Книга замечательна своей полной и доступной подачей информации. Автором является директор компании АСТРО-УЗО (uzo.ru), отечественного разработчика и производителя устройств защитного отключения (УЗО).
Что такое УЗО в электрике: назначение, принцип работы и схемы
Вы, вероятно, интересуетесь вопросом: что такое УЗО и для чего оно необходимо? В этой статье мы постараемся всесторонне ответить на данный вопрос. Прежде всего, следует узнать, что аббревиатура УЗО расшифровывается как Устройство Защитного Отключения.
Несмотря на современные методы защиты электрических проводов от контакта с людьми и возможных негативных последствий, от утечек в электрической сети полностью избавиться не удалось. В таких ситуациях УЗО оказывается незаменимым помощником. Этот прибор практически моментально реагирует на повышенное значение тока в случае утечки и отключает питание.
УЗО является одним из наиболее критически важных компонентов в системе защитной автоматизации, охраняющей электрические сети. Устройство управляет электрическими цепями и защищает их от нежелательных токов, которые могут протекать по токопроводящим путям в условиях, когда это небезопасно. Это значительно увеличивает вероятность того, что ваш дом или бизнес окажется в безопасности от рисков, связанных с пожарами, а люди не пострадают от электрического удара.
Стоит отметить, что это устройство может как включать, так и выключать электрические цепи. Проще говоря, УЗО может изменять конфигурацию электрической цепи, что подразумевает его переключение.
Для чего нужно УЗО и зачем его устанавливают
Многие пользователи слышали о существовании такого удивительного устройства, как УЗО, однако не все понимают его предназначение. Разобраться в основных принципах работы данного устройства можно даже без углубленных знаний в области электричества. Ранее УЗО не использовались в жилых домах, но с течением времени их установка стала нормой, поэтому важно выяснить, что это за устройство.
Как уже упоминалось, УЗО устанавливаются для предотвращения утечки тока, которая может привести к перегреву проводки и возникновению пожаров. Более того, УЗО защищает пользователей от поражений электрическим током, которые могут вызвать серьезные проблемы со здоровьем или, в худшем случае, привести к смерти при контакте с оголенными проводами и токопроводящими частями электроприборов.
Важно! УЗО отличается от автоматических устройств, предназначенных для защиты проводов от перегрузки и короткого замыкания. Основное назначение УЗО — значительно повысить безопасность людей.
Назначение и принцип действия
Релейные устройства для электрических сетей, призванные обеспечить защиту от прямого прикосновения в опасных зонах, а также защиту оборудования, представлены разнообразием конструктивных исполнений.
Особенности селективных аппаратов
Ключевой деталью селективных устройств является наличие в их схеме функции выдержки времени отключения цепи, питающей нагрузку.
Обычно этот параметр превышает 40 мс, что означает, что селективные аппараты не предназначены для защиты от поражения при прямом контакте с электротоком.
Ассортимент устройств, используемых для защиты в процессе эксплуатации электрических сетей, предлагает широкий выбор. Практически все виды УЗО допустимо применять как в однофазных, так и в трехфазных электрических системах.
Кроме того, стоит отметить хорошую устойчивость селективных аппаратов к скачкам тока и напряжения. Благодаря этому свойству практически полностью исключается риск ложных срабатываний и, следовательно, отключений цепи. Подробно о селективности автоматических выключателей рассказано в соответствующих материалах.
Как правило, на практике используются устройства, у которых номинальный ток находится в диапазоне от 25 до 100 А. В то же время величина дифференциального тока утечки варьируется в пределах 0,1-0,3 А.
Изготавливаются как двухполюсные, так и четырехполюсные варианты УЗО. Каждый из видов активно применяется в составе сложных каскадных схем.
Принцип действия и устройство УЗО типа S
Отличительные характеристики селективных устройств ограничиваются только ранее упомянутыми аспектами.
Во всех остальных конструктивных и функциональных деталях особой разницы между селективными аппаратами и устройствами общего назначения не наблюдается.
Принцип работы модулей сводится к одной единственной цели — предотвращению возможных утечек тока, представляющих потенциальную угрозу пользователям различной электротехнической техники. Кроме того, УЗО селективного типа также препятствует повреждению оборудования.
Основной принцип действия, таким образом, остается стандартным и применимым ко всем приборам защитного назначения из группы УЗО:
- Устройство содержит дифференциальный трансформатор.
- Этот трансформатор выполняет сравнение контрольных токов.
- Разница подается на чувствительный элемент.
- Если разница превышает установленный пороговое значение, происходит отсечение.
