Узо устройство защитного отключения принцип работы

Устройства защиты должна иметь любая электросеть. Важнейшим и наиболее эффективным из них является УЗО – аппарат, выключающий участок электроцепи, если в нём создаётся дифференциальный ток с величиной выше номинального. Аппарат низковольтный, имеет компактные размеры и относительно простую конструкцию.

Термин УЗО — устройство защитного отключения. Его задача — защищать электротехнику и сеть в целом от возгорания проводки, пожара, от поражения током. Коммутационным этот аппарат называется потому, что выполняет коммутацию: отключает и включает электроцепи.

УЗО ABB – это PE-проводник элементов электрических машин, его сопротивление не должно превышать 4 Ом. В момент возникновения дифф. тока механизмов могут оказаться под рабочим напряжением. Тогда при касании их корпуса человеком последует удар током, часто опасный для здоровья. Основная сложность в том, что такая утечка визуально невидима, поэтому заметить её, не касаясь механизма — невозможно. Утечка чаще всего возникает при термическом или механическом повреждении изоляции у проводки.

Чаще всего описываемые устройства ставятся в однофазных сетях переменного тока, в них нейтраль заземлена, а показатели напряжения не превышают 1 кВт. Речь идёт о сетях с так называемым бытовым форматом электропотребления.

Конструкция УЗО

основными конструктивными элементами устройства являются:

• датчик понижающего трансформатора;
• узел, разрывающий электрическую сеть;
• реле;
• контрольный узел.

К дифференциальному датчику подключаются обмотки: фаза и ноль. Составной частью самого трансформатора является сердечник с двумя катушками. Первичная подключается к источнику переменного тока, а вторичная катушка подключается к нагрузке. Основная функция, которую выполняет трансформатор — кратно увеличить напряжение. То есть во столько раз, во сколько уменьшился тока. Если сеть работает в штатном режиме, в сердечнике возникают противоположно направленные магнитные потоки, они нейтрализуются, воздействуя друг на друга, и поэтому суммарный поток оказывается нулевым.

К вторичной обмотке, расположенной на магнитопроводе, подключается реле. Когда система работает в штатном режиме, реле бездействует и никак себя не проявляет.

Что происходит, когда возникает утечка? Проводники, нейтраль и фаза, пропускают ток, причём его величина различна. Значит, магнитные потоки теперь не компенсируются, и ток возникает уже и во вторичной обмотке. Когда он достигает заданных значений, срабатывает электромагнитное реле. А так как оно работает в паре с механизмом отключения/расцепления, электроцепь прерывается.

В устройстве есть также проверочный – контрольный узел, имеющий специальный механизмом сопротивления. Это дополнительная нагрузка на сеть, подключенная по обходной линии – мимо трансформаторного дифф. датчика. Контрольный узел может имитировать утечку, и тем самым проверять работоспособность аппарата. Таким образом, работа УЗО сводится к подаче тока с фазы на сопротивление (выполняющее контрольную функцию), а затем на нейтраль, минуя при этом трансформаторный датчик.

В результате входные и выходные параметры устройства становятся разными, и эта разница приводит к запуску прерывающего механизма.

Хотя производители предлагают устройства, имеющие некоторые конструктивные различия, сам принцип работы одинаков для любой модели.

Как использовать УЗО

Работа основана на измерениях. Параметры токов, проходящие через трансформатор, фиксируются и сравниваются.

Входной ток оказывается больше, чем выходной, следовательно, возникла утечка. Аппарат мгновенно отключает напряжение. Если же выходной ток равен входному, устройство не срабатывает, то есть, ничего не происходит.

Работа УЗО.

Входной провод из двух жил — фазы и ноля, подсоединяется к верхним клеммам. Фаза и ноль, находящиеся до участка нагрузки, например, возле розетки, от которой питается водонагреватель, подсоединяются к нижним клеммам. Защитное заземление осуществляется кабелем, не проходящим через УЗО.

Всё функционирует в рабочем режиме, ток течёт от розетки по кабелю до электронагревателя, протекая через УЗО. Случилась неприятность, и в электронагревателе оказалась повреждена электроизоляция. Ток начал проходить через воду, и частично попадать на корпус электронагревателя, а после этого уходить через заземление. Оставшийся ток возвращается по нейтрали опять же через УЗО, но он уже стал меньше на величину дифф. тока утечки.

Разницу токов отслеживает трансформаторный датчик и сравнивает её с разрешённой. Если разница больше, УЗО разрывает цепь.

От чего защищает УЗО

Не так редко фаза замыкается на корпус электроприбора. Более всего подвержены таким утечкам ТЭНы стиральных машинок и электронагревателей, если деталь, образующая тепло, нагревается электричеством.

Ещё одна проблема с утечкой – неправильное подключение проводов, например, когда вместо клемм делают скрутки, которые затем просто оставляются в штробах и заштукатуриваются. При высокой влажности скрутка начнёт давать утечку в стену. УЗО будет постоянно отключать ток, пока проблемное место не подсохнет, или пока скрутка не будет корректно заменена клеммной коробкой.

Классификация УЗО

Подобрать устройство, которое наиболее точно выполняло бы свою работу на конкретном участке не так просто. Существует общепринятая классификация, учитывающая ряд характеристик:

1. Принцип срабатывания. Есть два метода отключения.

При электромеханическом способе отключения УЗО сработает даже независимо от того, есть ли и какое напряжение в сети. УЗО срабатывает при обнаружении дифф. тока на повреждённом участке, то есть внешнего напряжения ему для срабатывания не потребуется.

