Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое УЗО и как оно работает

Что такое УЗО и как оно работает?

Сперва рассмотрим, какое назначение устройства защитного отключения (на фото ниже вы можете ознакомиться с его внешним видом). Ток утечки возникает в случае нарушения целостности изоляции кабеля одной из линии электропроводки либо в случае повреждения конструктивных элементов в бытовом электроприборе. Утечка может привести к возгоранию электропроводки или эксплуатируемого бытового электроприбора, а также к поражению электричеством в процессе эксплуатации поврежденного электроприбора или неисправной электропроводки.

АВДТ фото

УЗО в случае возникновения нежелательной утечки за доли секунды производит отключение поврежденного участка электропроводки или поврежденного электроприбора, чем защищает людей от поражения электричеством и предотвращает возникновение пожара.

Очень часто задают вопрос о том, чем отличается дифавтомат от УЗО. Отличие первого в том, что данный защитный аппарат, помимо защиты от утечки электричества (функции УЗО), дополнительно имеет защиту от перегрузки и короткого замыкания, то есть выполняет функции автоматического выключателя. Устройство защитного отключения не имеет защиты от сверхтоков, поэтому помимо него для реализации защиты в электрических сетях устанавливают автоматические выключатели.

Устройство и принцип действия

Рассмотрим конструкцию устройства защитного отключения, и как оно работает. Основные конструктивные элементы УЗО — дифференциальный трансформатор, осуществляющий измерение тока утечки, пусковой орган, осуществляющий воздействие на механизм отключения и непосредственно сам механизм расцепления силовых контактов.

Схема АВДТ

Принцип работы УЗО в однофазной сети следующий. Дифференциальный трансформатор однофазного устройства защиты имеет три обмотки, одна из которых подключается к нулевому проводнику, вторая к фазному, а третья служит для фиксации разностного тока. Первая и вторая обмотки подключаются таким образом, что токи в них являются противоположными по направлению. Они в нормальном режиме работы электрической сети равны и наводят в магнитопроводе трансформатора магнитные потоки, которые направлены друг к другу встречно. Суммарный магнитный поток в данном случае равен нулю и соответственно в третьей обмотке отсутствует ток.

В случае возникновения повреждения электроприбора и появления на его корпусе фазного напряжения, при прикосновении к металлическому корпусу оборудования, человек попадет под действие утечки электричества, которое будет протекать через его тело на землю либо на другие токопроводящие элементы, имеющие другой потенциал. В данном случае токи в двух обмотках дифференциального трансформатора УЗО будут отличаться, и соответственно в магнитопроводе будут наводиться разные по величине магнитные потоки. В свою очередь результирующий магнитный поток будет отличен от нуля и наведет в третьей некоторое значение тока — так называемого дифференциального. Если он достигнет порога срабатывания, то устройство сработает. Основные причины срабатывания УЗО мы описали в отдельной статье.

Подробнее о том, как работает УЗО и из чего оно состоит, рассказывается на видео уроках:

Хотите узнать, как работает устройство защитного отключения в трехфазной сети? Принцип действия схожий с однофазным аппаратом. Тот же дифференциальный трансформатор, но он уже осуществляет сравнение не одной, а трех фаз и нулевого провода. То есть в трехфазном защитном аппарате (3P+N) пять обмоток — три обмотки фазных проводников, обмотка нулевого проводника и вторичная обмотка, посредством которой фиксируется наличие утечки.

Помимо вышеприведенных конструктивных элементов обязательным элементом устройства защитного отключения является проверочный механизм, который представляет собой резистор, подключенный через кнопку “TEST” к одной из обмоток дифференциального трансформатора. При нажатии на данную кнопку резистор подключается к обмотке, чем создается разностный ток и соответственно на выходе вторичной третьей обмотки он появляется и происходит, по сути, имитация наличия утечки. Срабатывание устройства защитного отключения свидетельствует о его исправном состоянии.

Ниже приведем условное обозначение УЗО на схеме:

Обозначение АВДТ

Область применения

Устройство защитного отключения применяется для защиты от утечек тока в однофазных и трехфазных электропроводках различного назначения. В домашней электропроводке УЗО должно в обязательном порядке быть установлено для защиты наиболее опасных с точки зрения электробезопасности бытовых электроприборов. Тех электроприборов, при эксплуатации которых происходит соприкосновение с металлическими частями корпуса непосредственно либо через воду или другие предметы. В первую очередь это электрическая печь, стиральная машина, водонагреватель, посудомоечная машина и др.

Автоматика в щитке

Как и любое электротехническое устройство, УЗО может в любой момент выйти из строя, поэтому помимо защиты отходящих линий необходимо установить данный аппарат на вводе домашней электропроводки. В данном случае АВДТ будет не только резервировать защитные аппараты отдельных линий проводки, но и выполнять противопожарную функцию, осуществляя защиту всей домашней электропроводки от возгораний.

Вот и все, что хотелось рассказать вам о том, какая конструкция, назначение и принцип работы УЗО. Надеемся, предоставленная информация помогла вам разобраться с тем, как выглядит и работает данный модульный аппарат, а также для чего применяется.

УЗО в электрике: расшифровка, функции и назначение устройства

Устройство защитного отключения узо

Разработки в области электротехнических устройств и средств защиты человека от поражающего воздействия электрического тока позволили получить надежное оборудование, которое стало незаменимым в любом помещении. Одно из таких устройств — УЗО. Расшифровка аббревиатуры звучит как «устройство защитного отключения», а сама конструкция представляет собой набор взаимодействующих элементов и механизмов, автоматически отключающих питание в аварийной ситуации.

Принцип действия устройства

Оборудование срабатывает на предупреждение аварийных ситуаций в результате короткого замыкания или возгорания внутри проводки, а также защищает от перегорания подключённые к сети бытовые приборы. УЗО обеспечивает защиту человека при внезапном поражении током. В основе конструкции устройства защитного отключения лежит дифференциальный трансформатор — сердечник с накрученными на него обмотками. Согласно законам электротехники, значения входного и выходящего электрического тока должны быть равны при нормальной работе сети и отсутствии проблем с кабелями и проводкой.

Читайте так же:
Литиевые батарейки для аккумулятора шуруповерта

Протекающий по фазе ток должен быть таким же, как и проходящий по нулевому проводу (в однофазных цепях), или равняться сумме всех токов в фазах (в трехфазных цепях). В случае утечки тока такое равенство резко нарушается. Это происходит, когда человек случайно прикасается к токопроводящим элементам, не защищённым изоляцией, или когда часть оголённой проводки соприкасается с другими предметами, поддерживающими токопроводимость.

Устройство защитного отключения УЗО реагирует на сбой равенства, получая команду на обесточивание всей сети. В сфере электротехники ток утечки называется дифференциальным. Современные высокочувствительные модели способны фиксировать даже минимальные утечки и срабатывать на выключение. Таким образом, с УЗО обеспечена защита:

Что такое узо

  • при замыкании фазы на корпус бытовой техники (преобладающими являются стиральные машины, обогревательные приборы и баки для подогрева воды);
  • при нарушениях, допущенных во время прокладывания электропроводки (нередко строители замуровывают скрутку под штукатуркой без специального монтажного короба, в случае намокания стены возникает утечка тока, срабатывает защита на отключение);
  • при нарушениях правил монтажа электрического щитка или внесённых изменениях в схему токораспределения.

Причину срабатывания УЗО в электрике иногда достаточно сложно определить даже после тщательного осмотра бытовых приборов и схем их подключения. Спровоцировать отключение электросети может подключение шланга стиральной машины в металлическом корпусе к водопроводу, установка газовой плиты с электророзжигом, а также заземление, брошенное соседями на отопительные приборы. В таких случаях потребуется помощь специалистов службы энергонадзора.

Виды и маркировка

Производители указывают на корпусах УЗО схему правильного подключения. Это особенно важно для тех, кто своими руками и без привлечения специалистов решил осуществить монтаж. Маркировка каждого прибора позволяет подобрать наиболее оптимальный вариант для конкретных условий эксплуатации и параметров электросети. Все устройства, похожие внешне, делят на два типа:

Узо или автомат

  • электромеханические — реле поляризации отмечено квадратом и напрямую подсоединено к дифференциальному трансформатору, обозначенному в виде прямоугольника с закруглёнными углами;
  • электронные — реле подключено к трансформатору посредством платы усилителя, имеющего значок треугольника.

Определить тип прибора можно и другим способом: поднести магнит к корпусу оборудования, поводить около боковых частей, а затем по передней панели во включенном состоянии. Если произойдет отключение, значит, УЗО электромеханическое. В противном случае прибор является электронным.

Для бытового использования подходят УЗО с чувствительностью 10 или 30 мА, а для предотвращения серьезных возгораний и пожара чувствительность должна быть 100 мА и 300 мА.

Количество приборов для дома

Чтобы установить приборы в квартире или собственном доме, необходимо обратиться к специалисту. Их количество определяется количеством бытовой техники, осветительных приборов и розеток. Чем больше площадь жилого помещения, тем сильнее необходимость в УЗО. Например, в однокомнатной квартире с поставленными задачами вполне справится один прибор, а в четырехкомнатной потребуется минимум 5 штук. Обязательно устанавливаются такие устройства на:

  • приборы освещения;
  • газовые плиты с электрическим розжигом;
  • водонагревательные баки;
  • стиральные машинки;
  • розетки.

Установка узо в квартире

На общем входе в распределительном щитке должен быть установлен прибор, чувствительный к току утечки в 300 мА (противопожарное вводное УЗО). Стоит иметь в виду, что при наличии в доме старой проводки с поврежденной изоляцией защитное устройство будет срабатывать постоянно. Поэтому рекомендуется либо обновить проводку во время очередного ремонта, либо смонтировать розетки с вмонтированными в них мини-УЗО.

Необходимость установки устройств, выполняющих защитное отключение, обусловлена резко возрастающим количеством электроприборов, используемых в каждом доме, а также повышенной угрозой поражения человека электротоком.

Что такое УЗО в электрике и для чего нужно

Охранные установки электробезопасности предусматривают в каждом современном жилище. УЗО (устройство защитного отключения) с точки зрения безопасности отличается от предохранителей. Его назначение — защищать от удара током. Срабатывают приборы при малых утечках в течение 20 – 40 мс. УЗО не выявляет неисправности, если они не связаны с токовой утечкой.

Определение и назначение УЗО

УЗО не может самостоятельно отключить сверхнормативные потоки, поэтому его комбинируют с автоматическим прерывателем. Автовыключатель управляется дифференциальным током, внутри имеет защиту от сверхтоков.

Коммутационный механический прибор предохраняет:

  • от токового удара при случайном прикосновении к частям электрических агрегатов, находящихся под напряжением;
  • от поражения при касании к не токоведущим деталям, случайно попавшим под напряжение;
  • от возгорания при вытекании тока через нарушенную кабельную изоляцию на землю или на корпус.

Обычно используют аппараты с отсекающим током не выше 30 мА. Установки с отключающим электричеством более 100 мА ставят для предохранения больших участков цепи, где низкий порог вызывает ложные тревоги. Эти устройства отвечают за пожарную безопасность, а от поражения защищают не очень эффективно.

Устройство и принцип работы

В работе аппарата используется принцип диагностики разности токов, пропускаемых через трансформатор. Прибор определяет векторную сумму электричества, проходящего по контрольным проводникам. При этом нормой считается равенство входящего и вытекающего тока.

Касание человека к токоведущим деталям приводит к утечке, поэтому на выходе контрольного проводника значение резко отличается от показателей на входе. Аппарат мгновенно отключает подачу через автоматы.

Устройство УЗО:

  • дифференциальный трансформатор;
  • реле, реагирующее на величину электричества;
  • автоматический прерыватель;
  • прибор проверки.

Выпускают устройства, которые работают только при присутствии напряжения в магистрали. Есть модели, автоматически обесточивающие линию при пропадании вольтажа.

Классы и характеристики

По способу действия различают:

  • аппараты, функционирующие от вспомогательного источника электроэнергии;
  • приборы без таких источников, работающие по электромеханическому принципу.
Читайте так же:
Электроды ано 21 2мм

Первый вариант зависит от напряжения в магистрали, для срабатывания нужно питание системы с внутренним усилителем. Такие установки менее надежны, они не реагируют при обрыве нулевого провода, когда потенциал проходит через тело пользователя.

Второй вариант реагирует при выявлении потерь, срабатывает не от питающего электричества, а от взведенной пружины, поэтому более надежны. Есть новые разработки УЗО-Д, которые прерывают напряжение, даже если нет питания. Функциональное разнообразие послужило причиной выделения подгрупп S и G.

Разновидности устройств защитного отключения

Каждый прибор обрабатывает поток с определенными колебаниями и номинальной величиной. Параметры указывают на корпусе аппарата.

Помимо максимально возможного тока прохождения, УЗО делят по характеристикам:

  • количеству полюсов;
  • способу установки;
  • рабочему напряжению.

Число полюсов соответствует количеству проводников. Есть УЗО с четырьмя выводами для работы с трехпроводной или двухпроводной магистралью. Устройство крепят стационарно или используют переносные варианты. Для однофазной сети выпускают приборы на 220В, трехфазной — 400В.

Электромеханическое

Срабатывает всегда, если на участке фиксируются потери электричества, независимо от присутствия напряжения.

Особенности электромеханического устройства:

  • основной узел — дифференциальный электромагнитный трансформатор в форме сердечника с накрученными обмотками;
  • потери электричества на участке вызывают появления вольтажа на вторичной обмотке, срабатывает реле и автомат;
  • для врезки в сеть нужно изучить электрическую схему подключения, показанную на коробке устройства.

В монтаже электромеханического и электронного варианта есть некоторые различия. На схеме первого показано, что через трансформатор проходят ноль и фаза, а реле подсоединено ко вторичной обмотке.

Электронное

Такие установки срабатывают на отключение только при присутствии напряжения, поэтому для их работы нужен источник дополнительного питания.

Особенности электронного УЗО:

  • главный модуль — электронная пластина из диэлектрика с усилителем, которая не функционирует без внешней подачи электричества;
  • внутри устройства нет аккумуляторов;
  • если в магистрали есть 220 в, УЗО отключит подачу, если напряжения нет, автомат не среагирует.

Валера

Селективное

Такой тип автоматики подключают последовательно, отдельно для каждого потребительского контура, например, на разные помещения, для осветительной и розеточной группы, подсоединения мощной техники.

Особенности селективного аппарата:

  • избирательность при отключении (отдельные участки);
  • исключение обесточивания соседних групп.

Если в бытовых приборах появилась аварийная ситуация (нарушение изоляции), на коробке скопится потенциал. При трехпроводной сети с заземлением защита мгновенно отключит прибор. При двухпроводной магистрали без заземления УЗО среагирует, когда к корпусу прикоснется человек.

Противопожарное

Такие аппараты ставят в каскадных схемах, многоуровневых системах в качестве первого реагирования дифференциального предохранения. Они не защищают от токового поражения.

Основные задачи:

  • предохранение кабеля ввода;
  • защита потребительских контуров без дифференциальной защиты;
  • добавочная защита, если ранее установленный дифавтомат не сработает.

Противопожарные аппараты защиты должны иметь высокую чувствительность по току, а время срабатывания должно быть отсрочено на доли секунды.

Когда необходимо ставить УЗО

В Российской Федерации устройство защитного отключения предусматривают при монтаже проводки в бытовых сетях, в промышленности. Седьмая версия ПУЭ (Правил устройства электроустановок) регламентирует применение защитных устройств в любых случаях.

В бытовой электропроводке несколько аппаратов группируют в электрощитовой на DIN рейке. В сырых помещениях монтируют приборы с защитой от влаги, есть варианты встроенных установок.

В каких случаях устройство не поможет

УЗО значительно сокращает опасность поражения электротоком, но полностью риск не исключает.

Условия бездействия защиты:

  • аварийные условия, если нет потерь электричества из цепи;
  • короткие замыкания между нейтральной жилой и фазовой;
  • прикосновение человека к фазе и нолю одновременно (при этом нет утечки).

Чтобы избежать последнего случая, нужно использовать не токопроводящие корпуса, предусматривать надежную изоляцию. Перед ремонтом оборудования или обслуживанием его отключают от напряжения.

УЗО-Д с внешним питанием не сможет обесточить линию, когда нулевой провод бездействует по любой причине, а фазный — под напряжением. Срабатыванию мешает малая разница потенциалов в контролируемой линии.

Что такое узо в электрике расшифровка

Устройство защитного отключения (УЗО; более точное название: Устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным (остаточным) током, сокр. УЗО−Д) — механический коммутационный аппарат или совокупность элементов, которые при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения при определённых условиях эксплуатации должны вызвать размыкание контактов. Может состоять из различных отдельных элементов, предназначенных для обнаружения, измерения (сравнения с заданной величиной) дифференциального тока и замыкания и размыкания электрической цепи (разъединителя) [1] .

Основная задача УЗО — защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара, вызванного утечкой тока через изношенную изоляцию проводов и некачественные соединения.

Широкое применение также получили комбинированные устройства, совмещающие в себе УЗО и устройство защиты от сверхтока, такие устройства называются УЗО−Д со встроенной защитой от сверхтоков, либо просто диффавтомат.

