Как отличить УЗО, дифавтомат и автоматический выключатель по назначению: самый главный принцип
Все три защитных модуля имеют примерно одинаковый внешний вид, габариты, способ крепления на Din-рейку. Это результат унификации оборудования. Их объединяет тот общий принцип, что они контролируют параметры тока, призваны спасти человека и его имущество от его воздействия.
Однако они выполняют различные задачи. Объясняю их кратко тремя абзацами.
Электрический ток в домашней сети движется по замкнутой схеме в том направлении, которое ему задал человек, подключая бытовой прибор к цепям напряжения. При этом совершается полезная работа.
Величина тока зависит от приложенного к напряжению сопротивления и должна поддерживаться на уровне номинальной величины, не выходить за пределы отведенного ему участка электрической схемы. В таком случае любой прибор работает нормально.
Но в нашей жизни много непредвиденных случайностей, когда человек ошибается или повреждается изоляция, понижается ее сопротивление. В таком случае ток идет еще в другом направлении или возрастает до опасной величины, что требует принятия экстренных мер.
Эту задачу выполняют защитные модули по своим алгоритмам.
Как работает устройство защитного отключения: краткое пояснение
УЗО призвано контролировать направление движения тока по предназначенной для него схеме. Оно отключает напряжение с зачищаемого участка при образовании утечки через поврежденную изоляцию.
Устройство защитного отключения монтируется и подключается в квартирном щитке.
Простыми словами: если человек случайно дотронулся до фазного потенциала и через его тело пошел электрический ток, то УЗО обязано максимально быстро предотвратить возникшую аварийную ситуацию, спасти пострадавшего.
Для этой цели в его состав включен орган сравнения фаз — дифференциальный трансформатор. Он постоянно контролирует вектора токов, текущих по входному фазному проводу и исходящему нулевому.
Если изоляция схемы нормальная, то утечки на сторону не будет, а оба вектора окажутся уравновешенными. УЗО позволяет схеме нормально работать дальше.
Как только дифференциальный трансформатор выявляет дисбаланс векторов, так сразу происходит отключение напряжения.
За счет этого принципа УЗО официально называют «Дифференциальный выключатель». Запомните хорошо этот термин. Никаких других функций кроме борьбы с утечками этот модуль не выполняет, а от повышения тока больше номинальной величины способен сгореть, сам нуждается в такой защите.
Автоматический выключатель: защитные функции модуля
Автомат тоже монтируется на входе схемы в щитке. Он контролирует величину, а не направление протекающего через него тока. Когда она начинает превышать номинальное значение, то цепь разрывается силовым контактом.
Значение аварийного тока может быть как небольшим, так и очень опасным. При значениях до 1,13 номинальной нагрузки автомат не работает. Такие режимы создаются кратковременно и обычно сами устраняются.
Зона отключаемых перегрузок начинается с этой границы и состоит из двух участков:
- теплового расцепителя;
- электромагнитной отсечки.
Скорость ликвидации аварийной ситуации, как показывает времятоковая характеристика, зависит от величины перегрузки. Чем она выше, тем быстрее происходит отключение.
Тепловой расцепитель работает от температурной деформации биметаллической пластины за счет ее изгиба.
Токовую отсечку обеспечивает электромагнит отключения.
Обе защиты автомата выбивают чеку, фиксирующую пружину силового контакта, который разрывает цепь протекания аварийного тока.
Сам автоматический выключатель тоже надо правильно выбирать, настраивать, подключать, ибо он тоже может сгореть.
Автомат в обязательном порядке является необходимым атрибутом защиты для УЗО. Он всегда дополняет в схеме дифференциальный выключатель. Их ставят последовательно один за другим.
Какие защиты выполняет дифавтомат в домашней проводке
Этот модуль по назначению заменяет УЗО с автоматическим выключателем, объединяет их совместные функции.
Его внутренняя схема в своей конструкции имеет:
- дифференциальный орган;
- тепловой расцепитель;
- катушку электромагнита отсечки.
Совместное наличие в одном корпусе этих трех элементов позволяет использовать один защитный модуль вместо двух отдельных. Производители так их комплектуют, что они занимают мало место, размещаясь в одном блоке.
Таким образом, по назначению дифавтомат отличается от УЗО тем, что одновременно совмещает его функции и автоматического выключателя. Он работает автономно, а УЗО применяется только совместно с автоматом.
