УЗО или устройство защитного отключения относится к автоматическим устройствам защиты электрических сетей. Его применяют для обеспечения безопасности при эксплуатации электрических систем. Оно должно отключать напряжение в сети, если в ней появляются токи утечки. Чтобы отключение было своевременным, необходимо правильно выбрать характеристики УЗО.
Для чего нужно знать характеристики УЗО
Правила устройства электроустановок (ПУЭ) требуют, чтобы УЗО обязательно применялись при проектировании и монтаже проводки в помещениях, в которых присутствует повышенная влажность, а также в боксах, вольерах, где содержаться животные.
Чтобы обеспечивалась надежная защита электроустановки, при выборе устройства необходимо учитывать следующие факторы:
-
характеристики УЗО;
-
принцип работы;
-
соответствие рабочим параметрам.
Часто, не вдаваясь в технические подробности, неопытные электромонтажники устанавливают защиту с заниженными или завышенными характеристиками, иногда не учитывая ее назначение. В обоих случаях возможны весьма нежелательные последствия.
Если параметры будут ниже, чем необходимо, устройство станет реагировать на малые токи утечки, которые могут возникать в изношенной, но еще пригодной к эксплуатации проводке. При этом электричество будет отключаться очень часто в результате ложных срабатываний.
Если параметры будут завышены, устройство не успеет отключиться при обнаружении тока утечки или не опознает его, так как размер его будет меньше соответствующей характеристики УЗО. В этих случаях возможно наступление тяжелых последствий воздействия электричества на организм. Если же утечка произошла из-за плохой изоляции, проводники могут нагреться до температуры ее воспламенения еще до отключения. А возгорание кабеля в деревянном доме может обернуться огромным пожаром.
Чтобы понять, какая модификация необходима в каждом конкретном случае, нужно представлять, каким образом обеспечивается защита.
Назначение и устройство
УЗО должно практически моментально обесточивать сеть при возникновении в ней тока утечки. Он чаще появляется в двух случаях: при пробое фазного проводника на корпус электроприбора или при нарушении изоляции проводов. Таким образом, основным назначением устройства защитного отключения можно считать защиту людей и животных от поражения электрическим током, а также предупреждение возгораний из-за неисправностей проводки.
Внешне прибор похож формой на автоматический выключатель, но иногда имеет более массивный корпус. Увеличенные размеры необходимы, чтобы вместить «начинку», основой которой является дифференциальный трансформатор. Для однофазных сетей применяют двухполюсное устройство защитного отключения, а для трехфазных – четырехполюсное. На корпусе расположена кнопка «Тест», назначение которой — проверка корректной работы подключенного устройства.
Все современные изделия изготавливаются с возможностью крепления их на стандартную DIN-рейку.
Принцип работы
Принцип работы УЗО заключается в измерении и сравнении токов в фазном и нулевом проводниках. Эти токи, проходя через устройство, создают в катушках дифференциального трансформатора магнитные потоки, равные по величине, но противоположные по направлению. При подключенной сети и нормальной нагрузке сети суммарный магнитный поток двух проводников будет равен нулю.
Токи утечки могут возникать в цепи вследствие нескольких причин. Если, например, проводника коснулся человек, стоящий на земле, часть тока из цепи пройдет через тело в землю. При достаточно больших его значениях, организм человека получит значительные повреждения, иногда несовместимые с жизнью. В случае плохой изоляции проводов при отсутствии короткого замыкания, часть тока может проходить от одного проводника к другому. При этом в месте утечки происходит нагрев, который может даже вызвать возгорание.
При возникновении утечки, в катушке, через которую проходит нулевой (обратный) проводник, магнитный поток уменьшится по сравнению с потоком в фазной катушке. Вследствие разницы, которая называется дифференциальным током отключения, суммарный магнитный поток в сердечнике станет положительным. В результате возникнет ток в контрольной обмотке устройства. Под его действием электромагнитное реле отключит УЗО путем разъединения силовых контактов. Чувствительность УЗО очевидно, напрямую зависит от чувствительности электромагнитного реле.
Действие
Из описанного выше принципа работы УЗО ясно, что защита от поражения током будет осуществляться и в том случае, если электрооборудование, в котором произошел пробой на корпус, не заземлено. Чтобы обеспечить отключение до наступления вредных последствий, время срабатывания УЗО должно быть меньше, чем время, за которое наступит поражение организма током. Для устройств, защищающих от возгорания, время срабатывания должно быть меньше, чем время воспламенения изоляции.
Если утечка тока возникает при изношенной изоляции или вследствие отсыревших контактов, прибор также отключится. При этом малое время срабатывания обеспечит отключение тока в сети до возникновения возгорания изоляции.
Не всегда УЗО отключит сеть при наступлении аварийной ситуации. При подключении большой нагрузки ток возрастет многократно, но утечки не возникнет. То же самое случится и при коротком замыкании. Устройство распознает его как нагрузку большой мощности и не отключится. В результате большого тока в цепи устройство защитного отключения просто сгорит, не выполнив свое назначение — защиту электроустановки. Чтобы защитить в этом случае цепь и устройство, последовательно с устройством защитного отключения устанавливают автоматический выключатель. Его назначение — разъединить цепь при возникновении тока, превышающего номинал УЗО.
В последнее время производят дифференциальные автоматические выключатели, которые конструктивно и принципиально объединяют в себе УЗО и автоматический выключатель.
Характеристики УЗО
При выборе устройства защитного отключения для сети учитываются следующие характеристики УЗО:
-
тип устройства;
-
номинальный рабочий ток;
-
дифференциальный ток отключения;
-
номинальное напряжение;
-
номинальный условный ток короткого замыкания;
-
время отключения.
Все характеристики УЗО для удобства выбора указываются на корпусе устройства при помощи надписей и графической информации в соответствии с ГОСТ Р 51326.1-99.
Типы УЗО
Существует несколько типов устройства защитного отключения:
-
АС – для синусоидального переменного тока.
-
А – для пульсирующего постоянного тока (а также для синусоидального переменного тока).
-
В – для постоянного тока (а также для пульсирующего постоянного тока и для синусоидального переменного тока).
Чаще применяют устройства типа АС. Они обесточивают в случае утечки бытовые и промышленные сети переменного тока.
Однако, если в сети используются приборы для работы которых применяется постоянный ток (телевизоры, радиоприемники, компьютеры), то в этом случае необходима установка устройства типа А.
Устройства типа В, как видно, практически универсальны и могут устанавливаться практически в любые сети, если прочие характеристики УЗО отвечают их требованиям. Такие устройства надежны, но дороги, поэтому чаще их применяют на ответственных промышленных объектах.
Существуют устройства типа S, которые применяют при селективной последовательной установке. Время срабатывания их несколько увеличено, чтобы успело сработать одно из устройств, назначенных для защиты конкретного потребителя. В этом случае отключается только та цепь, в которой произошла утечка, а остальные продолжают работать.
Номинальный рабочий ток
Номинальный ток УЗО – это характеристика, указывающая величину возникающего при подключении запланированной нагрузки допустимого тока в цепи, при котором устройство способно выполнять свои функции в соответствии с назначением. В отличие от подобной характеристики автоматического выключателя — это рабочая, а не пиковая величина.
Дифференциальный ток отключения
Эта характеристика обозначается на корпусе I∆n и обозначает величину тока утечки, при котором устройство сработает. Именно ее и называют чувствительностью. Требуемая величина этой характеристики УЗО учитывает назначение и нормируется в зависимости от того, с какой целью организована защита.
Для того, чтобы организм человека или животного не пострадал от поражения электричеством, величина не должна превышать 30 mA, поэтому и номинал устройства должен быть таким же.
Если УЗО устанавливают с целью защиты от возгораний, эта характеристика может быть и 100 mA. Но устанавливать такие устройства для защиты розеток бытовой электросети нельзя. Ток в 100 mA смертелен для человека.
В помещениях с повышенной влажностью требования к безопасности еще выше, поэтому и чувствительность УЗО должна быть не менее 10 mA.
Номинальное напряжение
Здесь все просто — характеристика указывает напряжение сети, в которой можно использовать УЗО. Для однофазных сетей используют устройства на 230 V, для трехфазных — на 400 V. Электронные УЗО очень чувствительны к величине напряжения, поэтому при несоответствии параметров могут работать некорректно. Назначение устройства можно определить как по количеству клемм, так и по информации на корпусе.
Номинальный условный ток короткого замыкания
Эта характеристика обозначается Inc и указывает на величину возникающего в результате короткого замыкания тока, который способно выдержать УЗО без потери работоспособности. Это свойство востребовано даже тогда, когда в сеть последовательно установлен автоматический выключатель. Дело в том, что автомат не способен выключиться настолько быстро, чтобы ток не достиг УЗО, поэтому устройство должно пропустить его и не выйти из строя.
Время отключения УЗО
Эта характеристика определяет интервал между обнаружением тока утечки и выключением сети. Значение времени отключения определяется по ГОСТ Р 51326.1-99 и зависит от величины дифференциального тока отключения. Максимальное время отключения для устройства любого назначения не может быть более 30 мс.
Подключение и эксплуатация УЗО
Подключать устройство защитного отключения необходимо в соответствии со схемой, приведенной на корпусе. При этом питающие провода должны подключаться к верхним клеммам, обозначенным «1» и «N». Нагрузку необходимо подключать к нижним клеммам — «2» и «N».
Однако при подключении электромеханических устройств, они будут функционировать даже если подключение питания электроустановки произведено снизу.
Для защиты УЗО от коротких замыканий перед ним необходимо устанавливать автоматический выключатель (автомат).
Так как правильно определить, какая конструкция УЗО для новичков затруднительно, рекомендуется всегда подключать питание сверху.
В процессе эксплуатации необходимо проверять работоспособность УЗО, так как если устройство окажется неисправным, при возникновении аварийной ситуации в сети оно не сработает. Проверка осуществляется нажатием кнопки «Тест». Подключенное в сети исправное устройство при нажатии должно отключить цепь. Проводить проверку нужно не реже одного раза в месяц.
