Что такое УЗО — назначение, принцип действия, маркировка и виды

Если вы обратили внимание на данную статью, то наверняка не так давно задались вопросом – «Что такое УЗО и каково его предназначение?». Мы попытаемся максимально подробно ответить на данный вопрос. Ну а для начала скажем, что аббревиатура УЗО расшифровывается как устройство защитного отключения.

Устройство защитного отключения (УЗО) – описание

Многие люди слышали о том, что существует устройство защитного отключения – УЗО, но, что такое УЗО, для чего оно нужно в электрике, какие функции должно выполнять и можно ли вообще его не использовать в сети, знает не так много человек.

Для того, чтобы получить полное представление о том, что такое узо в электрике, о его функциях, устройстве, принципе работы нужно работать в области электрики, иметь диплом, но общие принципы действия и описание этого устройства сможет понять любой человек.

В большинстве квартир и домов не применяется и не применялось раньше УЗО, поэтому многие и не знают для чего его устанавливать, как оно работает.

Если говорить языком, принятым среди электриков, то УЗО, или устройство защитного отключения, представляет собой механический коммутационный прибор, служащий для автоматического прерывания цепи при превышении тока небаланса заданного значения, возникающего при определенных условиях.

Разные модели УЗО уже довольно давно продаются на рынке, многие профессионалы отлично знакомы с принципом их устройства, работы и активно применяют их при построении электрической проводки. Но многие электрики, хозяева домов и квартир, которые сами занимаются монтажом электрической системы не зная о преимуществах применения УЗО пренебрегают этим мощным средством предназначенным для защиты.

УЗО отлично защищает людей от поражения электричеством в случаях когда произошло нарушение изоляции, при случайных прикосновениях к токопроводящим неизолированным частям различного вида электрического оборудования и защищает имущество от теплового воздействия тока.

Самым вероятным местом поражения током в доме или квартире является кухня и ванная, где установлено очень большое количество электрических приборов, есть естественные заземлители – газовые, водопроводные трубы, мало свободного места и повышенная влажность воздуха.

Что понимается под выражением «утечка тока»? Под этим выражением понимается любой ток проходящий мимо электропроводки или мимо подключенных в сеть приборов. Вот как раз на эту утечку тока и реагирует УЗО, если ток пошел мимо электропроводки или электроприбора УЗО срабатывает и отключает сеть.

Токи утечки обычно имеют малые значения, поэтому защита от короткого замыкания и от перегрузки, которую обеспечивают обычные автоматические выключатели, на токи утечки не реагируют. Как видим, УЗО защищает от пожара, возникающего при замыкании при воспламенении тлеющей изоляции, и от поражения током людей.

Практически каждый человек за свою жизнь подвергался удару током в домашней сети напряжением 220 вольт. Этот ток составляет примерно 4-5 миллиампера, а если бы сила тока была большей, то опасность для здоровья и жизни значительно увеличилась.

Чтобы человека ударило током не обязательно нужно ковыряться в розетке или лезть в распределительный щит, достаточно просто дотронуться до стиральной машинки или холодильника, плойки и других приборов. Но почему так происходит?

Ответ простой – в том случае если в любом электрическом приборе нарушается изоляция токоведущих проводов, они начнут пропускать ток на корпус. То есть корпус прибора окажется под напряжением, а это все равно, что прикоснутся к оголенному проводу.

При прикосновении к такому прибору возникает ток замыкания с землей и если прибор не имеет заземления, то током ударит человека.

В большей части домов и квартир нет возможности заземлить корпуса электрических приборов, это не предусмотрено конструкцией, схемой проводки. От такого удара не сможет защитить никакой супер автоматический выключатель, установленный в щитке.

Гарантию от поражения током в таких случаях дает только применение более надежного и совершенного прибора, каким и является УЗО.

УЗО – это прибор, защищающий от токов утечки путем отключения сети в случае их появления. В случае, когда произойдет выше описанная ситуация с повреждением изоляции какого-либо прибора, то по телу человека, который замыкает цепь фаза-земля ударит током.

Но поскольку сила тока утечки не очень большая, в сравнении с номинальным током, то обычные автоматы этого не чувствуют и не отключатся. А человек в тоже время может и погибнуть при определенных условиях. УЗО, в отличии от автоматов, сразу среагирует на возникновение тока утечки и моментально разорвет цепь.

Что такое узо в электрике

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:

• ГОСТ Р 50807-95 — классифицирует, приводит характеристики УЗО и содержит проверочные мероприятия и методики;
• ГОСТ Р 30331.3 — определяет правила применения.

Стандарты аналогичны международно принятым и несут всю необходимую информацию. Отметим, что ГОСТ Р 50807-95 относит к УЗО-Д только механические электрокоммутационные приборы/комплексы.

Принцип работы УЗО (УЗО-Д)

В основе работы УЗО-Д заложена фиксация тока утечки на «землю» и отключения сети при ее появлении. Факт утечки обнаруживается по разнице между токами: выходящим из УЗО и возвращающимся в него через нейтраль.

Если сеть в порядке, то они равны по величине, но противоположны по направлению. При появлении утечки, например, человек коснулся провода, часть тока уйдет через его тело «на землю» по другому контуру, и в итоге ток возвращающийся в УЗО через нейтраль будет меньше выходящего.

Такая же ситуация возникнет, если в каком-то электроприборе нагрузки нарушилась изоляция и под напряжением оказался корпус или другая деталь. Человек, задев за них создаст дополнительный контур «на землю», часть тока пойдет по нему и баланс нарушится (эта ситуация показана на рисунке).

Разницу между выходящим и входящим токами засекает трансформатор с сердечником в виде кольца. Фазный провод и нейтраль N проходят внутри него и служат первичной обмоткой. Вторичная обмотка подключается к исполнительному механизму, размыкающему контакты.

Разумеется, при повреждении изоляции контур ответвления может образоваться и без «участия» человека, но и в этом случае УЗО также сработает и защитит участок сети от опасных последствий (например, нагрева и пожара). Символом «Т» на рисунке обозначена кнопка, включающая схему тестирования устройства – УЗО -Д должно сработать при ее нажатии.

Этот же принцип используется и для трехфазных устройств защиты, однако в них дифференциальный ток во вторичной обмотке появляется не только при утечках, но и при «перекосе фаз» (неравномерно распределенной между фазами нагрузке), поэтому разработаны дополнительные схемы, исключающие срабатывание из-за нарушения симметрии.

Каких ошибок следует избегать

Для исключения в дальнейшей работе по монтажу, наладке и эксплуатации приборов защиты необходимо выполнить предварительные работы. Они заключаются в следующем:

• Необходимо измерить текущее состояние изоляции электрических линий электропроводки.
• При необходимости заменить бракованные провода новыми.
• Провести профилактику электрики с целью исключения появления самопроизвольных утечек.

Необходимо строго придерживаться рекомендаций как по принципиальной схеме подключения, так и очередности их расположения. Монтаж производить строго по электрической принципиальной и монтажной схемам.

При плохом контакте, обычно которое возникает в переходниках, удлинителях в месте соединения возникает искрение, вследствие чего возможен пожар. Для этого необходимо применять устройство защиты от искрения, которое имеет также функцииреле напряжения, срабатывающего при повышении напряжения выше нормы.

Что такое УЗО в электрике и как его правильно подключить

Практика показала, что УЗО, которое еще иногда называют дифференциальным выключателем, очень эффективное защитное устройство для быта, и сегодня только в одной Западной части Европы применяется сотни миллионов этих приборов разного типа.

Но все же, что такое узо в электрике? – это современное, очень эффективное, во многих схемах безальтернативное средство призванное защищать людей от поражения электричеством.

УЗО также защищает электроустановки от возникновения пожара, от возгорания, которое может произойти в результате протекания тока утечки.

Понятие – устройство защитного отключения, принятое в литературе, самым точным образом определяет значение этого прибора, само название говорит за себя – это оборудование отключающее электричество с целью защиты. Но, что и кого оно защищает?

Если автоматический выключатель должен защищать электрическую проводку, то УЗО служит на страже безопасности людей. Оно обеспечивает отключение напряжения при утечке тока на землю.