За счет встроенного и подобранного по номиналам автоматического выключателя в корпусе выбор, монтаж и подключение дифавтомата происходят проще, а в квартирном щитке экономится место.
Внешний вид и конструкция
УЗМ-51М, как и другие устройства модульного исполнения, крепят на стандартную DIN-рейку. Корпус реле пластмассовый, с двумя верхними и двумя нижними клеммами туннельного типа.
Спереди на панели установлены два вращающихся регулятора, задающие максимальный и минимальный пределы напряжения для срабатывания реле, два прозрачных глазка и между ними кнопка «Тест».
Свечение нижнего глазка красным цветом означает включение аварийного режима. Свечение зелёным показывает, что всё в норме. Если верхний глазок светится жёлтым цветом, значит, контакты электромагнитного реле замкнуты.
Тестовая кнопка не только включает и отключает прибор, но с её помощью также задаётся время повторного включения.
Внутри корпуса расположены электромагнитное реле, микроконтроллер и варистор. Контакты реле разрывают фазный провод, а нулевой проходит шиной напрямую через корпус.
В чем разница
- Тип «АС» – обеспечивает защиту только от утечек переменного синусоидального тока.
- Тип «А» – обеспечивает защиту от утечек как импульсного, так и переменного тока.
Со школьной скамьи мы знаем, что у нас в сети протекает переменный ток синусоидальной формы, а вся бытовая техника, как и остальные потребители, работают от этой сети. Получается, ставь тип «АС» и больше ни о чем не думай? Ну, разве что, заняться еще заземлением и молниезащитой. Но на самом деле картина несколько иная.
Какое УЗО лучшее: все ли может АС?
Предлагаем посмотреть, например, на современную «стиралку». Ее сетевой шнур включен в розетку с переменным синусоидальным напряжением 220 В, которое идет к импульсному блоку питания агрегата. Здесь полупроводниковые компоненты делают свою работу, и синусоида принимает другой вид – импульсные полупериоды. И если на этом этапе происходит утечка пульсирующего тока (не синусоидального), то защитное устройство типа «АС» может не среагировать на нее, и не обесточить поврежденную цепь.
Перед тем, как решить, какое УЗО поставить у себя в квартире, стоит учесть несколько моментов:
- Любое устройство производитель тестирует. В случае с аппаратами типа «АС»: их проверяют только на срабатывание утечек синусоидального тока.
- Производитель дает гарантию на безотказную работу своих устройств категории «АС» только в сетях, где присутствует синусоидальный ток.
- Задача УЗО заключается в отключении неисправного участка при появлении тока утечки, равному току уставки. Причем произойти это должно за безопасный для человека временной промежуток.
- Есть вероятность, что защита типа «АС» среагирует на утечку импульсного тока, но произойдет это с задержкой и от большего значения тока утечки, чем уставка. А это уже весьма опасно для жизни!
Практически любая современная техника оборудована импульсным блоком питания. Присутствие электроники, регулирующей режим работы, время или частоту оборотов мотора, говорит именно о таком оснащении. Как раз такие потребители и нуждаются в защите УЗО типа «А».
Какие бывают типы УЗО и дифференциальных автоматов по роду утечки тока?
В электросхемах используются различные типы токов, поэтому и защитные устройства принято подразделять на классы:
- Тип АС. Это распространенный класс приборов, которые имеют бюджетную стоимость, поэтому часто используются в квартирах и загородных домах. Они рассчитываются для утечки переменного тока, на котором функционирует большая часть бытовых приборов.
- Тип А. Позволяет распознать утечку как переменного, так и постоянного тока. В последние годы производители начали выпускать устройства, адаптированные именно под такие УЗО. Здесь используются импульсные блоки питания для регулировки мощности. Поскольку это более надежные устройства, они стоят немного дороже предыдущих.
- Тип B. Эти УЗО тоже реагируют на утечку любого тока. При этом они часто используются лишь на производственных объектах, в местах общественного пользования. Устанавливать их в квартиру не имеет смысла.
Маркировка, по которой определяют класс, находится на корпусе прибора
Где устанавливается?
Устройства отключения на 100 мА или выше, управляемые посредством дифференциального или остаточного тока, в обязательном порядке устанавливаются практически во всех системах электрического питания, отличающихся присутствием «блуждающих» токов.
Любое устройство не обладает идеальной изоляцией, поэтому естественная токовая утечка присутствует практически всегда.
