Устройство защитного отключения (УЗО) – описание
Многие люди слышали о том, что существует устройство защитного отключения – УЗО, но, что такое УЗО, для чего оно нужно в электрике, какие функции должно выполнять и можно ли вообще его не использовать в сети, знает не так много человек.
Для того, чтобы получить полное представление о том, что такое узо в электрике, о его функциях, устройстве, принципе работы нужно работать в области электрики, иметь диплом, но общие принципы действия и описание этого устройства сможет понять любой человек.
В большинстве квартир и домов не применяется и не применялось раньше УЗО, поэтому многие и не знают для чего его устанавливать, как оно работает.
Если говорить языком, принятым среди электриков, то УЗО, или устройство защитного отключения, представляет собой механический коммутационный прибор, служащий для автоматического прерывания цепи при превышении тока небаланса заданного значения, возникающего при определенных условиях.
Разные модели УЗО уже довольно давно продаются на рынке, многие профессионалы отлично знакомы с принципом их устройства, работы и активно применяют их при построении электрической проводки. Но многие электрики, хозяева домов и квартир, которые сами занимаются монтажом электрической системы не зная о преимуществах применения УЗО пренебрегают этим мощным средством предназначенным для защиты.
УЗО отлично защищает людей от поражения электричеством в случаях когда произошло нарушение изоляции, при случайных прикосновениях к токопроводящим неизолированным частям различного вида электрического оборудования и защищает имущество от теплового воздействия тока.
Самым вероятным местом поражения током в доме или квартире является кухня и ванная, где установлено очень большое количество электрических приборов, есть естественные заземлители – газовые, водопроводные трубы, мало свободного места и повышенная влажность воздуха.
Что понимается под выражением «утечка тока»? Под этим выражением понимается любой ток проходящий мимо электропроводки или мимо подключенных в сеть приборов. Вот как раз на эту утечку тока и реагирует УЗО, если ток пошел мимо электропроводки или электроприбора УЗО срабатывает и отключает сеть.
Токи утечки обычно имеют малые значения, поэтому защита от короткого замыкания и от перегрузки, которую обеспечивают обычные автоматические выключатели, на токи утечки не реагируют. Как видим, УЗО защищает от пожара, возникающего при замыкании при воспламенении тлеющей изоляции, и от поражения током людей.
Практически каждый человек за свою жизнь подвергался удару током в домашней сети напряжением 220 вольт. Этот ток составляет примерно 4-5 миллиампера, а если бы сила тока была большей, то опасность для здоровья и жизни значительно увеличилась.
Чтобы человека ударило током не обязательно нужно ковыряться в розетке или лезть в распределительный щит, достаточно просто дотронуться до стиральной машинки или холодильника, плойки и других приборов. Но почему так происходит?
Ответ простой – в том случае если в любом электрическом приборе нарушается изоляция токоведущих проводов, они начнут пропускать ток на корпус. То есть корпус прибора окажется под напряжением, а это все равно, что прикоснутся к оголенному проводу.
При прикосновении к такому прибору возникает ток замыкания с землей и если прибор не имеет заземления, то током ударит человека.
В большей части домов и квартир нет возможности заземлить корпуса электрических приборов, это не предусмотрено конструкцией, схемой проводки. От такого удара не сможет защитить никакой супер автоматический выключатель, установленный в щитке.
Гарантию от поражения током в таких случаях дает только применение более надежного и совершенного прибора, каким и является УЗО.
УЗО – это прибор, защищающий от токов утечки путем отключения сети в случае их появления. В случае, когда произойдет выше описанная ситуация с повреждением изоляции какого-либо прибора, то по телу человека, который замыкает цепь фаза-земля ударит током.
Но поскольку сила тока утечки не очень большая, в сравнении с номинальным током, то обычные автоматы этого не чувствуют и не отключатся. А человек в тоже время может и погибнуть при определенных условиях. УЗО, в отличии от автоматов, сразу среагирует на возникновение тока утечки и моментально разорвет цепь.
Что такое узо в электрике
Упрощенная схема квартирного щитка
Данная схема подходит для небольших одно или двух комнатных квартир. Там где общая длина всех проводов и кабелей не превышает 300-400м.
На вводе стоит выключатель нагрузки, а не автомат. Если на этажном распредщите у вас уже смонтирована защита, после или до счетчика (проверьте это перед тем как собирать данную схему), то ставить автомат еще и на вводе не обязательно. Чем лучше выключатель нагрузки от автомата можно узнать из статьи Модульный выключатель нагрузки или вводной автомат.
Номинальный ток вводного аппарата для квартир с эл.плитами и однофазной нагрузкой должен быть от 40А и выше.
Снизу обозначены групповые кабели запитывающие те или иные группы, с указанием марки кабеля и его сечения в зависимости от нагрузки. Отходящие цепи освещения выполненные кабелем 1,5мм2 защищаются автоматом 10А, розеточные группы сечением 2,5мм2 — 16А.
На дифференциальный автомат подключен санузел, т.е. розетки, освещение и все потребители в ванной совмещены в одну группу. Причем ток утечки на диффе выбран 10мА.
Некоторые электрики ставят на 30мА, мотивируя это возможными ложными срабатываниями. В правилах нет конкретного запрета, оговаривается что данная защита не должна быть более 30мА. Почему все таки лучше поставить на 10мА, можно понять ознакомившись с тем, как ток определенной величины влияет на ваше тело:
Правда в магазинах чтобы прибрести диф.автоматы на 10мА, скорее всего придется делать заказ. В основном в свободной продаже преобладают именно устройства с током утечки на 30мА.
Варочная панель и духовой шкаф запитаны по отдельным группам, подразумевается что это два разных потребителя. Если у вас эл.плита, то есть когда варочная с духовкой вместе, нужно менять питающий кабель и автомат защиты:
Если вас беспокоят перебои с напряжением и вы хотите защитить свое оборудование от его скачков, тогда можно немного увеличить стоимость схемки, добавив на ввод реле напряжения. Здесь схематично изображено реле марки УЗМ-51М, как наиболее простое в подключении (вход-фаза+ноль и выход-фаза+ноль).
Плюсы данных схем:
- недорогая
- оптимальный вариант для маленьких квартир
- проста в монтаже и подключении
Большой минус схемы в том, что при утечке тока в других линиях кроме санузла, защита работать не будет.
Данную схему можно улучшить поставив на ввод УЗО. Перед этим убедитесь, что в этажном щите где расположен ваш счетчик, установлен автоматический выключатель, так как УЗО без автомата ставить запрещено. Если там уже стоит УЗО или дифавтомат, то дублировать защиту не имеет смысла. Схемка с УЗО на вводе будет вот такой:
Один нюанс — если у вас общий расход кабеля в проводке квартиры от 400м и более, то возможны ложные срабатывания вводного УЗО из-за суммарных утечек тока. Здесь уже целесообразно применить УЗО на отдельные группы, убрав из схемы квартирного щитка вводное.
Варианты схем
Перед тем, как подключать УЗО без заземления, запомните важный совет! Схема обязательно должна включать в себя помимо устройств защитного отключения и обыкновенные автоматы.
Многие наивно полагают, что это одинаковые механизмы и служат для одной и той же цели. Главное, понять разницу в их работе. Автоматический выключатель – это защита для подающей сети напряжения. Он отключает повреждённый участок, если в нём возникли сверхтоки в результате короткого замыкания или перегруза. За счёт этого аварийная ситуация не распространяется на общую сеть, и она остаётся в исправном состоянии.
УЗО защищает только от токовых утечек, их величины очень малы в сравнении с токами КЗ. Поэтому если в сети возникает режим короткого замыкания или перегруза и при этом отсутствует автомат, УЗО не отреагирует. Нужно всегда устанавливать его в схему в паре с автоматическим выключателем.
Подключение УЗО без заземления может быть выполнено двумя способами.
Подключение на вход
При такой схеме устанавливается одно УЗО для обеспечения защиты одновременно всей квартирной проводки.
Из сети по вводному кабелю в распределительный щиток поступает напряжение и приходит на двухполюсный автомат. Затем в схеме устанавливается устройство защитного отключения. Далее монтируются автоматы отходящих присоединений. Все эти отходящие потребители одновременно защищаются одним УЗО, установленным на входе.
Плюс этой схемы в том, что используется только одно устройство защитного отключения, соответственно не требуются значительные материальные затраты. К тому же в распределительном щитке можно всё компактно разместить и он не будет больших размеров.
Но имеется и существенный недостаток. Представьте себе, что какой-то бытовой прибор в данный момент подключен к розетке и в нём происходит замыкание фазы на металлический корпус. УЗО на появившуюся токовую утечку реагирует и отключается. Прекращается подача напряжения на всю квартиру. Если в этот момент к розетке был подключен только один электроприбор, искать повреждение несложно. А если одновременно работало много бытовой техники? Мало того, что сразу с прекращением подачи напряжения перестал работать холодильник, завис кондиционер, остановилась программа в стиральной машине или хлебопечи, остались несохранённые документы на компьютере. Так ещё нужно будет отыскать, на какой именно технике замкнуло фазу, а это уже доставляет определённые трудности.
Поэтому прежде чем выбирать данную схему подсоединения УЗО, подумайте об удобстве её дальнейшей эксплуатации.
Подключение на входе и на отходящих ветвях
Такой вариант схемы предусматривает подсоединение нескольких УЗО. Одно, как и было рассмотрено выше, монтируется после вводного автомата на входе. Остальные ставят за автоматическими выключателями отходящих присоединений. Сколько их будет, зависит от того, как вы сгруппируете свою домашнюю электрическую сеть. Возможно, по одному автомату и УЗО у вас будет стоять на каждую отдельную комнату. Есть вариант разделения розеточных и осветительных групп потребителей. В некоторых схемах выполняется отдельная защита бойлера, стиральной или посудомоечной машины, кондиционера или электропечи.
Как работает подобная схема? Например, на одной из отходящих линий произошла токовая утечка. Сработает УЗО, защищающее именно эту линию. Напряжение во всей квартире не исчезает, вся остальная техника остаётся в рабочем состоянии. В этом заключается несомненное преимущество данного варианта схемы. Её недостаток в том, что распределительный щиток получится внушительных размеров, не совсем удобно в нём располагать большое количество УЗО и автоматов. Да и недёшево обойдётся это в материальном плане.
Возникает вопрос, зачем в схеме ещё одно УЗО на входе? Бывают ситуации, когда по той или иной причине отходящее устройство не среагировало на токовую утечку. В этом случае входное УЗО будет подстраховкой, через определённый промежуток времени отключится оно. В принципе, его можно опустить и выполнить схему без вводного устройства. Но если финансовые возможности позволяют, лучше подстрахуйтесь, всё-таки речь идёт о безопасности людей.
Наглядно общий принцип подключения УЗО на следующем видео:
Принцип работы и подключение
Перед включением устройства следует установить регуляторы нижнего и верхнего порогов напряжения. Для верхнего предела устанавливается значение от 240 до 290 В, а для нижнего — от 100 до 210 В. Затем нужно произвести тестирование при помощи кнопки в течение 5 с, при котором срабатывает индикатор зеленого цвета свечения, а после это происходит активация желтого индикатора. При нормальной работе УЗМ происходит включение реле, встроенного в аппарат, после истечения 10 с. Настройка времени включения устройства после скачка осуществляется таким образом:
- Устройство должно быть выключено. При включенном режиме оно должно быть деактивировано при помощи тестовой кнопки.
- Нажать на кнопку запуска тестов повторно и удерживать ее до частого мигания зеленого индикатора (10 с). Если необходимо выставить время 6 минут, то следует дальше продолжать удержание тестовой кнопки до частого мигания красного индикатора.
- Отпустить и снова нажать кнопку для запуска устройства с новыми параметрами.
При скачке напряжения мерцает зеленый индикатор, а после этого включается счетчик отсчета времени и начинает мерцать красный индикатор. В течение 2 с красный светодиод перестает мигать и гаснет индикатор желтого цвета. Во время стабилизации напряжения происходит отсчет до включения и начинает мигать зеленый светодиод. В зависимости от настроек включения (10 с или 6 мин.) происходит повторная активация и нормальная работа устройства.
Если мигают красный и зеленый индикаторы, то это свидетельствует о принудительном отключении реле кнопкой тестов. Для нормальной работы УЗМ следует нажать кнопку повторно, и по истечении 2 секунд устройство начнет работать в нормальном режиме. При срабатывании аппарата происходит разрыв контактов фазы, а нулевая жила является сквозной и не подключается к контактам устройства. Схема подключения УЗМ-51М указана в инструкции и на корпусе. Аналогами считаются следующие модели: НоваТек РН-106 и Меандр ОМ-63.
В схему устройства входят два варистора. Один из них рассчитан на 680 В и предназначен для ограничения коммутационных импульсных перегрузок малой мощности. Другой варистор на 620 В защищает устройство УЗМ по питанию. Основными особенностями реле напряжения являются наличие контроллера, управляющего работой устройства, и надежного реле типа МР25−1 с рабочим током до 80 А.
Таким образом, УЗМ-51М подойдет для защиты электрических приборов от повышенных и пониженных напряжений. Благодаря конструктивным особенностям, устройство является надежным и долговечным. Простота подключения и эксплуатации позволяют использовать его сразу. Кроме того, схема подключения изображена на его корпусе. Главный недостаток — невозможность стабилизации входного напряжения до номинального значения.
Если мощности не хватает
Нередки ситуации, когда нужно установить защитные реле на мощное оборудование, но при этом сам защитный блок по техническим данным не подходит. Есть способ увеличить значение номинального тока за счет установки промежуточного реле. Идея очень проста: нагрузка подключается к сети через мощный контактор, катушки которого, в свою очередь, включены через защитный блок. В результате, основная нагрузка идет не через реле, которое не перегружено.
Подключение проводится в такой последовательности:
- Крепим на дин-рейку рядом друг с другом реле защиты и пускатель.
- При отключенном питании подключаем на вход питания реле «фазу» и «ноль».
- Проводом нужного сечения подключаем «фазу» на вход размыкающего контакта пускателя.
- Выход этого контакта — к нагрузке. «Ноль» берем непосредственно с линии.
- На катушку пускателя подключаем два провода. Один подводим к нулевой шине, другой — к выходу разрывающих контактов реле защиты (внизу корпуса прибора).
- Вход разрывающих контактов реле подключаем к фазному проводу сети.
Теперь можно контролировать нагрузку, значительно превышающую номинальное значение защитного реле.
Особенности защиты домашней электропроводки
Организация защиты от возникающего высокого напряжения – один из ключевых вопросов при прокладке электросети в жилом доме. Осуществляется она с помощью особых трансформаторов и фильтров сети. Во многих домах на этажных щитках устанавливаются автоматические выключатели, которые защищают от электротоков при коротком замыкании и временных перегрузок.
Когда возможна высокая нагрузка, все устройства, защищающие сети от повышенного напряжения, должны иметь приспособления для автоотключения и выключатели, реагирующие на изменения показателей тока. Как правило, самая надежная защита от подобных скачков ставится на входном силовом проводе, поскольку именно он испытывает наибольшее воздействие во время пиков нагрузки.
Схема защиты от перенапряжения домашней электросети бывает простой и многоуровневой. Простая – представлена в основном реле перенапряжения в этажных щитках, а многоступенчатая (комбинированная, защищающая как от бытовых скачков напряжения, так и от импульсных, при грозах) – УЗИП, т.е. устройства защиты от импульсных перенапряжений. Такие устройства наиболее часто встречаются в частных домах.
Устройство защиты от импульсного перенапряжения
Обратите внимание! Электронные приборы выходят из строя как из-за повышенного, так и из-за пониженного напряжения в сети (например, холодильники тяжело запускаются, что негативно сказывается на их дальнейшей работе). Изоляционные слои домашних электросетей рассчитаны, как правило, на стандартные 220в, поэтому, если напряжение возрастает многократно, в диэлектрическом слое проскакивает искра, которая может спровоцировать электродугу и дальнейшее возгорание
Изоляционные слои домашних электросетей рассчитаны, как правило, на стандартные 220в, поэтому, если напряжение возрастает многократно, в диэлектрическом слое проскакивает искра, которая может спровоцировать электродугу и дальнейшее возгорание.
Чтобы не допустить негативных последствий, применяют следующие защиты, функционирующие по таким принципам:
- при резком внеплановом повышении напряжения происходит отключение электросхемы в доме или в квартире;
- вывода полученного сверхнормативного электрического потенциала от электроприборов путем перевода его в земляной контур.
Если напряжение поднимается незначительно (например, до 380 вольт), на помощь приходят различные стабилизаторы. Однако их защитные возможности довольно ограничены – они больше рассчитаны на поддержание заданных рабочих значений в электросетях.
Стабилизаторы напряжения применяются для поддержания рабочих параметров электросети
При проектировании защиты для частного дома рассматривают различные конструкционные решения и их технические характеристики. Необходимо учитывать принципы формирования базы ограничителей перенапряжения (опн). Например, газонаполненные разрядники после того, как импульс прошел, пропускают через себя т.н. сопровождающий ток, напряжение которого сопоставимо с коротким замыканием. По этой причине они сами могут быть источником возгорания, и их нельзя применять для защиты от электрического пробоя.
Для домашних сетей чаще всего применяют варисторное устройство защиты (полупроводниковые резисторы) – реостаты, скомпанованные из варисторных «таблеток» из смеси оксидов цинка, висмута, кобальта и других. При штатном функционировании электросети такой автомат защиты допускает микроскопические утечки, а при проходе импульса повышенной вольтажности – способен мгновенно перестроиться на режим «туннеля» и «спустить» больше тысячи ампер за очень короткий промежуток времени, поскольку сопротивление на этом приспособлении снижается с возрастанием силы тока, после чего происходит быстрое возвращение к штатной «боевой готовности».
Варисторные таблетки невелики по размеру
Это интересно: За что могут отключить электроэнергию в частном доме и квартире
Схемы подключения
Вот основные схемы подключения УЗИП в зависимости от исполнения систем заземления на примере моделей от Schneider Electric. Схема подключения однофазного УЗИП в системе TT или TN-S:
Здесь самое главное не перепутать место подключения вставного картриджа N-PE. Если воткнете его на фазу, создадите короткое замыкание.
Схема трехфазного УЗИП в системе TT или TN-S:
Схема подключения 3-х фазного устройства в системе TN-C:
На что нужно обратить внимание? Помимо правильного подключения нулевого и фазного проводников немаловажную роль играет длина этих самых проводов. От точки подключения в клемме устройства до заземляющей шинки, суммарная длина проводников должны быть не более 50см!
От точки подключения в клемме устройства до заземляющей шинки, суммарная длина проводников должны быть не более 50см!
А вот подобные схемы для УЗИП от ABB OVR. Однофазный вариант:
Трехфазная схема:
Давайте пройдемся по некоторым схемкам отдельно. В схеме TN-C, где мы имеем совмещенные защитный и нулевой проводники, наиболее распространенный вариант решения защиты – установка УЗИП между фазой и землей.
Каждая фаза подключается через самостоятельное устройство и срабатывает независимо от других.
В варианте сети TN-S, где уже произошло разделение нейтрального и защитного проводника, схема похожа, однако здесь монтируется еще дополнительный модуль между нулем и землей. Фактически на него и сваливается весь основной удар.
Именно поэтому при выборе и подключении варианта УЗИП N-PE, указываются отдельные характеристики по импульсному току. И они обычно больше, чем значения по фазному.
Помимо этого не забывайте, что защита от грозы это не только правильно подобранный УЗИП. Это целый комплекс мероприятий.
Их можно использовать как с применением молниезащиты на крыше дома, так и без нее.
Особое внимание стоит уделить качественному контуру заземления. Одного уголка или штыря забитого в землю на глубину 2 метра здесь будет явно не достаточно
Хорошее сопротивление заземления должно составлять 4 Ом.
Заключение
Неотключаемые линии – довольно важное понятие в электрике. Их назначение заключается в том, что данные цепи позволяют улучшить надежность функционирования важных электросистем вашей квартиры или дома
Ведь в случае если выбьет основной автомат – они продолжат работать. Приведенные схемы легко модернизировать или масштабировать под ваши нужды. Их организация в трёхфазных цепях ничем не отличается от приведенного примера, за исключением распределения потребителей по фазам, количеством полюсов контактора и других коммутационных приборов.
Перечислим преимущества и недостатки такого подхода к проектированию схемы электрощита.
Преимущества:
- Бесперебойная работа охранных систем, холодильников, насосного оборудования отопления, водоснабжения и водоотведения.
- Большее удобство при ремонтных работах как на основном, так и оборудовании, которое не отключается. То есть нет нужды отключать потребителей, в цепи которых ремонтные работы производится не будут.
Весомый недостаток всего один — возможны ошибки электриков, которые впервые видят ваш электрощит. После отключения вводного автомата – на некоторых потребителях останется напряжение. Поэтому нужно грамотно компоновать щит и подписывать автоматы.
Теперь вы знаете, как сделать неотключаемые линии в щитке и для чего они нужны. Надеемся, предоставленные схемы помогли вам разобраться в вопросе и выбрать наиболее подходящий вариант сборки щита для собственных условий!
Наверняка вы не знаете:
- Лучшие программы для черчения электрических схем
- Как разделить электропроводку на группы
- Как составить схему проводки
Опубликовано:
30.12.2018
Обновлено: 22.02.2019
