Почему УЗО должно быть качественным и надёжным?
Разновидности УЗО
Предъявляемые к УЗО высокие требования покажутся вполне обоснованными, если разобраться с назначением данного прибора. Функция у него только одна: отключать электроснабжение при наличии утечки тока определённой (пороговой) величины. Утечка тока чревата вовсе не безобидным экономическим ущербом, как может показаться на первый взгляд, а гораздо более серьёзными последствиями — она всегда свидетельствует о том, что имеет место одна из следующих ситуаций:
- поражён электротоком человек либо животное;
- из-за повреждения изоляции появился контакт между токоведущим элементом и какой-нибудь заземлённой металлической конструкцией, который может привести к возгоранию;
- оказался под напряжением заземлённый корпус какого-либо прибора или оборудования, вследствие чего прикоснувшийся к нему пользователь рискует получить удар током.
Таким образом, от того, сработает ли УЗО в нужный момент, зависит ни много ни мало жизнь пользователя. Поэтому экономить на качестве этого устройства ни в коем случае не следует.
Правила выбора защитных аппаратов
Перед покупкой УЗО можно посетить форумы электриков для поиска совета о надежности того или иного производителя.
Однако подбирать максимальный и пороговый ток, количество полюсов, схему крепления и другие технические параметры необходимо строго индивидуально, исходя из особенностей помещения и электрической разводки.
Выбор прибора по мощности
Устройство защитного отключения не контролирует энергопотребление подключенных приборов, но имеет ограничения по максимально пропускаемому току.
Поэтому важно знать, как выбрать УЗО по мощности, чтобы при монтаже схемы разводки правильно учесть энергопотребление каждой группы помещений. Ведь при превышении номинальным током порогового для прибора значения он может перегореть.
В квартирах и частных домах обычно используют одноуровневую или двухуровневую систему УЗО. Каждая из них имеет свои особенности.
Одноуровневая схеме с единственным УЗО – расчет номинального тока производится исходя из суммарной мощности одновременно подключенных к сети приборов.
Например, при энергопотреблении стиральной машинки 2,4 кВт, освещения 1,1 кВт и других приборов 2,8 кВт, УЗО должно пропускать (2400+1100+2800)/220=28 А.
В этом случае, при номинальном токе устройства защитного отключения 30 А, оно не перегорит даже при одновременной работе всей бытовой техники и освещения.
При установке единственного УЗО может возникнуть проблема с поиском места пробоя. В какой бы комнате ни произошла утечка тока, выбивать электроэнергию будет во всей квартире. Поэтому лучше не экономить и смонтировать разветвленную систему защиты.
Разветвленная одноуровневая схема установки УЗО. В такой ситуации провода от счетчика с помощью специальной шины разветвляются на несколько групп, каждая из которых контролируется отдельным защитным аппаратом.
Расчет номинального тока для каждого УЗО при разветвленной одноуровневой системе осуществляется отдельно. При этом учитывается максимальная мощность потенциально подключаемых к устройству приборов.
Например, при подключении к УЗО исключительно стиральной машины с энергопотреблением 2,4 кВт, его номинальный ток должен будет составлять не менее 2400/220=10,9 А.
Двухуровневая система УЗО считается оптимальной с точки зрения безопасности и ремонтопригодности.
Первый ее уровень устанавливается на входе в квартиру и обеспечивает противопожарную безопасность. Номинальный ток этого защитного устройства обязан быть не ниже максимальных возможностей прибора учета электроэнергии.
Второй уровень энергозащиты ставится на отдельные группы потребителей. Это могут быть комнаты, этажи, пристройки, уличное освещение, единичные розетки.
Устройства второго уровня обычно стоят дешевле и имеют меньший номинальный ток. Сумма его значений у всех устанавливаемых приборов должна быть меньше, чем у базового УЗО на входе в помещение.
Например, при защитных аппаратах второго уровня с номинальным током 10 А, 16 А и 16 А потребуется смонтировать на общем входе прибор с минимальной пропускной способностью 10+16+16=42 А.
Преимуществом двухуровневой системы является возможность отключения отдельных групп электроприборов при наличии утечки тока. Это позволяет отремонтировать технику или найти проблемы с изоляцией в стене без обесточивания всей квартиры.
Что необходимо знать об УЗО
Главным элементом УЗО является дифференциальный трансформатор, состоящий из трёх катушек. Первая включается в фазу, вторая — в нулевой проводник. При этом протекающие по этим катушкам токи генерируют магнитные поля с противоположно направленными силовыми линиями.
Если токи в фазовом и нулевом проводниках будут равны, то геометрическая сумма силовых линий полей окажется равной нулю, то есть они попросту уничтожат друг друга. Если же токи будут отличаться, то в приборе сформируется остаточное поле, которое возбудит ток в 3-й катушке, а он в свою очередь заставит сработать отключающее реле.
Примечание. Ток, заставляющий сработать УЗО, называется дифференциальным током, соответственно, УЗО ещё называют выключателем дифференциального тока.
Таким образом, если говорить доступным языком, УЗО сравнивает токи на входе и выходе подключённой к нему цепи и если «дебет с кредитом не сходится», блокирует подачу электричества. Из этого можно сделать два важных вывода:
- УЗО не защищает ни от сверхтоков (короткое замыкание), ни от перегрузки, так как в таких ситуациях токи на входе и выходе цепи остаются равными (утечка отсутствует). Таким образом, данный прибор нельзя рассматривать как альтернативу предохранителю или автоматическому выключателю — как минимум одно из этих устройств в обязательном порядке должно быть установлено на вводе в квартиру или дом. Вместо отдельных УЗО и автоматического выключателя можно применить так называемый дифференциальный автомат, в котором оба эти устройства совмещены.
- УЗО не отключится, если человек коснётся одновременно токоведущего элемента и нулевого провода. В данном случае будет иметь место поражение электротоком, но утечки не будет — весь ток останется в цепи.
Поэтому даже при наличии УЗО нельзя терять бдительности: токоведущие части должны быть защищены кожухами, потенциально опасные места нужно ограждать и обозначать предупреждающими символами и надписями.
Классификация защитных устройств
Несмотря на простоту внутреннего устройства, выбор моделей УЗО на рынке довольно велик. Каждый прибор имеет определенный набор технических параметров, которые невозможно настроить в процессе эксплуатации.
Производитель и размеры УЗО не влияют на возможность совместного использования в рамках одной схемы. Их можно монтировать в любой комбинации
Для облегчения выбора УЗО следует рассмотреть варианты классификации этих устройств.
- По скорости срабатывания механизма УЗО разделяются на обычные и селективные модели. Первые отключают силовые контакты практически мгновенно, а вторые – с задержкой. Селективные УЗО применяют в многоуровневых системах, где важна последовательность срабатывания.
- По виду реле УЗО разделяют на электромеханические, разрывающие контакт механическим способом, и электронные, предотвращающие подачу тока с помощью полупроводниковой схемы.
- По виду тока. УЗО типа AC отключается от утечки переменного тока, типа A – от переменного и постоянного.
- По дополнительным функциям: без защиты от перегрузок сети и с таковой. УЗО с механизмом срабатывания от короткого замыкания или высокого тока обычно называют дифавтоматами.
- По конструкционному исполнению. Существуют УЗО, прикрепляемые на DIN-рейку, на стену, а также приборы в виде розетки, переносного устройства, адаптера.
- По рабочему напряжению: для 220В, 380В, комбинированные.
- По энергозависимости. Есть модели УЗО, способные и неспособные отключать силовую нагрузку при отсутствии рабочего напряжения.
- По количеству подключенных полюсов: двухполюсные и четырехполюсные.
Для правильного выбора УЗО мало знать его технические характеристики. Чтобы устройство эффективно выполняло свою защитную функцию, нужно учитывать при его покупке длину домашней электропроводки, мощность подключаемых приборов и некоторые другие параметры.
Характеристики устройств
Самой главной характеристикой УЗО является уставка дифференциального тока, то есть минимальная величина тока утечки, при которой прибор разъединит цепь. Чаще всего она отображается в миллиамперах (мА) и может составлять 6, 10, 30, 100, 300 и 500 мА. Этот параметр ещё называют чувствительностью УЗО: чем он ниже, тем более чувствительным является выключатель.
Ещё одна важная характеристика — время срабатывания прибора, то есть продолжительность периода между появлением утечки и отключением УЗО. Очевидно, что этот период должен быть как можно более коротким, но существует специальные УЗО, срабатывающие с выдержкой по времени. О них будет рассказано ниже.
Третий параметр — номинальный ток УЗО, то есть максимальная сила тока, которую может выдержать прибор без выхода из строя.
Основные параметры УЗО нанесенные на его корпус
Сразу замечу, что в зависимости от производителя и страны производителя количество параметров может быть меньше.
1. Обозначения клемм подключения устройства к питающей цепи.2. Обозначения клемм подключения нагрузки к устройству. 3.
Производитель прибора. В сокращенном варианте, авторский логотип. 4. Модель УЗО. Модель устройства согласно ассортименту выпускаемой продукции производителя. Чаще в сокращенном варианте. 5. Номинальный ток. Значение тока, которое УЗО может пропускать в нормальном режиме «замкнуто». 6. Номинальное напряжение: Величина напряжения, для которого рассчитано устройство. 7. Номинальная частота тока: Значение частоты тока, на которое рассчитано УЗО. Для одного УЗО может быть несколько значений частоты тока. 8. Дифференциальный ток срабатывания. Значение дифференциального тока, при котором срабатывает (размыкается) УЗО. Это значение можно назвать током не срабатывания, то есть до этой величины УЗО будет работать в режиме «замкнуто». 9. Буквенный тип УЗО, по типу дифференциального тока срабатывания. Приняты буквы: А, АС, B, S, G.
10. Схематичное обозначение типа УЗО по типу тока срабатывания; 11. Температурная характеристика УЗО. Чаще указана минимальная температура, при которой УЗО останется работоспособным; 12. Схема подключения УЗО. Сама по себе, схема не имеет особого практичного значения. Однако, важна для моментального определения типа УЗО по зависимости работоспособности УЗО от подачи на него электропитания.
Статьи по теме: Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники
Здесь остановимся.
Есть два типа УЗО по зависимости электропитания устройства. Электромеханическое УЗО не требует подачи электропитания на вводные клеммы, такое УЗО срабатывает, используя мощность дифференциального тока.
Электронные УЗО, не работают без подачи электропитания на вводные клеммы. В их схеме есть усилитель тока, который не будет работать без стороннего источника.
Более стабильны и надежные электромеханические УЗО.
13. Величина тока КЗ (короткого замыкания). Напоминаю, УЗО без защиты от сверхтоков не «видит» короткого замыкания и не отключает цепь при появлении сверхтоков КЗ. Но при сверхтоках выделяется большое количество тепловой энергии, так вот, это значение тока короткого замыкания указанное на корпусе устройства, и показывает какое, значение сверхтока, выдержит УЗО. 14. Осталось два значка: Росстандарта и стандарта на пожароустойчивость. Значки формальные, означают, что УЗО прошли все необходимые испытания по ГОСТ.
Расчёт параметров УЗО
При расчёте параметров УЗО производители учитывают следующие данные:
- Опасным для человека считается ток в 50 мА. Поэтому все УЗО, предназначенные для защиты от поражения электротоком, имеют уставку дифференциального тока не более 30 мА. Выключатели с большей уставкой являются противопожарными.
- Время срабатывания обеспечивается такое, чтобы при поражении электротоком не успела наступить фибрилляция сердечной мышцы. Безопасным в этом отношении считается период в 20 – 40 мс.
- Каждой силе тока соответствует своя мощность тепловыделения. К примеру, при утечке тока в 500 мА выделяется 100 Вт тепла. Исходя из этого, уставки диф. тока противопожарных УЗО не превышают 500 мА.
Чем ниже температура воспламенения строительного материала постройки, тем более низкой должна быть уставка тока утечки противопожарного УЗО.
Назначение УЗО и принцип работы
Главной задачей УЗО является нейтрализация токов при возникновении различных повреждений в электроустановках. Устройство защитного отключения служит наиболее эффективным защитным средством. В отличие от предохранителей или автоматов, УЗО способны разорвать цепь за доли секунды и спасти человеческую жизнь.
Опасность представляет не только вероятность прямого поражения электротоком. Иногда бывает достаточно простого прикосновения к деталям приборов и устройств, находящихся под напряжением. Поэтому, защитные устройства должны срабатывать своевременно. Для того, чтобы правильно решить задачу, как подобрать УЗО для дома, должны учитываться условия, в которых он будет функционировать.
В работе защитных устройств используется явление электромагнетизма. В связи с этим в конструкцию УЗО входят катушки с магнитным сердечником, соединенным с токоведущими проводами, передающими электроэнергию потребителю. Одновременно происходит возникновение магнитного потока, представляющего собой арифметическую сумму токов, протекающих по этим проводникам. При этом входящие токи имеют положительное значение, а выходящие – отрицательное. При отсутствии утечек и замыканий они будут равны и в сумме составят ноль. Такое состояние цепи свидетельствует об исправности установленного оборудования.
В случае утечки происходит частичное обратное течение тока по заземляющим проводникам, что приводит к возникновению дисбаланса. Разница дифференциальных токов вызывает возбуждение магнитного потока в сердечнике. Его значение будет пропорционально разнице электрического тока. При достижении определенного порога, прибор срабатывает и отключает подачу питания потребителям.
Проверка работоспособности
На всех современных УЗО имеется кнопка с надписью «TEST» (проверка). При нажатии на неё подаётся ток в специальный проверочный провод, вследствие чего УЗО, если оно работоспособно, должно отключиться. Но нужно учитывать два важных момента:
Кнопка «ТЕСТ»
- Отключение УЗО при нажатии кнопки «TEST» свидетельствует лишь о целостности внутренних цепей, но данный факт не является гарантией того, что характеристики прибора (отключающий ток утечки и время срабатывания) соответствуют нормативным требованиям. Поэтому не теряйте бдительности и если вы приобретаете УЗО в небольшом магазине или на рынке, попросите показать сертификат.
- Точно так же срабатывание уже установленного на место выключателя при нажатии данной кнопки не говорит о том, что он подключён правильно. Вполне вероятно, что по нажатию кнопки «TEST» прибор отключаться будет, а реальную утечку тока из-за ошибки в подключении проигнорирует.
Если вы хотите проверить работоспособность УЗО по-настоящему, нужно пригласить профессионального электрика и попросить его выполнить пробную утечку тока. Специально обращаем внимание читателя на то, что данную операцию должен выполнять специалист.
Особенности эксплуатации: Раз в месяц УЗО рекомендуется проверять при помощи кнопки «TEST».
Подключение УЗО и автоматических выключателей
Если электропотребители в доме или квартире разделены на несколько групп, каждая из которых защищена собственным автоматическим выключателем, то с целью экономии средств можно устанавливать одно УЗО на 2 – 3 таких группы. Сегодня организовать подключение таким образом можно практически в любой бытовой сети: среди современных УЗО с уставкой диф. тока 30 мА имеются модели, рассчитанные на довольно высокие номинальные токи — до 100 А.
Подбирая УЗО для группы автоматов, следует учитывать номинальный ток не только вышестоящего автомата, но и нижестоящих. Поясним на примерах.
Пример 1
Схема к примеру 1
Напомним, что в общем случае рекомендуется устанавливать УЗО с номинальным током, на одну ступень превосходящим номинальный ток выше установленного автомата. Но в данном случае, как видно, каждое из двух УЗО по номинальному току не превосходит, а наоборот уступает вводному автомату: его номинальный ток составляет 50 А, тогда как номинальный ток каждого из УЗО — только 40 А.
Тем не менее, выключатели диф. тока надёжно защищены от перегрузки: суммарный номинальный ток подключённых к каждому из них автоматов составляет всего 32 А (2х16 А), что на 20% меньше номинального тока УЗО в 40 А.
Пример 2
Следующая схема является не столь надёжной:
Схема к примеру 2
Номинальный ток 1-го УЗО составляет 25 А и вводный автомат с номинальным током 40 А его не защищает. Но перегрузка этому прибору не грозит, так как проходящий по нему ток не может превышать 22 А (к УЗО подключены автоматы на 6 и 16 А). А вот 2-е УЗО, рассчитанное на номинальный ток в 40 А, может перегореть: подключёнными к нему автоматами оно не защищается, так как их суммарный номинальный ток составляет 58 А (3х16 + 10), а вводным автоматом защищается, так сказать, впритык.
Если будет иметь место перегрузка, то до срабатывания вводного автомата через УЗО №2 будет протекать ток выше номинального, вследствие чего оно может выйти из строя. Рекомендуется либо установить УЗО с более высоким номинальным током (следующая ступень — 50 А), либо защитить его дополнительным автоматом с номинальным током на ступень ниже (32 А).
Пример 3
А вот эта схема однозначно является неверной:
Схема к примеру 3
Оба УЗО с номинальным током 40 А не защищаются ни вышестоящим автоматом (50 А), ни нижестоящими (суммарные номинальные токи составляют 57 и 48 А).
Как выбрать УЗО. Пример расчета
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта elektrik-sam.info!
В предыдущих двух статьях мы подробно рассмотрели, как выбрать УЗО:
Теперь пришло время закрепить полученную информацию на конкретном примере.
В жилых квартирах и домах желательно использовать устройства защитного отключения, установленные в два уровня:
1 уровень. На вводе в квартиру сразу после вводного автоматического выключателя желательно установить противопожарное УЗО на 100 или 300 мА (для защиты от возможного возгорания при повреждении и естественном старении изоляции).
2 уровень. Для того, чтобы обеспечить лучшую электробезопасность и одновременно с этим максимальную бесперебойность электроснабжения желательно устанавливать отдельное УЗО на каждую группу потребителей. Для этих целей применяются УЗО с уставкой по току утечки 10 и 30мА.
Итак, давайте рассмотрим вопрос выбора и расчета УЗО на конкретном примере.
Предположим, что у нас имеется жилой дом, в котором электропроводка проводка разделена на следующие группы потребителей:
— на вводе установлен двухполюсный автомат С32. Дом новый, ввод выполнен кабелем 3х6 мм2, трансформаторная подстанция находится в нескольких кварталах.
— стиральная машина: автомат С16, кабель 3х2,5 мм2 длиной 8м, мощность 1850 Вт;
— кондиционер: автомат С16, кабель 3х2,5 мм2 длиной 12м, мощность 1800 Вт;
— розетки кухни: автомат С16, кабель 3х2,5 мм2 длиной 8м, мощность 3000 Вт;
— розетки комнаты 1: автомат С16, кабель 3х2,5 мм2 длиной 9м, мощность 2000 Вт;
— розетки комнаты 2: автомат С16, кабель 3х2,5 мм2 длиной 12м, мощность 2000 Вт;
— освещение: автомат В10, кабель 3х1,5 мм2 длиной 19м, мощность 900 Вт;
Давайте дополним имеющуюся схему электропроводки жилого дома устройствами защитного отключения.
Начнем расчет со стиральной машины, она выполнена отдельной группой и работает во влажной среде.
Как мы помним, приблизительное значение тока утечки в электроустановке, который складывается из тока утечки в электроприемнике и тока утечки в сети, можно рассчитать по формуле:
IΔ= IΔэп + IΔсети =0,4 Iрасч+0,01Lпровода, где
IΔэп — ток утечки электроприемника, мА;
IΔсети — ток утечки сети, мА;
Iрасч — расчетный ток нагрузки в цепи (расчет в разделе по АВ), А;
Lпровода — длина фазного проводника, м.
Номинальный дифференциальный отключающий ток должен быть как минимум в три раза больше суммарного тока утечки защищаемой цепи электроустановки IΔ:
IΔn > = 3 IΔ.
3 IΔ=3х3,45=10,35 мА.
Для влажных групп, выполненных отдельной линией, устанавливается УЗО с уставкой 10 мА. В нашем случае расчетное значение уставки УЗО получилось практически равным 10 мА, поэтому для стиральной машины выбираем УЗО с номинальным дифференциальным отключающим током 10 мА.
УЗО с уставкой по дифференциальному току 10 мА обычно выпускаются на номинальный ток не более 16 А, поэтому выбираем номинальный ток УЗО равным номиналу автомата, т.е. 16А.
Поскольку электропроводка однофазная, УЗО выбираем двухполюсное; тип А, электромеханическое, с номинальным условным током короткого замыкания Inc=6000 А.
Если позволяют средства и есть возможность установки электрощита на большое количество модулей, тогда желательно устанавливать отдельное УЗО на каждую группу потребителей. Для них использовать УЗО с уставкой по дифференциальному току 30 мА.
По той же формуле, что мы рассчитывали для стиральной машины, можно провести расчет суммарного тока утечки для каждой группы, чтобы проверить, не будет ли он превышать одной трети от уставки УЗО. Т.е. трети от 30 мА – это 10мА. Если по расчету превышает, тогда, возможно, придется разделить группу на две.
На практике часто поступают иначе. Все приборы в электросети квартиры одновременно не подключаются, поскольку общая мощность ограничена вводным автоматом. В нашем примере 32А для провода сечением 6 мм2 — это 7 кВт. Квартира небольшая – 2 комнаты. Поэтому для оставшихся групп, кроме стиральной машины, можно попробовать установить одно общее УЗО с уставкой по дифференциальному току 30 мА.
Номинальный ток УЗО выбрать на ступень больше номинала вводного автомата, т.е. 40 А. Поскольку сумма номиналов автоматов по группам превышает номинал вводного автомата.
Если УЗО будет срабатывать, тогда для оставшихся групп потребителей вместо одного УЗО на 30 мА, установить два на 30 мА. Например, объединить розетки кухни и освещение под одним УЗО, а розетки двух комнат и кондиционер – под другим. Возможно, группу освещения вывести из-под защиты УЗО.
Этого обычно бывает достаточно для нормального функционирования УЗО. Недостаток такой схемы, что в случае срабатывания УЗО, обесточиваются все группы, которые оно защищает, и усложняется поиск неисправности, приведшей к отключению УЗО.
После вводного автомата можно установить противопожарное УЗО с уставкой по дифференциальному току 100 мА и номинальным током 40 А.
Селективность по номинальному отключающему дифференциальному току будет соблюдена, поскольку 100 мА более чем в три раза больше, чем 30 мА (УЗО 2-го уровня, установленных в группах). Для обеспечения селективности по времени, необходимо использовать вводное УЗО типа S.