Это и есть основной принцип работы в его обобщенном виде. Однако следует также отметить такую особенность, как зависимость работы приборов от источника питания.
На практике применяются два конструктивных варианта УЗО селективного типа (и общих тоже). Один из вариантов работает от внешнего питания, тогда как другой полностью зависим от собственных источников.
Четырехполюсный модуль, встроенный в однофазную сеть, как правило, собирается на основе традиционного решения, при котором используется вводной автомат, счётчик учета электрической энергии, а далее следует селективное УЗО.
Традиционные сферы применения прибора
Как уже упоминалось, данную модификацию защитных устройств не применяют для предотвращения непосредственного контакта.
Чаще всего УЗО функционирует в качестве блокировщиков, предупреждающих возможные пожары, возникающие из-за перегрева электрических проводов или механических систем.
Прямой контакт с устройствами, особенно бытового назначения, — распространенное явление. Однако в случае токовой утечки такое взаимодействие может иметь тяжелые последствия. УЗО типа S не обеспечит защиту от непосредственного контакта в условиях утечки, но для этой цели существуют другие виды защитных устройств.
Указанные УЗО также служат защитными средствами против короткого замыкания в цепях питания ценных и дорогостоящих приборов и систем, а также в цепях питания важных технологических процессов.
Установка селективных устройств часто применяется в сложных каскадных электрических схемах, где на каждом ответвлении вливаются нагрузки различного типа и с разными уровнями тока.
Каскадное схемное решение по разводке электрической сети с применением защитных модулей селективного типа является одной из распространенных практик, используемых при электрификации жилых зданий.
При такой конфигурации системы разветвления электрической сети с использованием селективных приборов обеспечивается надежная защита отдельных участков.
Кроме того, каждое отдельное УЗО может в случае аварийной ситуации помочь в быстрой локализации дефекта и уменьшении его последствий.
Устройство защитного отключения: принцип действия и как его выбрать
Устройство защитного отключения, или УЗО, — это электрический прибор, основное назначение которого заключается в защите электрических цепей. Устройство предназначено для быстрого обнаружения дифференциальных токов и размыкания электрической цепи в случае утечки и нарушения изоляции в проводах или электроприборах. Таким образом, данное устройство обеспечивает предотвращение возможных пожаров и защиту людей от электрического удара. Например, если вы случайно уронили фен в воду, УЗО быстро обнаружит утечку тока и оперативно отключит питание на всей сети, тем самым обезопасит вас от удара током или пожара.
УЗО способно включать и выключать электрические цепи, производя их коммутацию.
Как возникают утечки? Во-первых, они могут происходить при прикосновении к токопроводящим элементам или металлическим устройствам, которые в результате неисправностей попали под высокое напряжение. Во-вторых, утечка может произойти из-за недостаточной изоляции электрических проводов, возникшей в результате некачественного монтажа. Эти факторы могут привести к серьезным последствиям, вплоть до удара током или возгорания проводки. Именно УЗО помогает отключить электрическую цепь до того, как значение тока достигнет критического уровня.
Согласно правилам устройства электроустановок, установка УЗО обязательна в санитарно-технических помещениях, ванных и душевых, а также для наружных розеток.
Принцип работы УЗО
Давайте подробнее рассмотрим устройство и принцип работы защитного аппарата. Главным рабочим элементом устройства является встроенный дифференциальный трансформатор, который выполняет уравнивание значений тока в проводнике, движущегося к нагрузке, и значения, возвращающегося в сеть. Эти два значения должны быть равными друг другу, а сумма магнитного потока должна равняться нулю. Рассмотрите схему ниже, которая демонстрирует активацию лампочки через УЗО.
Схема наглядно показывает, что токи I1 и I2, а также создаваемые ими магнитные потоки, движутся навстречу друг другу и, при равенстве входящего и выходящего токов, они уравновешиваются, создавая нулевой суммарный магнитный поток. Это происходит в соответствии с законом электромагнитной индукции, который утверждает, что для любого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через контур, с учетом знака минус.
Кроме того, устройство УЗО включает такие элементы, как:
- Контрольное магнитоэлектрическое реле, действие которого основано на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током в обмотке, подведенном извне.
- Соленоид для управления основными контактами — обмотка в форме цилиндра.
- Элементы диагностики.
Виды и типы УЗО
Современный рынок электроприборов предоставляет довольно широкий выбор моделей УЗО. Для того чтобы правильно выбрать устройство по конкретной ситуации, важно разбираться в их технических характеристиках и типах.
По принципу срабатывания можно выделить:
- Электромеханические УЗО — это устройства, для срабатывания которых требуется только наличие дифференциального тока в поврежденной цепи. Такие устройства, как правило, дороже и более безопасны.
