронов, а утечку определять по разбалансу (разнице) полных токов в СИЛОВЫХ проводниках. Если от потребителя оттекает ровно столько же, сколько к нему ушло, все в порядке. Если пошел разбаланс – где-то течет, нужно отключать.

Разница по-латыни differentia, по-английски difference, поэтому такие УЗО назвали дифференциальными, УЗО-Д. В однофазной сети достаточно сравнить величины (модули) токов в фазном проводе и нейтрали, а при подключении УЗО в трехфазной сети – полные векторы токов всех трех фаз и нейтрали. Существенная особенность УЗО-Д – в любой схеме электропитания защитный и прочие проводники, не передающие потребителю мощность, должны проходить мимо УЗО, иначе неизбежны ложные срабатывания.

Для создания бытовых УЗО-Д потребовалось довольно много времени. Во-первых, нужно было точно определить величину тока разбаланса, безопасную для человека при времени воздействия, равном времени срабатывания УЗО. УЗО-Д, настроенные на неощутимый или на меньший неотпускающего ток, оказывались большими, сложными, дорогими, а наводки «ловили» лишь немного хуже УЗО-Е.

Во-вторых, нужно было разработать высококоэрцитивные ферромагнитные материалы для дифференциальных трансформаторов, см. ниже. Радиоферрит вообще не годился, не держал рабочую индукцию, а УЗО-Д с трансформаторами на железе оказывались слишком медленными: собственная постоянная времени даже небольшого железного трансформатора может достигать 0,5-1 с.

УЗО-ДМ

К 80-м годам исследования успешно завершились: ток по опытам на добровольцах выбрали 30 мА, а быстродействующие дифтрансформаторы на феррите с индукцией насыщения в 0,5 Тл (Тесла) позволили с вторичной обмотки снимать мощность, достаточную для непосредственного привода электромагнита размыкателя. В быту появились дифференциальные электромеханические УЗО-ДМ. В настоящее время это самый распространенный тип бытовых УЗО, так что ДМ опускают, а говорят или пишут просто УЗО.

Дифференциальное электромеханическое УЗО работает так, см. рис справа:

• Без утечки токи в фазном и нулевом проводниках по известному из школьной физики правилу буравчика возбуждают в ферритовом кольце равные по величине, но противоположно направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2, которые подавляют друг друга. Результирующий магнитный поток в сердечнике Ф=0, и ЭДС намотанной на феррит вторичной обмотки равна нулю.
• При появлении утечки (скажем, при прикосновении человека к корпусу неисправной электроустановки, как на рисунке) один из токов становится больше, в феррите появляется магнитный поток, наводящий во вторичной обмотке ЭДС.
• Под током от вторичной обмотки электромагнит оттягивает защелку контактуры размыкателя, и контакты под действием пружины размыкаются.
• Кнопкой «Тест», создавая искусственно разбаланс токов в УЗО, проверяют его работоспособность; флажком или кнопкой с самофиксацией производят повторное включение после срабатывания.

Внешний вид с пояснениями обозначений на корпусе трехфазного и однофазного УЗО показан на рисунке сверху.

Примечание: кнопкой «Тест» УЗО положено проверять ежемесячно и при каждом повторном включении.

Электромеханическое УЗО защищает только от утечки, но его простота и «дубовая» надежность позволили объединить в одном корпусе УЗО и токовый защитный автомат. Для этого потребовалось всего лишь сделать тягу фиксатора размыкателя двойной и завести ее в электромагниты токовый и УЗО. Так появился дифференциальный автомат, обеспечивающий полную защиту потребителей.

Однако дифавтомат – не УЗО и автомат в отдельности, это следует четко помнить. Внешние различия (силовой рычаг, вместо флажка или кнопки повторного включения), как рисунке – это только внешность. Важное отличие УЗО от дифференциального автомата сказывается при установке УЗО в системах электроснабжения без защитного заземления (TN-C, автономное электропитание), см. ниже раздел о подключении УЗО без земли.

Важно: отдельное УЗО предназначено для защиты ТОЛЬКО от утечки. Его номинальный ток показывает, до какой его величины УЗО сохраняет работоспособность. УЗО на номиналы 6,3 и 160 А с одинаковым разбалансом в 30 мА дают одинаковую степень защиты. В дифавтоматах ток отсечки автомата всегда меньше номинального тока УЗО, чтобы УЗО не сгорело при перегрузке сети.

УЗО-ДЕ

В данном случае «Е» означает не емкость, а электронику. УЗО-ДЕ выполняются встроенными непосредственно в розетку или электроустановку. Разность токов в них улавливает полупроводниковый магниточувствительный датчик (датчик Холла или магнитодиод), его сигнал обрабатывается микропроцессором, а цепь размыкает тиристор. УЗО-ДЕ, помимо компактности, имеют следующие достоинства:

1. Высокая чувствительность, сравнимая с УЗО-Е, в сочетании с помехоустойчивостью УЗО-ДМ.
2. Как следствие высокой чувствительности – способность реагировать на ток смещения, т.е., УЗО-ДЕ упреждающее, отключит напряжение, прежде чем оно кого-то ударит независимо от наличия заземления.
3. Высокое быстродействие: для «раскачки» УЗО-ДМ необходим хотя бы один полупериод 50 Гц, т.е. 20 мс, и хотя бы одна опасная полуволна должна пройти через тело, чтобы УЗО-ДМ сработало. УЗО-ДЕ способно срабатывать при напряжении «пробойной» полуволны в 6-30 В и отсечь ее в зародыше.

Недостатки УЗО-ДЕ прежде всего высокая стоимость, собственное энергопотребление (ничтожное, но при падении напряжения сети УЗО-ДЕ может не сработать) и склонность к отказам – электроника все-таки. За рубежом чипованные розетки широко распространились еще в 80-х; в некоторых странах их применение в детских комнатах и учреждениях обязательно по закону.

У нас УЗО-ДЕ пока мало известны, а зря. Пререкания папы с мамой по поводу затрат на розетку с «защитой от дурака» не сравнимы с ценой детской жизни, даже если в квартире бесчинствует неисправимый вредина и баламут.

Индексы УЗО-Д

В зависимости от устройства и назначения к наименованию УЗО могут добавляться основные и дополнительные индексы. По индексам можно сделать предварительный выбор УЗО для квартиры. Основные индексы:

• AС – срабатывают от разбаланса переменной составляющей тока. Выполняются, как правило, противопожарными, на разбаланс 100 мА, т.к. не могут защитить от кратковременной импульсной утечки. Недороги и весьма надежны.
• A – реагируют на разбаланс как переменного, так и пульсирующего токов. Основное исполнение – защитные на 30 мА разбаланса. Возможны ложные срабатывания/несрабатывания в системе TN-C в любом случае, а в TN-C-S при плохом заземлении и/или наличии мощных потребителей со значительной собственной реактивностью и/или импульсными блоками питания (ИБП): стиральная машина, кондиционер, варочная поверхность, электродуховка, кухонный комбайн; в меньшей степени – посудомойка, компьютер, домашний кинотеатр.


• В – реагируют на ток утечки любого рода. Это либо промышленные УЗО «пожарного» типа на 100 мА разбаланса, либо встроенные УЗО-ДЕ.

