Узо (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

УЗО (устройство защитного отключения) – это установочное электрическое изделие, предназначенное для отключения подачи электроэнергии в электропроводку в случае возникновения утечки тока при нарушении изоляции в проводах или электроприборах.

УЗО, в отличие от автоматического выключателя, предназначено исключительно для защиты человека от поражения электрическим током, предотвращения возникновения пожара и непосредственного участия в работе электроприборов не принимает. От короткого замыкания в электропроводке и в случае прикосновение человека к фазному и нулевому проводам УЗО не защищает.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

На фотографии показано двухпроводное устройство защитного отключения типа ВД1-63, предназначенное для работы в однофазной сети переменного напряжения 220 В и рассчитанное на ток защиты 30 мА. УЗО с такими характеристиками подойдет для установки на входе практически любой квартирной электропроводки.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

В ассортименте установочных изделий имеются комбинированные, в одном корпусе которых встроено УЗО и автоматический выключатель.

Такой аппарат называется Автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока.

На фотографии показан внешний вид модели АВДТ32, рассчитанного на ток защиты электропроводки 16 А и защиты человека на 30 мА. Но такие устройства защиты не получили широкого применения из-за высокой стоимости.

В дополнение, в случае срабатывания, сложно найти, в чем заключается неисправность – произошло короткое замыкание или утечка тока.

Как выбрать УЗО

Выбрать УЗО для квартирной электропроводки или дома для домашнего электрика не представляет трудностей. Подойдет любое однофазное УЗО, рассчитанное на рабочий ток равный току защиты автоматического выключателя и ток утечки 30 мА. Фотография такого УЗО приведена в начале статьи.

Какой тип УЗО лучше для квартиры электромеханическое или электронное

УЗО выпускаются в двух конструктивных исполнениях – электромеханические и электронные. Для правильного выбора нужно провести сравнение их технических характеристик.

Как видно из таблицы, если нет ограничений по габаритным размерам нужно выбирать электромеханическое УЗО. Электронное УЗО незаменимо в случае установки на отдельный электроприбор, например, в электрическую розетку или удлинитель.

Основные технические характеристики УЗО

Требования к техническим характеристикам УЗО устанавливает ГОСТ Р 51326.1-99 (МЭК 61008-1-96) «Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной защиты от сверхтоков».

Для желающих сделать более осознанный выбор свел все основные технические характеристики УЗО в таблицу.

На лицевой стороне устройства защитного отключения всегда наносится маркировка с основными техническими характеристиками. Расшифровка буквенно-цифрового обозначения приведена на чертеже.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

При выборе УЗО главное обратить внимание на напряжение, рабочий ток и ток утечки. Остальные параметры имеют второстепенное значение.

Электрическая схема подключения УЗО в щитке

Устройство защитного отключения в щитке квартаной электропроводки подключается сразу после счетчика в разрыв нулевого и фазного проводов, идущих на автоматические выключатели.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

Провода, идущие от счетчика, подключаются сверху УЗО. К левому контакту фазный провод L, а к правому – нулевой N. Провода, идущие на автоматы, подключаются к нижним клеммам в той же последовательности. Заземляющий проводник желто-зеленого цвета прокладывается, минуя УЗО.

Устройство и принцип работы УЗО

Когда УЗО находится во включенном состоянии (рычаг поднят вверх) через него на автоматические выключатели в электропроводку подается питающее напряжение. Если включен потребитель электроэнергии, то через нулевой и фазный провода протекает ток.

В УЗО провода проходят через дифференциальный кольцевой трансформатор, и когда через них течет ток, то в его магнитопроводе возбуждается магнитное поле. Если нет утечки, то в фазном и нулевом проводах токи равны и протекают в противоположных направлениях.

Поэтому создаваемые ими магнитные поля имеют противоположную полярность и взаимно уничтожаются. В таком случае согласно закону Кирхгофа, в дополнительной обмотке трансформатора ЭДС не возникает в независимости от протекающего через него в нагрузку величины тока.

Принцип работы электромеханического УЗО

В случае, если вследствие нарушения изоляции бытового электроприбора, через фазный провод пойдет ток, больший, чем через нулевой, в магнитопроводе трансформатора появиться магнитное поле. Если разность токов превысит IΔn, то в дополнительной обмотке наводится ЭДС достаточной величины, чтобы УЗО сработало и отключило подачу электроэнергии в проводку.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

В электромеханическом УЗО к дополнительной обмотке трансформатора подключается электромагнит, соленоид которого механически связан с механизмом расцепления. При возникновении в обмотке заданной величины ЭДС, соленоид втягивается и тем самым воздействуя на механизм расцепления размыкает контакты. Подача электроэнергии в проводку прекращается.