В электронных аппаратах действует плата с усилителем, и для срабатывания необходимо электропитание. То есть, если в сети отсутствует напряжение, размыкания цепи не произойдёт. Более надёжным является электромеханическое УЗО, но и стоимость его в несколько раз больше.

Электронное УЗО устроено по тому же принципу, что и электромеханическое, но место магнитоэлектрического блока в нём занимает стабилитрон или компаратор, то есть элемент сравнения. В схему входят также выпрямитель и фильтр.

Трансформатор является понижающим, поэтому для электронного устройства потребуется усиление сигнала. Проблема в том, что она вместе с нужным сигналом будут усиливаться и помехи. Получается, что при электронном типе защиты момент срабатывания определяется ещё и напряжением в сети.

Но всё же обычно электронное УЗО срабатывает правильно, и если нет возможности установить электромеханический прибор, следует воспользоваться электронным. Этот же вариант уместен, если в сети уже используется стабилизатор или ИБП.

2. Тип дифф. тока. Различные модели УЗО работают с определённым форматом колебаний. В маркировке каждого электроприбора обязательно указываются номинальные напряжения и ток, потребляемый аппаратом. Устройство, активирующееся при обнаружении переменного напряжения, маркируется АС или таким символом «~». Модели УЗО-АС наиболее доступны по цене и широко востребованы.

Модели УЗО-А срабатывают, если в цепи образовался пульсационный ток. Иногда они маркируются также вот таким символом в прямоугольнике. Модели УЗО-А дороже, в их функционал входит контроль постоянного напряжения.

УЗО-В работают при постоянном, переменном, или преобразованном в процессе выпрямления, токе. Эти модели используются только в промышленности и не нашли применения в бытовых сетях.

Все вышеописанные модели имеют время активации порядка 0,02 – 0,03 с.

3. Задержка срабатывания. К этому типу относятся модели УЗО-S и УЗО-G.

Первый тип срабатывает с выдержкой по времени в 0,15 – 0,5 с. Эффективно групповое подключение УЗО. То есть тогда, например, когда имеются две разные группы нагрузки, причем на первой стоит УЗО-АС, а на второй УЗО-S. При пробое в первом контуре второе УЗО включится тогда, когда повреждённый участок не отключится. Так как первое УЗО не смогло корректно выполнить задачу. УЗО-G работает с выдержкой 0,06-0,08 с, также по селективному механизму. Он действует при экстремально высоких токах — до 15 кА.

 4. Число полюсов. Автомат УЗО сравнивает величины проходящего тока, следовательно, число полюсов будет равным числу токопроводящих линий.

УЗО-2Р — двухполюсное. В однофазной электросхеме оно оптимально защищает от пожаров, от повреждения током.

УЗО-4Р четырёхполюсные, они рассчитаны на трёхфазные сети.

5. Возможности установки. Устройства можно использовать по-разному: как стационарные или переносные. Удлиняющий провод придают УЗО мобильность. Стационарные модели закрепляются на din-рейке в электрощитке. Есть другие варианты исполнения, например УЗО-розетка и УЗО-вилка. Если прибор подключается через подобный аппарат, при поломке он не будет представлять опасности.

Маркировка УЗО является обязательной. В ней указывается:

• наименование;
• формат;
• обозначение серии, может указываться цифрами или буквами;
• число полюсов (2, 4);
• параметр, указывающий, на какой дифф. ток спроектирован прибор: АС, А, или В;
• максимальные значения допустимого напряжения и тока, (Un, In) и другие.
• «N» — обозначение выхода для присоединения нуля.

Однофазные УЗО работают в сетях 220 В, трехфазные УЗО работают с напряжением до 400 В.

Вообще без УЗО обойтись нельзя, оно рекомендуется для всех групп электротехники.

Схема подключения УЗО

Монтаж электротехнического оборудования, тем более, такого ответственного, к какому относится УЗО, требует квалификации.

Монтаж рядом с потребителем. По разметкам просверливаются отверстия для монтажных работ. К установленному корпусу подводятся провода, проверяется отсутствие напряжения на фазе. Затем зачищенные концы проводов заводятся в разъёмы L и N. При этом важно соблюдать полярность. Устройство закрепляется на DIN-рейке. Теперь его работоспособность можно проверить, для этого имеется специальный контрольный узел с кнопкой «test».

Как подключить УЗО непосредственно в щитке? Выбираются провода, и определяется их полярность. Зачищаются концы при отключенном питании. Устройство крепится на DIN-рейке, провода подсоединяются к нужным разъёмам. Затем работа тестируется. Ошибка при монтаже практически исключается. Зато не исключена ошибка при подборе диапазона рабочего тока, на этот момент нужно обратить повышенное внимание.

Ошибки в схемах подключения УЗО

Защита срабатывает, если обнаружился ток утечки, следовательно, произошло повреждение изоляции. Но нередко случается, что повреждений нет, а устройство сработало. Почему так происходит? Вероятно, схема УЗО была выполнена с ошибкой.

Наиболее частая — соединение вместе нулевого рабочего и нулевого защитного провода.

Если такое произойдёт, то величина тока, выходящего из УЗО по фазе, окажется больше, чем ток, идущий обратно в сеть по нулевому проводнику. Определённая часть тока пойдёт по заземлению, то есть не попадёт в УЗО. А сам аппарат при этом сработает.

Иногда как нулевой рабочий проводник используют проводник заземления, или другой вариант заземления, например трубопровод, арматуру фундамента, радиаторы. Это также приводит к срабатыванию, ведь ток не возвращается в сеть через УЗО.

Как выбрать УЗО

Удобнее всего пользоваться калькулятором расчёта по мощности, такой калькулятор функционирует в онлайн режиме и полностью исключает ошибки выбора. В качестве расчётных критериев используется номинальный ток, ток утечки и длина сети в целом. В калькуляторе применяются два способа:

• упрощённый, он используется для бытовых сетей с мощностью до 3 кВт,
• для более мощных сетей используется профессиональный способ расчёта.

Какое УЗО выбрать, чтобы защититься от поражения током? Нужно выбирать то, которое реагирует на дифф. ток силой 30 мА и меньше. Токи большей величины (100 мА, 500 мА) используются при защите от пожара. УЗО, реагирующие на большие токи устанавливается во входном электрощитке.

Если назначение устройства – предотвратить поражение током, а расчёты показывают, что дифф.ток превышает 30 мА, рекомендуется устанавливать несколько защитных устройств. Например, одно УЗО 30 мА будет защищать розетки в комнате, а другое в кухне. Тогда мощность, приходящаяся на каждое в отдельности, будет меньше.

Для правильного подбора аппарата необходимо знать его характеристики:

тип тока, он обозначается символами «-«, «~», и означает соответственно – постоянный и переменный.

Номинальное напряжение и ток — самые большие величины, не вызывающие неблагоприятных последствий для работы аппарата. Для квартир обычно выбирают УЗО 25А или УЗО 40А. В промышленности часто работают УЗО 63А.

Дифф.ток — максимальная величина тока, при которой сработало УЗО.

Условный ток КЗ — максимальный ток, который УЗО выдерживает до момента срабатывания выключателя. Защита подбирается, основываясь на сравнении номинальных величин напряжения и тока в электроцепи.

Может ли установка УЗО оказаться нецелесообразной

если проводка ветхая, установка защиты окажется бесполезной, и даже вредной, так как срабатывать оно может непредсказуемо. Выбивает УЗО чаще всего именно при старой проводке. Если проводка уже старая, удобнее и безопаснее не встраивать УЗО в цепь электроснабжения, а пользоваться им непосредственно в месте потенциальной опасности, например, поставить розетку со встроенным в неё УЗО.

УЗО и заземление

ПУЭ категорически запрещает устанавливать общее УЗО на участке с TN-C проводкой, все опасные потребители рекомендуется оснащать отдельной защитой. Защитные проводники должны по самому короткому пути заводиться на входную клемму аппарата защиты.

Можно создать каскадную схему, с условием, что УЗО, расположенные возле ввода (верхние), будут менее чувствительны.

Что делать при срабатывании

Просто включить электричество обратно – нельзя, нужно сначала найти и устранить причину неисправности.

Сначала надо вынуть все провода из розеток и отключить выключатели. После этого можно попробовать включить устройство. Если оно включилось, виновник — один из потребителей. Если же нет, проблема в проводке, или же неисправно само устройство.

Необходимо отключить главный автомат. Если и после этого УЗО не включилось – проблема именно в нём: потребуется ремонт или замена. Возможен вариант кратковременного включения, но при подаче напряжения проблема возникла вновь? Вероятно, неисправна проводка. Если при включении, электросчётчик мигает, значит необходимо искать участок повреждения проводки с помощью специальных приборов.

Источник: rybilnik.ru

Принцип работы УЗО

Принцип работы УЗО ? — этим вопросом задаются многие.

Как известно из курса электротехники, электрический ток течет из сети по фазному проводу через нагрузку и возвращается обратно в сеть по нейтральному проводу. Это закономерность легла в основу работы УЗО.

При равенстве этих токов I_вх = I_вых УЗО не реагирует. Если I_вх > I_вых  УЗО чувствует утечку и срабатывает.

То есть, токи протекающие по фазному и нейтральному проводу, должны быть равны (это касается однофазной двухпроводной сети, для трехфазной четырехпроводной сети ток в нейтрали равен сумме токов которые протекают в фазах). Если токи не равны – значит имеется утечка, на которую и реагирует УЗО.

Рассмотрим принцип работы УЗО более детально.

Основным элементом конструкции устройства защитного отключения является дифференциальный трансформатор тока. Это тороидальный сердечник на который намотаны обмотки.

При нормальной работе сети, электрический ток протекающий в фазном и нулевом проводе создает в этих обмотках переменные магнитные потоки, которые равны по величине, но противоположны по направлению. Результирующий магнитный поток в тороидальном сердечнике будет равен:

Ф_∑ = Ф_L — Ф_N = 0

Как видно из формулы магнитный поток в тороидальном сердечнике УЗО будет равен нулю, следовательно ЭДС в контрольной обмотке наводится не будет, ток в ней, соответственно тоже. Устройство защитного отключения в этом случае не работает и находится в спящем режиме.

Теперь представим что человек коснулся электроприбора который в результате повреждения изоляции оказался под фазным напряжением. Теперь через УЗО кроме тока нагрузки будет протекает дополнительный ток — ток утечки.

В этом случае, токи в фазном и нулевом проводе не будут равны. Результирующий магнитный поток также не будет равен нулю:

Ф_∑ ≠ 0

Под воздействием результирующего магнитного потока в контрольной обмотке возбуждается ЭДС, под действием ЭДС в ней возникает ток. Ток возникший в контрольной обмотке приводит в действие магнитоэлектрическое реле которое отключает силовые контакты.

Максимальный ток в контрольной обмотке появится тогда когда в одной из силовых обмоток тока не будет. То есть, это ситуация когда человек коснется фазного провода, например в розетке в этом случае ток в нулевом проводе протекать не будет.

Несмотря на то, что ток утечки весьма невелик, УЗО оснащают магнитоэлектрические реле с высокой чувствительностью, пороговый элемент которого способен среагировать на ток утечки 10 мА.

Ток утечки это один из основных параметров по которому выбирают УЗО. Существует шкала номинальных дифференциальных токов отключения 10 мА, 30 мА, 100 мА, 300 мА, 500 мА.

Следует понимать, что устройство защитного отключения реагирует только на токи утечки и не работает при перегрузках и коротких замыканиях. Не сработает УЗО и в том случае, если человек одновременно возьмется за фазный и нулевой провод. Это происходит по тому, что человеческое тело в этом случае можно представить как нагрузку, через которую проходит электрический ток.

Из-за этого вместо УЗО устанавливают дифференциальные автоматы, которые по своей конструкции объединяют одновременно УЗО и автоматический выключатель.

Проверка работоспособности УЗО

Для того чтобы осуществлять контроль исправности (работоспособности) УЗО, на его корпусе предусмотрена кнопка «Тест», при нажатии на которую искусственно создается ток утечки (дифференциальный ток). Если устройство защитного отключения исправно, то при нажатии на кнопку «Тест» оно отключится.

Специалисты рекомендуют производить такой контроль примерно один раз в месяц.

Источник: electricvdome.ru

Назначение УЗО

Устройства защитного отключения должны реагировать даже на незначительные кратковременные утечки тока. В этом и заключается их основное отличие от автоматических выключателей, срабатывающих только при перегрузках и коротких замыканиях. У автоматов очень высокая время-токовая характеристика срабатывания, тогда как УЗО срабатывает практически мгновенно, при наличии даже самого минимального тока утечки.

Основным предназначением УЗО является защита людей от возможных поражений электротоком, а также предотвращение опасных утечек тока.

Принципы работы УЗО

С технической точки зрения, любое УЗО является быстродействующим выключателем. В основе принципов работы устройства защитного отключения лежит реагирование датчика тока на изменяющийся дифференциальный ток, протекающий в проводниках. Именно по этим проводникам и происходит подача тока на электроустановку, которую защищает УЗО. На тороидальный сердечник производится намотка дифференциального трансформатора, который и является датчиком тока.

Для определения порога срабатывания УЗО, имеющего определенное значение тока, применяется высокочувствительное магнитоэлектрическое реле. Надежность релейных конструкций считается достаточно высокой. Кроме релейных, в настоящее время стали появляться электронные конструкции устройств. Здесь пороговый элемент определяет специальная электронная схема.

Однако, обычные релейные устройства представляются более надежными. Приведение в действие исполнительного механизма как раз и осуществляется с помощью реле, в результате, происходит разрыв электрической цепи. Данный механизм состоит из двух основных элементов: контактной группы, рассчитанной на максимальный ток и пружинного привода, производящего разрыв цепи, при возникновении аварийной ситуации.

Чтобы проверить исправность устройства, внутри него существует специальная цепь, искусственно создающая утечку тока. Это приводит к срабатыванию прибора и дает возможность периодически проверять его исправность, не вызывая специалистов по проведению электроизмерений.

Непосредственная работа УЗО осуществляется по следующей схеме. Следует рассмотреть ситуацию, когда система электроснабжения работает нормально и токи утечки отсутствуют. Рабочий ток проходит через трансформатор и производит наведение магнитных потоков, направленных навстречу друг другу и одинаковых по величине. При их взаимодействии ток во вторичной обмотке трансформатора имеет нулевое значение, и срабатывания порогового элемента не происходит. Когда появляется утечка тока, то происходит нарушение баланса токов в первичной обмотке. Из-за этого, во вторичной обмотке появляется ток. Благодаря этому току, срабатывает пороговый элемент, а исполнительный механизм приводится в действие и обесточивает контролируемую цепь.

С технической точки зрения устройство защитного отключения состоит из пластмассового корпуса, устойчивого к возгоранию. На его задней части имеются специальные замки под установку на DIN рейку в электрическом щитке. Кроме уже рассмотренных элементов, внутри корпуса установлена дугогасительная камера, нейтрализующая электроразрядную дугу. Для подключения проводов используются зажимы.

Параметры срабатывания УЗО

Для правильного выбора уставки срабатывания устройства, следует помнить об опасности переменного тока для человека. Под его действием наступает фибрилляция сердца, когда сокращения равны частоте тока, то есть, 50 раз в секунду. Такое состояние вызывает ток, начиная со 100 миллиампер.

Поэтому, уставки, при которых срабатывает УЗО, выбираются с запасом на уровне 10 и 30 миллиампер. Самые низкие значения используются в помещениях с повышенной опасностью, например, в ванных комната. Наиболее высокие уставки составляют 300 мА. УЗО с такими уставками применяются в зданиях, защищая их от возгораний из-за поврежденной электропроводки.

При выборе УЗО учитывается номинальный ток, требуемая чувствительность и количество полюсов, в соответствии с фазами питающей сети. Необходимо проверять степень термической устойчивости прибора, а также способность к включению и отключению, исходя из расчетных сетевых параметров.

Значение номинального тока для УЗО должно быть выше, чем у автомата. Меньший токовый номинал автомата позволит уберечь УЗО от повреждений при коротком замыкании в цепи.

Как подключить УЗО

Все клеммы на корпусе УЗО промаркированы соответствующими буквами. Клемма N предназначена для нулевого провода, а L – для фазного провода. Поэтому, должны подключаться к своим зажимам.

