Умный дом и безопасность электропроводки с защитой УЗМ-51М

Насыщенность бытовой техники с большим потреблением электроэнергии в современной квартире требуют от хозяев повышенного внимания к надежности эксплуатации электрооборудования.

Особую актуальность этот вопрос представляет для владельцев зданий из горючих, легко воспламеняемых материалов.

Наши советы призваны помочь домашнему мастеру с выбором способов повышения безопасности бытовой проводки для электрической схемы умного дома за счет использования устройств защиты многофункциональных серии УЗМ 51М с поясняющими картинками, схемами и видеороликом.

Их выпуском стала заниматься российская электротехническая компания из Санкт Петербурга «Меандр».


Принципы работы реле УЗМ-51 и его модификаций

Необходимость внедрения подобных устройств возникла давно. Она является довольно актуальной в жилых зданиях с устаревшей проводкой.

Причины создания защиты

Электрическая проводка является техническим устройством, которое, как и всякое другое, имеет определенный ресурс, а со временем подвержено разрушению по многим причинам:

  • от воздействия солнечной радиации;
  • в результате неумелого или небрежного монтажа;
  • при случайных неквалифицированных ремонтных работах, связанных со сверлением или штроблением стен;
  • из-за грызунов и ряда других факторов.

Повреждение изоляции под действием солнечного света

При этом страдает не только слой изоляции, но материал токопроводящей жилы или созданные контактные соединения. В результате нарушаются условия для протекания электрического тока, возникает излишний нагрев проводки или ее искрение. Это прямая предпосылка к возгоранию и возникновению пожара.

Особую опасность представляют деревянные дома, а также построенные из бруса и СИП-панелей, в которых проложена закрытая проводка с нарушениями требований ПУЭ. Типовые защиты на основе автоматических выключателей, УЗО и реле контроля напряжения не всегда способны своевременно отреагировать на такие повреждения и отключить с них напряжение.

Физические процессы, учитываемые УЗМ 51

Основной электротехнический закон Ома описывает соотношения между электрическими величинами:

  • протекающим по цепи током;
  • приложенным к схеме напряжением;
  • действующим сопротивлением.

Закон Ома

Они взаимосвязаны и влияют друг на друга. Когда к нормальной электропроводке с подключенным оборудованием приложено напряжение идеальной синусоиды, то токи нагрузки, проходящие в ней, работают в штатном рабочем режиме без излишнего нагрева с побочными явлениями.

Если же изоляция проводки нарушилась или коммутационные контакты ослабли, то в проблемных местах возникают микроскопические дуги, создаются дополнительные токи и сопротивления, которые начинают искажать форму синусоиды напряжения от начального вида гармоники.

Графики изменения синусоид тока и напряжения при возникновении микродуги

Историческая справка

Благодаря развитию микропроцессорной техники, работающей на цифровых технологиях, все изменения формы напряжения при аварийных ситуациях в проводке удалось фиксировать. За счет этого стали создаваться защиты, реагирующие на появление микродуги в подключенной проводке. Инициатором их создания в 1996 году выступила компания Сименс.

Виды устройств дуговой защиты для быта
Через три года ее продукция получила международное признание и подтверждение нормативами МЭК. С тех пор зарубежные компании массово выпускают устройства дуговой защиты для бытовой электропроводки.


Как устроено и работает реле УЗМ-51

Компания Меандр учла опыт предшествующих разработок и создала защиту, реагирующую на все виды аварий в бытовой проводке.

Решаемые задачи

Устройство защиты многофункциональное реагирует на:

  • возникновение последовательной нагрузке дуги в фазном или нулевом проводе;
  • создание дуги параллельной нагрузке или ее пути через контур земли;
  • появление скачков или провалов уровней напряжения;
  • проникновение в защищаемую схему проводки импульсов перенапряжения.

Виды аварий в бытовой электрической проводкой

Конструктивное исполнение

Корпус

Реле многофункциональное выпускается в стандартном модульном исполнении, предусматривающем стационарное крепление на Din-рейку за счет обычного переднего подключения.

Устройство защиты многофункциональное

Варианты защиты корпуса соответствуют нормативам IP с классами от IP20 до IP40.

Входные клеммы реле расположены сверху модуля и промаркированы L и N, а выходные — снизу. Органы управления и индикации протекающих режимов размещены с передней стороны.

Внутренняя электрическая схема

Разберем на примере модели УЗМ-51МД. Фазный входящий провод подключается на клемму L. Во внутренней цепи к реле нему подключены:

  • измеритель тока УЗИс — устройства защиты от искрения;
  • силовой коммутационный контакт, отключающий нагрузку при возникновении аварий.

Рабочий ноль внутри реле нигде не разрывается, а вход с выходом соединены напрямую.

Схема функциональная УЗМ-51МД

При возникновении аварии со срабатыванием УЗМ-51 происходит отключение потенциала фазы с нагрузки, а ноль остается подключенным. Эта же схема работает у всех однополюсных автоматических выключателей.

Измеритель тока передает информацию на логическую часть реле, которая постоянно отслеживает ее состояние, коммутируя контакт по подготовленным алгоритмам.


Диаграмма работы УЗМ по напряжению

Для более подробного анализа рассмотрим принятые пределы:

  • величин напряжения;
  • задержек времени.

Диаграмма работы устройства многофункциональной защиты

Зоны срабатывания по напряжению

При уровне 100% номинальной величины защита не имеет оснований к срабатыванию.

Для работы защиты создаются две разных зоны отключения с:

  1. установленной задержкой;
  2. ускорением.

Границы первой зоны определяются верхним и нижним уровнем допустимого напряжения. На срабатывании УЗМ-51 будет немного сказываться режим гистерезиса. Его необходимо учитывать.

Зона работы с ускорением имеет больший диапазон, ограничивается верхним и нижним порогом аварийного напряжения.

Граница проникновения импульсов перенапряжения

Во входной цепи электрической схемы расположен варистор, который при обычном режиме питания обладает высоким сопротивлением и не мешает реле нормально функционировать.

Когда на защищаемый участок извне проникает высокочастотный импульс перенапряжения, то полупроводниковый переход варистора пробивается и шунтирует входной аварийный сигнал, срезая его значение до безопасной величины.

Временные характеристики

К ним относят:

  • включение под нагрузку t1 — 5 минут или другое, в зависимости от настройки;
  • работу в зоне ускоренного отключения t2 — до 20 мс;
  • задержки на отключение:
    • t3 при повышении напряжения t3 — 0,2с;
    • t4 при провале питания ниже допустимого уровня — 100 мс;
    • t5 при пониженном напряжении — 10 с.

Аналогия работы УЗМ-51 и реле контроля напряжения РКН

На первый взгляд оба этих устройства выполняют единую задачу:

  • пропускают оптимальной напряжение на рабочую схему при нормальном режиме работы;
  • Нормальный режим работы трехфазной сети

  • отключают питание при авариях, например, при обрыве нуля.
  • Обрыв нуля в трехфазной сети

Однако принцип работы электромагнитного или статического реле контроля напряжения отличается от того, который используется в УЗМ-51. Поэтому эти два устройства не являются взаимозаменяемыми, а считаются дублирующими.

Реле контроля напряжения специально создано для отслеживания таких режимов, а УЗМ-51 только дополнительно их осуществляет.

Совместимость УЗМ-51 и устройств от импульсных перенапряжений УЗИП

Ситуация напоминает предыдущий случай. Для защиты квартиры обычно используют УЗИП класса III, работающий как последовательная ступень предшествующих защит.

УЗМ-51 имеет встроенный варистор, выполняющий те же функции. Поэтому полностью исключить из работы УЗИП, полагаясь только на работу устройства защит многофункциональные не стоит. Они должны дублировать друг друга.

Времятоковые характеристики срабатывания защиты

Сопоставим параметры работы УЗМ с автоматами и УЗО по току. Это позволит сделать практический вывод для их применения.

Сравнение с автоматическими выключателями

Для анализа используем график работы автоматических выключателей, широко применяемых в бытовой проводке с характеристиками B, C и D.

Времятоковые характеристики срабатывания защит

По оси ординат расположено время срабатывания в секундах, а абсцисс— кратность протекающего через схему тока аварийных процессов. Автоматический выключатель работает по принципам контроля температуры нагрева теплового расцепителя и силы электромагнитного притяжения сердечника катушки отключения.

Линия тока работы защиты УЗМ-51 при последовательной дуге показана коричневым цветом, а параллельной — красным. Они значительно отличаются от времятоковой характеристики автоматических выключателей. Делаем вывод: рассматриваемые устройства должны работать совместно как дублирующие.

Работа УЗМ и УЗО

Оба устройства защиты контролируют состояние изоляции электрической схемы.

УЗО постоянно отслеживает процесс возникновения токов утечек, суммируя геометрическим способом величину тока фазы с нулем, отключает свои силовые контакты при их отклонении от нормы.

Принцип работы УЗО

Принцип работы УЗМ по току иной. Опять приходим к выводу, что выполняя одинаковые задачи рассматриваемые защиты работают различными способами и взаимно дополняют свои возможности.

Устройство защиты многофункциональное УМЗ-51МД, как и его другие модификации, не может полностью заменить работу специальных защит тока и напряжения. Оно создано для совместного использования с ними.

Особенности эксплуатации

Возможность работы в сети 380 вольт

Все модели устройств защиты многофункциональной выпускаются для работы в однофазной бытовой сети. Но их можно подключить к трехфазной системе питания.

С этой целью в каждый фазный провод достаточно врезать отдельное реле, а нулевой проводник подключить по общей схеме и вывести на выход.

Схема защиты трехфазной сети УЗМ-51МД

Место установки

Располагать защиту можно на вводном щите или на каждой отходящей линии. В первом случае создается экономия денег, но затрудняется поиск неисправностей после срабатывания защиты и отключается вся квартира.

Зависимость от системы заземления здания

Реле УЗМ способно нормально работать при любой конфигурации систем электроснабжения: ТТ, TN-C, TN-C-S, TN-S.

Особенности срабатывания

В алгоритме реле предусмотрено время подготовки к работе после подачи на устройство питания с проверкой его качества внутренней схемой. Этот процесс отображается светодиодами индикации.

После выхода на режим в случаях отклонения напряжения от нормальных величин происходит аварийное отключение с возможностью автоматического восстановления питания после устранения неисправностей.

При возникновении тока искрения в сети происходит отключение схемы питания с последующим повторным включением с задержкой по времени. Когда оно происходит неуспешно, то необходимо искать место повреждения в проводке для устранения возникшей неисправности.

Поиск мест повреждения

При срабатывании реле, контролирующего несколько участков электропроводки, допустимо отключать один из них из схемы и повторно включать УЗМ для анализа состояния оставшихся цепочек. Защита перестанет срабатывать на исправной проводке, чем сократит масштабы поиска неисправностей.

Для закрепления материала рекомендуем посмотреть видеоролик Андрея Кулагина «УЗМ-51. Оборудование умного дома».

Напоминаем, что сейчас вам удобно задать вопросы в комментариях или поделиться статьей с друзьями в соц сетях.

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

Ответить

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