Принцип работы электронного УЗО

По внешнему виду стандартное электронное УЗО не отличается от электромеханического и различить их можно только по маркировке или схеме, нанесенной на корпусе. Принцип работы обоих видов УЗО одинаковый и отличие заключается в измерительном устройстве. В электронном вместо электромагнита устанавливается электронная схема в виде порогового компаратора с усилителем и реле.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

В случае превышения разности токов IΔn, протекающих через фазный и нулевой провода, с усилителя подается напряжение на реле. Оно срабатывает и УЗО прекращает подачу напряжения в электропроводку.

В настенном щитке или коробках УЗО, как и другие установочные электроприборы, крепятся на DIN-рейке, еще ее часто называют монтажная рейка.

Она представляет собой металлическую пластину шириной 35 мм выгнутую таким образом, что ее продольные края приподняты. Согласно ГОСТ Р МЭК 60715-2003 «Аппаратура распределения и управления низковольтная.

Установка и крепление на рейках электрических аппаратов в низковольтных комплектных устройствах распределения и управления» обозначается Т35.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

Такой способ крепления не требует дополнительных крепежных элементов и позволяет быстро, как устанавливать УЗО, так и снимать для профилактики, проверки или замены. На фотографии изображена DIN-рейка старого образца, когда они представляли собой профиль из алюминиевого сплава.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

DIN-рейки устанавливаются в щитке горизонтально. На тыльной стороне УЗО имеется два фиксатора – стационарный (на фото слева) и подпружиненный подвижный (справа).

Таким образом, чтобы установить на рейку УЗО нужно верхний неподвижный фиксатор завести за край DIN-рейки, а затем прижать нижнюю часть к ней.

Подвижный фиксатор утопится в корпус УЗО и выйдет из него, когда УЗО будет прижато всей плоскостью к DIN-рейке.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

Для снятия УЗО с DIN-рейки достаточно ввести в ушко подвижного фиксатора конец лезвия плоской отвертки, расположенного ниже выходящего проводника и отодвинуть его вниз. Фиксатор выйдет из зацепления, и нижняя часть УЗО свободно отведется от DIN-рейки.

Подключенное УЗО находится под напряжением фазы и перед демонтажем его необходимо обесточить.

Как правильно подключить провода к УЗО

Бесперебойная работа всей электропроводки определяется не только правильным выбором сечения провода и электроприборов, но и надежностью их соединения между собой. Несмотря на простоту этой операции, часто совершаются ошибки, что впоследствии приводит к обгоранию контактов и выходу из строя УЗО.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

  • Если изоляцию снять на недостаточную длину, то она может попасть под зажимную планку клеммы и в дальнейшем приведет к плохому контакту и обугливанию соединения.
  • При снятии изоляции ножом нужно его лезвие располагать параллельно проводу, тогда на медной жиле не появятся надсечки, приводящие к перелому в этом месте провода при изгибах.
  • Для увеличения площади контакта клеммы с проводом рекомендую, в случае если позволяет окно клеммы, его конец загнуть, как показано на фотографии.

На снимке показан вид УЗО со стороны винтовых клемм. Для подключения проводов достаточно отвинтить винт, завести конец освобожденного провода от изоляции на длину около 10-15 мм до упора в клемму и завинтить винт с достаточным усилием обратно.

После зажатия провода нужно со значительным усилием подергать за него, чтобы убедиться в надежности его крепления. При вставлении в отверстие клеммы провод может попасть мимо, винт будет затянут, не зажав его между контактами.

Обязательно ли устанавливать УЗО

Как показывает практика эксплуатации современных электроприборов, получить удар током при их эксплуатации при соблюдении элементарных правил техники безопасности, практически невозможно.

Обычно самым опасным местом в переносных электроприборах является сетевой шнур. В результате изгибов, особенно в месте выхода из электроприбора и вилки, он со временем перетирается и может нарушиться изоляция. Поэтому перед подключением электроприбора необходимо в обязательном порядке проверить целостность изоляции шнура.

В современной электропроводке имеется дополнительный заземляющий провод, к которому подключаются через электрическую вилку металлические корпуса электроприборов. Поэтому в случае пробоя изоляции сработает автоматический выключатель.

  1. В квартирах старой постройки в электропроводке нет заземляющего провода, но изоляция уже изношена и в результате токов утечки УЗО может давать ложные срабатывания и УЗО не стоит устанавливать.
  2. В дополнение, УЗО включается в разрыв фазного и нулевого проводов, в результате дополнительно появляются четыре соединения, что снижает надежность электропроводки в целом, так как именно в местах соединения чаще всего нарушается контакт.
  3. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что существующие меры защиты и без УЗО надежно защищают человека от поражения электрическим током.

Единственно оправданным случаем, с моей точки зрения, является установка индивидуального УЗО на электроприборы, установленные помещениях с электропроводящими полами с повышенной влажностью. К таким помещениям можно отнести, например, ванную комнату.

Но уверен, в ближайшее время правила ПУЭ обяжут в обязательном порядке установку УЗО в бытовую электропроводку в новых квартирах и домах и, наверное, это правильно. Если есть шанс спасти жизнь хоть одного человека от поражения электрическим током, то нужно его использовать.

У электриков есть одно правило, которое называется «Правило одной руки». Суть этого правила заключается в том, что при прикосновении или удерживания электроприбора в одной руке недопустимо второй рукой прикасаться к заземлённым элементам – водопроводной тубе или батарее центрального отопления.

Внимание! Перед любыми работами с электропроводкой, для исключения поражения электрическим током, необходимо ее обесточить. Для этого следует выключить соответствующий автоматический выключатель в распределительном щитке и проверить надежность отключения с помощью индикатора фазы.

Источник: https://YDoma.info/ehlektrotekhnika/ehlektricheskie-izdeliya/electricity-uzo-naznachenie-ustrojstvo-rabota.html

Принцип действия УЗО (устройства защитного отключения)

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

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;

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

  • 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

Читайте также:  Ртутные лампы - общие сведения и принцип работы

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.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

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.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

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.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

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).

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

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.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

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.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

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.

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

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.

Источник: https://YaElectrik.ru/jelektroshhitok/printsip-dejstviya-uzo

Устройство УЗО и принцип действия

Рад приветствовать вас, уважаемые читатели сайта elektrik-sam.info.

В этой статье мы подробно рассмотрим устройство и принцип работы устройства защитного отключения  УЗО, рассмотрим на примерах как работает УЗО.

УЗО относятся к электрическим аппаратам защиты, как и автоматические выключатели. Для чего же были придуманы эти интересные устройства, неужели установки автоматических выключателей недостаточно?

Со временем изоляция проводов стареет, так же она может быть повреждена, могут ослабнуть контактные соединения токоведущих частей приборов. В результате этих факторов появляются утечки тока, которые могут вызвать искрение и привести к возгоранию.

Также человек может случайно коснуться рукой за оголенный фазный провод, который находится под напряжением.

Дети, оставшись без присмотра родителей, могут «изучать» электричество, вставляя в розетку металлический предмет.

В этом случае человека ударит током, произойдет утечка тока через тело на землю, а это очень опасно, ведь величина тока в этом случае может достигать нескольких сотен миллиампер.

Обычные автоматические  выключатели на такую «незначительную» для них  утечку тока не отреагируют. Они срабатывают только на токи перегрузки и при коротком замыкании.

Например, у автомата номиналом 10А с время-токовой характеристикой срабатывания В,тепловой расцепитель начнет срабатывать при токе, превышающем номинальный на 13%, т.е.

11,3А, причем время срабатывания будет больше одного часа. А при токе, превышающем номинальный на 45%, т.е.  14,5А в течение одного часа.

Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя будет срабатывать при значениях тока от 30А.

Поэтому,  чтобы  защитить людей от поражения электрическим током и для предотвращения опасной утечки тока, которая может привести к пожару в результате повреждения изоляции электропроводки или бытовых приборов применяются устройства защитного отключения.

  • У автоматических выключателей основной параметр – номинальный ток.
  • Основной же параметр УЗО – это его чувствительность (номинальный отключающий дифференциальный ток, так называемая «уставка» по току утечки).
  • Для защиты человека в бытовых электросетях от поражения электрическим током используют УЗО чувствительностью 10 и 30 мА.
  • Для защиты от возможного возникновения пожара служат УЗО чувствительностью 100 или 300 мА.
  • Если проводка неразветвленная, с малым количеством групп, то может использоваться одно общее УЗО на 30 мА, как противопожарное, так и для защиты человека от поражения электрическим током.
  • Давайте рассмотрим устройство и принцип действия УЗО

Конструктивно УЗО собрано в корпусе из диэлектрического материала. Внутри содержит трансформатор тока, выполненный на тороидальном ферромагнитном сердечнике с тремя обмотками – две первичные и одна обмотка управления.

Две первичные токовые обмотки включены встречно. Первая обмотка образована фазным проводом, в ней протекает ток к нагрузке (к потребителю). Вторая обмотка образована нулевым проводом, в ней протекает обратный ток от нагрузки (от потребителя).

Как работает УЗО?

В обычном режиме, когда в цепи нет утечки, токи, протекающие в обоих обмотках равны по значению, но противоположно направленны. При протекании в обмотках, эти токи наводят в сердечнике трансформатора тока магнитные потоки. Наведенные магнитные потоки направлены встречно и  компенсируют друг друга, поэтому суммарный магнитный ФΣ поток равен нулю.

Предположим, что произошел пробой изоляции  на корпус электроприбора.

В этом случае токи в фазном и нулевом проводах будут различны. По фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки IL будет протекать еще дополнительный ток — ток утечки ID, который для трансформатора тока будет дифференциальным (т.е. разностным).

Разные по значению токи в первичных обмотках (IL + ID в фазном проводнике и IN, равный по значению IL, в нулевом рабочем проводнике) будут наводить в сердечнике разные по значению магнитные потоки. Результирующий магнитный поток будет отличен от нуля.

Читайте также:  Котел атон технические характеристики

По закону электромагнитной индукции он будет наводить электрический ток в обмотке управления. Если этот ток достигнет значения, достаточного для срабатывания электромагнитного реле Р, то оно сработает, приводя в движение расцепитель, силовые контакты УЗО разомкнутся.

В результате электроустановка, находящаяся под защитой УЗО обесточится.

Аналогично, если человек  прикоснется к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприбора, на который произошел пробой изоляции,  возникнет ток утечки, который потечет через тело человека на землю. В обмотке управления УЗО будет наводиться ток, который приведет к срабатыванию электромагнитного реле Р и цепь обесточится.

Для периодического контроля исправности УЗО предусмотрена кнопка «Тест». При нажатии на нее искусственно создается ток утечки. Если УЗО исправно, оно должно срабатывать при нажатии на эту кнопку.

По конструктивному исполнению УЗО бывают электромеханические (они не зависят от напряжения питания) и электронные (нуждаются в дополнительном источнике питания, который получают от контролируемой цепи, либо от дополнительного источника). В свою очередь, бывают электронные УЗО, которые отключают защищаемую цепь при исчезновении напряжения в питающей сети, и бывают не отключающие защищаемую цепь.

  1. Как не подключая к электрической сети, определить тип УЗО смотрите в статье Как определить тип УЗО — электромеханическое или электронное?
  2. Так же эти два типа УЗО различно ведут себя при аварийном режиме работы электросети, например, при достаточно часто встречающемся в наших домах обрыве нулевого провода.
  3. Теперь вы знаете, как работает УЗО.
  4. Подробно Устройство и принцип действия УЗО смотрите в видео

Полезные статьи по теме:

  • Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — подробное руководство.
  • Конструкция УЗО.
  • Работа УЗО при обрыве нуля.
  • Как проверить тип УЗО?
  • Почему УЗО выбирают на ступень выше?
  • Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?
  • Номиналы групповых автоматов превышают номинал вводного?
  • Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?
  • Менять ли автоматический выключатель, если его «выбивает»?

Источник: http://elektrik-sam.info/ustroystvo-uzo-i-prinzip-deystviya/

Принцип работы и выбор УЗО

открыть разделы

  • Назначение УЗО
  • Опасное электричество
  • Последствия поражения человека электрическим током
  • Как УЗО работает
  • Выбор УЗО
  • Варианты исполнения
  • Основные ошибки при подключении УЗО

Назначение УЗО

Дифференциальное устройство защитного отключения (УЗО) признано во всем мире эффективным способом защиты людей от опасности поражения электрическим током в результате прямого или непрямого контакта.

Кроме того, УЗО обеспечивают контроль состояния изоляции кабелей и электроприборов, поэтому они часто используются для сигнализации об ухудшении изоляции или для уменьшения разрушающего действия возникшего вследствие этого тока повреждения.

После начала использования УЗО (с 70-х годов 20-го века) смертность от электрического поражения в мире сократилась в 100 раз.

Опасное электричество

Чем же опасно для нас электричество? Опасными последствиями использования людьми электричества в быту могут стать поражение человека электрическим током и пожар. Последствия эти преследуют людей с начала использования ими электричества.  Это хорошо иллюстрируют плакаты начала прошлого века. 

 
Использование бытового электроприбора во влажном помещении  Неправильно проложен провод, в результате чего он перетерся об трубу и смеситель оказался под напряжением   Шалости детей
   
При установке почтового ящика была нарушена изоляция провода, и ящик оказался под напряжением Крысы грызут проводку, чем нарушают изоляцию проводов, что может привести к пожару Эксплуатация бытового прибора без присмотра может привести к пожару

Последствия поражения человека электрическим током

Более наглядно представить возможные последствия поможет следующий график:

Обычно человек начинает ощущать раздражающее действие переменного тока промышленной частоты при величине тока 1—1,5 мА и постоянного тока 5—7 мА. Эти токи называются пороговыми ощутимыми токами.

Они не представляют серьезной опасности, и при таком токе человек может самостоятельно освободиться от воздействия. При переменных токах 5—10 мА раздражающее действие тока становится более сильным, появляется боль в мышцах, сопровождаемая судорожным их сокращением.

При токах 10—15 мА боль становится трудно переносимой, а судороги мышц рук или ног становятся такими сильными, что человек не в состоянии самостоятельно освободиться от действия тока.

Переменные токи 10—15 мА и выше и постоянные токи 50—80 мА и выше называются неотпускающими токами, а наименьшая их величина 10—15 мА при напряжении промышленной частоты 50 Гц и 50—80 мА при постоянном напряжении источника называется пороговым неотпускающим током.

Переменный ток промышленной частоты величиной 25 мА и выше воздействует не только на мышцы рук и ног, но также и на мышцы грудной клетки, что может привести к параличу дыхания и вызвать смерть.

