Что такое узо в электрике

Маркировка УЗО

Каждый ВДТ (АВДТ) должен иметь стойкую маркировку с указанием всех или, при малых размерах, части следующих данных:

1. Наименование изготовителя или торгового знака (марки);
2. Обозначение типа, каталожного номера или номера серии;
3. Номинальное(ые) напряжение(я);
4. Номинальная частота, если ВДТ разработан для частоты, отличной от 50 и/или 60 Гц
5. Номинальный ток;
6. Номинальный отключающий дифференциальный ток;
7. Уставки отключающего дифференциального тока для ВДТ с несколькими значениями отключающего дифференциального тока;
8. Номинальная наибольшая включающая и отключающая коммутационная способность;
9. Степень защиты (только в случае ее отличия от IP20);
10. Рабочее положение, при необходимости;
11. Номинальная наибольшая дифференциальная включающая и отключающая способность, если она отличается от номинальной наибольшей включающей и отключающей способности;
12. Символ для устройств типа S;
13. Указание, что ВДТ функционально зависит от напряжения сети, если это имеет место;
14. Обозначение органа управления контрольным устройством — буквой Т;
15. Схема подключения;
16. Рабочая характеристика при наличии дифференциальных токов с составляющими постоянного тока.

Маркировка должна быть нанесена либо непосредственно на ВДТ, либо на табличке (ах), прикрепленной(ных) к ВДТ, и должна быть расположена так, чтобы быть видимой после установки ВДТ.

Если габариты устройств не позволяют нанести все указанные выше данные, то по крайней мере маркировка по пунктам 5), 6), 14) должна быть видимой после монтажа. Информация по пунктам 1), 2), 3), 10), 11) и 15) может быть нанесена на боковых или задней поверхностях устройства и быть видимой только до установки. Информация по пункту 15) может быть нанесена на внутреннюю поверхность любой крышки, которую нужно снимать для присоединения питающих проводов.

Информация по остальным пунктам должна быть приведена в эксплуатационной документации и каталогах изготовителя.

Выводы, предназначенные исключительно для соединения цепи рабочего нулевого проводника, должны быть обозначены буквой N. Выводы, предназначенные для нулевого защитного проводника, если он имеется, должны обозначаться символом (по ГОСТ 29322).

Пример маркировки

1 — С 16- перед нами диф. автомат с током отключения 16А. 2 — Уставка по дифференциальному току — 100 мА. 3 — Аппарат предназначен для сетей 230 В 4 — Защита от перенапряжений. При повышении напряжении в сети больше 270 В произойдет отключение. 5 — Диф. автомат АС типа, т.е. реагирует лишь на переменную составляющую тока.

Общие функции дифференциального выключателя

В бытовых и промышленных электросетях используют несколько типов защитных устройств, предназначенных для предотвращения пожаров и поражения людей электротоком. Все они рассчитаны на срабатывание при поломках в электроустановках или пробое изоляции проводки.

Принцип работы, элементы внутри и контролируемые характеристики у них разные. Однако задача везде одна – при возникновении проблем быстро разорвать цепь питания.

УЗО (дифференциальный выключатель) – это электротехнический прибор, разрывающий линию электропитания при появлении высокого тока утечки. Последний возникает при пробое изоляционного слоя в различных тепловых электронагревателях и проводах.

Если в этот момент человек прикоснется к корпусу сломавшегося оборудования, то электроток пойдет через него в землю. А это чревато тяжелыми травмами. Чтобы не допустить подобного, в цепь и ставится устройство защитного отключения (автоматический выключатель дифференциального тока).

Состоит УЗО обычное и противопожарное из:

• корпуса;
• трансформатора с тремя обмотками;
• реле ЭДС.

В нормальном рабочем состоянии проходящий через трансформаторные обмотки электроток формирует магнитные потоки с разными полюсами. Причем при их сложении получается итоговый ноль. Реле в таком состоянии находится в закрытом состоянии и пропускает ток.

Но при появлении утечки баланс на обмотках нарушается. На это и реагирует рассматриваемый автоматический переключатель, размыкая цепь. В результате напряжение в сети пропадает – сломавшийся электроприбор обесточен, а человеку ничего больше не угрожает. Срабатывание УЗО происходит буквально за несколько миллисекунд.

Источником пожара электрооборудование становится при:

• коротких замыканиях;
• перегрузках в сети и/или самой электроустановке;
• сверхнормативных утечках, связанных с деградацией изоляции.

В первых двух случаях защитное отключение производится дифавтоматом (тепловым электромагнитным расцепителем) либо путем перегорания предохранителя. Для третьей ситуации как раз и существует рассматриваемое УЗО по дифференциальному току. Есть еще специальные устройства контроля изоляции, но они дороги и в квартирных или домовых щитках устанавливаются редко.

Как УЗО способно предотвратить пожар

При электротравмах искр, способных вызвать возгорание, не образуется. Но пожар при возникновении тока утечки все же может произойти. Дело в проводке и электротоке, проходящем по кабелям. Изначально жилы рассчитаны на строго определенные величины напряжения. Если эти параметры выходят за проектные нормы, то недолго и до появления открытого огня.

Задача противопожарного УЗО заключается в контроле этой ситуации и недопущении перегрева проводки. Если изоляция повреждена и образовался ток утечки, то защитное устройство просто отключает проблемную линию от сети. При наличии в цепи дифференциального выключателя дело до слишком сильного нагрева металла жил и возникновения огня даже не доходит.

Электроток утечки в пределах 300–500 мА и напряжении 220 В – это выделяемое тепло, равное теплу, образующемуся от зажженной бытовой зажигалки. Подобное тепловыделение неизбежно приводит к воспламенению проводки и всего поблизости.

Основная функция рассматриваемого класса УЗО – это не защита человека, а повышение пожарной безопасности. Чтобы предотвратить поражения электротоком, после противопожарных устройств защиты в цепь ставятся обычные приборы меньшего номинала по току утечки.

Функционально противопожарное УЗО защищает:

1. Вводный кабель перед собой.
2. Проводку линии потребителей после себя.
3. Подключенное электрооборудование, когда при сбоях не срабатывает расположенный ниже стандартный дифференциальный выключатель.

Противопожарное УЗО – это часть каскадной защиты электросети 220 В. Оно не используется в системах задымления и мониторинга за пожарами. В них подобных защитных устройств, наоборот, присутствовать не должно. При определенных раскладах они могут отключить такую систему контроля, что совершенно недопустимо.

Назначение дифференциального автомата

Дифференциальный автомат представляет собой универсальное устройство, сочетающее функции автоматического выключателя и устройства защитного отключения. Это означает, что дифавтомат способен обеспечить защиту от короткого замыкания, перегрузки и утечки тока.

Размер дифавтомата для однофазной сети 220 В равен размеру УЗО или двухполюсного автоматического выключателя (два модуля). Таким образом в щитке места они занимают одинаковое, но дифференциальный автомат имеет дополнительно к функциям отслеживания утечек тока, еще и сработку по тепловой защите и превышению предельного тока. Поэтому при отсутствии места в электрощитке, следует устанавливать дифавтомат вместо связки УЗО + автоматический выключатель.

Дифавтомат имеет две защиты (два типа расцепителя):

1. электромагнитный;
2. тепловой.

Электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока выше номинального в определённое количество раз. Это количество зависит от типа дифференциально автомата.

Это мгновенное значение тока, например, при коротком замыкании или при большом пусковом токе мощного электрооборудования.

Тепловая защита срабатывает при прохождении тока через автомат, превышающем номинальное значение, определённое время. Данное время нужно смотреть по времятоковой характеристике конкретного автомата. Чем больше превышение, тем быстрее отключится автомат.

Также стоит отметить, что стоимость дифавтомата существенно выше чем у УЗО.

Принцип работы УЗО (УЗО-Д)

В основе работы УЗО-Д заложена фиксация тока утечки на «землю» и отключения сети при ее появлении. Факт утечки обнаруживается по разнице между токами: выходящим из УЗО и возвращающимся в него через нейтраль.

Если сеть в порядке, то они равны по величине, но противоположны по направлению. При появлении утечки, например, человек коснулся провода, часть тока уйдет через его тело «на землю» по другому контуру, и в итоге ток возвращающийся в УЗО через нейтраль будет меньше выходящего.

Такая же ситуация возникнет, если в каком-то электроприборе нагрузки нарушилась изоляция и под напряжением оказался корпус или другая деталь. Человек, задев за них создаст дополнительный контур «на землю», часть тока пойдет по нему и баланс нарушится (эта ситуация показана на рисунке).

Разницу между выходящим и входящим токами засекает трансформатор с сердечником в виде кольца. Фазный провод и нейтраль N проходят внутри него и служат первичной обмоткой. Вторичная обмотка подключается к исполнительному механизму, размыкающему контакты.

Разумеется, при повреждении изоляции контур ответвления может образоваться и без «участия» человека, но и в этом случае УЗО также сработает и защитит участок сети от опасных последствий (например, нагрева и пожара). Символом «Т» на рисунке обозначена кнопка, включающая схему тестирования устройства – УЗО -Д должно сработать при ее нажатии.

Этот же принцип используется и для трехфазных устройств защиты, однако в них дифференциальный ток во вторичной обмотке появляется не только при утечках, но и при «перекосе фаз» (неравномерно распределенной между фазами нагрузке), поэтому разработаны дополнительные схемы, исключающие срабатывание из-за нарушения симметрии.

Устройство защитного отключения (УЗО) – описание

Многие люди слышали о том, что существует устройство защитного отключения – УЗО, но, что такое УЗО, для чего оно нужно в электрике, какие функции должно выполнять и можно ли вообще его не использовать в сети, знает не так много человек.

Для того, чтобы получить полное представление о том, что такое узо в электрике, о его функциях, устройстве, принципе работы нужно работать в области электрики, иметь диплом, но общие принципы действия и описание этого устройства сможет понять любой человек.

В большинстве квартир и домов не применяется и не применялось раньше УЗО, поэтому многие и не знают для чего его устанавливать, как оно работает.

Если говорить языком, принятым среди электриков, то УЗО, или устройство защитного отключения, представляет собой механический коммутационный прибор, служащий для автоматического прерывания цепи при превышении тока небаланса заданного значения, возникающего при определенных условиях.

Разные модели УЗО уже довольно давно продаются на рынке, многие профессионалы отлично знакомы с принципом их устройства, работы и активно применяют их при построении электрической проводки. Но многие электрики, хозяева домов и квартир, которые сами занимаются монтажом электрической системы не зная о преимуществах применения УЗО пренебрегают этим мощным средством предназначенным для защиты.

УЗО отлично защищает людей от поражения электричеством в случаях когда произошло нарушение изоляции, при случайных прикосновениях к токопроводящим неизолированным частям различного вида электрического оборудования и защищает имущество от теплового воздействия тока.

Самым вероятным местом поражения током в доме или квартире является кухня и ванная, где установлено очень большое количество электрических приборов, есть естественные заземлители – газовые, водопроводные трубы, мало свободного места и повышенная влажность воздуха.

Что понимается под выражением «утечка тока»? Под этим выражением понимается любой ток проходящий мимо электропроводки или мимо подключенных в сеть приборов. Вот как раз на эту утечку тока и реагирует УЗО, если ток пошел мимо электропроводки или электроприбора УЗО срабатывает и отключает сеть.

Токи утечки обычно имеют малые значения, поэтому защита от короткого замыкания и от перегрузки, которую обеспечивают обычные автоматические выключатели, на токи утечки не реагируют. Как видим, УЗО защищает от пожара, возникающего при замыкании при воспламенении тлеющей изоляции, и от поражения током людей.

Практически каждый человек за свою жизнь подвергался удару током в домашней сети напряжением 220 вольт. Этот ток составляет примерно 4-5 миллиампера, а если бы сила тока была большей, то опасность для здоровья и жизни значительно увеличилась.

Чтобы человека ударило током не обязательно нужно ковыряться в розетке или лезть в распределительный щит, достаточно просто дотронуться до стиральной машинки или холодильника, плойки и других приборов. Но почему так происходит?

Ответ простой – в том случае если в любом электрическом приборе нарушается изоляция токоведущих проводов, они начнут пропускать ток на корпус. То есть корпус прибора окажется под напряжением, а это все равно, что прикоснутся к оголенному проводу.

При прикосновении к такому прибору возникает ток замыкания с землей и если прибор не имеет заземления, то током ударит человека.

В большей части домов и квартир нет возможности заземлить корпуса электрических приборов, это не предусмотрено конструкцией, схемой проводки. От такого удара не сможет защитить никакой супер автоматический выключатель, установленный в щитке.

Гарантию от поражения током в таких случаях дает только применение более надежного и совершенного прибора, каким и является УЗО.

УЗО – это прибор, защищающий от токов утечки путем отключения сети в случае их появления. В случае, когда произойдет выше описанная ситуация с повреждением изоляции какого-либо прибора, то по телу человека, который замыкает цепь фаза-земля ударит током.

Но поскольку сила тока утечки не очень большая, в сравнении с номинальным током, то обычные автоматы этого не чувствуют и не отключатся. А человек в тоже время может и погибнуть при определенных условиях. УЗО, в отличии от автоматов, сразу среагирует на возникновение тока утечки и моментально разорвет цепь.

Что такое узо в электрике

Схема подключения УЗО в однофазной и трехфазной сети

УЗО — устройство защитного отключения или по-другому — устройство дифференциального тока (УДТ) обеспечивает защиту от воздействия электрического тока при прикосновении человека к частям электрооборудования, находящимся под рабочим напряжением, например, к оголенным проводам, а также к тем частям, которые оказались под напряжением вследствие нарушения изоляции (к примеру, корпус электроприбора). Принцип работы достаточно прост и заключается в отключении участка сети при возникновении дифференциальных токов утечки, что тем самым и обеспечивает защиту. Дифференциальный — значит, что аппаратом оценивается разность величин силы тока в фазном и нулевом проводах.

Как видно на рисунке, при простейшем рассмотрении схема УЗО электромеханического типа представляет собой первичные обмотки (фаза и ноль) I и II, вторичную обмотку III, возникновение тока в которой при небалансе первичных токов способствует срабатыванию контактной группы на отключение.

Для начала следует разобраться, какие параметры УДТ наиболее важны при выборе схемы его установки и какие существуют требования к самим схемам.

Безусловно, обратить внимание следует на номинальный ток In и номинальный дифференциальный ток (ток утечки) I∆n

Разрабатываемая при этом самостоятельно схема подключения УЗО обязательно должна учитывать следующие требования:

• устройства, как правило, устанавливаются для защиты розеточных групповых линий, при этом ток срабатывания должен быть не более 30 мА,
• при многоступенчатой установке УДТ, располагаемые ближе к вводу, выбираются с уставкой и временем срабатывания не менее чем в 3 раза больше, чем у УДТ ближе к нагрузке;
• в зоне действия устройства ни в коем случае не должно быть соединений нулевого проводника с защитным проводником, с нулевыми проводниками других групповых УДТ;
• выше для защиты УДТ обязательно должен быть установлен автомат с номинальным током не выше номинального тока УДТ, а лучше меньше на ступень;
• для цепей, питающих помещения с повышенным риском поражения электрическим током, например, ванные комнаты, следует устанавливать отдельные устройства с током срабатывания не выше 30 мА, а для уменьшения времени срабатывания — 10 мА.

Ниже для наглядности приведены несколько готовых схемных решений однофазного и трехфазного подключения устройств с пояснениями.

Как подключить УЗО в однофазной сети

Образец простейшей и дешевой схемы, где УЗО защищает всех отходящие линии при небольшой протяженности проводов, к примеру, в небольшой квартире.

Для более разветвлённых и энерговооруженных сетей можно рассмотреть схему с групповыми и вводным УДТ.

При этом на вводе устанавливается УДТ с током срабатывания до 300 мА для обеспечения противопожарной защиты. Селективность обеспечивается за счет меньшего времени срабатывания у устройства с более низкой величиной тока срабатывания.

При объединении сети в группы следует помнить, что максимальный ток утечки сети в рабочем режиме по группе не должен превышать 1/3 величины тока срабатывания УДТ. Для этого нужно знать паспортные величины токов утечек в оборудовании и проводниках. При отсутствии информации принимаются по умолчанию – 0,4 мА на каждый 1 А тока нагрузки и 10 мкА на каждый метр длины фазного провода. Соответственно, если ток срабатывания 30 мА, то расчетная величина утечки в подключаемой сети — не более 10 мА.

Подключение УЗО в трехфазной сети

Это подключение принципиально ничем не отличается от подключения в сети с одной фазой.

Единственное, при этом применяются 4-х полюсные УДТ, используемые для противопожарной защиты на вводе, защиты от утечки в отдельных 3-х фазных групповых линиях или электроприемниках (котлы, плиты и т.д.).

Схема подключения трехфазного УЗО: 4 варианта для частного дома

Ниже рассматриваю случаи использования противопожарного и обычного модуля в разных ситуациях.

Противопожарное УЗО для частного дома: как правильно выбрать и установить

Фрагмент схемы подключения четырехполюсного противопожарного УЗО на вводе в частный дом поясняет главный принцип его выбора по дифференциальному току.

Его ставят на вводе в здание для защиты:

• входного кабеля;
• линий к потребителям, на которых не используются индивидуальные устройства защитного отключения;
• выполняющей роль резерва в случае отказа основного модуля.

Противопожарное УЗО подключают в схему электропитания дома с обязательным соблюдением селективности его срабатывания. Она достигается комплексно двумя настройками:

• троекратным запасом уставки по дифференциальному току в сравнении с любым групповым или индивидуальным модулем, расположенным ниже;
• замедлением на срабатывание по времени минимум в 3 раза.

Фрагмент приведенной выше схемы включения показывает, что дифференциальный ток противопожарного модуля IΔns трижды превышает уставку утечки IΔn1 или IΔn2 у любой группы потребителей.

Противопожарные УЗО создаются для срабатывания от токов утечки на 100, 300 либо 500 мА, а модули защиты человека от дифференциального тока производятся на уставки 30, 10 или 6 миллиампер.

Возможность выставления уставки времени для селективного срабатывания обозначается на корпусе модуля латинской буквой “S”.

Правильный выбор уставок противопожарного, группового и индивидуального УЗО по дифференциальному току и времени отключения возникшей аварии — обязательный принцип надежной ликвидации защитой поврежденного участка с оставлением под напряжением исправного оборудования.

Подключение трехфазного УЗО: схема на 4 полюса с использованием нейтрали

Упрощенно схему подключения четырехполюсного УЗО в трехфазную сеть можно представить следующим образом: на выходе рабочего нуля используется шинка для разводки потенциалов нейтрали N по подключенным потребителям (схема с нейтралью).

Потребители могут питаться от всех 3 фаз или какой-то одной. Эта же схема позволяет выполнять защиту одновременно трех разных однофазных цепей при условии использования общей нейтрали.

При этом стараются построить работу оборудования с соблюдением равномерного распределения токов нагрузок по всем фазам.

Подключение трехфазного УЗО: схема на 4 полюса без использования нейтрали

Отказаться от работы нейтрального провода и упростить конструкцию позволяет случай использования симметричной нагрузки, у которой все токи в фазах всегда равны.

Пример такого подключения — защита трехфазного асинхронного электродвигателя. Обмотки его статора могут быть собраны по схеме звезды или треугольника, которые обеспечивают одинаковые сопротивления между фазами.

Потенциал рабочего нуля заводится на вводной контакт четырехполюсного УЗО, а на выходной ничего не подключается. Выходная клемма потенциала N остается пустой.

Этот прием позволяет экономить средства за счет подключения двигателя к цепям питания кабелем с четырьмя, а не пятью жилами: три для фазных потенциалов и одна — защитного РЕ проводника.

Его монтируют на специальный болт заземления корпуса.

Проверка срабатывания УЗО лампой-контролькой

В этом случае напрямую создается утечка тока из цепи, которую защищает УЗО. Для правильного проведения проверки здесь надо понимать, есть в цепи заземление или устройство защитного отключения подключено без него.

Чтобы собрать контрольку понадобятся сама лампочка, патрон для нее и два провода. По сути, собирается лампа-переноска, но вместо вилки остаются оголенные провода, которыми можно касаться проверяемых контактов.

Нюансы сборки контрольки

При сборке контрольки надо учитывать два важных нюанса:

Во-первых – лампа должна быть достаточно мощной, чтобы создать необходимый ток утечки. Если проверяется стандартное УЗО с уставкой 30 мА, то здесь проблем нет – даже лампочка на 10 Ватт будет брать из сети ток как минимум в 45 мА (высчитывается по формуле I=P/U => 10/220=0,045).

Расчет сопротивления контрольки

Высчитать нужное сопротивление поможет закон Ома – R=U/I. Если взять лампочку мощностью 100 Ватт для проверки устройства защитного отключения с уставкой 30 мА, то порядок расчетов следующий:

• Измеряется напряжение в сети (для расчетов взят номинал в 220 Вольт, но на практике плюс-минус 10 вольт могут сыграть роль).
• Общее сопротивление цепи при напряжении 220 Вольт и токе в 30 мА будет 220/0,03≈7333 Ом.
• При мощности 100 Ватт на лампочке (в сети 220 вольт) будет сила тока 450 мА, значит ее сопротивление 220/0,45≈488 Ом.
• Чтобы получить ток утечки ровно в 30 мА, к лампочке надо последовательно подключить резистор сопротивлением 7333-488≈6845 Ом.

Если брать лампочки другой мощности, то и резисторы будут нужны другие. Также обязательно надо учитывать мощность, на которую рассчитано сопротивление – если лампочка 100 Ватт, то и резистор должен быть соответствующий – либо 1 мощностью 100 Ватт, либо 2 по 50 (но во втором варианте резисторы подключаются параллельно и их общее сопротивление высчитывается по формуле Rобщ=(R1*R2)/(R1+R2)).

Для гарантии, после сборки контрольки можно включить ее в сеть через амперметр и убедиться, что через цепь с лампочкой и резистором проходит ток требуемой силы.

Испытание УЗО в сети с заземлением

Если проводка проложена по всем правилам – с использованием заземления, то здесь можно проверить каждую розетку отдельно. Для этого индикатором напряжения находится к какой клемме розетки подведена фаза, и в нее вставляется один из щупов контрольки. Вторым щупом надо коснуться контакта заземления и устройство защитного отключения должно сработать, так как ток из фазы ушел на заземление и не вернулся через ноль.

В таком случае требуются дополнительные проверки и если испытание заземления это отдельная тема, то проверка УЗО может быть выполнена напрямую следующим способом.

Испытание УЗО в однофазной сети без заземления

К правильно подключенному устройству защитного отключения провода от распределительного щитка приходят на верхние клеммы, а к защищаемым устройствам отходят с нижних.

Чтобы устройство решило, что произошла утечка, надо одним щупом контрольки коснуться нижней клеммы, с которой из УЗО уходит фаза, а другим щупом коснуться верхней нулевой клеммы (на которую приходит ноль из распределительного щитка). В таком случае, по аналогии проверки батарейкой, ток пойдет только через одну обмотку и УЗО должно решить, что происходит утечка и разомкнуть контакты. Если этого не происходит, значит устройство неисправно.