Узо - технические характеристики и область применения

Обозначение УЗО и дифференциального автомата.

На данный момент в ГОСТ нет каких либо рекомендаций относительно условных графических обозначений УЗО и дифференциальных автоматов. Изображения обозначений, которые используют в схемах отличаются друг от друга.

По этому, в данной статье, я хочу дать свои рекомендации и предложить вариант обозначений УЗО и дифференциального автомата, который по моему мнению, будет соответствовать функциональному назначению этих электрических аппаратов.

Функционально УЗО можно определить как быстродействующий выключатель, реагирующий на дифференциальный ток – ток утечки в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке. В качестве датчика дифференциального тока и основного функционального элемента УЗО используется трансформатор тока, который часто называют трансформатором тока нулевой последовательности (что не совсем правильно, но думаю приемлемо).

Пример работы УЗО

Приведем небольшой пример типичного УЗО-Д. Дано:

двухпроводная цепь электроснабжения на 220 В, без заземления;
в качестве потребителя энергии — стиральная машина;
встроенное в цепь устройство выключения.

Штатно УЗО пропускает электроэнергию напрямую и без препятствий. Входящий и поступающий токи имеют равное значение. При появлении, допустим, неисправности электродвигателя, напряжение окажется подано на корпус машинки. Коснувшись его, ничего не подозревающий человек окажется под мощным ударом электричеством.

Возникает ток утечки и разбалансировка: часть энергии утекает через тело попавшего под удар. В УЗО возвращается меньше электроэнергии, чем его покинуло, прибор разрывает цепь.

Существуют как простые механические устройства защиты, так и модели с полупроводниковыми размыкателями контактов. Есть и версии с более сложной встроенной логикой. Но электронные дороже и нуждаются в дополнительном питании для поддержания работы схем.

Виды УЗО

УЗО бывают разные — трехфазные и однофазные… Но на этом деление УЗО на подклассы не завершается. В настоящий момент на рынке присутствуют 2 принципиально различающиеся категории УЗО:

электромеханические (независящие от сети),
электронные(зависящие от сети).

Рассмотрим по отдельности принцип действия каждой из категорий.

Электромеханические УЗО

Родоначальники УЗО – электромеханические. В основе принцип точной механики т.е. заглянув внутрь такого УЗО вы не увидите компараторов операционных усилителей, логики и тому подобного.

Состоит из нескольких основных компонентов:
Так называемый трансформатор тока нулевой последовательности, его цель отследить ток утечки и передать его с неким Ктр на вторичную обмотку( I 2), I ут= I 2*Ктр (весьма идеализированная формула, однако отражающая суть процесса).
Чувствительный магнитоэлектрический элемент (запираемый т.е. при срабатывании без внешнего вмешательства не может вернуться в исходное состояние – защелка) – играет роль порогового элемента.
Реле – обеспечивает расцепление в случае если сработала защелка.

Данный тип УЗО требует высокоточной механики для чувствительного магнитоэлектрического элемента. В настоящий момент всего несколько мировых компаний продают электромеханические УЗО. Их стоимость значительно выше цены на электронные УЗО.

Почему же в большинстве стран мира получили распространение именно электромеханические УЗО? Все очень просто – данный тип УЗО сработает в случае обнаружения тока утечки при любом уровне напряжения в сети.

Почему этот фактор(независимость от уровня напряжения сети) столь важен?

Это вызвано тем что при использовании работоспособного(исправного) электромеханического УЗО мы гарантируем в 100% случаях срабатывание реле и соответственно отключение подачи энергии потребителю.

В электронных УЗО этот параметр тоже велик, но не равен 100%(как будет показано далее это связанно с тем что при определенном уровне напряжения сети схема электронного УЗО окажется не работоспособной), а в нашем случае каждый процент – это возможно человеческие жизни (будь то прямая угроза жизни человека при касании им проводов, либо косвенная, при возникновении пожара от обгорания изоляции).

В большинстве так называемых “развитых” стран электромеханические УЗО – это эталон и устройство обязательное к повсеместному использованию. В нашей стране постепенно идут подвижки в сторону обязательного использования УЗО, однако потребителю в большинстве случаев не дается информации о типе УЗО, что влечет за собой использование дешевых электронных УЗО.

Электронные УЗО

Такими УЗО наводнен любой строительный рынок. Стоимость на электронные УЗО местами ниже чем на электромеханические до 10 раз.

Недостаток таких УЗО, как уже писалось выше, не 100% гарантия при исправном УЗО получить его срабатывание в следствии появления тока утечки. Достоинство – дешевизна и доступность.

В принципе электронное УЗО строится по той же схеме, что и электромеханическое (Рис.1). Разница заключается в том, что место чувствительного магнитоэлектрического элемента занимает элемент сравнения (компаратор, стабилитрон). Для работоспособности такой схемы понадобится выпрямитель, небольшой фильтр,(возможно даже КРЕН).

Т.к. трансформатор тока нулевой последовательности – понижающий (в десятки раз), то также необходима цепочка усиления сигнала, которая кроме полезного сигнала также будет усиливать помеху(или сигнал небаланса присутствующий при нулевом токе утечки). Из вышесказанного очевидно, что момент срабатывании реле, в данном типе УЗО определяется не только током утечки, но и сетевым напряжением.

Если Вы не можете позволить себе электромеханическое УЗО, то брать электронное УЗО все же стоит, т.к. оно обеспечивает срабатывание в большинстве случаев.

Существуют также случаи, когда покупать дорогое электромеханическое УЗО не имеет смысла. Одним из таких случаев является использование при питании квартиры/дома стабилизатора, либо источника бесперебойного питания (ИБП). В этом случае брать электромеханическое УЗО смысла не имеет.

Сразу отмечу, что я веду речь о категориях УЗО их плюсах и минусах, а не о конкретных моделях т.к. Вы можете купить некачественно УЗО как электромеханического так и электронного типов. При покупке спрашивайте сертификат соответствия, т.к. многие электронные УЗО представленные на нашем рынке не сертифицированы.

Назначение УЗО

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

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

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

Бойлеры;
Стиральные и посудомоечные машины;
Электрические котлы отопления.

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

Неисправный ТЭН

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

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

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

Принцип работы и правила подключения УЗО

Устройство защитного отключения (УЗО), или дифференциальный автоматический выключатель, – это простое в использовании устройство для защиты человека в быту, реагирующее на дифференциальный ток в проводнике электроэнергии. На сегодняшний день УЗО можно назвать обязательным прибором в наших домах, но сведенья о нем минимальны. Не все понимают истинные преимущества данного прибора, поэтому начнем с главного – с его основных качеств.

Данное устройство необходимо для обеспечения электробезопасности в жилом или рабочем помещении. Если на линии установлен только автомат, защищающий ее от перегрузок, сохраняется опасность поражения током для человека при аварии или касании оголенного провода на все сто процентов. Крайне опасным для человека являются 0,05 А. Это ток, при котором человек не может оторваться от провода самостоятельно. Для того чтобы предотвратить случаи поражения электрическим током, и был придуман данный прибор.

Принцип работы

Через устройство проходит ноль питания и фаза. Таким образом, устройство определяет силу тока на входе и, соответственно, на выходе. Если оба эти показателя равны, то ничего не происходит, но как только произойдет так называемая утечка, УЗО сработает, отключив линию.

Перечислить все случаи, при которых УЗО работает бесперебойно, очень сложно, но для общего понимания картины можно указать наиболее часто встречающиеся из них:

неправильный монтаж проводки,
пробои на корпус в технике,
неверный монтаж в щитке и другие опасные случаи.

Иногда УЗО срабатывает при возникновении заведомо опасной ситуации. Это может случиться, если шланг стиральной машины имеет металлические элементы и при этом подключен к водопроводу.

Правильный выбор устройства

Разобравшись с принципом работы УЗО, нужно научиться правильно выбирать то, что подходит именно вам. Стоит также отметить, что если вы используете УЗО, то это не избавляет вас от покупки и установки автомата. Итак, выбор устройства определяют три важных параметра:

Ток утечки. Это самый важный параметр прибора. В очень влажных помещениях используют УЗО с очень высокой чувствительностью в 10 мА (0,01 А). Для бытового использования подходящим является устройство с током утечки в 30 мА (0,03 А), а УЗО 100 и 300 мА предназначены для установки на ввод в целое здание.
Номинальный ток контактов. Он обозначает номинал тока, который необходим электрику при подборе начинки для щитка. Обозначается он на устройстве цифрами 16, 25, 40 и т. д.
Категория тока утечки. На рынке чаще всего представлены устройства двух типов: А и АС. Стандартным считается тип АС. Такое устройство будет чувствительно к переменному току утечки, что является самым распространенным случаем. Тип А встречается реже, однако он является более чувствительным, поскольку контролирует также пульсирующий ток. По этой причине стоимость устройства типа А несколько выше. Также можно увидеть в продаже устройства типа В для выпрямленного тока (в быту они не используются), типа S для использования в сетях с АВР и типа G для тех же сетей, но с иной временной выдержкой. Типы G и S предназначаются для установки нескольких устройств одновременно.

Если ваш основной вид деятельности никак не связан с электрическими сетями, доверьте подбор устройства профессионалу. Это сэкономит ваши средства и время.

Дифференциальные автоматы, устройства защитного отключения CHINT.

Подключение устройства

Подключение УЗО следует доверить профессионалу. Поскольку нюансов в процессе монтажа много, электромонтер должен иметь как минимум третий разряд. Каждое устройство имеет в комплекте схему подключения. Она довольно проста, специалисту лишь требуется правильно рассчитать количество автоматов на одно устройство. Если речь идет о квартире или о частном доме, как правило, устанавливают автомат и УЗО номиналом выше, чем у автомата. Это правило необходимо для устойчивой работы цепи.

Если требуется установить два защитных устройства, то необходимо исключить объединение нулевых проводников, что заведомо приведет к утечке. Порой щиток комплектуется так, что при установке УЗО размеры его становятся просто огромными. Некоторые электромонтеры разбивают автоматы не только по одному на комнату, но и порой выделяют один из них под какой-либо прибор. В таких случаях возможна установка одного защитного устройства на несколько автоматов. Для этого необходимо точно рассчитать сумму номиналов автоматов и выбрать УЗО номиналом выше этой суммы. Допускается установка УЗО максимум для пяти автоматов.

При правильном подборе УЗО и его грамотной установке оно прослужит вам долгое время и обезопасит от утечки тока.

Устройство защитного отключения узо

Узо находят широкое применение во всех отраслях промышленности. Характерной их особенностью является многофункциональность. УЗО могут осуществлять защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении, и при косвенном прикосновении, при несимметричном снижении изоляции проводов относительно земли в зоне защиты устройства, при замыканиях на землю и в других ситуациях.

Устройство защиты узо реагирует на дифференциальный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания. Похожая статистика у предохранитель ПАР.

Статистические данные по электро травматизму, полученные за почти 30-летний период с начала широкого внедрения УЗО, подтверждают высокую эффективность данного электрозащитного средства – количество смертельных травм снизилось почти в 100 раз.

Принцип срабатывания защитного механизма

Рассмотрим, для чего нужно использовать УЗО. Функционирование защитного прибора основано на измерительном методе.

Фиксируются входящие и выходящие параметры протекающих через трансформатор токов. Если первое значение больше, чем второе, это означает, что в электроцепи происходит утечка тока и прибор воспроизводит отключение. Если параметры идентичны, устройство не срабатывает.

В двухпроводной системе дифференциальное устройство не срабатывает, если по проводам фазы и нейтрали проходит ток, одинаковой силы. Если есть разница в этих величинах, значит в сети изоляционный пробой и защитный механизм отключит поврежденный участок

Для лучшего понимания, рассмотрим, как будет работать УЗО в бытовом распределительном щитке с двухполюсной системой.

К верхним клеммным блокам подключен входной двухжильный провод (фаза и ноль). К нижним клеммникам подсоединены фаза и ноль, проложенные до участка нагрузки, например, к розетке питания бойлера или электрочайника. Защитное заземление прибора будет выполняться кабелем, минуя УЗО.

При стандартном рабочем режиме, передвижение электронов выполняется по линии-фаза от входящего кабеля на электрический нагреватель бойлера/чайника, протекая через прибор дифференциальной защиты. Назад они перемещаются на землю опять-таки через УЗО, однако по линии-нейтраль.

Если человек коснется к корпусу токопроводящего прибора, на котором из-за пробоя появился потенциал, в этой ситуации утечка тока будет проходить через тело человека, на что устройство практически мгновенно реагирует, отключая систему питания

К примеру, в ТЭНе прибора была повреждена изоляция. Таким образом, через воду, находящуюся внутри, ток частично будет проводиться корпусом, а затем уходить в землю посредством проводки защитного устройства.

Остатки тока вернутся по нейтральной линии через УЗО. Однако его сила станет меньше на величину утечки по сравнению с входящей.

Разницу показателей вычисляет дифференциальный трансформатор. Если цифра больше разрешенной, прибор моментально реагирует и разрывает цепь.

В другой нашей статье мы привели рекомендации по выбору и правильному подключению УЗО для бойлера.

Что нужно защищать?

Если речь идет о УЗО, то нужно понять, что защищаем мы в первую очередь человека. Защищаем от прямого прикосновения к частям оборудования и электропроводки, на которых имеется опасный потенциал. Потенциал там может быть штатно, для обеспечения нормальной работы (как на фазной клемме розетки), а может появиться в результате аварии (например, 220 В может появиться на корпусе стиральной машины из-за плохой изоляции ТЭНа).

УЗО является дополнительной защитой от прямого прикосновения. Основная защита от прямого прикосновения – это, прежде всего, изоляция и автоматический выключатель. С изоляцией всё понятно, а автомат должен сработать, если фаза попала на землю.

Защита работает на принципе сравнения разницы (дифференциала) токов по фазе и нулю. Ток может “утекать” по разным причинам – плохая изоляция, КЗ, прикосновение – но во всех случаях, если ток утечки достаточный, УЗО обесточит свою линию.

Кстати, утечка может быть не только с фазы на землю. Она может быть и с нулевого провода, и на другую фазу. В любом случае, если ток найдёт “лазейку”, и начнет утекать из замкнутой цепи, и при достижении определенной величины тока утечки УЗО выключится.

Технические характеристики УЗО

Номиналы электропроводки и УЗО не берутся «с потолка», а нормируются по ГОСТу, поэтому настоящий электрик при установке защитного устройства обязательно изучит параметры электропроводки и предполагаемых потребителей.

Законы правильной электропроводки:

Электрические проводники не должны быть сечением меньше его расчетного от потребления мощности, т.е. предельное потребление мощности тока приборами должно быть на 20-30% меньше, чем рассчитана проводка. Значит, при потребителе в 2 кВт необходимо брать проводник выдерживающий минимум 2,2 кВт.
Чтобы обезопасить проводку от выгорания УЗО устанавливается номиналом меньше, чем выдерживает проводник, но на 20-30% больше мощности потребителя. Поэтому при потребителе 2 кВт УЗО устанавливается на 20-30% большей мощности (больше 2,2 кВт — для обеспечения бесперебойной работы цепи с учетом скачков мощности), а проводка подбирается тоже большей мощности хотя бы на 10%, чем УЗО (2,5 кВт).
Грубые (приблизительные) расчеты параметров актуальны только для медного проводника, а алюминиевую проводку необходимо подбирать с большим запасом мощности из-за большего сопротивления, что приводит к «потере» мощности до 40% с повышением температуры проводника.
Стоит различать простые автоматические выключатели, которые срабатывают при коротком замыкании, от дифференциальных УЗО, которые срабатывают на выключение также при появлении тока утечки (при малом коротком замыкании).
Дифференциальные УЗО рекомендуется применять в помещениях с повышенным риском поражения электрическим током: ванные и другие помещения с большим риском пробоя проводки. Но стоит отметить, что при старой проводке, которая часто имеет «короткий» ток утечки, дифференциальные УЗО могут срабатывать.

Выбор УЗО

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

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

В целом для расчета целевого тока утечки надо руководствоваться формулой:

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

IΔ в рассматриваемом примере равен 3.45 мА.

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

IΔn > = 3 IΔ.
3 IΔ=3×3.45=10.35 мА

Приведенный выше расчет номинала выполнен именно по этой методике.

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

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.

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.

Разновидности устройств защитного отключения

Каждый прибор обрабатывает поток с определенными колебаниями и номинальной величиной. Параметры указывают на корпусе аппарата.

Помимо максимально возможного тока прохождения, УЗО делят по характеристикам:

количеству полюсов;
способу установки;
рабочему напряжению.

Число полюсов соответствует количеству проводников. Есть УЗО с четырьмя выводами для работы с трехпроводной или двухпроводной магистралью. Устройство крепят стационарно или используют переносные варианты. Для однофазной сети выпускают приборы на 220В, трехфазной — 400В.

Электромеханическое

Срабатывает всегда, если на участке фиксируются потери электричества, независимо от присутствия напряжения.

Особенности электромеханического устройства:

основной узел — дифференциальный электромагнитный трансформатор в форме сердечника с накрученными обмотками;
потери электричества на участке вызывают появления вольтажа на вторичной обмотке, срабатывает реле и автомат;
для врезки в сеть нужно изучить электрическую схему подключения, показанную на коробке устройства.

Электронное

Такие установки срабатывают на отключение только при присутствии напряжения, поэтому для их работы нужен источник дополнительного питания.

Особенности электронного УЗО:

главный модуль — электронная пластина из диэлектрика с усилителем, которая не функционирует без внешней подачи электричества;
внутри устройства нет аккумуляторов;
если в магистрали есть 220 в, УЗО отключит подачу, если напряжения нет, автомат не среагирует.

Селективное

Такой тип автоматики подключают последовательно, отдельно для каждого потребительского контура, например, на разные помещения, для осветительной и розеточной группы, подсоединения мощной техники.

Особенности селективного аппарата:

избирательность при отключении (отдельные участки);
исключение обесточивания соседних групп.

Если в бытовых приборах появилась аварийная ситуация (нарушение изоляции), на коробке скопится потенциал. При трехпроводной сети с заземлением защита мгновенно отключит прибор. При двухпроводной магистрали без заземления УЗО среагирует, когда к корпусу прикоснется человек.

Противопожарное

Такие аппараты ставят в каскадных схемах, многоуровневых системах в качестве первого реагирования дифференциального предохранения. Они не защищают от токового поражения.

Основные задачи:

предохранение кабеля ввода;
защита потребительских контуров без дифференциальной защиты;
добавочная защита, если ранее установленный дифавтомат не сработает.

Противопожарные аппараты защиты должны иметь высокую чувствительность по току, а время срабатывания должно быть отсрочено на доли секунды.

Технические характеристики и область применения узо