Для чего нужен озу в электрике
Что такое УЗО в электрике и для чего оно необходимо?
УЗО – устройство защитного отключения, отсекающее подачу тока в цепь при утечке на землю и тем самым предохраняющее от поражения током. Этот тип электрооборудования используется там, где нет возможности подключиться к заземлению, а это не только в быту, но и на производстве, где утечка тока через металлический корпус, также очень распространенное явление.
Некоторые производители оснащают свою технику УЗО, благодаря чему, пользователю не приходится отдельно приобретать и устанавливать его.
Устройства защитного отключения – это электротехническая защитная аппаратура, предназначенная для работы в сетях переменного тока 220 и 380 вольт, в однофазных и трехфазных цепях. Прибор выполнен в корпусе из негорючего ПВХ и рассчитан на протекание тока различной величины.
УЗО выпускаются с пределом по току утечки с номиналами, согласно стандарту:
Еще один параметр прибора – это номинальный ток нагрузки, который устройство может транзитом пропускать через себя.
Область применения
Поскольку устройства используются для защиты, то применять их целесообразно везде, где работают электрические аппараты, не оснащенные защитой от постороннего доступа, то есть там, где возможно случайное прикосновение.
В промышленности, для этих целей применяется заземляющий контур, однако, в большинстве жилых домов постройки советского периода, он отсутствует, и до появления УЗО в широком доступе, жители квартир подвергали себя опасности.
То же самое относится и к офисным электрическим сетям, серверным и другим помещениям, где используется электрическое оборудование и нет заземляющей шины.
УЗО используется в электрических сетях 220/380 вольт, для предотвращения электротравм, при пробитии фазы на корпус.
В большинстве случаев, появление потенциала на корпусе, не приводит к сбою в функционировании, поэтому, человеку, несведущему в вопросах электробезопасности, может показаться, что никакой опасности нет.
Устройство
Не следует путать УЗО и автоматический выключатель, между ними есть существенные различия в конструкции, принципе действия и назначении:
Тем не менее, очень часто можно встретить конструктивное исполнение в виде автомата и УЗО в одном корпусе, что достаточно удобно, особенно, если аппаратура размещается в небольшом щитке. Также, можно приобрести и отдельно каждое из устройств.
Работа УЗО построена на использовании дифференциального трансформатора тока, имеющего три обмотки – две первичных, включенных последовательно в фазный и нулевой провод и одну вторичную, от которой питается поляризованное реле.
Оно может быть электромеханическим или электронным, из-за чего различают электронные или механические устройства ЗО. Когда ток утечки отсутствует, первичные обмотки не возбуждаются.
Где устанавливается?
Устройства защиты устанавливаются в электрическом щите, либо непосредственно перед нагрузкой, но только после узла учета электрической энергии. Последний вариант, как правило, используется в технологических помещениях, и для нагрузки без стационарного сетевого шнура.
Обычно, применяется установка для отсечки какой-то конкретной нагрузки, так как УЗО установленное на вводе, отключит всю электросеть.
Порядок установки, начиная от счетчика:
При установке комбинированного прибора, необходимость в сохранении такой последовательности отпадает.
Типы и классификация
Принято различать три типа УЗО по роду дифференциального тока утечки, для чего наносится соответствующая маркировка на корпусе:
Устройства классифицируются по следующим параметрам:
Критерии выбора и стоимость
При покупке УЗО учитывается значение тока утечки, а также номинальный ток нагрузки, на который был рассчитан автоматический выключатель. Однако, для устройства защиты, данное значение должно выбираться на порядок выше, чем у автомата.
Дело в том, что диффавтомат довольно дорогостоящее оборудование и, как правило, дешевле приобрести модель без функции отключения в случае возникновения КЗ.
Выбранный же в соответствии с вышеописанным порядком, он не выйдет из строя, если произойдет замыкание, а выключатель обесточит цепь. Для жилых помещений рекомендуется устанавливать дифавтоматы с током утечки не более 30 мА, поскольку большее значение уже опасно для жизни.
Это оборудование, даже для бытовой установки, имеет достаточно высокую стоимость, что объясняется несколькими причинами.
Основная из них – это наличие дифференциального трансформатора, он выполняется из дорогостоящих материалов, и составляет до 50% всей стоимости.
Как правильно установить и подключить?
Установка и монтаж любого электротехнического оборудования требует соответствующей квалификации, тем более, если это касается средств безопасности.
Для работы понадобится:
Этапы работы
Монтаж возле потребителя:
Монтаж в электрощите:
Современные аппараты защиты выполнены таким образом, что ошибиться в установке невозможно. Основная ошибка допускается на стадии расчета, как правило, это неверный выбор предела рабочего тока относительно параметров автоматического выключателя.
Если данное значение ниже или соответствует тому, на которое рассчитан АВ, то устройство защиты выходит из строя и в большинстве случаев, восстановлению не подлежит.
Что такое УЗО
Думаю, если Вы читаете эту статью, то уже начали задаваться вопросом: «Что такое УЗО в электрике?» Аббревиатура УЗО переводится как устройство защитного отключения и касается электричества.
В настоящее время электрическая проводка обеспечена надежной защитной оболочкой. Но и здесь иногда случаются утечки электричества. Они происходят в достаточно небольших размерах, но могут оказать пагубное влияние на человека. Вот здесь УЗО реагирует на превышение значения тока утечки и автоматически отключает поступление электричества.
В статье Вы сможете более детально познакомиться с тем, как это происходит. Вы прочитаете информацию о том, как УЗО может защитить помещение от угрозы пожаров. Изучайте информацию и применяйте полученные знания на практике.
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.
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
Принцип работы УЗО (УЗО-Д)
В основе работы УЗО-Д заложена фиксация тока утечки на «землю» и отключения сети при ее появлении. Факт утечки обнаруживается по разнице между токами: выходящим из УЗО и возвращающимся в него через нейтраль.
Если сеть в порядке, то они равны по величине, но противоположны по направлению. При появлении утечки, например, человек коснулся провода, часть тока уйдет через его тело «на землю» по другому контуру, и в итоге ток возвращающийся в УЗО через нейтраль будет меньше выходящего.
Такая же ситуация возникнет, если в каком-то электроприборе нагрузки нарушилась изоляция и под напряжением оказался корпус или другая деталь. Человек, задев за них создаст дополнительный контур «на землю», часть тока пойдет по нему и баланс нарушится (эта ситуация показана на рисунке).
Разницу между выходящим и входящим токами засекает трансформатор с сердечником в виде кольца. Фазный провод и нейтраль N проходят внутри него и служат первичной обмоткой. Вторичная обмотка подключается к исполнительному механизму, размыкающему контакты.
Этот же принцип используется и для трехфазных устройств защиты, однако в них дифференциальный ток во вторичной обмотке появляется не только при утечках, но и при «перекосе фаз» (неравномерно распределенной между фазами нагрузке), поэтому разработаны дополнительные схемы, исключающие срабатывание из-за нарушения симметрии.
Что такое УЗО в электрике и как его правильно подключить
Практика показала, что УЗО, которое еще иногда называют дифференциальным выключателем, очень эффективное защитное устройство для быта, и сегодня только в одной Западной части Европы применяется сотни миллионов этих приборов разного типа.
Но все же, что такое узо в электрике? – это современное, очень эффективное, во многих схемах безальтернативное средство призванное защищать людей от поражения электричеством.
УЗО также защищает электроустановки от возникновения пожара, от возгорания, которое может произойти в результате протекания тока утечки.
Понятие – устройство защитного отключения, принятое в литературе, самым точным образом определяет значение этого прибора, само название говорит за себя – это оборудование отключающее электричество с целью защиты. Но, что и кого оно защищает?
Если автоматический выключатель должен защищать электрическую проводку, то УЗО служит на страже безопасности людей. Оно обеспечивает отключение напряжения при утечке тока на землю.
Что делает УЗО?
Устройства защитного отключения (УЗО) постоянно сравнивают ток, протекающий к электроприбору с током, протекающим от электроприбора (по нейтрали) и распознает утечку из электросети по появлению разницы между входящим и выходящим токами.
Когда разность токов достигает опасного для жизни человека значения (обычно это 30 мА), то УЗО отключает напряжение. Таким образом, ток утечки, текущий через поврежденную изоляцию или через тело человека, не успевают причинить вреда, т.к. время срабатывания УЗО очень мало.
В каких случаях УЗО оказывается полезно?
В случаях повреждения изоляции проводов в электроприборах. Например, внутри стиральной машинки повреждена изоляция на фазном проводе, в результате чего он коснулся корпуса.
Устройство защитного отключения (УЗО) тут-же отключит электричество, потому что ток, ушедший в квартиру по фазному проводу, не вернулся в УЗО (с корпуса машинки он по проводу «заземления» вернулся в щиток, минуя УЗО и следовательно, входящий и исходящий токи через УЗО оказались различны).
При неосторожном обращении с электропроводкой. Вот классический пример. Мужчина сверлит стену, опираясь голой ногой на батарею, и попадает в фазный провод. Ток, пройдя по цепи «металлический корпус дрели — рука — грудная клетка — нога — батарея» вызывает паралич сердца и/или остановку дыхания.
Но если есть УЗО, то оно сразу «почувствует», что часть тока не вернулось (та часть, которая прошла через человека и ушла в батарею). Напряжение будет отключено столь быстро, что беды не случится. Конечно, человека током дернет, но не более того.
Когда УЗО не поможет?
Увы, Устройства защитного отключения не так уж интеллектуально, чтобы различить, что именно включено в электрическую цепь — человек или лампочка. Если утечки тока нет — все в порядке. Почему тогда считается, что УЗО значительно повышает безопасность?
Да потому, что подавляющее большинство случаев поражения электрическим током так или иначе связано с утечкой тока — ситуацией, которую распознает УЗО. Вероятность возникновения опасных для жизни ситуаций (т.е. когда ток проходит через грудь) без утечки значительно ниже.
Сколько штук УЗО нужно иметь?
Точное количество приборов Устройство защитного отключения (УЗО), которое Вам потребуется, сможет определить лишь специалист после проведения соответствующих расчетов. Например, в однокомнатной квартире скорее всего будет достаточно одного УЗО, рассчитанного на ток утечки в 30 мА.
В четырехкомнатной квартире, где установлено пятнадцать групп розеток, лучше использовать 5 УЗО, а также по одному УЗО на всю группу освещения, электроплиту и водонагреватель. Для контроля всей электропроводки на входе в коттедж можно установить дополнительно к расчетным одно общее УЗО с номинальным отключающим током 300 мА.
Однако, чтобы не перегружать домашнюю сеть лишней автоматикой, рациональнее использовать дифференциальные автоматы.
В каких случаях установка УЗО нецелесообразна?
Например, в случае старой ветхой проводки. Свойство устройства защитного отключения (УЗО) обнаруживать утечку тока может принести больше проблем, чем пользы, если оно начнет непредсказуемо срабатывать.
А при старой электропроводке это может начаться в любой момент, даже при первом включении УЗО. Поэтому в такой ситуации лучшим выбором, возможно, будет не устанавливать УЗО в цепь электроснабжения всей квартиры, а в местах с повышенной опасностью использовать розетки с встроенным УЗО.
Прежде, чем купить устройство защитного отключения (УЗО) следует обратить внимание на маркировку прибора — на лицевой панели каждого УЗО обязательно должно присутствовать значение номинального тока, который оно способно проводить в продолжительном режиме, и номинального отключающего дифференциального тока, вызывающего срабатывание устройства. Остальные сведения можно располагать и на боковых поверхностях.
Стоит также отметить, что помимо оригинальных УЗО известных производителей на белорусском рынке появилось огромное количество самых разнообразных подделок УЗО неустановленного происхождения и имеющих часто привлекательный внешний вид, но по техническим параметрам не выдерживающих даже приемосдаточных испытаний.
Применение подобных устройств совершенно недопустимо, поэтому, при выборе УЗО необходимо обратить внимание и на наличие сопроводительной технической документации, в том числе обязательно двух сертификатов — сертификата соответствия и сертификата пожарной безопасности.
Виды УЗО
УЗО бывают разные — трехфазные и однофазные… Но на этом деление УЗО на подклассы не завершается. В настоящий момент на рынке присутствуют 2 принципиально различающиеся категории УЗО:
Рассмотрим по отдельности принцип действия каждой из категорий.
Электромеханические УЗО
Родоначальники УЗО – электромеханические. В основе принцип точной механики т.е. заглянув внутрь такого УЗО вы не увидите компараторов операционных усилителей, логики и тому подобного.
Данный тип УЗО требует высокоточной механики для чувствительного магнитоэлектрического элемента. В настоящий момент всего несколько мировых компаний продают электромеханические УЗО. Их стоимость значительно выше цены на электронные УЗО.
Почему же в большинстве стран мира получили распространение именно электромеханические УЗО? Все очень просто – данный тип УЗО сработает в случае обнаружения тока утечки при любом уровне напряжения в сети.
Почему этот фактор(независимость от уровня напряжения сети) столь важен?
Это вызвано тем что при использовании работоспособного(исправного) электромеханического УЗО мы гарантируем в 100% случаях срабатывание реле и соответственно отключение подачи энергии потребителю.
В электронных УЗО этот параметр тоже велик, но не равен 100%(как будет показано далее это связанно с тем что при определенном уровне напряжения сети схема электронного УЗО окажется не работоспособной), а в нашем случае каждый процент – это возможно человеческие жизни (будь то прямая угроза жизни человека при касании им проводов, либо косвенная, при возникновении пожара от обгорания изоляции).
В большинстве так называемых “развитых” стран электромеханические УЗО – это эталон и устройство обязательное к повсеместному использованию. В нашей стране постепенно идут подвижки в сторону обязательного использования УЗО, однако потребителю в большинстве случаев не дается информации о типе УЗО, что влечет за собой использование дешевых электронных УЗО.
Электронные УЗО
Такими УЗО наводнен любой строительный рынок. Стоимость на электронные УЗО местами ниже чем на электромеханические до 10 раз.
Недостаток таких УЗО, как уже писалось выше, не 100% гарантия при исправном УЗО получить его срабатывание в следствии появления тока утечки. Достоинство – дешевизна и доступность.
В принципе электронное УЗО строится по той же схеме, что и электромеханическое (Рис.1). Разница заключается в том, что место чувствительного магнитоэлектрического элемента занимает элемент сравнения (компаратор, стабилитрон). Для работоспособности такой схемы понадобится выпрямитель, небольшой фильтр,(возможно даже КРЕН).
Т.к. трансформатор тока нулевой последовательности – понижающий (в десятки раз), то также необходима цепочка усиления сигнала, которая кроме полезного сигнала также будет усиливать помеху(или сигнал небаланса присутствующий при нулевом токе утечки). Из вышесказанного очевидно, что момент срабатывании реле, в данном типе УЗО определяется не только током утечки, но и сетевым напряжением.
Если Вы не можете позволить себе электромеханическое УЗО, то брать электронное УЗО все же стоит, т.к. оно обеспечивает срабатывание в большинстве случаев.
Существуют также случаи, когда покупать дорогое электромеханическое УЗО не имеет смысла. Одним из таких случаев является использование при питании квартиры/дома стабилизатора, либо источника бесперебойного питания (ИБП). В этом случае брать электромеханическое УЗО смысла не имеет.
Сразу отмечу, что я веду речь о категориях УЗО их плюсах и минусах, а не о конкретных моделях т.к. Вы можете купить некачественно УЗО как электромеханического так и электронного типов. При покупке спрашивайте сертификат соответствия, т.к. многие электронные УЗО представленные на нашем рынке не сертифицированы.
Характеристики УЗО
Отличие дифференциального автомата от УЗО
Устройство защитного отключения (УЗО) — коммутационный аппарат, который защищает человека от прямого или косвенного поражения электрическим током, а также контролирует текущее состояние электропроводки, и при возникновении в ней каких-либо повреждений в виде утечек, отключает ее.
УЗО не защищает электропроводку и электрооборудование от коротких замыканий и перегрузки — его самого необходимо защищать, устанавливая перед ним автоматический выключатель.
Дифференциальный автомат (дифавтомат) — это коммутационный аппарат, который совмещает в одном корпусе и автоматический выключатель, и УЗО, т.е. дифференциальный автомат способен защищать электрическую сеть от коротких замыканий и перегрузов, а также от возникновения утечек, связанных с повреждением электропроводки, электрических приборов и при попадании человека под напряжение.
Подключение УЗО в квартире
Типовая схема подключения УЗО в квартире приведена на рисунке. Видно, что общее УЗО включается как можно ближе к вводу, но после счетчика и главного (подъездного) автомата.
Там же на врезке показано, что в системе TN-C общее УЗО включать нельзя. При необходимости отдельных УЗО для групп потребителей их включают сразу же ЗА соответствующими автоматами, выделено желтым на рисунке.
Номинальный ток вторичных УЗО берут на ступень-две выше, чем у «своего» автомата: для ВА-101-1/16 – 20 или 25 А; ВА-101-1/32 – 40 или 50 А. Но это в новых домах, а в старых, где защита нужнее всего: земли нет, проводка аховая? Кто-то там обещал просветить на предмет подключения УЗО без земли. Верно, как раз до этого дело и дошло.
Человек сообразительный, но незнакомый с тонкостями электродинамики (чем, кстати, грешат и многие дипломированные электрики-силовики) может возразить: «Погодите, а в чем проблема-то? Ставим общее УЗО, заводим на его входной ноль все РЕ – и готово, защитный проводник не коммутируется, заземлились без земли!»
Так, да не так. Отрезок РЕ с соответствующим отрезком нуля и эквивалентным сопротивлением потребителя R образуют петлю, охватывающую магнитопровод дифтрансформатора, см. принцип работы УЗО-Д. Т.е., на магнитопроводе появляется ПАРАЗИТНАЯ обмотка, нагруженная на R. Хотя R мало (48,4 Ом/кВт), на синусоиде в 50 Гц влиянием паразитной обмотки можно пренебречь: длина волны излучения – 6000 км.
Электромагнитное поле установки и шнура к ней также исключаем из рассмотрения. Первое сосредоточено внутри аппарата, иначе он не пройдет сертификацию и не поступит в продажу. В шнуре же провода проходят вплотную друг к другу, и их поле сосредоточено между ними независимо от частоты, это т. наз. Т-волна.
Но при пробое на корпус электроустановки или при наличии наводок в сети по паразитной петле проскакивает короткий мощный импульс тока.
- В зависимости от конкретных факторов (просчитать которые точно может только специалист с опытом научной работы и на мощном компьютере) возможны два варианта:
Величина обоих эффектов сильно зависит от размеров паразитной петли; тут сказывается ее открытость, «антенность». При длине РЕ до полуметра эффекты пренебрежимо малы, но уже при его длине в 2 м вероятность несработки УЗО возрастает до 0,01% По цифрам это мало, но по статистике – 1 шанс из 10 000. Когда речь идет о человеческой жизни, это недопустимо много. А если в квартире без заземления проложена паутина из «защитных» проводников, то чего удивляться, если УЗО «вышибает» при включении зарядки мобильника.
В квартире с повышенной пожароопасностью допустимо, при обязательном наличии индивидуальных УЗО потребителей, включенных по рекомендуемой схеме, ставить и общее ПОЖАРНОЕ УЗО на 100 мА разбаланса и с номинальным током на ступень выше, чем у защитных, независимо от тока отсечки автомата.
В описанном выше примере для хрущевки нужно подключить УЗО и автомат, но не дифавтомат! При выбивании автомата УЗО должно остаться в работе, иначе резко возрастает вероятность несчастного случая.
Поэтому УЗО по номиналу нужно брать на две ступени выше автомата (63 А для разобранного примера), а по разбалансу – на ступень выше оконечных 30 мА (100 мА). Еще раз: в дифавтоматах номинал УЗО делают на ступень выше тока отсечки, поэтому для проводки без земли они не годятся.