УЗО В ЭЛЕКТРИКЕ

Начнем с расшифровки аббревиатуры. УЗО – это устройство защитного отключения.

В данной статье рассмотрено для чего нужен автомат УЗО, его устройство, схема и принцип работы, причем все это изложено максимально простыми словами.

Как выглядит УЗО и его обозначение на схеме.

На рисунке ниже приведен внешний вид одной из моделей.

Как видите, это обычный унифицированный корпус с возможностью установки на DIN рейку.

На нем нанесена маркировка с указанием основных параметров устройства, а также приведена схема подключения – все просто, доходчиво и наглядно.

При подключении следует строго следовать маркировке и схеме: сверху – вход (линия от электрощита), снизу – выход (на потребителей). Также нельзя путать фазу и ноль.

В остальном ничего особенного нет.

Зачем ставят УЗО.

Устройство защитного отключения нужно для обнаружения токов утечки, которые называют дифференциальными. При обнаружении утечки при повреждении изоляции или попадания напряжения на корпус электроприбора происходит отключение электрической цепи (расцепление).

Таким образом, принцип действия УЗО заключается в сравнении значений втекающего и вытекающего токов.

Для пояснения сказанного рассмотрим что входит в состав этого средства защиты и зачем все это нужно (рис.1).

Из чего состоит.

Основным элементов УЗО является дифференциальный трансформатор.

Состоит из двух обмоток, одна из которых включена в разрыв фазного провода, а вторая - нулевого.

При протекании через них тока в сердечнике наводятся магнитные поля, причем таким образом, что при одинаковых его значениях они взаимно компенсируют друг друга.

Если в электрической цепи возникает утечка, то баланс нарушается и за счет этого приводится в действие сердечник (реле), связанный с контактами, размыкающими электрическую цепь.

Кроме того, на корпусе прибора имеется кнопка "Тест", которая позволяет проверить работоспособность устройства.

КАК РАБОТАЕТ УЗО АВТОМАТ

1. Нормальное состояние.

Ток, идущий через фазный провод, равен току, идущему через нулевой провод. В этом случае в обмотках дифференциального трансформатора нет разницы токов, реле не активируется, цепь остается замкнутой.

2. Утечка.

Если происходит утечка на землю, например, через поврежденную изоляцию, то в обмотках дифференциального трансформатора появляется разница токов.

3. Активация реле.

В этом случае возникает результирующее магнитное поле, которое приводит в действие реле расцепителя.

4. Отключение цепи.

Запускается механизм отключения, который размыкает цепь.

Как работает тестовая кнопка.

Тестовая кнопка имитирует утечку, это активирует реле и вызывает отключение цепи, что позволяет убедиться в работоспособности УЗО.

Основные характеристики УЗО:

Это значение, при котором устройство сохраняет свою работоспособность. При его превышении оно может выйти из строя, поскольку защитой от перегрузок и коротких замыканий не обладает.

Дифференциальный ток (утечки).

Его еще называют уставкой, при котором УЗО срабатывает. Обычно он составляет 10 или 30 мА для защитных автоматов и 100-300 мА для противопожарных.

Время отключения.

Время, в течение которого после возникновения утечки цепь размыкается.

Класс защиты.

Определяет степень защиты корпуса от внешних факторов (посторонних предметов, влаги, пыли).

ПРИМЕНЕНИЕ УЗО

Рассматриваемые защитные устройства в зависимости от исполнения применяются в различных электрических сетях: однофазных, трехфазных.

Для квартиры актуальным является установка однофазного УЗО. При этом защищать можно как отдельный прибор:

• стиральную или посудомоечную машину;
• электрическую плиту и пр.

так и различные группы электропроводки, например, розеточную.

Для осветительных цепей такого рода защита, как правило, не используется в связи с незначительными рисками поражения электрическим током от стационарных осветительных приборов: люстр, потолочных светильников.

При использовании источников света в виде настольных ламп их включение производится в розетку, которая, как правило, защищена в составе соответствующей группы.

Электрика в современных квартирах выполняется с заземляющим проводником, поэтому принцип работы и подключение УЗО в таких сетях выглядят как представлено на рис.2.