Ток 50 мА при частоте 50 Гц вызывает быстрое нарушение работы органов дыхания, а ток около 100 мА и более при 50 Гц и 300 мА при постоянном напряжении за короткое время (1—2 с) поражает мышцу сердца и вызывает его фибрилляцию. Эти токи называются фибрилляционными.

При фибрилляции сердца прекращается его работа как насоса по перекачиванию крови. Поэтому вследствие недостатка в организме кислорода происходит остановка дыхания, т. е. наступает клиническая (мнимая) смерть. Токи более 5 А вызывают паралич сердца и дыхания, минуя стадию фибрилляции сердца.

Чем больше время протекания тока через тело человека, тем тяжелее его результаты и больше вероятность летального исхода.

Как УЗО работает

Современные качественные УЗО имеют режим питания «собственным током». Их принцип работы мы и рассмотрим.

Их работа основана на принципе магнитной защелки. Достаточно очень малой электрической мощности, чтобы подавить силу блокировки и с помощью механического усилителя разомкнуть контакты. Этот тип устройств широко распространен — они являются безотказными.

На рисунке ниже показана схема такого узо:

Принцип работы его следующий. Когда мы включаем электроприбор, цепь замыкается и по проводникам течет ток Ia и Ir. Пока все нормально, токи Ia и Ir равны по величине и обратны по направлению, что значит, что в третьей обмотке суммирующего трансформатора ЭДС не возникает.

Когда появляется нарушение изоляции и фазный ток перетекает на корпус прибора, в обмотке суммирующего трансформатора появляется ЭДС, наводящая ток утечки Iу.

Этот ток подает энергию на электромагнит, подвижная часть которого удерживается «притянутой» постоянным магнитом.

По достижении порога срабатывания электромагнит снимает притяжение постоянного магнита, и тогда подвижная часть под действием пружины размыкает магнитопровод и механически отключает выключатель.

А еще у УЗО есть тестирующий блок, предназначенный для проверки работоспособности устройства.  На корпусе любого УЗО есть кнопка, на которой или возле которой есть буква «Т».

Если нажать на эту кнопку, когда тумблер УЗО включен, то электронный блок возбуждает в обмотке расчетный ток утечки, при этом должен сработать выключатель и цепь разомкнется. На рисунках тестирующий блок не показан.

Рекомендуется проверять работоспособность УЗО раз в месяц.

Подбор УЗО

Подбирать УЗО нужно по следующим характеристикам: время отключения, характеристика срабатывания, дифференциальный ток срабатывания, номинальный ток и напряжение, исполнение.

Время отключения

Номинальное время отключения УЗО обозначается Tn. Стандартами установлено предельно допустимое время отключения УЗО — 0,3 с.

В действительности современные качественные УЗО имеют быстродействие порядка 20-30 мс (0,02-0,03 с).

Это означает, что УЗО «быстрый» выключатель, поэтому на практике возможны ситуации, когда УЗО срабатывает раньше аппарата защиты и отключает как токи нагрузки, так и сверхтоки.

Характеристика УЗО

УЗО типа АС — устройство защитного отключения, реагирующее на переменный синусоидальный дифференциальный ток, возникающий внезапно, либо медленно возрастающий. Не реагирует на пульсирующий постоянный ток утечки — например такой может возникать в схемах, где используются полупроводниковые источники (блоки) питания. Самый обычный вариант. На таком УЗО есть значек

УЗО типа А — устройство защитного отключения, реагирующее на переменный синусоидальный дифференциальный ток и пульсирующий постоянный дифференциальный ток, возникающие внезапно, либо медленно возрастающие.  Можно брать практически во всех обычных случаях. Значительно дороже варианта AC. На таком УЗО есть значек

УЗО типа В — устройство защитного отключения, реагирующее на переменный, постоянный и выпрямленный дифференциальные токи. На таком УЗО есть значек

УЗО типа S — устройство защитного отключения, селективное (с выдержкой времени отключения). Задержка на срабатывание УЗО типа S — 200-300 мс (0,2-0,3 с) Используются в случаях каскадного включения устройств, чтобы головное УЗО срабатывало в последнюю очередь или в сельской местности в районах с высокой грозовой активностью — намного ниже вероятность ложных срабатывний.

УЗО типа G — то же, что и типа S, но с меньшей выдержкой времени.Тип G — 60-80 мс (0,06-0,08с). Нужны в случаях последовательного каскадного включения устройств вместе с УЗО S, чтобы головное УЗО (типа S) срабатывало в последнюю очередь,

Выбор УЗО в зависимости от напряжения, номинального тока нагрузки и тока дифференциальной защиты

Номинальное напряжение Un = 380 В для четырехполюсных и Un = 220 В для двухполюсных УЗО. Допустимо применение четырехполюсных УЗО в режиме двухполюсных, т.е.

в однофазной сети, при условии, что изготовитель обеспечивает нормальное функционирование тестовой цепи при этом напряжении. Нормами установлен также диапазон напряжений, в котором УЗО должно сохранять работоспособность.

Это имеет принципиальное значение для «электронных» УЗО, функционально зависимых от напряжения питания.

На корпусе УЗО обычно указывается максимальная сила тока, который данное УЗО может пропускать продолжительное время.

подбирать УЗО нужно с таким расчетом, чтобы максимальное значение силы тока на корпусе УЗО было больше максимальной пропускной способности автоматического выключателя или пробкового выключателя.

Например, если на входе стоит автоматический выключатель на 25 А, то УЗО нужно ставить на 32 А или больше, а если на входе стоит автомат на 50 А, то УЗО нужно ставить на 63 А или больше и так далее.

IΔn = 10 мА. Такие УЗО рекомендуется устанавливать для розеток в ванной комнате, на кухне, в детских помещениях, если на них выделена отдельная линия. а также для розеток, к которым будет подключаться электрооборудование, установленное или работающее на земле.

IΔn = 30 мА. Для всех остальных розеток дома, подвала, встроенного или пристроенного гаража. в случаях использования одной линии для влажных и не влажных помещений допускается использовать УЗО с уставкой 30 мА. Также можно использовать такие УЗО на вводе электричества в квартиру или дом и для освещения.

IΔn = 100 мА и 300 мА. Только на вводе электричества в квартиру или дом для повышения пожарной безопасности.

Для помощи выбора необходимого для Вас УЗО воспользуйтесь таблицей ниже:

ПОМНИТЕ: УЗО с уставкой свыше 30 мА людей не защищает!

Исполнение

По исполнению бывают: УЗО на DIN-рейку, Диффавтоматы, розетки-УЗО, переходники-УЗО, Вилки-УЗО.

УЗО на DIN-рейку

УЗО на DIN-рейку это молульное устройство, которое устанавливается в электрический щит. Установка УЗО в щит наиболее желательна. Стоимость такого УЗО относительно невысока (1000-3000 руб). Однако помните: УЗО не заменяет автомат защиты! Перед ним всегда должен стоять  автомат защиты от сверхтоков.

Дифференциальные автоматы

Существуют такие виды УЗО в которые встроен автомат защиты. Называются они дифференциальными автоматами. Дифференциальные автоматы совмещают функции автоматических выключателей и УЗО, а размер у них как у обычного УЗО, таким образом, экономится место на DIN-рейке.

Дополнительной характеристикой такого устройства является номинальный ток автоматического выключателя и его характеристика срабатывания (как правило «С»). Стоимость дифференциального автомата, как правило, выше на 30-50% соответствующего УЗО и автомата по отдельности, количество моделей очень ограничено.

Читайте также:  Поверка газоанализатора

В диффавтомате хорошего качества всегда есть окошко, которое окрашивается определенным цветом при срабатывании и Вы можете понять почему он сработал: от сверхтоков короткого замыкания или от токов утечки.

Розетки-УЗО

Их устанавливают, если электропроводка старая и «фонит», или нет желания или возможности ставить УЗО на всю квартиру. Стоят они на порядок дороже соответствующего УЗО на DIN-рейку (10000-20000 руб). При установке требуют глубокой монтажной коробки (60 мм или глубже).

Переходник-УЗО

Их используют, когда не хотят себя утруждать подключением или вызывать мастера для подключения УЗО. Так же это удобно при эксплуатации переносных приборов.

Основные ошибки при монтаже УЗО

Самой распространенной ошибкой при монтаже УЗО является подключение к УЗО нагрузки, в цепи которой имеется соединение нулевого рабочего проводника N с открытыми проводящими частями электроустановки или соединение с нулевым защитным проводником РЕ. В этом случае вероятность «произвольного» срабатывания УЗО очень высока.

Так же возможны следующие ошибки:

  • подключение нагрузок к нулевому проводнику до УЗО,
  • подключение нагрузок к нулевому рабочему проводнику другого УЗО,
  • перемычка между нулевыми рабочими проводниками различных УЗО,
  • соединение на стороне нагрузки проводников РЕ и N в розетке.
  1. Помните: УЗО не заменяет заземления!
  2.  По схеме приведенной ниже следует подключать УЗО:
  3. Ключевые слова: принцип работы УЗО, УЗО, водонагреватели

Источник: https://teplo-spb.ru/stati/kak-eto-rabotaet/printsip-raboty-i-vybor-uzo.html

Устройство защитного отключения – назначение, принцип действия, типы, правильный выбор

Само название УЗО говорит о его назначении — Устройство Защитного Отключения.

Именно оно, а конкретнее — автоматическое отключение питания должно защищать нас с Вами от поражения электрическим током при повреждении изоляции (согласно ПУЭ-7 п.1.7.51) при косвенном прикосновении.

Косвенное прикосновение — это электрический контакт человека с токопроводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции (например замыкание фазного провода на корпус электроплиты). Так же согласно ГОСТ 50571.

3-94 устройство защитного отключения служит как дополнительная защита от электропоражения уже при прямом прикосновении к токоведущим частям. Другими словами — даже в случае прикосновения к оголенному проводу, находящемуся под опасным потенциалом — УЗО спасет нам жизнь.

Кроме защиты от электрического тока УЗО выполняет так же и противопожарные функции, поэтому п.7.1.84 ПУЭ-7 рекомендует применять УЗО для повышения уровня защиты от возгорания при замыканиях на заземленные части.

Дело в том, что мощности электрической дуги всего в 40-50 ватт уже бывает достаточно для возгорания некоторых строительных материалов.

И возникает такая дуга именно при ухудшении изоляции проводов и кабелей электропроводки зданий, когда, если говорить простым языком — «электрический ток идет не туда куда надо».

То есть не только по замкнутой электрической цепи от источника — к нагрузке, но еще и «ответвляется» в сторону на корпуса электроприборов или заземленные части. В этом случае УЗО — единственное эффективное средство способное почувствовать утечку тока и как следствие — появление пожароопасной электродуги и обесточить опасный участок.

Вкратце можно подытожить: назначение УЗО — защищать человека и его имущество от неприятностей, которые могут возникнуть при ухудшении изоляции токоведущих частей (например — может возникнуть пожар) и УЗО это современное, высокоэффективное средство от электротравматизма. В современных условиях применение УЗО позволяет обеспечить электробезопасность действием защиты — автоматического отключения источника питания.

Многие даже и не догадываются, что УЗО изобрели еще в прошлом веке, а именно – 8 апреля 1928 года был получен патент за номером 552 678 на первое в мире устройство защиты от поражения человека электрическим током. Патент выдан германской фирме «RWE».

С тех пор УЗО получило широкое распространение в европейских странах и Америке, у нас же такие устройства стали применяться значительно позже.

Принцип работы УЗО кардинальным образом отличается от работы автоматического выключателя и заключается вреагировании на появление разностного тока. Для сравнения возьмем однофазный однополюсный автоматический выключатель и однофазное УЗО.

Так вот, если автомат можно включить только в фазный провод эл. цепи нагрузки, а нулевой рабочий провод будет подключен напрямую, то УЗО так подключить не получится.

Для этого потребуется обязательно оба провода питания — и фазный и нулевой рабочий. При этом УЗО сравнивает, что бы по фазному проводу на нагрузку ушло электроэнергии столько же, сколько вернется обратно по нулевому рабочему проводу. Если происходит утечка электрического тока, появляется разностный ток, УЗО сразу реагирует и отключает нагрузку.

Есть и трехфазные УЗО, но принцип работы у них точно такой же, отличаются они от однофазных только количеством полюсов (четыре полюса) и тем, что сквозь ТТНП проходит не два проводника, а четыре — три фазы и рабочий ноль.

Трехфазное УЗО

Рассмотрим устройство и принцип работы УЗО более подробно. Устройство защитного отключения состоит из:

  1. Дифференциального трансформатора тока, который в свою очередь состоит из тороидального магнитопровода, первичной и вторичной обмоток.
  2. Пусковой орган (электромеханическое реле или электронная схема у электронных УЗО).
  3. Исполнительный механизм, состоящий из механизма привода, спускового механизма и силовых контактов.
  4. Цепь тестирования — кнопка, резистор, защитный контакт. Эта цепь необходима для проверки работоспособности УЗО в процессе эксплуатации. При нажатии на кнопку «Тест» через резистор искусственно создается отключающий дифференциальный ток и УЗО должно отключиться — разомкнуть силовые контакты.

Основной элемент УЗО — это реагирующий на разностный ток дифференциальный трансформатор тока или еще его называют трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП).

У электромеханических УЗО ТТНП представляет из себя тороидальный магнитопровод с намотанной вторичной обмоткой.

В качестве первичной обмотки выступают фазные и нулевые провода, подключенные на нагрузку и проходящие обязательно сквозь магнитопровод.

Принцип УЗО

В магнитопроводе от каждого проходящего сквозь него проводника (фазного и нулевого) наводится свой магнитный поток (ФL и ФN см.рисунок), эти наводящиеся магнитные потоки направлены навстречу друг другу и взаимно компенсируются, общий магнитный поток Фобщ.

равен нулю, поэтому во вторичной обмотке в итоге электрический ток не наводится и срабатывания УЗО не происходит.

Как только появляется ток утечки — например, из-за повреждения изоляции, значение электрического тока по одному из проходящих через УЗО проводов становится больше, магнитный поток от этого провода так же увеличивается и между двумя магнитными потоками появляется некоторая разность, то есть потоки уже не компенсируются друг другом, и этой разности хватает, что бы во вторичной обмотке ТТНП за счет взаимоиндукции навёлся электрический ток Iдиф. определенного значения. И когда значение этого вторичного тока Iдиф. достигнет определенных пределов — происходит срабатывание электромеханического реле Р прямого действия и УЗО с помощью механизма привода – размыкает силовые контакты. У электронных УЗО процесс работы аналогичен с той лишь разницей, что вторичная обмотка дифференциального трансформатора подключена к электронной схеме и уже сама электроника управляет механизмом привода. Тут следует отметить большой недостаток электронных УЗО — для их работы требуется напряжение питания (для электронной схемы).

Типы УЗО

Различные типы УЗО делятся по следующим основным техническим параметрам:

  1. Номинальному отключающему дифференциальному току IDn: 6, 10, 30, 100, 300, 500 мА
  2. По назначению: а) обычное УЗО — выключатель дифференциального тока (ВДТ) б) комбинированное УЗО — автоматический выключатель дифференциального тока (АВДТ), по сути это УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе, то есть АВДТ так же защищает нагрузку от токов перегрузки и короткого замыкания и имеет в своем устройстве тепловой и электромагнитный расцепитель. В свою очередь АВДТ подразделяются, так же как и автоматические выключатели, по характеристике расцепителя — В, С и D.
  3. Электромеханические и электронные. Самые надежные УЗО — электромеханического типа, это уже подтверждено многолетней практикой применения.
  4. Стационарные и мобильные. Стационарные устанавливаются в различных щитах и сборках, а мобильные — применяются для переносных электроустройств для шнурового соединения.
  5. По определению формы волны электрического тока, на который реагирует УЗО:
    • АС — УЗО реагирует только на переменный синусоидальный разностный ток, медленно нарастающий или возникающий толчком.
    • А — реагирует как на синусоидальный, так и на пульсирующий постоянный (выпрямленный) разностный ток. Именно такое УЗО сейчас надо устанавливать в офисах, квартирах и производственных помещениях, так как из-за использования компьютеров, телевизоров и другой офисной техники, имеющих импульсные блоки питания, а так же безтрансформаторные схемы питания — в случае утечки тока появляется именно пульсирующий разностный ток, на который не реагирует УЗО типа АС.
    • В — реагирует на синусоидальный, пульсирующий постоянный, пульсирующий постоянный с наложенной сглаженной пульсацией постоянного тока от 6мА, медленно нарастающие или возникающие толчком. УЗО этого типа очень чувствительны к току утечки широкого спектра частот в диапазоне от практически нуля до 1МГц. Применяются такие УЗО в схемах с инверторами, частотными преобразователями и источниками бесперебойного питания.
  6. По выдержке времени на отключение: обычные — без выдержки времени и селективные – тип S или G с выдержкой времени срабатывания.

Более подробно с параметрами, типами и требованиями к УЗО можно ознакомиться в ГОСТ Р 50807-95, ГОСТ Р 51326.1-99 и ГОСТ Р 51327.1-99

Выбор УЗО

Отметим самые важные условия выбора УЗО. Технические характеристики УЗО должны соответствовать параметрам электрической сети и нагрузке, к которой подключается УЗО. Например, если УЗО рассчитано на напряжение сети до 240В переменного тока, то естественно его нельзя применять при 380В:

В зависимости от нагрузки УЗО выбирается по номинальному току силовых контактов. Конечно глупо будет выбирать УЗО с ном. током в 25А например на электрокотел с током 40А, в этом случае силовые контакты УЗО просто не выдержат перегрузки и разрушатся.

В этом примере правильно будет выбрать УЗО на 63А, то есть на одну ступень выше номинального тока нагрузки, а перед УЗО установить автоматический выключатель на 40А — для защиты УЗО от перегрузки. В любом случае если последовательно в УЗО установлен автоматический выключатель для защиты УЗО, то по номинальному току УЗО должно быть как минимум на одну ступень выше.

Естественно это относится только к обычным УЗО — (ВДТ), если УЗО комбинированное (АВДТ) то дополнительно защищать его от перегрузки и токов КЗ не требуется.

Следующее условие выбора УЗО — по дифференциальному отключающему току. Здесь выбирается требуемый параметр – 10, 30 мА или выше. Следует учитывать важную деталь: в целях электробезопасности применяют УЗО до 30 мА. В целях пожарной безопасности – с диф. током от 100мА и выше.

Выбор по времени срабатывания (селективности) — нужен например, если последовательно установлены несколько УЗО. Например — вводное УЗО и после него идут групповые УЗО. Если все УЗО на 30мА то при утечке тока может отключиться вводное УЗО и полностью обесточить объект.

Что бы этого не произошло, устанавливают на вводе селективное УЗО с буквой (S или G) и тогда сначала отключаются групповые УЗО, а неповрежденные участки электросети остаются включенными.

К сожалению, в рамках одной статьи невозможно полностью осветить выбор УЗО, поэтому здесь указаны только самые важные пункты, по которым выбирается устройство защитного отключения.

Оставляйте Ваши вопросы и комментарии и, конечно же — обращайтесь к нам, получите оптимальные решения для Вас и Вашего бизнеса по технологии ПССГ®!

Источник: https://pssg.ru/articles/ustroystvo-zashchitnogo-otklyucheniya-naznachenie-printsip-deystviya-tipy-pravilnyy-vybor/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector