Принцип работы УЗО

Наличие в быту и на производстве множества устройств, работающих от сети переменного напряжения, создает опасность удара электрическим током в некоторых ситуациях. Протекающий через организм человека ток, начиная от некоторого минимального значения, может быть смертельно опасным. Для защиты человека, а также предотвращения поломок оборудования разработаны несколько типов устройств, позволяющих в автоматическом режиме прекратить подачу электрической энергии, в зависимости от изменения заданных предельных параметров.

УЗО

Одно из таких устройств – устройство защитного отключения, далее УЗО,  будет рассматриваться ниже. Будут изучены принцип работы УЗО и схема подключения, а также даны рекомендации по выбору параметров.

Назначение УЗО

Защита реагирует на появление утечки в электрических цепях. При превышении тока свыше порогового значения устройство практически мгновенно размыкает электрическую цепь, снимая питание с аппаратуры. Причин возникновения утечки может быть множество:

• Старение изоляции проводов и изменение ее свойств;
• Нарушение изоляции посторонними предметами или под действием внешних условий;
• Повреждение аппаратуры;
• Нарушение контактов.

В быту наиболее опасными в плане появления утечек являются устройства, снабженные водонагревателями:

• Бойлеры;
• Стиральные и посудомоечные машины;
• Электрические котлы отопления.

В перечисленных устройствах имеется нагреватель – ТЭН, который непосредственно контактирует с водой. При перегреве из-за отложений накипи поверхность нагревателя лопается, и вода поступает к нагревательной спирали, вызывая утечку.

Неисправный ТЭН

Существует некоторая разница в работе УЗО в случае заземленной аппаратуры и такой, которая работает без заземления.

Если устройства заземлены, то повреждение внутри них вызывает утечки на заземляющий проводник, в результате чего срабатывает защита и отключает аппаратуру.

При отсутствии заземления неисправный прибор ничем не выдает своей поломки. Но на его корпусе может присутствовать опасный потенциал. Ток утечки возникает только в случае прикосновения, преднамеренного или случайного. Поэтому очень важен такой параметр, как быстродействие срабатывания.

Принцип работы

Работа устройства защитного отключения основывается на измерении разности токов, протекающих в фазном и нулевом проводах сети. В идеальных условиях эта разность равна нулю, но при повреждениях часть тока идет по иному пути, минуя нулевой провод. Таким образом, устройство фиксирует разность, и если она больше нормы, производит отключение цепи.

Принцип работы УЗО в однофазной сети основан на измерении разности токов проводников при помощи дифференциального трансформатора, который представляет собой трансформатор тока с тремя обмотками. По двум из них протекают токи фазного и нулевого проводника, а с третьей, состоящей из большого числа витков, снимают напряжение, пропорциональное разности.

В нормальном состоянии магнитные потоки фазного и нулевого провода взаимно вычитаются, поэтому напряжение на контрольной обмотке отсутствует. Разница токов вызывает появление разностного магнитного потока, который создает ЭДС в витках контрольной обмотки, которая нагружена на высокочувствительное магнитоэлектрическое рале. Реле, в свою очередь, контактами размыкает электрическую цепь.

Принцип работы

Принцип работы трехфазных УЗО идентичен однофазному, за исключением того, что в трансформаторе имеется четыре токовых обмотки, поскольку в трехфазной сети при нормальной работе должно соблюдаться равенство суммы фазных токов и тока в нулевом проводе.

Разработка малогабаритных устройств защитного отключения стала возможной после появления материалов с высокой коэрцитивной силой. В противном случае для получения необходимой ЭДС контрольной обмотки требовалось бы значительное количество витков в токовых обмотках.

Для проверки работоспособности в конструкции предусмотрена цепь, которая имитирует утечку. Цепь подключается нажатием кнопки «Тест», в результате чего устройство должно сработать. В действующих сетях такую проверку рекомендуется производить не реже, чем один раз в месяц.

Подключение УЗО

Для защиты от удара электрическим током рекомендуется устанавливать УЗО сразу после счетчика, между ним и автоматическим выключателем данного участка цепи. В идеальном случае УЗО должен устанавливаться на все цепи квартирной проводки, но обычно его устанавливают только там, где без него не обойтись: в цепях кухонь, ванных комнат, то есть там, где высока вероятность появления утечек и неблагоприятные условия в отношении электробезопасности.

Довольно часто можно встретить распределительные щиты, в которых установлено одно УЗО сразу на несколько цепей. Для этого после защитного устройства устанавливаются несколько автоматов, контролирующих соответствующие цепи.

Подключение устройств защиты не отличается сложностью. Главное – четко следовать за соответствием наименований подключаемых клемм и подводимых проводов. На клеммах устройства имеются надписи:

• L – клемма подключения фазного провода;
• N – клемма подключения нейтрали.

Если перепутать клеммы, то страшного ничего не произойдет, просто возможны ложные срабатывания устройства.

Часто задают вопрос, как правильно подключить УЗО, до автоматов или после них? Можно встретить утверждение, что автоматы необходимы не только для аварийного размыкания цепи, но и для защиты самого УЗО. На самом деле нет никакой разницы, какой будет схема включения, поскольку автоматы рассчитаны на ток, меньший, чем способны выдерживать УЗО, и сработают они раньше, чем защита выйдет из строя. Другое дело в удобстве монтажа. Рассмотрим несколько вариантов:

1. УЗО и автомат защищают одну цепь, и автомат установлен первым. Тогда провода к электросчетчикам подключаются таким образом: нулевой – подключается сразу к УЗО, а фазный – сначала заводится на автомат. В результате оба провода, идущие к потребителям, подключаются к выходным клеммам УЗО;
2. То же самое, но автомат установлен последним. Оба провода от счетчика идут к УЗО, а затем фазный – подключается к автомату. Получается, что к потребителю фазный и нулевой проводники будут идти от разных устройств, а это усложняет понимание устройства электрощитка и не исключает путаницы;
3. Одно УЗО защищает несколько цепей. Здесь единственный верный вариант, когда автоматы установлены после защиты, поскольку только таким образом можно произвести разделение цепей.

Схема включения

Отличия УЗО и дифференциального автомата

Для защиты потребителей в распределительных щитках могут устанавливаться комбинированные устройства, которые совмещают одновременно несколько функций: защиту от короткого замыкания, подобно автоматическому выключателю, и защиту от токов утечки, использующую одинаковый с УЗО принцип работы. Конструктивно это представляет собой два устройства, помещенные в один корпус.

Для неискушенного потребителя внешний вид УЗО и дифавтомата совершенно одинаков. Различить их можно только по маркировке. Для отечественных устройств маркировка УЗО начинается с символов ВД – «выключатель дифференциальный», а дифавтомата с символов АВДТ – «автоматический выключатель дифференциального тока». В импортных изделиях принцип маркировки иной. В любом случае на обоих типах устройств имеется обозначение максимального тока, только на дифавтоматах оно начинается с буквенных символов B, C или D, которые определяют характеристику автоматического выключателя:

• 16А – устройство защитного отключения с номинальным током 16 А;
• С16А – дифференциальный автомат с током срабатывания 16 А.

Дифавтомат

Более детально все различия можно увидеть на видео, которых много в свободном доступе.

Основное преимущество дифавтоматов – снижение количества точек коммутации, что особенно актуально в сложных электрических щитах с множеством цепей. Пока это единственное достоинство. Недостатков несколько:

• Стоимость дифавтомата выше, чем сумма затрат на УЗО и автоматический выключатель;
• Замена также выходит дороже, так как в случае раздельной установки защитных устройств замену будет требовать только одно из них;
• При срабатывании дифавтомата невозможно определить причину неисправности: короткое замыкание или утечка.

Как выбрать УЗО по параметрам

Основными параметрами устройств защитного отключения являются величина тока срабатывания и номинальный ток. Первая величина определяет значение тока утечки, при котором устройство гарантированно срабатывает, а вторая – характеризует максимальный ток нагрузки, который не приводит к повреждению устройства.

УЗО выпускаются с током срабатывания от 6 до 500 мА. На маркировке обычно указывается значение в амперах из стандартного ряда значений:

• 0.006А;
• 0.01А;
• 0.03А;
• 0.1А;
• 0.3А;
• 0.5А.

Естественное желание каждого – максимально обезопасить себя и близких, установив защиту с минимальным значением тока срабатывания. Но при этом необходимо учитывать состояние электропроводки, поскольку малейшее нарушение характеристик изоляции может вызвать ложные отключения устройством защищаемых цепей.

На практике установлено, что нормальную защиту обеспечивают устройства с током срабатывания 30мА или 0.03А. Значение номинального тока также выбирается из стандартного ряда значений от 6 до 125А.

Электричество не допускает ошибок, поэтому все работы с электрическими сетями, начиная от проектирования и заканчивая монтажом, следует производить только при наличии опыта и навыков, в противном случае безопаснее доверить работу профессионалам, не подвергая себя ненужному риску.

Видео

Автор:

Кoкушкин Сeргей Виктopoвич