Содержание

Назначение

УЗО предназначены для

  • Защиты человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении (прикосновение человека к открытым проводящим нетоковедущим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением в случае повреждения изоляции), а также при непосредственном прикосновении (прикосновение человека к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением). Данную функцию обеспечивают УЗО соответствующей чувствительности (ток отсечки не более 30 mA).
  • Предотвращения возгораний при возникновении токов утечки на корпус или на землю.

Цели и принцип работы

Принцип работы УЗО основан на измерении баланса токов между входящими в него токоведущими проводниками с помощью дифференциального трансформатора тока. Если баланс токов нарушен, то УЗО немедленно размыкает все входящие в него контактные группы, отключая таким образом неисправную нагрузку.

Читайте так же:
Механизированная сварка в среде защитных газов

УЗО измеряет алгебраическую сумму токов, протекающих по контролируемым проводникам (двум для однофазного УЗО, четырем для трехфазного и т. д.): в нормальном состоянии ток, «втекающий» по одним проводникам, должен быть равен току, «вытекащему» по другим, то есть сумма токов, проходящих через УЗО равна нулю (точнее, сумма не должна превышать допустимое значение). Если же сумма превышает допустимое значение, то это означает, что часть тока проходит помимо УЗО, то есть контролируемая электрическая цепь неисправна — в ней имеет место утечка.

В США, в соответствии с National Electrical Code, устройства защитного отключения (ground fault circuit interrupter — GFCI), предназначенные для защиты людей, должны размыкать цепь при утечке тока 4-6 мА (точное значение выбирается производителем устройства и обычно составляет 5 мА) за время не более 25 мс. Для устройств GFCI, защищающих оборудование (то есть не для защиты людей), отключающий дифференциальный ток может составлять до 30 мА. В Европе используются УЗО с отключающим дифференциальным током 10-500 мА.

С точки зрения электробезопасности УЗО принципиально отличаются от устройств защиты от сверхтока (предохранителей) тем, что УЗО предназначены именно для защиты от поражения электрическим током, поскольку они срабатывают при утечках тока значительно меньших, чем предохранители (обычно от 2 ампер и более для бытовых предохранителей, что во много раз превышает смертельное для человека значение). УЗО должны срабатывать за время не более 25-40 мс, то есть до того, как электрический ток, проходящий через организм человека, вызовет фибрилляцию сердца — наиболее частую причину смерти при поражениях электрическим током.

Эти значения были установлены путем тестов, при которых добровольцы и животные подвергались воздействию электрического тока с известным напряжением и силой тока.

Обнаружение токов утечки при помощи УЗО является дополнительным защитным мероприятием, а не заменой защите от сверхтоков при помощи предохранителей, так как УЗО никак не реагирует на неисправности, если они не сопровождаются утечкой тока (например, короткое замыкание между фазным и нулевым проводниками).

УЗО с отключающим дифференциальным током порядка 300 мА и более иногда применяются для защиты больших участков электрических сетей (например, в компьютерных центрах), где низкий порог привел бы к ложным срабатываниям. Такие низкочувствительные УЗО выполняют противопожарную функцию и не являются эффективной защитой от поражения электрическим током.

Пример

На фотографии показано внутреннее устройство одного из типов УЗО. Данное УЗО предназначено для установки в разрыв шнура питания, его номинальный ток 13 А, отключающий дифференциальный ток 30 мА. Данное устройство является:

  • УЗО со вспомогательным источником питания
  • выполняющим автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника

Это означает, что УЗО может быть включено только при наличии питающего напряжения, при пропадании напряжения оно автоматически отключается (такое поведение повышает безопасность устройства).

Фазный и нулевой проводники от источника питания подключаются к контактам (1), нагрузка УЗО подключается к контактам (2). Проводник защитного заземления (PE-проводник) к УЗО никак не подключается.

При нажатии кнопки (3) контакты (4) (а также еще один контакт, скрытый за узлом (5)) замыкаются, и УЗО пропускает ток. Соленоид (5) удерживает контакты в замкнутом состоянии после того, как кнопка отпущена.

Катушка (6) на тороидальном сердечнике является вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока, который окружает фазный и нулевой проводники. Проводники проходят сквозь тор, но не имеют электрического контакта с катушкой [2] . В нормальном состоянии ток, текущий по фазному проводнику, точно равен току, текущему по нулевому проводнику, однако эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг друга и в катушке дифференциального трансформатора тока ЭДС отсутствует.

Любая утечка тока из защищаемой цепи на заземленные проводники (например, прикосновение человека, стоящего на мокром полу, к фазному проводнику) приводит к нарушению баланса в трансформаторе тока: через фазный проводник «втекает больше тока», чем возвращается по нулевому (часть тока утекает через тело человека, то есть помимо трансформатора). Несбалансированный ток в первичной обмотке трансформатора тока приводит к появлению ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС сразу же регистрируется следящим устройством (7), которое отключает питание соленоида (5). Отключенный соленоид больше не удерживает контакты (4) в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку.

Устройство спроектировано таким образом, что отключение происходит за доли секунды, что значительно снижает тяжесть последствий от поражения электрическим током.

Кнопка проверки (8) позволяет проверить работоспособность устройства путем пропускания небольшого тока через оранжевый тестовый провод (9). Тестовый провод проходит через сердечник трансформатора тока, поэтому ток в тестовом проводе эквивалентен нарушению баланса токонесущих проводников, то есть УЗО должно отключиться при нажатии на кнопку проверки. Если УЗО не отключилось, значит оно неисправно и должно быть заменено.

Применение

В России применение УЗО стало обязательным с принятием 7-го издания Правил устройства электроустановок (ПУЭ). Выдержки из документов, регламентирующих применение УЗО, собраны здесь. Как правило, в случае бытовой электропроводки одно или несколько УЗО устанавливаются на DIN-рейку в электрощите.

Многие производители бытовых устройств, которые могут быть использованы в сырых помещениях (например, фены), предусматривают для таких устройств встроенное УЗО. В ряде стран подобные встроенные УЗО являются обязательными.

Проверка

Рекомендуется ежемесячно проверять работоспособность УЗО. Наиболее простой способ проверки — нажатие кнопки «тест», которая обычно расположена на корпусе УЗО (как правило, на кнопке «тест» нанесено изображение большой буквы «Т»). Тест кнопкой может производиться пользователем, то есть квалифицированный персонал для этого не требуется. Если УЗО исправно и подключено к электрической сети, то оно при нажатии кнопки «тест» должно сразу же сработать (то есть отключить нагрузку). Если после нажатия кнопки нагрузка осталась под напряжением, то УЗО неисправно и должно быть заменено.

Читайте так же:
Количество зубьев на пильном диске по дереву

Тест нажатием кнопки не является полной проверкой УЗО. Оно может срабатывать от кнопки, но не пройти полный лабораторный тест, включающий измерение отключающего дифференциального тока и времени срабатывания.

Кроме того, нажатием кнопки проверяется само УЗО, но не правильность его подключения. Поэтому более надежной проверкой является имитация утечки непосредственно в цепи, которая является нагрузкой УЗО. Такой тест желательно проделать хотя бы один раз для каждого УЗО после его установки. В отличие от нажатия кнопки, пробная утечка должна проводиться только квалифицированным персоналом.

Ограничения

УЗО может значительно улучшить безопасность электроустановок, но оно не может полностью исключить риск поражения электрическим током или пожара. УЗО не реагирует на аварийные ситуации, если они не сопровождаются утечкой из защищаемой цепи. В частности, УЗО не реагирует на короткие замыкания между фазами и нейтралью.

УЗО также не сработает, если человек оказался под напряжением, но утечки при этом не возникло, например, при прикосновении пальцем одновременно и к фазному, и к нулевому проводникам. Предусмотреть электрическую защиту от таких прикосновений невозможно, так как нельзя отличить протекание тока через тело человека от нормального протекания тока в нагрузке. В подобных случаях действенны только механические защитные меры (изоляция, непроводящие кожухи и т. п.), а также отключение электроустановки перед ее обслуживанием.

История

В начале 1970-х годов большинство УЗО выпускались [3] в корпусах типа автоматических выключателей. С начала 1980-х годов большинство бытовых УЗО были уже встроенными в розетки. В России используются преимущественно УЗО для монтажа в электрощите на DIN-рейку, а встроенные УЗО пока широкого распространения не получили.

Принцип работы УЗО

Принцип работы УЗОАббревиатура УЗО создана от словосочетания «Устройство защитного отключения», которое определяет назначение прибора, заключающееся в снятии напряжения с подключенной к нему схемы при возникновении случайных пробоев изоляции и образовании через них токов утечек.

Для работы УЗО используется принцип сравнения входящих в контролируемую часть схемы и выходящих из нее токов на основе дифференциального трансформатора, который переводит первичные величины каждого вектора в строго пропорциональные по углу и направлению вторичные для геометрического сложения.

Метод сравнения можно представить обыкновенными весами или балансиром.

Метод сравнения

Когда равновесие соблюдено, то все работает нормально, а при его нарушениях изменяется качественное состояние всей системы.

У однофазной цепи сравниваются подходящий к измерительному органу вектор тока фазы и выходящий из нее — нуля. При нормальном режиме работы с надежной целой изоляцией они равны, уравновешивают друг друга. Когда возникает неисправность в схеме и появляется ток утечки, то баланс между рассматриваемыми векторами нарушается на его величину, которая замеряется одной из обмоток трансформатора и передается блоку логики.

Сравнение токов в трехфазной цепи осуществляется по этому же принципу, только через дифференциальный трансформатор пропускаются токи всех трех фаз, а небаланс создается на основе их сравнения. В нормальном режиме работы токи трех фаз при геометрическом сложении сбалансированы, а при нарушениях изоляции любой фазы возникает ток утечки в ней. Его величина определяется суммированием векторов в трансформаторе.

Векторные диаграммы токов в дифференциальном трансформаторе

Упрощенно работу устройства защитного отключения можно по блокам представить структурной схемой.

Структурная схема УЗО

Небаланс токов из измерительного органа направляется на логическую часть, которая работает по принципу реле:

2. или электронного.

Важно понимать различие между ними. Электронные системы сейчас бурно развиваются и пользуются все большей популярностью по многим причинам. Они имеют широкий функционал, большие возможности, но требуют для работы логики и исполнительного органа электрическое питание, которое обеспечивает специальный блок, подключаемый к основной цепи. Если электричество отключится по различным причинам, то такое УЗО, как правило, не сработает. Исключение составляют редкие электронные модели, оснащенные этой функцией.

Электромеханические реле использует механическую энергию взведенной пружины, которая напоминает по принципу работы обыкновенную мышеловку. Чтобы реле сработало достаточно минимального механического усилия на очуствленный исполнительный элемент.

Как мышка дотрагивается до приманки подготовленной мышеловки, так и возникающий при небалансе в дифференциальном трансформаторе ток от утечки ведет к срабатыванию исполнительного элемента и отключению напряжения со схемы. Для этого в реле встроены силовые контакты в каждую фазу и контакт подготовки тестера.

Любой тип реле обладает определенными преимуществами и недостатками. Электромеханические конструкции надежно работают на протяжении многих десятилетий и хорошо себя зарекомендовали. Они не требует наличия внешнего питания, а электронные модели — зависят от него полностью.

В настоящее время считается общепризнанным, что наиболее эффективной мерой защиты от поражения электрическим током в электроустановках напряжением до 1000 В является устройство защитного отключения (УЗО) по току утечки.

Не возражая против важности этой меры защиты, большинство специалистов на протяжении многих лет ведут споры относительно значений основных параметров УЗО — тока установки, времени срабатывания и надежности. Объясняется это тем, что параметры УЗО тесно связаны с его стоимостью и условиями эксплуатации.

Действительно, чем ниже ток уставки и меньше время срабатывания, чем выше надежность УЗО, тем дороже его стоимость.

Читайте так же:
Краскопульт для лака по дереву

Кроме того, чем ниже ток уставки и меньше время срабатывания УЗО, тем жестче требования к изоляции защищаемого участка, поскольку даже незначительное ухудшение ее в условиях эксплуатации может приводить к частым, а в ряде случаев и длительным, ложным отключениям электроустановки, делая тем самым невозможной ее нормальную эксплуатацию.

С другой стороны, чем выше ток уставки УЗО и больше время его срабатывания, тем хуже его защитные свойства.

Компоновка однофазного УЗО представлена на картинке ниже.

Компоновочная схема УЗО

В ней на входные клеммы подводится напряжение, а на выходные — подключается контролируемая схема.

Трехфазное устройство защитного отключения изготовлено так же, но в нем контролируются токи всех фаз.

Компоновочная схема трехфазного УЗО

На представленном рисунке показано четырехпроводное УЗО, хотя в продаже есть трехпроводные конструкции.

Как проверить УЗО

В любой модели конструкции встроена функция проверки работоспособности. Для этого используется блок «Тестер», представляющий собой разомкнутый контакт — кнопку с пружинным самовозвратом и токоограничивающий резистор R. Его величина подобрана для создания минимально достаточного тока, искусственно имитирующего утечку.

При нажатии кнопки «Тест» подключенное в работу УЗО должно отключиться. Если этого не произошло, то его следует браковать, искать поломку и ремонтировать или заменять исправным. Ежемесячное тестирование устройства защитного отключения повышает надежность его эксплуатации.

К слову, исправность электромеханических и отдельных электронных конструкций легко проверить в магазине до покупки. С этой целью достаточно при включенном реле кратковременно подать ток в цепь фазы или нуля от батарейки с любой полярностью подключения по варианту 1 и 2.

Схема проверки работы механического УЗО

Исправное УЗО с электромеханическим реле сработает, а электронные изделия в подавляющем большинстве случаев так не проверить. Им для работы логики нужно питание.

Как подключить УЗО к нагрузке

Устройства защитного отключения разрабатываются для использования в схемах электроснабжения по системе TN-S либо TN-C-S с подключением в электропроводке защитной нулевой шины РЕ, к которой подключаются корпуса всех электрических приборов.

В этой ситуации при нарушении изоляции возникающий на корпусе потенциал сразу стекает через проводник РЕ на землю и орган сравнения вычисляет неисправность.

Схема подключения УЗО к нагрузке

В нормальном режиме электроснабжения УЗО не отключает нагрузку, поэтому все электроприборы работают оптимально. От тока каждой фазы в магнитопроводе трансформатора наводится свой магнитный поток Ф. Поскольку они равны по величине, но противоположно направлены, то взаимно уничтожают друг друга. Суммарный магнитный поток отсутствует и не может навести в обмотке реле ЭДС.

Схема работы УЗО под нагрузкой

При возникновении утечки опасный потенциал стекает на землю через защитную шину РЕ. В обмотке реле наводится ЭДС от возникшего небаланса магнитных потоков (токов в фазе и нуле).

Схема работы УЗО при возникновении тока утечки

Устройство защитного отключения мгновенно вычисляет таким способом неисправность и в доли секунды обесточивает схему силовыми контактами.

Схема работы УЗО при отключении тока утечки

Особенности работы УЗО с электромеханическим реле

Использование механической энергии взведенной пружины в отдельных случаях может быть выгоднее, чем применение специального блока для электрического питания логической схемы. Рассмотрим это на примере, когда ноль питающей сети оборван, а фаза поступает.

Схема работы механического УЗО при обрыве нуля

В такой ситуации статические электронные реле не будут получать питание, а, следовательно, не смогут работать. В то же время в этой ситуации у трехфазной системы возникает перекос фаз и повышение напряжения.

Если произойдет в ослабленном месте пробой изоляции, то потенциал появится на корпусе и будет уходить через РЕ-проводник.

В УЗО с электромеханическим реле защиты отработают нормально от энергии взведенной пружины.

Как работает УЗО в двухпроводной схеме

Неоспоримые преимущества защит от токов утечек в электрооборудовании, выполненном по системе TN-S посредством использования УЗО, привели к их популярности и желанию отдельных владельцев квартир устанавливать УЗО в двухпроводке, не оборудованной РЕ-проводником.

В этой ситуации корпус электроприбора изолирован от земли, не сообщается с ней. Если возникает пробой изоляции, то потенциал фазы появляется на корпусе, не стекает с него. Человек, имеющий контакт с землей и случайно прикоснувшийся к прибору, попадает под действие тока утечки точно так же, как и в ситуации без УЗО.

Схема работы УЗО в двухпроводной схеме

Однако, в схеме без устройства защитного отключения ток может проходить через тело длительно. Когда же УЗО установлено, то оно почувствует неисправность и отключит напряжение за время уставки в течение долей секунды, чем снизит поражающее действие тока и степень получения электротравмы.

Таким образом, защита облегчает спасение человека при попадании под напряжение в зданиях, оборудованных по схеме TN-C.

Многие домашние мастера пытаются самостоятельно устанавливать УЗО в старых домах, ожидающих реконструкцию для перехода на систему TN-C-S. При этом в лучшем случае выполняют самодельный контур заземления или просто подключают корпуса электроприборов к водопроводной сети, батареям отопления, железным деталям фундамента.

Такие подключения могут создать критические ситуации при возникающих неисправностях и причинить серьезный ущерб. Работы по созданию контура заземления должны выполняться качественно и контролироваться электрическими замерами. Поэтому их выполняют подготовленные специалисты.

Большинство УЗО выполняется в стационарном исполнении для крепления на распространенную Din-рейку в электрощитке. Однако, в продаже можно встретить переносные конструкции, которые подключаются в обычную электророзетку, а от них дальше запитывается защищаемый прибор. Они стоят чуть дороже.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector