УЗО: что это и каков принцип его работы
УЗО — это аббревиатура от Устройство Защитного Отключения — устройство, основными целями которого являются:
— защита людей от поражения (удара) электрическим током, если присутствует неисправность;
— аварийное отключение напряжения при ошибочном или случайном соприкосновении техники (электроустановки) с токоведущими частями во время утечки тока;
— защита электропроводки от воспламенения при замыкании на корпус (землю).
Типы УЗО
Все устройства защитного отключения разделяют на следующие типы:
— по типу утечки тока;
— по принципу срабатывания;
— по времени выдержки;
— по числу полюсов.
УЗО по типу утечки тока
Первый и самый простой тип — это УЗО, которые срабатывают при возникновении утечки переменного тока. Такой тип устройства защитного отключения принято называть тип АС. Устройство такого типа маркируется либо надписью АС, либо значком переменного тока “~” на своем корпусе.
Вторым подтипом устройств принято считать устройство, которое срабатывает при возникновении переменного или постоянного (пульсирующего) тока в цепи или его при плавном нарастании. Такой тип принято назвать тип А. Устройства такого типа маркируются символом А или значком с двумя тильдами (разной амплитуды) в прямоугольнике.
Третьим подтипом устройств считается устройство которое срабатывает на возникновение постоянного, переменного или выпрямленного тока утечки. Данный тип УЗО маркируется символом В на его корпусе и предназначен для использования в промышленности.
Первые два подтипа можно использовать в домашних условиях.
УЗО по принципу срабатывания
Существует несколько подтипов УЗО по их принципу срабатывания: электромеханические и электронные.
Электромеханические УЗО
Данный подтип устройств характеризуется тем, что срабатывание устройства не зависит от напряжения сети, а зависит от непосредственного тока утечки в линии которая повреждена — так называемый дифференциальный ток.
Электронные УЗО
Электронные устройства, в свою очередь, зависят от напряжения и им необходим внешний источник питания для запитки встроенной электрической схемы с встроенным электронным усилителем. Такой тип УЗО менее распространён из-за объективно меньшей надёжности работы в сравнении с электромеханическим подтипом.
УЗО по времени выдержки
Устройства данного типа делятся на две категории: УЗО типа S и УЗО типа G. Оба подтипа являются селективными, но различаются временем срабатывания. Для типа S характерно срабатывание в диапазоне 0,15-0,5 секунд и данный подвид желательно применять в случаях, когда в линии установлено несколько УЗО. Для УЗО типа G характерное время срабатывания находится в диапазоне 0,06-0,08 секунд.
УЗО по числу полюсов
По числу полюсов УЗО делятся на: двухполюсные (2Р) и четырехполюсные (4Р). Основное различие между этими типами состоит в их применении в однофазной или трехфазной сети. 2Р УЗО применяются в однофазной сети, 4Р соответственно, в трехфазной.
Принцип работы УЗО
В основе работы устройства лежит отклик датчика тока при изменении входного дифференциального тока. Сам датчик представляет собой трансформатор тока, выполненный в виде тороидального сердечника, а размыкает сеть простое реле (более надёжный вариант) или специальная схема (менее надёжный вариант).
Наши контакты
- +38 095 282 06 92
- service@ffm.com.ua
- 04119, Украина, Киев, Дорогожицкая, 1
УЗО: принцип работы и особенности монтажа
Устройство защитного отключения (УЗО) или, как еще его называют, трансформатор с нулевой последовательностью является обязательным элементом электрической безопасности в современных электрических сетях. Оно предназначено для защиты от поражения электрическим током, который может возникнуть в результате неисправности электрооборудования или попадания человека под напряжение.
При выборе УЗО необходимо учитывать множество факторов, таких как мощность сети, тип и кол-во потребителей, длина линии, напряжение, частота и т.д. Также необходимо следить за правильностью монтажа и подключения УЗО, чтобы избежать ошибок и неисправностей. Если вам необходимо установить УЗО — подавайте заявку в приложении Domer, наши специалисты предоставят консультацию, отправят вам предварительный расчет стоимости работ прямо в приложение, при необходимости, подберут и закупят устройство защитного отключения нужного типа и модели и согласуют время визита электрика Domer, который выполнит его монтаж.
В данной статье расскажем про принцип работы УЗО.
Принцип работы УЗО основан на обнаружении разности токов между фазными и нейтральными проводниками электрической сети. Как правило, УЗО устанавливается в начале цепи электропитания, что позволяет ему контролировать весь поток тока, протекающего через цепь.
УЗО состоит из трансформатора тока, усилителя сигнала, компаратора, защитного выключателя и реле. Когда ток, протекающий через фазный проводник, и ток, протекающий через нейтральный проводник, равны, значит, электрическая сеть находится в нормальном режиме работы, и УЗО не срабатывает.
Однако, если ток в фазном проводнике отличается от тока в нейтральном проводнике, это указывает на наличие утечки тока, например, через поврежденную изоляцию оборудования или тело человека, который попал под напряжение. В этом случае УЗО обнаруживает разность токов и отправляет сигнал на компаратор.
Компаратор сравнивает два сигнала и, если разность токов превышает установленный порог, он отправляет сигнал на защитный выключатель. Защитный выключатель срабатывает и отключает электрическую цепь, что предотвращает возникновение поражения электрическим током.
Кроме того, УЗО имеет реле, которое контролирует работу защитного выключателя и отключает его в случае неисправности. Также УЗО имеет светодиодный индикатор, который светится в случае срабатывания защитного выключателя.
В заключение, принцип работы УЗО основан на обнаружении разности токов между фазными и нейтральными проводниками электрической сети. При обнаружении утечки тока УЗО срабатывает и отключает электрическую цепь, что предотвращает возникновение поражения электрическим током. Установка УЗО является обязательным требованием для обеспечения безопасности в жилых помещениях, на производстве и других местах, где используется электрооборудование.
Важно отметить, что УЗО не предназначено для защиты от перегрузок и коротких замыканий, для этого используются другие средства защиты, такие как автоматические выключатели. УЗО защищает только от утечки тока и является дополнительной мерой безопасности, которая может спасти жизнь в случае аварии.
В целом, УЗО является незаменимым элементом электрической безопасности, который позволяет защитить от поражения электрическим током. Правильный выбор и установка УЗО может спасти жизнь и предотвратить возникновение серьезных аварий. Для подбора и установки УЗО в квартире или доме обращайтесь в компанию Domer!
Дмитрий Пасечник
основатель группы компаний «Техподдержка»
Устройство и принцип работы УЗО
Одним из основных устройств, которое должно быть в электрическом щите каждого потребителя, является устройство защитного отключения (УЗО). В зависимости от номинального тока срабатывания, УЗО может обеспечивать защиту потребителя как от поражения электрическим током, так и от пожара. Для защиты от поражения электрическим током ПУЭ рекомендует применять аппарат с номинальным током утечки не более 30 мА, для защиты от возгорания – до 300 мА. Но в обоих случаях устройство и принцип действия УЗО одинаковы.
Также следует отметить, что существует два типа УЗО: электромеханическое и электронное. Сегодня в нашей статье мы расскажем о том, как устроено и как работает электромеханическое УЗО.
Устройство УЗО
Электромеханическое УЗО состоит из следующих элементов:
- корпус УЗО;
- верхние и нижние клеммы для подключения провода или кабеля;
- дугогасительные камеры, обеспечивающие быстрое гашение дугового разряда, который может образовываться при размыкании контактов;
- подвижные контакты;
- выпрямитель, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный;
- дифференциальный трансформатор, состоящий из первичной обмотки, выполненной в несколько витков силовыми проводами и подключенной к подвижному и неподвижному контактам, и вторичной обмотки из тонкого медного провода, концы которой подключены к выпрямителю;
- поляризованное реле, которое в случае обнаружения тока утечки воздействует на механизм расцепления;
- рычаг управления со спусковым механизмом;
- индикатор дифференциального тока, который появляется в случае срабатывания УЗО;
- кнопка «Тест»;
- подвижный (в виде пружины) и неподвижный контакты кнопки «Тест»;
- токоограничивающий резистор, обеспечивающий имитацию тока утечки.
Принцип работы электромеханического УЗО
Рассмотрим принцип работы функции «Тест»: при нажатии кнопки пружина, соединенная с фазным полюсом, касается пластинки контакта, который подключен к клемме полюса «N» УЗО. При этом ток начинает протекать через токоограничивающий резистор, который имитирует ток утечки и приводит к срабатыванию устройства. Если при нажатии копки «Тест» УЗО не выключилось, это означает, что оно бракованное или же вышло из строя.
Далее рассмотрим принцип работы УЗО. В нормальном режиме при подаче питания к электроприбору через УЗО магнитные поля, создаваемые проводами первичной обмотки, нейтрализуют друг друга. Поэтому на вторичной обмотке напряжение не возникает и ток протекает в штатном режиме.
При появлении тока утечки, например, вследствие пробоя изоляции кабеля, в трансформаторе создается магнитный поток, который вызывает напряжение на вторичной обмотке. В свою очередь напряжение подается через выпрямитель на поляризованное реле, которое в случае превышения предельного значения тока утечки приводит к срабатыванию УЗО.
При отсутствии заземления аппарат не будет реагировать, и работа УЗО будет протекать в штатном режиме до момента возникновения в цепи утечки на землю (например, если потребитель дотронется до металлического корпуса электроприбора). При таком касании возникнет разность токов, которая приведет к мгновенному срабатыванию УЗО.
Таким образом, мы рассказали, как устроено и как работает электромеханическое УЗО. Вы также можете посмотреть наше видео, в котором детально показан принцип работы УЗО в однофазной сети.
Принцип работы УЗО
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.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: