Устройство защитного отключения - особенности, подключение и виды

Наверное, уже нет такого человека, который не слышал бы про УЗО (или в расшифровке аббревиатуры – устройство защитного отключения). Собственно, сам термин и определяет назначение данного устройства. Иными словами, его роль заключается в снятии напряжения с подключенной к нему электрической сети в случае возникновения аварийной ситуации.

Благодаря этому можно предотвратить возникновение пожара, которое обычно вызывается возгоранием проводки. Но какие типы УЗО существуют и каков принцип действия этого защитного прибора?

Ток утечки

Функциональность УЗО так или иначе связана с данным определением, но что значит ток утечки? Если выразиться простыми словами, то это его протекание из проводника с фазой в землю по пути, который для этого не предназначен. К примеру, металлический корпус любого электрического прибора, водопроводные трубы, металлические прутья арматуры, сырые оштукатуренные стены.

Причин возникновения утечки тока может быть несколько:

• Старение проводов, что неизбежно в процессе длительной эксплуатации.
• Повреждение механического характера.
• Термическое воздействие на проводку при работе электрооборудования в режиме перегрузки.

Опасность утечки тока не стоит недооценивать. В отсутствии устройства защитного отключения ВД1-63 (к примеру) и при нарушении изоляции проводов на приведенных выше объектах (металлический корпус прибора и т. д.) появляется потенциал. Стоит человеку к ним прикоснуться, как он становится проводником,и ток будет уходить в землю через его тело. При этом его величина может быть разной, что вызывает определенные последствия, вплоть до летального исхода.

Чтобы гарантировать личную безопасность, свое жилище необходимо оборудовать соответствующими средствами защиты. В частности, речь идет об УЗО или, как вариант, подойдут дифференциальные автоматы.

Как работает УЗО?

Подобные устройства, помимо УЗО, еще имеют другие названия:

• дифференциальные автоматы;
• автоматы дифференциального тока.

Эти определения более точно характеризуют данные электрические приборы с точки зрения функциональности и принципа действия. Работа УЗО заключается в следующем: устройство способно воспринимать разность тока на входе (или иначе это зовется фазой) и на выходе (проще говоря – нуль).

Можно провести некую параллель и сравнить принцип действия устройства защитного отключения (УЗО) с весами либо балансиром. При соблюдении равновесия все функционирует в нормальном режиме. То есть входное значение тока равно выходному. Если же равновесие меняется, это отражается на качестве состояния всей системы. Иными словами, при расхождении в показаниях УЗО разрывает цепь.

Такая разница на входе и выходе, при которой срабатывает УЗО, подбирается на порядок меньше того значения, что может нанести человеку серьезный физический урон. Как правило, это 15-40 мА. УЗО могут разомкнуть электрическую цепь в случае пробоя на сам корпус, причем до момента воздействия на человека.

Однофазная цепь

В однофазной цепи сравнение значений тока проводится в отношении фазы и нуля, как, собственно, и было описано выше. Упомянутое равновесие достигается только в случае целой изоляционной оболочки проводки. Нарушение баланса может возникнуть при ее повреждении, что и обуславливает ток утечки.

Трехфазная цепь

В трехфазной сети принцип действия устройства защитного отключения учитывает значения нулевого проводника и сумму трех фаз. Собственно, на этой основе определяется наличие дисбаланса. При этом в любом случае, если имеется какая-либо разница между входным и выходным током, это может свидетельствовать об изоляционном пробое. То есть факт наличия утечки тока присутствует, значит устройство незамедлительно сработает.

От теории к практике

Разберем теперь на каком-нибудь конкретном примере полученные сведения. В домашнем распределительном электрическом щитке установлено двухполюсное УЗО. К его верхним контактам подведен вводный двухжильный кабель (фаза с нулем), а от нижних клемм проводка (также фаза и нуль) идет на какую-нибудь нагрузку. Пусть это будет розетка, к которой подключается водонагревательный бойлер. Защитное заземление корпуса оборудование выполняется напрямую в обход УЗО.

При нормальном режиме работы оборудования электроны, начиная свой путь от вводного кабеля, проходят УЗО, перемещаются по фазному проводнику к ТЭНу бойлера. Оттуда частицы двигаются уже по нейтральному проводу в сторону устройства защитного отключения и направляются в землю. В этом случае значение тока на входе и выходе одинаковое, различны лишь направления.

Если изоляция проводки повреждена, то часть тока посредством теплоносителя (вода) стала поступать на корпус прибора, а после этого через заземление уходит в землю. Остаток также устремится к УЗО по нейтральному проводу, но в этом случае его значение будет меньше входящего показателя, причем на величину, равную значению тока утечки. Такая разница будет определена защитным устройством, и если значение будет выше установки срабатывания, оно разомкнет цепь.

УЗО сработает аналогичным образом, когда человек прикоснется к корпусу с потенциалом или к оголенному проводу под напряжением. Утечка тока произойдет через человеческое тело, устройство способно моментально это обнаружить и прекратить подачу электроэнергии.

Более подробно об устройстве УЗО и принципе действия

Конструктивное исполнение защитного прибора позволит более точно представить себе принцип действия УЗО и как именно оно способно своевременно реагировать на утечку тока. Обычно само устройство состоит из следующих основных элементов:

• трансформатора дифференциального тока;
• механизма разрыва электрической цепи;
• электромагнитного реле;
• проверочного узла.

Трансформатор соединен с двумя встречными обмотками (фаза и нуль). При нормальном режиме работы электрической сети благодаря этим проводникам в трансформаторном сердечнике создаются магнитные потоки встречного направления. За счет этого их суммарное значение равняется нулю, так как они взаимно компенсируют друг друга – соблюдается равновесие.

Вторичная трансформаторная обмотка соединена с электромагнитным реле и пока находится в состоянии покоя. Возникновение утечки тока сразу меняет положение вещей. По «фазе» и «нулю» начинают протекать разные значения тока. Исходя их этого, на трансформаторном сердечнике величина магнитных потоков уже будет отлична от нуля, то есть равновесие нарушается – потоки становятся различны не только по направлению, но и по значению.

Это приводит к возникновению тока во вторичной обмотке, а когда его показания достигнут заданного значения, срабатывает электромагнитное реле. Оно, в свою очередь, связано с расцепляющим механизмом, который тут же разрывает цепь.

Проверочный узел

С принципом работы и назначением устройства (УЗО) мы уже ознакомились, но какова роль проверочного узла? По сути, это обычное сопротивление (нагрузка, подключенная в обход трансформатора). Подобный механизм имитирует утечку тока, с помощью чего проверяется работоспособность УЗО.

И как работает такая проверка? На защитном электрическом приборе есть специальная кнопка «ТЕСТ», она предназначена для подачи тока с фазы на проверочное сопротивление, а потом на нейтраль, обходя трансформатор. Благодаря этому значение тока на входе и выходе будет разным, созданный дисбаланс пустит в действие расцепляющий механизм.

Если в ходе проверки УЗО не отключилось, от его установки следует воздержаться. Данную процедуру необходимо проводить регулярно – не реже одного раза в месяц. Это основное требование пожарной безопасности, которым пренебрегать не стоит!

Виды устройств защитного отключения

Классификация УЗО предполагает несколько разновидностей защитных устройств. При этом в качестве критерия выступают различные показатели:

• способ монтажа;
• количество полюсов;
• тип тока в сети;
• время задержки;
• способ активирования;
• значения номинального тока.

Рассмотрим каждый из них по отдельности.

Способ монтажа

Согласно данной классификации, защитные устройства могут быть стационарного типа, которые обычно предназначены для установки в распределительные электрические щиты. Помимо этого, существуют переносные устройства, а также адаптеры для установки в розетки.

Количество полюсов

В зависимости от количества полюсов защитные устройства могут двухполюсными либо четырехполюсными. Первый вариант используется в однофазных электрических цепях для защиты человека от поражения током или во избежание возникновения пожара. У таких приборов всего два полюса – для фазы (L) и нуля (N).

Четырехполюсные УЗО уже не по две, а 4 клеммы – по три фазы (L) и один нуль (N). Иными словами, они рассчитаны на использование в трехфазной цепи.

Тип тока в сети

Согласно данному критерию, УЗО, в свою очередь, подразделяются на несколько подвидов.

Вид A – это, по сути, разновидность типа АС, только учитывает значения пульсирующего тока. Исходя из этого, тип УЗО-А имеет более сложную конструкцию, и за счет этого обеспечивается более качественная защита. Соответственно, у таких устройств защитного отключения цена заметно выше типа УЗО-АС.

Вид B – способен работать с дифференциальными токами постоянного и переменного характера. Как правило, такие защитные устройства актуальны в отношении промышленных объектов.

Вид АС соответствует переменному синусоидальному току, который нарастает постепенно или же внезапно. При необходимости прибор реагирует моментально.

Время задержки

Что касается времени задержки, то у УЗО типа S значение данного показателя составляет 0,1-0,5 секунды. Его рекомендуется устанавливать, если имеется несколько защитных устройств. У приборов типа G имеется функция выбора, а время задержки варьируется от 0,05 до 0,09 с. Но также есть УЗО без задержки срабатывания.

Устройство защитного отключения типа S зачастую устанавливаются на вводе электроэнергии в жилой дом или частную собственность в целях противопожарной защиты.

Способ активирования

Здесь есть разделение на подвиды – электромеханические и электрические защитные устройства. Первый вид никак не зависит от значения сетевого напряжения. Их основной признак срабатывания – это показания дифференциального тока в поврежденной зоне.

Что касается электрических защитных приборов, то важно, чтобы в сети было напряжение. Для их работоспособности необходим какой-либо внешний источник. В сравнении с электромеханическими УЗО такие устройства более надежны в применении.

Значения номинального тока

Здесь уже разделение следующее. В зависимости от значений номинального тока нагрузки это 16 А, 20 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А, 80 А, 100 А (Ампер). Исходя из показателей номинального отключающего дифференциального тока – это 10 мА, 30 мА, 100 мА, 300 мА, 500 мА (миллиампер).

Подключение УЗО

Устройства защитного отключения 25 А и другие подобные специально разработаны для схем электроснабжения согласно системе TN-S или TN-C-S с подключением защитной нулевой шины РЕ, которая соединена с корпусами всех электрических приборов посредством проводов.

Стоит отметить, что УЗО не способно обеспечить защиту электрической проводки от короткого замыкания и перегрузки. В связи с этим необходимо наличие автоматического выключателя, причем он должен располагаться перед электрическим счетчиком. Только так можно обеспечить максимальную защиту в своей жилище.

При этом следует понимать, что УЗО и автоматический выключатель – это не одно и то же. Более подробно об этом позднее. А что касается установки УЗО, то помещения с повышенной зоной риска - это:

• ванная комната;
• кухня;
• подвал;
• гараж.

Для защиты электропроводки в данных помещениях желательно использовать защитные устройства.

Подключение в квартире

В современных жилых зданиях используются в основном трехфазные, а иногда даже пятифазные цепи. Однако в домах, возведенных еще в эпоху СССР, проводка зачастую однофазная, и вдобавок нулевой и защитный проводники объединены в одно целое. Иными словами, в такой системе отсутствует заземляющий элемент.

Схема подключения с УЗО в квартиру будет выглядеть таким образом:

• Вводной автомат.
• Прибор учета электроэнергии.
• УЗО 30 мА.
• Электрическая проводка.

Если в квартире есть силовые потребители электроэнергии, коими, к примеру, могут быть электропечь либо стиральная машинка, то необходимо установить дополнительное УЗО.

Подключение в частном доме

Последовательность подключение в отношении частной недвижимости может иметь несколько иной вид:

• Вводной автомат.
• Прибор учета электроэнергии.
• УЗО в диапазоне 100-300 мА, исходя из количества потребляемой электроэнергии всей техники, которая есть в наличии.
• Защитные устройства индивидуального потребления тока. Обычно в этом случае диапазон уже меньше 10-30 мА.

Выполнить подключение при необходимости можно и самостоятельно либо воспользоваться услугами профессиональных электриков.

Отличие между УЗО и автоматическим выключателем

Теперь следует прояснить, в чем заключается отличие устройства защитного отключения от автоматического выключателя. Главный признак – это разный принцип действия обоих устройств. Роль автоматов сводится преимущественно к спасению подключенных электрических приборов от чрезмерного значения тока. При этом они способны выдерживать нагрузки, которые «не по зубам» УЗО. Что тут можно сказать о безопасности человеческой жизни?!

Для лучшего понимания стоит привести пример. Есть электрический прибор, у которого заземлен корпус. В один прекрасный момент происходит короткое замыкание, на что быстро реагирует автомат и обесточивает всю цепь.

Но в другом случае может быть поврежден изоляционный слой провода. Это может произойти вследствие механического повреждения, износа в течение продолжительного срока службы, попадания влаги. Либо же корпус прибора просто не заземлен. Тогда неизбежно возникнет утечка тока, пусть и небольшая. В этом случае автомат не будет срабатывать, так как не рассчитан на такую работу.

Визуально утечку также невозможно обнаружить, но стоит только коснуться корпуса прибора, как человек может получить серьезный разряд тока. Этого удастся избежать, если в цепи присутствует УЗО. Устройство защитного отключения способно распознать даже незначительные утечки и сразу же прекращает подачу электроэнергии.