Принцип работы УЗО
Для предупреждения случайного удара током при контакте с бытовыми и промышленными электроприборами было изобретено устройство защитного отключения.
В его основе лежит трансформатор с тороидальным сердечником, который мониторит силу тока на «фазе» и «нуле». Если ее уровни расходятся, то происходит срабатывание реле и отключение силовых контактов.
Проверить УЗО можно нажатием специальной кнопки «ТЕСТ». В результате имитируется утечка тока, и прибор должен отключить силовые контакты
В норме любой электрический прибор имеет утечку тока. Но ее уровень настолько мал, что безопасен для человеческого организма.
Поэтому УЗО запрограммированы на срабатывание при том значении тока, которое может нанести электротравму людям или привести к поломке техники.
Например, при всовывании ребенком в розетку оголенного металлического штыря произойдет утечка электричества через тело, и УЗО отключит свет в квартире.
Скорость срабатывания устройства такова, что организм вообще не испытает никаких негативных ощущений.
УЗО-адаптер удобен возможностью быстрого перемещения между розетками. Он подойдет людям, не желающим заниматься монтажом стационарных защитных устройств
В зависимости от мощности подключенной техники, наличия промежуточных защитных устройств и длины электропроводки применяют УЗО с различным предельным значением дифференциальных токов.
Наиболее распространены в быту защитные аппараты с пороговым уровнем 10 мА, 30 мА и 100 мА. Этих приборов достаточно для защиты большинства жилых и офисных помещений.
Следует помнить, что классический УЗО не предохраняет электропроводку от короткого замыкания и не отключает силовые контакты при перегрузке сети. Поэтому желательно использовать эти приборы в комплексе с другими механизмами электрозащиты, например, автоматическими выключателями.
Какое УЗО лучше электронное или электромеханическое?
УЗО по принципу внутреннего исполнения делятся на два типа — это электронные и электромеханические. Оба типа выполняют защиту от утечек тока одинаково. Тогда в чем их различие? В двух словах их различие заключается в том, что для работы электронного УЗО требуется внешнее электропитание, а электромеханическому типу оно не нужно. Тоже самое касается и дифавтоматов, так как УЗО является их составной частью.
Почему возникает вопрос, какое выбрать УЗО электронное или электромеханическое? Вроде бери любое, так как они одинаково выполняют свои функции. Ниже попробуем разобраться с этим вопросом.
Вот пример электронного УЗО:
За правильную работу электронного УЗО отвечает плата усилителя. Для ее работы требуется внешнее питание, так как ни одна плата без него работать не будет. Где взять это внешнее питание? Внутри данных устройств никаких батареек нет, поэтому они получают электропитание от внешней сети. Если есть дома «свет», то защитное устройство работает. Если «света» нет, то оно не работает, да и не нужно чтобы оно работало, так как все равно защищать не от чего. На первый взгляд тут можно больше ни о чем не думать. Однако это не так.
Во внешней сети электропитания квартир часто происходят не штатные (аварийные) ситуации. Это скачки (перепады) напряжения, которые очень опасны для электронного оборудования, т.е. и для электронных УЗО и дифавтоматов.
Во-первых, например, отгорел нулевой проводник питающий вашу квартиру в этажном щитке. В такой ситуации на плату усилителя будет приходить только одна «фаза». Плата уже работать не будет, т.е. не будет фиксировать ток утечки и передавать импульс на реле. Тут электронное УЗО не сработает при появлении тока утечки. Это актуально в старых домах, где электропроводка находится в плачевном состоянии. Такая ситуация опасна для человека.
Во-вторых, например, отгорел магистральный нулевой проводник, который проходит по всему стояку многоэтажки. Тут произойдет изменение напряжения в розетках квартир. Там где будет включена большая нагрузка напряжение в розетках будет падать и стремиться к нулю. Там где включена самая минимальная нагрузка напряжение в розетках будет расти и стремиться к 380 В. В ситуации с превышением напряжения электронное УЗО не сработает, а просто выйдет из строя его плата усилителя. Если вдруг произойдет появление опасного потенциала на корпусе бытовых приборов, то УЗО эту утечку не зафиксирует и не спасет человека от поражения электрическим током. Это тоже очень опасно.
Также в сети бывают кратковременные скачки или перепады напряжения вызванные и другими факторами. От них тоже может пострадать плата усилителя электронного УЗО и вывести его из строя. Такие скачки вы можете не заметить и не будете знать, что ваше защитное устройство в щитке уже не работает. Не зря рекомендуют проверять их работу каждый месяц нажатием кнопки «Тест».
Как вы уже поняли, что при появлении разных нештатных ситуаций в сети электроснабжения электронное УЗО может потерять свои защитные функции.
Вот электромеханическому УЗО внешнее питание не требуется и оно будет выполнять свои функции во всех выше перечисленных ситуациях. Поэтому стоит выбирать себе домой электромеханические УЗО и дифавтоматы, так как их конструкция более надежная. Как их различить читайте тут.
Вот пример электромеханического АВДТ:
Это еще не весь вывод по выбору защитных устройств. Продолжим.
Сегодня выпускают электронные УЗО и дифавтоматы со встроенной защитой от превышения напряжения. Например, это модели EZ9R7. и EZ9R8. от Schneider Electric. Правда они выпускаются только на 40 А и 63 А с защитой от токов утечки 100 мА и 300 мА. Их можно использовать как вводные противопожарные УЗО. Они имеют встроенную защиту от перегорания бытовых электроприборов при повышении напряжения до 280 В. Поставив в щиток такое УЗО можно быть уверенным, что оно не выйдет из строя при возникновении разных скачков напряжения.
Другая очень хорошая мера защиты от нестабильности внешней сети это использование реле напряжения УЗМ-51М от «Меандра». Если на вводе в своем распределительном щитке вы устанавливаете данное устройство, то тогда можно смело выбирать электронные УЗО и дифавтоматы. Они будут защищены от повышенного напряжения с помощью данного реле.
В итоге какое выбрать УЗО электронное или электромеханическое должно решаться исходя из конкретной ситуации. Конечно можно брать только электромеханические модели и ни о чем больше не думать. Однако электронные типы защитных устройств стоят иногда дешевле и могут иметь более компактные размеры (1 модуль), что бывает важным критерием при их выборе.
А вы какие УЗО и дифавтоматы используете у себя дома?
Как это работает
Принцип работы УЗО в однофазной сети прост. Прибор фиксирует идущие на «землю» электрические токи утечек и выключает цепь. Детекция выполняется по разнице видов токов:
- покидающей УЗО энергии;
- возвращающегося в систему электричества.
В исправной электросети эти токи одинаковы по силе, но направленность должна быть противоположна. Если по некоторой причине возникает утечка (пробитая изоляция, касание провода и прочие ситуации), часть электроэнергии пойдет по новому «каналу» на «землю». Идущий на устройство защитного отключения электрический ток станет меньше исходящего. Аналогичное случится после попадания под электрическое напряжение некоторой детали — например, корпуса или иных проводящих частей.
Разность показаний по току фиксируется трансформаторным узлом с кольцевым сердечником. Первичная обмотка (нейтраль и фаза) размещены внутри. Вторичная обмотка соединяется непосредственно с размыкающим электроцепь исполнительным узлом. Контур сработает и без присутствия человека как источника сбоя, обнаружит утечку и снимет питание с поврежденной линии.
Выше описан принцип функционирования двухфазного УЗО-Д. Существуют также трехфазные защитные устройства: они обнаруживают утечки и дисбаланс распределения нагрузок. Это более продвинутые приборы, обеспечивающие дополнительный уровень защиты.
Электромеханический дифавтомат или электронный – что лучше?
Так же, как и УЗО, дифференциальные автоматы производятся либо с электромеханическим отключением, либо с электронным устройством отключения. Электромеханическое устройство не требует дополнительной энергии для своей работы. Энергия берется из источника тока утечки. Поэтому дифференциальный трансформатор, который регистрирует эти токи в электромеханических устройствах, имеет большие размеры. Такие размеры трансформатору нужны, чтобы превратить небольшой сигнал в напряжение, достаточное для срабатывания устройства. Большие размеры трансформатора увеличивают габаритные размеры всего устройства.
Критерии подбора УЗО
При поиске подходящего защитного отключения первым делом смотрят на показатели номинального и дифференциального тока
После этого внимание акцентируют на виде и конструкции аппарата, а также узнают, какой фирмой было произведено УЗО
Номинальный ток
Мастера, специализирующиеся на работе с электричеством, советуют покупать устройство защитного отключения с номинальным током на порядок выше расчётного. Благодаря этому получится добиться надёжности в функционировании выключателя дифференциального тока и долгое время не ремонтировать и не заменять его. Например, для автомата на 40 А целесообразнее выбрать УЗО на 63 А.
Ток утечки
Номинальный дифференциальный отключающий ток УЗО должен иметь значение хотя бы в 3 раза больше тока утечки у цепи электрической техники, предохраняемой от происшествий, т. е. должно выполняться условие IDn> = 3*ID.
Суммарный ток утечки электроустановки ID определяют специальным прибором или рассчитывают, используя определённые данные. Если нет возможности провести измерения, ток утечки рекомендуют определять из расчёта 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки цепи — из расчёта 10 мкА на 1 м длины фазного проводника.
Приемлемые значения номинального отключающего тока можно узнать из специальной таблицы.
Таблица: зависимость рекомендуемого значения тока утечки УЗО от номинального тока нагрузки
| Номинальный ток нагрузки в зоне защиты, А | 16 | 25 | 40 | 63 | 80 |
| IDn при работе в зоне защиты одиночного потребителя, мА | 10 | 30 | 30 | 30 | 100 |
| IDn при работе в зоне защиты группы потребителей, мА | 30 | 30 | 30(100) | 100 | 300 |
| IDn УЗО противопожарного назначения на ВРУ, мА | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 |
Разновидности устройств защитного отключения
Выключатель дифференциального тока может иметь один из следующих типов:
- AC. Такие устройства реагируют исключительно на переменный электрический ток, то есть рассчитаны на контроль функционирования освещения, тёплого пола и мелкой бытовой техники;На корпус устройства типа AC наносится специальный значок в виде волны (переменный ток)
- A. УЗО этого класса реагируют и на переменный, и на пульсирующий постоянный ток, питающий бытовую технику типа холодильников, системных блоков компьютеров и других приборов под электронным управлением;Прибор типа A маркируется значком, обозначающим оба типа токов, с которыми он может работать
- B. Такие устройства защитного отключения используются только на промышленных предприятиях.
УЗО типа B встречается довольно редко, на его корпусе можно увидеть значок в виде сплошной и пунктирной прямых линий
Конструкция УЗО
Если рассматривать конструкцию устройств защитного отключения, то их делят на следующие виды:
- электронные УЗО со встроенной платой, моментально реагирующей на любые перемены в заданных показателях и отключающей питание от сети, но не способной работать без подачи энергии от наружного источника;
- электромеханические УЗО, отличающиеся надёжностью, поскольку они не нуждаются в питании и легко срабатывают в ответ на появление дифференциального тока.
Производители устройств защитного отключения
Как отмечают электрики, наиболее долговечны и надёжны устройства защитного отключения, производимые под следующими названиями:
- ABB — продукция шведско-швейцарской компании, которая выбилась в лидеры по изготовлению электрических приборов, так как создаёт их качественными и безопасными;Электротехническое оборудование ABB славится своим качеством и надёжностью
- Legrand — французская марка, чьи товары по качеству ничем не уступают компании ABB, но стоят довольно дорого;
- SchneiderElectric — французский бренд, завоевавший симпатии многих специалистов по обслуживанию электроприборов;
- Siemens — огромный концерн, основная специализация которого — изготовление приборов, применяемых в быту (отличается от других фирм меньшим упором на качество товара);
- Moeller — немецкая продукция, отвечающая всем стандартам качества и активно используемая в России;
- IEK — продукция, качество которой приемлемо, а цена — низкая;Изделия под маркой IEK относятся к бюджетному классу с хорошим качеством и приемлемыми ценами
- «Контактор» — фирма с хорошей репутацией на рынке России, поскольку она выпускает приборы на заводе, принадлежащем компании Legrand;
- DEKraft — российская компания, ставшая сравнительно недавно производить электроприборы невысокого качества по низкой цене.
Какие дифавтоматы устанавливают в быту чаще всего?
По номиналу, самые популярные 16А и 20А. Они установлены почти в каждой квартире. Традиционно, 20А ставят на розетки, а 16А — на освещение. Также часто отдельно ставят на ванную или бойлер, но там номинал значительно меньше.
Более практичные двухкнопочные дифы, так как по ним видно, когда механизм сработал от короткого замыкания, а когда от утечки тока. Это удобнее, чем с однокнопочными, срабатывающими в обоих случаях одинаково.
ABB серии DS 951 вообще обладают интересной особенностью — левый переключатель спрятан под заглушкой и его невозможно увидеть. В чем смысл такой конструкции мне, как электрику, не совсем понятно.
Есть ли разница, что ставить: дифавтомат или УЗО с автоматом по отдельности?
Это уже чисто индивидуальные предпочтения, если Вы доверяете какому-то одному бренду, то исходя уже из его ассортимента нужно искать, что дешевле и делать какие-либо выводы.
С трехфазными ситуация поинтересней. В европейских странах принято на три фазы устанавливать отдельные УЗО и автоматы, соответственно ассортимент на трехфазные модели у них очень бедный. Из-за того, что это не ходовая позиция, у многих производителей стоимость трехфазников выше, и купить их можно только под заказ.
Решение УЗО+автомат в среднем будет на 40-50$ дешевле. Единственное преимущество дифзащиты в том, что она занимает на DIN-рейке на один модуль меньше. Из соображений экономии, намного выгоднее купить щиток большего размера.
В сегменте китайских товаров ситуация иначе. Например, в ассортименте того же IEK много как однофазных, так и трехфазных дифавтоматов.
Разнообразие видов дифавтоматов
В настоящее время выпускают огромное количество видов дифавтоматов на любой вкус. Чтобы выбрать среди них оптимальный вариант для конкретной электросети, нужно иметь представление об их классификации по функциональным возможностям. Это значительно облегчит выбор устройства. Пропустив их через сито нескольких наиболее важных характеристик, можно сильно сократить список подходящих приборов.
По типу сети и току утечки
Дифференциальные автоматы по типу контролируемой электрической сети делятся на однофазные напряжением 220 В и трехфазные с линейным напряжением 380 В, соответственно, разделяются на двухполюсников для однофазных и четырехполюсников для трехфазных сетей.
В зависимости от тока утечки, возникающего в контролируемой сети, дифавтоматы, как и УЗО, подразделяются на следующие категории.
Типичные ошибки при подключении дифференциальных автоматов
Имеет смысл обратить внимание читателей на те ошибки при установке дифавтоматов, которые допускаются довольно часто и приводят или к неработоспособности схемы, или даже к выходу прибора защиты из строя
Описание ошибки
Иллюстрация
Характерные симптомы
При подключении дифавтомата нарушено указанное расположение проводов ввода и выхода на нагрузку (если модель не отличается универсальностью в этом вопросе)
Оценка дифференциального тока проводится некорректно.
Бессистемное срабатывание, некорректная работа, отказ включаться.
Перепутано направление подключения проводов – фаза в одну сторону, ноль – в другую.
Вместо взаимной компенсации, магнитные потоки на сердечнике дифференциального трансформатора накладываются, и контрольная обмотка определяет дифференциальный ток даже тогда, когда его нет
Кнопка «тест» может работать нормально, но при включении нагрузки происходит мгновенное выключение АВДТ.
На каком-то участке схемы (неважно, каком) допущено объединение рабочего нуля с контуром заземления
Утечка тока заложена «по умолчанию». АДВТ вообще невозможно включить – сразу срабатывает защита.
Ноль на нагрузку пущен не из АВДТ, а с общей шины, расположенной по схеме выше дифавтомата
Оценка дифференциального тока некорректная
АДВТ включается, тест проходит нормально, но при включении нагрузки происходит моментальное срабатывание защиты.
После дифавтомата нулевой провод не идет непосредственно на нагрузку, а возвращается на общую нулевую шину. И только потом идет на линию нагрузки
Оценка дифференциального тока некорректная — по нулевому проводнику АВДТ ток практически не проходит.
Прибор включается, но тест не работает, а при попытке включить нагрузку мгновенно срабатывает защита
При использовании двух дифференциальных автоматов допущена ошибка – перепутаны нулевые провода разных линий
Оценка дифференциального тока на обеих линиях становится некорректной.
Дифавтоматы включаются, на прохождение теста реагируют нормально. Но любое подключение нагрузки хотя бы на одной линии приводит к срабатыванию защиты на обоих АВДТ.
Опять же при использовании двух (или более) дифференциальных автоматов – ниже по схеме допущено, ошибочно или намеренно, объединение нулей отдельных линий
Оценка дифференциального тока в обеих линиях выполняется некорректно.
АВДТ включаются, но при нажатии кнопки «тест» на любом из них – выключаются сразу оба. И при подключении нагрузки к любой линии сразу происходит срабатывание дифференциальной защиты на обоих приборах.
* * * * * * *
Итак, были рассмотрены устройство и классификация автоматических выключателей дифференциального тока, основные схемы их включения домашней или квартирной электросети, часто допускаемые ошибки при их коммутации.
Напоследок можно добавить, что дифавтоматы все же не пользуются особой любовью электриков. Многие мастера предпочитают обходиться установкой защиты, собираемой из УЗО и автоматических выключателей. Схема получается более гибкой и ремонтопригодной, а учитывая высокую стоимость АВДТ – еще и более рентабельной.
Подробнее об этом можно почитать в специальной статье нашего портала, которая так и называется – «Что лучше, УЗО или дифавтомат?»
Назначение УЗО
Большинство устройств защиты от сверхтоков (предохранители, автоматические выключатели и т.д.) защищают электрическую проводку и подключенные к ней электроприемники от перегрузок и токов короткого замыкания. У дифференциальных устройств есть и другие функции. В зависимости от тока отключения они обеспечивают защиту людей от поражения электрическим током или возгорания.
Каждый электрик знает, что переменный ток сетевой частоты, протекающий через тело человека, становится опасным для здоровья, если его значение превышает 0,01 ампер. Токи выше 0,1 А опасны для жизни. Поэтому пороговый (заданный) ток срабатывания УЗО, защищающего человека от поражения электрическим током, обычно выбирают из номинальных значений 10 мА или 30 мА. Первая настройка используется для влажных, детских и т.д. Настройка 30 мА применима к нормальным условиям.
Для предотвращения возгораний устанавливаются устройства, настроенные на дифференциальные токи более 300 мА.
Схемы подключения УЗО в однофазной сети
Большинство бытовых потребителей питаются по однофазной схеме, где для их электроснабжения используется один фазный и нулевой проводник.
В зависимости от индивидуальных особенностей сети однофазное питание может осуществляться по схеме:
- с глухозаземленной нейтралью (TT), в которой четвертый провод выполняет роль обратной линии и дополнительно заземляется;
- с совмещенным нулевым и защитным проводником (TN-C);
- с разделенным нулем и защитным заземлением (TN-S или TN-C-S, при подключении приборов в помещении отличия между этими системами вы не обнаружите).
Следует отметить, что в системе TN-C согласно требований п 1.7.80 ПУЭ не допускается применение дифференциальных автоматов, кроме защиты отдельных устройств с обязательным совмещением нуля и земли от прибора до УЗО. В любой ситуации при подключении УЗО следует учитывать особенности питающей сети.
Без заземления
Так как далеко не все потребители могут похвастаться наличием третьего провода в своей проводке, жильцам таких помещений приходиться обходиться тем, что есть. Наиболее простой схемой подключения УЗО является установка защитного элемента после вводного автомата и электрического счетчика. После УЗО актуально подключать автоматические выключатели для различной нагрузки с соответствующим током отключения. Заметьте, что принцип работы УЗО не предусматривает отключение токовых перегрузок и коротких замыканий, поэтому их обязательно устанавливают вместе с автоматическими выключателями.
Рис. 1: Подключение УЗО в однофазной двухпроводной системе
Такой вариант актуален для квартир с небольшим количеством подключаемых приборов. Так как при коротком замыкании в каком-либо из них отключение не принесет ощутимых неудобств, а отыскание повреждения не займет много времени.
Но, в случаях, когда используется достаточно разветвленная схема электроснабжения, в ней могут использоваться несколько УЗО с различной величиной тока срабатывания.
Рис. 2: подключение УЗО в разветвленной однофазной двухпроводной системе
В этом варианте подключения устанавливаются несколько защитных элементов, которые подбираются по номинальному току и току срабатывания. В качестве общей защиты здесь подключается вводное противопожарное УЗО на 300 мА, за ним проводится нулевой и фазный кабель до следующего устройства на 30 мА одно для розеток, а второй на освещение, для ванной и детской устанавливается пара агрегатов на 10 мА. Чем меньший номинал срабатывания используется, тем более чувствительной будет защита – такие УЗО сработают при значительно меньшем токе утечки, что особенно актуально для двухпроводных схем. Однако устанавливать чувствительную автоматику на все элементы также не стоит, так как она имеет большой процент ложных срабатываний.
С заземлением
При наличии заземляющего проводника в однофазной системе применение УЗО более целесообразно. В такой схеме подключение защитного провода к корпусу приборов создает путь для утечки тока при нарушении изоляции проводов. Поэтому срабатывание защиты произойдет сразу при повреждении, а не в случае поражения током человека.
Рис. 3: Подключение УЗО в однофазной трехпроводной системе
Посмотрите на рисунок, подключение в трехпроводной системе производится аналогично двухпроводной, так как для работы устройства требуются только нулевой и фазный проводник. Заземляющий подключается только к защищаемым объектам через отдельную шину заземления. Ноль также может подводиться к общей нулевой шине, с нулевых контактов он разводится проводами к соответствующим приборам, подключаемым в сеть.
Как и в двухпроводной однофазной схеме, при большом количестве потребителей (кондиционера, стиралки, компьютера, холодильника и прочих благ цивилизации) крайне неприятным вариантом является зависание всех вышеперечисленных электронных схем с потерей данных или нарушением их работоспособности. Поэтому для отдельных устройств или целых групп можно установить несколько УЗО. Конечно их подключение обернется дополнительными затратами, но сделает отыскание повреждений более удобной процедурой.