- Электронные УЗО работают в зависимости от напряжения сети: для полного отключения аварийного участка электроцепи им требуется сеть как внешний источник, чтобы запитать встроенную электрическую схему с электронным усилителем. При отсутствии сетевого питания электронное УЗО не сработает при возникновении утечки. Такой тип устройства менее надежен и, соответственно, пользуется меньшим спросом.
- Селективные УЗО — это устройства, которые могут отключать только дефектный участок, сохраняя работоспособность остальных цепей. Таким образом, если утечка произошла в одной комнате, отключение произойдет только в этом помещении, а не на всей электропроводке. Избирательность — ключевой момент для этого вида УЗО.
- Противопожарные УЗО — предназначены для установки в щитах учета или распределительных этажных щитах. Основная цель их применения заключается в защите вводного кабеля или линий потребителей, которые не защищены с помощью дифференциальной защиты.
Другие статьи
Причины мигания света в квартире и методы их устранения
Мигание света в квартире может стать не только неприятной, но и даже тревожной проблемой, особенно если это происходит с высокой частотой или без видимой причины.
Что такое клеммник для соединения проводов, как они работают, их плюсы и минусы
Это электрическое соединительное устройство, которое применяется для соединения двух или более проводников. Эти устройства широко используются в электрических системах для обеспечения надежного и безопасного контакта между проводами.
Какой электрощит выбрать для квартиры
Электрощит — это устройство, представляющее собой металлический или пластиковый корпус, внутри которого размещены электрические компоненты, такие как автоматические выключатели, УЗО, дифференциальные автоматы и другие элементы, обеспечивающие защиту электрических цепей.
Принцип работы и схемы подключения реле контроля фаз
Реле контроля фаз — это компонент электрической схемы, играющий ключевую роль в гарантировании стабильной и безопасной работы электрооборудования, предотвращая его повреждение и аварии. Чтобы понять его функциональность и область применения в электротехнической сфере, необходимо рассмотреть основные параметры работы устройства.
Как установить тройную розетку в один подрозетник
Сейчас в современных квартирах наблюдается рост количества бытовой техники, что повышает спрос на размещение большего количества розеток, особенно в просторных помещениях. Для решения этой проблемы владельцы квартир часто устанавливают блоки, содержащие три и более розеток.
Что такое кабель-канал и для чего он нужен
По сути, кабель-канал — это конструкция, в которую укладываются один или несколько электрических проводов или кабелей. Он может быть выполнен из металла, пластика, стекловолокна или других материалов в зависимости от назначения. Кабель-каналы обычно устанавливаются в стенах или потолках для защиты проводки от механических повреждений и влаги.
Сенсорный выключатель: что это и как выбрать
Сенсорный выключатель — это электронное устройство, позволяющее пользователю управлять электрической цепью простым прикосновением к поверхности, выполненной из металла. Он работает, фиксируя прикосновение и, соответственно, активируя реле или другой переключатель на основании этого контакта. Данный тип переключателей часто используется в таких приложениях, как управление освещением, системы безопасности, автоматизация домашнего хозяйства и другие.
Противопожарные УЗО? Они все противопожарные!
Если обратиться к каталогу производителей, можно заметить, что УЗО бывают с различными дифференциальными токами. Причина выбора устройства с током в 30 мА понятна, так же как и с 10 мА — это более чувствительные устройства, предназначенные для более осторожной защиты, однако остаётся вопрос, для чего предназначены устройства с током 100 мА и даже 300 мА? Ведь подобные токи могут привести к летальному исходу!
Эти устройства нередко называют «противопожарными», поскольку их способность защищать человека от электрического тока незначительна, а вот защитную функцию при повреждении изоляции они все еще выполняют. Если изоляция оказывается нарушена и происходит контакт с другим проводником, то может возникнуть электрическая дуга, которая приведет к обугливанию изоляционного материала и выделению тепла. Это может стать причиной воспламенения соседних горючих материалов. Если повезет, и ток дуги окажется небольшим, автоматический выключатель не сработает. Однако выделяемое тепло и высокая температура могут быть достаточными для возникновения пожара. Конечно, впоследствии, когда огонь повредит изоляцию, возможен короткое замыкание, что приведёт к срабатыванию автоматического выключателя, но в этом случае пожар уже будет в разгаре.
Да будет срач!
Существует множество споров о том, какое УЗО лучше — электромеханическое или электронное. В электромеханическом УЗО для отключения используется энергия дифференциального тока, поэтому оно также может сработать в случае обрыва нулевого проводника; при этом оно не содержит уязвимой электроники, но включает в себя хрупкую механику. Электронное УЗО нуждается в питании для работы своих электронных компонентов, поэтому при обрыве нуля оно перестает функционировать, часто не отключая цепь. Каждая из конфигураций имеет свои плюсы и минусы. Для защиты от обрыва нуля я настоятельно рекомендую устанавливать реле контроля напряжения.
Однако, так как многие читатели ожидают от меня конкретного ответа, скажу, что это не так принципиально. Существуют строгие требования стандартов, характеристики, которые должны быть соблюдены, а также цена на рынке. Производители создают продукты в соответствии с этими требованиями, и то, как они этого достигают, не является первостепенным. Если же производитель обладает низким уровнем качества, то отсутствие электронных компонентов не гарантирует высокую надежность прибора. Кроме того, ни один производитель не смог создать УЗО типа B без применения электроники.
На передней панели УЗО имеется кнопка «тест», которая с помощью резистора замыкает цепь, имитируя появление дифференциального тока. Если УЗО отключается при нажатии этой кнопки, значит, оно исправно. Производители рекомендуют проводить тестирование работоспособности УЗО ежемесячно (хотя это довольно оптимистично), на практике же разумнее проводить эти проверки раз в полгода.
Почему и в каких случаях срабатывает УЗО
Существует два основных сценария, при которых срабатывает УЗО:
- В случае повреждения изоляции проводов или токопроводящего материала в электрическом приборе. Например, если электрическая плита сделана из стали и имеет повреждение изоляции или диэлектрического материала, то при прикосновении человека ток будет проходить через его тело, соответственно, величина возвращающегося тока в защитное устройство будет отличаться, что приведет к отключению цепи. Если корпус плиты заземлен, то утечка сработает даже при незначительных повреждениях изоляции, что предотвратит поражение опасным напряжением.
- При прикосновении человека, включая детей, к неизолированной части прибора или к розетке, происходит быстрая реакция узла по сравнению возвращающихся токов, что также в большинстве случаев может спасти жизнь.
Также могут быть случаи, когда, например, при небольшом ухудшении сопротивления изоляции в проводах, проходящих через стену, стену выполненную из токопроводящего материала, произойдет аналогичный эффект срабатывания УЗО.
Трехфазное УЗО и однофазное
Как известно, в бытовых и промышленных условиях существуют два вида электроснабжения: однофазное и трехфазное. Соответственно, УЗО различаются по количеству фаз, к которым подключается потребитель. В трехфазных системах защиты имеются четыре клеммы для подключения входящих и выходящих цепей — три клеммы подсоединяются к фазам, а одна — к нулю. В однофазном УЗО используются две входящие клеммы для подключения и две выходящие клеммы.
Подключать УЗО необходимо после силового входного автомата и счетчика, как показано на схеме.
При подключении УЗО к трехфазной цепи необходимо учитывать один нюанс. Если подключается потребитель с симметричными нагрузками на каждую фазу, например, асинхронный двигатель, то нулевой провод можно не подключать к защитному аппарату. Достаточно заземлить корпус двигателя, что является требованием нормативов и законов о безопасной эксплуатации электрооборудования. То есть при однофазном питании система УЗО без заземления может быть вполне актуальна.
Однако если в трехфазной цепи на каждую фазу подключены разные нагрузки с различными мощностями, то нулевой провод станет необходимым как для питания отдельных однофазных приборов, так и для защиты от нарушения изоляции. Например, к трехфазной сети с напряжением 380 В могут быть подключены:
- пылесос (одна фаза и ноль), рассчитанный на 220 В;
- однофазный фен на другую фазу;
- освещение, использующее лампы на 220 В, на третью фазу;
В этом случае нулевой провод должен быть подключен непосредственно к устройству защиты.
Защитное заземление также обязательно, так как это требует законодательство, то есть все токопроводящие корпуса электротехнического оборудования должны быть заземлены.
Вот такая маркировка чаще всего встречается у УЗО и её расшифровка.
Для выполнения монтажных работ по установке и подключению УЗО крайне важно отключить входной автомат и обеспечить защиту от случайного включения при помощи запрещающего плаката и закрытия электрощита на замок. Работы несложные для выполнения с точки зрения электротехнических знаний, как показывает практика, даже неопытный человек может понять, что такое УЗО в электрике и для чего они нужны. Главное — правильно установить устройство и корректно подобрать его, что обеспечит надежную защиту всех членов семьи или сотрудников от опасного воздействия электрического напряжения в случае прикосновения или повреждения изоляции.