Дополнительные индексы дают представление о дополнительных функциональных возможностях УЗО:

1. S – селективное по времени срабатывания, оно регулируется в пределах 0,005-1 с. Основная область применения – в энергоснабжении объектов, запитанных по двум лучам (фидерам) с автоматом ввода резерва (АВР). Регулировка времени срабатывания необходима, чтобы при пропадании основного луча успел сработать АВР. В быту иногда применяются в элитных коттеджных поселках или особняках. Все селективные УЗО – пожарные, на разбаланс 100 мА, и требуют установки после себя защитных 30 мА УЗО на ток меньшей ступени, см. далее.
2. G – быстродействующие и сверхбыстродействующие УЗО с временем срабатывания 0,005 с и менее. Применяются в детских, учебных, лечебных учреждениях и в других случаях, когда недопустим «проскок» хотя бы одной поражающей полуволны. Исключительно электронные.

Примечание: бытовые УЗО чаще всего не индексируются, а различаются по исполнению и току разбаланса: электромеханические на 100 мА – АС, они же на 30 мА – А, встроенные электронные – В.

УЗО-Р

Почти неизвестная неспециалистам разновидность УЗО – не дифференциальные, срабатывающие по току в защитном проводнике (Р, РЕ). Применяются в промышленности, в военной технике и в других случаях, когда потребитель создает сильные помехи и/или имеет собственную реактивность, способную «сбить с толку» даже УЗО-ДМ. Могут быть как электромеханическими, так и электронными. Чувствительность и быстродействие для бытовых условий – неудовлетворительны. Обязательно высококачественное обслуживаемое заземление.

Выбор УЗО

Чтобы правильно подобрать УЗО, индекса мало. Нужно также выяснить следующее:

• Покупать отдельно УЗО с автоматом или дифавтомат?
• Подобрать или рассчитать значение отсечки по экстратоку (перегрузке);
• Определить номинальный (рабочий) ток УЗО;
• Определить требуемый ток утечки – 30 или 100 мА;
• Если вышло, что для общей защиты нужно «пожарное» УЗО на 100 мА, определить, сколько, где и каких требуется вторичных «жизненных» УЗО на 30 мА.

Отдельно или вместе?

В квартире с проводкой TN-C о дифавтомате можно забыть: ПУЭ запрещает, а проигнорировать, так электричество само скоро напомнит. В системе TN-C-S дифавтомат обойдется дешевле двух раздельных устройств, если намечена реконструкция проводки. Если же токовый автомат уже стоит, то дешевле выйдет согласованное с ним по рабочему току отдельное УЗО. Писания на тему: УЗО с обычным автоматом несовместимо – дилетантская несусветица.

На какую перегрузку рассчитывать?

Ток отсечки автомата (экстраток) равен максимально допустимому току потребления квартиры (дома), умноженному на 1,25 и дополненному до ближайшего большего значения из стандартного ряда токов 1, 2, 3, 4, 5, 6.3, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000 и 6300 А.

Максимальный ток потребления квартиры должен быть записан в ее техпаспорте. Если нет – можно узнать в эксплуатирующей здание организации (обязаны сообщать по закону). В старых домах и новых бюджетных максимально допустимый ток, как правило, 16 А; в новых обычных (семейных) – 25 А, в бизнес-классе – 32 или 50 А, а в люксах 63 или 100 А.

Для частных домовладений максимальный ток рассчитывают по лимиту потребляемой мощности из техпаспорта (уж его-то прописать инстанции не упустят) из расчета 5 А на киловатт, с коэффициентом 1,25 и дополнением до ближайшего большего стандартного значения. Если в техпаспорте прямо прописано значение максимального тока потребления, за основу расчета берут его. Добросовестные проектировщики на плане электропроводки прямо указывают ток отсечки главного автомата, так что и считать не приходится.

Номинальный ток УЗО

Номинальный (рабочий) ток УЗО берут на ступень выше тока отсечки. Если ставится дифавтомат, его выбирают ПО ТОКУ ОТСЕЧКИ, а токовый номинал УЗО заложен в нем конструктивно.

Видео: УЗО или дифавтомат?

Ток утечки и общая схема защиты

Для квартиры с проводкой TN-C-S не будет ошибкой без лишних размышлений взять УЗО на разбаланс 30 мА. Системе квартире TN-C далее будет посвящен отдельный раздел, а вот для частных домов ясных и окончательных рекомендаций сразу дать нельзя.

По п. 7.1.83 ПУЭ рабочий (естественный) ток утечки не должен превышать 1/3 тока разбаланса УЗО. Но в доме с электрическим теплым полом в прихожей, освещением двора и электроподогревом гаража зимой рабочий ток утечки может достигать 20-25 мА при жилой площади и в 60, и в 300 квадратов.

В целом, если нет теплицы с электроподогревом грунта, прогреваемой водяной скважины, а двор освещается экономками, на вводе после счетчика бывает достаточно поставить пожарное УЗО с номинальным током на ступень выше тока отсечки автомата, а на каждую группу потребителей – по защитному УЗО с таким же номинальным током. Но точный расчет может сделать только специалист по результатам электрических измерений уже готовой проводки.

Примеры расчета

Как рассчитать УЗО, разберем на примерах для разных случаев.

Первый – новая квартира с проводкой TN-C-S; по техпаспорту лимит потребляемой мощности 6 кВт (30 А). Проверяем автомат – стоит на 40 А, все ОК. УЗО берем на ступень или две выше по номинальному току – 50 или 63 А, не важно – и на ток разбаланса в 30 мА. О токе утечки не думаем: его в пределах нормы должны обеспечить строители, а нет – так пусть сами и исправляют бесплатно. Впрочем, подрядчики таких проколов не допускают – знают, чем пахнет замена электропроводки по гарантии.

Второй. Хрущевка, пробки на 16 А. Ставим стиралку на 3 кВт; ток потребления – около 15 А. Для ее защиты (и защиты от нее) нужно УЗО с номиналом 20 или 25 А на 30 мА разбаланса, но 20 А УЗО редко бывают в продаже. Берем УЗО на 25 А, но в любом случае ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно пробки убрать, а поставить вместо них автомат на 32 А, иначе возможна ситуация, описанная вначале. Если проводка явно не выдержит кратковременного броска в 32 А, ничего не поделаешь, нужно ее менять.

В любом случае нужно давать заявку в энергослужбу на замену счетчика и реконструкцию электропроводки, с заменой или без замены. Процедура эта не очень сложная и хлопотная, а новый счетчик с индикацией состояния проводки в дальнейшем сослужит добрую службу, см. раздел о сработках и неисправностях. А зарегистрированное при реконструкции УЗО позволит потом бесплатно вызывать электриков для измерений, что тоже весьма неплохо на будущее.

Третий. Коттедж с лимитом потребления в 10 кВт, что дает 50 А. Общая утечка по результатам измерений – 22 мА, причем дом дает 2 мА, гараж – 7, а двор – 13. Ставим общий дифавтомат на 63 А отсечки и 100 мА разбаланс, дом с гаражом запитываем раздельно через УЗО на 80 А номинальных и 30 мА разбаланса. Двор в таком случае лучше оставить вовсе без своего УЗО, но светильники для него взять во влагозащищенных корпусах с заземлительной клеммой (промышленного типа), и завести их земли прямо на контур заземления, так будет надежнее.

Подключение УЗО в квартире

Типовая схема подключения УЗО в квартире приведена на рисунке. Видно, что общее УЗО включается как можно ближе к вводу, но после счетчика и главного (подъездного) автомата. Там же на врезке показано, что в системе TN-C общее УЗО включать нельзя.

При необходимости отдельных УЗО для групп потребителей их включают сразу же ЗА соответствующими автоматами, выделено желтым на рисунке. Номинальный ток вторичных УЗО берут на ступень-две выше, чем у «своего» автомата: для ВА-101-1/16 – 20 или 25 А; ВА-101-1/32 – 40 или 50 А.