Что делает УЗО?

Устройства защитного отключения (УЗО) постоянно сравнивают ток, протекающий к электроприбору с током, протекающим от электроприбора (по нейтрали) и распознает утечку из электросети по появлению разницы между входящим и выходящим токами.

Когда разность токов достигает опасного для жизни человека значения (обычно это 30 мА), то УЗО отключает напряжение. Таким образом, ток утечки, текущий через поврежденную изоляцию или через тело человека, не успевают причинить вреда, т.к. время срабатывания УЗО очень мало.

В каких случаях УЗО оказывается полезно?

В случаях повреждения изоляции проводов в электроприборах. Например, внутри стиральной машинки повреждена изоляция на фазном проводе, в результате чего он коснулся корпуса.

Устройство защитного отключения (УЗО) тут-же отключит электричество, потому что ток, ушедший в квартиру по фазному проводу, не вернулся в УЗО (с корпуса машинки он по проводу «заземления» вернулся в щиток, минуя УЗО и следовательно, входящий и исходящий токи через УЗО оказались различны).

При неосторожном обращении с электропроводкой. Вот классический пример. Мужчина сверлит стену, опираясь голой ногой на батарею, и попадает в фазный провод. Ток, пройдя по цепи «металлический корпус дрели — рука — грудная клетка — нога — батарея» вызывает паралич сердца и/или остановку дыхания.

Но если есть УЗО, то оно сразу «почувствует», что часть тока не вернулось (та часть, которая прошла через человека и ушла в батарею). Напряжение будет отключено столь быстро, что беды не случится. Конечно, человека током дернет, но не более того.

Когда УЗО не поможет?

Увы, Устройства защитного отключения не так уж интеллектуально, чтобы различить, что именно включено в электрическую цепь — человек или лампочка. Если утечки тока нет — все в порядке. Почему тогда считается, что УЗО значительно повышает безопасность?

Да потому, что подавляющее большинство случаев поражения электрическим током так или иначе связано с утечкой тока — ситуацией, которую распознает УЗО. Вероятность возникновения опасных для жизни ситуаций (т.е. когда ток проходит через грудь) без утечки значительно ниже.

Сколько штук УЗО нужно иметь?

Точное количество приборов Устройство защитного отключения (УЗО), которое Вам потребуется, сможет определить лишь специалист после проведения соответствующих расчетов. Например, в однокомнатной квартире скорее всего будет достаточно одного УЗО, рассчитанного на ток утечки в 30 мА.

В четырехкомнатной квартире, где установлено пятнадцать групп розеток, лучше использовать 5 УЗО, а также по одному УЗО на всю группу освещения, электроплиту и водонагреватель. Для контроля всей электропроводки на входе в коттедж можно установить дополнительно к расчетным одно общее УЗО с номинальным отключающим током 300 мА.

Однако, чтобы не перегружать домашнюю сеть лишней автоматикой, рациональнее использовать дифференциальные автоматы.

В каких случаях установка УЗО нецелесообразна?

Например, в случае старой ветхой проводки. Свойство устройства защитного отключения (УЗО) обнаруживать утечку тока может принести больше проблем, чем пользы, если оно начнет непредсказуемо срабатывать.

А при старой электропроводке это может начаться в любой момент, даже при первом включении УЗО. Поэтому в такой ситуации лучшим выбором, возможно, будет не устанавливать УЗО в цепь электроснабжения всей квартиры, а в местах с повышенной опасностью использовать розетки с встроенным УЗО.

Прежде, чем купить устройство защитного отключения (УЗО) следует обратить внимание на маркировку прибора — на лицевой панели каждого УЗО обязательно должно присутствовать значение номинального тока, который оно способно проводить в продолжительном режиме, и номинального отключающего дифференциального тока, вызывающего срабатывание устройства. Остальные сведения можно располагать и на боковых поверхностях.

Стоит также отметить, что помимо оригинальных УЗО известных производителей на белорусском рынке появилось огромное количество самых разнообразных подделок УЗО неустановленного происхождения и имеющих часто привлекательный внешний вид, но по техническим параметрам не выдерживающих даже приемосдаточных испытаний.

