В последние десятилетия ассортимент защитных электрических аппаратов дополнился устройствами защитного отключения (УЗО), дифференциальными автоматическими выключателями (дифавтоматами), устройствами защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Перечисленные аппараты защиты позволяют повысить безопасность эксплуатации электрических сетей. Этот материал посвящен УЗО. Точнее одной из разновидностей устройств защитного отключения — электромеханическому УЗО.
На заметку! Часто УЗО называют устройствами дифференциального тока (УДТ). Это название связано с принципом действия защитных аппаратов. Об устройстве и принципе действия УДТ будет рассказано ниже.
Назначение УЗО
Большинство аппаратов токовой защиты (предохранители, автоматические выключатели и другое) защищают электропроводку и подключенные к ней электроприемники от токов перегрузки и короткого замыкания. Устройства защитного отключения выполняют другие функции. В зависимости от тока срабатывания они обеспечивают защиту людей от поражения электрическим током или предотвращают возникновения пожара.
Каждый электрик знает, что переменный ток промышленной частоты, протекающий через тело человека, становится опасным для здоровья, если его величина превышает 0.01 ампера. Токи свыше 0.1 А опасны смертельно. Поэтому пороговый ток срабатывания (уставка) УЗО защищающего человека от удара током обычно выбирается из номиналов 10 мА или 30 мА. Первая уставка используется для сырых помещений, детских комнат и так далее. Уставка 30 мА применяется для обычных условий.
Для предотвращения пожаров устанавливают аппараты, настроенные на дифференциальные токи, превышающие 300 мА.
Правильная схема подключения УЗО и автомата ошибки монтажа
Стабильную работу УЗО в электрике обеспечивает подходящая ему схему. Основные группы обозначений изделия должны соответствовать ГОСТу. В схеме перед установкой УЗО обязательно устанавливать АВ.
Подключение производится по схемам, зависящим от типа электрической линии:
- Подключение без заземления – для однофазной проводки, для трехфазной проводки.
- При существующем заземлении – для системы TN-C-S, TN-S, для однофазной или трехфазной сети.
Автоматический выключатель и УЗО должны совместно работать в схеме электроснабжения. Автомат располагается перед аппаратом защиты. Монтируют УЗО в щитке установки электрики.
Ошибки монтажа приводят к неправильной работе устройства.
Наиболее частые из них:
- Гальваническое соединение нулевого защитного и рабочего нулевого проводника в области изделия. При этом появляется разница, так как часть тока будет протекать мимо аппарата по проводнику заземления, что приведет к ложному срабатыванию устройства.
- Используется нулевым рабочим проводом нулевой защитный проводник. Использование также постороннего проводника для этих целей. Эти случаи приводят к неправильному срабатыванию УЗО.
Для общей защиты потребителей непосредственно после АВ устанавливается вводное УЗО.
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.
На заметку! Электрические защиты, основанные на сравнении токов, называются дифференциальными токовыми защитами.
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.
По схеме на корпусе УЗО
На корпусе всех современных УЗО изображается его электрическая схема. Если ее нет на лицевой части корпуса ищите сверху.
Схема электронного УЗО несколько отличается от схемы электромеханического. Если знать эти отличия, то можно легко перед покупкой распознать тип УЗО.
Схема электро-механического УЗО:
- нарисован дифференциальный трансформатор
- нарисовано реле, которое имеет связь с трансформатором
- нарисован отключающий механизм
- еще изображается кнопка ТЕСТ
Пример такой схемы:
Схема электронного УЗО:
Элементы, которые изображаются на схеме электронного УЗО, почти не отличаются от тех, что указаны на электромеханическом. В чем же разница? А она заключается в дополнительной электронной плате.
К этому элементу подходит два проводника – фазный и нулевой, то есть 220В. Это и есть внешнее питание необходимое для работы электронного УЗО.
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.
Назначение некоторых элементов
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.
Критерии правильного выбора
Номинальный ток
Первое, на что нужно обратить внимание – на какой ток рассчитано устройство. Чтобы правильно выбрать УЗО по току, необходимо изначально определиться с тем, для каких целей будет устанавливаться изделие. Если Вы хотите защитить отдельный элемент сети, к примеру, стиральную машинку, систему электрический теплый пол либо водонагреватель (бойлер), значение может быть не выше, чем 16 А
Для всей электропроводки в квартире нужно ставить агрегат не меньше, чем на 32 А. Чтобы правильно подобрать значение, сначала нужно рассчитать нагрузку от всех подключенных электроприборов и отталкиваясь от полученной суммы выбрать наиболее подходящую модель УЗО. На корпусе современной техники производители обычно указывают номинальную токовую нагрузку, поэтому с расчетами не должно возникнуть сложностей.
Дифференциальный ток
Мы рассмотрели все существующие значения, которые варьируются от 10 до 500 мА, теперь разберемся, какое УЗО лучше выбрать по амперажу в определенных ситуациях. Защиту человека от поражения электричеством обеспечивают уставки от 6 до 100 мА. В то же время утечки свыше 30 мА будут ощутимы телом человека. Именно поэтому для детской и ванной комнаты лучше выбрать модель на 10 мА, а для защиты розеток и светильников 30 мА.
Тут же следует отметить, что каждый электроприбор имеет естественный ток утечки, который указывается в прилагаемом техническом паспорте. При выборе УЗО по току утечки обязательно учитывайте следующее правило: сумма естественных утечек не должна превышать номинальное значение защитного прибора больше, чем на 30% (1/3). В противном случае будут возникать ложные срабатывания, от которых много хлопот.
Тип изделия
Итак, простыми словами объясняем предназначение каждого из типов УЗО:
- АС – в основном используется для защиты электроприборов в домашних условиях при использовании как однофазной, так и трехфазной сети. Бытовую технику с пульсирующим током, к примеру, стиральную машину, защитить такое изделие не сможет.
- А – используется как раз для отдельной защиты стиральных машин в квартирах и частных домах.
- B – в основном используются на производстве, поэтому выбрать данный тип для дома нет смысла.
- S – как мы уже говорили, отключение происходит не сразу же при обнаружении утечки, а через определенную уставку времени. Как правило, применяется для предотвращения пожара и подключается на вводном щите, обслуживая всю электропроводку (поэтому и уставка на ток утечки выбирается не менее 100 мА).
- G – в основном подключается на отдельный электроприбор для контроля и своевременной противопожарной защиты. В отличие от типа «S» имеет меньшее время выдержки.
Конструкция
Тут особо говорить не о чем, электронные имеют более сложный принцип работы и функционируют только при наличии источника питания (внешнего либо электросети). Более надежные и долговечные – электромеханические, поэтому лучше выбрать электромеханическое УЗО для квартиры и дома, к тому же стоимость будет на порядок ниже.
Производитель
Ну и последний, не менее важный критерий выбора УЗО – по производителю. На сегодняшний день лучшими в производстве данных изделий являются следующие фирмы:
- Legrand;
- ABB;
- AEG;
- Schneider electric;
- Siemens;
- DEKraft.
Среди бюджетных моделей самое высокое качество у компаний Аустро-УЗО и ДЭК.
Рекомендуем отдавать предпочтение более дорогим изделиям, однако если бюджет не позволяет, неплохо справятся с защитой и отечественные производители. В любом случае перед покупкой советуем Вам посетить форумы по электрике и ознакомиться с отзывами покупателей о выбранной модели! Так Вы наверняка узнаете все преимущества и недостатки изделия и точно определить какое УЗО лучше выбрать.
Отличие электронного УЗО от электромеханического УДТ
Электронные и электромеханические устройства защиты отличаются только типом порогового устройства. Как уже отмечалось выше, в электронных аппаратах защиты в качестве порогового устройства используется электронный усилитель, который вырабатывает сигнал отключения. Этот сигнал подается на обычное реле, которое воздействует на механический расцепитель. Электронные компоненты, в отличие от электромеханических реле, обходятся дешевле и имеют меньший технологический разброс. Поэтому электронное УЗО, как правило, стоит меньше электромеханического аппарата защиты.
Люди, не сталкивавшиеся ранее с устройствами защитного отключения, часто задают вопрос: как отличить электромеханическое УЗО от электронного? Отличить устройства можно по маркировке, нанесенной на лицевую часть корпуса аппарата. У всех УЗО на корпусе можно увидеть символическое изображение дифференциального трансформатора. Он изображается в виде эллипса, охватывающего силовые проводники. От трансформатора прочерчивается символическая линия связи, идущая к устройству сравнения. Устройство сравнения изображается в виде прямоугольника или треугольника. Если нарисован треугольник, то это электронное УЗО. Если прямоугольник — это электромеханическое устройство.
Важно! Если на одном или всех изображениях фазных проводников, соединенном с подвижным контактам, есть изгибы в виде дуги или прямоугольного выступа, то вы имеете дело с автоматическим выключателем. Эти изгибы обозначают электромагнитный и тепловой расцепитель соответственно. Если к «изгибам» добавляется измерительный трансформатор и устройство сравнения, то это дифавтомат.
На заметку! У всех УЗО всегда четное число полюсов. Устройства, применяемые в однофазной сети, имеют два полюса — фазу и ноль. Трехфазные УДТ соответственно имеют 4 полюса. Нулевые клеммы всегда маркируются латинской буквой «N».
Вечный спор об УЗО
На форумах электриков не затихают споры на тему: какое устройство защиты лучше использовать, УЗО электронное или электромеханическое?
В принципе функциональных различий между аппаратами с разными пороговыми устройствами нет. Оба типа устройств дифференциального тока с успехом выполняют свои функции. Но дотошные исследователи подметили одну особенность, которой обладает электронное УЗО. Для работы операционного усилителя нужно питание. Оно берется с входных клемм аппарата защиты. Поэтому, в случае обрыва нуля или фазы питающей электронную схему, устройство теряет работоспособность. Электромеханическое УЗО лишено этого недостатка, так как исполнительный орган питается от вторичной обмотки трансформатора. Поэтому при обрыве нулевого провода «электромеханика» все равно сработает в случае возникновения утечки фазы.
Деление устройств по числу полюсов
Разновидности УЗО по числу полюсов, имеют два вида: двухполюсные, которые устанавливают в сети, мощностью 220 вольт и четырехполюсные для сети в 380 вольт.
Наибольшее распространение в жилищном строительстве получили двухполюсные автоматы, которые устанавливаются в щитках квартир. Четырехполюсные предназначены для защиты трехфазной проводки и чаще всего их используют в промышленных электродвигателях.
Увеличить надежность вашей квартиры поможет узо-розетка, которая обеспечит вашу безопасность при использовании любого бытового прибора. А узо-вилка защитит вас при эксплуатации приборов в любых неблагоприятных условиях, окружающей среды.
Как правильно выбрать УЗО
Вопрос применения электронных и электромеханических аппаратов мы рассмотрели выше. О выборе уставки для разных типов помещений рассказывали тоже. Есть еще один параметр, который следовать учитывать при выборе УДТ. Этот параметр — номинальный рабочий ток. То есть ток, который УЗО выдерживает неограниченное количество времени. При выборе рабочего «номинала» можно следовать простому правилу. Рабочий ток должен быть не ниже рабочего тока автомата, который защищает питающую линию от короткого замыкания и перегрузки.
Что надо учитывать при выборе УЗО
Для того, чтобы выбрать эффективное и безопасное устройство, необходимо знание некоторых факторов:
- Понимание назначения и принципа действия, выбранного вами аппарата;
- Точно знать его параметры и характеристики;
- Изучение нормативных документов, прилагаемых к устройству.
Немаловажную роль при выборе автомата имеет возраст вашей проводки, состояние и качество соединений. Новая квартира у вас или старая, есть ли поблизости трансформаторная подстанция, температурный режим помещения, где установлен электрощит – это факторы, которые влияют на выбор устройства, которое защитит вас в любых неблагоприятных ситуациях.
Типовая схема электросети дома должна выглядеть следующим образом:
- Вводной электрический щит;
- Электрощит на нижнем этаже;
- Электрощит на втором этаже;
- Каждый этаж дома имеет электрощит, оборудованный группой автоматов, причем индивидуально для каждой квартиры.
Различают типы УЗО, каждый из которых выполняет определенные задачи. Рассмотрим, по каким показателям происходит классификация УЗО.
Градация:
- тип утечки тока;
- время срабатывания;
- принцип отключения;
- количество полюсов.
Перед совершением покупки следует точно определиться, для чего вам необходим автомат и какую нагрузку он должен выдержать.
Как правильно подключать устройства защитного отключения
При подключении устройств защиты от токов утечки необходимо соблюдать несколько базовых правил.
Первое и самое важное. УЗО и дифавтоматы должны эксплуатироваться в сетях с глухозаземленной нейтралью с отдельным заземляющим проводом (трехпроводная или пяти проводная система). При этом корпуса всех электроприемников защищаемых устройствами от токов утеки должны быть надежно заземлены. Заземление может осуществляться через контакты розеток или отдельным проводом «под болт».
Опасно! Никогда не используйте нулевой провод в качестве заземления. Только отдельная земля!
Второе. Необходимо следить за правильностью подключения проводов. Ноль должен подключаться к клеммам, помеченным буквой «N», а фазы к фазным клеммам. Это правило, на первый взгляд неочевидное, связано с подключением тестовой кнопки и электронной схемы защиты.
Третье. Нельзя соединять между собой одноименные проводники защищаемые разными УЗО. Такую ошибку часто совершают неопытные электрики, используя общий ноль для нескольких блоков розеток. Такое соединение при подключении нагрузки моментально приводит к срабатыванию защиты.
Что нужно защищать?
Если речь идет о УЗО, то нужно понять, что защищаем мы в первую очередь человека. Защищаем от прямого прикосновения к частям оборудования и электропроводки, на которых имеется опасный потенциал. Потенциал там может быть штатно, для обеспечения нормальной работы (как на фазной клемме розетки), а может появиться в результате аварии (например, 220 В может появиться на корпусе стиральной машины из-за плохой изоляции ТЭНа).
ПУЭ рекомендует ставить УЗО на все розеточные линии (ПУЭ 7.1.71), но обычно в сухих помещениях их не ставят. А я думаю, что лучше не экономить, а ставить их на каждую группу (линию).
УЗО является дополнительной защитой от прямого прикосновения. Основная защита от прямого прикосновения – это, прежде всего, изоляция и автоматический выключатель. С изоляцией всё понятно, а автомат должен сработать, если фаза попала на землю.
“Должен” – но не всегда это у него получится, так как ток короткого замыкания бывает недостаточен для отработки по электромагнитной защите, а по тепловой он может отработать и через секунду, и через час, и никогда. Писал об этом не раз. В этом случае нужно ставить УЗО обязательно (ПУЭ 7.1.72).
Защита работает на принципе сравнения разницы (дифференциала) токов по фазе и нулю. Ток может “утекать” по разным причинам – плохая изоляция, КЗ, прикосновение – но во всех случаях, если ток утечки достаточный, УЗО обесточит свою линию.
Здесь можно вспомнить первый закон Кирхгофа для замкнутого контура, который можно выразить так – “вытекающий” из источника питания ток равен “втекающему” току. Если эти токи не равны, значит, где-то утечка, и УЗО должно среагировать.
Кстати, утечка может быть не только с фазы на землю. Она может быть и с нулевого провода, и на другую фазу. В любом случае, если ток найдёт “лазейку”, и начнет утекать из замкнутой цепи, и при достижении определенной величины тока утечки УЗО выключится.
Как быстро проверить УЗО не подключая к сети
У каждого аппарата защиты от токов утечки есть тестовая кнопка. С ее помощью легко выполнять периодическую проверку УДТ во время эксплуатации. Для проверки большой партии отключающих устройств, не подключенных к сети, можно воспользоваться обычной пальчиковой батарейкой 1.5 В.
Если ее подключить к одноименным полюсам, (например к клеммам 1-2) исправное устройство сработает мгновенно, так как импульс тока при подключении не будет уравновешен обратным током. УЗО с номинальным током дифференциального расцепителя 10 или 30 мА срабатывают даже от севшей батарейки.
Проверка УЗО с помощью батарейки
Необходимый инвентарь для проверки:
- ⚡
батарейка (пальчиковая, или крона) - ⚡
два провода длиной 10-15см
Процесс проверки заключатся в следующем. Один из проводов подключаете к верхнему контакту УЗО, другой провод к нижнему контакту. Главное чтобы контакт был однополюсным, т.е. либо одноименная фаза (если это 3-х фазное УЗО), либо ноль. И замыкаете провода на плюс и минус батарейки.
Если УЗО не отключилось, перекиньте полюса подключения проводов на батарейке. Если оно не сработало и в этот раз – значит УЗО электронное.
Срабатывание УЗО означает, что оно относится к электромеханическому типу.
Маркировка, основные характеристики УЗО
Чтобы не спутать УЗО с другими близкими устройствами (автоматическими выключателями и дифавтоматами), остановимся на их маркировке. К тому же, знание маркировки поможет правильно выбрать и подключить УЗО. Маркировка УЗО содержит схему подключения и основные параметры выбора: номинальный ток (А), дифференциальный ток (мА), рабочее напряжение (В), условный предельный ток короткого замыкания (А). В таблице представлено более детальное описание основных характеристик УЗО и прочих обозначений, которые могут приводить производители в технической документации.
| Наименование | Расшифровка |
| Un, В | Номинальное напряжение (электронные УЗО очень чувствительны к скачкам напряжения) |
| In, А | Номинальный ток нагрузки (max ток, который УЗО может пропускать продолжительное время, без вреда для устройства) |
| fn, Гц | Номинальная частота сети |
| I∆n, мА | Номинальный отключающий дифференциальный ток или чувствительность, установка по току утечки (ток утечки, при котором УЗО срабатывает) |
| I∆nо, мА | Номинальный неотключающий дифференциальный ток (при котором УЗО не должно срабатывать). Формула IΔn0 = 0,5 IΔn. |
| Im, А | Номинальная коммутационная способность. Формула Im = 10 In |
| I∆m, А | Номинальная включающая и отключающая способность по дифференциальному току |
| Inc, А | Номинальный условный ток короткого замыкания (стойкость к токам короткого замыкания) |
| I∆c, А | Номинальный дифференциальный ток короткого замыкания |
| Tn, мс | Время отключения при номинальном дифференциальном токе |
| N | Нулевой проводник обозначен литерой N (нейтраль). |
| Индикатор | Индикатор положения контактов — показывает было ли выключено УЗО вручную или оно отработало по утечке. |
Основные особенности автомата ABB серии F202
- Устройство защитного отключения
- Номинальные токи от 16 до 63 A
- Токи утечки от 10 мА до 300 мА
- Отключающая способность 10
- Применение инновационного решения – цилиндрической двунаправленной клеммы, позволяет одновременно подключать по два проводника, как снизу, так и сверху
- Возможность одновременного подсоединения проводов разного сечения
- Возможность подключения как одножильных, так и многожильных проводников
- Специальное крепление позволяет легко снимать устройство с ДИН-рейки без демонтажа распределительной шины – просто нажмите вверх
- Подсоединение питания сверху или снизу, распределительные шины сверху или снизу, шина подключается в задний зажим, кабель – в передний, хорошо видно место соединения
- Подсоединение проводов сечением до 50 мм2 вертикально или сбоку при помощи дополнительного переходника
- Можно использовать широкий диапазон аксессуаров (расцепители, контакты и т.д.)
- Держатель для маркировки позволяет четко определять защищаемую цепь
- Имеется кнопка «тест» для проверки работоспособности устройства
- Присваивается уникальный серийный номер для проверки подлинности устройства
- Индикатор положения контактов позволяет определить их текущее состояние (красный – контакты замкнуты, зеленый – разомкнуты)
Кому стоит купить ABB F202
Назначение: защита от переменного синусоидального тока утечки на землю, защита при косвенном прикосновении и дополнительная защита при прямом прикосновении, отключение электропитания цепей с резистивными и индуктивными нагрузками.
Применение: жилые помещения, коммерческие и промышленные объекты.
Различия УЗО ABB серий F200 и FH200
Серия УЗО F200 (или ВДТ, выключатель дифференциального тока) является профессиональной серией модульного оборудования. Основная сфера ее применения — промышленные и коммерческие объекты, но также она неплохо подойдет и для установки в бытовые щитки. ABB поставляет эти устройства в двух- и четырехполюсном исполнении, как для сетей переменного тока (тип AC), так и переменного и пульсирующего постоянного (тип A). Они имеют двунаправленные клеммы, позволяющие одновременно подсоединять по два проводника, как снизу, так и сверху. Есть возможность подключения дополнительных устройств управления и сигнализации.
Серия FH200 — бюджетная версия F200, ориентированная на установку в бытовых и офисных системах электроснабжения. Она является частью линейки Compact Home и предоставляет потребителю все преимущества этого модельного ряда, как то: компактные размеры и более низкую стоимость по сравнению с профессиональной серией. Снижение цены достигнуто за счет освобождения от функций, не влияющих на надежность и не востребованных в частном секторе. Также у устройств этой серии отсутствует возможность подключения вспомогательных аксессуаров. УЗО FH200 поставляются в двух- и четырехполюсном исполнении для сетей переменного тока (тип AC). Внешне от устройств старшей серии они отличаются цветом ручки — она черная.
| Технические характеристики | F200 | FH200 |
| Номинальный ток | 16–125 А | 25–63 А |
| Напряжение | 230/400 В | |
| Номинальная чувствительность | 10, 30, 100, 300 и 500 мА | 30, 100, 300 мА |
| Номинальный ток короткого замыкания | 10 кА | 6 кА |
| Сечение подключаемого кабеля | до 35 мм 2 | до 25 мм 2 |
