Узо принцип: что это такое? Назначение, применение и технические характеристики – Советы по ремонту – что такое в электике? Принцип работы УЗО, устройство, параметры

Содержание

Принцип действия УЗО (устройства защитного отключения)

Принцип действия УЗО

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

Как возникает ток утечки?

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

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

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

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

Поврежденная изоляция провода

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

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

На видео демонстрация действия УЗО

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

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

Что лежит в основе срабатывания УЗО?

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

Принцип действия УЗО

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

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

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

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

Схема подключения УЗО

Защитное заземление корпуса бойлера выполняется проводом в обход УЗО.

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

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

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

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

Срабатывание УЗО

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

Конструктивное исполнение

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

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

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

Наглядно устройство и принцип действия УЗО на следующем видео:

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

Схема УЗО

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

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

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

 

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

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

Внутреннее устройство УЗО

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

Как обозначается УЗО на схеме?

Для подключаемых УЗО имеется по два общепринятых символа на схемах.

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

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

При этом именно полюса имеют два вида обозначения:

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

Обозначение УЗО на схемах

 

Основные рабочие характеристики УЗО

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

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

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

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

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

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

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

Обозначения на корпусе УЗО

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

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

Принцип работы УЗО | Заметки электрика

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

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

Что же такое УЗО? Для чего оно необходимо?

Устройство защитного отключения (УЗО) предназначено для:

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

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

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

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

Принцип работы УЗО

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

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

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

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

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

Исполнительный механизм состоит из:

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

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

А теперь мы рассмотрим принцип работы УЗО более подробно.

 

Работа УЗО при нормальном состоянии сети

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

 

Работа УЗО при утечке

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

Как выглядит УЗО изнутри смотрите на рисунке ниже:

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

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

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


УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

Особенности применения и использования аппарата УЗО

Последнее время с развитием технологий, направленных на безопасность, многие потребители электроэнергии стали всё чаще слышать о таком устройстве, как УЗО. Основное назначение УЗО это, конечно же, защита человека от поражения опасным электрическим током, а также всей электропроводки и электроприборов от пробоя на корпус. Оно расшифровывается как устройство защитного отключения. Раньше, не так давно, этот вид защиты был не востребован, и все квартиры и дома могли отключаться только автоматическими выключателями при коротком замыкании или же превышении нагрузки на различные периоды времени. То есть УЗО без заземления является электромеханическим эффективным устройством, которое отключает конкретную цепь от энергоснабжения при даже небольших утечках тока или прикасании человека к опасному напряжению.

поражение электричеством 1 поражение электричеством 2

Данное устройство очень знакомо шахтерам, только там оно называется система УАКИ (устройство автоматического контроля изоляции) и за его срабатыванием, а также поверкой очень тщательно ведётся контроль, так как в шахте не используется глухо заземлённая нейтраль, а только изолированная. То есть основное назначение — это защита человека от опасного воздействия электроэнергии. УЗО что это такое в электрике, после изучения этой статьи поймёт каждый даже незнакомый с электрическими приборами человек.

Принцип действия УЗО

Один из видов домашнего УЗОДля того чтобы понять, как работает УЗО, нужно разобраться в его конструктивных особенностях и принципе работы. При включении какого-либо прибора в его цепи будет протекать ток. УЗО выполнено таким образом, что оно постоянно ведёт контроль над токами входящими и исходящими из цепи. Когда эти параметры будут отличаться, произойдёт мгновенное отключение. Чаще всего разность токов, при которых происходит отключение равно около 30 мА. Таким образом, даже если человек сам прикоснётся к токопроводящему элементу или же произойдёт прикосновение к электропроводке, или электрическому прибору в момент пробоя изоляции, вред организму будет минимален. Так как время срабатывания этого защитного устройства очень и мало.

Ключевым элементом служит дифференциальный трансформатор, который изготовлен по типу тороидального трансформатора с обмотками. Дело в том, что при нормальной работе цепи ток будет протекать одинаковый и в фазном, и в нулевом проводнике. При этом в обмотках дифференциального трансформатора будут создаваться магнитные потоки, и они будут равны по величине, однако, абсолютно противоположны по направлению. То есть результирующих их магнитный поток будет компенсировать друг друга и равен нулю.

Ф∑ = ФL – ФN = 0.

Принцип работы узоСоответственно ЭДС в контрольной обмотке трансформатора наводится не будет, а значит и тока тоже на его выходе нет. Это состояние спящего режима устройства или работа его в режиме ожидания и контроля.

