Что такое УЗО в электрике
Фраза «устройство защитного отключения» знакома многим, но не каждый всегда способен сразу ответить, что такое УЗО в электрике, для чего именно оно предназначено и каков принцип работы. Во многих электрических сетях домов и квартир этот элемент просто не используется. Но в определенных ситуациях его применение необходимо — например, противопожарное УЗО спасает от внезапных возгораний при выходе тока сети за установленные пределы.
Что такое УЗО
Технически устройство отключения — механический узел, назначение которого — автоматически прервать электрическую цепь при появлении в ней заданного тока дисбаланса. Такие приборы применяются профессионалами уже давно и выпускаются во множестве моделей: электрики хорошо знакомы и с их типами, и с устройством, и с принципами работы. Но при монтаже домашних цепей хозяева жилья и нанятые ими мастера нередко не до конца понимают, для чего нужно УЗО, и пренебрегают его установкой в схему, лишая сеть мощной защиты.
Особенно важна установка УЗО в цепях питания влажных помещений — в ванной, сауне, бане и тому подобное. Установленные там розетки и электропотребители подвергаются повышенному риску, поэтому защита сети ванной комнаты строго обязательна.
Механизм защищает от:
Одна из ключевых инженерных задач электрики — защитить людей от ударов током. Ее решение потребовало значительного времени и технических изысканий. Ведь даже если обычные автоматические выключатели отлично контролируют ток нагрузки, коснувшегося проводящей детали или кабеля под высоким напряжением человека от опасности они не сберегут. Также эти приборы не способны своевременно реагировать на связанные с нарушением целостности изоляции кабельных систем токи утечки и эффективно защитить от возникающих по данной причине пожаров.
Ситуация улучшилась после разработки УЗО. Они следят за дифференциальным током и разъединяют цепь после достижения им некоторого установленного значения. Эти аппараты получили имя УЗО-Д (дифференциальные). Во времена Советского Союза УЗО-Д выпускался собственной промышленностью страны, на Гомельском заводе электроаппаратов. В наше время на рынке присутствуют как импортные образцы, так и российского производства.
Существуют также дифференциальные автоматы, объединяющие УЗО и привычный автоматический выключатель. Они весьма популярны для монтажа в домашних условиях.
Где купить
Как это работает
Принцип работы УЗО в однофазной сети прост. Прибор фиксирует идущие на «землю» электрические токи утечек и выключает цепь. Детекция выполняется по разнице видов токов:
В исправной электросети эти токи одинаковы по силе, но направленность должна быть противоположна. Если по некоторой причине возникает утечка (пробитая изоляция, касание провода и прочие ситуации), часть электроэнергии пойдет по новому «каналу» на «землю». Идущий на устройство защитного отключения электрический ток станет меньше исходящего. Аналогичное случится после попадания под электрическое напряжение некоторой детали — например, корпуса или иных проводящих частей.
Разность показаний по току фиксируется трансформаторным узлом с кольцевым сердечником. Первичная обмотка (нейтраль и фаза) размещены внутри. Вторичная обмотка соединяется непосредственно с размыкающим электроцепь исполнительным узлом. Контур сработает и без присутствия человека как источника сбоя, обнаружит утечку и снимет питание с поврежденной линии.
Выше описан принцип функционирования двухфазного УЗО-Д. Существуют также трехфазные защитные устройства: они обнаруживают утечки и дисбаланс распределения нагрузок. Это более продвинутые приборы, обеспечивающие дополнительный уровень защиты.
Пример работы УЗО
Приведем небольшой пример типичного УЗО-Д. Дано:
Штатно УЗО пропускает электроэнергию напрямую и без препятствий. Входящий и поступающий токи имеют равное значение. При появлении, допустим, неисправности электродвигателя, напряжение окажется подано на корпус машинки. Коснувшись его, ничего не подозревающий человек окажется под мощным ударом электричеством.
Существуют как простые механические устройства защиты, так и модели с полупроводниковыми размыкателями контактов. Есть и версии с более сложной встроенной логикой. Но электронные дороже и нуждаются в дополнительном питании для поддержания работы схем.
Классификация УЗО
Рассмотрим, какие бывают защитные устройства в соответствии с ГОСТами.
По способу действия они делятся на:
По количеству полюсов:
Выделяют классификацию по типу защиты от появления сверхтоков на полюсах и перегрузок:
По возможностям настройки значения ДТ отключения:
По устойчивости к импульсным напряжениям:
Еще одна важная характеристика — контроль постоянной компоненты дифференциального тока (ДТ). Существуют несколько разновидностей УЗО:
Рассмотренные типы и признаки классификации определяют выбор УЗО в конкретной ситуации, способ и место установки, и прочие важные детали проектирования электросети. Помимо приведенных выше, имеются и некоторые общие характеристики, приведенные в таблице:
| Название характеристики УЗО | Возможные значения по паспорту |
|---|---|
| Напряжение в сети, В | 100–440 |
| Номинальный ток работы, А | 6–200 |
| Номинальный ДТ отключения, А | 0.006–20 |
| Номинальный неотключающий ДТ прибора, А | 0.5 |
| Предельный неотключающий ДТ с искаженной симметрией фаз, А | 6 |
УЗО должно срабатывать быстро. Время устанавливается ГОСТами (в частности, ГОСТ Р 50807-95) и вычисляется для различных моделей, работающих с некоторыми номинальными отключающими токами. Например, для прибора с ДТ отключения 0.03 А время срабатывания должно составить 0.5 секунды. Если пороговое значение превышено вдвое, таймаут выключения — 0.2 секунды, а при превышении в восемь раз УЗО-Д разомкнет цепь за 0.04 с.
Как устроено УЗО
Выделяют два вида приборов:
Электромеханические
Эти устройства состоят из нескольких частей:
Все механические части должны быть весьма высокоточными, благодаря чему велика и стоимость. Но она компенсируется надежностью и возможностью работать без дополнительного питания, обнаруживая утечки при любом значении напряжения. Фактор независимости крайне важен: механическое УЗО выявит утечку и включит реле в 100 процентах случаев. У электронного этого процента меньше, поскольку при уровне общего напряжения ниже некоторого порога схема окажется неработоспособной. Поэтому именно электромеханические модели всемирно признаны эталоном и обязательны к использованию, особенно на критических объектах.
Электронные УЗО
Их стоимость иногда на порядок ниже классических. Но есть и указанный выше недостаток — не стопроцентная гарантия срабатывания. Устройство подобных систем защиты похоже на таковое у электромеханических. Но вместо чувствительного элемента установлен логический блок сравнения — стабилитрон, компаратор. Работоспособность прибора обеспечивает фильтр и выпрямитель.
Также требуется усилитель сигнала, поскольку входящий в состав трансформатор относится к понижающим. К сожалению, усилитель модулирует не только «полезную» нагрузку, но и помехи, что также снижает надежность. Но для защиты обычного жилого помещения электронного УЗО в немалом числе случаев бывает достаточно. Выбирать следует на основании деталей воплощаемого электромонтажного проекта.
Проверка срабатывания УЗО
Проверка УЗО на правильное срабатывание обычно выполняется при помощи специальной тестовой кнопки — она расположена на корпусе почти каждого прибора этого типа.
Существует также способ, как проверить УЗО батарейкой: к одному из полюсов следует подключить провод от 10 см, взять пальчиковую батарейку и соединить провода с ее полюсами (второй провод УЗО, как правило, присутствует с завода). При касании жилами батарейки защита должна сработать.
Стандарты
Как упоминалось выше, требования к УЗО приведены в различных ГОСТах. Действие пакета относящейся к УЗО-Д документации охватывает используемые в защите от поражения током и негативных последствий утечки приборы переменного тока с напряжениями до 440 В и силой до 200 А. Среди этих документов:
Стандарты аналогичны международно принятым и несут всю необходимую информацию. Отметим, что ГОСТ Р 50807-95 относит к УЗО-Д только механические электрокоммутационные приборы/комплексы.
Выбор УЗО
Когда принципиальный вопрос о наличии защиты решен, следует, понять, какое УЗО поставить в частном доме или городской квартире. В подборе модели следует ориентироваться на подведенную к жилью мощность, количество потребителей, их отдельную и совокупную мощность, тип кабеля на вводе и на внутренней разводке. К примеру, для условного объекта с мощностью потребителя в 1850 Вт и внутренней разводкой проводами 3×2.5 кв. мм длиной 8 метров на основании калькуляций подбираем и устанавливаем двухполюсное электромеханическое УЗО типа А с током КЗ 6000 А и дифференциальным отключающим 10 А. Под такие характеристики, например, подходит стиральная машина в квартире.
При подборе системы защиты следует рассчитать ее параметры. Расчет УЗО по мощности делается по специальным формулам. Для помощи не знающим, как подобрать УЗО и автомат по мощности, существуют различные таблицы соответствий и совместимости.
В целом для расчета целевого тока утечки надо руководствоваться формулой:
IΔ в рассматриваемом примере равен 3.45 мА.
Номинальный ДТ отключения должен быть минимум в три раза выше IΔ!
Таким образом, окончательная формула, как выбрать УЗО по мощности:
Приведенный выше расчет номинала выполнен именно по этой методике.
Заключение
УЗО — важный элемент электрической сети, поэтому пренебрегать им не стоит ни в доме, ни в квартире, ни в офисе или на предприятии. Небольшая и относительно недорогая деталь способна уберечь людей от поражения током, а имущество — от возгораний и других неприятных последствий электрических неисправностей.
