Узо что это и как работает простыми словами
Про УЗО простыми словами
УЗО это аббревиатура устройства, предназначенного для защиты человека и животных от возможных поражений электрическим током. Полностью это устройство называется Устройство защитного отключения. Еще более полное название – Устройство защитного отключения управляемое дифференциальными токами цепи.
От каких поражений тока защищает УЗО
Для начала разговора про УЗО простыми словами, определимся, от чего УЗО защищает.
УЗО по своему устройству является не только коммутационным аппаратом, но и является контролирующим устройством. УЗО включенный в цепь, постоянно сравнивает ток на входе электроустановки и ток после прохождения по установке. Разница этих двух токов называется дифференциальным током.
Примечание: Под установкой понимается, не только станок или двигатель, но и любое помещение, в котором происходит распределение и потребление электроэнергии, включая квартиры и частные дома.
Обычно разница этих двух токовых значений близка к нулю. При касании токоведущего провода корпуса, какого-либо прибора в цепи или непосредственное касание проводника под напряжением и земли (Замыкания на землю), дифференциальный ток возрастает, потому что обратный ток уменьшается. Возрастание дифференциального тока приводит к срабатыванию УЗО, и цепь отключается от электропитания.
Происходить такое возрастание дифференциального тока, может при касание проводника, находящегося под напряжением, корпуса прибора. Обычно это происходит из-за повреждения изоляции проводников.
Примечание: Говоря про УЗО простыми словами, так и хочется назвать ток, возникающий при повреждении изоляции, током утечки. Но правильно его называть, током замыкания на землю при повреждении изоляции. Током же утечки, называют ток «утекающий» в землю или сторонние приборы без повреждения изоляции.
Как защищает УЗО
В быту ток не может «протекать» через воздух. Ток может «течь» только по частям приборов, которые потенциально могут проводить ток. Как правило, такими токопроводящими частями становятся металлические корпуса приборов. Возникновение этого тока, УЗО обнаруживает и при достижении определенного значения, УЗО срабатывает и разрывает потенциально опасную, для человека, электрическую цепь. Такая защита УЗО называется, защитой от косвенного прикосновения. Для защиты от косвенного прикосновения и нужно устройство защитного отключения (УЗО) с низкой и средней чувствительностью.
Кроме защиты от косвенного прикосновения, УЗО дополнительно защищает человека и от прямого прикосновения к токопроводящим частям, находящимся под напряжением. То есть, если вы прикоснетесь к проводу или элементу проводки находящемуся под напряжением, то сработает УЗО установленное в эту цепь. Правда, для этого должно стоять высокочувствительное УЗО и у нас такое назначение УЗО не практикуется.
Кроме защиты людей и животных от косвенного и/или прямого прикосновения, УЗО ограничивает риск пожара в помещении. Отключая цепь от электропитания при возникновении тока повреждения изоляции, УЗО прерывает саму возможность возгорания прибора в месте повреждения.
Чтобы током не убило. Всё про УЗО
Попробуем снова объять необъятное одним постом? На этот раз рассказ будет про УЗО.
У этого поста есть видеоверсия, для тех, кто любит слушать и смотреть:
Тысячи разобранных случаев, когда кто-то был убит электричеством, позволили инженерам выяснить некоторые закономерности и предпринять меры. А именно:
Выяснилось, что случаев смерти, когда человек умер от общения с напряжениями менее 50В почти нет. Низкое напряжение (с кучей оговорок) вполне себе безопасно. Кто лизал крону в детстве для определения заряда?) Использование низкого напряжения (12В, 24В, 36В и т.д.) хоть и дает практически полную безопасность, например в бассейне, для повсеместного использования не подходит. Если бы мы жили в альтернативной вселенной, где в домах вместо 230В всего 12В, то чайник бы кушал не 16А тока, а почти 300А, и подключался бы в розетку толстенным кабелем. А все потому что при снижении напряжения придется повышать ток, чтобы мощность прибора оставалась прежней. А большой ток требует толстых кабелей.
Ну и наконец, усреднив индивидуальные особенности, составили вот такой график зависимости силы тока, времени воздействия и последствий для человека. Да простят меня авторы, я его немного упростил для понимания:
UPD: картинка исправлена
Защита все-таки нужна
Поставим себя на место инженеров начала 20 века и попробуем изобрести устройство обнаружения дифференциального тока. Нам нужно обнаружить появление утечки величиной 30 мА, поскольку при меньших утечках, даже если она проходит через человека, особой опасности для жизни нет.
Возвращаемся в реальный мир. Почему могут быть ложные срабатывания
Ошибка монтажа, и где-то (например в одном из подрозетников) присутствует соединение рабочего нейтрального проводника N и заземляющего PE, или они перепутаны.
Противопожарные УЗО? Они все противопожарные!
Если открыть каталог производителей, можно заметить, что УЗО выпускаются на разные дифференциальные токи. Если с причиной выбора тока в 30 мА все понятно, с 10 мА тоже в принципе можно догадаться (еще более чувствительные устройства для более чуткой защиты), то зачем нужны устройства с током 100 мА и даже 300 мА? Человек же при таких токах умрет!
Такие УЗО часто называют «противопожарными», так как в силу большого дифференциального тока защиту человека от поражения электрическим током они обеспечивают слабо, а вот функцию защиты при повреждении изоляции все еще выполняют. Если изоляция будет нарушена и при контакте с другим проводником загорится электрическая дуга, то начнется обугливание изоляции и выделение тепла, что может поджечь горючие материалы вокруг. Если вам «повезет», и ток в дуге будет небольшим, то автоматический выключатель не сработает. А вот выделение тепла и температура могут быть достаточными для пожара. Конечно, потом огонь нарушит изоляцию, произойдет короткое замыкание и автоматический выключатель сработает, только огонь это уже не погасит.
Да будет срач!
Когда нельзя никому доверять
Производители некоторых устройств не могут полагаться, что покупатель адекватен и в его электрощите есть защита, поэтому добавляют свою.
В виде персонального УЗО для устройства в вилке или в виде коробочки на шнуре. Если покупатель подключит бойлер пластиковыми трубами, корпус не заземлит, то при потере герметичности ТЭНа электричество по воде в трубах и пойдет через человека в заземленную ванну. Такое УЗО защищает конкретно одно устройство, и в некоторых странах существуют нормативы, обязывающие добавлять УЗО на некоторые типы устройств. Как вы можете заметить, устройство также содержит кнопочку «тест» для проверки работоспособности защиты.
УЗО или диффавтомат? (ВДТ или АВДТ?)
Оно лишает гибкости проектировщиков, например поставить одно УЗО и несколько автоматов или наоборот, несколько УЗО и один автомат.
Оно усложняет поиск неисправности, так как обычно отсутствует индикация и сложно понять, почему оно отключилось (варианты: сработал тепловой расцепитель, электромагнитный расцепитель или электромагнит от дифференциального тока)
Запихивание нескольких устройств в компактный корпус всегда заставляет разработчиков идти на компромиссы.
На мой личный взгляд применение АВДТ оправдано только при апгрейде электрощитка, когда места внутри нет, а дифф. защиту хочется. Тогда можно вынуть автоматические выключатели шириной один модуль и воткнуть АВДТ шириной один модуль, и перекоммутировать провода. Щиток в таком случае расширять не придется. В остальных случаях, по моему мнению, предпочтительнее комбинация УЗО+автоматический выключатель.
Я умер. Почему УЗО не спасло?
Резюме
УЗО служит для защиты человека от поражения электрическим током, и отключится при опасных для жизни значениях тока утечки. При небольших, но неопасных токах вас будет щипать электричеством.
УЗО работает вне зависимости от наличия заземления, с той лишь разницей, что без заземления, при пробое на корпус УЗО отключится только когда ток с корпуса сможет утечь в землю через вас.
УЗО не панацея, и можно убиться, взяв в руки провода фазы и ноля. Но вариантов защиты лучше УЗО все равно не придумали.
Расширить и углубить
Если изложенной в посте информации вам мало (мое уважение!), то вот что стоит почитать:
В.К. Монаков УЗО. Теория и практика Москва, Издательство «Энергосервис», 2007 г.
