Принцип работы узо в однофазной сети

Аббревиатура УЗО создана от словосочетания «Устройство защитного отключения», которое определяет назначение прибора, заключающееся в снятии напряжения с подключенной к нему схемы при возникновении случайных пробоев изоляции и образовании через них токов утечек.

Для работы УЗО используется принцип сравнения входящих в контролируемую часть схемы и выходящих из нее токов на основе дифференциального трансформатора, который переводит первичные величины каждого вектора в строго пропорциональные по углу и направлению вторичные для геометрического сложения.

Метод сравнения можно представить обыкновенными весами или балансиром.

Когда равновесие соблюдено, то все работает нормально, а при его нарушениях изменяется качественное состояние всей системы.

У однофазной цепи сравниваются подходящий к измерительному органу вектор тока фазы и выходящий из нее — нуля. При нормальном режиме работы с надежной целой изоляцией они равны, уравновешивают друг друга. Когда возникает неисправность в схеме и появляется ток утечки, то баланс между рассматриваемыми векторами нарушается на его величину, которая замеряется одной из обмоток трансформатора и передается блоку логики.

Сравнение токов в трехфазной цепи осуществляется по этому же принципу, только через дифференциальный трансформатор пропускаются токи всех трех фаз, а небаланс создается на основе их сравнения. В нормальном режиме работы токи трех фаз при геометрическом сложении сбалансированы, а при нарушениях изоляции любой фазы возникает ток утечки в ней. Его величина определяется суммированием векторов в трансформаторе.

Упрощенно работу устройства защитного отключения можно по блокам представить структурной схемой.

Небаланс токов из измерительного органа направляется на логическую часть, которая работает по принципу реле:

2. или электронного.

Важно понимать различие между ними. Электронные системы сейчас бурно развиваются и пользуются все большей популярностью по многим причинам. Они имеют широкий функционал, большие возможности, но требуют для работы логики и исполнительного органа электрическое питание, которое обеспечивает специальный блок, подключаемый к основной цепи. Если электричество отключится по различным причинам, то такое УЗО, как правило, не сработает. Исключение составляют редкие электронные модели, оснащенные этой функцией.

Электромеханические реле использует механическую энергию взведенной пружины, которая напоминает по принципу работы обыкновенную мышеловку. Чтобы реле сработало достаточно минимального механического усилия на очуствленный исполнительный элемент.

Как мышка дотрагивается до приманки подготовленной мышеловки, так и возникающий при небалансе в дифференциальном трансформаторе ток от утечки ведет к срабатыванию исполнительного элемента и отключению напряжения со схемы. Для этого в реле встроены силовые контакты в каждую фазу и контакт подготовки тестера.

Любой тип реле обладает определенными преимуществами и недостатками. Электромеханические конструкции надежно работают на протяжении многих десятилетий и хорошо себя зарекомендовали. Они не требует наличия внешнего питания, а электронные модели — зависят от него полностью.

В настоящее время считается общепризнанным, что наиболее эффективной мерой защиты от поражения электрическим током в электроустановках напряжением до 1000 В является устройство защитного отключения (УЗО) по току утечки.

Не возражая против важности этой меры защиты, большинство специалистов на протяжении многих лет ведут споры относительно значений основных параметров УЗО — тока установки, времени срабатывания и надежности. Объясняется это тем, что параметры УЗО тесно связаны с его стоимостью и условиями эксплуатации.

Действительно, чем ниже ток уставки и меньше время срабатывания, чем выше надежность УЗО, тем дороже его стоимость.

Кроме того, чем ниже ток уставки и меньше время срабатывания УЗО, тем жестче требования к изоляции защищаемого участка, поскольку даже незначительное ухудшение ее в условиях эксплуатации может приводить к частым, а в ряде случаев и длительным, ложным отключениям электроустановки, делая тем самым невозможной ее нормальную эксплуатацию.

С другой стороны, чем выше ток уставки УЗО и больше время его срабатывания, тем хуже его защитные свойства.

Компоновка однофазного УЗО представлена на картинке ниже.

В ней на входные клеммы подводится напряжение, а на выходные — подключается контролируемая схема.

Трехфазное устройство защитного отключения изготовлено так же, но в нем контролируются токи всех фаз.

На представленном рисунке показано четырехпроводное УЗО, хотя в продаже есть трехпроводные конструкции.

Как проверить УЗО

В любой модели конструкции встроена функция проверки работоспособности. Для этого используется блок «Тестер», представляющий собой разомкнутый контакт — кнопку с пружинным самовозвратом и токоограничивающий резистор R. Его величина подобрана для создания минимально достаточного тока, искусственно имитирующего утечку.

При нажатии кнопки «Тест» подключенное в работу УЗО должно отключиться. Если этого не произошло, то его следует браковать, искать поломку и ремонтировать или заменять исправным. Ежемесячное тестирование устройства защитного отключения повышает надежность его эксплуатации.

К слову, исправность электромеханических и отдельных электронных конструкций легко проверить в магазине до покупки. С этой целью достаточно при включенном реле кратковременно подать ток в цепь фазы или нуля от батарейки с любой полярностью подключения по варианту 1 и 2.

Исправное УЗО с электромеханическим реле сработает, а электронные изделия в подавляющем большинстве случаев так не проверить. Им для работы логики нужно питание.

Как подключить УЗО к нагрузке

Устройства защитного отключения разрабатываются для использования в схемах электроснабжения по системе TN-S либо TN-C-S с подключением в электропроводке защитной нулевой шины РЕ, к которой подключаются корпуса всех электрических приборов.

В этой ситуации при нарушении изоляции возникающий на корпусе потенциал сразу стекает через проводник РЕ на землю и орган сравнения вычисляет неисправность.

В нормальном режиме электроснабжения УЗО не отключает нагрузку, поэтому все электроприборы работают оптимально. От тока каждой фазы в магнитопроводе трансформатора наводится свой магнитный поток Ф. Поскольку они равны по величине, но противоположно направлены, то взаимно уничтожают друг друга. Суммарный магнитный поток отсутствует и не может навести в обмотке реле ЭДС.

При возникновении утечки опасный потенциал стекает на землю через защитную шину РЕ. В обмотке реле наводится ЭДС от возникшего небаланса магнитных потоков (токов в фазе и нуле).

Устройство защитного отключения мгновенно вычисляет таким способом неисправность и в доли секунды обесточивает схему силовыми контактами.

Особенности работы УЗО с электромеханическим реле

Использование механической энергии взведенной пружины в отдельных случаях может быть выгоднее, чем применение специального блока для электрического питания логической схемы. Рассмотрим это на примере, когда ноль питающей сети оборван, а фаза поступает.

В такой ситуации статические электронные реле не будут получать питание, а, следовательно, не смогут работать. В то же время в этой ситуации у трехфазной системы возникает перекос фаз и повышение напряжения.

Если произойдет в ослабленном месте пробой изоляции, то потенциал появится на корпусе и будет уходить через РЕ-проводник.

В УЗО с электромеханическим реле защиты отработают нормально от энергии взведенной пружины.

Как работает УЗО в двухпроводной схеме

Неоспоримые преимущества защит от токов утечек в электрооборудовании, выполненном по системе TN-S посредством использования УЗО, привели к их популярности и желанию отдельных владельцев квартир устанавливать УЗО в двухпроводке, не оборудованной РЕ-проводником.

В этой ситуации корпус электроприбора изолирован от земли, не сообщается с ней. Если возникает пробой изоляции, то потенциал фазы появляется на корпусе, не стекает с него. Человек, имеющий контакт с землей и случайно прикоснувшийся к прибору, попадает под действие тока утечки точно так же, как и в ситуации без УЗО.

Однако, в схеме без устройства защитного отключения ток может проходить через тело длительно. Когда же УЗО установлено, то оно почувствует неисправность и отключит напряжение за время уставки в течение долей секунды, чем снизит поражающее действие тока и степень получения электротравмы.

Таким образом, защита облегчает спасение человека при попадании под напряжение в зданиях, оборудованных по схеме TN-C.

Многие домашние мастера пытаются самостоятельно устанавливать УЗО в старых домах, ожидающих реконструкцию для перехода на систему TN-C-S. При этом в лучшем случае выполняют самодельный контур заземления или просто подключают корпуса электроприборов к водопроводной сети, батареям отопления, железным деталям фундамента.

Такие подключения могут создать критические ситуации при возникающих неисправностях и причинить серьезный ущерб. Работы по созданию контура заземления должны выполняться качественно и контролироваться электрическими замерами. Поэтому их выполняют подготовленные специалисты.

Большинство УЗО выполняется в стационарном исполнении для крепления на распространенную Din-рейку в электрощитке. Однако, в продаже можно встретить переносные конструкции, которые подключаются в обычную электророзетку, а от них дальше запитывается защищаемый прибор. Они стоят чуть дороже.

Электрическая энергия используется в жилищно-хозяйственном секторе повсеместно и активно. Это один из основных энергетических ресурсов, применение которого, однако, совсем небезопасно. С целью обеспечения безопасности используют разные методы защиты.

В частности, подключение УЗО к однофазной сети с заземлением предотвращает поражение человека током, поломку оборудования, возгорание электропроводки. Но чтобы устройство смогло выполнять эти задачи, необходимо правильно подобрать защитный прибор и грамотно внедрить его в электрическую сеть.

Решению этих вопросов и посвящена наша статья. Мы расскажем вам, какие параметры важно учесть при выборе УЗО, обозначим требования по монтажу аппарата, а также опишем порядок работ по подключению устройства к однофазной сети.

Какими мерами защиты обеспечивает УЗО?

Конечно же, внедрение защитных приборов в систему электроснабжения сопровождают определенные правила. Рассмотрим таковые применительно к установке УЗО.

Защитный модуль из серии подобных аппаратов спроектирован как универсальный прибор, поэтому большинство моделей призваны уберечь от различных негативных проявлений в процессе пользования электрическими сетями.

УЗО работает в трех направлениях защиты:

• предотвращение поражения электротоком;
• пробой цепей с последующей утечкой тока на корпус аппаратуры;
• короткое замыкание электропроводки.

Следует отметить: все три направления защиты работают наиболее эффективно при условии подключения прибора по схеме с заземлением.

По сути, не исключается (и часто применяется) также схема без участия «земли». Однако при таком варианте эффективность действия прибора снижается существенно.

Приборы УЗО считаются обязательным компонентом распределительных электрических щитов любого назначения — стационарно установленных, временного действия, переносных.

Нередко они встраиваются в конструкции розеток или вилок, посредством которых выполняется подключение инструмента и бытовых электроприборов, эксплуатируемых в условиях влажных, пыльных помещений.

Выбор устройства с учетом проектных параметров

Процесс проектирования электроустановок специализированными проектными организациями должен предусматривать довольно сложную задачу выбора подходящих УЗО из ассортимента рынка электрооборудования.

Эта задача действительно сложная. Современный рынок электроприборов, включая УЗО, отличается своеобразным ассортиментом. Это результат отсутствия жесткого контроля качества со стороны государственных структур.

На рынке присутствует масса разнообразных устройств, изготовленных большим числом производителей, многие из которых далеко не всегда придерживаются действующих нормативов.

Потенциальному обладателю УЗО не остается ничего иного, как принимать информацию, что предоставляет производитель устройства. Дополнением гарантий является сертификат соответствия и пожарной безопасности.

Отсутствие таких документов на продаваемый товар – это прямой запрет на установку и эксплуатацию, согласно требованиям действующих стандартов.

Выбор УЗО всегда сопровождается учетом рабочих эксплуатационных параметров и характеристик, которыми в значительной степени определяется качество и надежность прибора.

Необходимо учесть номинальные показатели:

• напряжения;
• тока;
• дифференциального тока отсечки.

Эти главные характеристики должны соответствовать техническим параметрам проектируемой электроустановки или эксплуатируемой электрической цепи.

Качество и надежность действия УЗО определяется некоторыми показателями, общий физический смысл которых зачастую малопонятен.

Этими параметрами, прежде всего, являются номинальный условный ток короткого замыкания и ток номинальной включающей/отключающей способности.

Совсем нечасто производители УЗО отмечают в документах на приборы все отмеченные характеристики. Поэтому необходимо правильно оценить все имеющиеся достоинства и недостатки выбираемых устройств.

С точки зрения технической конструкции, УЗО традиционно характеризуют коммутационным прибором, действие которого определяется режимом ожидания. Устройство не имеет признаков, помогающих визуально определить качество работы.

Но существует единый принцип, на основе которого подобные аппараты функционируют одинаково. Прибор включается в цепь рабочего тока и если появляется ток утечки с определенным значением, превышающим значение уставки, УЗО попросту размыкает силовую цепь.

Насколько корректно выполняется размыкание? Оценить быстродействие схемы устройства, коммутационную способность, срок службы и прочие значимые параметры, возможно только методом специализированных испытаний.

Правила для подключения аппарата

Существуют стандарты, коими определяются нормальные условия для установки и последующей эксплуатации УЗО. Эти стандарты зафиксированы, в частности, документами ГОСТ Р 51326.1-99 и Р 51327.1-99.

Поэтому следующих критериев необходимо придерживаться, применяя на практике УЗО:

• оптимальный температурный диапазон окружающей среды -5 + 40°C;
• значение относительной влажности воздуха не выше 50% при +40°C и не выше 90% при +20°C;
• граничное значение высоты над уровнем моря 2000 м;
• отсутствие мощных магнитных полей в непосредственной близости с прибором.

Как указывает ГОСТ Р 50571.3-94, для схем подключения в зданиях важным и необходимым условием нормального действия УЗО в составе электроустановки здания видится отсутствие в зоне его действия какой-либо связи нулевого рабочего проводника с заземленными элементами электроустановки и «земляным» защитным проводником РЕ.

Для системы заземления TN-C-S, в распределительных щитах электроустановок, в точках, где разделяется PEN-проводник, следует предусматривать раздельные зажимы либо шины для нулевого рабочего N и нулевого защитного РЕ проводника.

Учитывая, что прибор УЗО реагирует на «земляную» утечку как нулевого, так и фазного проводника, на линиях, как правило, следует ставить автоматические защитные выключатели.

Внедрение автоматических выключателей позволяет быстро определить неисправный участок цепи путем поочередного отключения отдельных линий.

Благодаря автоматам исключается демонтаж «ВРУ» при обнаружении неисправного участка, включая участок с утечкой по нулевому проводнику.

ГОСТ Р 50571.9-94 содержит конкретные указания, направленные на выполнение действий по защите нулевого рабочего и нулевого защитного проводников.

Проведение работ профессиональными службами

Теоретически и практически тоже с участием специалистов, установка УЗО предполагает выполнение мероприятий по определению порога срабатывания устройства.

Существуют установленные правила – своеобразный инструктаж, где отмечается вся последовательность действий в таких случаях.

1. Прежде всего, от прибора отключается цепь нагрузки по фазе и нулю, для чего используется автоматический выключатель.
2. Далее используется схема подключения к УЗО измерительной аппаратуры и элементов регулировки (потенциометр).
3. Путем изменения сопротивления потенциометра добиваются срабатывания устройства и фиксируют показания тока на измерительном приборе.

Отмеченное значение измерительного прибора в момент срабатывания – это дифференциальный ток УЗО. Зафиксированное показание тока должно находиться в установленном диапазоне.

Если условие не выполняется, установка защитного устройства в цепь запрещается. Необходимо подобрать другой экземпляр, подходящий по параметрам.

При подключении защитных устройств типа УЗО с заземлением, правилами предполагается также проведение работ, направленных на измерение тока утечки в границах зоны защиты прибора.

Обычно подобные мероприятия обязательны для случаев монтажа электромеханических приборов:

1. Через автомат к устройству защиты подключается нагрузка.
2. Согласно тестовой схеме к прибору подсоединяется измерительная цепь, состоящая из магазина сопротивлений и амперметра.
3. Изменяя магазин сопротивлений, добиваются срабатывания устройства и фиксируют показания амперметра.
4. Ток утечки вычисляют по формуле: Iу = I – Iа, где I – отключающий ток цепи, Iа – показания амперметра.

Полученное значение Iу не должно превышать номинальное значение дифференциального тока УЗО более чем на одну треть.

Если такое превышение зафиксировано, это явный признак того, что в границах зоны защиты прибора находится дефектный участок. Для таких случаев правила ПЭУ требуют исполнения необходимых мероприятий, направленных на устранение тока утечки.

Инструктаж на случай бытовой установки

Внедрение УЗО в электрическую сеть бытового назначения, при условии выполненной настройки под параметры электросети осуществляется с соблюдением ряда требований.

Перечень обязательных к выполнению правил:

1. Монтировать на входной линии и подключать прибор следует только за автоматическим выключателем. Обычно промежуточным звеном между двумя приборами является еще и счетчик электроэнергии.
2. Монтажные работы выполняются при полностью обесточенной питающей линии.
3. Номинальный ток автомата выбирается равным, или несколько меньшим относительно значения дифференциального тока прибора.
4. Соединения следует выполнять в строгом соответствии с обозначениями и прилагаемой схемой производителя.
5. В первую очередь выполняются соединения на стороне нагрузки с подводкой фазной и нулевой шин на соответствующие клеммы устройства.
6. Затяжка винтов клемм выполняется с некоторым усилием, достаточным для надежности соединений, но без чрезмерной силы.
7. В последнюю очередь, после проверки надежности всех соединений и отсутствия дефектов, устройство подключают к выходным клеммам автомата.

Отношение к монтажу, настройке и запуску в эксплуатацию защитного устройства не терпит формальностей. Все действия необходимо производить внимательно, с точным расчетом и дублирующими проверками.

В условиях эксплуатации домашних бытовых сетей нередко стараются решать вопрос подключения УЗО и автоматов собственными силами.

Однако этот вариант не гарантирует безопасности. Всегда следует выбирать установку профессиональную – при участии специалистов.

Выводы и полезное видео по теме

Этим видео доходчиво рассказывается и демонстрируется, каким способом включается устройство защиты в схему электросети. Рассматриваются различные схемы:

Ознакомившись с правилами подключения УЗО и порядком выполнения работ, а также особенностями монтажа в условиях однофазной сети с заземлением, можно попытаться все сделать своими руками.

Однако этот вариант оправдан только при наличии настроенного аппарата защиты и определенных навыков проведения электромонтажных работ. В противном случае лучшем решением станет приглашение электрика.

Есть опыт самостоятельного подключения УЗО? Пожалуйста, расскажите читателям о нюансах выбора подходящего устройства защиты и особенностях его монтажа. Комментируйте публикацию, участвуйте в обсуждениях и добавляйте фотографии своих самоделок. Блок обратной связи расположен ниже.

УЗО в любой электрической цепи является очень важным элементом. Основное предназначение УЗО состоит в обеспечении защиты человека от поражения током при контакте с токоведущими частями. Помимо этого, УЗО, принцип работы которого будет рассмотрен в данной статье, предотвращает вероятность возникновения пожаров, которые могут быть спровоцированы возгоранием электропроводки.

В определенных ситуациях УЗО, принцип работы которого достаточно прост, прекращает подачу на защищаемую линию напряжения. Происходит это в случае, если человек прикасается к токоведущим частям электроустановок, и к элементам нетоковедущим, которые в результате пробоя изоляции оказались под напряжением. Еще одной причиной размыкания контактов является возникновение утечки тока на корпус электроустановки или землю.