Идеальным вариантом станет электромеханическое УЗО. Но говоря, как выбрать УЗО для квартиры, отметим в ней можно обойтись и более дешевым электронным. В любом проекте следует тщательно подсчитать все параметры оснащаемой УЗО электросети, чтобы не ошибиться с выбором и поставить подходящий по характеристикам прибор защиты.
Как правильно подобрать УЗО:
Установку подобранного УЗО можно выполнить и самостоятельно, но при отсутствии опыта электромонтажных работ рекомендуется обратиться к специалистам.
Видео по теме
Как выбрать и подключить УЗО
для безопасной эксплуатации электроприборов
УЗО (устройство защитного отключения) – это установочное электрическое изделие, предназначенное для отключения подачи электроэнергии в электропроводку в случае возникновения утечки тока при нарушении изоляции в проводах или электроприборах.
УЗО, в отличие от автоматического выключателя, предназначено исключительно для защиты человека от поражения электрическим током, предотвращения возникновения пожара и непосредственного участия в работе электроприборов не принимает. От короткого замыкания в электропроводке и в случае прикосновение человека к фазному и нулевому проводам УЗО не защищает.
На фотографии показано двухпроводное устройство защитного отключения типа ВД1-63, предназначенное для работы в однофазной сети переменного напряжения 220 В и рассчитанное на ток защиты 30 мА. УЗО с такими характеристиками подойдет для установки на входе практически любой квартирной электропроводки.
В ассортименте установочных изделий имеются комбинированные, в одном корпусе которых встроено УЗО и автоматический выключатель. Такой аппарат называется Автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока. На фотографии показан внешний вид модели АВДТ32, рассчитанного на ток защиты электропроводки 16 А и защиты человека на 30 мА. Но такие устройства защиты не получили широкого применения из-за высокой стоимости.
В дополнение, в случае срабатывания, сложно найти, в чем заключается неисправность – произошло короткое замыкание или утечка тока.
Как выбрать УЗО
Выбрать УЗО для квартирной электропроводки или дома для домашнего электрика не представляет трудностей. Подойдет любое однофазное УЗО, рассчитанное на рабочий ток равный току защиты автоматического выключателя и ток утечки 30 мА. Фотография такого УЗО приведена в начале статьи.
Какой тип УЗО лучше для квартиры
электромеханическое или электронное
УЗО выпускаются в двух конструктивных исполнениях – электромеханические и электронные. Для правильного выбора нужно провести сравнение их технических характеристик.
| Сравнительная таблица характеристик электромеханического и электронного УЗО | ||
|---|---|---|
| Характеристика | Электромеханическое УЗО | Электронное УЗО |
| Цена | низкая | высокая |
| Конструкция | сложная | простая |
| Надежность | высокая | низкая |
| Погрешность тока срабатывания | высокая | низкая |
| Работоспособность при обрыве нулевого провода или при снижении напряжении сети ниже допустимого | сохраняется | не работает |
| Устойчивость к скачкам повышенного напряжения в сети | высокая | низкая |
| Габаритные размеры | большие | многократно меньше |
Как видно из таблицы, если нет ограничений по габаритным размерам нужно выбирать электромеханическое УЗО. Электронное УЗО незаменимо в случае установки на отдельный электроприбор, например, в электрическую розетку или удлинитель.
Основные технические характеристики УЗО
Требования к техническим характеристикам УЗО устанавливает ГОСТ Р 51326.1-99 (МЭК 61008-1-96) «Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной защиты от сверхтоков».
Для желающих сделать более осознанный выбор свел все основные технические характеристики УЗО в таблицу.
| Таблица основных технических характеристик УЗО | |||
|---|---|---|---|
| Характеристика | Обозначение | Величина | Примечание |
| Рабочее напряжение | В | 220, 380 | Для домашней однофазной сети устанавливается УЗО на напряжение 220 В, для трехфазной – на 380 В |
| Количество фаз | 1, 3 | Указывается в паспорте | |
| Ток утечки срабатывания, IΔn | мА | 5 | В ПУЭ нет указаний на установку, но можно встретить в рекомендациях по использованию электроприборов, например, теплых полов |
| 10 | Предназначено для подключения розеток, установленных в ванной, кухне, детских комнатах и для приборов, установленных на земле | ||
| 30 | Универсальное, подходит для всех случаях применения в доме или квартире | ||
| 100, 300 | Применяют в промышленности, иногда устанавливаю на вводе электропроводки в жилье для повышения пожарной безопасности | ||
| Максимальный ток нагрузки, In | А | 6-125 | Должен быть равен или больше, чем ток автоматического выключателя, установленного после УЗО |
| Максимальный ток коммутации, Im | А | 500 | Должен быть в 10 раз больше максимального тока нагрузки |
| Ток короткого замыкания, Inc | кА | 3-10 | Максимальный ток, который кратковременно выдержит УЗО в случае короткого замыкания в электропроводке |
| Время отключения | мс | ||
