Что такое УЗО — назначение, принцип действия, маркировка и виды

Особенности подключения

Надо помнить, что стандартное УЗО работает на защиту человека, не реагируя на замыкание или излишнюю нагрузку. А вот дифавтомат рассчитан на любые нарушения в работе цепи. УЗО можно ставить параллельно обычным автоматам, задавая им работу в паре, или же остановить выбор на дифавтомате.

Чтобы понять, как правильно подключить УЗО, необходимо рассмотреть несколько вариантов:

• Базовым подходом будет подключение после счетчика учета, который в свою очередь идет за центральным автоматом.
• Предпочтительная последовательность такова: За центральным автоматом идет счетчик, после которого монтируется селективный УЗО. Затем врезается групповой автомат, а за ним уже идут групповые защитные устройства.

Итак, устройство врезается как можно ближе к счетчику, как это видно по фото УЗО в щитке. А вот ставить общее устройство для зашиты на старую разводку TN-C не допустимо. Но если возникает необходимость установить прибор для безопасности? Тогда надо ставить его уже после автоматов, идущих на приборы.

Также следует учесть и некоторые правила монтажа:

• исключить возможность объединения после УЗО провода «ноль» с заземлительной клеммой;
• не допускать неполного фазного подключения;
• не подключать провод нагрузочного типа до защитного устройства к рабочему проводнику;
• не крепить ноль с защитным проводом при установке розеток;
• исключить непреднамеренную ошибку при выборе полярности в момент подключения УЗО;
• не соединять нейтраль и фазу, прошедшие через защитный прибор, с иными нулевыми и фазными проводниками.

Сложнее обстоят дела в квартирах с отсутствующим заземлением. В таком случае действует иная инструкция для подключения:

• Во-первых, ставить общее устройство нельзя.
• Во-вторых, для каждых потребителей нужно предусмотреть защиту отдельными УЗО.
• В-третьих, проводники защитного типа от розеток должны максимально быстро заводиться на защитную клемму.
• В-четвертых, при каскадном подключении верхние защитные приборы должны быть менее чувствительны по сравнению с идущими за ними устройствами.

Устройства защитного отключения позволяют существенно обезопасить человека, исключив получение электротравм вследствие токовых утечек. Устанавливать это прибор собственноручно не рекомендуется. Для качественной и безопасной работы электросети целесообразно привлечь к работе специалистов.

Критерии выбора устройств электрозащиты

Постараемся разобраться, что лучше для дома – УЗО или дифференциальный автомат, и рассмотрим различные ситуации монтажа. Чаще всего на выбор влияют такие факторы, как позиция прибора в электрощите, нюансы подключения к линиям электроэнергии, возможность технического обслуживания или замены.

Особенности монтажа в электрощите

Электрощит представляет собой металлический ящик, внутри которого обычно расположены устройства защиты и электросчетчик. Рабочая панель, к которой крепятся приборы, ограничена в размерах.

Если происходит усовершенствование электросети и при этом устанавливают дополнительные модули, то появляется дефицит свободных мест на дин-рейках. В этом случае дифавтоматы оказываются в выигрышном положении.

Схема расположения на дин-рейке пар «автомат + УЗО» (верхний ряд) и дифавтоматов (нижний ряд). Очевидно, что нижние устройства занимают меньше места. Разница возрастет, если защита будет рассчитана на большее количество контуров

Современные оснащение квартир электричеством ориентировано на увеличение числа контуров. Это связано и с появлением большого количества мощной техники, и с разделением сети на множество линий. В такой ситуации, при отсутствии дополнительного пространства, единственным разумным решением является подключение дифавтоматов.

Подбирая устройства, обратите внимание на приборы, занимающие одно модуль-место. Такие модели уже появились в продаже, но стоимость их чуть выше, чем у традиционных

Сложность подключения проводов

Главное отличие подключения между двумя обозначенными вариантами – в количестве проводов. Два отдельных устройства в сумме имеют больше клемм – 6 штук, тогда как у дифавтомата их всего четыре. Отличается и схематика подключения.

Сравнительная схема установки и подключения защитной пары и дифавтомата. Результат срабатывания в аварийной ситуации и надежность устройств одинаковая, а порядок присоединения проводов отличается

На схеме хорошо показана коммутация проводов.