В электрических проводах показатели естественной токовой утечки напрямую зависят от общей длины проводки.
УЗО, которые рассчитаны на токовую утечку не более 300 мА, вполне эффективно предотвращают возникновение пожаров. Например, в условиях продолжительной токовой утечки, равной уровню 200-500 мА, происходит выделение тепловой энергии, достаточной для воспламенения близко находящихся материалов и возникновения пожара. Именно по этой причине основной задачей устройств данного типа является противопожарная защита. Приборами, рассчитанными на номинал в пределах 100-500 мА, обеспечивается резерв основного защитного устройства, поэтому их установка осуществляется на вводе.
Важно помнить, что установка защитного устройства, имеющего номинал 30 мА в слишком большом домовладении, чаще всего вызывает ложное срабатывание системы даже при вполне естественной токовой утечке
Недостатки
Помимо преимуществ у ЭЛТА-2Д есть и недостатки. Во-первых, УЗО здесь не электромеханическое, а электронное.
Это означает, что для нормальной работы аппарату требуется постоянное наличие питающего напряжения 220В. Случится обрыв фазы или ноля и УЗО не сработает.
Единственное, что останется работоспособным из всех видов защит – это защита от перегрузки и КЗ.
Корпус ввиду универсальности устройства, имеет серьезные неудобства при монтаже. Из-за наличия снизу встроенных трансформаторов тока нижние клеммы практически невидимы.
И визуально вы не сможете распознать греются они или нет, всей ли площадью зажат проводник или частично? Из-за этой нижней приставки с нестандартным габаритом, с жилы кабеля придется снимать изоляцию длиной до 40мм.
Об этом даже стоит упоминание на корпусе сбоку.
Снимите меньше, можете не попасть под клемму зачищенной частью. Либо зажать проводник вместе с изоляцией.
Причем обнаружите вы это после того, когда контакты изрядно нагреются или уже расплавятся.
Более того, такое подключение ограничивает вас в использовании прессуемых наконечников НШВИ.
Их юбка попросту не залезет в слишком узкое отверстие. А это автоматически принуждает использовать только моножилу, так как голые многожильные провода без опрессовки под клеммы автоматов зажимать не рекомендуется.
Чем еще чревата такая нестандартная форма корпуса? Неудобным монтажом в малогабаритных щитках.
Снизу, для того чтобы завести кабель, практически не остается места. А с учетом длины зачищаемой изоляции (40мм), получается ситуация, когда вам придется изначально вставлять провода в клеммы, затягивая их с нужным моментом усилия на весу, а уже после этого крепить УЗО на динрейку.
Еще не очень удобно выполнена механическая защелка для установки на Din-рейку. После того как вы закрепили аппарат, она прячется заподлицо с корпусом устройства и полностью скрывается за задней частью.
Как вы понимаете снять УЗО с дин-рейки в таком положении будет проблематично. В автоматах и УЗО-шках от других производителей, часть защелки всегда виднеется и выступает наружу.
Это необходимо, чтобы ее легко можно было подцепить кончиком отвертки и отщёлкнуть.
Слева к УЗО-ЭЛТА-2Д можно подключать дополнительные блок-контакты PS 25-29, которые будут выдавать звуковой или световой сигнал при аварии.
Что касается подключения, то оно элементарно простое. Сверху на две клеммы заводятся фаза и ноль (вход). Снизу эта фаза и ноль выводятся на нагрузку (выход).
В принципе также подключается обычная узошка.
Причины несрабатывания
Причин, по которым УЗО может не сработать, не очень много. Ниже они рассмотрены более подробно:
- произошел отказ в отключении поврежденного участка. Самая частая ситуация, которая заключается в том, что появилось очевидное повреждение защищаемой зоны. Также сюда относят и неправильный выбор прибора по входному току;
- само устройство неисправно. Практически на всех современных аппаратах есть специальная кнопка для тестирования. Если элемент исправен, то он отключается;
- срабатывание произошло ложно. Часто люди грешат на приборы, которые ложно сработали, и никаких аварийных ситуаций не было, но так бывает очень редко. Искать причину в таком случае нужно в сети, а только потом — в УЗО.
Защитные элементы в щитке Устройство защитного отключения выполняет очень важную функцию по борьбе с пожарами и перегревами, которые их вызывают. Они способны моментально обесточить поврежденный участок сети и обеспечить безопасность людям.
