Назначение УЗО: схема подключения в бытовой электрической сети, установка

Назначение УЗО: схема подключения в бытовой электрической сети, установка

Современные методы защиты человека от поражения электрическим током в бытовой электрической сети предусматривают установку УЗО. Правильность его работы и надёжность защиты зависит от правильно подобранного устройства и качества монтажа.

Для чего необходимо УЗО

Для понимания принципа работы УЗО и особенностей его монтажа следует рассмотреть ряд основных моментов.

Прежде всего, нужно понимать, что использование в быту большого количества электроприборов приводит к увеличению опасности попадания человека под действие электричества. Поэтому формирование защитных узлов, оберегающих от этого опасного фактора, является необходимостью в современных жилых помещениях. Само Устройство Защитного Отключения — это элемент системы защиты, и функционально имеет несколько назначений:

  • В случае замыкания в проводке УЗО защищает помещение от возгорания.
  • В момент попадания человеческого тела под действие электротока УЗО отключает питание во всей сети или конкретного электроприбора для выполнения защиты (локальное или общее отключение зависит от позиции установки УЗО в системе питания).
  • А также УЗО отключает питающую цепь, когда происходит повышение тока в этой цепи на определённую величину, что также является функцией защиты.

Конструкционно УЗО — это аппарат, имеющий функцию защитного отключения, внешне схожий с выключателем автоматом, но имеющий другое назначение и функцию проверочного включения. Крепление УЗО выполнено с применением стандартного разъёма дин-рейки.

Исполнение УЗО бывает двухполюсным — стандартная двухфазная электрическая сеть переменного тока 220В.

Такое устройство подходит для установки в помещениях стандартной постройки (с электрической проводкой, выполненной двухжильным проводом). Если квартира или дом оборудованы проводкой с тремя фазами (современные новостройки, промышленные и полупромышленные помещения), то в этом случае используется УЗО с четырьмя полюсами.

Устройство защитного отключения

Двухполюсное и четырёхполюсное исполнение

На самом устройстве нанесена схема его подключения и базовые характеристики прибора.

  • Серийный заводской номер аппарата, фирма производитель.
  • Максимальная величина тока, при котором УЗО работает длительное время и выполняет свои функции. Эта величина называется номинальным током устройства, измеряется он амперами. Она обычно соответствует стандартизированным токовым величинам электроприборов. Обозначен на панели прибора как In. Эта величина устанавливается благодаря учёту сечения провода и конструкционного выполнения контактных клемм УЗО.
  • Стандартизированные величины тока (6, 16, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125 А).

  • Ток отсечки УЗО. Правильное название — номинальный отключающий дифференциальный ток. Измеряется он в миллиамперах. На корпусе прибора обозначен — I∆n. Указанное значение показателя тока утечки вызывает срабатывание защитного механизма УЗО. Срабатывание происходит, если все остальные параметры не достигают аварийных значений и монтаж выполнен правильно. Параметр тока утечки определяется стандартными величинами.
  • Стандартизированные величины тока утечки (6, 10, 30, 100, 300, 500 мА)

  • Величина номинального дифференциального тока, не приводящего к аварийному выключению УЗО, работающему в нормальных условиях. Правильно называется номинальный не отключающий дифференциальный ток. Обозначен на корпусе — In0 и соответствует половине значения тока отсечки УЗО. Этот показатель охватывает диапазон значений тока утечки, во время появления которого происходит аварийное срабатывание устройства. Например, для устройства УЗО, имеющего ток отсечки 30 мА значение не отключающего дифф.тока будет составлять 15 мА, а аварийное выключение УЗО произойдёт во время образования в сети тока утечки величиной, соответствующей диапазону от 15 до 30 мА.
  • Значение напряжения работающего УЗО составляет 220 или 380 В.
  • На корпусе также обозначено наибольшее значение тока КЗ, в момент образования которого УЗО продолжит работать в исправном состоянии. Такой параметр называется номинальный условный ток короткого замыкания, обозначается как Inc. Эта токовая величина имеет стандартизированные значения.
  • Расчётная стандартизированная величина токов короткого замыкания составляет 3000, 4500, 6000, 10 тыс.А.

  • Показатель номинального времени отключения устройства. Этот показатель обозначается как Tn. Время, которое он описывает — это промежуток от момента образования в цепи дифференциального отключающего тока до момента времени, в который произошло полное гашение электрической дуги на силовых контактах устройства УЗО.

Кроме всего, на панели УЗО наносят обозначения температурного диапазона работы устройства, нумерацию и назначение клемм, обозначение выключателя (вкл/выкл).

Пример обозначений:

Устройство защитного отключения

Пример обозначения основных характеристик устройства

Принцип работы устройства

В случае возникновения тока утечки в проводке помещения, на отходящих и приходящих клеммах УЗО появляется разность показателей токов. В этот момент защитный предохранитель устройства сопоставляет величину тока утечки с номинально допустимой и заставляет устройство срабатывать в случае превышения допустимой величины. Происходи так называемое аварийное выключение.

Время отключения УЗО составляет от 0,05 до 0,2с. Ни в коем случае оно не должно быть больше чем 0,3с. Более длительное время отключения приводит к тяжёлым последствиям влияния электротока на человеческий организм.

Графический пример работы УЗО во время образования в сети тока утечки. Ток на выходе из УЗО больше по своей величине чем ток на входе. Баланс нарушен, вследствие чего размыкается контакт.

Устройство защитного отключения

Принцип работы устройства

Следует помнить, что УЗО реагирует лишь на возникновение токов утечки на участке цепи, расположенном после УЗО. При возникновении утечки на участке до УЗО, оно не выполнит своей функции.

Пример действий устройства при возникновении утечки в цепи, приходящей к УЗО. В этом случае баланс токов на входе и на выходе устройства не нарушается, устройство не работает:

Устройство защитного отключения

Реакция устройства на возникновение утечки на различных участках цепи

Основной конструктивный элемент УЗО выполнен в виде трансформатора тока 1. Трансформатор тока выполнен на тороидальном ферромагнитном сердечнике. Трансформатор тока имеет три обмотки. Две из этих обмоток имеют различное направление. Одна запитана от фазного провода L3, а другая от нулевого N. Третья же обмотка 2 является обмоткой управления. По фазовой обмотке проходит ток I1, а по нулевой ток I2 (к электрооборудованию и от него соответственно). Обмотка катушки управления в нормальном рабочем режиме находится без наведённого напряжения.

В нормальном рабочем режиме ток, проходящий в двух первичных обмотках, направлен противоположно, но одинаков по своим величинам. В это время на трансформаторном сердечнике возникают два магнитных потока, которые имеют противоположное направление и, вследствие этого, компенсируются. Суммарный (полный) магнитный поток в любое время равен значению ноль (Ф1 + Ф2 = 0).

В момент прикосновения человека к проводнику под напряжением, в фазном проводнике будет протекать ток отличный по своей величине от тока, текущего по нулевому проводнику. Нарушается баланс токов и баланс магнитных полей в токовом трансформаторе УЗО. Протекающий по фазовому проводу ток больше, так как к величине номинального тока I1 прибавляется ток утечки I. Для трансформатора такой ток дифференциальный — отличный от номинального. При нарушении баланса магнитных потоков в трансформаторе, общий магнитный поток приобретает величину, отличающуюся от нуля (Ф1 + Ф2 ≠ 0). Согласно физическим законам, такой магнитный поток создаёт электроток в проводнике обмотки управления 2 трансформатора тока УЗО 1. Ток, достигнув значения, необходимого для работы отключающего реле 2, отключает контактный механизм УЗО. Вследствие этого электроприбор, находящийся после УЗО, оказывается обесточенным. А также вся электрическая цепь, подводящая питание к потребителю, остаётся без напряжения. Человек, прикоснувшийся к любому участку такой цепи, оказывается спасённым от действия электрического тока благодаря работе УЗО.

Устройство защитного отключения

Принцип работы УЗО

Как подобрать

Первый параметр, по которому выбирается УЗО — это тип проводки в помещении, где будет установлено устройство. Для помещений с двухфазной электропроводкой напряжением 220 В подойдёт УЗО с двумя полюсами. В случае трёхфазной проводки (квартиры современной планировки, полупромышленные и промышленные помещения) следует устанавливать четырёхполюсное устройство.

Для монтажа правильной схемы защитных устройств понадобятся несколько защитных устройств различного номинала. Разница будет заключаться в месте их установки и типе защищаемого участка цепи.

Подбор УЗО нужно производить с учётом определённых электрических параметров в домашней электрической сети, а именно:

  • Ток отсечки УЗО должен быть больше чем наибольший потребляемый в помещении (квартире) ток на 25%. Величину максимального тока можно узнать в коммунальных структурах, обслуживающих помещение (ЖЭК, энергослужба).
  • Номинальный ток УЗО, его следует выбирать с запасом по отношению к номинальному току выключателя автомата, защищающего участок цепи. Например, если автоматический выключатель рассчитан на ток 10 А, то УЗО следует выбрать с током 16А. Следует учитывать, что УЗО защищает исключительно от утечки, а не от перегруза и короткого замыкания. Исходя из этого обязательным требованием является монтаж автоматического выключателя в участке цепи совместно с УЗО.
  • Дифференциальный ток УЗО. Значение тока утечки, в момент появления которого устройство выполнит аварийное выключение питания сети. В бытовых помещениях для обеспечения защиты нескольких потребителей (группа розеток, группа светильников) выбирают УЗО с уставкой дифференциального тока 30 мА. Выбор устройства с меньшей уставкой чреват частыми ложными выключениями УЗО (в сети любого помещения всегда присутствуют утечки тока, даже во время минимальной нагрузки). Для групп или одиночных потребителей, находящихся в условиях повышенной влажности (душевая кабина, посудомоечная машина, стиральная машина), следует монтировать УЗО со значением дифференциального тока 10 мА. Условия работы во влажном помещении считаются особенно опасными, с точки зрения электробезопасности. Не нужно устанавливать одинарное УЗО на множество групп потребителей. Для небольших помещений допустима установка одного УЗО с током уставки 30 мА на вводном щитке электросети. Но при такой установке, во время аварийного срабатывания, УЗО отключит электроэнергию во всей квартире. Правильно будет установить УЗО для каждой группы потребителей и вводное устройство с наибольшим током уставки. (Подробнее схема расстановки защитных устройств рассмотрена ниже).
  • А также УЗО выбирается согласно типа дифференциального тока. Для сетей переменного тока производятся устройства с маркировкой (АС).

Схема подключения УЗО

Принцип монтажа УЗО в двухпроводной электросети

В помещениях старой планировки используется двухпроводная проводка (фаза/ноль). Заземляющий проводник при такой схеме отсутствует. На эффективную работу УЗО отсутствие проводника заземления повлиять не может. Двухполюсное УЗО, смонтированное в помещении с таким типом проводки будет работать правильно.

Отличие монтажа УЗО с заземлением и без заключается лишь в принципе отключения устройства. В цепи с заземлением прибор сработает в момент появления в сети тока утечки, а в цепи без заземления — в момент касания человека к корпусу прибора, оказавшегося под действием утечки тока.

Пример установки УЗО в квартире с однофазной двухпроводной электросетью (схема):

Схема установки УЗО

Вариант для квартиры с двухпроводной проводкой

Указанная схема также пригодна для одной группы потребителей. Например, для кухонного электрооборудования и освещения. В этом случае после вводного автоматического выключателя устанавливается УЗО, которое защищает участок цепи и электроприборы, находящиеся после него.

Для двухпроводной электрической сети многокомнатной квартиры предпочтительнее устанавливать вводное УЗО после вводного автоматического выключателя, а от вводного УЗО разветвлять проводку на все необходимые группы потребителей с учётом их мощности и места установки. На каждую группу потребителей при этом устанавливается УЗО с меньшей уставкой дифференциального тока чем у вводного УЗО. Каждое групповое УЗО комплектуется автоматическим выключателем в обязательном порядке, это нужно для защиты от тока короткого замыкания и перегруза электрической сети и самого УЗО.

Пример схемы электрической проводки для многокомнатного жилого помещения, которая защищена устройствами защитного отключения приведён на рисунке:

Схема защищённой электрической проводки с использованием УЗО

Вариант для многокомнатного помещения

Ещё одним преимуществом установки вводного УЗО является его противопожарное назначение. Такой прибор контролирует наличие максимально возможных величин тока утечки на всех участках электрической цепи.

Стоимость монтажа такой многоуровневой системы защиты выше, чем у системы с одним УЗО. Несомненным преимуществом многоуровневой системы является автономность работы каждого защищённого участка цепи.

Для объективного понимания процесса правильного подключения УЗО в двухпроводной электрической цепи приведён видеоролик.

Данное видео найдено на интернет-ресурсе Youtube, используется исключительно в ознакомительных целях и не является рекламой.

Видео: схема монтажа УЗО

Схема подключения УЗО в трёхпроводной (трёхфазной) электрической цепи

Такая схема является самой распространённой. В ней используется четырёхполюсное УЗО, а сам принцип сохраняется, как и в двухфазной цепи с использованием двухполюсного УЗО.

Приходящие четыре провода, три из которых фазные (А, В, С) и нулевой (нейтраль) присоединяются к входным клеммам УЗО, согласно нанесённой на устройство маркировки клемм (L1, L2, L3, N).

Четырёхполюсное УЗО

Схема подключения проводов

Аналогичная схема правильного подключения проводов к устройству находится в паспорте УЗО либо нанесена непосредственно на корпус изделия.

Расположение нулевой клеммы может отличаться на УЗО различных производителей. Важно соблюдать правильность подключения на входе и на выходе из устройства, от этого зависит корректная работа УЗО. В остальном, порядок подключения фаз на работу УЗО не влияет.

Четырёхполюсное УЗО

Подключение в трёхфазной сети

Важно помнить, что номинальные рабочие токи трехфазных УЗО имеют относительно большие значения. Такие устройства имеют больше противопожарное назначение, а для защиты человека от поражения электрическим током используют отдельные УЗО с меньшим номиналом для каждого участка цепи.

Для объективного понимания схемы подключения УЗО в трёхфазной цепи приведена схема — пример.

Схема подключения УЗО в трёхфазной цепи

Многоуровневая защита

Из схемы видно, что разветвлённая электрическая цепь после вводного четырёхполюсного УЗО выполнена подобно двухпроводной схеме подключения УЗО. Так же как и в предыдущем примере, каждый участок цепи защищён устройством УЗО от токов утечки, а автоматическим выключателем от токов короткого замыкания и от перегруза в сети. В этом случае используются однополюсные автоматические выключатели. Через них подключён лишь фазный провод. Нулевой провод подходит к клемме УЗО, минуя автоматический выключатель. Соединять нулевые проводники в общий узел после выходов из УЗО не нужно, это приведёт к ложным срабатываниям устройств.

Вводное УЗО в этом случае имеет рабочий номинал тока 32 А, а УЗО на отдельных участках номиналы по 10 — 12 А и уставки дифференциального тока по 10 — 30 мА.

Ошибки при установке и подключении УЗО

Типичные ошибки при подключении защитных устройств УЗО:

  • Как указывалось выше, соединение нулевых проводников в общий узел после выхода их из УЗО. Это провоцирует неправильную работу устройства. Чтобы проверить правильность сборки схемы, необходимо подключить к розетке (цепь которой защищает УЗО) электроприбор и проследить за работой УЗО. Если оно не выбивает, значит, монтаж выполнен правильно.
  • Ошибкой является соединение нейтрального и заземляющего проводников. В этом случае УЗО не сможет реагировать на разницу токов в нейтральном проводнике. Такое выполнение схемы чревато частым отключением электроэнергии и опасностью оказаться под напряжением при неработающем заземляющем контуре.
  • Подключение к нейтральному проводу УЗО заземляющих проводников розеток также является ошибкой. Такие действия чреваты опасностью оказаться под действием напряжения. А также эта схема может спровоцировать короткое замыкание.

Для большей наглядности приведён видеоролик на тему типичных ошибок при самостоятельном монтаже УЗО.

Данное видео найдено на интернет-ресурсе Youtube, используется исключительно в ознакомительных целях и не является рекламой.

Видео: ошибки при подлючения защитного устройства

Несомненно, безопасность человека — приоритет в работе любого оборудования, особенно электрического. Реализация безопасных схем питающих электросетей зачастую непосильная задача для неквалифицированного человека. Если решение по монтажу защитных элементов электросети принято, но остаются сомнения, то лучше обратиться к профессионалам. Ведь от качества монтажа напрямую зависит правильная и безопасная работа любого электрооборудования.