Устройство защиты в этом случае включается в разрыв фазного и нулевого проводников. При этом нельзя путать клеммы входа и выхода нуля и фазы.

Провод заземления подключается к корпусу прибора или соответствующему контакту розетки.

На схеме слева показан нормальный режим работы (утечки нет). В этом случае входящий и выходящий токи равны, контакты расцепителя замкнуты.

При появлении утечки (на схеме обозначено как Iут) баланс нарушается, срабатывает реле, контакты размыкают электрическую цепь.

Поскольку УЗО не имеет функции защиты от токов коротких замыканий и перегрузки, то используется оно совместно с автоматическим выключателем (АВ), который подключается последовательно.

При этом нет разницы будет включен автомат перед УЗО или после. Но если планируется в целях экономии использовать одно устройство защитного отключения на несколько АВ, то они в электрическом щитке подключаются после дифференциальной защиты (рис.3).

При таком применении УЗО следует ограничить число подключаемых автоматов до трех. Дело в том, что любая цепь в электрике имеет естественные, не вызванные аварией, токи утечки. При большом количестве линий их суммарная величина может оказаться сопоставимой с уставкой, что приведет к ложным отключениям.

ЧТО ЛУЧШЕ УЗО ИЛИ ДИФАВТОМАТ

Разница между этими устройствами заключается в том, что дифавтомат выполняет две функции:

• отключение при возникновении утечки;
• защиту от перегрузок и коротких замыканий.

В ряде случаев лучше поставить дифференциальный автомат: он занимает в электрощитке меньше места, чем УЗО и автоматический выключатель.

Он не дешевле чем устройство защитного отключения и АВ по отдельности, но в сумме эти два устройства обойдутся дороже одного дифавтомата.

Однозначных аргументов в пользу того или иного варианта не существует, все нужно решать применительно к конкретным условиям.

Некоторые устанавливают дифавтомат на вводе в дом.

Если выбрать прибор с током уставки на уровне 300 мА, то тем самым можно обойтись без противопожарного УЗО, установка которого в частном доме, особенно деревянном, нужна как дополнительное средство защиты от пожара.

Как работает и что делает противопожарное УЗО.

При возникновении небольшого, но постоянного тока утечки на уровне 300-500 мА возможен постепенный разогрев электропроводки с последующим возгоранием.

Эта утечка может возникать в местах, где обнаружить ее практически невозможно, особенно при скрытой проводке.

Этом случае противопожарное УЗО является простым и эффективным способом предотвращения пожара, поскольку рассчитано на обнаружение как раз таких опасных токов.

Устанавливается оно таким образом, чтобы защищать все цепи в доме или квартире, то ест на вводе электрощита. Поскольку в большинстве случаев устанавливают еще и вводной автоматический выключатель, то можно объединить эти две функции, установив один дифавтомат, что дешевле и удобней.

НУЖНО ЛИ СТАВИТЬ УЗО

Если вам не безразлична собственная безопасность и здоровье вас и ваших близких, то ставить УЗО, безусловно нужно.

Вопрос в том, то не обязательно защищать все группы электропроводки – в некоторых из них риск случайного поражения электричеством минимален, например, в осветительных сетях внутри помещения.

С другой стороны, уличные светильники, установленные на территории частного дома могут представлять опасность. При прикосновении к неисправному прибору, если вы находитесь на земле возможны электротравмы различной степени тяжести.

То же самое касается случаев, когда вы работаете с электроинструментом и не только на улице.

Существует группа бытовых электроприборов, которые при эксплуатации представляют повышенную опасность:

• стиральные и посудомоечные машины;
• электрические плиты;
• проточные и накопительные водонагреватели.

Электрические подключения к ним нужно обязательно защищать УЗО, причем желательно индивидуально, а не в составе группы приборов.

Принцип действия этого устройства рассмотрен в начале статьи, но имеет смысл пояснить как оно работает в различных вариантах подключения.

Если в доме или квартире есть штатное заземление, то подключение производится по уже рассмотренной схеме приведенной на рисунке 2.

Плюс такого способа в том, что при появлении тока утечки на корпус отключение цепи произойдет сразу, вне зависимости дотронулись вы до корпуса или нет.

При отсутствии штатного заземления можно использовать схему, приведенную на рис.4.

Алгоритм работы при этом аналогичен варианту с заземлением.

Опасность здесь заключается в том, что если на нулевом проводе по каким либо причинам появится фаза, то это будет представлять серьезную опасность для пользователя.

Теоретически можно просто подключить УЗО в разрыв фазы и нуля (рис.5).

В этом случае ток утечки возникает при прикосновении человека к неисправному прибору и проходит через его тело на землю.

Несмотря на то, что при использовании устройства защитного отключения с током срабатывания 30 мА, что для человека смертельным не является, в течение времени, необходимого для отключения его величина может оказаться значительно больше.

Это представляет опасность, особенно для людей с определенными заболеваниями, например, сердца.

Таким образом, это вариант, конечно, лучше чем ничего, но в частном доме или квартире лучше использовать описанные выше.

Нужно ли узо если есть заземление?

Для ответа на этот вопрос нужно разобраться что такое защитное заземление и как оно работает.

Заземление, если простыми словами, – это преднамеренное соединение корпуса электроприбора с "землей", причем в самом прямом смысле – через специальные конструкции, расположенные в грунте, которые называются заземлители.

Поскольку на подстанции "ноль" тоже соединен с землей, то при "пробое" фазы на корпус ток через заземление течет на "землю" так, как будто это нулевой проводник.

Это по сути является коротким замыканием, поэтому при возникновении такой ситуации срабатывает автоматический выключатель.

Но срабатывает это при токах многократно превышающих номинал автомата (десятки ампер).

Если же на корпус прибора фаза попадает через какое то сопротивление, например, частично поврежденная изоляция, или попадание внутрь корпуса влаги, то напряжение на корпусе будет, но ток для срабатывания автоматического выключателя может оказаться недостаточным. Это все равно будет представлять угрозу.

Для таких ситуаций и нужно УЗО. То есть, даже если есть заземление установка УЗО нужна, если вы хотите обеспечить высокий уровень электробезопасности в доме или квартире.

Кроме того, могут возникнуть ситуации, когда заземление не поможет. Например, пластмассовый корпус фена не заземляется, но если на шнуре повредится изоляция, то утечку, пусть и через тело человека, обнаружит только УЗО (см. рис.5) и отключит неисправный прибор, скорее всего, без серьезных последствий.

Но для этого нужно его правильно выбрать и подключить.

КАК ПРАВИЛЬНО ВЫБРАТЬ УЗО

Основные характеристики устройства были перечислены в начале статьи. Здесь мы их рассмотрим более подробно.

1. Номинальный ток (I ном).

Поскольку для защиты УЗО требуется автоматический выключатель, то сначала рассчитывается значение тока для АВ с учетом мощности нагрузки.

I ном для УЗО следует выбирать на ступень выше, чем для автомата. Например, если используется АВ на 10 Ампер, то следует брать устройство отключения на 16 А.

2. Ток утечки (уставка).

Для защитных исполнений это значение должно находится в пределах 10-30 мА. Чем меньше, тем безопаснее, но выше вероятность того, что будут возникать ложные отключения.

Это возможно из-за наличия утечек в электропроводке из-за ее старости или некачественных проводов и монтажа.

Особых требований к защите корпуса при установке внутри помещений не предъявляется. Кроме того, целесообразней для всего щитка использовать корпус с требуемым классом защиты.

УЗО по количеству полюсов делятся на двухполюсные и четырехполюсные.

Двухполюсные (фаза и нейтраль) устанавливаются в однофазных сетях, то есть подходят для квартир и большинства частных домов.

Четырехполюсные защищают трехфазные проводки. Таким образом при использовании мощных электродвигателей или другого оборудования, питающегося от трех фаз нужно использовать такой тип исполнения.

Кстати, существуют механические и электронные модели. С точки зрения профессионалов, по совокупности критериев механические УЗО предпочтительней.