При подключении пары АВ+УЗО расклад такой:

• фазный провод присоединяется к клемме АВ;
• соединяется перемычкой выход автомата и L-клемма УЗО;
• выход фазы УЗО направляется к электроустановкам;
• нулевой провод связан только с УЗО – на входе с N-клеммой, на выходе – отправляется к электроустановкам.

У дифавтомата подключение происходит намного проще. Перемычки не нужны, лишь присоединяются фаза и нуль к соответствующим клеммам, а с выходов отправляются к нагрузке.

Что это дает монтажнику? Облегчает процесс подключения, уменьшает количество проводов, соответственно, гарантирует больше порядка на электрощите.

Как производится диагностика срабатывания

Если рассматривать приборы из среднего ценового сегмента, то здесь преимущества у тандема «автомат + УЗО». Предположим, произошло аварийное отключение электроэнергии на одном из контуров.

Сразу определить причину срабатывания защиты сложно, так как это может быть и ток утечки, и короткое замыкание, и суммарная нагрузка, с которой не справились провода.

По сработавшему УЗО или автомату сразу видно, где искать причину. В первом случае – проблема с изоляцией, во втором – увеличенная нагрузка или короткое замыкание. Последнее можно определить по дополнительным признакам

Если на сбой в сети среагировал дифавтомат, то причину придется искать дольше. Необходимо проверить все версии, а это отнимет больше времени и сил.

Чтобы упростить диагностику, рекомендуется приобретать приборы из более дорогого ценового сегмента – они оснащены дополнительной индикацией, указывающей на возможную проблему.

Какие приборы дешевле купить и починить?

Бывают ситуации, когда выбор основан на стоимости. Например, существует бюджет, за рамки которого никак не выйти. В этом случае решающую роль играет суммарная стоимость всех подключенных устройств защиты.

На первый взгляд, большее число приборов характеризуется более высокой ценой. На самом деле все обстоит иначе: универсальный дифавтомат обходится в круглую сумму, а набор других устройств оказывается экономичным.

Если промониторить ценники всех обозначенных автоматов, то получается, что один дифавтомат почти в два раза дороже, чем комплект «АВ + УЗО»

Следует помнить, что количество линий обычно 3 или более, поэтому разница между покупками вырастает. Если для одного контура приобретение АВДТ дороже всего на 1 тыс. руб., то для пяти контуров разница в суммах вырастает до 5 тыс. руб.

Таким образом, и дифавтоматы, и блоки УЗО с автоматическими выключателями имеют свои преимущества и недостатки. Если АВДТ выигрывают в компактности и удобстве подключения, то они же явно проигрывают при диагностике и учете стоимости.

Выбор УЗО

Когда принципиальный вопрос о наличии защиты решен, следует, понять, какое УЗО поставить в частном доме или городской квартире. В подборе модели следует ориентироваться на подведенную к жилью мощность, количество потребителей, их отдельную и совокупную мощность, тип кабеля на вводе и на внутренней разводке. К примеру, для условного объекта с мощностью потребителя в 1850 Вт и внутренней разводкой проводами 3×2.5 кв. мм длиной 8 метров на основании калькуляций подбираем и устанавливаем двухполюсное электромеханическое УЗО типа А с током КЗ 6000 А и дифференциальным отключающим 10 А. Под такие характеристики, например, подходит стиральная машина в квартире.

При подборе системы защиты следует рассчитать ее параметры. Расчет УЗО по мощности делается по специальным формулам. Для помощи не знающим, как подобрать УЗО и автомат по мощности, существуют различные таблицы соответствий и совместимости.

В целом для расчета целевого тока утечки надо руководствоваться формулой:

• IΔ= IΔэп + IΔсети =0.4 Iрасч+0.01Lпровода, где:
• IΔэп — указанный в миллиамперах ток утечек приемника энергии;
• IΔсети — сетевой ток утечки, также в мА;
• Iрасч — расчетный ток нагрузки в рассматриваемой электрической цепи (в амперах);
• Lпровода — общая длина проводника фазы в метрах.

IΔ в рассматриваемом примере равен 3.45 мА.

Таким образом, окончательная формула, как выбрать УЗО по мощности:

• IΔn > = 3 IΔ.
• 3 IΔ=3×3.45=10.35 мА

Приведенный выше расчет номинала выполнен именно по этой методике.

Когда использовать устройство защитного отключения?

От чего защищает УЗО – уже понятно. Но в каких случаях оно действительно пригодится на практике?

При повреждении изоляции проводов электроприборов

Например, если поврежденный провод касается стиральной машины, УЗО сразу отключит электричество.
При неосторожном обращении с проводкой. Если случайно повредить провод во время строительных или ремонтных работ, УЗО мгновенно реагирует на скачок и отключает напряжение

Человек, попавший под удар, не успевает серьезно пострадать.

Важно! Нужно понимать, что правильное подключение УЗО – не панацея от всех бед. Это простое устройство с простым принципом работы, поэтому его чувствительность и анализ так же просты

В некоторых случаях система просто не распознает, куда уходит ток: в электроприбор или в тело человека. Но, тем не менее, в быту такой защиты достаточно, чтобы в разы сократить риски.

Установка УЗО

Внимание! Установка УЗО нецелесообразна в случае со старой и ветхой проводкой. От устройства будет больше проблем, чем пользы, если оно начнет неожиданно срабатывать

В этой ситуации лучше обойтись вовсе без защитного устройства или устанавливать устройство локально, только в местах повышенной опасности.

Когда использовать устройство защитного отключения?

От чего защищает УЗО – уже понятно. Но в каких случаях оно действительно пригодится на практике?

При повреждении изоляции проводов электроприборов

Например, если поврежденный провод касается стиральной машины, УЗО сразу отключит электричество.
При неосторожном обращении с проводкой. Если случайно повредить провод во время строительных или ремонтных работ, УЗО мгновенно реагирует на скачок и отключает напряжение

Человек, попавший под удар, не успевает серьезно пострадать.

Важно! Нужно понимать, что правильное подключение УЗО – не панацея от всех бед. Это простое устройство с простым принципом работы, поэтому его чувствительность и анализ так же просты

В некоторых случаях система просто не распознает, куда уходит ток: в электроприбор или в тело человека. Но, тем не менее, в быту такой защиты достаточно, чтобы в разы сократить риски.

Установка УЗО

Внимание! Установка УЗО нецелесообразна в случае со старой и ветхой проводкой. От устройства будет больше проблем, чем пользы, если оно начнет неожиданно срабатывать

В этой ситуации лучше обойтись вовсе без защитного устройства или устанавливать устройство локально, только в местах повышенной опасности.

По принципу срабатывания

Сравнение токов осуществляется одинаково. В фазу и нейтраль включается по катушке и при равенстве токов создаваемые катушками магнитные поля взаимно уничтожаются. Если токи отличаются, возникнет остаточное магнитное поле и оно наведет ЭДС в третьей катушке.

Электромеханические

Наводимая в третьей катушке ЭДС заставляет сработать электромагнитное реле размыкающее контакты. Это самый надежный вариант и потому наиболее предпочтительный.

Его недостатки:

• высокая стоимость;
• большие габариты.

Они побудили китайских и прочих азиатских производителей разработать альтернативу — электронное УЗО.

Электронные

В электронных УЗО, ЭДС в 3-й катушке перед поступлением на реле усиливается электронной схемой. Такой подход позволил уменьшить размеры элементов и удешевить прибор. Но появился и существенный недостаток: схема усиления нуждается в питании и если оно из-за обрыва нуля исчезает, прибор становится неработоспособным.

При этом все токоведущие части остаются под напряжением, так что вероятность поражения электротоком существует.

Последние модели электронных УЗО дополнены аварийным электромагнитным реле, обесточивающим цепь при отсутствии питания на схеме усилителя

Но специалисты советуют применять такие УЗО с осторожностью

Известны случаи, когда электронные УЗО в составе дифавтоматов отказывали в работе после срабатывания автоматического выключателя на короткое замыкание.

В некоторых моделях электронных УЗО с функцией отключения, при отсутствии питания на усилителе предусмотрены:

• выдержка по времени: аппарат не отключается при кратковременных сбоях в электроснабжении;
• автоматический повторный запуск: после восстановления целостности нулевого провода аппарат включается автоматически.

Существует три способа:

1. по изображенной на корпусе схеме. На электромеханическом нарисован дифференциальный трансформатор, питающее напряжение отсутствует. На электронном символом отображена плата усилителя с подведенным к ней питанием. Данный способ подойдет радиолюбителю разбирающемуся в электрических схемах;
2. подключение одной из катушек дифтрансформатора к батарейке осуществляют двумя проводками, УЗО предварительно включают. Электромеханический аппарат в ходе проведения опыта сработает, электронный — нет;
3. воздействие постоянным магнитом на прибор. Перед этим его также включают. Электромеханический вариант отключится, электронный — нет. Достоверность данного способа — не 100%-я: если магнит слабый или неверно расположен, то и электромеханическое устройство тоже не сработает.

Внешне электромеханические и электронные устрйства не отличаются, и потому потенциальному покупателю следует уметь распознавать их.

Принцип действия УЗО

Очевидно, что при наличии утечки в цепи токи на её начальном (ввод фазы в квартиру) и конечном (выход нулевого провода из квартиры) участках будут отличаться. На сравнении этих токов и построен принцип работы УЗО: если будет обнаружено расхождение, прибор разъединит цепь. Но реализовать этот принцип можно двумя способами, поэтому и разновидностей УЗО на сегодняшний день существует две: электромеханическая и электронная.

Электромеханические УЗО

В электромеханическом устройстве защитного отключения имеется три катушки, две из которых являются рабочими, а третья — управляющей. Правильное название всей этой конструкции — дифференциальный трансформатор, при этом управляющая катушка играет в нём роль вторичной обмотки. Одна из рабочих катушек включается в фазу, другая — в нулевой провод, причём подключаются они так, чтобы токи в них протекали в разных направлениях.

Электромеханические защитные устройства основаны на сравнении магнитных полей, порождаемых токами в начале и конце цепи

Соответственно, магнитные поля, возбуждаемые токами в катушках, также окажутся разнонаправленными. При абсолютном равенстве токов векторная сумма силовых линий обоих полей будет равна нулю, то есть поля как бы будут взаимно уничтожаться.

Если же значения токов из-за утечки окажутся отличными (эта разница и называется дифференциальным током), то внутри УЗО возникнет какое-то остаточное электромагнитное поле, которое наведёт ЭДС в третьей — управляющей — катушке. Эта ЭДС приведёт в действие чувствительное поляризованное реле, которое и разъединит электрическую цепь.

Электронные устройства защитного отключения

В электронных УЗО помимо дифференциального трансформатора имеется плата с усилителем, выполненным на микросхеме или на транзисторах. Его задача состоит в усилении тока, возникающего в управляющей катушке (вторичная обмотка дифференциального трансформатора), который затем подаётся на отключающее реле. Наличие усилителя позволяет уменьшить мощность дифференциального трансформатора, а значит, и его размеры.

Электронное УЗО по внешнему виду мало чем отличается от электромеханического, но имеет другой принцип действия и более компактный корпус

В результате изделие становится более компактным и дешёвым. Но при этом у электронных УЗО появляется важная особенность: схема усилителя нуждается в электропитании, которое берётся из обслуживаемой цепи. То есть усилитель включается в данную цепь параллельно с другими нагрузками. Ниже мы покажем, как это обстоятельство влияет на надёжность прибора.

Общие выводы

Ознакомившись с принципом работы УЗО, можно сделать два важных вывода:

1. УЗО не сработает, если человек коснулся одновременно находящегося под напряжением элемента и нулевого провода, то есть ток «пошёл» не в землю, а весь остался в цепи. Защиту на случай подобных происшествий ещё не придумали, так как их сложно распознать: параметры цепи будут такими же, как если бы в неё была включена обычная нагрузка.
2. УЗО не защищает от коротких замыканий или превышения нагрузки. Поэтому в цепи помимо этого устройства обязательно следует устанавливать автоматический выключатель или предохранитель. Сегодня выпускаются приборы, в которых УЗО и выключатель-автомат совмещены. Подобные изделия называются автоматическими выключателями, которые управляются дифференциальным током (АВДТ), но в обиходе их называют проще — дифференциальные автоматы.

Защита от короткого замыкания

Октябрь 5, 2015

Практически каждый в своей жизни сталкивался с коротким замыканием. Но чаще всего оно происходило так: вспышка, хлопок и всё. Так происходило лишь потому, что была защита от короткого замыкания.

Устройство защиты от короткого замыкания

Устройство может быть электронным, электромеханическим или простым предохранителем. Электронные устройства в основном применяются в сложных электронных приборах, и мы рассматривать в рамках этой статьи их не будем. Остановимся на предохранителях и электромеханических устройствах. Для защиты бытовой электросети сначала применялись предохранители. Мы привыкли их видеть в виде «пробок» в электрощите.

Их было несколько типов, но вся защита сводилась к тому, что внутри этой «пробки» находился тонкий медный проводок, который перегорал, когда происходило короткое замыкание. Нужно было бежать в магазин, покупать предохранитель или хранить дома, возможно, не скоро потребующийся запас предохранителей. Это было неудобно. И на свет появились автоматические выключатели, которые сначала выглядели тоже как «пробки».

Это был простейший электромеханический автоматический выключатель. Выпускались они на разные токи, но максимальным значением было 16 ампер. Вскоре потребовались более высокие значения, да и технический прогресс позволил выпускать автоматы такими, какими мы сейчас их видим в большинстве электрических щитков наших домов.

Как же нас защищает автомат?

В нем стоит два типа защиты. Один тип основан на индукции, второй на нагреве. Короткое замыкание характеризуется большим током, который протекает по короткозамкнутой цепи. Автомат устроен таким образом, что ток протекает через биметаллическую пластину и катушку индуктивности. Так вот, когда большой ток протекает через автомат, в катушке возникает сильный магнитный поток, который приводит в движение механизм расцепителя автомата.

Ну а биметаллическая пластина предназначена для протекания номинального тока. Когда ток протекает по проводам, он всегда вызывает нагрев. Но мы часто этого не замечаем, потому что тепло успевает рассеяться и нам кажется, что провода не нагреваются. Биметаллическая пластина состоит из двух металлов с разными свойствами. При нагреве эти оба металла деформируются (расширяются), но поскольку один металл расширяется сильнее, чем другой, пластина начинает изгибаться.

Пластина подбирается таким образом, чтобы при превышении номинального значения автомата, за счет изгиба, она приводила в действие механизм расцепителя. Таким образом, получается, что одна защита (индуктивная) работает на токи короткого замыкания, а вторая на токи, длительно протекающие по кабелю.

Защита дома от пожара и короткого замыкания

• 40 %смертей из-за бытовых проблем с электричеством приходится на детей до 9 лет.
• 50 %пожаров происходит из-за короткого замыкания.
• 12 человек погибают ежедневно от пожаров в жилых помещениях.
• 10 млнквартир в России подвержены риску возникновения проблем с электричеством.

Трагедии происходят по многим причинам, но основная — это пренебрежение защитной автоматикой на этапе планирования схемы домашней электросети.

В настоящее время используются три уровня защиты от проблем с электричеством: автоматические выключатели (АВ), устройства защитного отключения (УЗО), дифференциальные автоматические выключатели (дифавтоматы).

Автоматические выключатели

Они разрывают электрические цепи при коротком замыкании или повышенной нагрузке на электропроводку.

Важно знать: АВ защищают от пожара и короткого замыкания, но не спасают от поражения током!

Автоматические выключатели устанавливаются в распределительном щите. Они группируют бытовые приборы по мощности и месту расположения в доме. Например, группа из десяти ламп накаливания по 100 Вт каждая потребляет суммарный ток мощностью 1000 Вт и силой 4,5 А (сила тока тоже суммируется). Значит, для этой группы нужно использовать защитный автомат с номинальным током не больше 6 А. Если при аварии нагрузка вырастет выше 6 А, автомат отключит повреждённый участок.

Для каждой группы электропотребления рекомендуется ставить отдельный автомат. Например, для группы верхнего освещения на кухне, для посудомоечной или стиральной машины, для кухонных розеток и т. д. Это удобно: если случится проблема на одном из участков сети — отключится именно он, а не вся квартира.

Ниже в таблице приведён пример подбора автоматических выключателей и УЗО от Schneider electric серии Easy9, исходя из мощности потребителей, номинального тока и типа отключения.

УЗО

Когда включается любой электроприбор, сила тока в сети кратковременно возрастает (пусковой ток). У одних приборов он меньше (чайник), у других больше (холодильник). Эта функция автомата предотвращает ложные срабатывания при включении/выключении потребителей тока.

Нажмите на изображение, чтобы раскрыть таблицу

От поражения током спасает УЗО — автоматическое устройство отключения. Это второй уровень безопасности. Например, по ряду причин произошла утечка тока, и под напряжением оказывается металлический корпус стиральной машины.

Корпус изолирован, и ничего ужасного не произойдёт до тех пор, пока человек не прикоснётся к нему, — тогда ток пройдёт в «землю» сквозь тело человека и нанесёт серьёзную травму. Но если для подключения стиральной машины использовано УЗО, то в момент появления утечки тока на корпус машины сработает автоматика, цепь разорвётся и опасность будет устранена.

Если человек случайно прикоснётся к части электрической сети под напряжением, УЗО также отключит питание этой цепи до того, как человек получит удар током, тем самым сохранив жизнь и здоровье.

Главный критерий выбора УЗО — это чувствительность к токам утечки (указан на корпусе в мА) Наиболее чувствительные — 10 мА, такие устанавливаются во влажных помещениях и детских. В остальных бытовых помещениях принято использовать устройства на 30 мА (см. таблицу).

Отдельного разговора заслуживают противопожарные УЗО, которые имеют более низкую чувствительность к токам утечки — как правило, 100 или 300 мА. Устанавливаются такие УЗО, как правило, в самом начале электрической сети и предотвращают ситуации, когда значительный ток утечки может нагреть, например, оболочку провода или часть стены, по которой этот провод проложен, и вызвать возгорание. Более низкая чувствительность позволяет организовать согласованную работу с другими УЗО, установленными ниже, и избежать ложных отключений электрической сети.

Дифференциальные автоматические выключатели

Дифавтоматы сочетают в себе функции УЗО и автоматического выключателя. Они являются универсальными устройствами, защищающими как от тока короткого замыкания и перегрузки, так и от поражения электрическим током (или пожара). Это решение является более компактным, чем автомат и УЗО по отдельности. Такая компоновка позволяет уменьшить размеры электрического щита, при этом обеспечив требуемый уровень защиты. Кроме того, в ряде случаев, использование дифавтоматов является ОБЯЗАТЕЛЬНЫМ. Например, действующие нормативные документы требуют применения дифавтомата на вводе электрической сети деревянных домов.

Теперь вы разобрались в этом вопросе и знаете, как защитить своих близких и свой дом. Но! Выбирая оборудование, обязательно консультируйтесь со специалистом! Инженеры «Шнейдер электрик» будут рады помочь вам.

На правах рекламы

Правильная схема подключения УЗО и автомата ошибки монтажа

Стабильную работу УЗО в электрике обеспечивает подходящая ему схему. Основные группы обозначений изделия должны соответствовать ГОСТу. В схеме перед установкой УЗО обязательно устанавливать АВ.

Подключение производится по схемам, зависящим от типа электрической линии:

1. Подключение без заземления – для однофазной проводки, для трехфазной проводки.
2. При существующем заземлении – для системы TN-C-S, TN-S, для однофазной или трехфазной сети.

Автоматический выключатель и УЗО должны совместно работать в схеме электроснабжения. Автомат располагается перед аппаратом защиты. Монтируют УЗО в щитке установки электрики.

Ошибки монтажа приводят к неправильной работе устройства.

Наиболее частые из них:

• Гальваническое соединение нулевого защитного и рабочего нулевого проводника в области изделия. При этом появляется разница, так как часть тока будет протекать мимо аппарата по проводнику заземления, что приведет к ложному срабатыванию устройства.
• Используется нулевым рабочим проводом нулевой защитный проводник. Использование также постороннего проводника для этих целей. Эти случаи приводят к неправильному срабатыванию УЗО.

Для общей защиты потребителей непосредственно после АВ устанавливается вводное УЗО.