Применение подобных устройств совершенно недопустимо, поэтому, при выборе УЗО необходимо обратить внимание и на наличие сопроводительной технической документации, в том числе обязательно двух сертификатов — сертификата соответствия и сертификата пожарной безопасности.

Виды УЗО

УЗО бывают разные — трехфазные и однофазные… Но на этом деление УЗО на подклассы не завершается. В настоящий момент на рынке присутствуют 2 принципиально различающиеся категории УЗО:

1. электромеханические (независящие от сети),
2. электронные(зависящие от сети).

Рассмотрим по отдельности принцип действия каждой из категорий.

Электромеханические УЗО

Родоначальники УЗО – электромеханические. В основе принцип точной механики т.е. заглянув внутрь такого УЗО вы не увидите компараторов операционных усилителей, логики и тому подобного.

Состоит из нескольких основных компонентов:
• Так называемый трансформатор тока нулевой последовательности, его цель отследить ток утечки и передать его с неким Ктр на вторичную обмотку( I 2), I ут= I 2*Ктр (весьма идеализированная формула, однако отражающая суть процесса).
• Чувствительный магнитоэлектрический элемент (запираемый т.е. при срабатывании без внешнего вмешательства не может вернуться в исходное состояние – защелка) – играет роль порогового элемента.
• Реле – обеспечивает расцепление в случае если сработала защелка.

Данный тип УЗО требует высокоточной механики для чувствительного магнитоэлектрического элемента. В настоящий момент всего несколько мировых компаний продают электромеханические УЗО. Их стоимость значительно выше цены на электронные УЗО.

Почему же в большинстве стран мира получили распространение именно электромеханические УЗО? Все очень просто – данный тип УЗО сработает в случае обнаружения тока утечки при любом уровне напряжения в сети.

Почему этот фактор(независимость от уровня напряжения сети) столь важен?

Это вызвано тем что при использовании работоспособного(исправного) электромеханического УЗО мы гарантируем в 100% случаях срабатывание реле и соответственно отключение подачи энергии потребителю.

В электронных УЗО этот параметр тоже велик, но не равен 100%(как будет показано далее это связанно с тем что при определенном уровне напряжения сети схема электронного УЗО окажется не работоспособной), а в нашем случае каждый процент – это возможно человеческие жизни (будь то прямая угроза жизни человека при касании им проводов, либо косвенная, при возникновении пожара от обгорания изоляции).

В большинстве так называемых “развитых” стран электромеханические УЗО – это эталон и устройство обязательное к повсеместному использованию. В нашей стране постепенно идут подвижки в сторону обязательного использования УЗО, однако потребителю в большинстве случаев не дается информации о типе УЗО, что влечет за собой использование дешевых электронных УЗО.

Электронные УЗО

Такими УЗО наводнен любой строительный рынок. Стоимость на электронные УЗО местами ниже чем на электромеханические до 10 раз.

Недостаток таких УЗО, как уже писалось выше, не 100% гарантия при исправном УЗО получить его срабатывание в следствии появления тока утечки. Достоинство – дешевизна и доступность.

В принципе электронное УЗО строится по той же схеме, что и электромеханическое (Рис.1). Разница заключается в том, что место чувствительного магнитоэлектрического элемента занимает элемент сравнения (компаратор, стабилитрон). Для работоспособности такой схемы понадобится выпрямитель, небольшой фильтр,(возможно даже КРЕН).

Т.к. трансформатор тока нулевой последовательности – понижающий (в десятки раз), то также необходима цепочка усиления сигнала, которая кроме полезного сигнала также будет усиливать помеху(или сигнал небаланса присутствующий при нулевом токе утечки). Из вышесказанного очевидно, что момент срабатывании реле, в данном типе УЗО определяется не только током утечки, но и сетевым напряжением.

Если Вы не можете позволить себе электромеханическое УЗО, то брать электронное УЗО все же стоит, т.к. оно обеспечивает срабатывание в большинстве случаев.

Существуют также случаи, когда покупать дорогое электромеханическое УЗО не имеет смысла. Одним из таких случаев является использование при питании квартиры/дома стабилизатора, либо источника бесперебойного питания (ИБП). В этом случае брать электромеханическое УЗО смысла не имеет.

Сразу отмечу, что я веду речь о категориях УЗО их плюсах и минусах, а не о конкретных моделях т.к. Вы можете купить некачественно УЗО как электромеханического так и электронного типов. При покупке спрашивайте сертификат соответствия, т.к. многие электронные УЗО представленные на нашем рынке не сертифицированы.

Характеристики УЗО

• Производитель.
• Наименование модели. В данном случае буквы «ВД», в названии модели, означают «Выключатель Дифференциальный».
• Рабочий ток. Максимальная величина тока, который данное УЗО может коммутировать. Другими словами, если на линии, которое защищает УЗО с рабочим током 25А будет нагрузка 30А, устройство выйдет из строя.
• Параметры электрической сети. Здесь указываются два основных параметра под которые рассчитанное данное устройство: напряжение – 230В и частота – 50Гц. Это стандартные характеристики для бытовой электросети в России.
• Ток утечки. Величина тока утечки, при котором сработает УЗО.
• Тип УЗО. В данном случае это устройство «АС», для переменного тока. Подробнее все типы мы рассмотрим далее.
• Рабочий температурный диапазон. От -25 до +40 градусов Цельсия.
• Номинальный условный ток короткого замыкания. Это величина возможного тока при КЗ, которое сможет выдержать УЗО без потери работоспособности, если будет защищена автоматическим выключателем соответствующего номинала.
• Схема устройства УЗО. В зависимости от производителя, маркировки на устройствах могут незначительно отличаться, добавляться или убираться некоторые характеристики. Но основа везде одинакова и такие важные показатели как рабочий ток и ток утечки, указываются всеми и всегда.

Общие правила выбора

Выбор подходящего оборудования это всегда сложный и неоднозначный процесс, имеющий несколько вариантов. Основные моменты, которые надо учитывать:

1. УЗО всегда включается вместе с автоматическим выключателем. Номинальный ток должен быть на одну ступеньку выше номинального тока выключателя. Например, если в схеме стоит выключатель на 16 А, то УЗО должен быть на 25 А.
2. В соответствии со схемой электроснабжения дома (квартиры) для каждого УЗО указывается необходимый ток уставки и тип (А, АС с нужными индексами). В большинстве случаев, пожарные УЗО выбирают с током 100 мА, а защитные — 30 мА.
3. Какому устройству отдать предпочтение — электронному или электромеханическому – дело вкуса.

Отличие дифференциального автомата от УЗО

Устройство защитного отключения (УЗО) — коммутационный аппарат, который защищает человека от прямого или косвенного поражения электрическим током, а также контролирует текущее состояние электропроводки, и при возникновении в ней каких-либо повреждений в виде утечек, отключает ее.

УЗО не защищает электропроводку и электрооборудование от коротких замыканий и перегрузки — его самого необходимо защищать, устанавливая перед ним автоматический выключатель.

Дифференциальный автомат (дифавтомат) — это коммутационный аппарат, который совмещает в одном корпусе и автоматический выключатель, и УЗО, т.е. дифференциальный автомат способен защищать электрическую сеть от коротких замыканий и перегрузов, а также от возникновения утечек, связанных с повреждением электропроводки, электрических приборов и при попадании человека под напряжение.

Дифференциальный автомат = УЗО + Автомат.

Варианты и схемы защиты для однофазной сети

Для схем защиты однофазной сети существует классификация по следующему признаку:

• Однофазная проводка без заземления.
• Однофазная проводка с заземлением.

Линии бытового назначения (для дома) характеризуются подключением устройства без «земли». Здесь существует две линии: фаза и нуль. Эта схема подключения дополнительно снабжается установкой автоматической защиты от КЗ и перегрузки.

Возможно, использовать в схеме одно изделие или несколько. Зависит это от различных факторов: ставить ли аппарат отдельно на освещение, ставить ли на несколько потребителей групповое устройство. Для линии с заземляющим проводником, схема подключения аналогична сети без заземления.

Источник: furnilux.ru