Принцип работы узо и схема подключения

Принцип работы УЗО

Аббревиатура 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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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

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.

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.

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.

Принцип работы УЗО и схема подключения в однофазной сети

УЗО в любой электрической цепи является очень важным элементом. Основное предназначение УЗО состоит в обеспечении защиты человека от поражения током при контакте с токоведущими частями. Помимо этого, УЗО, принцип работы которого будет рассмотрен в данной статье, предотвращает вероятность возникновения пожаров, которые могут быть спровоцированы возгоранием электропроводки.

В определенных ситуациях УЗО, принцип работы которого достаточно прост, прекращает подачу на защищаемую линию напряжения. Происходит это в случае, если человек прикасается к токоведущим частям электроустановок, и к элементам нетоковедущим, которые в результате пробоя изоляции оказались под напряжением. Еще одной причиной размыкания контактов является возникновение утечки тока на корпус электроустановки или землю.

Рассмотрение принципа работы УЗО в общем и на конкретном примере

Когда сдаются недорогие квартиры от застройщика, то вся электрика, в том числе УЗО и диффавтоматы, а также разводка и автоматы отключения, уже установлены. Если же вы строите свой дом или хотите установить УЗО в квартире своими руками, то вам стоит знать принцип действия этого устройства и правила его установки.

УЗО (принцип работы основан на определении входящих и исходящих токов на входе в систему) может реагировать на минимальные утечки и выполнять свою защитную функцию. Для измерения утечки, в прибор установлен такой чувствительный элемент, как дифференциальный трансформатор, обладающий тремя обмотками.

Принцип действия УЗО легко можно понять на конкретном примере. Если человек прикасается к токоведущим частям установки, или же возникает пробой изоляции на ее корпусе, величина тока, текущего по фазному проводу, превысит величину тока в нулевом проводе.

Суммарный (итоговый) поток магнитной индукции, при этом, обязательно изменится, будет отличаться от нуля и будет являться причиной наведения в управляющей обмотке тока. Реле, к которому обмотка подключена, сработает, и в движение будет приведен расцепитель контактов силовых защитного устройства.

Подобный принцип действия УЗО, в результате которого за доли секунды обесточивается опасная электроустановка, обеспечивает сохранность человеческого здоровья.

Подключение УЗО к сети однофазной: основные правила

Схема УЗО указана на корпусе прибора и позволяет понять принцип его действия, правильно подключить устройство в схему защиты электрической цепи, избегая некорректной работы устройства или выхода его из строя.

Схема УЗО, по которой оно подключается в систему электроснабжения, зависит от различных параметров и факторов. В жилых помещениях, как правило, используется однофазный вариант электропроводки с номинальным напряжением 220 В.

Перед установкой нужно не только понять принцип работы УЗО в однофазной сети, но и ознакомиться с правилами безопасности.

Принцип работы УЗО и схема подключения подразумевают использование двух проводов проводки, подключаемых к входным клеммам, и двух проводов на выход прибора, подсоединяемых к соответствующим выходным клеммам. Устанавливать прибор нужно только при отключенном напряжении. Перед осуществлением установки, нужно убедиться, что в щитке для выбранного прибора достаточно места.

Принцип работы УЗО и схема подключения его достаточно просты. Существует несколько вариантов установки этого устройства, но принцип, в целом, остается неизменным.

Наиболее распространенным и доступным является вариант, при котором устройство стоит на входе в дом/квартиру. Недостаток этого варианта заключается в том, что при срабатывании прибора обесточивается все жилое помещение, а определять причину происходящего сложно.

Более дорогостоящим, однако, очень удобным является вариант подключения с установкой нескольких УЗО — в этом случае, каждое устройство будет отвечать за отдельную группу розеток или освещения.

Еще по этой теме на нашем сайте:

Подключение УЗО и дифавтомата — схема с заземлением
Чтобы понять, как осуществляется подключение УЗО и автомата, схема которого представлена на нашем сайте, нужно для начала разобраться, каково функциональное предназначение обоих этих устройств.

Как подключить УЗО и дифавтоматы без заземления — схема

В современных домах и квартирах применяется электропроводка с отдельным защитным проводником, однако в старых советских постройках заземления нет. Очень важно в такой ситуации знать, как.

Газовая котельная в частном доме — схема, нормы и требования

Природный газ является не только самым экономичным и эффективным, но и наиболее рискованным с точки зрения пожаробезопасности и взрывобезопасности видом топлива — именно поэтому устройство.

Фундаментные работы — стоимость заливки фундамента за куб

Для того чтобы выбрать материал в том количестве, которое вам понадобится, необходимо знать, как составляется смета на фундаментные работы. Вам понадобится большое количество оборудования и.

Добавить комментарий Отменить ответ

Вы можете подписаться на новые публикации по электронной почте.

Принцип работы УЗО

Наличие в быту и на производстве множества устройств, работающих от сети переменного напряжения, создает опасность удара электрическим током в некоторых ситуациях. Протекающий через организм человека ток, начиная от некоторого минимального значения, может быть смертельно опасным. Для защиты человека, а также предотвращения поломок оборудования разработаны несколько типов устройств, позволяющих в автоматическом режиме прекратить подачу электрической энергии, в зависимости от изменения заданных предельных параметров.

Одно из таких устройств – устройство защитного отключения, далее УЗО, будет рассматриваться ниже. Будут изучены принцип работы УЗО и схема подключения, а также даны рекомендации по выбору параметров.

Назначение УЗО

Защита реагирует на появление утечки в электрических цепях. При превышении тока свыше порогового значения устройство практически мгновенно размыкает электрическую цепь, снимая питание с аппаратуры. Причин возникновения утечки может быть множество:

• Старение изоляции проводов и изменение ее свойств;
• Нарушение изоляции посторонними предметами или под действием внешних условий;
• Повреждение аппаратуры;
• Нарушение контактов.

В быту наиболее опасными в плане появления утечек являются устройства, снабженные водонагревателями:

• Бойлеры;
• Стиральные и посудомоечные машины;
• Электрические котлы отопления.

В перечисленных устройствах имеется нагреватель – ТЭН, который непосредственно контактирует с водой. При перегреве из-за отложений накипи поверхность нагревателя лопается, и вода поступает к нагревательной спирали, вызывая утечку.

Существует некоторая разница в работе УЗО в случае заземленной аппаратуры и такой, которая работает без заземления.

Если устройства заземлены, то повреждение внутри них вызывает утечки на заземляющий проводник, в результате чего срабатывает защита и отключает аппаратуру.

При отсутствии заземления неисправный прибор ничем не выдает своей поломки. Но на его корпусе может присутствовать опасный потенциал. Ток утечки возникает только в случае прикосновения, преднамеренного или случайного. Поэтому очень важен такой параметр, как быстродействие срабатывания.

Принцип работы

Работа устройства защитного отключения основывается на измерении разности токов, протекающих в фазном и нулевом проводах сети. В идеальных условиях эта разность равна нулю, но при повреждениях часть тока идет по иному пути, минуя нулевой провод. Таким образом, устройство фиксирует разность, и если она больше нормы, производит отключение цепи.

Принцип работы УЗО в однофазной сети основан на измерении разности токов проводников при помощи дифференциального трансформатора, который представляет собой трансформатор тока с тремя обмотками. По двум из них протекают токи фазного и нулевого проводника, а с третьей, состоящей из большого числа витков, снимают напряжение, пропорциональное разности.

В нормальном состоянии магнитные потоки фазного и нулевого провода взаимно вычитаются, поэтому напряжение на контрольной обмотке отсутствует. Разница токов вызывает появление разностного магнитного потока, который создает ЭДС в витках контрольной обмотки, которая нагружена на высокочувствительное магнитоэлектрическое рале. Реле, в свою очередь, контактами размыкает электрическую цепь.

Обратите внимание! Размыкание цепи приводит к пропаданию тока в обмотках дифференциального трансформатора, но реле при этом не возвращает контакты в замкнутое положение. Разблокировку контактов можно выполнить только вручную.

Принцип работы трехфазных УЗО идентичен однофазному, за исключением того, что в трансформаторе имеется четыре токовых обмотки, поскольку в трехфазной сети при нормальной работе должно соблюдаться равенство суммы фазных токов и тока в нулевом проводе.

Разработка малогабаритных устройств защитного отключения стала возможной после появления материалов с высокой коэрцитивной силой. В противном случае для получения необходимой ЭДС контрольной обмотки требовалось бы значительное количество витков в токовых обмотках.

Важно! УЗО не срабатывает в случае превышения допустимого тока в сети, например, при коротком замыкании. Для этих случаев существуют автоматические выключатели. Другое дело, если фазный провод будет закорочен на заземление. Для УЗО в этом случае нет разницы, утечка ли это или КЗ на землю. Оно сработает.

Для проверки работоспособности в конструкции предусмотрена цепь, которая имитирует утечку. Цепь подключается нажатием кнопки «Тест», в результате чего устройство должно сработать. В действующих сетях такую проверку рекомендуется производить не реже, чем один раз в месяц.

Подключение УЗО

Для защиты от удара электрическим током рекомендуется устанавливать УЗО сразу после счетчика, между ним и автоматическим выключателем данного участка цепи. В идеальном случае УЗО должен устанавливаться на все цепи квартирной проводки, но обычно его устанавливают только там, где без него не обойтись: в цепях кухонь, ванных комнат, то есть там, где высока вероятность появления утечек и неблагоприятные условия в отношении электробезопасности.