Также, необходимо учитывать положение входа и выхода и ни в коем случае не менять их местами. Вход расположен в верхней части устройства. К нему подключаются питающие провода, идущие через вводный автомат. Выход располагается в нижней части УЗО и к нему подключается нагрузка. Если перепутать положение входа и выхода, то возможны ложные срабатывания устройства защитного отключения или его полный отказ от работы.

Монтаж УЗО производится в электрощиток вместе с обычными автоматическими выключателями.Таким образом, приборы, установленные вместе, обеспечивают защиту не только от коротких замыканий и перегрузок, но и от токов утечки. Одновременно, находится под защитой и само УЗО, которое подключается за вводным автоматом.

Подключение устройства защитного отключения в квартире или частном доме имеет свои особенности. Для квартир, где используется однофазная сеть, схема подключения УЗО собирается следующим образом, соблюдая определенную последовательность: вводный автомат=>прибор учета электроэнергии=>само УЗО с током утечки 30 мА=>вся электрическая сеть. Для потребителей с большой мощностью рекомендуется использовать собственные кабельные линии с подключением отдельных устройств защитного отключения.

В больших частных домах, схема подключения защитных устройств отличается от квартир, в силу своей специфики. Здесь все приборы подключаются следующим образом: вводный автомат=>прибор учета электроэнергии=>вводное УЗО с селективным действием (100-300 мА)=>автоматические выключатели для отдельных потребителей=>УЗО на 10-30 мА на отдельные группы потребителей.

Источник: electric-220.ru

Предназначение аппарата защиты

Устройство контура заземления УЗО является РЕ-проводником нейтральных токопроводящих корпусов или деталей электрических механизмов с сопротивлением не выше 4 Ом.

При возникновении тока утечки указанные элементы оборудования могут быть под напряжением, что представляет опасность для жизни человека и животных при соприкосновении с ними, а также для имущества в целом.

Спасти от получения электротравм — призвание обзорных аппаратов. При обнаружении тока утечки они отключают напряжение.

Наибольшая опасность кроется в том, что такие нарушения в цепи являются невидимыми и в редких случаях ощутимыми, когда при касании к прибору можно почувствовать легкий удар током.

Основной причиной этого явления служит нарушение изоляционного слоя проводки. Неконтролируемые процессы могут нанести большой вред, поэтому защитное оборудование обретает большую популярность в бытовых условиях.

Применение УЗО получило наибольшее распространение в однофазных сетях с переменным током и заземлением нейтральной линии, а также с показателями напряжения до 1 кВт в формате бытового электроснабжения.

Конструктивное исполнение УЗО

Опциональные особенности защитного механизма помогут разобраться в принципе действия УЗО, а именно воспроизводимую реакцию аппарата на утечку тока.

К ключевым рабочим узлам относятся:

• трансформаторный дифференциальный датчик;
• пусковой орган — механизм, разрывающий некорректно функционирующую электроцепь;
• электромагнитное реле;
• контрольный блок.

К датчику подключены встречные обмотки – фаза и ноль. При нормальном режиме работы сети, эти полупроводниковые элементы образуют в сердечнике магнитные потоки, имеющие противоположное направление по отношении друг к другу. За счет этого магнитный поток равен нулю.

Ко вторичной обмотке, намотанной на магнитопровод трансформатора, подключено реле электромагнитного типа. Если в сети соблюдены стандартные условия работы, оно не задействовано.

При возникновении утечки тока вся работа кардинально меняется. Фазный и нейтральный проводники начинают пропускать разные величины тока. Теперь силовое значение и направление магнитных потоков на сердечнике трансформатора также будут иметь различные параметры.

Во вторичных витках появляется ток и при достижении заданных значений, воспроизводится срабатывание электромагнитного реле. Оно подсоединено в паре с механизмом расцепления. Эта связка в нужный момент реагирует и расцепляет электросеть.

Проверочный узел представлен механизмом сопротивления — определенная нагрузка, подключенная в обход дифференциального датчика. Этот элемент имитирует утечку тока и таким образом производится проверка работоспособности аппарата. Подробнее о методах проверки мы говорили в этой статье.

Принцип действия/работы УЗО состоит в следующем: подача тока с фазной линии на контрольное сопротивление и после этого — на нейтральный провод, минуя датчик.

Таким образом создаются условия разных показателей тока на входе и выходе прибора. Этот дисбаланс и должен привести к запуску узла отключения.

В зависимости от разработчиков, схемотехническое устройство может разниться, однако принцип, используемый в работе УЗО, будет идентичный у всех моделей.

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.

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.

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.

Целесообразность использования УЗО

Рассмотрим, для чего нужно использовать УЗО и от каких негативных факторов воздействия устройство обеспечивает защиту.

В первую очередь — замыкание фазы на корпус электротехники. В основном к проблемным участкам относят ТЭНы нагревателей и стиральных машин. Стоит заметить, что пробой образуется только в том случае, когда теплообразующая деталь нагревается под действием тока.

Также при некорректном подключении проводов. Например, если используются скрутки без клеммной коробки, которые в последующем утапливаются в стене и закрываются слоем штукатурки. Поскольку поверхность имеет повышенную влажность, эта скрутка и будет пробоем, дающим утечку в стену.

Дифференциальный защитный механизм в этом случае будет постоянно выполнять обесточивание линии пока участок полностью не высохнет или пока не будет переделан соединительный узел.

Сфера применения обзорных аппаратов довольно разнообразна — от общественных построек до масштабных предприятий. Ими комплектуются электротехнические конструкции и схемы, предназначенные для приема и распределения: щитки в жилых домах, системы снабжения током для индивидуального потребления и т.д. Главное при этоом – правильно выбрать УЗО по мощности.