Выжимка нормативных документов имеющих отношение к УЗО. Там же есть еще один документ заслуживающий внимания (http://www.uzo.ru/books/uzo.pdf)
Узо что это и как работает простыми словами
УЗО (Устройство Защитного Отключения) — это коммутационный аппарат предназначенный для защиты электрической цепи от токов утечки, то есть токов протекающих по нежелательным, в нормальных условиях эксплуатации, проводящим путям, что в свою очередь обеспечивает защиту от пожаров (возгорания электропроводки) и от поражения человека электрическим током.
Определение «коммутационный» означает, что данный аппарат может включать и отключать электрические цепи, другими словами производить их коммутацию.
УЗО так же имеет другие варианты названий, например: дифференциальный выключатель, выключатель дифференциального тока, (сокращенно выключатель диф тока) и т.п.
Устройство и принцип работы УЗО
И так для наглядности представим простейшую схему подключения через УЗО лампочки:
Из схемы видно, что при нормальном режиме работы УЗО, когда его подвижные контакты замкнуты, ток I1 величиной, к примеру, 5 Ампер от фазного провода проходит через магнитопровод УЗО, затем через лампочку, и возвращается в сеть по нулевому проводнику, так же через магнитопровод УЗО, при этом величина тока I2 равна величине тока I1 и составляет 5 Ампер.
Согласно закону электромагнитной индукции ток I1 проходя через магнитопровод УЗО создает в нем магнитный поток Ф1 условной величиной равной 5 единиц, в свою очередь ток I2 так же создает в магнитопроводе магнитный поток Ф2 такой же величины равной 5 единиц, но так как направление тока I2 противоположно направлению тока I1, то и создаваемый им магнитный поток Ф2 так же противоположен магнитному потоку Ф1, т.е. магнитные потоки Ф1 и Ф2 направлены встречно по отношению друг к другу и соответственно, при равных значениях входящего и выходящего токов, уравновешивают друг друга, в результате чего суммарный магнитный поток в магнитопроводе равен нулю:
Так как суммарный магнитный поток в магнитопроводе отсутствует (равен нулю), во вторичной обмотке ток не индуктируется. Подвижные контакты замкнуты, электрическая цепь включена и находится в нормальном режиме работы.
Теперь представим, что одного из проводов электрической цепи коснулся человек. При этом часть электрического ток начинает протекать через тело человека создавая непосредственную угрозу для его жизни и здоровья:
В такой ситуации часть тока электрической цепи поступающая от фазного провода не будет возвращаться в сеть, а проходя через тело человека будет уходить в землю следовательно ток I2 который будет возвращаться в сеть через магнитопровод УЗО по нулевому проводу будет меньше тока I1 поступающего в сеть, соответственно и величина магнитного потока Ф1 станет больше величины магнитного потока Ф2, в результате чего в магнитопроводе УЗО суммарный магнитный поток уже не будет равен нулю.
К примеру ток I1=6А, ток I2=5,5А, т.е. 0,5 Ампера протекает через тело человека в землю (т.е. 0,5 Ампера — ток утечки), тогда магнитный поток Ф1 будет равен 6 условных единиц, а магнитный поток Ф2 — 5,5 условных единиц тогда суммарный магнитный поток будет равен:
Фсумм= Ф1+ Ф2 =6+(-5,5)=0,5 усл. ед.
Возникший суммарный магнитный магнитный поток индуктирует электрический ток во вторичной обмотке который проходя через магнитоэлектрическое реле приводит его в работу, а оно, в свою очередь, размыкает подвижные контакты отключая электрическую цепь.
Проверка работоспособности УЗО осуществляется нажатием кнопки «ТЕСТ». Нажатие данной кнопки искусственно создает в УЗО утечку тока, что должно привести к отключению УЗО.
Схема подключения УЗО.
ВАЖНО! Так как в УЗО отсутствует защита от сверхтоков, при любой схеме его подключения должна быть предусмотрена так же установка автоматического выключателя, для защиты УЗО от токов перегрузки и короткого замыкания.
Подключение УЗО осуществляется по одной из следующих схем, в зависимости от типа сети:
Подключение УЗО без заземления:
Такая схема применяется, как правило, в зданиях со старой электропроводкой (двухпроводной), в который отсутствует заземляющий провод.
Подключение УЗО с заземлением:
Схема подключения УЗО в электросети системы ТN-C-S (когда нулевой проводник разделяется на нулевой рабочий и нулевой защитный):
Схема подключения УЗО в электросети системы ТN-S (когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены):
ВАЖНО! В зоне действия УЗО нельзя объединять нулевой защитный (провод заземления) и нулевой рабочий проводники! Другими словами нельзя в схеме, после установленного УЗО, соединять между собой рабочий ноль (синий провод на схеме) и провод заземления (зеленый провод на схеме).
Ошибки в схемах подключения из-за которых выбивает УЗО.
Как было сказано выше УЗО срабатывает на токи утечки, т.е. если сработало УЗО — это значит, что произошло попадание человека под напряжение или по какой либо причине оказалась повреждена изоляция электропроводки или электрооборудования.
Но что если УЗО самопроизвольно срабатывает и при этом повреждений нигде нет, а подключенное электрооборудование исправно? Возможно все дело в одной из следующих ошибок в схеме сети защищаемой УЗО.
Одной из самых распространенных ошибок является объединение нулевого защитного и нулевого рабочего проводника в зоне действия УЗО:
В этом случае величина тока выходящего из сети через УЗО по фазному проводу будет больше чем величина тока возвращающегося в сеть по нулевому проводнику т.к. часть тока будет протекать мимо УЗО по проводнику заземления, что приведет к срабатыванию УЗО.
Так же, часто встречаются случаи использования в качестве нулевого рабочего проводника проводник заземления или стороннюю проводящую заземленную часть (например арматуру здания, систему отопления, водопроводную трубу). Такое, подключение как правило происходит при повреждении нулевого рабочего проводника:
Оба этих случая приводят к тому, что УЗО выбивает, т.к. ток выходящий из сети по фазному проводу ток через УЗО не возвращается обратно в сеть.
Как выбрать УЗО? Типы и характеристики УЗО.
Что бы правильно подобрать УЗО и исключить возможность ошибки воспользуйтесь нашим онлайн калькулятором расчета УЗО по мощности.
УЗО выбирается по его основным характеристикам. К ним относятся: 
Выбор УЗО основывается на следующих критериях:
— По номинальному напряжению и типу сети: Номинальное напряжение УЗО должно быть больше либо равно номинальному напряжению защищаемой им цепи:
Uном. УЗО⩾ Uном. сети
При однофазной сети требуется двухполюсное УЗО, при трехфазной сети — четырехполюсное.
— По номинальному току: согласно пункта 7.1.76. ПУЭ использование УЗО в групповых линиях, не имеющих защиты от сверхтока, без дополнительного аппарата, обеспечивающего эту защиту не допускается, при этом необходима расчетная проверка УЗО в режимах сверхтока с учетом защитных характеристик вышестоящего аппарата, обеспечивающего защиту от сверхтока.
Из сказанного выше следует, что перед УЗО должен стоять аппарат защиты (автоматический выключатель или дифференциальный автоматический выключатель) именно по току этого вышестоящего аппарата защиты необходимо выбирать номинальный ток УЗО исходя из условия, что номинальный ток УЗО должен быть больше либо равен номинальному току установленного до него аппарата защиты:
Iном. УЗО⩾ Iном. аппарата защиты
При этом рекомендуется что бы номинальный ток УЗО был на ступень больше номинального тока вышестоящего аппарата защиты (например если перед УЗО установлен автомат на 25 Ампер УЗО рекомендуется ставить с номинальным током 32 Ампера)
Справочно — стандартные значения номинальных токов УЗО: 4А, 5А, 6А, 8А, 10А, 13А, 16А, 20А, 25А, 32А, 40А, 50А, 63А и т.д.,
— По дифференциальному току:
Дифференциальный ток — это одна из главных характеристик УЗО которая показывает при какой величине тока утечки УЗО отключит цепь.
В соответствии с пунктом 7.1.83. ПУЭ: Суммарный ток утечки сети с учетом присоединяемых стационарных и переносных электроприемников в нормальном режиме работы не должен превосходить 1/3 номинального тока УЗО. При отсутствии данных ток утечки электроприемников следует принимать из расчета 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки сети — из расчета 10 мкА на 1 м длины фазного проводника. Т.е. дифференциальный ток сети можно рассчитать по следующей формуле:
где: Iсети — ток сети (рассчитанный по формуле выше), в Амперах; Lпровода — общая длина проводки защищаемой электросети в метрах.
Рассчитав Δ Iсети принимаем ближайшее большее стандартное значение дифференциального тока УЗО Δ IУЗО:
Δ IУЗО⩾ Δ Iсети
Стандартными величинами дифференциального тока УЗО являются: 6, 10, 30, 100, 300, 500мА
Дифференциальные токи: 100, 300 и 500мА применяются для защиты от пожаров, а токи : 6, 10, 30мА — для защиты от поражения человека электрическим током. При этом токи 6 и 10мА применяются, как правило, для защиты отдельных потребителей и помещений с повышенной опасностью, а дифференциальный ток 30мА подходит для общей защиты электросети.
В случае если УЗО необходимо для защиты от поражения электрическим током, а по произведенному расчету ток утечки составил более 30мА необходимо предусмотреть установку нескольких УЗО на разные группы линий, например одно УЗО для защиты розеток в комнатах, а второе для защиты розеток в кухне, снизив тем самым мощность проходящую через каждое УЗО и как следствие снизив ток утечки сети, т.е. в таком случае расчет необходимо будет производить для двух или более УЗО которые будут установлены на разные линии.
— По типу УЗО:
УЗО бывают двух типов: электромеханическое и электронное. Принцип работы электромеханического УЗО мы рассматривали выше, его основным рабочим органом является дифференциальный трансформатор (магнитопровод с обмоткой) который сравнивает величины уходящего в сеть тока и тока возвращающегося из сети, а в электронном эту функцию выполняет электронная плата для работы которой необходимо напряжение.
Представим ситуацию: по какой-то причине «пропал» ноль (например отгорел нулевой проводник), при этом если в сети установлено электронное УЗО его электронная плата обесточится и в случае, если человек коснувшись фазного провода попадет под напряжение данное УЗО не сработает, электромеханическое же УЗО сохранит свою работоспособность даже в случае отсутствия напряжения и отключит электрическую цепь, поэтому предпочтительнее использовать именно электромеханическое УЗО.
Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!
Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.
Принцип действия, устройство и установка УЗО
Что такое токи утечки и как от них защититься? Устройство защитного отключения (УЗО) вовремя фиксирует дифференциальные токи и размыкает электрическую цепь. Другими словами, установка этого прибора поможет защитить дом от пожара и спасти жизнь. Как устроено УЗО и как оно работает? Читайте в этой статье.
Содержание:
Встреча с током утечки может произойти, если у прибора, например, утюга, повреждается изоляция проводов из-за износа или внешних воздействий. Ток начинает утекать через бреши, наделяя корпус прибора опасным электрическим потенциалом. Касаясь включенного утюга, человек принимает часть электрического тока, замыкая цепь на себя. Это нередко приводит к печальным последствиям. Кроме того, результатом утечки тока может стать перегрев проводов и даже пожар. Защитить от беды способно заземление. Однако нередки случаи, когда заземляющий контур находится слишком близко к дому, плохо изолирован или в помещении высокая влажность. Тогда заземление может пропускать ток через металлоконструкцию здания. Это наблюдается в частных домах с заземлением, сделанным непрофессионально. А в помещениях с повышенной влажностью, например, в ванной или на кухне, установка узо просто необходима.
Конструкция УЗО
Устройства защитного отключения по принципу работы делятся на две группы.
Электромеханические УЗО не требуют внешнего электропитания и включают в себя следующие элементы: трансформатор тока с двумя обмотками, чувствительный магнитоэлектрический элемент и высокоточное поляризованное реле. Трансформатор – это сердце устройства. У однофазного узо первичная обмотка состоит из двух проводов – фазного и нулевого, у трехфазного – из четырех: три из них фазные и один нулевой. Вторичная обмотка – это провод, который соединен с реле.
Электронные УЗО требуют отдельного электропитания. Имеют примерно такое же строение, как электромеханические. Но вместо магнитоэлектрического элемента используют сразу несколько устройств: компаратор, обеспечивающий сравнение токов, выпрямитель и усилитель сигнала, а поляризованное реле заменено обычным.
Особенности устройства
Почему именно УЗО – эффективное средство защиты от токов утечки? Если сравнивать его с выключателями, то узо наиболее чутко реагирует именно на дифференциальный ток, тогда как выключатели уделяют внимание перегрузке в сети и коротким замыканиям.
Человек ощущает боль при воздействии тока величиной 3 – 5 мА. Ток со значением до 30 мА называется током неотпускания, когда человек не может самостоятельно оторвать руку от токоведущей части. Электрический ток от 30 до 100 мА считается смертельно опасным, так как вызывает фибрилляцию (частые сокращения) сердца. УЗО позволяет разорвать электрическую цепь еще до того, как величина тока достигнет опасного для человека значения.
Принцип действия устройства защитного отключения
В основе работы лежит принцип фиксации дифференциальных токов. Векторная сумма токов в фазном и нулевом проводах равна нулю, когда электрическая цепь замкнута. Если появляется разница между значениями силы тока, значит, часть энергии уходит из цепи. Задача УЗО – постоянно сравнивать значения в фазе и нуле и при появлении малейшей разности отключать питание.
Элементом в устройстве, который отвечает за фиксацию тока утечки, является трансформатор дифференциального тока. Рассмотрим, как работает двухполюсный автомат узо с обычным электромеханическим реле. Классический тороидальный трансформатор для двухполюсного дифференциального выключателя имеет две силовые и одну контрольную обмотки. Силовые обмотки подключены к фазе и нулю и в штатной ситуации создают равные по мощности, но противоположные по заряду магнитные поля, которые взаимокомпенсируются. При возникновении разности токов мощность у магнитных полей также изменяется, вызывает в контрольной обмотке электродвижущую силу (ЭДС) и провоцирует появление тока. Это значение усиливается с помощью усилителя сигнала и сравнивается с эталоном в микросхеме. В случае если ток утечки превышает порог отключения, реле воздействует на расцепитель силовых контактов и питание отключается.
Основные характеристики УЗО
Устройства подбирают по нескольким параметрам.
Число полюсов указывает, сколько проводов можно подключить к устройству. Для однофазных сетей (220 В) – одно- и двухполюсные УЗО; для трехфазных сетей (380 В) – трех- и четырехполюсные устройства. При срабатывании прибора расцепляются все связи.
Тип расцепления может быть двух вариантов: АС – устройства срабатывают при утечке переменных (синусоидальных) токов; А – рассчитаны на срабатывание при утечке как переменных, так и постоянных токов. Иногда в инструкциях к бытовым приборам можно встретить требование установить автомат узо именно этого типа, так как он имеет более широкий спектр токов отключения.
Номинальный ток может быть в диапазоне от 16 до 63 А. У каждого аппарата есть свой предел пропускаемого тока. В зависимости от количества потребителей на линии подбирается УЗО со значением номинального тока.
Ток срабатывания может быть от 6 до 500 мА. По достижении определенного значения тока утечки устройство отключается.
Как устанавливать УЗО
Так как монтаж устройства связан с высокой опасностью и риском поражения электрическим током, его должен выполнять специалист. Если вы имеете квалификацию электрика или у вас есть базовые знания электротехники и основ безопасности, то можете выполнить подключение узо самостоятельно.
Устройство защитного отключения размещается в разрыве электрической цепи и устанавливается параллельно с группой приборов, которые находятся под защитой. Процесс установки происходит в такой последовательности.
Внимание! Нельзя устанавливать УЗО в системе заземления TN-C, так как в контуре совмещены функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводника по всей длине. Это значит, что устройство может просто не ощутить разницы потенциалов во время утечки тока и, соответственно, не отключит напряжение.
Выбор и установка устройств защитного отключения занимает не так много времени, зато обеспечивает вашу безопасность. Для квартиры или дома может понадобиться несколько устройств – расчет лучше доверить специалисту или произвести самостоятельно. В ассортименте нашего интернет-магазина вы можете купить узо производителей ABB, IEK, Legrand, СВЕТОЗАР, ЭКФ. Выбирайте с подходящим значением номинального тока и тока утечки. Заказывайте не выходя из дома – по телефону или используя услугу «Купить в 1 клик»!