Чем отличается УЗМ от УЗО
Надо сказать, что реле защиты от перенапряжения в любом его исполнении не заменяет УЗО или автомат защиты. Эти устройства дополняют друг друга, делая защиту более надежной:
- Автомат следит за тем, чтобы не перегревалась проводка.
- УЗО отключает питание при появлении утечек — пробое изоляции или прикосновении человека к токоведущим частям.
- УЗМ следит за сетевым напряжением, отключая питание если параметры вышли за установленные границы.
Функции различных устройств защиты бытовой электросети
Как видите, все три устройства нужны. Как правило, при сборке щитка для дома и квартиры пренебрегают установкой именно реле напряжения. Это крайне недальновидно, ведь УЗМ продлевает срок эксплуатации электроприборов и электрооборудования в условиях нестабильного напряжения сети. В варианте с детекцией искрения — 51МД и 50МД — оно еще и повышает пожаробезопасность. Что очень актуально в деревянных и каркасных домах, но и не только для них. По статистике около 15% пожаров возникают из-за искры в проводке
Так что отслеживать искрение действительно важно
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
Индикация состояния
Можно задать справедливый вопрос, если здесь целых 5 защит, то как узнать от какой именно отключился аппарат? Для этого существует световая индикаторная сигнализация.
Она наглядно показывает, какая именно аварийная ситуация произошла и отчего сработало УЗО.
С левой стороны на корпусе имеются механические индикаторы.
Они просто показывают включённое (зеленый цвет) или отключенное состояние (красный) контактов. А вот справа находится светодиод, который меняет свою расцветку или начинает мигать в зависимости от действия той или иной защиты.
Вот что обозначают комбинации индикаторов:
Чтобы сбросить индикацию светодиода после срабатывания, достаточно нажать на кнопку ТЕСТ.
Принцип действия селективного УЗО
Принцип действия селективной защиты основан на разнице во времени отключения. Для примера можно рассмотреть типичную квартиру. Имеется одно общее вводное УЗО. Оно установлено в электрощите. Настроено на отключение через 0,5 с после появления утечки тока. Фазные провода с этого защитного устройства распределяются по групповым УЗО. Они обладают временем отключения в 0,25 с. Через них запитываются розетки в ванной комнате, кухне, гостиной и других помещениях.
Если в ванне произошло замыкание фазного провода на корпус стиральной машины, сработает УЗО с уставкой на отключение равной 0,25 с. Отключится именно это помещение. Вводное УЗО с уставкой 0,5 с не сработает и оставит квартиру под напряжением, так как для отключения не прошло достаточно времени. То есть УЗО 0,25 с сработает быстрее чем 0,5. Отключится ванна, но не вся квартира.
Схема селективной защиты электросети
Особенности селективной защиты
У селективных устройств, в отличие от обычных, предусмотрена возможность подбора по току и времени срабатывания защиты. Соответствующие значения указаны на корпусе устройства. Комбинируя защитную систему по этим параметрам, возможно придать защите свойство селективности.
В результате при возникновении тока утечки в одной из комнат, отключится только аварийное помещение, а не вся электропроводка. Как следствие, время на поиск и устранение неисправности сокращается в разы.
Временные характеристики УЗО типа S
Приборы разных производителей обладают отличающимися свойствами. Различия кроются в токе утечки и времени выдержки, при котором происходит отключение.
Поэтому приборы данного типа принято подразделять на 2 группы:
- обычные;
- типа S.
Селективное УЗО от ABB: F202 A S, 63А Сравнение их временных характеристик приведено ниже.
| Тип УЗО | Время отключения при токе утечки равном Idn | 2*Idn | 5*Idn |
| Обычное устройство | 0,3 | 0,15 | 0,04 |
| УЗО типа S | 0,13-0,5 | 0,06-0,2 | 0,05-0,15 |
Режимы работы
Устройство защитного отключения во время эксплуатации способно находиться в одном из двух рабочих режимов:
- нормальный;
- аварийный;
Под нормальным режимом работы подразумевается равенство проходящих по L и N проводам токов. В дифференциальном трансформаторе наводятся одинаковые по величине, но противоположные по вектору магнитные потоки. Они компенсируют друг друга. УЗО делает вывод, что утечка тока отсутствуют. Электропроводка продолжает работать в штатном режиме.
При аварийном режиме ток в одном из проводов меньше (больше) на величину утечки. Обычно она не превышает 100 мА. Но даже этого отклонения достаточно, чтобы нарушить равенство магнитных потоков в трансформаторе устройства и привести к срабатыванию УЗО. Электропроводка отключается.
Что такое селективность
Селективные устройства защитного отключения выполняют те же задачи и работают по тому же принципу, что и простые. Приборы сравнивают значения тока в фазном и нулевом проводах и на основе измерений высчитывают ток утечки. Если он превышает уставку, электропитание квартиры отключается.
Ток утечки возникает в 2 ситуациях:
- Повреждена изоляция проводки. Существует риск возгорания или поражения человека электрическим током.
- Вышеописанный риск оправдался. Человек коснулся либо попавшего под фазный потенциал корпуса электроприбора, либо непосредственно оголенного провода от розетки.
Дистанционное управление
С правой стороны на дополнительном модуле присутствуют еще две клеммы.
На них подается низковольтное постоянное напряжение (от 5 до 30 вольт) с какой-либо вынесенной кнопки для дистанционного управления аппаратом. Функция на самом деле очень полезная, которая без особых затрат превращает ваше устройство в подобие контактора или пускателя.
Не всегда есть возможность безопасно добраться до автомата и отключить его (пожар, замок на щитовой и т.д.). А с помощью вынесенной кнопки это делается элементарно.
Правда повторное включение придется делать механически, ручками. Поэтому данную функцию справедливо было бы назвать не “дистанционное управление”, а “дистанционное отключение”.
Тем не менее, такую опцию можно использовать не только на производстве, но и в быту. Например, встроить в схему через промежуточное реле датчик газа.
При утечке газа и срабатывании датчика, напряжение в квартире отключится автоматически без всяких последствий и возможного взрыва. Правда УЗО при этом должно быть вынесено из помещения.
Только не забывайте, что устройство это электронное. И дистанционная защиты будет работать только при наличии полноценных 220В на клеммах питания.
При дистанционном отключении никаких индикаций светодиода не происходит. Теперь давайте чуть подробнее пройдемся по всем видам защит.
Устройства, которые тестировались
- IEK УЗДП63-1
Устройство продаваемое под маркой IEK. Это конечно секрет Полишинеля, но для IEK устройства разрабатывает и производит компания Эколайт . Разработка и производство расположены в России. (На хабре есть представитель эколайта YUshakov ) - Исток УЗДП-С1-63А-1-2
Устройство разрабатывает и производит компания Эколайт. Разработка и производство расположены в России. - УЗМ-50МД
Устройство производит компания Меандр , известная по различной электротехнической продукции. Разработка и производство расположены в России. Эта модель снимается с производства, вместо неё анонсирован выпуск в 2022 другой модели. - УЗО-ЭЛТА-2Д
Устройство разработало и выпускает АО «Электроавтомат» в небольшом городке Алатырь в Чувашии. Разработка и производство расположены в России. - EKF AFDD-2-25C-pro
Устройство продаёт компания EKF, но разработано устройство совместно с китайскими инженерами и производится в Китае.
| Исток УЗДП-С1-63А-1-2 | IEK УЗДП63-1 | УЗМ-50МД | УЗО-ЭЛТА-2Д | EKF AFDD-2-25C-pro | |
| Защита от дугового пробоя | + | + | + | + | + |
| Защита от повышенного напряжения | + | + | + | + | – |
| Защита от пониженного напряжения | – | – | + | – | – |
| Защита от импульсных перенапряжений | + | + | + | + | – |
| Защита от токов короткого замыкания | – | – | – | + | + |
| Защита от тока утечки | – | – | – | + | – |
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.
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.
Это интересно: Онлайн-тест — схемотехника и электроника
Принцип действия электромеханического УЗО
Устройства защитного отключения реагируют на токи утечки, возникающие при нарушении изоляции электропроводки или в момент прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Главной особенностью токов утечки является то, что они нарушают баланс (равенство) токов протекающих через фазные провода и нулевой провод.
Для обнаружения утечки применяется дифференциальный трансформатор. Конструктивно он состоит из:
- ферритового кольца служащего магнитопроводом (сердечником);
- первичных обмоток, которыми являются фазные проводники и нулевой провод, пропущенные через сердечник;
- вторичной (измерительной) обмотки.
При отсутствии токов утечки суммарный магнитный поток, создаваемый в сердечнике трансформатора первичными обмотками, равен нулю. При этом во вторичной обмотке ЭДС отсутствует. В случае возникновения утечки, баланс токов нарушается и во вторичной обмотке начинает наводиться ЭДС. На выводах измерительной обмотки возникает разность потенциалов. Разность потенциалов тем выше, чем больше ток утечки.
Напряжение, снятое с вторичной обмотки дифференциального измерительного трансформатора подается на пороговый орган (устройство сравнения). Пороговый орган вырабатывает сигнал отключения при достижении током утечки установленного значения.
В качестве порогового органа в электромеханических отключающих устройствах применяется поляризованное реле. В электронном УЗО устройством сравнения выступает усилитель постоянного тока, выполненный на микросхеме операционного усилителя.
Устройство электромеханического УДТ
Электромеханические УЗО состоят из следующих основных деталей:
- корпуса;
- контактной системы состоящей из клемм, к которым подключаются питающие провода, подвижных и неподвижных контактов, которыми осуществляется коммутация;
- измерительного трансформатора и выпрямителя;
- поляризованного реле;
- системы механического отключения (расцепителя);
- системы гашения электрической дуги;
- тестовой кнопки и резистора.
Поляризованное реле
Исполнительным органом в электромеханических устройствах дифференциального тока является поляризованное реле. Поляризованное реле относится к классу бистабильных реле постоянного тока. Оно может находиться как в отключенном, так и во включенном состоянии в отсутствие напряжения на его обмотке. В УЗО на обмотку поляризованного реле поступает выпрямленное напряжение от измерительного трансформатора. При достижении порогового значения происходит переключение реле, которое механически связано с расцепителем. В результате происходит отключение УДТ.
Кнопка «ТЕСТ»
В отличие от автоматических выключателей и других аппаратов защиты, в УЗО имеется возможность выполнения проверки работоспособности устройства. Проверка выполняется нажатием кнопки «Тест». Эта кнопка вместе со специально подобранным резистором образует цепочку, которая имитирует возникновение тока утечки. Концы цепочки соединяются с нулевым и фазным проводом. Проводники цепочки не проходят через кольцевой сердечник дифференциального трансформатора. Поэтому при проведении теста нарушается баланс магнитных потоков в измерительной системе. Номинал резистора выбирают таким образом, чтобы ток искусственной утечки был равен номинальному току срабатывания дифференциальной защиты.
Конструкция и принцип действия защитного устройства
Основные элементы защитного устройства электромеханического типа для однофазной сети:
1. Дифференциальный трансформатор тока – ферритовое кольцо с двумя первичными обмотками (ее образуют нейтральный и фазный проводники) и вторичной обмоткой (проводник, соединенный с реле).
2. Пусковой орган – чувствительное магнитоэлектрическое реле прямого действия.
3. Исполнительный механизм – выполнен из пружинного привода, силовых контактов и механизма спускового.
4. Кнопка «Тест» с резистором – необходима для контроля работоспособности устройства. С ее помощью имитируют утечку тока. Если УЗО функционирует, электропитание потребителей, которые защищает устройство, будет отключено.
По фазному проводнику ток поступает к потребителю, по нейтрали – возвращается от потребителя. В нормальном рабочем режиме (при отсутствии утечки тока в цепи) значение тока на первичных обмотках равнозначно – «сколько ушло, столько же и пришло».
Так как токи первичных обмоток имеют встречное направление, суммарный магнитный поток будет иметь нулевое значение – магнитные потоки, наводимые токами первичных обмоток в трансформаторном сердечнике, компенсируют друг друга.
При отклонении от нормального режима работы, например, при нарушении изоляции и утечке тока на корпус прибора, происходит следующее:
1. В первичной обмотке кроме тока нагрузки появляется ток утечки.
2. Показатели тока в первичных обмотках нейтрали и фазного проводника различны, а наводимые на сердечник магнитные потоки, отличаются величиной.
3. Разница потоков, превышающая нулевое значение, наводит во вторичной катушке магнитное поле, образуется электрический ток.
4. От электрического тока во вторичной обмотке срабатывает реле.
5. Далее срабатывает пусковой элемент – он воздействует на исполнительный элемент, который отключает контактную группу и обесточивает прибор с утечкой тока.
УЗО имеют модульное исполнение, на задней части устройства есть пазы и защелка для установки устройства на DIN-рейку. Корпус выполнен из пластика, который не поддерживает горение.
