Разновидности УЗО по принципу действия
По принципу действия бывает УЗО электронное и электромеханическое.
Для работы электронного устройства недостаточно появления токовой утечки, обязательно необходима ещё питающая сеть. Его схема дополнена электронным встроенным усилителем, получающим питание от внешних источников электричества. И если по какой-то причине на этот усилитель не будет поступать напряжение, устройство не сработает. По этой причине электромеханическое УЗО считается более надёжным, чем электронное, и получило большее распространение.
Рассмотрим, как конструктивно устроено и по какому принципу работает электромеханическое УЗО. Оно состоит из четырёх основных узлов: расцепляющего механизма и электромагнитного реле (они работают в связке), самого трансформатора дифференциального тока и проверочного элемента.
К трансформатору подключены встречные обмотки фазы и ноля. При нормальном режиме сети эти провода способствуют наведению в трансформаторном сердечнике магнитных потоков, имеющих относительно друг друга встречное направление. За счёт противоположной направленности сумма этих потоков равна нулю.
Электромагнитное реле подключено во вторичную трансформаторную обмотку и при нормальном режиме сети находится в покое. Как только появляется утечка, по проводам фазы и нуля начинают течь различные токовые величины. В итоге на трансформаторном сердечнике магнитные поля будут отличаться теперь не только по направлению, но и по величине. Сумма магнитных потоков больше не равна нолю. Ток, появившийся во вторичной трансформаторной обмотке, в определённый момент достигает значения, при котором работает электромагнитного реле. Соответственно сразу же среагирует расцепляющий механизм и УЗО отключается.
Всё-таки до сих пор механика преимущественнее электроники, поэтому при покупке выбирайте электромеханическое УЗО.
Как правильно подключить к дифавтоматам в щитке отходящие провода – 2 способа
Подключение устройств защиты производится проводом, сечение которого не меньше, чем вводного кабеля.
К дифференциальному автомату этот кабель подключается напрямую, а от него запитывается сеть напрямую или через автоматы защиты.
УЗО подключается после вводного автомата, установленного рядом, в щитке или на другом конце вводного кабеля. При подключении перемычками, соответствующего сечения соединяются выходные клеммы автомата защиты и УЗО.
УЗО или дифавтомат? Что лучше выбрать?
Традиционные сферы применения прибора
Как отмечалось выше, эту модификацию защитных устройств не используют для защиты от прямого контакта.
Чаще всего устройства применяются в качестве блокираторов на случай возможного возгорания электропроводки или системных механизмов.
Прямой контакт с техникой, тем более бытовой, явление обычное. Однако в случае токовой утечки такой контакт чреват тяжелыми последствиями. От прямого контакта в условиях утечки УЗО типа S не защитит, но для этого есть другие виды приборов
Эти же УЗО используются как защитные средства против короткого замыкания в цепях питания ценных дорогостоящих установок/приборов/техники или в цепях питания важных технологических систем.
Обычное дело – внедрение устройств селективного типа при построении сложных каскадных электрических схем, где на каждом ответвлении задействована нагрузка разного вида с разными токами.
Каскадное схемное решение по разводке электрической сети с применением модулей защиты селективного типа. Один из распространенных вариантов, которые применяются при электрификации жилых зданий
При такой конфигурации системы разветвления электричества селективными приборами, обеспечивается надежная защита по отдельным участкам.
А также каждые отдельные УЗО в случае аварии обеспечивают возможность оперативного определения дефекта.
Как работает УЗО с заземлением и без него?
По какому принципу работает УЗО в двухпроводной сети, если заземление отсутствует? Когда появится изоляционный пробой на корпусе прибора, устройство защитного отключения не сработает, потому что корпус не заземлён и пути для прохождения токовой утечки нет. При этом корпус прибора будет под опасным для человеческой жизни потенциалом.
В момент прикосновения человека к корпусу прибора, токовая утечка будет уходить на землю через его тело. Когда величина этого тока сравняется с порогом срабатывания УЗО, произойдёт отключение, и из питающей сети напряжение не будет подаваться на повреждённый электроприбор.
Сколько по времени будет находиться человек под действием токовой утечки, зависит от уставки срабатывания УЗО.
Хоть оно и отключится быстро, этого времени может быть вполне достаточно, чтобы получить серьёзную электротравму.
А вот если бы корпус был подсоединён к защитному заземлению, УЗО отреагировало и отключилось бы сразу, как только произошёл изоляционный пробой.
Как видите, схема подключения УЗО без заземления реально применима, однако не даёт 100 % гарантии безопасности. Но так как в старых домах в основном выполнена двухпроводная электрическая сеть, а переделать её на трёхпроводную не так-то просто, единственным выходом защиты оборудования и человека является монтаж УЗО.
Наглядный принцип работы УЗО без заземления на видео:
Принцип работы этого устройства основан на измерительных процессах. Регистрируется величина тока на входе и на выходе. Если эти показания одинаковы, то нет повода для срабатывания. Как только в сети появится токовая утечка, величина на выходе станет меньше, и устройство отключит повреждённый участок. УЗО работает за счёт расцепляющего механизма в связке с электромагнитным реле.
Где устанавливать УЗО?
- Общедоступные места в зданиях, где отсутствует повышенная опасность поражения током.
- В электрических цепях с возможной опасностью поражения током (помещения с влажностью выше нормы, группы розеток, бытовая техника и т. д.).
- На главном вводе для защиты от пожарной опасности. Обычно здесь устанавливают УЗО селективное.
- В этажных распределительных щитах, в квартирных щитках, в индивидуальных домах.
- В радиальных системах электроснабжения: общее селективное УЗО и отдельные по отводящим линиям, с выбором параметров, гарантирующих избирательное срабатывание.
- На ближних ступенях защиты, например, 10 и 30 мА, 30 и 40 мА и т. п. маловероятна токовая избирательность действия УЗО из-за высокой скорости срабатывания. Для указанных значений она обеспечивается, если подобрать селективное УЗО 100мА, чтобы была еще выдержка по времени.
- По причине старения изоляции не всегда происходит постепенное увеличение токов утечки.
- При мгновенном нарастании тока утечки из-за пробоя изоляции может сработать любое обычное УЗО, последовательно расположенные в цепи. Это происходит в связи с быстрым и значительным превышением уставок сразу на нескольких ступенях защиты.
Схемы подключения УЗО селективной отсечки
Собственно, схемные решения в данном случае теоретически не имеют каких-то особенностей, которые отличали бы их от построения схем с другими типами приборов группы.
Другой вопрос, в какой последовательности включать, допустим, селективную отсечку и отсечку на прямое касание?
Типичное исполнение прибора, которым обеспечивается блокировка электропитания на случай утечки тока и прямого касания. Настройка по току отсечки, как правило, составляет не менее 30 мА
Если же рассматривать аппарат селективного отключения в единичном варианте, то он в этом случае является элементом простейшей схемы и монтируется стандартно:
- Первым устанавливается автоматический выключатель.
- Далее следует УЗО типа S.
- Затем нагрузочная цепь.
Между тем защиту применяют в самых разных вариантах пользования электрическими сетями.
К примеру, необходимо обеспечить высокую надежность работы трехфазного электродвигателя. Как в этом случае организовать защиту через УЗО селективного типа?
Другой вариант исполнения – четырехполюсный аппарат – более удобное, с точки зрения возможностей конфигурации электрической разводки. При помощи этого модуля легче манипулировать с разводкой «земляной» шины
Здесь успешно подойдет четырехполюсный прибор, с помощью которого можно организовать схему защиты от КЗ (короткого замыкания) обмоток.
Подключение также осуществляется посредством промежуточной вставки УЗО. То есть прежде включается автомат, вторым номером идет селективная защита, третьим – электродвигатель.
Вариант схемного решения с электрическим двигателем. Простое и довольно эффективное решение по защите мотора от возможных межфазных замыканий или коротких замыканий на корпус
Однофазную схему под стандартные нужды, такие как освещение и электропитание, можно довольно просто сконструировать, применив двухполюсный прибор и несколько автоматических выключателей.
Разводка однофазных каналов в каждую отдельную комнату выполняется через автоматические выключатели, которые запитываются фазой, исходящей от аппарата защиты.
Это, можно сказать, классическое схемное решение, которым пользуются в большинстве случаев владельцы муниципального жилья, собственники домов, коттеджей.
Классический схемный вариант с одним прибором токовой защитной отсечки под разводку нескольких электрических цепей. Обычное решение в домах старых построек, где не предусматривалось использование земляной шины
Современные проекты жилья предполагают организацию схем с обязательным присутствием заземляющей шины. Поэтому для таких решений характерным является незначительное изменение/дополнение схемы разводки.
В частности, дополнительным элементом разводки становится заземляющий проводник (PE), который является такой же неотъемлемой частью, как и шина нуля.
Альтернативное схемное решение с той же секторальной вариацией разводки и с применением тех же приборов. Только в этом варианте уже используется заземляющая шина. Подобный пример видится более эффективным в плане защиты
В квартирах, домах, коттеджах устройства селективной защиты выступают обязательным дополнением квартирного электрощита, когда жильцы пользуются бытовыми приборами:
- стиральной машиной;
- посудомоечным агрегатом;
- мощной электрической плитой (печкой).
Причем этот тип аппаратов (селективных) выступает, как правило, второй защитной ступенью, тогда как на первой ступени действуют УЗО отсечки при непосредственном прямом контакте.
То есть имеет место групповое включение устройств и это действительно эффективный вариант в плане безопасности эксплуатации бытовых электрических сетей.
УЗО срабатывает при замыкании PE и N при монтаже розетки. Почему?
N и РЕ проводники в TN-(C-)S-сети, хотя в квартире и идут раздельно, но где-то со стороны источника соединены между собой (в месте разделения PEN-проводника: в этажном щитке или ВРУ здания в подвале или — в TN-S — на подстанции). При включении в сети любой нагрузки после места раздела ее рабочий ток течет по N-проводнику (при пятипроводном стояке эта нагрузка может быть вообще в другой квартире).
При замыкании в любом месте N и PE возникают две параллельные ветви для протекания тока нагрузки, часть тока течет через N и УЗО, а другая часть — ответвляется от N через РЕ в обход УЗО. Равенство токов в фазном и нулевом полюсах УЗО нарушается и УЗО срабатывает.
Можно объяснить это и чуть иначе. Из-за протекания токов нагрузки по N на нем возникает некоторое падение напряжения, потенциал N в квартире (розетке) несколько отличается от потенциала РЕ. При замыкании N и РЕ начинает течь уравнивающий ток, поскольку этот ток течет только через N-полюс и не течет через фазный полюс — УЗО срабатывает.
Применительно к ТТ все практически так же, только там еще между N и РЕ имеется сопротивление земли (сопротивление растеканию двух ЗУ: местного и всех ЗУ PEN), и практически всегда между N и местным ЗУ имеется разность потенциалов.
Для предотвращения такого явления, если от одного УЗО питаются несколько линий, на этих линиях нужно ставить автоматы 1p+N или 2p для одновременного отключения и фазы и рабочего нуля при монтажных или ремонтных работах на линии.
УЗО селективность работы
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта ! В этой статье мы подробно рассмотрим, как обеспечить селективность работы УЗО.
Эта тема продолжает серию статей по электрическим аппаратам защиты в рамках курса «Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы – подробное руководство».
Если Вам интересна эта тема, рекомендую подписаться на новостную рассылку, чтобы не пропустить выхода продолжения. Форма подписки внизу этой статьи.
Итак, вначале давайте разберемся, что же такое селективность?
Селективность устройств защитного отключения означает, что для устройств, включенных в цепь последовательно, при возникновении в защищаемой ими цепи тока утечки, должно сработать только то УЗО, которое ближе всех расположено к месту повреждения.
Т.е. селективность позволяет исключить нежелательные отключения последующих УЗО, что упрощает поиск и устранение неисправности, приведшей к срабатыванию, и обеспечивает работоспособность остальных участков цепи.
Давайте рассмотрим пример. В современной квартире в электрическом щите установлено общее вводное УЗО, а после него установлены несколько групповых УЗО, защищающих отдельные группы или отдельные потребители.
При возникновении утечки тока в бойлере, если обеспечена селективность, должно отключиться только УЗО бойлера. При этом вводное УЗО и все остальные потребители должны остаться включенными.
Как же обеспечить селективность работы УЗО?
Для того, чтобы обеспечить селективность работы УЗО, включенных в цепь последовательно по древовидной схеме, необходимо выполнить два условия (независимо от значений токов утечки, возникающих при повреждениях в электрической сети):
1. Селективность по времени. Время срабатывания УЗО, которое расположено ближе к источнику питания, должно быть не менее, чем в 3 раза больше, чем у УЗО, расположенного ближе к потребителю. Т.е. вышестоящее УЗО должно быть селективное (типа S).
2. Селективность по току. Значение уставки по току утечки (номинальному отключающему дифференциальному току IΔn1) для вышестоящего УЗО должно быть не менее, чем в 3 раза больше, чем уставка IΔn2 УЗО, расположенного ближе к потребителю. То есть:
IΔn1>=3 IΔn2.
Обычно в квартирах селективные УЗО не применяются, а используются УЗО общего типа. Давайте посмотрим, что произойдет, если используются вышестоящее и нижестоящие УЗО общего типа?
Для УЗО общего типа ГОСТ определяет только максимальное время отключения. И если у нас УЗО подключены по древовидной схеме, т.е. последовательно, то при возникновении в цепи тока утечки, сработает наиболее быстродействующее УЗО (поскольку УЗО – устройство аналоговое и существует разброс параметров при их изготовлении).
Причем, отключаться будут либо нижестоящее и вышестоящее УЗО одновременно, либо одно из них, причем, по статистике, в большинстве случаев отключается вышестоящий аппарат.
Это приведет к тому, что обесточится сразу весь дом. К тому же это затрудняет поиск и локализацию неисправности, приведшей к срабатыванию УЗО.
Эту проблему можно решить применением селективного вышестоящего УЗО. Для селективных УЗО по ГОСТу определяется минимальное время неотключения.
Селективное УЗО срабатывает с задержкой. При появлении тока утечки в одной из нижестоящих групп, вышестоящее селективное УЗО будет пропускать через себя ток утечки и выжидать, давая возможность сработать УЗО в этой группе, поскольку оно имеет меньшее время срабатывания.
При этом все остальные потребители в других группах останутся включенными.
Селективное же УЗО сработает, если выйдет из строя нижестоящее УЗО, либо если появится утечка тока в цепи между вышестоящим и нижестоящими УЗО.
Например, вводное селективное (противопожарное) УЗО установлено в уличном электрощите вместе со счетчиком электроэнергии, а остальные УЗО общего типа установлены в электрощите внутри дома, либо в этажных электрощитах. В этом случае при появлении утечки в линиях между щитами, сработает вводное селективное УЗО.
Смотрите видео Селективность работы УЗО
Интересные
Как выбрать и не ошибиться
Независимо от назначения устройства подбираются по следующим параметрам:
По количеству подключаемых фаз делятся на двухполюсные и четырехполюсные. Однополюсные для сети 220 В, трехполюсные для 380 В. В домах и частных домовладениях, по причине использования однофазной сети, используют однополюсные УЗО.
Для выбора устройства защиты необходимо определить его назначение. По назначению можно разделить на следующие типы:
- Бытовые – это однополюсные УЗО невысокой чувствительности с током нагрузки не более 50 А. Такие требования обусловлены большим количеством бытовых приборов и связанными с этим большими точками естественной утечки. Очень чувствительные будут постоянно ложно срабатывать. Нагрузочный ток в 50 А определяется параметрами счетчиков электроэнергии, устанавливаемыми в жилых помещениях, не превышающим этот номинал.
- Для промышленного применения – чувствительные четырехполюсные УЗО с большими номиналами тока. Эти требования обусловлены большими токами потребления промышленным оборудованием, использованием трехфазной сети и повышенными требованиями к его защите по причине его повышенной опасности и большой стоимости.
- Специализированные. К специализированным относятся противопожарные типа В. Они обладают высокой чувствительностью не только к утечкам переменного тока, но и к незначительным пульсациям постоянного тока.