Рассмотрение принципа работы УЗО в общем и на конкретном примере

Когда сдаются недорогие квартиры от застройщика, то вся электрика, в том числе УЗО и диффавтоматы, а также разводка и автоматы отключения, уже установлены. Если же вы строите свой дом или хотите установить УЗО в квартире своими руками, то вам стоит знать принцип действия этого устройства и правила его установки.

УЗО (принцип работы основан на определении входящих и исходящих токов на входе в систему) может реагировать на минимальные утечки и выполнять свою защитную функцию. Для измерения утечки, в прибор установлен такой чувствительный элемент, как дифференциальный трансформатор, обладающий тремя обмотками.

Принцип действия УЗО легко можно понять на конкретном примере. Если человек прикасается к токоведущим частям установки, или же возникает пробой изоляции на ее корпусе, величина тока, текущего по фазному проводу, превысит величину тока в нулевом проводе.

Суммарный (итоговый) поток магнитной индукции, при этом, обязательно изменится, будет отличаться от нуля и будет являться причиной наведения в управляющей обмотке тока. Реле, к которому обмотка подключена, сработает, и в движение будет приведен расцепитель контактов силовых защитного устройства.

Подобный принцип действия УЗО, в результате которого за доли секунды обесточивается опасная электроустановка, обеспечивает сохранность человеческого здоровья.

Подключение УЗО к сети однофазной: основные правила

Схема УЗО указана на корпусе прибора и позволяет понять принцип его действия, правильно подключить устройство в схему защиты электрической цепи, избегая некорректной работы устройства или выхода его из строя.

Схема УЗО, по которой оно подключается в систему электроснабжения, зависит от различных параметров и факторов. В жилых помещениях, как правило, используется однофазный вариант электропроводки с номинальным напряжением 220 В.

Перед установкой нужно не только понять принцип работы УЗО в однофазной сети, но и ознакомиться с правилами безопасности.

Принцип работы УЗО и схема подключения подразумевают использование двух проводов проводки, подключаемых к входным клеммам, и двух проводов на выход прибора, подсоединяемых к соответствующим выходным клеммам. Устанавливать прибор нужно только при отключенном напряжении. Перед осуществлением установки, нужно убедиться, что в щитке для выбранного прибора достаточно места.

Принцип работы УЗО и схема подключения его достаточно просты. Существует несколько вариантов установки этого устройства, но принцип, в целом, остается неизменным.

Наиболее распространенным и доступным является вариант, при котором устройство стоит на входе в дом/квартиру. Недостаток этого варианта заключается в том, что при срабатывании прибора обесточивается все жилое помещение, а определять причину происходящего сложно.

Более дорогостоящим, однако, очень удобным является вариант подключения с установкой нескольких УЗО — в этом случае, каждое устройство будет отвечать за отдельную группу розеток или освещения.

Еще по этой теме на нашем сайте:

Подключение УЗО и дифавтомата — схема с заземлением

Чтобы понять, как осуществляется подключение УЗО и автомата, схема которого представлена на нашем сайте, нужно для начала разобраться, каково функциональное предназначение обоих этих устройств.

Как подключить УЗО и дифавтоматы без заземления — схема

В современных домах и квартирах применяется электропроводка с отдельным защитным проводником, однако в старых советских постройках заземления нет. Очень важно в такой ситуации знать, как.

Газовая котельная в частном доме — схема, нормы и требования

Природный газ является не только самым экономичным и эффективным, но и наиболее рискованным с точки зрения пожаробезопасности и взрывобезопасности видом топлива — именно поэтому устройство.

Фундаментные работы — стоимость заливки фундамента за куб

Для того чтобы выбрать материал в том количестве, которое вам понадобится, необходимо знать, как составляется смета на фундаментные работы. Вам понадобится большое количество оборудования и.

Добавить комментарий Отменить ответ

Вы можете подписаться на новые публикации по электронной почте.