Виды приборов и их классификация

Фирмы-разработчики наделяют свои изделия разноплановыми возможностями, которые необходимо учитывать при определении нужного вида УЗО, отталкиваясь от конкретных условий эксплуатации электропроводной сети.

Для того чтобы обычный потребитель сумел подобрать необходимое устройство защитного отключения среди многообразия предлагаемых моделей, была создана классифицирующая система, основанная на следующих характеристиках:

• принцип срабатывания;
• род дифференциального тока;
• задержка по времени отключающего дифференциального тока;
• количество полюсов;
• метод установки.

Далее рассмотрим детальнее каждую из этих классификаций.

Классификация #1 — по методу включения

Существуют всего два метода включения – электромеханический и электронный. В первом случае автомат отключит питание на поврежденной линии вне зависимости от напряжения сети. Основной рабочий орган – тороидальный сердечник с обмотками.

При образовании утечки, во вторичной цепи формируется напряжение для задействования работы реле поляризации, что и приводит к активации механизма выключения.

Функционирование аппарата с электронной начинкой полностью зависит от дополнительного напряжения, т.е. требуется внешнее питание. Здесь рабочим органом представлена электронная плата с усилителем.

Внутри такого механизма нет дополнительных источников, аккумулирующих энергию, поэтому для работы схемы используется электричество внешней сети и, если напряжения нет, – устройство не разорвет цепь.

Пример работы электронного УЗО, установленного на линии с розеткой, откуда питается микроволновая печь: произошел обрыв нулевой фазы, в дополнение к этому, в этот же период образуется неисправность электропроводки СВЧ и происходит замыкание фазы на корпус, т.е. на нем появляется опасный потенциал.

Если дотронуться до печки, электронный тип защиты не будет задействован, т.к. нет питающей сети. Именно по причине ненадежности в сравнении с электромеханическим аналогом этот прибор получил меньшее распространение.

Классификация #2 — по роду тока утечки

Все модели выпускаемых автоматов безопасности дополнительно разделяют по току нагрузки, проходящего через устройство. Они обрабатывают напряжение заданного формата колебаний.

На корпусе всех приборов и в паспорте прописывается номинальное значение рабочего напряжения. Этот параметр должен соответствовать диапазону номинального тока электротехники.

Тип АС будет активирован при моментальном возникновении переменного напряжения утечки в подконтрольной схеме или же при его волнообразном наращивании. Эти аппараты маркируются надписью «АС» или символьным знаком «~».

Тип А срабатывает при мгновенном образовании переменного или пульсационного пробойного тока в контролируемой цепи, или при их медленном нарастании.

Такой механизм можно использовать в любых представленных ситуациях. На корпусе автомата нанесена аббревиатура «А» или символ, как на графическом изображении в прямоугольнике .

Чаще всего А-тип подключается к схеме, где воспроизводится регулирование нагрузки посредством обрезания верхушки синусоиды, например, корректировка показателей скорости оборотных движений двигателя тиристорным преобразователем.

УЗО подвида В эффективны для воспроизведения реакции в подчиненной электросхеме постоянного, переменного или преобразованного (выпрямленного) тока утечки.

Это дорогостоящее оборудование, предназначенное для объектов промышленной деятельности. В бытовых условиях они не применяются.

Представленные устройства защиты отключения типа А, В и АС рассчитаны на время активизации 0,02-0,03 с.

Классификация #3 — по типу задержки по времени

Эта классификация предполагает различие по двум типам: S и G. Автоматическую защиту типа S можно охарактеризовать реакцией селективного формата. Выдержка по времени срабатывания соответствует диапазону 0,15-0,5 с. Его целесообразно выбирать в случае группового подключения УЗО.

Согласно схеме, в щитке размещено две нагрузочные группы в виде розетки №1 и №2, на которые подключено УЗО типа А, а на вход помещения второй автомат – S.

Если произойдет пробой в одном пучке, вводной прибор активизируется только тогда, когда коллективное устройство не выполнит свою функцию и не отключит дефектный участок.

Селективность активизирования разрыва цепи можно выполнить, используя другой метод – посредством уставок тока утечки. Этот способ получил наибольшее распространение.

Возьмем аналогичную предыдущей схему и видоизменим ее таким образом: групповой автомат выбираем типа АС только уже с уставкой дифтока 0,03 А, а на вводе будет аналогичное устройство только на 0,1 А.

Есть ситуации, когда дифференциальный ток в цепи повреждения превышает номинальные уставки двух приборов защиты. Для первой схемы выборочность не будет нарушена, а во второй – ток отсечки может подать любое из подключенных устройств.

Аппарат форм-фактора G также представлен селективным принципом сработки и обладает выдержкой 0,06-0,08 с. Все описанные выборочные виды рассчитаны на воздействие экстремальных токов – до 15 кА.

Ток ограничения является важным параметром выбора, т.к. именно за счет этого и обеспечивается безопасность.

Например, в помещениях с повышенной влажностью, питание электроприборов осуществляется с подключением в схему устройств отключения с уставкой 0,01 А. Для стандартных бытовых условий – 0,03 А.

Для организации противопожарной безопасности зданий – 0,1-0,3 А. Рекомендуем ознакомиться с советами по выбору противопожарного УЗО и тонкостями его монтажа.

Классификация #4 — по числу полюсов

Ввиду того что автоматическое устройство функционирует по принципу сравнения величин тока, проходящих через него, то количество полюсов у автомата будет идентично количеству токопроводящих линий.

Двухполюсное УЗО обозначается как 2Р. Его включают в однофазную схему для обеспечения защиты человека и предотвращения возможных причин пожара.

Маркировка четырехполюсных УЗО – 4Р. Они рассчитаны на работу в сети с тремя фазами. Также возможен вариант комбинации установки, например, прибор с четырьмя полюсами вводится в двухпроводную сеть.

Однако при этом будет реализован не весь потенциал устройства, что является экономически невыгодным.

Классификация #5 — по способу установки прибора

Поскольку дифференциальные защитные устройства выполняются в различных корпусах, их можно использовать в качестве стационарных или переносных.

Во втором случае аппарат снабжается удлиняющим проводом. Приборы, фиксирующиеся на din-рейке, монтируются в электрощит, что размещается либо в коридоре, либо в квартире.

Также есть варианты исполнения вида УЗО-розетка и УЗО-вилка. И в первом, и во втором случае любой электроприбор, подключенный посредством такого механизма, при поломке не представляет опасности для человека.

Полная расшифровка маркировочных значений

В обязательном порядке на корпусе устройства присутствует название фирмы-разработчика. Далее следует стандартизированная маркировка с обозначением серийного номера.

Для расшифровки аббревиатуры будем использовать такой пример [F][X]00[X]-[XX]:

• [F] – устройство защитного отключения;
• [X] – формат исполнения;
• 00 – цифровые или буквенно-цифровые обозначения серии;
• [X] – количество полюсов: 2 или 4;
• [XX] – характеристики по виду тока утечки: АС, А и В.

Также здесь будут обозначены и номинальные параметры прибора, на которые при выборе необходимо обратить особое внимание.

К максимальным параметрам, на которые рассчитаны устройства, относятся: напряжение Un, ток In, дифференциальное значение тока размыкания цепи IΔn, способность включения и отключения Im, коммутационная способность при замыканиях Icn.

Основные маркировочные значения должны быть расположены таким образом, чтобы оставаться видимыми после установки прибора. Некоторые параметры могут наноситься сбоку или на задней панели, видимые только до монтажа изделия.

Выходы, предназначенные только для подсоединения нулевого провода, обозначаются латинским символом «N». На отключенный режим УЗО указывает символ «О» (окружность), включенный — короткая вертикальная черта «I».

Не на каждое изделие нанесены оптимальные температурные показатели окружающей среды. В тех моделях, где есть символ  — это значит, что диапазон рабочего режима от -25 до + 40 °C, если нет никаких обозначений — имеются в виду стандартные показатели от -5 до +40 °С.

Выводы и полезное видео по теме

Видеоматериал с подробным обзором всех составляющих элементов обзорных механизмов защиты, их предназначения и принципа взаимодействия друг с другом:

Описание всех типов защитных автоматов, а также советы, как правильно делать свой выбор:

Ответ на извечный вопрос, на чем остановить свой выбор – на дифференциальном автомате, или на УЗО + секреты монтажа:

Применение УЗО — выгодное и правильно решение не только со стороны экономии, но, с точки зрения пожарной безопасности, и защиты человека.

Рекомендуется максимально задействовать его потенциал в бытовых условиях, устанавливая на все группы электротехники для обеспечения полной изоляции от воздействия электричества.

У вас остались вопросы по принципу действия или классификации устройств защитного отключения? Или вы хотите дополнить изложенный материал полезными сведениями? Пишите, пожалуйста, свои уточнения в блоке комментариев, задавайте вопросы – эксперты и компетентные посетители нашего сайта постараются максимально развернуто вам ответить.

Источник: sovet-ingenera.com

Как расшифровывается УЗО?

УЗО в электрике расшифровывается как – Устройство Защитного Отключения. Так же, иногда, вы сможете встретить аббревиатуру УДТ – Устройство Дифференциального Тока или ВДТ – Выключатель Дифференциального Тока, это, в данном случае, все синонимы.

Что такое УЗО?

УЗО – это устройство, которое является одним из основных компонентов защитной автоматики в современной электросети, оно коммутирует электрические цепи, отслеживая при этом проходящие токи и разрывает цепь в случае обнаружения утечки.

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.

Принцип работы УЗО

Очень наглядно принцип действия УЗО в однофазной сети, отражает следующая схема:

На ней изображено двухполюсное устройство защитного отключения (1), к верхним клеммам которого подключены фазный (2) и нулевой (3) проводники вводного электрического кабеля, а к нижним фазный (4) и нулевой (5) проводники, идущие на нагрузку, например, к электрической розетке, к которой подключен электроприбор – в данном случае водонагреватель (6). К корпусу которого, напрямую, минуя УЗО, подключен защитный проводник – заземление (7).

В штатном, нормальном режиме работы, электроны двигаясь по фазному проводнику проходят через УЗО на нагрузку – ТЭН водонагревателя затем выходят по нулевому проводнику, так же проходя через УЗО и направляются в землю. I1=I2

При этом токи, входящий в узо по фазному проводнику (2) и выходящий из него по нулевому (3), будут одинаковыми по значению, но противоположными по направлению.
Теперь давайте представим, что нарушилась изоляция ТЭНа, и часть электрического тока, через теплоноситель — воду стало поступать на корпус водонагревателя, а затем через заземляющий проводник (7), уходить в землю.

Теперь, ток входящий по фазному проводнику (2) количественно равен сумме тока на нулевом проводнике (3), все также идущему от ТЭН через УЗО, и тока утечки, уходящего через корпус на землю (7) I1=I2+I3. Соответственно, входящий ток в устройство, больше исходящего, на величину тока утечки I1>I2.

На этом эффекте и основан принцип работы УЗО – оно определяет разницу между величиной входящего тока по фазному проводнику и исходящего по нулевому и, если она будет выше порога срабатывания, УЗО немедленно разрывает электрическую цепь.

Аналогичный принцип действия у устройства защитного отключения и при касании человеком оголенного провода под напряжением, в этом случае часть тока уходит в человеческое тело, образовавшуюся утечку сразу же обнаруживает УЗО и отключает подачу электрического тока. Всё это, как правило, происходит за доли секунд и человек не успевает получить серьезных травм.

Чтобы разобраться, как устройство защитного отключения определяет утечку тока, давайте рассмотрим устройство стандартного УЗО.

Устройство УЗО

Ниже, представлена наглядная схема устройства УЗО, к основным узлам которого относятся:

1.Трансформатор дифференциального тока

2. Электромагнитное реле

3. Механизм расцепителя электрической цепи

4. Механизм проверки

Под номером «5» указана нагузка, это может быть любой электроприбор, например водонагреватель или стиральная машина.

Теперь давайте рассмотрим, как эти элементы участвуют в работе УЗО, как обеспечивается заложенный принцип действия.  

Фазный и нулевой проводники являются встречно включенными обмотками дифференциального трансформатора (1), в штатном режиме работы, при отсутствии утечек, они наводят в сердечнике трансформатора равные, встречно направленные магнитные потоки.

Соответственно, их суммарный магнитный поток равен нулю, как и ток. При этом электромагнитное реле (2), подключенное к вторичной обмотке трансформатора, находится в состоянии покоя.

В случае же, когда происходит утечка электрического тока, по фазному и нулевому проводнику будут протекать различные токи, что вызовет неравенство встречных магнитных потоков на магнитном сердечнике дифференциального трансформатора (1) и образование тока во вторичной обмотке.

При достаточной величине образовавшегося тока, срабатывает электромагнитное реле (2) и воздействует на механизм расцепителя (3), который разорвет электрическую цепь.

Механизм проверки (4), в конструкции УЗО, имитирует утечку, тем самым помогая проверять работоспособность устройства. Устроен он довольно просто, как видно из схемы, это обычное сопротивление – нагрузка, подключенная в обход дифференциального трансформатора.

При нажатии кнопки ТЕСТ, электрический ток с фазного провода, пройдя сопротивление, попадает на нулевой провод обмотки трансформатора, минуя измерительный трансформатор. В результате чего, ток на входящем фазном проводе и исходящем нулевом получится разным, на вторичной обмотке образуется ток небаланса, запускающий механизм отключения электрической цепи.

Эта схема довольно точно описывает устройство УЗО и, хотя внутренняя конструкция узлов, в зависимости от модели и производителя, может различаться, общий принцип работы остаётся неизменным.

Теперь, зная внутреннее устройство, вы легко сможете определить УЗО на однолинейных схемах электрощитов, ведь в его условном обозначении присутствуют все описанные выше элементы.  

Обозначение узо на однолинейной схеме

В настоящее время, для каждого из используемых в электрике типов узо, а именно двухполюсных – в однофазной сети и четырехполюсных в трехфазной, существует по два наиболее распространённых обозначения, которые встречаются в однолинейных схемах. Все они отражены на изображении ниже:

Для однолинейных схем, обозначение УЗО сделано максимально простым, из него убрано всё лишнее, показаны лишь дифференциальный трансформатор в виде кольца, выключатель, разрывающий контакты и количество полюсов.

При этом, чтобы сделать обозначение максимально компактным, полюса могут отражаться в виде косых черточек, количество которых равно числу полюсов. От сюда и появилось по два варианты обозначений УЗО на схемах.

Схема также, достаточно часто, нанесена и на корпусе устройства защитного отключения, вместе с другими характеристиками, давайте рассмотрим их подробнее.

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.

ХАРАКТЕРИСТИКИ УЗО

1. Производитель

2. Наименование модели. В данном случае буквы «ВД», в названии модели, означают Выключатель Дифференциальный

3.  Рабочий ток. Максимальная величина тока, который данное УЗО может коммутировать. Другими словами, если на линии, которое защищает УЗО с рабочим током 25А будет нагрузка 30А, устройство выйдет из строя.

4. Параметры электрической сети. Здесь указываются два основных параметра под которые рассчитанное данное устройство: напряжение – 230В и частота – 50Гц. Это стандартные характеристики для бытовой электросети в России.

5. Ток утечки. Величина тока утечки, при котором сработает УЗО.

6. Тип УЗО. В данном случае это устройство «АС», для переменного тока. Подробнее все типы мы рассмотрим далее.

7. Рабочий температурный диапазон. От -25 до +40 градусов Цельсия.8.    Номинальный условный ток короткого замыкания. Это величина возможного тока при КЗ, которое сможет выдержать УЗО без потери работоспособности, если будет защищена автоматическим выключателем соответствующего номинала.

9. Схема устройства УЗО

В зависимости от производителя, маркировки на устройствах могут незначительно отличаться, добавляться или убираться некоторые характеристики. Но основа везде одинакова и такие важные показатели как рабочий ток и ток утечки, указываются всеми и всегда.

Как вы уже поняли, обилие указываемых характеристик говорит о том, что УЗО бывают разными. В следующей части статьи мы подробнее рассмотрим все основные виды современных УЗО и области их применения. Эта информация поможет вам правильно выбрать дифференциальный выключатель тока для каждого конкретного случая.

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!

Источник: RozetkaOnline.ru

Другие статьи по теме:

Как подсоединить узо Независимый расцепитель Обозначение электрических автоматов на схемах Независимый расцепитель авв Как рассчитать автомат по мощности Прогрузка автоматов