Если произойдёт пробой изоляции в электроприборе или же просто в проводке, и человек оказался под воздействием фазного напряжения, то через устройство защиты и его обмотки трансформатора будет протекать дополнительный ток утечки. При этом потеряется равенство в фазном и нулевом проводнике, что и приведёт к появлению ЭДС в результирующей обмотке, за счёт которого, втянется подвижная часть электромагнитного реле, а именно этот механизм и отключит силовые контакты электроснабжения сети. Для высокой чувствительности применяются реле с низким порогом срабатывания, поэтому оно  может срабатывать даже при низком значении тока утечки, порядка 10 мА.

Таким образом, человек (потребитель) устанавливающий этот защитный быстросрабатывающий механизм, должен понимать, что данная защита не защитит ни от перегрузок, ни от короткого замыкания, это работа только автоматического выключателя.

Основное преимущество этого защитного механизма — это то, что УЗО без заземления устанавливать, тоже возможно. Ведь во многих квартирах и домах нет заземляющего контура. При этом полы чаще всего сделаны из токопроводящего материала, поэтому импульс через человека всё равно пройдёт, если он, конечно, не будет защищён диэлектрическими ботами и перчатками.

Как выбрать УЗО

Как и любое электрическое устройство УЗО следует выбирать не только по фирме изготовителю, но и согласно техническим характеристикам, которые дадут возможность работать ему в нормальном рабочем режиме. При этом потребитель получит надёжную и быстрореагирующую защиту.

Вот основные критерии и технические характеристики, на которые стоит обратить внимание при выборе УЗО:

  1. Напряжение, при котором работает устройство может быть 220 или же 380 В, в зависимости от того однофазное оно или трёхфазное;
  2. Номинальный ток силовых контактов. Чаще всего это 16,20,25, 32, 40, 63, 80, 100 А.
  3. Ток срабатывания или ток утечки, когда как его называют. Эта величина колеблется от 10 до 500 мА;
  4. По типу тока, на который реагирует устройство.

Вот основные варианты применяемых в быту и на производстве защитных устройств. И так типы УЗО:

  • АС — переменный ток;
  • А — переменный или же постоянный импульсный (пульсирующий) ток;
  • В — может реагировать как на постоянный ток, так и на переменный;
  • S — имеет в своём арсенале ещё и выдержку времени, чтобы обеспечить селективность.
  • G — аналогично S, но выдержка времени очень маленькой величины.

Выбор УЗО нужно выполнять очень внимательно, можно даже посоветоваться с продавцом консультантом, при этом нужно чётко сформулировать вопрос.

Как выбрать УЗО для квартиры

УЗО для домаВыбор и типы УЗО для квартиры и дома не отличается между собой. Главное, нужно учесть все критерии вышеописанного выбора. Если устанавливается несколько защитных устройств, то необходимо учесть их селективность. Селективное УЗО это значит, что при повреждении какого-либо участка и установке вводного устройства защиты и УЗО на какую-то определённую комнату или аппарат (например, нагреватель воды), отключение произойдёт на ближайшем к УЗО участке и все остальные электроприборы и потребители будут с электроэнергией. Такой способ имеет свои положительные моменты. Главный из них — это при повреждении какого-либо участка на других будет присутствовать напряжение. Чаще всего на квартиры применяются УЗО 16А или 25А, от фирмы, которую называют электрики АББ (АВВ), величина тока утечки порядка 20–50 мА. В квартирах применяется чаще всего УЗО без заземления, так как все постройки советских времён имели только питание, в качестве которого служила фаза и ноль. Автоматы УЗО напоминают обычные автоматические выключатели, только некоторые из них ещё и оснащены кнопкой проверки работоспособности «ТЕСТ» или «Т». Очень часто применяются ВД1, то есть выключатели дифференциальные, выполняющие такие же функции, как и устройства защиты. Дифференциальный выключатель ВД1-63 тип А, без встроенной защиты от сверхтоков, реагирует не только на синусоидальные переменные дифференциальные токи, но и на пульсирующие постоянные дифференциальные токи. ВД1 неплохо зарекомендовал себя как надежное устройство, обеспечивающее безопасность. В любом случае УЗО в квартире очень выгодный и нужный элемент, сохранивший в какой-то роковой момент жизнь её обитателей.

