Почему узо должно быть номиналом выше вводного автомата

Дротокрут: Сообщество успешных электриков

Этот пост для того, чтобы обосновать свое мнение в споре с Дмитрием с сайта «Заметки электрика» (сайт периодически читаю и обычно использую для своих советов :)).

На его сайте имеется информация, что если линию защищает автомат на 40 А, то при токе нагрузки выше номинального, например 45.4 А, УЗО номиналом 40 А может перегреться, поплавиться и выйти из строя. Поэтому Дмитрий советует ставить УЗО номиналом на ступень выше номинала автомата.

Считаю этот совет необоснованным, о чем сообщил в комментарии и в качестве подтверждения привел информацию по использованию модульной продукции на DIN-рейку от компании Шнайдер Электрик серии Easy 9. Файл утащил с официального сайта. Напомню, что это серия обычного качества для использования дома.

Информацию искал на сайте Шнайдер Электрик, так как это известная компания с хорошей поддержкой (о чем можно убедиться в посте про обжатие многопроволочного провода под автомат).

На сайте Дмитрия ссылка и название серии модульной продукции в комментарий не попали, то есть комментарии режутся, поэтому привожу информацию тут.

Как видно на схеме, на вводе установлен как раз 40 А автоматический выключатель, а за ним 40 А устройство защитного отключения. И есть примечание, что УЗО должно быть защищено автоматом (номинал автомата не более номинала УЗО). Про то, что номинал УЗО должен быть обязательно выше номинала автомата, никакого упоминания нет.

Уверен, что любой другой хорошо зарекомендовавший себя производитель модульных автоматов, такой как ABB, Hager, Eaton, не требует установки УЗО номиналом на ступень выше номинала автомата, и УЗО от этого не плавится и не сгорает.

В Правилах устройства электроустановок (7-я версия, утащил файл себе), на которые сослался Дмитрий, рекомендацию ставить УЗО номиналом выше автомата не вижу.

Устройство защитного отключения можно ставить номиналом равным и более номинала автоматического выключателя.

Для дома может быть целесообразно купить, например, УЗО номиналом 40 А и поставить его под защиту своего вводного 25 А автомата с надеждой на увеличение предоставленной мощности в будущем, чтобы не покупать потом УЗО большего номинала. Но можно ограничиться УЗО, номинал которого равен номиналу автомата, то есть 25 А УЗО для 25 А автомата.

Почему узо должно быть номиналом выше вводного автомата

К написанию этой статьи меня подтолкнул вопрос, заданный мне сотый раз за последнее время. Признаюсь честно, что устаешь постоянно отвечать одно и тоже. Суть вопроса заключается в правильной последовательности подключения УЗО и автоматических выключателей. Как правильно установить УЗО — до или после автомата?

Когда я рисую схемы на заказ, то получаю замечания, что я неправильно разместил УЗО и нужно его поменять местами с автоматом, так как УЗО может сгореть от тока короткого замыкания в цепи. Также подобные замечания были в комментариях на этом сайте. Мне приходится тратить время и писать одинаковые ответы на подобные замечания.

Поэтому я решил написать ответ на это вопрос в виде статьи и в будущем буду просто давать ссылку на этот материал в качестве ответа. Здесь написаны мои личные размышления, основанные на личном опыте и на полученных знаниях.

Как правильно установить УЗО — до или после автомата

Давайте рассмотрим разные варианты подключения УЗО к автоматическим выключателям.

1. Одно УЗО защищает несколько групповых линий, т.е. оно стоит на первом месте и после него установлено несколько автоматических выключателей. Эта схема представлена ниже. Она очень проста и популярна в бюджетных распределительных щитках.

Давайте теперь смоделируем аварийную ситуацию. Допустим в одной групповой линии произошло короткое замыкание. На схеме ниже показано направление движения тока короткого замыкания красной линией со стрелками.

В данной схеме путь тока будет следующим: УЗО — групповой автомат — кабель до розетки — сама розетка.

Многие считают, что в этой ситуации должно сгореть УЗО от тока КЗ, так как автомат стоит после УЗО и просто не может его защитить от действия огромного тока. На самом деле при такой последовательности подключения с УЗО ничего плохого не произойдет. Почему это так читайте ниже.

Вот наглядный пример щита, где стоят на первом месте несколько УЗО, а групповые автоматические выключатели идут после них.

2. Групповую линию защищают один автомат и одно УЗО.

В представленной ниже схеме уже автомат стоит на первом месте, а УЗО на втором.

Вот наглядное фото данного варианта. Тут на верхней дин-рейке стоят групповые автоматы, а ниже идет ряд УЗО, которые к ним подключены. Каждое УЗО подключено к своему автомату.

Представим аварийную ситуацию с коротким замыканием в розетке. Путь тока КЗ в такой схеме будет следующим: автомат — УЗО — кабель — розетка. Смотрите на схеме ниже на красную линию со стрелками.

По мнению многих людей в такой ситуации автомат должен сработать от короткого замыкания, тем самым исключить прохождение разрушающего тока через УЗО. А я тут нарисовал, что ток добрался до розетки. Получается не стыковка и либо я неправильно нарисовал, либо ток действительно доходит до розетки и тоже протекает через УЗО.

Давайте разбираться кто прав, а кто виноват. С какой скоростью распространяется ток по проводам? Вспоминаем физику и узнаем, что скорость распространения электромагнитного поля примерно равна скорости света — 300000 км/с. Теперь посмотрим за какое время срабатывает автоматический выключатель при возникновении тока короткого замыкания. Он срабатывает за 0,02 секунды. Делаем небольшой расчет и получаем, что за 0,02 секунды ток успеет преодолеть 6000 км. А ваша подстанция как далеко находится от вашей розетки?

Из вышесказанного делаем вывод, что ток короткого замыкания успевает пробежать по всей цепочке автомат — УЗО — кабель — розетка. Просто автомат физически не успеет сработать мгновенно при появлении тока КЗ и остановить его на себе.

Также о том, что ток КЗ доходит до розетки свидетельствует оплавленная отвертка, которой замкнули провода в розетке и подгоревшие контакты самой розетки. Чтобы оплавилась отвертка и подгорели контакты у розетки нужно чтобы на них что-то воздействовало, так как они сами по себе не могут выйти из строя. Как раз ток КЗ это и делает с ними.

Тогда почему же УЗО не выходит из строя если через него протекает ток короткого замыкания? Оно не выходит из стоя потому же почему не выходят из строя и кабели идущие к розетке, счетчик электроэнергии и другие элементы цепи, встречающиеся на пути тока короткого замыкания. Какая опасность от тока КЗ? Это появление высокой температуры, от которой начинает плавиться изоляция кабелей и корпуса защитных устройств. Этот процесс инерционный и на оплавление и сгорание всей цепи нужно какое-то время, которого автомат не дает. Две сотые секунды не хватает, чтобы успела изоляция плавиться на кабелях и чтобы сгорело УЗО.

Поэтому делаем вывод, что УЗО все равно, где ему стоять — до автомата или после. Оно себя будет чувствовать хорошо в обоих случаях.

Тогда почему в одной схеме автомат стоит перед УЗО, а в другой после? В чем разница?

Ниже представлена схема, когда одну линию защищает один автомат и одно УЗО. На схеме слева автоматический выключатель стоит перед УЗО, а на схеме справа стоит после УЗО.

В паре УЗО + автомат всегда ставится автомат на первом месте из-за удобства монтажа и в простом подключении кабеля от нагрузки. Посмотрите сами. Если автомат стоит на первом месте (схема слева), то от него идет «фаза» перемычкой на УЗО, «ноль» подается сразу на УЗО. В этом случае кабель отходящий на розетки подключается только к УЗО и к шине PE. В схеме справа (автомат стоит после УЗО) отходящий кабель на розетки нужно уже подключать к разным защитным устройствам — «фазу» к автомату, а «ноль» к УЗО. Это не удобно и простой обыватель может запутаться с подключением одного кабеля. Я считаю, что задача сборщика щита заключается в грамотной сборке схемы, которая будет наиболее понятна для пользователя.

Поэтому если стоит пара один автомат и одно УЗО, то автомат лучше размещать на первом месте. Конечно если вы хотите запутаться, то выбирайте схему справа )))

Теперь давайте посмотрим почему если к одному УЗО нужно подключить несколько автоматов, то автоматы ставятся всегда после УЗО. Эта схема была представлена выше в первом варианте подключения. Что у нас получиться если автоматы поставить до УЗО? Смотрите схему ниже. Так получается совсем не правильная и не рабочая схема. Поэтому запомните, что несколько автоматов ставить перед УЗО нельзя.

Вроде разобрались с вопросом, что сначала УЗО или автомат )))

Теперь давайте заодно посмотрим как правильно выбрать номинал УЗО, чтобы оно не сгорело от перегрузки. На любом УЗО указывается его номинал, т.е. максимальный длительный ток, который может протекать через УЗО не причиняя ему вреда. Также контакты УЗО могут безболезненно коммутировать этот ток, т.е. обесточивать линию при возникновении в ней утечки. допускать чтобы через контакты УЗО протекал ток больший, чем его номинал нельзя, так как начнут греться его контакты, плавиться корпус и т.д.

Поэтому УЗО нужно защищать автоматическим выключателем, который сработает от перегрузки прежде чем начнет выходить из строя УЗО. Для того чтобы защитить УЗО от перегрузки нужно выбирать номинал автомата равным или на одну ступень выше номинала защищающего его автомата. Например, если автомат стоит на 16А, то УЗО нужно выбрать 25А. Больше можно, а меньше нельзя. Этот запас по току УЗО нужен для того, чтобы исключить протекание через него повышенного тока прежде чем автомат сработает от перегрузки. Мы уже знаем про токи не отключения автоматических выключателей, из которых следует, что автомат сработает от перегрузки, когда ток превысит его номинал на 13%. То есть автомат на 16А сработает от тока 18А. И это повышенный ток будет протекать через УЗО. Если УЗО будет также номиналом 16А, то есть вероятность что его контакты будут немного перегреваться. Эту ситуацию стоит вообще исключить. Это что касается пары один автомат + одно УЗО.

Как выбрать номинал УЗО если к нему подключено несколько автоматов? Да очень просто! Нужно посчитать максимально возможный ток, который может протекать через УЗО. Если к одному УЗО подключены три автомата, например, номиналами 16А+16А+6А=38А, то сумма их номиналов составит 38А. В этом случае УЗО нужно выбирать с номиналом большим, чем получилось в расчете. Если вы к одному УЗО подключили, например пять автоматов с суммой номиналов 16А+16А+16А+16А+10А=74А, то это не означает что вам нужно брать очень мощное УЗО. В этом случае УЗО будет защищать вводной автоматический выключатель. Если номинал вводного автомата меньше полученного расчета, то он не даст току достигнуть величины 74А. Например, при 3-х фазном вводе с вводным 3-х полюсным автоматом 25А, групповое однофазное УЗО можно смело выбирать номиналом 32А-40А.

Для примера посмотрите схему ниже. Так как номинал вводного автомата 32А, то мы смело можем ставить УЗО с номиналом 40А. Это не зависимо от того что к УЗО подключено три автомата суммой номиналов 16А+16А+16А=48А. вводной автомат не даст току достигнуть величины 48А и поэтому УЗО на 40А будет в этой схеме надежно защищено.

Это все что я хотел написать про выбор номинала УЗО и про последовательность подключения УЗО до автомата или после.

Если вы не согласны с моим объяснением и считаете что я ошибаюсь, то напишите это в комментариях. Знать правильный ответ на поставленный вопрос в этой статье будет полезным как мне так и вам.

Также, если вы, после прочтения данной статьи, все еще затрудняетесь с решением вопроса разработки схемы своего электрощита, то пишите мне. Я с большим удовольствием разработаю вам схему, а при вашем желании еще и соберу электрощит. При заказе сборки разработку схемы делаю бесплатно. Посмотреть мои работы по сборке электрощитов на заказ можете в разделе — «Мои работы». Спасибо!

Установка автомата и УЗО: последовательность

В современном электрическом щитке помимо прибора учета электроэнергии (электрического счетчика) присутствуют различные представители защитной автоматики. Минимальный их набор, как правило, представлен вводным автоматическим выключателем, а также УЗО (устройство защитного отключения). Автомат гарантирует сохранность электропроводки при перегрузках и токах коротких замыканий, назначением УЗО считается охрана человека от поражений электротоком, предотвращения возгораний при утечках. В первом случае используются УЗО с номинальным дифференциальным током 10 и 30мА, во втором (для противопожарных УЗО) – 100мА или выше.

Реальные схемы во вводных щитах могут включать:

• несколько селективных УЗО;
• некоторое количество групповых автоматических выключателей, контролирующих цепи потребителей;
• другую защитную автоматику, например реле напряжения.

Очевидно что включены эти приборы должны быть последовательно, только в этом случае они будут обеспечивать защиту по всем упомянутым направлениям. Однако какой из них располагать ближе к точке подключения вводных кабелей, а какой к нагрузке, остается предметом споров для многих электриков, особенно начинающих. Тем более что четких указаний на страницах ПУЭ не находится. Так как же все-таки следует подключать УЗО к автоматическому выключателю и есть ли в этом разница, попробуем разобраться.

Существует мнение, что токи короткого замыкания опасны для УЗО, которое на них не призвано реагировать. Конечно же, сотни ампер представляют определенную опасность для содержимого как электромеханических, так и электронных УЗО. Но есть ли принципиальная разница с точки зрения безопасности для устройства защитного отключения в очередности их подключения? Рассмотрим оба возможных варианта:

• когда сначала монтируются автоматы, а ближе к нагрузке УЗО;
• противоположное подключение – первым идет УЗО, затем один или несколько автоматов.

В первом случае путь тока пролегает по упрощенной цепи: ввод фазных проводов – автоматический выключатель – УЗО – нагрузка – подключение нулевых шин. Во втором варианте полная цепь сохраняется, местами меняются только защитные устройства, следовательно, величина силы тока, протекающего через оба прибора включенных последовательно, будет одинакова.

Теперь в опровержение концепции приоритета срабатывания автомата или УЗО в зависимости от их взаимного расположения. Из школьного курса физики известно, что ток на участке цепи либо есть, либо отсутствует, поэтому оба устройства оказываются под его воздействием одновременно. Размыкание цепи автоматическим выключателем происходит за достаточно короткий промежуток времени примерно 20 мс. Хотя для токов КЗ и это большой временной интервал, работоспособность устройства, как правило, сохраняет инерционность составляющих УЗО.

Ответ на поставленный выше вопрос фактически найден – принципиальной разницы, какое устройство будет устанавливаться первым, нет. В этом случае во внимание принимаются экономические соображения, возможно наличие свободного места в щитке, удобство пользования. В ряде случаев руководящим действием считаются предпочтения и привычки электрика.

Более важным в решении задачи считается правильный выбор УЗО и автоматического выключателя по характеристикам. Так в частности:

• в тандеме при последовательном включении номинальный ток нагрузки УЗО должен соответствовать номиналу вводного автомата, а лучше превышать его, например, для выключателя номиналом 40А следует выбирать УЗО не менее 50А;
• в случае, когда по выходу УЗО подключаются групповые однофазные выключатели, к примеру, 3 штуки номиналом 16А, его максимальный ток должен составлять 50 … 63А.

Другим, альтернативным вариантом решения задачи будет воспользоваться выключателями дифференциального тока (АВДТ) или дифавтоматами. Эти устройства объединяют в себе функции обоих и автоматически избавляют от необходимости выбора последовательности установки и подключения.

Остались вопросы?

Заполните форму обратно связи ниже, наши специалисты свяжутся с Вами, проконсультируют, расскажут про возможные способы решения Вашей задачи.

Почему УЗО должно быть номиналом выше автомата

Номинальный ток защитных устройств выбирается не произвольным образом, а согласно требованиям нормативных документов. Если уставка автоматического выключателя определяется максимальным током кабеля, то этот параметр у ВДТ (выключателя дифференциального тока) служит предметом споров.

Некоторые специалисты считают, что номинальный ток этих приборов должен совпадать, другие приводят много аргументов, почему УЗО должно быть номиналом выше автомата.

Зачем УЗО устанавливают вместе с автоматом

Эти приборы защиты подключаются последовательно в одной линии, но имеют различные защитные функции. Поэтому они устанавливаются комплектом. Кроме того, монтаж УЗО вместе с автоматом предписывается ПУЭ п.7.1.76.

Автоматический выключатель

Перегрузка кабельной линии может привести к нагреву токопроводящей жилы выше предельно допустимой температуры, для большинства видов кабелей составляющей 60-80 °С. При этом разрушается изоляция, что может привести к короткому замыканию и даже пожару.

Отключение питания в данной ситуации производится при помощи теплового расцепителя. Время отключения обратно-пропорционально степени перегрузки.

Особенно опасным является короткое замыкание в линии или электроприборе. При этом сила тока ограничена только сопротивлением токопроводящих жил и может быть в сотни раз выше номинального. В данной ситуации срабатывает максимальный расцепитель, время отключения которого должно быть не более 0,02 мс.

Автоматический выключатель срабатывает только при появлении в сети сверхтока и не может защитить человека от поражения электрическим током. Для этого используются выключатели дифференциального тока, такие, как УЗО и дифавтоматы.

Устройство защитного отключения или ВДТ

Этот прибор срабатывает при повреждении изоляции или попадании человека под напряжение. При этом через организм или контур заземления начинает протекать ток, который называется «ток утечки».

Внутри дифференциального выключателя имеется трансформатор тока, который при помощи первичных обмоток следит за появлением этого тока. Отключение питания производится при помощи встроенного реле, команду которому даёт вторичная обмотка трансформатора.

Именно его контакты в первую очередь определяют номинальный ток аппарата, поэтому перед тем, как выбрать УЗО, необходимо узнать параметры вышестоящего автомата.

Согласно первому правилу Кирхгофа ток в нулевом и фазном проводниках должен быть одинаковым. Это равенство нарушается, а ток во вторичной обмотке появляется, только в том случае, если ток начинает протекать по «незапланированному» пути — через человека или заземление.

При появлении в сети сверхтока ток в проводниках остаётся одинаковым и аппарат остаётся включённым вплоть до выхода его из строя.

Для отключения питания в таких ситуациях необходимо использовать автомат или другое защитное устройство и номинал УЗО и автомата должны, как минимум, совпадать, а лучше, если ток УЗО будет на одну ступень выше выключателя.

Совет! Для экономии места в щитке рекомендуется вместо этих двух устройств использовать одно, выполняющее функции обоих аппаратов. Это дифференциальный автомат, или дифавтомат.

Что такое времятоковая характеристика автомата

Отключение автоматического выключателя при перегрузке происходит не мгновенно. Время срабатывания защиты зависит от степени превышения тока сети над номинальным. Этот параметр называется времятоковая характеристика и имеет вид графика, на котором имеются три контрольные величины:

• Ток условного неотключения Iун=1,13In. При этой перегрузке тепловая защита не сработает и автомат будет включённым всё время работы.
• Ток условного расцепления (отключения) Iур=1,45In. Это сила тока, при которой защита сработает только через час.
• Ток мгновенного расцепления. Указывает, при какой перегрузке сработает максимальная защита. В зависимости от типа устройства может превышать номинальный ток аппарата в 3-20 раз.

Таким образом, ток в сети, подключённой к автомату, например, 16 А, может длительное время достигать 23 А, что негативно влияет на контакты и обмотки трансформатора включённого в линию УЗО.

Почему УЗО выбирают на ступень выше?

Перегрузка и перегрев любого электроприбора негативно влияет на его работоспособность. В результате перегрева разрушаются пластиковые элементы, выгорают контакты и выходит из строя изоляция провода, которым намотаны катушки.

Поэтому желательно выбирать номинальный ток УЗО из стандартного ряда на одну ступень больше. Это уменьшит нагрев аппарата даже если через вышестоящий автомат протекает ток условного расцепления, который в 1,45 выше номинального.

Это правило целесообразно применять не только при выборе ВДТ, но и для реле напряжения и сечения проводов. Однако существуют устройства, которые нельзя устанавливать на ступень выше расчётных — это сам автоматоматический выключатель и дифавтомат, в котором совмещены функции самого автомата и УЗО.

Аналогичным образом определяется номинал УЗО на группу автоматов. Существует два способа расчёта параметров:

• Вышестоящий автомат и несколько нижестоящих . Это самая распространённая схема квартирной электропроводки, при которой устанавливается одно устройство защитного отключения для всей квартиры. В этой схеме параметры УЗО выбираются на шаг выше вводного автоматического выключателя. Количество и параметры отходящих линий при этом не учитываются.
• Подключение к одному УЗО нескольких отходящих линий. Такая схема используется при вводном автомате с большой уставкой и отходящих линиях с намного меньшим током. Минимальный ток выключателя дифференциального тока определяется исходя из суммы токов всех нижестоящих автоматов, при этом выбирается ближайшее бОльшее значение из стандартного ряда номинальных значений. Рекомендуемые параметры должны быть на одну ступень выше.

Какой должен быть номинал УЗО по сравнению с номиналом автомата?

Для предотвращения перегрузки защитного устройства номинальный ток УЗО должен быть выше, чем у соответствующего автоматического выключателя.

Однако этот параметр выбирается не произвольно, а из ряда стандартных значений, из которых также берётся номинальный ток автомата. Причём если мощность защитных аппаратов может быть любой, начиная с 0,5А и заканчивая 63А и более, то ток УЗО может быть от 6 до 125А.

Поэтому, зная, почему УЗО должно быть номиналом выше автомата, определяем его параметры, исходя из тока выключателя и ряда стандартных значений — 6; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 125 А.

Для самых распространённых моделей автоматов они составляют:

• АВ 10 А — УЗО 16 А;
• АВ 16 А — УЗО 25 А;
• АВ 25 А — УЗО 32 А.

Важно! Уставка дифференциального тока не зависит от номинального тока и не может быть больше 30 мА если УЗО применяется для защиты людей от поражения электрическим током.

Максимальный ток УЗО

Несмотря на то, что промышленностью выпускаются УЗО с номинальным током до 125 А, установка таких приборов в квартирных щитках не рекомендуется. Это связано с тем, что даже в исправном электрооборудовании и кабельных линиях имеется ток утечки, величина которого зависит от мощности аппарата и длины кабеля.

Данная ситуация отображается в нескольких пунктах ПУЭ:

• 7.1.82 и 7.1.79. Согласно этому документу уставка тока утечки дифавтомата не может быть больше 30 мА;
• 7.1.83. Согласно этому пункту Правил допустимый ток утечки составляет около 4 мА на 1 кВт мощности и 1 мА на 100 м линии.
• В этом же пункте указано, что нормальный ток утечки линий, подключенных к одному УЗО, не должен превышать 10 мА.

Следовательно, максимальная мощность оборудования не должна быть больше 2,5 кВт или 10 А. Именно такой номинальный ток имеют большинство бытовых приборов, таких как бойлер, посудомоечная и стиральная машины и такие аппараты подключаются к отдельным линиям с автоматом 16 А и УЗО 25 А.

На практике устанавливается ВДТ бОльшей мощности, но в этом случае повышается вероятность случайного срабатывания зашиты. Поэтому в сетях с вводным автоматом большой мощности целесообразна установка нескольких УЗО и разделение электроприборов на группы.

Можно ли установить УЗО и автомат одинакового номинала?

Несмотря на то, что УЗО рекомендуется устанавливать на ступень выше номинального тока автомата, в правилах такого требования нигде не указано. Более того в пункте 7.1.75 ПУЭ сказано что устройство защитного отключения должны обеспечивать надежную защиту с учетом возможных перегрузок.

Какое мое мнение? Я сторонник того что УЗО и автомат можно устанавливать одинакового номинала.

Тем более что производители этого не запрещают. Как сказано у того же IEK: последовательно с УЗО должен быть АВ, который меньше или равен номиналу УЗО.

Вывод

Основной причиной того, почему УЗО должно быть номиналом выше автомата, является необходимость предотвратить перегрузку аппарата и его преждевременный выход из строя.

Однако при слишком большом количестве и мощности электроприборов повышается вероятность ложных срабатываний, поэтому желательно разделить электроприборы на группы, каждая из которых будет отключаться отдельным автоматом.