Довольно часто можно встретить распределительные щиты, в которых установлено одно УЗО сразу на несколько цепей. Для этого после защитного устройства устанавливаются несколько автоматов, контролирующих соответствующие цепи.

Подключение устройств защиты не отличается сложностью. Главное – четко следовать за соответствием наименований подключаемых клемм и подводимых проводов. На клеммах устройства имеются надписи:

• L – клемма подключения фазного провода;
• N – клемма подключения нейтрали.

Если перепутать клеммы, то страшного ничего не произойдет, просто возможны ложные срабатывания устройства.

Часто задают вопрос, как правильно подключить УЗО, до автоматов или после них? Можно встретить утверждение, что автоматы необходимы не только для аварийного размыкания цепи, но и для защиты самого УЗО. На самом деле нет никакой разницы, какой будет схема включения, поскольку автоматы рассчитаны на ток, меньший, чем способны выдерживать УЗО, и сработают они раньше, чем защита выйдет из строя. Другое дело в удобстве монтажа. Рассмотрим несколько вариантов:

1. УЗО и автомат защищают одну цепь, и автомат установлен первым. Тогда провода к электросчетчикам подключаются таким образом: нулевой – подключается сразу к УЗО, а фазный – сначала заводится на автомат. В результате оба провода, идущие к потребителям, подключаются к выходным клеммам УЗО;
2. То же самое, но автомат установлен последним. Оба провода от счетчика идут к УЗО, а затем фазный – подключается к автомату. Получается, что к потребителю фазный и нулевой проводники будут идти от разных устройств, а это усложняет понимание устройства электрощитка и не исключает путаницы;
3. Одно УЗО защищает несколько цепей. Здесь единственный верный вариант, когда автоматы установлены после защиты, поскольку только таким образом можно произвести разделение цепей.

Отличия УЗО и дифференциального автомата

Для защиты потребителей в распределительных щитках могут устанавливаться комбинированные устройства, которые совмещают одновременно несколько функций: защиту от короткого замыкания, подобно автоматическому выключателю, и защиту от токов утечки, использующую одинаковый с УЗО принцип работы. Конструктивно это представляет собой два устройства, помещенные в один корпус.

Для неискушенного потребителя внешний вид УЗО и дифавтомата совершенно одинаков. Различить их можно только по маркировке. Для отечественных устройств маркировка УЗО начинается с символов ВД – «выключатель дифференциальный», а дифавтомата с символов АВДТ – «автоматический выключатель дифференциального тока». В импортных изделиях принцип маркировки иной. В любом случае на обоих типах устройств имеется обозначение максимального тока, только на дифавтоматах оно начинается с буквенных символов B, C или D, которые определяют характеристику автоматического выключателя:

• 16А – устройство защитного отключения с номинальным током 16 А;
• С16А – дифференциальный автомат с током срабатывания 16 А.

Более детально все различия можно увидеть на видео, которых много в свободном доступе.

Основное преимущество дифавтоматов – снижение количества точек коммутации, что особенно актуально в сложных электрических щитах с множеством цепей. Пока это единственное достоинство. Недостатков несколько:

• Стоимость дифавтомата выше, чем сумма затрат на УЗО и автоматический выключатель;
• Замена также выходит дороже, так как в случае раздельной установки защитных устройств замену будет требовать только одно из них;
• При срабатывании дифавтомата невозможно определить причину неисправности: короткое замыкание или утечка.

Как выбрать УЗО по параметрам

Основными параметрами устройств защитного отключения являются величина тока срабатывания и номинальный ток. Первая величина определяет значение тока утечки, при котором устройство гарантированно срабатывает, а вторая – характеризует максимальный ток нагрузки, который не приводит к повреждению устройства.

УЗО выпускаются с током срабатывания от 6 до 500 мА. На маркировке обычно указывается значение в амперах из стандартного ряда значений:

Естественное желание каждого – максимально обезопасить себя и близких, установив защиту с минимальным значением тока срабатывания. Но при этом необходимо учитывать состояние электропроводки, поскольку малейшее нарушение характеристик изоляции может вызвать ложные отключения устройством защищаемых цепей.

На практике установлено, что нормальную защиту обеспечивают устройства с током срабатывания 30мА или 0.03А. Значение номинального тока также выбирается из стандартного ряда значений от 6 до 125А.

Обратите внимание! Номинальный ток УЗО должен быть больше, чем ток срабатывания автоматического выключателя.

Электричество не допускает ошибок, поэтому все работы с электрическими сетями, начиная от проектирования и заканчивая монтажом, следует производить только при наличии опыта и навыков, в противном случае безопаснее доверить работу профессионалам, не подвергая себя ненужному риску.

Видео