Что такое селективное УЗО и как рассчитать его

Селективное УЗО выполнено по принципу выдержки времени. Эта особенность даёт возможность отключать повреждённый участок цепи быстрее чем произойдёт отключение входной питающей цепи.

Вот пример схемы, на которой изображено селективное УЗО.

Схема селективного узо

1-вводной автомат; 2-устройство учёта потраченной электроэнергии, то есть счётчик; 3-трехфазное вводное устройство защиты; 4-нулевой провод; 5-автоматический выключатель для каждого потребителя, это может быть как отдельная квартира, так и комната; 6-УЗО для отдельного потребителя; 7-подключение отдельных потребителей;

В отдельных редких случаях могут не сработать защитные устройства, которые работают на отдельных потребителях или помещениях. Тогда селективное УЗО исполнит свою функцию и через доли секунды обесточит все группы полностью. Какое УЗО поставить в определённую цепь, то есть его номиналы, зависит в основном от нагрузки.

Почему и в каких случаях срабатывает УЗО

Существуют два основных случая почему срабатывает УЗО:

  1. В случае повреждения изоляции провода или токопроводящего материала в электроприборе. Например, если электрическая плита сделана из стали и имеет повреждение изоляции или же диэлектрического материала, то при прикосновении человека ток пройдёт через его тело, а значит часть возвращавшегося тока назад в защитное устройство, будет отличаться по величине и произойдёт отключение. Если заземлить корпус этой плиты то утечка сработает даже при незначительных пробоях изоляции, что даст возможность уберечься от опасного напряжения пробоя.
  2. При прикосновении человека, или же ребёнка к неизолированной части, а также к розетке, произойдет быстрое реагирование узла результирующего тока на его разницу и произойдет отключение, в некоторых случаях спасшее даже жизнь.

Бывают и частные случаи когда, допустим, происходит незначительное ухудшение сопротивления изоляции в проводах, проходящих в стене, а стена выполнена из токопроводящего материала и поэтому получится тот же эффект срабатывания.

Трехфазное УЗО и однофазное

Как известно, существует в бытовых условиях, так и промышленных два вида напряжения однофазное и трехфазное. Соответственно и УЗО делятся по количеству фаз электроснабжения потребителя. В трёхфазных системах защиты четыре клеммы входящих и выходящих. Три, из которых, подключаются на фазы, а одна на ноль. В однофазном УЗО используется две входящие клеммы для подключения и соответственно две на выходе прибора. Подключать их следует после силового входного автомата и счётчика, как показано на рисунке.Схема 2

Схема 3При подключении УЗО к трёхфазной цепи нужно учесть один нюанс. Если это потребитель с симметричными нагрузками на каждую фазу, например асинхронный двигатель, то нулевой провод можно и не заводить на защитный аппарат. Достаточно просто заземлить корпус двигателя, как это требуют нормативы и законные правила эксплуатации электрооборудования. То есть получается при однофазном питании система УЗО без заземления очень даже актуальна.

Если же при трехфазной цепи на каждую из фаз будет подключена своя индивидуальная нагрузка с разными мощностями, то тогда нулевой провод нужен как для питания каждого из этих однофазных приборов, так и для защиты от пробития изоляции. Например, к трехфазной сети 380 В будет подключен:

  1. пылесос (одна фаза и ноль), рассчитанный на 220 В;
  2. однофазный фен на другую фазу;
  3. освещение лампами 220 вольт на третью;

То здесь нулевой провод должен будет заведён непосредственно в устройство защиты.Схема 4

Защитное же заземление — это уже само собой, так как его требуют правила, то есть все токопроводящие корпуса электрооборудования должны быть заземлены.

Вот такая маркировка, обозначение УЗО и его расшифровка применяется чаще всего.маркировка УЗО

Для того чтобы произвести работы по монтажу и подключению УЗО обязательно нужно отключить входной автомат, а также обеспечить защиту от включения путём вывешивания запрещающего плаката «Не включать работают люди» и закрывания электрощита, где он находится на замок. Сами работы нельзя назвать очень сложными со стороны электротехнических знаний, как показывает практика понять «что такое УЗО в электрике» и для «чего нужно УЗО и зачем» может каждый. Главное, поставить УЗО правильно и грамотно его подобрать. Тогда оно надёжно защитит весь персонал или членов семьи от опасного действия напряжения в случае прикосновения или пробоя.

схема подключения к сети трехфазного и однофазного автомата

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

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

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

Обратите внимание! Размыкание цепи приводит к пропаданию тока в обмотках дифференциального трансформатора, но реле при этом не возвращает контакты в замкнутое положение. Разблокировку контактов можно выполнить только вручную.

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.

Важно! УЗО не срабатывает в случае превышения допустимого тока в сети, например, при коротком замыкании. Для этих случаев существуют автоматические выключатели. Другое дело, если фазный провод будет закорочен на заземление. Для УЗО в этом случае нет разницы, утечка ли это или КЗ на землю. Оно сработает.

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

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

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.

Обратите внимание! Номинальный ток УЗО должен быть больше, чем ток срабатывания автоматического выключателя.

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

УЗО. Принцип действия,конструкция

В данной статье речь пойдет о принципе действия и из каких составных частей состоит УЗО.

Устройство защитного отключения управляемое дифференциальным током или выключатель дифференциальный (УЗО-Д или просто УЗО) – коммутационный аппарат или совокупность элементов, которые при достижении заданного значения дифференциальным током в процессе эксплуатации, должен отключать нагрузку.

Принцип действия и конструкцию УЗО рассмотрим на примере двухполюсного устройства функционально независимого от напряжения питающей сети, см. рис.1 и 2.

Состав элементов и принцип действия УЗО

УЗО состоит из, см.рис.1:

  • дифференциального (суммирующего) трансформатора тока – 1, состоящего из двух первичных обмоток ω1 и ω2 и одной вторичной обмотки ω0 — 2;
  • электромагнитного расцепителя – 3;
  • пружинного привода – 4;
  • коммутационный аппарат QF – 5;
  • кнопки «ТЕСТ» для проверки работоспособности УЗО – 6;
Принципиальная схема УЗО

В нормальном режиме работы электроустановки при протекании рабочего тока, нагрузки векторов тока в фазном (прямом) проводе I1 и нулевом (обратном) проводе I2, направлены встречно и равны между собой:

|I1| = |I2| или I1 + I2 = 0

соответственно через первичные обмотки ω1 и ω2 трансформатора тока 1 дифференциальный ток (ток утечки) – отсутствует.

При этом намагничивающее действие магнитодвижущих сил I1ω1, I2ω2 – взаимокомпенсируются, то есть:

I1ω1 = I2ω2

а магнитные потоки Ф1, Ф2 в сердечнике трансформатора тока пропорциональны магнитодвижущим силам.

Ф1 = I1ω1; Ф2 = I2ω2 или Ф1 = Ф2

Из всего выше изложенного, можно сделать вывод, что через вторичную обмотку ω0 трансформатора тока, дифференциальный ток (ток утечки) отсутствует и УЗО не срабатывает.

В случае пробоя изоляции фазного провода на корпус электроприемника или на землю, а также когда человек дотронулся к открытым токоведущим частям, возникает ток утечки.

В этом случае нарушается баланс токов в фазном и нулевом проводе, т.е I1 не равно I2.

В результате в сердечнике ТТ появляется магнитный поток, который наводит ЭДС во вторичной обмотки ω0.

Ток возникающий при наведении ЭДС, является током отключения для электромагнитного расцепителя 3 и определяется по формуле:

Iч = Uф/R0+ Rч

где:

  • Iч – ток, протекающий через тело человека, А;
  • Uф – фазное напряжение, В;
  • R0 – рабочее сопротивление заземления нейтрали, Ом (данное значение сопротивления нужно брать с ПУЭ глава 1.7, как правило оно составляет 4 Ом), в принципе данным сопротивлением в расчетах можно пренебречь;
  • Rч – среднее значение сопротивления тела человека, в расчетах принимается – 1000 Ом при напряжении прикосновения Uпр=50 В и выше, а при Uпр=36 В сопротивление тела человека равно – 6000 Ом.

Например, если человек прикоснется к оголенному фазному проводу, ток протекающий через тело человека при фазном напряжении 220 В, определяются по соотношению:

Iч = Uф/R0+ Rч = 220/4 +1000 = 0,22 А

Данный ток опасен для жизни человека. При таком токе сработает электромагнитный расцепитель и отключит коммутационный аппарат QF, который своими контактами разомкнет поврежденный участок электрической цепи.

В данном примере сопротивления диэлектрической обуви (Rоб = 45 кОм) и пола (Rп = 100 кОм) не учитывалось, так как нету никакого смысла тогда использовать УЗО для таких электроустановок.

Предельно допустимые значения Uпр и Iч в электроустановках до 1000 В в зависимости от продолжительности воздействия в секундах приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Предельно допустимые значения Uпр и Iч в электроустановках до 1000 В

Поделиться в социальных сетях

Назначение УЗО | ehto.ru

Главное назначение УЗО, защита людей от ударов электротоком в двух случаях. Первый это непосредственное касание электропроводов, второй —  случайное прикосновение к металлическим корпусам, оказавшихся под напряжением.

Термины статьи

  • Косвенное прикосновение — случайное касание людьми или животными токопроводящего корпуса прибора, который попал под напряжение.
  • Прямое прикосновение — касание людьми или животными проводов под напряжением.

Функциональное назначение УЗО

Функциональное назначение УЗО, это защита от косвенного прикосновения. Электрический прибор может оказаться под напряжением из-за разнообразных аварийных ситуаций. Например:

  • Нарушение изоляции электропровода;
  • Неисправность устройств, входящих в конструкцию электроприемника;
  • Ослабление электрических контактов. Например, ослаб контакт в розетке, люстре, светильнике, внутри бытового прибора. Яркий пример такой ситуации – стиральная машина бьет током;
  • Обрыв проводов скрытой проводки.
  • Выполняя основные назначения, в следящем режиме, УЗО  контролирует состояние изоляции проводов.

Дополнительное назначение УЗО

Но защита от косвенного прикосновения, не единственное его назначение. УЗО  защищает и от прямого касания электропроводов.

Поясню. Если в цепи установлено УЗО и человек касается электропровода, ток начинает «утекать» через человека в землю. Нарушается баланс прямых и обратных токов, за которым следит УЗО, правильнее сказать, УЗО  отслеживает сумму всех токов в цепи, где установлено.

назначение УЗО

При нарушении суммы токов УЗО переходит из режима отслеживания в режим защиты и отключает электроцепь от питания.

Векторная сумма электротоков называется дифференциальный ток. В безаварийной цепи, он равен нулю. Дифференциальные токи отклоняются от нулевого значения при появлении токов утечки. Токи утечки появляются при повреждении защитной изоляции электропроводов. Также, токи утечки могут возникать и без повреждений изоляции, например, ослабли или раскрутились места подключения токоведущих проводов.

УЗО  и противопожарная защита

Противопожарная защита это еще одно назначение УЗО.  Для противопожарной защиты УЗО монтируется на вводе питания, после электросчетчика, в паре с вводным автоматом, после него.

назначение УЗО против пожара

uzo-protiv-pozhara-3

Важно! УЗО  не защищает от перегрузок в сети и от коротких замыканий.  Для этого нужны автоматические выключатели, они же, автоматы защиты. Если позволяют средства, то монтируется универсальное устройство «два в одном». Это УЗО + Автомат Защиты. Называется устройство дифференциальный автомат защиты.

Выводы

Определено следующее назначение УЗО:

  • Отслеживать дифференциальные токи в электроцепи, где установлено. Возникают дифф. токи при повреждении изоляции  токоведущих элементов и замыкании их на «землю»;
  • УЗО  сравнивает дифф. ток в цепи со значением тока срабатывания;
  • УЗО  отключает защищаемую электрическую цепь, если I срабатывания ≥ 3 I дифф.тока.

Как следствие:

  • Защита живых существ от поражения электротоком при случайном прикосновении к корпусам приборов, оказавшихся под напряжением. Чаще из-за повреждения изоляции проводов сети или проводов в приборах;
  • Защита от прямого прикосновения к проводам под напряжением;
  • Контроль состояния изоляции кабелей, проводов и электроприемников;
  • Уменьшение вероятности пожаров от замыкания проводящих частей на землю.

На этом все!

Специально для сайта «Электрика своими руками».

Нормативы:

  • ПУЭ (издание 7, пункт 7.1.83)
  • ГОСТ 51328–99: УЗО

©Ehto.ru

Другие статьи радела «УЗО»

Похожие посты:


Поделиться ссылкой:

УЗО — стратегия выбора

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

В одной из предыдущих публикаций я подробно рассматривал свое видение того, как правильно выбирать автоматические выключатели, УЗО и дифавтоматы. В ней речь идет о трех основных факторах, которые необходимо учитывать при выборе электрических аппаратов защиты. То есть подход должен быть комплексным.

В рамках курса Автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы — подробное руководство, в соответствии с этими факторами были подробно рассмотрены принцип действия УЗО, его конструкция, основные технические характеристики, расчет и выбор, а также ряд других вопросов.

В завершении раздела, посвященного устройствам защитного отключения, хочу предложить комплексный обобщающий алгоритм выбора — стратегию выбора УЗО.

Идея создания понятного простого пошагового алгоритма возникла давно. Хотелось создать универсальный пошаговый алгоритм, который бы подходил для любого случая и вписывался бы в концепцию комплексного подхода, о котором я говорил выше.

Алгоритм универсальный, выполняя последовательность из девяти основных шагов, вы сможете рассчитать и выбрать УЗО для любого бытового применения.

Стратегия выбора УЗО — пошаговый универсальный алгоритм выбора.

 

Рассмотрим вкратце каждый из девяти этапов.

ВАЖНО!

Полностью подробно весь алгоритм выбора от и до, с конкретным обзором и расчетами каждого этапа  смотрите в ВИДЕО внизу этой статьи.

1 этап.

Прежде всего необходимо определиться с типом используемой электросети: однофазная или трехфазная. Это позволит определиться с форм-фактором необходимого УЗО.

2 этап.

Выбираем уставку УЗО по току утечки, т.е. определяем чувствительность УЗО.

Для этого необходимо рассчитать предполагаемый ток утечки в электроустановке и, исходя из расчета, выбрать уставку УЗО. При этом помним, что УЗО бывают для защиты человека от поражения электрическим током и противопожарные.

В каких случаях какой тип УЗО применяется я подробно рассматривал в предыдущей серии статей по устройствам защитного отключения в рамках рассматриваемого курса Автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы — подробное руководство. Подробно смотрите в видео.

3 этап.

Определяем номинальный ток УЗО.

При этом необходимо принимать во внимание, что УЗО может быть установлено на вводе, может быть одно на несколько групп, или отдельное, защищающее конкретного потребителя. В каждом из случаев номинальный ток самого УЗО должен правильно соотноситься с номинальными токами установленных в цепь последовательно с ним автоматических выключателей.

4 этап.

Определяемся с типом, необходимого нам УЗО. Многие современные энергопоребители имеют сложные схемы управления, которые при пробое изоляции помимо синусоидальных могут создавать и пульсирующие токи утечки постоянного тока. Поэтому важно выбрать тип УЗО, реагирующие на соответствующие токи утечки.

5 этап.

На этом этапе необходимо определиться с типом конструктивного исполнения. Как мы помним, УЗО бывают не зависящие от внешнего питания — электромеханические, и требующие для своей работы дополнительное питание — электронные. Эти типы УЗО отличаются стоимостью и по разному ведут себя при аварийных режимах работы электрической сети.

6 этап.

Определяем номинальный условный ток короткого замыкания, т.е. стойкость УЗО к токам короткого замыкания. От этого параметра напрямую зависит надежность и прочность самого УЗО. Если этот параметр выбрать неправильно, то в случае возникновения в цепи короткого замыкания, механизм УЗО может выйти из строя, и оно окажется неработоспособным.

7 этап.

Если предполагается использовать несколько УЗО последовательно, необходимо правильно организовать селективность их работы. В противном случае будут отключаться либо нижестоящее и вышестоящее УЗО одновременно, либо одно из них.

Выполняя условия селективности, при возникновении в защищаемой ими линии тока утечки, сработает только то УЗО, которое расположено ближе к месту повреждения.

8 этап.

Выбираем дополнительные параметры.

Изучая основные технические характеристики устройств защитного отключения, мы подробно рассматривали, что они выпускаются для эксплуатации в различных климатических условиях, имеют различную степень защиты от внешней среды, нормируются параметры питающей электрической сети.

Эти и другие параметры выбираются на этом этапе.

9 этап.

Завершающий этап — выбор бренда (фирмы) производителя, выбор конкретной серии.

Более подробно и развернуто стратегию выбора УЗО с конкретным описанием каждого этапа смотрите в видео

УЗО — пошаговый алгоритм выбора:

Рекомендую материалы по теме:

Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — руководство.

Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?

Конструкция (устройство) УЗО.

Устройство УЗО и принцип действия.

Принцип работы трехфазного УЗО.

Работа УЗО при обрыве нуля.

Как проверить тип УЗО?

Почему УЗО выбирают на ступень выше?

УЗО основные характеристики. Часть 1.

УЗО основные характеристики. Часть 2.

УЗО селективность работы.

Как выбрать УЗО.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о