УЗО — устройство, принцип работы, назначение

Основное назначение УЗО является защита людей от поражения электрическим током при неисправности электрооборудования(оказавшиеся под напряжением в результате повреждения изоляции) в результате случайного или неосознанного контакта человека с токоведущими частями.

Также предотвращение пожаров вызванных возгоранием электропроводки при протекании токов утечки.

Назначение

УДТ с номинальным отключающим дифференциальным током, не превышающим 30 мА предназначены для дополнительной защиты человека от поражения электрическим током. Используется в составе защиты «автоматическое отключение питания».

В системах переменного тока дополнительная защита посредством УДТ должна быть предусмотрена для:

  • штепсельных и силовых розеток с номинальным током до 32 А;
  • передвижного оборудования с номинальным током до 32 А, которое используют вне помещения.

УДТ отключает защищаемую цепь:

  • при прямом прикосновении человека или животного к электрооборудованию, находящемуся под напряжением;
  • при повреждении основной изоляции и контакте токоведущих частей с открытой проводящей частью.

Требования по установке и применению УДТ приведены в серии стандартов на электроустановки зданий МЭК 60364.

Я сам дома электрик – популярно об электротехнике

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Для чего нужно УЗО?

В первую очередь устройство защитного отключения (УЗО) защищает человека от поражения электрическим током, при случайном касании оголенного провода, корпуса неисправного электрооборудования или другой токопроводящей поверхности, находящейся под напряжением.

Еще одним важным назначением УЗО является защита жилья от возможного возникновения возгорания и пожара, в случаях нарушения защитной изоляции электропроводки.

Чтобы лучше понять почему и главное как УЗО выполняет свои защитные функции, необходимо понимать принцип его работы.

История

Первый патент (патент Германии № 552678 от 08.04.28) на УДТ был получен в 1928 году германской фирмой RWE (Rheinisch — Westfälisches Elektrizitätswerk AG). Первый действующий образец устройства защиты был изготовлен этой же фирмой в 1937 году. В качестве датчика использовался маленький дифференциальный трансформатор, а исполнительным элементом служило поляризованное реле с чувствительностью 0,01 ампер и быстродействием 0,1 с.

Чувствительность прототипа устройства была 80 мА дальнейшее повышение чувствительности тормозилось отсутствием материалов с нужными магнитными свойствами. В 1958 году доктором Биглмайером из Австрии было предложено новое схемное решение конструкции УДТ. Сейчас такие УДТ маркируются буквой G. В конструкции были устранены ложные срабатывания от грозовых разрядов и увеличена чувствительность до 30 мА.

Граничные кривые переменного тока и физиологическое действие тока на организм человека были установлены путём тестов в 1940—1950 годы в университете Berkeley американским учёным Чарльзом Дальцилом. В ходе тестов добровольцы подвергались воздействию электрического тока с известным напряжением и силой тока.

В начале 1970-х годов большинство УДТ выпускались в корпусах типа автоматических выключателей. С начала 1980-х годов в США большинство бытовых УДТ были уже встроенными в розетки.

В СССР первые эксперименты по проектированию УДТ начались в 1964 году. Первое серийное УДТ для укомплектования трёхфазного электрифицированного инструмента было изготовлено в 1966 г. Выборгским заводом «Электроинструмент» по разработке ВНИИСМИ. Первое бытовое УДТ в СССР было разработано в 1974 году, но в серию не пошло. Серийное бытовое УДТ производилось с 1988 года в значительных количествах (до 200 тысяч штук в год). Типичный вид УДТ того времени — удлинитель с розеткой на шнуре. С 1982 года всё учебное электротехническое оборудование, поступавшее в школы, в обязательном порядке оснащалось УДТ, которое получило наименование «школьное». Серийность изделия доходила до 60 тыс. штук в год. Для нужд промышленности и сельского хозяйства выпускались защиты ИЭ-9801, ИЭ-9813, УЗОШ 10.2 (ещё выпускается), РУД-0,5.

В настоящее время используются преимущественно УДТ для монтажа в электрощите на DIN-рейку, а встроенные УДТ пока широкого распространения не получили.

Отличие электронного УЗО от электромеханического УДТ

Электронные и электромеханические устройства защиты отличаются только типом порогового устройства. Как уже отмечалось выше, в электронных аппаратах защиты в качестве порогового устройства используется электронный усилитель, который вырабатывает сигнал отключения. Этот сигнал подается на обычное реле, которое воздействует на механический расцепитель. Электронные компоненты, в отличие от электромеханических реле, обходятся дешевле и имеют меньший технологический разброс. Поэтому электронное УЗО, как правило, стоит меньше электромеханического аппарата защиты.

Люди, не сталкивавшиеся ранее с устройствами защитного отключения, часто задают вопрос: как отличить электромеханическое УЗО от электронного? Отличить устройства можно по маркировке, нанесенной на лицевую часть корпуса аппарата. У всех УЗО на корпусе можно увидеть символическое изображение дифференциального трансформатора. Он изображается в виде эллипса, охватывающего силовые проводники. От трансформатора прочерчивается символическая линия связи, идущая к устройству сравнения. Устройство сравнения изображается в виде прямоугольника или треугольника. Если нарисован треугольник, то это электронное УЗО. Если прямоугольник — это электромеханическое устройство.

Важно! Если на одном или всех изображениях фазных проводников, соединенном с подвижным контактам, есть изгибы в виде дуги или прямоугольного выступа, то вы имеете дело с автоматическим выключателем. Эти изгибы обозначают электромагнитный и тепловой расцепитель соответственно. Если к «изгибам» добавляется измерительный трансформатор и устройство сравнения, то это дифавтомат.

На заметку! У всех УЗО всегда четное число полюсов. Устройства, применяемые в однофазной сети, имеют два полюса — фазу и ноль. Трехфазные УДТ соответственно имеют 4 полюса. Нулевые клеммы всегда маркируются латинской буквой «N».

Вечный спор об УЗО

На форумах электриков не затихают споры на тему: какое устройство защиты лучше использовать, УЗО электронное или электромеханическое?

В принципе функциональных различий между аппаратами с разными пороговыми устройствами нет. Оба типа устройств дифференциального тока с успехом выполняют свои функции. Но дотошные исследователи подметили одну особенность, которой обладает электронное УЗО. Для работы операционного усилителя нужно питание. Оно берется с входных клемм аппарата защиты. Поэтому, в случае обрыва нуля или фазы питающей электронную схему, устройство теряет работоспособность. Электромеханическое УЗО лишено этого недостатка, так как исполнительный орган питается от вторичной обмотки трансформатора. Поэтому при обрыве нулевого провода «электромеханика» все равно сработает в случае возникновения утечки фазы.

Маркировка УЗО

Рассмотрим, как выглядит стандартное двухполюсное УЗО, устанавливаемое в однофазной сети.

 

Каждое устройство защитного отключения имеет маркировку, в которой отражены все его основные характеристики, кроме того, довольно часто, так же показана и схема. Давайте подробно рассмотрим все основные характеристики УЗО.

Как правильно подключать устройства защитного отключения

При подключении устройств защиты от токов утечки необходимо соблюдать несколько базовых правил.

Первое и самое важное. УЗО и дифавтоматы должны эксплуатироваться в сетях с глухозаземленной нейтралью с отдельным заземляющим проводом (трехпроводная или пяти проводная система). При этом корпуса всех электроприемников защищаемых устройствами от токов утеки должны быть надежно заземлены. Заземление может осуществляться через контакты розеток или отдельным проводом «под болт».

Опасно! Никогда не используйте нулевой провод в качестве заземления. Только отдельная земля!

Второе. Необходимо следить за правильностью подключения проводов. Ноль должен подключаться к клеммам, помеченным буквой «N», а фазы к фазным клеммам. Это правило, на первый взгляд неочевидное, связано с подключением тестовой кнопки и электронной схемы защиты.

Третье. Нельзя соединять между собой одноименные проводники защищаемые разными УЗО. Такую ошибку часто совершают неопытные электрики, используя общий ноль для нескольких блоков розеток. Такое соединение при подключении нагрузки моментально приводит к срабатыванию защиты.

Виды УЗО

Устройство защитного отключения

Остаточный ток повреждения может принимать различные формы сигналов в зависимости от характеристик нагрузки. Следующие типы УЗО определены в МЭК 60755 для надлежащей защиты различных форм остаточного тока:

Тип AC

УЗО типа AC определяют остаточные синусоидальные переменные токи. УЗО типа AC подходят для общего использования и охватывают большинство применений на практике.

Тип А

В дополнение к характеристикам обнаружения УЗО типа AC, УЗО типа A обнаруживают пульсирующий остаточный ток постоянного тока. Такие колебания могут быть вызваны диодной или тиристорной цепью выпрямителя в электронных нагрузках. УЗО типа A специально предназначены для использования в однофазных электронных нагрузках класса 1.

Тип F

УЗО типа F – это новый тип УЗО, недавно представленный в МЭК 62423 и МЭК 60755. В дополнение к характеристикам обнаружения УЗО типа А, УЗО типа F специально разработаны для защиты цепей, где могут использоваться однофазные драйверы с регулируемой скоростью. В этих цепях форма волны остаточного тока может быть составной из нескольких частот, включая частоту двигателя, частоту переключения преобразователя и частоту линии. В целях повышения энергоэффективности использование преобразователей частоты при определенных нагрузках (стиральная машина, кондиционер и т. д.) расширяется, и тип F RCD будет охватывать эти новые области применения.

Тип F также обладает улучшенными характеристиками устойчивости к помехам (отсутствие срабатывания при импульсном токе). Они способны к отключению, даже если на синусоидальный или импульсный дифференциальный ток постоянного тока накладывается чистый постоянный ток 10 мА.

Тип B

УЗО типа B могут обнаруживать синусоидальный переменный ток, пульсирующий постоянный ток, составной многочастотный, а также плавный остаточный постоянный ток. Кроме того, условия отключения определяются с разными частотами – от 50 Гц до 1 кГц. В электрической распределительной сети переменного тока чистый остаточный постоянный ток может в основном генерироваться из трехфазных выпрямительных цепей, а также из некоторых конкретных однофазных выпрямителей.

УЗО типа AC

УЗО типа B предназначены для использования с нагрузками с трехфазным выпрямителем, такими как приводы с регулируемой скоростью, фотоэлектрическая система, станция зарядки электромобилей и медицинское оборудование.

На схеме – определение различных типов УЗО с их основным применением и формами сигналов. Следует отметить, что различные типы УЗО (AC, A, F и B) вложены друг в друга, как русские куклы: тип B, например, также соответствует требованиям типа F, типа A и типа AC.

Типы УЗО

Характеристики УЗО

Схема подключения УЗО

Номинальный ток

Указывает порог срабатывания устройства: 6, 10, 16, 25, 50, 63 и т. д. (ампер). Номинальный ток одинаков как для УЗО, так и для автоматов.

Быстродействие

Распределение УЗО

В маркировке дифавтоматов применяется индекс электрического действия, который маркирован буквой «B», «C» или «D». Она стоит перед показателем номинального напряжения, как у стандартных автоматов. Скорость действия является важной переменной характеристикой аварийного аппарата.

Ток отключения (утечки)

Обычно это число из набора: 10, 30, 100, 300 или 500 мА. Указывается данная характеристика треугольником (буквой «дельта»), которая стоит перед числом, характеризующим величину номинального тока утечки в миллиамперах, при котором активируется защита.

Номинальное напряжение

Важнейшим рабочим показателем автоматов и УЗО выступает номинал напряжения (220 вольт – для одной фазы или 380 вольт для трёх) – это обычное рабочее напряжение.

Схема устройства

В первую очередь, представим принципиальную схему устройства, с указанием его основных элементов.

Схема УЗО

Обозначение:

  • А – Реле, управляющее контактной группой.
  • В – Дифференциальный ТТ (трансформатор тока).
  • С – Обмотка фазы на ДТТ.
  • D – Обмотка нуля на ДТТ.
  • Е – Контактная группа.
  • F – Нагрузочное сопротивление.
  • G – Кнопка, запускающая тестирование устройства.
  • 1 – Вход фазы.
  • 2 – Выход фазы.
  • N – Контакты нулевого провода.

Теперь объясним, как это работает.

Варианты подключения

Прежде, чем перейти к типовым схемам подключения, необходимо рассказать о нескольких общих правилах:

  1. Устройства данного типа должны быть в паре с АВ, как мы уже упоминали выше, это связано с тем, что защитных устройств не оборудовано защитой от КЗ.
  2. Величина номинального тока защитного устройства, она должна быть на ступень выше, чем у стоящего с ним в паре АВ.
  3. Нельзя путать входные и выходные контакты. То есть, на вход, помеченный, как правило, «1» должна подаваться фаза, на «N» — ноль. Соответственно, «2» — это выход фазы, а «N» — нуля.
  4. Ноль после аппарат не должен соединяться с нулем до него.

Теперь рассмотрим самую простую схему, в которой на каждую линию установлена защита от КЗ и тока утечки.

УЗО на каждую линию

В данном случае все просто, на вход устанавливается АВ (А на рис. 7) с номинальным током 40 А. После него стоит общее устройство (В), его еще называют противопожарным. У данного устройства ток утечки должен быть не менее 100 мА, номинальный ток, как минимум – 50 А (см. пункт 2 общих правил, указанных выше). Далее идут две связки УЗО-АВ (С-Е и D-F). Параметр номинального тока у «С» и «D» — 16 A. Для «E» и «F» это параметр должен быть на ступень выше, в нашем случае – это 20 А. Что касается величины отключающего тока, то для влажных помещений этот показатель должен быть 10 мА, для остальных групп потребителей – 30 мА.

Такой вариант подключения самый простой и надежны, но при этом и более затратный. Для двух внутренних линий его еще можно использовать, но когда их число от 4-х и больше имеет смысл ставить одно устройство защиты на группу АВ. Пример такой схемы приведен нижне.

Пример качественной селективной схемы

Как видите в данной схеме у нас установлено одно общее (противопожарное) защитное устройство и четыре групповых на освещение, кухню, розетки и ванную комнату. Такой вариант подключения позволяет существенно сократить затраты, по сравнению со схемой, где на каждую линию подключается связка УЗО-АВ. Помимо этого обеспечивается необходимый уровень защиты.

В заключение несколько слов о необходимости защитного заземления. Для нормального функционирования УЗО оно необходимо. В интернете можно найти схему включения без PE (собственно она ничем не отличается от обычной), но следует заметить, что сработка будет только в том случае, когда произойдет контакт с батарей, трубами холодной или горячей воды и т.д.

Как быстро проверить УЗО не подключая к сети

У каждого аппарата защиты от токов утечки есть тестовая кнопка. С ее помощью легко выполнять периодическую проверку УДТ во время эксплуатации. Для проверки большой партии отключающих устройств, не подключенных к сети, можно воспользоваться обычной пальчиковой батарейкой 1.5 В.

Если ее подключить к одноименным полюсам, (например к клеммам 1-2) исправное устройство сработает мгновенно, так как импульс тока при подключении не будет уравновешен обратным током. УЗО с номинальным током дифференциального расцепителя 10 или 30 мА срабатывают даже от севшей батарейки.

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.

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.

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.

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.

Видео по теме

Хорошая

Как проверить УЗО на работоспособность

Самый простой и рабочий способ проверки УЗО – через кнопку ТЕСТ, которая находится на корпусе УЗО.

Для проверки УЗО кнопкой не нужны никакие особые знания или специальный персонал.

Что понадобится:

  1. Кусок электропровода.
  2. Электролампа (10–15 Вт).
  3. Патрон под неё.
  4. Несколько сопротивлений.
  5. Отвёртка.
  6. Бокорезы.
  7. Изолента.

ВАЖНО! Если нет опыта в электрике или мало времени, лучше вызвать мастера, так как электрика может привести к травме. «Интуитивный» ремонт опасен для жизни и здоровья.

Наглядная инструкция в видео:

СКОЛЬКО АВТОМАТОВ МОЖНО ПОДКЛЮЧИТЬ К ОДНОМУ УЗО

О том, сколько автоматических выключателей можно одновременно подключить через одно Устройство Защитного Отключения, мы подробно писали ЗДЕСЬ.

Кроме того, обязательно читайте материал о том, почему выбивает УЗО и как найти неисправность.

Если же у вас остались вопросы об устройстве УЗО или принципе его действия, оставляйте их в комментариях к статье. Кроме того, обязательно пишите если есть какие-то дополнения или замечания, буду благодарен!

Защищает ли УЗО от короткого замыкания

УЗО в момент прикосновения должно выключаться, спасая человеку жизнь. Кроме того, протекание тока через не отведённые под эту цель материалы может вызвать пожар. В строениях с легкой проводкой пожары от нарушения целосности изоляции происходят довольно часто. Тогда УЗО выполняет защитную функцию.

Экономия на УЗО является грубейшей ошибкой, которую допускают даже опытные инженеры при обустройстве сетей. Дело в том, что даже самая надёжная автоматика может пострадать, если неправильно подключить её или если случится перепад. Тогда перебой в сети может уничтожить всё, что следует после предохранителя. Если же установлен УЗО, он возьмёт на себя весь удар и спасёт дорогостоящую технику от повреждений.

УЗО ERCCB.10.4.100.300

ВАЖНО! УЗО не спасает от перегрузки и КЗ, для такой защиты УЗО ставят с одним автоматом или группой выключателей.

Если посмотреть по-другому, то дифавтомат – это и есть УЗО и автовыключатель в одном корпусе. И он спасает сеть от лишней нагрузки, короткого замыкания и утечки тока. Так как автомат выполняет больше защитных характеристик линии, получается – это наилучшее решение по сравнению с УЗО.

Все о сечении проводов автоматах и УЗО

Таблица с типом сечений и областью применения:

Таблица сечений и областей применения

Причины срабатывания УЗО

Главные причины:

  1. Обычная утечка тока в сети.
  2. Электроприборы, которые защищены данным устройством.
  3. Некорректная установка защитной автоматики.
  4. Неправильно выбранная модель.
  5. Прикосновение к оголённой жиле рукой (срабатывает защита).
  6. Брак самого механизма.
  7. Неправильное размещения ДВТ в линии электропроводке.
  8. КЗ «земли» и/или «нуля» при электромонтажных работах.
  9. Погодные условия (например, попадание влаги внутрь). В сырую погоду такая ситуация будет ощущаться максимально ярко. Влажность воздуха будет настолько большой, что проводимость тока через неё позволит УЗО срабатывать на выключение.

Счетчик клеммник и узо

Если проводился монтаж скрытой электропроводки, после чего трасса была закрыта шпаклевкой, может происходить отключение. Это обусловлено тем, что влажный раствор выступает хорошим проводником, который может вызывать утечку через микроскопические трещинки в проводке. Нужно ждать, пока раствор полностью высохнет, после чего проверять еще раз, активируется УЗО или нет. Чтобы такой ситуации не было, между трассой иногда устанавливают слой гидроизоляции или просто кладут полиэтиленовую плёнку, которая не пропустит влагу.

Ссылка на основную публикацию