Устройство узо и принцип действия

Сколько УЗО необходимо для квартиры или дома

Схема УЗО на группу автоматов

Чтобы определиться, сколько приборов необходимо установить в квартире, обычно исходят из действующих нормативов, согласно которым для этого хватает одного УЗО. Для обеспечения более высокого уровня защиты еще одно устройство ставится на особо опасные ответвления домашней электропроводки (в ванную комнату, например).

Установка защиты в отдельную линию с рабочей нейтралью питания позволяет защитить человека от случайного поражения в условиях повышенной влажности.

Нередко дополнительные УЗО ставятся в такие опасные с точки зрения климатических условий помещения, как кухня, чердак и подвал загородного особняка или дома. При этом они могут обслуживать целую группу нагрузок, включая лампочки освещения. Согласно ПУЭ, линейные приборы используются совместно с устройством ограничения по максимальному току (автоматом, рассчитанным на соответствующую уставку). Специалисты советую заменять такую пару комплексным защитным прибором – дифавтоматом, объединяющем в одном корпусе УЗО и автоматический выключатель.

УЗО: что это такое, устройство и принцип действия

УЗО – это автоматическое устройство, разработанное для защиты человека или животного от действия электрического тока. Это устройство прекращает подачу электрического тока в случаях:

нарушения работы электросети,
возникших повреждениях в электробытовых приборах,
нарушениях изоляции,
при случайном прикосновении к неизолированным частям электросети.

Принцип работы дифференциального электромеханического УЗО

Основным рабочим элементом УЗО является датчик, представляющий собой трансформатор с тороидальным сердечником. Уставка срабатывания выставляется на магнитоэлектрическом реле тока. Это реле выполняет функцию контролирующего органа и обладает высокой чувствительностью.

Конструктивные особенностиустройства

Третьей конструктивной частью является исполнительный механизм УЗО. Разъясним подробнее что это такое. Исполнительный механизм — это устройство, состоящее из катушки, контактной группы и пружин. В конструкции предусмотрено механизм самопроверки его работоспособности. Для этого на панель выведена кнопка «Тест». При нажатии на эту кнопку в схеме создается ненормальный режим, который улавливается датчиком тока, затем передается импульс на контролирующее реле и уже оно дает команду исполнительному органу на срабатывание устройства, т. е. отключения электрической сети. Такие самопроверки следует выполнять не реже, чем 1 раз в месяц.

Контактный узел

Теперь рассмотрим, как это работает:

Нормальный режим. Электрическая сеть нагружена, по фазному и нулевому проводу проходит нагрузка, повреждений в цепи нет, токовые утечки отсутствуют. При таких условиях от тока, проходящего в фазном и нулевом проводе, создаются магнитные потоки, которые направлены противоположно друг другу. Эти потоки одинаковы по величине, но противоположны по знаку. Следовательно, встречно направленные потоки будут компенсировать друг друга. Таким образом, во вторичной цепи трансформатора ток тоже будет равен нулю. При отсутствии нагрузки контролирующее реле работать не будет. Этот режим работы прибора еще называют исходным режимом.

Принцип действия устройства защиты

Ненормальный режим УЗО — что это такое и когда возникает? Такой режим может возникнуть в следующих случаях:

при случайном соприкосновении человека с неизолированным участком электрической сети, находящимся под напряжением;
в случае повреждения изоляции в электробытовом приборе с последующим замыканием на корпус;
снижение изоляции электрических сетей до опасных величин.

При ненормальном режиме в электрической сети появляется емкостные, индуктивные или активные токовые утечки. Эти токи создают фазные потоки, которые различаются по величине. Сумма этих потоков отлична от нуля. Следовательно, эти два потока не компенсируют друг друга. Это приводит к тому, что часть магнитного потока наводит в третьей обмотке трансформатора напряжение. Так как эта обмотка замкнута на контролирующее реле, то по его катушке начнет протекать ток, который вызовет срабатывание реле. При срабатывании реле его контакты замкнутся и выдадут импульс на селеноид исполнительного механизма. Селеноид освободит стопорную защелку спускового механизма. Спусковой механизм освободит пружины, а это приведет к размыканию силовых контактов и прекращению прохождения электрического тока по всей сети.

Алгоритм поиска причин срабатывания устройства

Варианты подключения УЗО к однофазной сети с заземлением и без

При монтаже следует придерживаться следующих рекомендаций:

в схеме подключения не применяется заземляющий проводник;
питающие проводники следует присоединять только к верхним клеммам;
нейтральные проводники должны присоединяться только к клеммам, имеющим маркировку N;
ток нагрузки электросети должен соответствовать рабочему току;
после монтажа следует измерить сопротивление изоляции всей электросети и протестировать работу аппарата с помощью кнопки «Тест».

Схема подключения с использованием заземленияВариант подключения однофазного устройства без заземления

Watch this video on YouTube

УЗО в схеме с двумя проводами

Выполняя свое основное назначение узо имеет и другие важные преимущества. Устройство защищает от повреждения оборудование, которое изготовлено в соответствии с TN-S. Именно этот фактор обуславливает рост популярности подобных устройств. Все чаще они устанавливаются в схемах с двумя проводами, в которых проводников типа PE может и не быть.

Что происходит в этом случае:

Корпус техники имеет изоляцию, он никак не контактирует с землей
В условиях деформации, фаза и ее потенциал регистрируются на корпусе, однако с него не уходит
При контакте с техникой, человек подвергается смертельной опасности — удару током.

В каких случаях УЗО необходимо

УЗО в щитке

В качестве надежной защиты УЗО автоматы полезны лишь в следующих случаях:

при явном повреждении изоляции проводов в электроприборах;
при небрежном обращении с действующей электропроводкой (прямой контакт с ней при сверлении стен, например);
при нарушении правил обращения с электрическими приборами.

В ситуации с поврежденной изоляцией часть прямого тока начнет течь через тело человека, прикоснувшегося к проводке. В этом случае защитное устройство сразу же реагирует на обнаруженное несовпадение на входе и выходе и мгновенно отключает линию питания от нагрузки. Отключение автомата происходит настолько быстро, что ток за это время не успевает достичь опасной величины.

При сверлении стены с необесточенной проводкой ток потечет по схеме рука человека – его нога – бетонный пол – арматура заземления дома. Из-за этой утечки возникнет разница входных и выходного токов и автомат тут же сработает.

При неосторожном обращении с электроприборами дело обстоит еще проще. Если включенный в сеть фен, например, упадет в наполненную водой ванну – ток утечки через нее тут же вызовет срабатывание защиты, исключив поражение человека

То же самое произойдет при случайном попадании в воду любого другого включенного в электросеть прибора.

Рассмотрение принципа работы УЗО в общем и на конкретном примере

Когда сдаются недорогие квартиры от застройщика, то вся электрика, в том числе УЗО и диффавтоматы, а также разводка и автоматы отключения, уже установлены. Если же вы строите свой дом или хотите установить УЗО в квартире своими руками, то вам стоит знать принцип действия этого устройства и правила его установки.

УЗО (принцип работы основан на определении входящих и исходящих токов на входе в систему) может реагировать на минимальные утечки и выполнять свою защитную функцию. Для измерения утечки, в прибор установлен такой чувствительный элемент, как дифференциальный трансформатор, обладающий тремя обмотками.

Суммарный (итоговый) поток магнитной индукции, при этом, обязательно изменится, будет отличаться от нуля и будет являться причиной наведения в управляющей обмотке тока. Реле, к которому обмотка подключена, сработает, и в движение будет приведен расцепитель контактов силовых защитного устройства.

Подобный принцип действия УЗО, в результате которого за доли секунды обесточивается опасная электроустановка, обеспечивает сохранность человеческого здоровья.

Функции УЗО

УЗО защищает человека и животных от поражения током при прикосновении к корпусам электроприборов, оказавшихся под напряжением.

Токопроводящие корпуса и отдельные элементы оборудования и приборов могут оказаться под напряжением. Это безусловно аварийная ситуация и возникнуть она может в двух случаях.

Если на корпус прибора замкнулся фазный провод электропроводки, то при условии заземления корпуса, происходит так называемое короткое замыкание. Для отключения сети, при коротком замыкании, предназначены автоматы защиты. Но корпус может быть не заземлен или сопротивление цепи замыкания очень велико и автоматы защиты не сработают. Решит задачу защиты, в этом случае, установка УЗО в электроцепь.
Или касание фазного провода корпуса оборудования не полное. Тоесть изоляция на токоведущих проводах может лишь повредится, и тогда появятся, так называемые токи утечки. Ток утечки может не только неприятно «кусаться», но быть смертельно опасным, особенно во влажных помещениях. Защитит от токов утечки правильно подобранное и установленное УЗО.

Выводы

Основные функции УЗО две:

Обнаруживать ток утечки и автоматически отключать электрическую цепь. Время отключения цепи УЗО 200 миллисекунд (1 миллисекунда =0,001 секунды).
Защищать не только от косвенного, но и от прямого прикосновения. Прямое прикосновение это касание человеком или зверем к токоведущим частям приборов находящихся под напряжением.

Устройство УЗО

Ниже, представлена наглядная схема устройства УЗО, к основным узлам которого относятся:

1.Трансформатор дифференциального тока

2. Электромагнитное реле

3. Механизм расцепителя электрической цепи

4. Механизм проверки

Под номером «5» указана нагузка, это может быть любой электроприбор, например водонагреватель или стиральная машина.

Теперь давайте рассмотрим, как эти элементы участвуют в работе УЗО, как обеспечивается заложенный принцип действия.

Фазный и нулевой проводники являются встречно включенными обмотками дифференциального трансформатора (1), в штатном режиме работы, при отсутствии утечек, они наводят в сердечнике трансформатора равные, встречно направленные магнитные потоки.

Соответственно, их суммарный магнитный поток равен нулю, как и ток. При этом электромагнитное реле (2), подключенное к вторичной обмотке трансформатора, находится в состоянии покоя.

В случае же, когда происходит утечка электрического тока, по фазному и нулевому проводнику будут протекать различные токи, что вызовет неравенство встречных магнитных потоков на магнитном сердечнике дифференциального трансформатора (1) и образование тока во вторичной обмотке.

При достаточной величине образовавшегося тока, срабатывает электромагнитное реле (2) и воздействует на механизм расцепителя (3), который разорвет электрическую цепь.

При нажатии кнопки ТЕСТ, электрический ток с фазного провода, пройдя сопротивление, попадает на нулевой провод обмотки трансформатора, минуя измерительный трансформатор. В результате чего, ток на входящем фазном проводе и исходящем нулевом получится разным, на вторичной обмотке образуется ток небаланса, запускающий механизм отключения электрической цепи.

Эта схема довольно точно описывает устройство УЗО и, хотя внутренняя конструкция узлов, в зависимости от модели и производителя, может различаться, общий принцип работы остаётся неизменным.

Теперь, зная внутреннее устройство, вы легко сможете определить УЗО на однолинейных схемах электрощитов, ведь в его условном обозначении присутствуют все описанные выше элементы.

Технические характеристики и расшифровка обозначений

Обозначение маркировки на корпусе

Любой автомат УЗО, включаемый в действующую электрическую цепь, описывается рабочими характеристиками, основными из которых являются:

торговая марка и серийный номер;
тип тока, на который реагирует УЗО: постоянный, переменный или пульсирующий;
номинальный рабочий ток;
величина утечки, при которой УЗО отключает питающую цепь;
рабочее напряжение.

Первый из этих показателей наносится фирмой изготовителем на передней панели корпуса прибора. Торговый бренд защитного устройства удается расшифровать сразу и без особых осложнений, ознакомившись с его символичным обозначением. В качестве примера, иллюстрирующего возможность такой расшифровки, приводятся образцы трех различных фирм, каждом из которых производитель обозначает свою марку и серию. Это изделия от производителей Hager, IEK, а также Schneider Electric.

После обозначения серии на корпусе автомата указывается номинальный ток. Под этим значком понимается его максимальная величина, выдерживаемая электроприбором УЗО длительное время без разрушения. Шкала номинальных токов соответствует стандартному ряду аналогичных значений для защитных автоматов, что позволяет заменить оба эти прибора одним дифференциальным устройством.

Дифференциальный ток УЗО – это значение утечки, при котором данный прибор срабатывает наверняка. Этот показатель наносится на корпус устройства и обозначается как IΔn. Расшифровывается значок стоящими после него цифрами, означающими точнее значение параметра для дифференциальных токов из следующего ряда: 6 – 10 – 30 – 100 – 300 – 500 мА. Рабочее напряжение прибора принимает два значения (220 и 380 Вольт).

Виды УЗО: электромеханические и электронные

Этот прибор стал основой всех дальнейших разработок. В нем не используются электронные схемы, а вся работа построена на использовании физических законов и точно отрегулированного механизма. Принципом работы также является закон магнитной индукции.

Такие приборы очень требовательны к используемым в них механическим частям. Они стоят несколько дороже остальных видов УЗО, но боле надежны и имеют ряд преимуществ в сравнении с электронными. Основное, это то, что они могут использоваться в сетях с любым уровнем напряжения.

Благодаря своим конструкционным особенностям Такие приборы обеспечивают 100% срабатываний при возникновении проблем.

При том, что электронные УЗО состоят из таких же, как и электромеханические, компонентов, они отличаются от них тем, что в качестве чувствительного магнитоэлектрического элемента они используют электронную схему. В состав схемы включаются фильтры, усилители, выпрямители и элементы сравнения. Их работа находится в прямой зависимости от напряжения в сети.

Правила запуска и эксплуатации

При обслуживании устройства особое внимание обращается на следующие моменты:

В современных моделях УЗО предусматривается возможность тестирования устройства с помощью специальной кнопки «Тест».
Эта процедура проводится перед запуском его в эксплуатацию, что позволяет убедиться в правильности подключения прибора.
Тестирование проводится в двух самых распространенных режимах (10 и 30 мА).

В процессе эксплуатации, согласно требованиям ПУЭ, необходимо периодически проверять тестовую работоспособность устройства, которое может включаться как в линии с заземлением, так и без него. В последнем случае эффективность работы УЗО несколько снижается.

Маркировка

Маркировка наносится на корпус УЗО. В ней указываются:

тип;
напряжение электросети в вольтах;
допустимый ток нагрузки в амперах;
дифференциальный ток в миллиамперах;
допустимая эксплуатационная температура.

Маркировка прибора

На корпус должна быть нанесена также электрическая схема подключения УЗО и автомата. Также указываются типы УЗО, которые маркируются следующими буквами АС, А, В. Буквы указывают, для каких видов напряжений рассчитаны эти устройства.

Если в маркировке указаны буквы «АС», то это значит, что УЗО рассчитано для переменного тока. В маркировке этот тип обозначается волнистой линией. Устройства типа «А» предназначенное для работы в сети пульсирующего постоянного тока и переменного тока. В маркировке обозначается волнистой и выпуклой линиями. УЗО типа «В» применяется для работы в электрических сетях всех видов токов. Обозначается сплошной и прерывистой линиями.

«АС», «А» и «B» типы

Статья по теме:

Самостоятельная установка УЗО

Сегодня все чаще осуществляется силами людей, не имеющих достаточных знаний и опыта в сфере электрики. Это может быть опасно, особенно если речь идет о зданиях старой постройки, подготовленных под реконструкцию.

Самостоятельный монтаж УЗО

Именно в рамках реконструкции, как правило, осуществляется переход к применению TN-C-S. Все, что имеет смысл сделать в данном случае — это заземлительный контур. Другой вариант — подсоединения корпуса бытовой техники к сети водопровода, отопительным радиаторам, либо к тем элементам строительного фундамента, которые выполнены из металла.

Особенности подключения

Принцип работы УЗО в однофазной сети обуславливает особенности его подключения

Важно отметить, что такие устройства предназначены для применения в специфических схемах:

TN-S
TN-C-S.

Обязательное условие — правильное подключение к проводке. Только в этом случае, в условиях деформации проводки, потенциал, который регистрируется на корпусе, начнет поступать на землю посредством проводника. Неисправность будет зафиксирована.

Правильно подключение УЗО

Как работает узо в условиях утечки? Потенциал, считающийся опасным, идет в землю, за что отвечает специальная шина. В конструкции реле фиксируются значения, вызванные дисбалансом. Качественное и исправное УЗО сразу же определить имеющиеся неисправности, более того — устройство мгновенно деактивирует схему посредством контактов.

Как работает узо с заземлением в условиях нулевого обрыва? Важно отметить, что в таких условиях реле статического типа от питания отключаются, соответственно, их функционирование приостанавливается. В случае с трехфазной системой, регистрируется перекос, вследствие чего напряжение начинает существенным образом увеличиваться

Если на слабом участке будет зарегистрирована деформация изоляции, то же произойдет уже в конструкции другого корпуса.

Устройство и принцип работы УЗО

В работе УЗО действует принцип равенства входящего и исходящего электрического тока. Обычно поступающий к потребителям провод называется фазным, а обратный нулевым. Если токи с этих источников пропустить через две обмотки, внутри которых помещен сердечник из ферромагнитного сплава, то при их равенстве, то есть отсутствии утечек, они будут создавать одинаковые наводящие токи.

По законам физики магнитные потоки, образуемые наводящими токами, взаимно компенсируются и приравниваются к нулю. При утечке будет иметься разница между уходящим и приходящим токами, создающая в сердечнике мощность магнитного потока, отличную от нуля. Такой поток начинает воздействовать на третью катушку с обмоткой, которая управляет разрывом цепи при возникновении на нее воздействия.

Естественно, устройство с конструкцией из сердечника и трех катушек обмотки, это всего лишь пример самого простого УЗО. Промышленностью сегодня выпускаются модели с установленными специальными фильтрами, назначение которых срабатывать на ложные срабатывания и помехи, а также с добавлением и некоторых других элементов. Но принцип действия, который мы описали выше, остается одинаковым во всех приборах, попадающих под определение категории УЗО.

По своей конструкции известны однофазные и трехфазные УЗО. По степени надежности из делят на электронные и электромеханические.

Порядок подключения

Подключение УЗО с заземлением и без него

Порядок подключения УЗО в электрическую цепь нормируется действующими стандартами (ПУЭ, в частности). В соответствии с требованиями нормативов место включения прибора определяется с учетом возможности общей или выборочной коммутации питающих линий. Если УЗО используется одно на всю квартиру, оно устанавливается на DIN-рейке электрического щита сразу после электросчетчика и перед линейными автоматами, защищающими отдельные нагрузки.

При применении устройства в качестве селективного элемента оно монтируется в ответвлении от общей линии питания, нуждающейся в особой защите.

Ноль однофазной сети подключается к верхней клемме под обозначением «N», а отводится от нижнего контакта, имеющего аналогичную маркировку. Для случая установки 4-х полюсного прибора в трехфазной линии питания количество фазных контактов увеличится втрое (клеммы N, к которым следует подключать землю, останутся без изменения).

Принцип действия устройства защиты

Принцип действия защитного устройства заключается в реакции датчиков при изменении входящего значения дифферециональных токов. Исполнять роль датчика тока может обыкновенный трансформатор. По конструктивным особенностям он изготовляется как тороидальный сердечник.

Магнитоэлектрическое реле обладает достаточно значительной чувствительностью к утечкам, на нем выставляем определенную величину сработки устройства.

Устройства, в которых принцип работы узо выполняется с установкой контролирующего реле – на сегодняшний день самые надежные, безотказные. Даже электронные устройства выпускаемые промышленностью, в которых контролируется утечка с помощью электронной схемы, в некоторых случаях уступают электромеханическим приборам.

Принцип выключения электроэнергии потребителям в устройстве с реле основан на срабатывании его и воздействии на механизм прерывания электрической цепи. Он состоит из 2 частей:

Согласно паспорту устройства, подбирается контактная группа, для максимального значения тока в сети.
При возникновении аварийной ситуации и касании рукою оголенного участка, предусмотрена установка пружины для срабатывания устройства.

Исправность защиты можно проверить при помощи, оборудованной на корпусе прибора, кнопки «Тест». Нажимая ее, мы создаем искусственную неисправность электрической сети при утечке электротока. Значение установлено достаточное для включения в работу защиты.

Этим простым способом можно самостоятельно обследовать и проверить на исправность УЗО, не вызывая техника и не оплачивая его визит. Такая проверка проводится не реже 1 раза в месяц.

Замерив значения тока и времени срабатывания УЗО, специалист электрик с помощью специального прибора может провести более точную проверку.

Виды УЗО

Устройства делятся на несколько категорий, в зависимости от своего прямого назначения:

Защита от удара током — соответствующие модели устанавливаются, как правило, в помещениях с высоким уровнем влажности. В обычных квартирах их можно найти в санузлах. Чаще всего, устройства устанавливаются на несколько цепей, поделенных на группы. На каждую потребительскую группу они не устанавливаются, что обусловлено высокой стоимостью подобной процедуры. Принцип действия УЗО — оперативное срабатывание, в условиях которого легко выяснить причину сбоя и быстро ее установить. Все, что для этого нужно сделать — активизировать выключатели в определенной очередности. В ряде случаев, имеет смысл устанавливать оборудование по отдельности, тем более, что устройство узо позволяет это сделать
Противопожарные устройства — они характеризуются специфической отсечкой. Оборудование не обеспечивает защиту от удара током. Его назначение — защита от возгорания, которое обеспечивается в условиях короткого замыкания. Часто такое происходит по причине перегрузки или деформации проводки. УЗО деактивирует энергообеспечение всего дома, здания, что и предотвращает короткое замыкание. Такие модели устанавливаются в комплексе со счетчиками.

УЗО с кнопкой проверки работоспособности

Ток срабатывания УЗО

Важной функцией УЗО является мгновенное срабатывание при возникновении токов утечки и отключение потребителей от сети. Поэтому к одной из его основных технических характеристик относится ток срабатывания

Именно этот показатель определяет работоспособность защитного устройства. Поддержание УЗО в исправном состоянии предполагает ежемесячную проверку на соответствие параметров срабатывания установленным нормам.

Способов проверки срабатывания УЗО:

Проверка при покупке с помощью пальчиковой батарейки и куска провода. Рычаг УЗО взводится, а батарейка подключается между вводом заземления и выводом фазы. В случае исправности устройство должно мгновенно сработать.
Использование кнопки ТЕСТ, имитирующую утечку тока при нажатии. Исправное устройство должно сразу же отключиться.

Существуют и другие способы проверки с помощью лампочек, резисторов, измерительных приборов. Полученные результаты дают возможность правильно отрегулировать устройство, повышая тем самым безопасность при работе с электрооборудованием и другими приборами.

Обзор известных производителей и брендов

На рынке электрооборудования находится много профессиональных и надежных производителей. Основными из них считаются:

АВВ. Это шведско-швейцарский производитель электротехнического оборудования. Оборудование этого производителя отличается высоким качеством и надежностью в работе. Цена за штуку в пределах 800-3000 рублей;
Фирма находится во Франции. Цена за штуку в пределах 1300—6500 рублей;
Французский производитель, давно работающий на российском рынке. Цена за штуку в пределах 550-12200 рублей;
Американская фирма. Фирма конкурирует с предыдущими фирмами по качеству. Цена за штуку в пределах 510-8000 рублей;
Фирма представляет Германию. Качество несколько хуже, чем в предыдущих фирмах. Цена за штуку в пределах 2600—5800 рублей.

УЗО или дифференциальный автомат: как отличить и что выбрать

Большинство людей, непосвященных в тонкостях защиты человека от поражения электрическим током, не знают, чем отличается УЗО от дифференциального автомата. Так, даже некоторые молодые специалисты не всегда могут объяснить это. Попытаемся выяснить разницу между узо и дифференциальным автоматом.

Внешний вид дифавтомата (слева) и УЗО (справа)

Как уже отмечалось, УЗО устанавливается, прежде всего, для защиты человека от действий электротока. Оно прерывает прохождение электрического тока в случае появления его утечки. Устройство также может контролировать состояние изоляции в электрической сети. При определенной настройке оно может реагировать на снижение изоляции до опасных величин. Но оно не рассчитано на реагирование, если в сети возникают короткие замыкания или перегрузки. Чтобы не вызвать пожар или повреждение оборудования при технологических нарушениях в электросети, следует со стороны источника питания устанавливать автоматические выключатели. Таким образом, для защиты электросети или электробытовых приборов от всех видов коротких замыканий и перегрузок применяется дифференциальный автомат, а для защиты от поражения электротоком применяется УЗО. В этом и состоит отличие дифавтомата от УЗО.