Как работает УЗО в домашней проводке: рекомендации по выбору модели для дома

УЗО

Устройства защитного отключения пользуются все большей популярностью потому, что они повышают безопасность потребления электроэнергии и спасают жизнь человека при возникновении неисправностей в электропроводке.

Наибольшая эффективность этих устройств проявляется при работе электрических приборов внутри сырых помещениях с повышенной влажностью и нарушенной изоляцией.


Назначение

Конструктивно УЗО выполняется монолитным корпусом с возможностью ручного и автоматического управления.

В ручном режиме можно:

  1. подать напряжение на контролируемую схему;
  2. отключить питание с подключенных потребителей;
  3. проверить исправность устройства кнопкой «Тест».

Автоматический режим начинает работать сразу после ручной подачи питания и способен выполнять только отключения схемы при возникновении в ней токов утечек. Функция повторного включения УЗО при пропадании питания сети применяется у отдельных, наиболее сложных конструкций.

Эксплуатационными задачами УЗО являются:

  1. подача напряжения к потребителям;
  2. исключение ложных срабатываний при прохождении токов нагрузки;
  3. ручное отключение в нормальном режиме и защитное — при пробоях изоляции в контролируемой схеме.

Работа автоматики УЗО предотвращает:

  • получение электрических травм человеком, попавшим под напряжение электроустановки;
  • возникновение пожаров здания при нарушении проводки.

Основные технические характеристики

К ним относят:

  • принцип действия, основанный на использовании электромеханической либо электронной схеме;
  • значение тока номинальной нагрузки;
  • уставка срабатывания дифференциального органа, пределы ее настройки;
  • число полюсов;
  • способ установки;
  • напряжение рабочей сети.

Параметры срабатывания УЗО наносят прямо на его корпусе с лицевой стороны для удобства чтения даже после установки прибора внутри электрического щитка.

Принципы-маркировки-УЗО

Принцип работы УЗО

Рассмотрим его на примере обычной модели, используемой в однофазной квартирной проводке.

Режим нормальной работы и возникновения утечки

Прибор устанавливают в распределительном щитке и подключают к проводам фазы и нуля с учетом полярности и назначения клемм, которые четко обозначены на корпусе.

Принцип-работы-УЗО
При питании нагрузки ток проходит по магистрали фазы от верхней клеммы к нижней (направление I1), затем к подключенным приборам и возвращается через нижнюю клемму УЗО к верхней (направление I2) в ноль схемы питания. Оба внутренних токовода фазы и нуля смонтированы внутри общего магнитопровода и наводят в нем магнитные потоки Ф1 и Ф2, пропорциональные величине своего тока. На этом принципе работает орган сравнения УЗО.

Если изоляция хорошая и утечки отсутствуют, то создается баланс между проходящими токами, приводящий к взаимному устранению магнитных потоков. Когда же возникает пробой изоляции, то часть тока фазы станет стекать через корпус бытового прибора на потенциал земли и сквозь нее вернется на нулевой потенциал трансформаторной подстанции.

Таким образом, ток фазы раздвоится на два потока через:

  1. электрическую схему работающего бытового прибора;
  2. обходную, случайно образованную утечку через контур земли.

В итоге значение I2, проходящего в нуле УЗО будет уменьшено на ток утечки и сформирует меньший по величине магнитный поток Ф2. Возникнет дисбаланс магнитных потоков ΔФ=Ф1-Ф2 в сердечнике общего магнитопровода.

Для съема сигнала о возникновении тока утечки вокруг тороидального сердечника органа сравнения намотана обмотка измерительного органа. При возникновении дисбаланса магнитных потоков в ней наводится пропорциональный созданной разности электрический ток, который транслируется на обмотку токового реле и при определенной величине уставки вызывает срабатывание исполнительного органа, отключающего в автоматическом режиме силовые контакты УЗО.