Но это в новых домах, а в старых, где защита нужнее всего: земли нет, проводка аховая? Кто-то там обещал просветить на предмет подключения УЗО без земли. Верно, как раз до этого дело и дошло.

УЗО без земли

Процитированный в начале п 7.1.80 существует в ПУЭ не в гордом одиночестве. Он дополнен пунктами, разъясняющими, как все-таки (ну нет в наших домах контуров заземления, нету!) «впихнуть» УЗО в систему TN-C. Суть их сводится к следующему:

1. Ставить общее УЗО или дифавтомат на квартиру с проводкой TN-C недопустимо.
2. Потенциально опасные потребители должны быть защищены отдельными УЗО.
3. Защитные проводники розеток или розеточных групп, предназначенных для подключения таких потребителей, должны быть кратчайшим путем заведены на ВХОДНУЮ нулевую клемму УЗО, см. схему справа.
4. Допускается каскадное включение УЗО при условии, что верхние (ближние к электровводу УЗО) менее чувствительны, чем оконечные.

Человек сообразительный, но незнакомый с тонкостями электродинамики (чем, кстати, грешат и многие дипломированные электрики-силовики) может возразить: «Погодите, а в чем проблема-то? Ставим общее УЗО, заводим на его входной ноль все РЕ – и готово, защитный проводник не коммутируется, заземлились без земли!» Так, да не так.

Отрезок РЕ с соответствующим отрезком нуля и эквивалентным сопротивлением потребителя R образуют петлю, охватывающую магнитопровод дифтрансформатора, см. принцип работы УЗО-Д. Т.е., на магнитопроводе появляется ПАРАЗИТНАЯ обмотка, нагруженная на R. Хотя R мало (48,4 Ом/кВт), на синусоиде в 50 Гц влиянием паразитной обмотки можно пренебречь: длина волны излучения – 6000 км.

Электромагнитное поле установки и шнура к ней также исключаем из рассмотрения. Первое сосредоточено внутри аппарата, иначе он не пройдет сертификацию и не поступит в продажу. В шнуре же провода проходят вплотную друг к другу, и их поле сосредоточено между ними независимо от частоты, это т. наз. Т-волна.

Но при пробое на корпус электроустановки или при наличии наводок в сети по паразитной петле проскакивает короткий мощный импульс тока. В зависимости от конкретных факторов (просчитать которые точно может только специалист с опытом научной работы и на мощном компьютере) возможны два варианта:

• «Анти-дифференциальный» эффект: всплеск тока в паразитной обмотке компенсирует разбаланс токов в фазе и нуле и УЗО будет, что называется, мирно сопеть носиком в подушку, когда на проводах уже повисла скрюченная головешка. Случай исключительно редкий, но крайне опасный.
• Также возможен «супер-дифференциальный» эффект: наводка усиливает разбаланс токов, и УЗО срабатывает без утечки, побуждая хозяина к тягостным размышлениям: почему то и дело выбивает УЗО, если в квартире все исправно?

Величина обоих эффектов сильно зависит от размеров паразитной петли; тут сказывается ее открытость, «антенность». При длине РЕ до полуметра эффекты пренебрежимо малы, но уже при его длине в 2 м вероятность несработки УЗО возрастает до 0,01% По цифрам это мало, но по статистике – 1 шанс из 10 000. Когда речь идет о человеческой жизни, это недопустимо много. А если в квартире без заземления проложена паутина из «защитных» проводников, то чего удивляться, если УЗО «вышибает» при включении зарядки мобильника.

В квартире с повышенной пожароопасностью допустимо, при обязательном наличии индивидуальных УЗО потребителей, включенных по рекомендуемой схеме, ставить и общее ПОЖАРНОЕ УЗО на 100 мА разбаланса и с номинальным током на ступень выше, чем у защитных, независимо от тока отсечки автомата. В описанном выше примере для хрущевки нужно подключить УЗО и автомат, но не дифавтомат! При выбивании автомата УЗО должно остаться в работе, иначе резко возрастает вероятность несчастного случая. Поэтому УЗО по номиналу нужно брать на две ступени выше автомата (63 А для разобранного примера), а по разбалансу – на ступень выше оконечных 30 мА (100 мА). Еще раз: в дифавтоматах номинал УЗО делают на ступень выше тока отсечки, поэтому для проводки без земли они не годятся.

Видео: подключение УЗО

Ну вот, выбило…

А почему срабатывает УЗО? Не как, это уже описано, а почему? И что делать, если сработало? Раз выбило, значит, что-то не так?

Верно. Просто включать после срабатывания нельзя, пока не найдена и не устранена его причина. А найти, где что «не так» можно и самому без каких-либо особых знаний, инструмента и приборов. Большую помощь в этом окажет обычный квартирный электросчетчик, если только он не совсем уж антикварный.

Как найти виновного?

Первое, выключаем все выключатели, вынимаем все из розеток. Вечером для этого придется воспользоваться фонариком; лучше сразу при установке рядом с УЗО прикрепить к стене крючок и повесить на него дешевенький светодиодный фонарик.

Далее, пробуем включить УЗО. Включилось? Ищем «негодника» среди потребитетелей; как – чуть ниже. Если же нет, нужно проверить УЗО и проводку.

Отключаем подъездный или главный квартирный автомат. Не включается? Виновата электромеханика УЗО; нужно отдавать в ремонт. Самому копаться нельзя – устройство жизненно важное, и после ремонта нужна проверка на специальном оборудовании.

Включилось, но при подаче напряжения опять выбило при пустой проводке? В УЗО либо внутренний разбаланс дифтрансформатора, либо залипла кнопка «Тест», либо неисправна проводка.

Пробуем включить под напряжением, смотря на счетчик. Если хотя бы на миг вспыхнул индикатор «Земля» (см. рис), или раньше было замечено, что он подмигивает – утечка в проводке. Нужно проводить измерения. Если УЗО установлено в порядке реконструкции проводки и зарегистрировано в энергослужбе, нужно вызывать муниципальных электриков, они обязаны проверить. Если УЗО «самодуйное» – платить специализированной фирме. Услуга, впрочем, не из дорогих: современное оборудование позволяет за 15 мин. найти утечку в стене с точностью до 10 см.

Но прежде чем звонить в фирму, нужно открыть и осмотреть розетки. Экскременты насекомых дают прекрасную утечку с фазы на землю.

Проводка не внушает опасений, даже отключали посекционно автоматами, но УЗО выбивает «на пустом»? Неисправность внутри него. И разбаланс, и залипание «Теста» вызывают чаще всего не конденсат или интенсивное использование, а все те же «таракашкины какашки». В Ростове-на-Дону отмечен случай, когда в совершенно ухоженной квартире в УЗО было обнаружено гнездилище… туркестанских уховерток, невесть как туда попавших. Здоровенных, с огромными мощными церками (щипцами на хвосте), страшно злющих и кусачих. В квартире они никак себя не проявляли.

УЗО срабатывает при подключении потребителей, но признаков КЗ нет? Включаем все, особенно потенциально опасных (см. раздел о классификации УЗО по индексам), пробуем включитьУЗО, опять смотря на счетчик. На этот раз возможно, помимо «Земли», свечение индикатора «Реверс»; иногда его обозначают «Возврат», след. рис. Это свидетельствует о наличии в цепи большой реактивности, емкости или индуктивности.

Искать дефектного потребителя нужно в обратном порядке; сам по себе он может не дотянуть УЗО до срабатывания. Поэтому включаем все, затем по очереди отключаем подозрительных, и пробуем включать. Включилось, наконец-то? Это он и есть, «реверсивный». В ремонт, но уже не электрикам, а «бытовушникам».

В квартирах с проводкой TN-C-S возможен случай, когда четко определить источник срабатывания УЗО не удается. Тогда вероятная причина – плохая земля. Еще сохраняя защитные свойства, заземление уже не отводит высшие составляющие спектра помех, и защитные проводники работают как антенна, аналогично квартире TN-C с общим УЗО. Чаще всего такое явление наблюдается в периоды наибольшего пересыхания и промерзания почвы. А что делать? Напрягать эксплуатанта здания, пусть доводит контур до нормы, обязан.

О фильтрах

Одним из основных источников сбоев в работе УЗО являются помехи от бытовой техники, а эффективным способом борьбы с ними – поглощающие ферритовые фильтры. Видали набалдашники-«шишки» на компьютерных шнурах? Это они и есть. Ферритовые кольца для фильтров можно купить в радиомагазине.

Но для силовых ферритовых поглотителей определяющее значение имеют магнитная проницаемость феррита и магнитная индукция насыщения в нем. Первая должна быть не менее 4000, а лучше – 10 000, а вторая – не менее 0,25 Тл.

Фильтр на одном кольце (вверху на рис.) можно встроить с «шумящую» установку, если она не гарантийная, как можно ближе в сетевому вводу. Работа эта для опытного специалиста, поэтому точная схема не приводится.

Несколько же колец можно просто надеть на сетевой шнур (на рис. внизу): с точки зрения электродинамики все равно, обмотан проводник вокруг магнитопровода или наоборот. Чтобы не резать фирменный литой шнур, нужно купить вилку, гнездовую колодку и кусок трехжильного кабеля. Продаются и готовые сетевые шнуры с ферритовыми поглотителями помех, но стоит такой дороже, чем самодельный сборный по частям.

Видео: ошибки при подключении УЗО

Вывод

Как уже сказано вначале, УЗО – не панацея от электрической опасности. Оно многократно уменьшает вероятность поражения электротоком, но электричество все равно не терпит бездумного и безответственного обращения с ним.

Наилучший вариант развития мер электробезопасности – повсеместное применение чипованных розеток и встроенных в электроустановки электронных дифференциальных УЗО. В таком случае даже система электроснабжения TN-C, сохранив свою экономичность, могла бы стать вполне безопасной.

vopros-remont.ru

Виды УЗО

Устройства делятся на несколько категорий, в зависимости от своего прямого назначения:

• Защита от удара током — соответствующие модели устанавливаются, как правило, в помещениях с высоким уровнем влажности. В обычных квартирах их можно найти в санузлах. Чаще всего, устройства устанавливаются на несколько цепей, поделенных на группы. На каждую потребительскую группу они не устанавливаются, что обусловлено высокой стоимостью подобной процедуры. Принцип действия УЗО — оперативное срабатывание, в условиях которого легко выяснить причину сбоя и быстро ее установить. Все, что для этого нужно сделать — активизировать выключатели в определенной очередности. В ряде случаев, имеет смысл устанавливать оборудование по отдельности, тем более, что устройство узо позволяет это сделать
• Противопожарные устройства — они характеризуются специфической отсечкой. Оборудование не обеспечивает защиту от удара током. Его назначение — защита от возгорания, которое обеспечивается в условиях короткого замыкания. Часто такое происходит по причине перегрузки или деформации проводки. УЗО деактивирует энергообеспечение всего дома, здания, что и предотвращает короткое замыкание. Такие модели устанавливаются в комплексе со счетчиками.

Принцип работы

Принцип работы УЗО и схема подключения обуславливается особенностями внутренней конструкции оборудования. В ней предусмотрено несколько катушек, одна из которых пропускает фазу, а другая — ноль. Под воздействием тока образуются поля, которые в нормальных условиях устраняют друг друга.

Если в одном из элементов регистрируется утрата баланса, что часто случается по причине деформации проводника, ток идет в землю. Сразу же после этого приводится в действие третий элемент, который оперативно деактивирует питание. Важно определить, работает ли УЗО без заземления или нет.

Устройство имеет несколько видов исполнения:

• Два полюса — модели, которые выбираются для сетей с одной фазой
• Четыре полюса — подходят для сети с тремя фазами.

Что выбрать — зависит от конструкционных особенностей сети, некоторых других факторов, специфики схем.

Проверка УЗО

Устройство должно работать исправно. Проверить это можно, используя несколько способов. Прежде всего, речь идет о кнопке «ТЕСТ». Это специальный блок, по сути, контакт. Если нажимается эта кнопка, то устройство, уже подключенное, сразу же деактивируется. В том случае, если этого, в силу каких-либо причин, не произошло, то от его применения лучше отказаться.

Что можно сделать с неисправным УЗО:

• Отремонтировать
• Заменить новым, полностью исправным.

Важно! Проверять УЗО рекомендуется регулярно, в идеале — каждый месяц. Это поможет контролировать его исправность, вовремя отслеживать появление разных дефектов. В целом, это одно из условий пожарной безопасности, и пренебрегать им не следует.

Особенности подключения

Принцип работы УЗО в однофазной сети обуславливает особенности его подключения. Важно отметить, что такие устройства предназначены для применения в специфических схемах:

• TN-S
• TN-C-S.

Обязательное условие — правильное подключение к проводке. Только в этом случае, в условиях деформации проводки, потенциал, который регистрируется на корпусе, начнет поступать на землю посредством проводника. Неисправность будет зафиксирована.

Важно! В условиях стандартного режима снабжения, устройство не будет деактивировать нагрузку, и бытовая техника будет функционировать нормально. От тока, который есть в любой из фаз, в проводе будет регистрироваться поток Ф. Значения являются одинаковыми, однако направление является разным. Таким образом, они деактивируют друг друга.

Как работает узо в условиях утечки? Потенциал, считающийся опасным, идет в землю, за что отвечает специальная шина. В конструкции реле фиксируются значения, вызванные дисбалансом. Качественное и исправное УЗО сразу же определить имеющиеся неисправности, более того — устройство мгновенно деактивирует схему посредством контактов.

Как работает узо с заземлением в условиях нулевого обрыва? Важно отметить, что в таких условиях реле статического типа от питания отключаются, соответственно, их функционирование приостанавливается. В случае с трехфазной системой, регистрируется перекос, вследствие чего напряжение начинает существенным образом увеличиваться. Если на слабом участке будет зарегистрирована деформация изоляции, то же произойдет уже в конструкции другого корпуса.

УЗО в схеме с двумя проводами

Выполняя свое основное назначение узо имеет и другие важные преимущества. Устройство защищает от повреждения оборудование, которое изготовлено в соответствии с TN-S. Именно этот фактор обуславливает рост популярности подобных устройств. Все чаще они устанавливаются в схемах с двумя проводами, в которых проводников типа PE может и не быть.

Что происходит в этом случае:

• Корпус техники имеет изоляцию, он никак не контактирует с землей
• В условиях деформации, фаза и ее потенциал регистрируются на корпусе, однако с него не уходит
• При контакте с техникой, человек подвергается смертельной опасности — удару током.

Важно! В рамках схемы, в которой отсутствуют УЗО, ток попадает в тело, однако проходит через него достаточно медленно. Устройство вовремя обнаружит факт неисправности, оперативно деактивирует напряжение — это произойдет в одно мгновение. Таким образом, риск поражения током будет сведен к минимуму.

Самостоятельная установка УЗО

Сегодня все чаще установка УЗО осуществляется силами людей, не имеющих достаточных знаний и опыта в сфере электрики. Это может быть опасно, особенно если речь идет о зданиях старой постройки, подготовленных под реконструкцию.

Именно в рамках реконструкции, как правило, осуществляется переход к применению TN-C-S. Все, что имеет смысл сделать в данном случае — это заземлительный контур. Другой вариант — подсоединения корпуса бытовой техники к сети водопровода, отопительным радиаторам, либо к тем элементам строительного фундамента, которые выполнены из металла.

Важно! Самостоятельное подключение может обусловить опасную ситуацию, если проводка неисправно. Это чревато ущербом. Все действия, связанные с обустройством контура, следует выполнять на высоком качественном уровне. Обязательное условие — замеры, необходимые для контроля. Это могут сделать исключительно специалисты с достаточным опытом.

prokommunikacii.ru

Назначение

Сперва рассмотрим, какое назначение устройства защитного отключения (на фото ниже вы можете ознакомиться с его внешним видом). Ток утечки возникает в случае нарушения целостности изоляции кабеля одной из линии электропроводки либо в случае повреждения конструктивных элементов в бытовом электроприборе. Утечка может привести к возгоранию электропроводки или эксплуатируемого бытового электроприбора, а также к поражению электричеством в процессе эксплуатации поврежденного электроприбора или неисправной электропроводки.

УЗО в случае возникновения нежелательной утечки за доли секунды производит отключение поврежденного участка электропроводки или поврежденного электроприбора, чем защищает людей от поражения электричеством и предотвращает возникновение пожара.

Очень часто задают вопрос о том, чем отличается дифавтомат от УЗО. Отличие первого в том, что данный защитный аппарат, помимо защиты от утечки электричества (функции УЗО), дополнительно имеет защиту от перегрузки и короткого замыкания, то есть выполняет функции автоматического выключателя. Устройство защитного отключения не имеет защиты от сверхтоков, поэтому помимо него для реализации защиты в электрических сетях устанавливают автоматические выключатели.

Устройство и принцип действия

Рассмотрим конструкцию устройства защитного отключения, и как оно работает. Основные конструктивные элементы УЗО — дифференциальный трансформатор, осуществляющий измерение тока утечки, пусковой орган, осуществляющий воздействие на механизм отключения и непосредственно сам механизм расцепления силовых контактов.

Принцип работы УЗО в однофазной сети следующий. Дифференциальный трансформатор однофазного устройства защиты имеет три обмотки, одна из которых подключается к нулевому проводнику, вторая к фазному, а третья служит для фиксации разностного тока. Первая и вторая обмотки подключаются таким образом, что токи в них являются противоположными по направлению. Они в нормальном режиме работы электрической сети равны и наводят в магнитопроводе трансформатора магнитные потоки, которые направлены друг к другу встречно. Суммарный магнитный поток в данном случае равен нулю и соответственно в третьей обмотке отсутствует ток.

В случае возникновения повреждения электроприбора и появления на его корпусе фазного напряжения, при прикосновении к металлическому корпусу оборудования, человек попадет под действие утечки электричества, которое будет протекать через его тело на землю либо на другие токопроводящие элементы, имеющие другой потенциал. В данном случае токи в двух обмотках дифференциального трансформатора УЗО будут отличаться, и соответственно в магнитопроводе будут наводиться разные по величине магнитные потоки. В свою очередь результирующий магнитный поток будет отличен от нуля и наведет в третьей некоторое значение тока — так называемого дифференциального. Если он достигнет порога срабатывания, то устройство сработает. Основные причины срабатывания УЗО мы описали в отдельной статье.

Подробнее о том, как работает УЗО и из чего оно состоит, рассказывается на видео уроках:

Хотите узнать, как работает устройство защитного отключения в трехфазной сети? Принцип действия схожий с однофазным аппаратом. Тот же дифференциальный трансформатор, но он уже осуществляет сравнение не одной, а трех фаз и нулевого провода. То есть в трехфазном защитном аппарате (3P+N) пять обмоток — три обмотки фазных проводников, обмотка нулевого проводника и вторичная обмотка, посредством которой фиксируется наличие утечки.

Помимо вышеприведенных конструктивных элементов обязательным элементом устройства защитного отключения является проверочный механизм, который представляет собой резистор, подключенный через кнопку “TEST” к одной из обмоток дифференциального трансформатора. При нажатии на данную кнопку резистор подключается к обмотке, чем создается разностный ток и соответственно на выходе вторичной третьей обмотки он появляется и происходит, по сути, имитация наличия утечки. Срабатывание устройства защитного отключения свидетельствует о его исправном состоянии.

Ниже приведем условное обозначение УЗО на схеме:

samelectrik.ru

Назначение[править]

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 прямом прикосновении (прикосновение человека к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением). Данную функцию обеспечивают УЗО соответствующей чувствительности (ток отсечки не более 30 мА).
• Предотвращения возгораний при возникновении токов утечки на корпус или на землю.

УЗО отключает питающую сеть:

• При прямом прикосновении человека или животного к частям электроприбора, находящимся под напряжением и его контакте с «землёй».
• При повреждении основной изоляции и контакте токоведущих частей с заземлённым корпусом.
• При перемене нулевого рабочего (N) и заземляющего (PE) проводников.
• При перемене фазного и нулевого рабочего проводников и прикосновении человека к частям, оказавшимся под напряжением и одновременном его контакте с «землёй».
• При обрыве нулевого рабочего проводника до (и после) УЗО и прикосновении человека к токоведущим или оказавшимися под напряжением частям электроприбора и одновременном его контакте с «землёй» ^{[источник не указан 1371 день]}

В США, в соответствии с National Electrical Code, устройства защитного отключения (ground fault circuit interrupter — GFCI), предназначенные для защиты людей, должны размыкать цепь при утечке тока 4-6 мА (точное значение выбирается производителем устройства и обычно составляет 5 мА) за время не более 25 мс. Для устройств GFCI, защищающих оборудование (то есть не для защиты людей), отключающий дифференциальный ток может составлять до 30 мА. В Европе используются УЗО с отключающим дифференциальным током 10-500 мА.

В России УЗО стало широко применяться после выхода 7-го издания Правил устройства электроустановок (ПУЭ), в котором регламентируется применение УЗО. Как правило, в случае бытовой электропроводки одно или несколько УЗО устанавливаются на DIN-рейку в электрощите.

Многие производители бытовых устройств, которые могут быть использованы в сырых помещениях (например, фены), предусматривают для таких устройств встроенное УЗО. В ряде стран подобные встроенные УЗО являются обязательными.

С точки зрения 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.

Обнаружение токов утечки при помощи УЗО является отдельным видом защиты, 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 100 мА и более могут применяться для защиты больших участков электрических сетей, где низкий порог привел бы к ложным срабатываниям. Такие низкочувствительные УЗО выполняют противопожарную функцию и не являются эффективной защитой от поражения электрическим током.

Принцип работы[править]

Принцип работы УЗО основан на измерении разности токов в проходящих через дифференциальный трансформатор тока проводниках. УЗО измеряет векторную сумму токов^[4], протекающих по контролируемым проводникам (двум для однофазного УЗО, трем и более для трехфазного исполнения). В нормальном режиме работы векторная сумма токов, протекающих через измерительный трансформатор равна 0 (ток, «втекающий» по одним проводникам равен току, «вытекающему» по другим), и срабатывания устройства не происходит. При появлении тока утечки (касание человеком фазного проводника, или уменьшение сопротивления изоляции кабельной линии) векторная сумма токов, протекающих через УЗО не будет равна 0, так как появляется ток утечки, который протекает только по фазному проводнику, во вторичной обмотке трансформатора наведется напряжение, пропорциональное току утечки, и при превышении определенного порога произойдет срабатывание устройства и отключение защищаемой цепи.

Пример[править]

Проверить информацию.

На фотографии показано внутреннее устройство одного из типов УЗО. Данное УЗО предназначено для установки в разрыв шнура питания, его номинальный ток 13 А, отключающий дифференциальный ток 30 мА. Данное устройство является:

• УЗО без вспомогательного источника питания;
• выполняющим автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника.

Это означает, что УЗО может быть включено только при наличии питающего напряжения, при пропадании напряжения оно автоматически отключается (такое поведение повышает безопасность устройства).

Фазный и нулевой проводники от источника питания подключаются к контактам (1), нагрузка УЗО подключается к контактам (2). Проводник защитного заземления (PE-проводник) к УЗО никак не подключается.

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 замкнутом состоянии после того, как кнопка отпущена.

Катушка (6) на тороидальном сердечнике является вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока, который окружает фазный и нулевой проводники. Проводники проходят сквозь тороидальный сердечник, но не имеют электрического контакта с катушкой^[5]. В нормальном состоянии ток, текущий по фазному проводнику, точно равен току, текущему по нулевому проводнику, однако эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг друга и в катушке дифференциального трансформатора тока ЭДС отсутствует.

Любая утечка тока из защищаемой цепи на заземленные проводники (например, прикосновение человека, стоящего на мокром полу, к фазному проводнику) приводит к нарушению баланса в трансформаторе тока: через фазный проводник протекает больший ток, чем по нулевому проводнику (часть тока протекает через тело человека, то есть в обход трансформатора). Дифференциальный ток в первичной обмотке трансформатора тока приводит к появлению ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС сразу же регистрируется следящим устройством (7), которое отключает питание соленоида (5). Отключенный соленоид больше не удерживает контакты (4) в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку.

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

Проверка[править]

Рекомендуется ежемесячно проверять работоспособность УЗО. Наиболее простой способ проверки — нажатие кнопки «тест», которая обычно расположена на корпусе УЗО (как правило, на кнопке «тест» нанесено изображение большой буквы «Т»). Тест кнопкой может производиться пользователем, то есть квалифицированный персонал для этого не требуется. Если УЗО исправно и подключено к электрической сети, то оно при нажатии кнопки «тест» должно сразу же сработать (то есть отключить нагрузку). Если после нажатия кнопки нагрузка осталась под напряжением, то УЗО неисправно и должно быть заменено.

Тест нажатием кнопки не является полной проверкой УЗО. Оно может срабатывать от кнопки, но не пройти полный лабораторный тест, включающий измерение отключающего дифференциального тока и времени срабатывания.

Кроме того, нажатием кнопки проверяется само УЗО, но не правильность его подключения. Поэтому более надежной проверкой является имитация утечки непосредственно в цепи, которая является нагрузкой УЗО. Такой тест желательно проделать хотя бы один раз для каждого УЗО после его установки. В отличие от нажатия кнопки, пробная утечка должна проводиться только квалифицированным персоналом.

Ограничения[править]

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 одновременно и к фазному, и к нулевому проводникам защищаемой цепи. 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 её обслуживанием.

Некоторые типы УЗО (УЗО−Д со вспомогательным источником питания, см. классификацию) нуждаются в питании, которое они получают от защищаемой цепи. Поэтому потенциально опасной является ситуация, когда в защищаемой цепи выше УЗО нулевой проводник отключен, а фазный остается под напряжением^[6]. В этом случае УЗО будет неспособно отключить цепь, так как разность потенциалов в защищаемой цепи недостаточна для функционирования УЗО. Так называемые электромеханические УЗО не нуждаются в питании и поэтому свободны от указанного недостатка.

История[править]

Первый патент (патент Германии № 552678 от 08.04.28) на УЗО был получен в 1928 году германской фирмой RWE (Rheinisch — Westfalisched Elektrizitatswerk AG). Первый действующий образец устройства защиты был изготовлен этой же фирмой в 1937 г. В качестве датчика использовался маленький дифференциальный трансформатор, а исполнительным элементом служило поляризованное реле с чувствительностью 0,01 ампер и быстродействием 0,1с^[7].

Чувствительность прототипа устройства была 80 мА^[8] дальнейшее повышение чувствительности тормозилось отсутствием материалов с нужными магнитными свойствами. В 1958 г. доктором Биглмайером из Австрии было предложено новое схемное решение конструкции УЗО. Сейчас такие узо маркируются буквой G. В конструкции были устранены ложные срабатывания от грозовых разрядов и увеличена чувствительность до 30 мА^[8].

Граничные кривые переменного тока и физиологическое действие тока на организм человека^[9] были установлены путем тестов в 1940—1950 годы в университете Berkeley американским ученым Чарльзом Дальцилом. В ходе тестов добровольцы подвергались воздействию электрического тока с известным напряжением и силой тока^[7]. В начале 1970-х годов большинство УЗО выпускались в корпусах типа автоматических выключателей. С начала 1980-х годов, в США, большинство бытовых УЗО были уже встроенными в розетки.

В СССР первые эксперименты по проектированию УЗО начались в 1964 году^[10]. Первое серийное УЗО для укомплектования трехфазного электрифицированного инструмента было изготовлено в 1966 г. Выборгским заводом «Электроинструмент» по разработке ВНИИСМИ. Первое бытовое УЗО в СССР было разработано в 1974 году, но в серию не пошло^[11]. Серийное бытовое УЗО производилось с 1988 года в значительных количествах (до 200 тысяч штук в год). Типичный вид УЗО того времени — удлинитель с розеткой на шнуре. С 1982 года все учебное электротехническое оборудование, поступавшее в школы, в обязательном порядке оснащалось УЗО, 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 (еще выпускается), РУД-0,5. В настоящее время используются преимущественно УЗО для монтажа в электрощите на DIN-рейку, а встроенные УЗО пока широкого распространения не получили.

Классификация УЗО[править]

По способу действия[править]

• УЗО без вспомогательного источника питания
• УЗО−Д 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 способу установки[править]

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

По числу полюсов[править]

• однополюсные двухпроводные
• двухполюсные
• двухполюсные трехпроводные
• трехполюсные
• трехполюсные четырёхпроводные
• четырёхполюсные

По виду защиты от сверхтоков и перегрузок по току[править]

• без встроенной защиты от сверхтоков
• со встроенной защитой от сверхтоков
• со встроенной защитой от перегрузки

По потере чувствительности в случае двойного заземления нулевого рабочего проводника[править]

На стадии рассмотрения

По возможности регулирования отключающего дифференциального тока[править]

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

По стойкости при импульсном напряжении[править]

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

По условиям функционирования[править]

• УЗО−Д типа АС — устройство защитного отключения, реагирующее на переменный синусоидальный дифференциальный ток, возникающий внезапно, либо медленно возрастающий;
• УЗО−Д типа А — устройство защитного отключения, реагирующее на переменный сину­соидальный дифференциальный ток и пульсирующий постоянный диффе­ренциальный ток, возникающие внезапно, либо медленно возрастающие;
• УЗО−Д типа В. УЗО реагирует на переменный, постоянный и выпрямленный дифференциальные токи.
• УЗО−Д типа S — селективное (с выдержкой по времени отключения), это может быть необходимо там, где используется АВР.
• УЗО−Д типа G — то же что и S, но с меньшей выдержкой времени.

Применение УЗО типа А целесообразно в обоснованных случаях, напри­мер, в цепях, содержащих потребители с тиристорным управлением без разделительного трансформатора. УЗО типа В применяют в промышленных электроустановках со смешанным питанием — переменным, выпрямленным и постоянным токами.

Характеристики УЗО[править]

Характеристики, общие для всех УЗО−Д[править]

• Способ установки
• Число полюсов и число токоведущих проводников
• Номинальный ток I_n — указанное изготовителем значение тока, которое УЗО−Д может пропускать в продолжительном режиме работы I_n = 6; 10; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 125 А
• Номинальный отключающий дифференциальный ток I_Δn — указанное изготовителем значение дифференциального тока, которое вызывает отключение УЗО−Д при заданных условиях эксплуатации
• Номинальный неотключающий дифференциальный ток, если он отличается от предпочтительного значения I_Δn0 — указанное изготовителем значение дифференциального тока, которое не вызывает отключения УЗО−Д при заданных условиях эксплуатации
• Тип УЗО−Д по характеристикам наличия постоянной составляющей дифференциального тока
• Номинальное напряжение U_n — указанное изготовителем действующее значение напряжения, при котором обеспечивается работоспособность УЗО−Д (в частности при коротких замыканиях)
• Номинальная частота — значение частоты, на которое рассчитано УЗО−Д и при котором оно работоспособно при заданных условиях эксплуатации
• Тип вспомогательного источника (если он имеется) и реакция УЗО−Д на его отказ
• Номинальное напряжение вспомогательного источника (если он имеется) U_sn — напряжение вспомогательного источника, на которое рассчитано УЗО−Д и при котором обеспечивается его работоспособность при заданных условиях эксплуатации
• Номинальная включающая и отключающая способность I_m — действующее значение ожидаемого тока, который УЗО−Д способно включить, пропускать в течение своего времени и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности
• Номинальная способность включения и отключения дифференциального тока I_Δm — действующее значение ожидаемого дифференциального тока, который УЗО−Д способно включить, пропускать в течение своего времени отключения и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности
• Выдержка времени (если она имеется)
• Селективность (если она имеется)
• Координация изоляции, включая воздушные зазоры и пути утечки тока
• Степень защиты (по ГОСТ 14254)

Только для УЗО−Д без встроенной защиты от коротких замыканий[править]

• Вид защиты от коротких замыканий
• Номинальный условный ток короткого замыкания I_nc — указанное изготовителем действующее значение ожидаемого тока, который способно выдержать УЗО−Д, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий, при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность
• Номинальный условный дифференциальный ток при коротком замыкании I_Δc — указанное изготовителем значение ожидаемого дифференциального тока, которое способно выдержать УЗО−Д, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий, при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность

Аналогичные устройства[править]

Сети электроснабжения низкого напряжения до 1200 В в подземных выработках угольных и горнорудных предприятий выполняются с изолированной нейтралью с обязательным использованием т. н. рудничных устройств защиты от токов утечки (РУЗТУ), назначение которого аналогично УЗО, при этом РУЗТУ должны иметь дополнительные функции.

См. также[править]

• Автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока
• Заземление
• Реле контроля фаз

Литература[править]

• Гуревич В. И. Ложные срабатывания УЗО: кто виноват и что делать? / Владимир Гуревич (к. т. н.) // Силовая электроника. — 2013. — № 5. — С. 48 — 54.

wp.wiki-wiki.ru

УЗО, принцип действия

Устройство защитного отключения далее УЗО, предназначено для защиты человека от поражения электрическим током, а также от возникновения пожара, который может возникнуть при утечки электрического тока, вследствие плохой изоляции или плохого соединения электроустановок (ЭУ).

УЗО должно сработать, то есть, разомкнуть контакты, тем самым полностью прекратить подачу напряжения на защищаемую линию, при условии:

1 Прикосновения человека к нетоковедущим частям ЭУ оказавшимся под напряжение вследствие пробоя изоляции.
2 Прикосновении человека к токоведущим частям ЭУ, находящимся под напряжением.
3 Возникновения (дифференциального) тока утечки на корпус ЭУ или землю для предотвращения пожара.

Принцип действия УЗО. Схема

Рис. 1

1 Дифференциальный трансформатор тока
2 Пусковой элемент
3 Исполнительный механизм
4 Кнопка «Тест» для контроля исправности УЗО
I_{1  –} I₂ направлениетока относительно нагрузки
I_{D –} ток утечки
Ф_{1  –} Ф₂ магнитные потоки

Назначение блоков.
1 Дифференциальный трансформатор тока (используется в большинстве УЗО) измеряет баланс токов между входящими в него проводниками.
2 Пусковой элемент (состоит, как правило, из электромагнитных реле) служит для управления (воздействия) исполнительным механизмом.
3 Исполнительный механизм предназначен для аварийного отключения  эелетроцепи, контролируемой УЗО.
4 Кнопка «Тест» для контроля исправности УЗО путем создания имитации тока утечки.

Принцип работы устройство защитного отключения (УЗО)

Принципиальная электрическая схема

Рис. 2

1, 2 Первичные обмотки
3 Вторичная обмотка

При исправности контролируемой линии, нет заданного тока утечки, и трансформатор  находится в состоянии покоя (равновесия), потому что токи в встречно включенных первичных обмотках трансформатора равны. Из-за того, что равные магнитные потоки идущие навстречу друг другу взаимовычитаются (тоесть равны нулю), то во вторичной катушке не возникает электромагнитное поле, а значит нет напряжения и не возникает ЭДС способное воздействовать на реле, на основе которого собран пусковой механизм (рис.1).

А как только происходит утечка на защищаемой (контролируемой) линии равная значению срабатывания УЗО (как правило, от 10 до 30 mA), то нарушатся равенство в первичных обмотках трансформатора. Вследствие этого возникает электромагнитное поле в первичных и вторичных  катушках, которое образует связь по напряжению. Тоесть, во вторичной обмотке возникает напряжение срабатывания реле (рис. 2), из которого состоит пусковой элемент (рис. 1) воздействие, которого на исполнительный механизм (рис. 1) и отключает контактную группу, обесточивая, таким образом, защищаемую линию.

Внимание!

Следует помнить, что УЗО требует ежемесячной проверки, которая осуществляется нажатием кнопки «Тест». При этом происходит замыкание электроцепи, эмитирующей искусственную утечку тока и срабатывание устройства защитного отключения. Отсутствие срабатывания укажет на полную неисправность устройства.

По современным требованиям все электроустановки должны иметь защитное заземление или зануление. При этом возникшая заданная утечка автоматически отключит защиту.

Пример этого видно на схеме рис. 3

Рис. 3

Если представить дифзащиту в виде простого механического устройства как весы (рис. 4) с порогом срабатывания до 10 mA. То сразу становится понятно, что при достижении значения  10 mA на одной из чаши весов, они выйдут из равновесия при этом разомкнутся контакты и контролируемая (защищаемая) линия обесточится. Причем заметим, что центром равновесия весов служит именно заземление или зануление, поэтому именно их и надо использовать, чтобы человек сам не являлся этим центром.

Рис. 4

Рис. 4а

Внимание!

Также нужно понимать, что УЗО является дополнительной мерой безопасности, которое реагирует только на дифференциальный ток (ток утечки) и не реагирует на короткие замыкания и перегрузку линии. Поэтому, как правило, УЗО устанавливается вместе с автоматическими выключателями, которые реагируют на КЗ (короткое замыкание) и перегрузку линии по напряжению, на которую они рассчитаны.

Наглядная электрическая схема подключения УЗО

Рис. 5

УЗО. Видео пояснение

Выбор электромеханического УЗО

Желаю удачного монтажа и помните о электробезопасности.

Читайте также: Защитное заземление

ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ типа ВД1-63 (УЗО). Руководство по эксплуатации

Паспорт

3421-033-18461115-2007 РЭ, ПС

1 Назначение и область применения

1.1     Выключатели автоматичес­кие, управляемые дифференциаль­ным током, без встроенной защиты от сверхтоков, функционально не зависящие от напряжения сети бы­тового и аналогичного применения типа ВД1 —63 (УЗО) торговой марки IEK® (далее — ВД) предназначены для эксплуатации в однофазных или трехфазных электрических сетях переменного тока напряжением до 400 В частотой 50 Гц

и по своим характеристикам соответствуют ГОСТ Р 51326.1 и техническим условиям ТУ 3421 -033-18461115-2002.

1.2     ВД выполняют функцию обнаружения дифференциального тока, сравнения его со значением дифференциального тока срабаты­вания и отключения защищаемой цепи в случае, когда дифференци­альный ток превосходит это значе­ние. ВД обеспечивают:

— защиту людей от поражения электрическим током при косвенном контакте с доступными проводящими частями электроустановок при по­вреждении изоляции (ВД с номиналь­ным отключающим дифференциаль­ным током 10; 30 и 100 мА);

— защиту от пожаров, возника­ющих вследствие возгорания изо­ляции токоведущих частей электро­приборов от дифференциального (остаточного) тока на землю или вследствие длительного проте­кания тока повреждения в случае несрабатывания устройств защиты от сверхтоков (ВД с номинальным отключающим дифференциальным током I_{Dn =}  300 мА);

— ВД, имеющие номинальный отключающий дифференциальный ток не более 30 мА, могут использо­ваться как средства дополнитель­ной защиты в случае выхода из строя устройств, предназначен­ных для защиты от поражения электрическим током.

1.3 Основная область использо­вания ВД — учетно — распределительные щиты жилых и общественных Зданий, устройства временного электроснабжения строительных площадок, садовые дома, гаражи, объекты розничной торговли.

2 Основные характеристики

2.1 Основные характеристики ВД приведены в таблице 1.

Таблица 1

Наименование характеристики	Значение
Число полюсов	2	4
Номинальное рабочее напряжение переменного тока Ue, В	230	230, 400
Номинальная частота сети, Гц	50
Диапазон напряжений работоспособности устройства эксплуатационного контроля, В	от 115 до 265		от 200 до 460
Номинальный ток In, А	16, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100
Номинальный отключающий дифференциальный ток  IDn, мА	10, 30, 100, 300
Номинальный неотключающий дифференциальный ток  IDno, мА	0,5  IDn
Номинальная наибольшая включающая и отключающая способность Inm, А	1000
Номинальная наибольшая дифференциальная включающая и отключающая способность   IDm, А	1000
Номинальный условный ток короткого замыкания  не менее, А	3000
Номинальный условный дифференциальный ток короткого замыкания   Inc, не менее, А	3000
Характеристика функционирования при наличии дифференциального тока с составляющей постоянного тока, тип	АС
Электрическая износостойкость, циклов включения-отключения (В-О), не менее	4000
Механическая износостойкость циклов В-0, не менее	10 000
Максимальное сечение провода, присоединяемого к силовым зажимам, мм2	50
Наличие драгоценных металлов, серебро, г	0,25 (на один контакт)
Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150	УХЛ14
Степень защиты по ГОСТ 14254	IP20
Срок службы, не менее, лет	15

2.2 Значения максимального времени отключения ВД при наличии дифференциального тока приведены в таблице 2.

Таблица 2

In	IDn	Максимальное время отключения при дифференциальном токе, с
		IDn	2 IDn	5 IDn	500 А
Любое значение	Любое значение	0,30	0,15	0,04	0,04

Внимание! ВД не имеет встроен­ной защиты от сверхтоков, поэтому последовательно с ним необходимо включать автоматический выключа­тель аналогичного или меньшего номинала с типом защитных характеристик от сверхтоков В и С.

2.3  Габаритные и установочные размеры приведены на рисунке 1.

2.4  Схемы электрические принципиальные ВД приведены на рисунках 2 и 3.

2.5  Применение ВД в квартирных и этажных щитах в электроустановках с системами заземления TN-S, TN-C-S, TN-C регламентируется в ГОСТ Р 51628.

3 Комплектность

В комплект поставки входят:

•  ВД — 1 шт.;
•  упаковочная коробка — 1 шт.;
• руководство по эксплуатации и паспорт — 1 экз.

4    Монтаж и эксплуатация

4.1  Монтаж, подключение и пуск в эксплуатацию ВД должны осуществляться только квалифици­рованным электротехническим персоналом.

4.2  ВД устанавливают на мон­тажной рейке шириной 35 мм (DIN- рейке) в электрощитах со степенью защиты по ГОСТ 14254 не ниже IP30.

4.3 После монтажа и проверки его правильности подают напряже­ние электрической сети на электро­установку и включают ВД перево­дом рукоятки управления в положе­ние «I» — «ВКЛ», нажимают кнопку

«ТЕСТ». Немедленное срабатыва­ние ВД (отключение защищаемой устройством цепи) означает, что ВД исправно.

4.4  Если после включения ВД сразу или через некоторое время происходит его отключение, не­обходимо определить вид неис­правности в электроустановке в следующем порядке:

а) взвести ВД рукояткой управ­ления. Если ВД взводится,

то это означает, что в электроуста­новке имела место утечка тока на землю, вызванная нестабильным или кратковременным нарушением изоляции. Проверить работоспо­собность ВД нажатием кнопки «ТЕСТ»;

б)  если ВД не взводится,

то это означает, что в электроуста­новке имеет место дефект изоляции какого-либо электроприемника, электропроводки, монтажных проводников электрощита или ВД неисправно.

В этом случае необходимо произвести следующие действия:

— отключить все электроприем­ники и взвести ВД. Если ВД взво­дится, то это свидетельствует о на­личии электроприемника с повреж­денной изоляцией. Неисправность выявляется путем последователь­ного подключения электроприемни­ков до момента срабатывания ВД. Поврежденный электроприемник необходимо отключить. Проверить работоспособность ВД нажатием кнопки «ТЕСТ»;

— если при отключенных электроприемниках ВД продолжает срабатывать, необходимо вызвать квалифицированного специалиста- электрика для определения харак­тера повреждения электроустанов­ки или выявления неисправности ВД.

4.5  Рекомендуется ежемесячно проверять работоспособность ВД.

Проверка осуществляется на­жатием кнопки «ТЕСТ». Немедлен­ное срабатывание ВД и отключение защищаемой электроустановки означают, что ВД исправно.

4.6  Условия эксплуатации:

— диапазон рабочих температур окружающего воздуха — от -25 до + 40 °С;

— высота над уровнем моря — не более 2000 м;

— относительная влажность — 90% при 20 °С;

— рабочее положение — любое; . — группа механического

исполнения — М1 по ГОСТ 17516.1.

5 Требования безопасности

5.1 По способу защиты от по­ражения электрическим током ВД соответствуют классу 0

по ГОСТ 12.2.007.0 и должны уста­навливаться в распределительное оборудование, имеющее класс за­щиты не ниже 1.

Источники:
—————————————————
Википедия: «Устройство защитного отключения» ru.wikipedia.org
www.electrolibrary.info:  УЗО — эффективное противопожарное и электрозащитное средство
Руководство по эксплуатации ВД

masstter.com