Режим проверки работоспособности кнопкой «Тест»

Эта функция предназначена для обеспечения периодического контроля состояния защиты пользователем вручную, что значительно повышает безопасность и надежность применения УЗО.

Во внутренней схеме между потенциалами фазы и нуля через токоограничивающий резистор R и дополнительный силовой контакт подключена кнопка проверки исправности «Тест».

При ее нажатии часть тока фазы, незначительно превышающая величину уставки (так подобран резистор R), отводится на ноль, минуя путь через магнитопровод. Таким способом создается дисбаланс токов, приводящий к срабатыванию исполнительного органа при исправном УЗО.

Если же снятия питания устройством защитного отключения в режиме «Тест» не происходит, то УЗО считается неисправным и должно выводиться из эксплуатации, заменяться работоспособной моделью.

Рекомендуемая минимальная периодичность проведения тестов: 1 раз в месяц.

Способы действия

По конструктивному исполнению УЗО классифицируют на модели:

  1. электромеханического типа, работающих автономно;
  2. электронных конструкций с дополнительным блоком питания.

Эдектромеханическое-и-электронного-УЗО
Каждая из схем имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим их на примере частного случая обрыва нуля от питающей сети при образовании потенциала фазы на корпусе подключенного прибора.

Электронное УЗО

Для работы схемы логики защиты требуется питание, а при отгорании нуля в проводке оно пропадет, ибо на блок питания будет поступать только потенциал фазы. Когда он через пробой изоляции проявится на корпусе стиральной машины, то при контакте с человеком через его тело станет стекать ток на землю.

Электронное-УЗО-в-двухпроводной-сети
Но, УЗО при этом не сработает и свою защитную функцию не выполнит. Единственная надежда на спасение — работа автоматического выключателя по факту превышения его тока уставки. А для этого необходимо подключение корпуса прибора к РЕ-проводнику.

Электромеханическое УЗО

Во время пропадания питающего нуля в магнитопроводе сразу возникает дисбаланс потоков, приводящий к отключению питания со схемы.

Допустим с большим натягом, что в момент касания человеком работающего электроприбора произошло совпадение по времени двух неисправностей:

  1. пробой изоляции на корпус;
  2. обрыв нуля питающей проводки.

Электромеханическое-УЗО-в-двухпроводной-сети
Какая-то часть тока утечки пройдет через тело пострадавшего, но она не принесет значительного вреда из-за быстрого отключения фазы.

Оба приведенных примерах показали явное преимущество электромеханических приборов над электронными. Однако, оно характерно для простых бюджетных моделей.

У более сложных конструкций используются блоки питания, способные работать при пропадании напряжения сети за счет накопленной ранее энергии или имеющие автономные источники. В их маркировке используется буква «Д»: УЗО-Д.

Такие защиты способны отключать утечку:

  • с заранее заданной задержкой по времени;
  • без нее.

Дополнительными функциями этих устройств могут быть:

  • автоматическое повторное включение (АПВ) питания после пропадания и восстановления напряжения сети;
  • запрет АПВ;
  • различные условия селективной работы;
  • возможности использования АВР — автоматического включения резерва (модели серий S и G).

Формирование принципа селективности УЗО

Времена срабатывания в зависимости от возникновения различных дифференциальных токов утверждены требованиями ГОСТ P 51326.1-99.
Времена-отключения-УЗО
Преимущества конструкций УЗО серий S хорошо видны на графике сравнения времен отключения от тока утечки. Для примера взяты защиты общего типа с уставкой 30 мА и серии S на 100 мА.
Графики-времен-сраабтывания-УЗО
Времена УЗО серии G укладываются в предел 0,06÷0,08 секунды.

За счет этих характеристик создается каскадность работы разветвленных схем, формируется оптимальная иерархия алгоритмов отключения.

Для избирательности работы УЗО также широко применятся регулировка или подбор уставки тока утечки.


Ток нагрузки УЗО

Номинал

При маркировке корпуса указывается величина номинального тока, на которую рассчитана конструкция механизмов для длительной эксплуатации. Она всегда соответствует значениям стандартного ряда номинальных токов, принятых для электрооборудования.

Форма колебаний

Вид тока оказывает влияние на работу дифференциального органа. Поэтому он учитывается в конструкции различных моделей и обозначается типами: А, АС, В и графическими изображениями на корпусе.
Типы-УЗО-по-форме-рабочего-тока
Защиты типов «А», «АС» надежно работают при резком или плавном нарастании дифференциального тока. Схема АС лучше всего функционирует в бытовой электропроводке с синусоидальными гармоничными колебаниями.

Если при регулировании скоростей вращения электродвигателей применяются симисторные или тиристорные схемы управления, обрезающие форму идеальной гармоники, то для защиты таких приборов используют УЗО типа «А».

Тип «В» применяется в качестве защиты объектов, питающихся выпрямленным током разной формы, и чаще всего используется в мастерских или на промышленных предприятиях.

Реакция на превышение нагрузки сети

УЗО не предназначено для защиты потребителей от скачков токов выше номинального значения и само может выйти из строя при возникновении таких неисправностях в сети. По этой причине оно никогда не должно работать автономно и устанавливается совместно с подобранным автоматическим выключателем.

Для правильной работы обеих защит следует учитывать их особенности:

  1. автомат отключает токи 30%-ного перегруза исключительно тепловым расцепителем с временем задержки около часа;
  2. это время механизмы УЗО подвергаются перегреву и могут сгореть.

Чтобы исключить подобную ситуацию номинал автомата выбирают на ступень меньше, чем у УЗО.

Что такое дифференциальный автомат

Часто продавцы и маркетологи указывают, что УЗО способно отключать неисправности, связанные не только с токами утечек, но и перегрузами сети в сочетании с короткими замыканиями. Действительно, такие устройства существуют, выпускаются большим ассортиментом и надежно работают.

Только называются они дифференциальными автоматами, а не УЗО и объединяют в своей конструкции функции автоматического выключателя и устройства защитного отключения, встроенных в едином корпусе.

Подобные защиты занимают меньше места, настроены на заводе для совместной работы по номинальному току, обладают рядом других преимуществ, но, стоят дороже.

Уставка срабатывания дифференциального органа

Этот параметр ограничивает ток утечки в схеме и потому является одним из главных условий обеспечения безопасности. Для защиты электрооборудования внутри влажных или сырых помещений (ванная, парная, душевая) используют приборы с уставкой в 10 миллиампер.

Жилые комнаты защищают УЗО, работающими от 30 мА и ниже.

При разветвленной проводке внутри здания с большим количеством потребителей, розеток, соединительных распред коробок создается естественный фон из множества утечек через даже исправную изоляцию, который способен осуществить нагрев ее отдельных участков и вызвать пожар.

Для контроля подобной ситуации, особенно при использовании старых алюминиевых проводов, на вводе в здание или разветвленную сеть электропроводки квартиры устанавливают УЗО с током уставки 100 либо 300 мА. Их принято называть по функции выполняемой задачи — противопожарными.

Приборы УЗО, по отношению к дифференциальному току, делят на 2 класса:

  1. подвергающиеся регулировке на срабатывание;
  2. без нее.

Первая группа может корректироваться:

  • плавно:
  • дискретно.

Но для домашней сети обычно подобные настройки не требуются.

Число полюсов на УЗО

Принцип работы УЗО связан с суммированием токов в органе сравнения. Все они должны проходить внутри общего магнитопровода чтобы создавать общий баланс. Например, четырехполюсное УЗО способно нормально работать в трехпроводной или двухпроводной цепи, но без использования дополнительных полюсов.

Четырехпроводное-УЗО-в-двухпроводной-сети
В этом случае ничто не будет мешать работать органу сравнения, хотя такой способ чаще всего экономически нецелесообразен.

Однако, к нему прибегают при строительстве с однофазной сетью, которая будет переделываться в четырехпроводную либо для обеспечения аварийной замены неисправного устройства.


Способ монтажа

Устройства защитного отключения производители выпускают в корпусах разных типов с целью расширения возможностей использования.

Для стационарной установки внутри распределительного щитка применяется крепление универсального типа — на DIN-рейку.

виды-УЗО
УЗО-розетка устанавливается внутри стены на место старой демонтированной конструкции. Если нет интереса заниматься подобной переделкой, то можно просто купить защиту в виде переходника.

Небольшая конструкция УЗО, вмонтированная в корпус вилки переносного электроприбора, защищает человека при работе с электроэнергией в условиях повышенной опасности.

Подключая мобильные конструкции УЗО, убеждайтесь в наличии РЕ-проводника.

Номинальные напряжения

Внутри бытовой сети используются УЗО, рассчитанные на работу при разности потенциалов 230 вольт в двухпроводной схеме и 0,4 кВ — для трехфазных потребителей.

Дополнительные возможности

Современные защиты постоянно совершенствуются, приобретая новые возможности. К ним подсоединяют разнообразные устройства, приспосабливают корпуса для работы в различных агрессивных средах.

К примеру, для работы защит в условиях возникновения импульсных перенапряжений в схеме созданы конструкции УЗО со встроенным варистором.

Чтобы гарантированно исключить получение электротравмы при эксплуатации электроэнергии в собственном жилище необходимо не только правильно подобрать устройство защитного отключения к конкретным условиям эксплуатации, но и настроить его срабатывание. Не стоит забывать и про периодическое обслуживание и проверку работоспособности.

При эксплуатации возможны случаи частого срабатывания УЗО по разным причинам. Как поступать в этом случае? Это тема отдельной будущей статьи.

А сейчас для закрепления темы посмотрите хороший видеоролик.

Делитесь статьей с друзьями, подписывайтесь на анонсы новостей через соцсети.

  1. 5
  2. 4
  3. 3
  4. 2
  5. 1
(18 голосов, в среднем: 5 из 5)

4 комментария

  1. Как же работает УЗО? Что за волшебный аппарат такой, как может он понять, что возникла утечка электротока?

  2. Вроде бы вся статья постоянно объясняет, как УЗО “понимает”, что возникла утечка электрического тока. Заострю еще раз ваше внимание на принципе работы дифференциального органа.
    Вокруг любого провода с током всегда наводится магнитное поле. Вектора тока и магнитной индукции расположены перпендикулярно. У УЗО провода фазы и нуля проходят через общий магнитопровод.
    Ток фазы идет от трансформаторной подстанции к потребителю через магнитопровод УЗО, а возвращается по нулевому проводу к ТП через тот же магнитопровод. Ток образуется только в замкнутой цепи, идет по кругу.
    Внутри магнитопровода УЗО проходят два провода, по которым ток идет один и тот же, но в противоположных направлениях. От каждого провода в магнитопроводе образуется магнитный поток. Поскольку ток один и тот же, то его одинаковая величина в обеих проводах наводит равные магнитные потоки.
    Опять же, встречное направление токов индуцирует магнитные потоки противоположных знаков. Поэтому у нормальной домашней сети, когда нет токов утечек, в дифференциальном органе УЗО сумма магнитных потоков равна нулю.
    Но, если утечка тока где-то возникнет, то на эту величину снизится ток нулевого потенциала и создаст меньший магнитный поток.
    В магнитопроводе возникает дисбаланс магнитных потоков, который сразу регистрируется исполнительным органом и УЗО срабатывает.

    1. Просто-напросто можно заменить сложное слово «дисбаланс» словом «разница», УЗО срабатывает из-за разницы токов к нагрузке (фаза) и от нагрузки (нуль).

      1. Благодарю за дополнение, Виктор.
        Кому-то действительно будет лучше понять слово «разница».

Ответить

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *