Как рассчитать узо

Как рассчитать мощность УЗО

Для обеспечения электробезопасности очень широко используются различные устройства защитного отключения (УЗО). Они относятся к категории так называемых умных выключателей, обеспечивающих быстрое отключение опасного прибора. Для того, чтобы наиболее эффективно использовать данное средство защиты, прежде всего, необходимо решить вопрос, как рассчитать мощность УЗО.

Расчет УЗО: общие правила

Для того, чтобы точно и правильно рассчитать любое устройство защитного отключения, необходимо знать его цели и область применения.

УЗО применяются в следующих областях:

• Обеспечение защиты от пожара.
• Общая защита при возможных токах утечки, в том числе и от поражения электротоком.
• Защита только от поражения электротоком.

В самом начале расчетов, необходимо определить основные характеристики УЗО, связанные с номинальным отключающим дифференциальным током и номинальным током нагрузки. Значения этих показателей должны быть достаточными для обеспечения защиты людей и проводки.

Номинальный дифференциальный ток отключения УЗО не должен превышать 33-х процентов от общей суммы всех подключаемых потребителей и токов утечки. Такое ограничение связано со свойством УЗО срабатывать в диапазоне 50-100% от номинального тока. В случае превышения утечки порога в 33%, с большой вероятностью может произойти ложное срабатывание устройства защитного отключения. Для составления примерного расчета принимается ток утечки в нагрузке составляющий 0,4 миллиампер и соответствующий 1 амперу мощности, которую потребляет эта нагрузка. Кроме того, можно исходить из тока утечки сети в количестве 10 микроампер на 1 м провода фазы.

Пример расчета УЗО на практике

В качестве примера для расчета УЗО можно взять электрическую плиту. являющуюся непременным и обязательным прибором многих современных кухонь. Ее средняя мощность составляет, примерно, 5 киловатт.

Расстояние кабеля от электрического щитка до места подключения в кухне в среднем равняется 11-ти метрам. В соответствии с этим, расчетный ток утечки электропровода будет равен 0,11 миллиампер. При включении на полную мощность, потребление энергии электроплитой составит, приблизительно, около 22,7-х ампер. Значит, расчетный ток утечки будет иметь значение в 9,1 миллиампер. Следовательно, суммарный ток утечки для данной электрической плиты составит 9,21 миллиампер.

Таким образом, при решении вопроса, как рассчитать мощность УЗО для данного электроприбора, получится значение 27,63 миллиампера. При округлении этого значения до рабочего номинала, получится устройство защитного отключения на 30 миллиампер.

Как правильно подключить УЗО

Как выбрать УЗО: практические советы и рекомендации

Все больше потребителей в последнее время прибегают к использованию в собственном жилище устройств защитного отключения или иными словами УЗО. Однако безопасность, которую обеспечивает указанный прибор, гарантируется лишь в том случае, когда последний точно подобран по техническим характеристикам, в зависимости от параметров существующей электросети. Ввиду чего вопрос о том, как выбрать УЗО для дома или квартиры весьма актуален в настоящее время. Но обо всем по порядку.

Какие задачи решает УЗО?

Устройство защитного отключения, установленное на вводе в жилой объект способно защитить потребителей от несанкционированного прикосновения к токопроводящим элементам. Вдобавок подобное устройство гарантирует скоростное отключение электрической сети в случае прикосновения потребителя к корпусам электрического оборудования (водонагреватели, стиральные и посудомоечные машины. душевые кабины и т.п.), оказавшегося под напряжением ввиду поломки.

Помимо перечисленных возможностей, УЗО позволяет защищать объект от возгорания электропроводки в случае ухудшения изоляции электрокоммуникаций.

То есть по сути дела данный прибор реагирует на токовые утечки в электрической цепи и при достижении критичных значений, попросту отключает силовую группу контактов, полностью обесточивая проблемный участок.

Однако, следует четко осознавать тот факт, что устройство защитного отключения не может полностью обезопасить потребителя от аварийных ситуаций. Ведь в случае если человек одновременно дотронется к фазному и нулевому проводнику, экстренных отключений не произойдет, а прибор классифицирует подобное действие как стандартное подключение нагрузки. Ввиду чего даже на объектах оснащенных УЗО не следует пренебрегать правилами электробезопасности.

Принцип работы УЗО

Для того, чтобы правильно выбрать УЗО, вначале желательно ознакомиться с принципом его действия и устройством.

Так, если рассматривать конструкцию простейшего однофазного УЗО, которые чаще всего применяются в жилом секторе, то следует отметить, что в состав прибора входят следующие комплектующие:

• Ферритовый тороидальный сердечник;
• Первичная катушка из медного проводника заданного сечения (для однофазных УЗО используется 2 штуки). Необходима для создания в тороидальном трансформаторе магнитного поля, за счет прохождения тока нагрузки через прибор.
• Вторичная катушка для цепей управления. Используется в качестве создания сигнала для работы электронных органов управления;
• Исполнительный механизм. Управляет (замыкает/размыкает) силовыми контактами, которые отвечают за подачу напряжения;
• Группа силовых контактов;
• Токовый усилитель;
• Тестовая кнопка. Необходима для периодической проверки УЗО на работоспособность;
• Корпусная часть.

Ну а для того чтобы понять алгоритм работы прибора, желательно рассмотреть принцип действия УЗО на определенном примере.

Так, допустим, если через фазный проводник УЗО протекает ток определенной величины, то соответственно, выполнив работу, ток аналогичного уровня должен протечь и по нулевой шине. В ситуации, когда разница между фазным и нулевым током не существенна (стандартный режим работы оборудования), то прибор функционирует в обычном режиме. Если же разница токовых значений достигает критического уровня, то электронная схема УЗО дает сигнал на размыкание группы силовых контактов и объект обесточивается.

Тип УЗО для дома или квартиры

Наиболее распространенным типом УЗО для квартиры или частного дома является устройство с дифференциальной защитой для работы от сети переменного тока (тип АС). Причем дабы не устанавливать дополнительный источник питания целесообразно применять УЗО, оснащенные электромеханическими расцепителями. Не лишним для УЗО будет и функция защиты сети от токов короткого замыкания и перегрузок.

Ну и безусловно качество прибора должно быть на высоте, ведь именно от этого зависит безопасность потребителей, ввиду чего специалисты-электрики рекомендуют применять устройства защитного отключения, изготовленные именитыми брендами такими как АВВ, Siemens, SHNEIDER и т.п.

Как рассчитать параметры УЗО

Для того, чтобы подобрать наиболее подходящее устройство защиты, потребителю достаточно рассчитать два технических параметра: максимальный ток и ток утечки. (Напряжение сети обычно во всем жилом секторе составляет 220 В, 50Гц).

Причем если говорить о первой характеристике, то все что достаточно сделать – это просчитать максимально возможное токопотребление и приобрести прибор с ближайшим большим значением. Так, к примеру если суммарная электрическая мощность бытовых приборов, которые могут быть включены одновременно составляет 6000 Вт, то расчетный ток будет равен:

I = P/U = 6000/220 = 27 А.

Соответственно УЗО следует подбирать из стандартного ряда на ток 32 А.

Если же говорить о расчете тока утечки, то в большинстве случаев здесь прибегают к упрощенному методу и применяют различные типы УЗО в зависимости от индивидуальных особенностей объекта:

• Для стандартных жилых помещений (зал, спальня, коридор) – 30 мА;
• Для объектов с повышенной влажностью и повышенными требованиями к электробезопасности (кухни, ванные комнаты, детские помещения) – 10 мА;
• Для больших объектов недвижимости (с протяженностью электрокоммуникаций больше 1000 метров) или на вводе в жилище – 100 мА.

То есть исходя из вышесказанного, можно отметить, что устанавливать устройства защитного отключения желательно отдельно на каждую группу потребителей и с соответствующими параметрами.

Подбор АВ, работающих с УЗО

Ввиду дороговизны устройств защитного отключения, специалисты рекомендуют устанавливать их совместно (последовательно) с автоматическими выключателями (АВ), которые оправдано применять как до, так и после прибора. Причем, оправдано применять АВ с токовыми значениями ниже аналогичных данных УЗО (но не ниже реального тока потребления). Ведь в таком случае перегрузки или токи короткого замыкания будут приходиться именно на автоматические выключатели, которые и будут защищать все электрокоммуникации путем их отсечения. Тогда как УЗО будет защищать потребителей именно от токов утечки.

То есть рассматривая вышеописанный пример расчета, следует отдавать предпочтение УЗО на ток до 40 А и применять АВ на ток до 32 А.

Проверка УЗО на работоспособность

В конструкции устройства защитного отключения для проверки работы прибора предусмотрена кнопка «ТЕСТ» при нажатии на которую имитируется возникновение аварийной ситуации и отключаются силовые группы контактов. Однако, ввиду того, что указанный метод проверки является косвенным, полную проверку работоспособности устройства желательно выполнять естественным путем.

Для этих целей, можно воспользоваться LED-указателем напряжения и выполнить следующие манипуляции:

1. При помощи фазомера следует определить фазный проводник;
2. Щуп («L» или «КОНТАКТ») указателя напряжения соединить с фазным проводником;
3. Второй щуп индикатора соединить с рабочим заземлением;
4. При исправном УЗО должно произойти его срабатывание (ток не будет протекать по нулевому проводнику).

В ситуации, если отключения не произошло – прибор защиты нуждается в замене или восстановлении.

С особенностями выбора УЗО можно ознакомиться в следующем видео:

Как рассчитать УЗО для дома и квартиры

Для расчета устройства защитного отключения (УЗО) необходимо учитывать условия его эксплуатации. В однофазной электрической сети применяются двухполюсные устройства, а в трехфазной – четырехполюсные. Так как УЗО реагирует на токи утечки (Iут), то его выбор будет зависеть от длины проводников, качества изоляции, количества подключенных приборов, устройств, их характеристик. Кроме этого, надо помнить, что Iут величиной 30 mA может быть опасным для жизни человека. Поэтому во влажных помещениях надо обязательно ставить УЗО.

Ток утечки

Чтобы обеспечить безопасность от поражения электричеством, часто приходится увеличивать количество устройств защитного отключения, разбивать сеть на несколько групп. В то же время использование очень чувствительных приборов УЗО приводит к ложным срабатываниям. Задача специалиста сделать правильный расчет и выбор с учетом всех факторов.

Согласно правилам устройства электроустановок, при неизвестном Iут, он принимается равным произведению 0,4 mA на число соответствующее расчетному нагрузочному току в амперах. Утечка цепи принимается равной произведению 0,01 mA на длину L фазного проводника в метрах. Согласно этим же правилам, суммарные потери сети должны быть меньше одной трети номинального отключающего дифференциального тока УЗО. Сюда же входят все утечки включенных постоянно и подключаемых периодически электроприборов. Произведем расчет.

Суммарный Iут= 0,4* IΣ +0,01*L

Отсюда следует, что предельный ток УЗО должен быть больше суммарного Iут сети в 3 раза.

Соответственно, номинальный отключающий ток равен:

IΔn= 3*(0,4* IΣ +0,01*L), где

IΣ – суммарный ток утечки всех электроустановок сети,

L – длина фазного провода в метрах.

Выбор для квартиры

Для примера расчета возьмем квартиру в многоэтажном доме. В этажном щитке на вводе стоит автоматический выключатель. Пусть автомат будет на 40 Ампер. Он защищает от коротких замыканий и перегрузок. Сразу за ним монтируется противопожарное УЗО, расчет его номинала произведем позднее.
Оно нужно для защиты от пожара при нарушении изоляции кабеля или ее пробое. Дальше, для обеспечения большей безопасности и бесперебойности снабжения электричеством, на каждую или несколько групп устанавливаются УЗО с определенным Iут от 10 до 30 mA. Зависит от токов утечки. Есть даже розетки со своими устройствами УЗО. На каждую группу потребителей устанавливается свой автоматический выключатель перегрузок.

В ванной комнате стоит стиральная машинка мощностью 1,8 кВт. Так как она расположена во влажном помещении, то для безопасности предусмотрим автомат защиты на 16 A и произведем расчет УЗО по мощности.

Рабочий ток для стиральной машинки равен:

Длина фазного провода до нее составляет 20 м.

Отсюда
IΔn= 3*(0,4* IΣ +0,01*L)=3(0,4х7,3+0,01х20)=9,36 mA.

Ближайший в ряду УЗО на 16 A, ток утечки 10 mA.

Несколько групп

Допустим, в квартире предусмотрены еще две группы освещения с автоматами защиты на 16 A, две розеточные с автоматами на 20 A и 25 А. В группах освещения длина проводников по 50 м, а нагрузка составляет 0,3 и 0,6 кВт. В розеточных длина фазных проводов 40 и 60 м соответственно, а общая (переменная и постоянная) нагрузка 17 и 22 A соответственно.

Произведем расчеты по группам.

Расчет для первой осветительной:

P – мощность осветительных приборов,

Расчет для второй осветительной:

IΔn= 3*(0,4* IΣ +0,01*L)=3(0,4х2,8+0,01х50)=9,9 mA.

Расчет для первой розеточной:

IΔn= 3*(0,4* IΣ +0,01*L)=3(0,4х17+0,01х40)=21,6 mA.

Расчет для второй розеточной:

IΔn= 3*(0,4* IΣ +0,01*L)=3(0,4х22+0,01х60)=28,2 mA.

Так как УЗО по IΔn имеют номиналы 10, 30, 100, 300, 500 миллиампер, то некоторые группы электроснабжения можно объединить. При этом нужно помнить, что прибор срабатывает при достижении 50-100% IΔn.

По расчетам первая осветительная и розеточная группы в сумме по IΔn составляют 24,78 мА. Их можно подключить к устройству с отключающим током 30 миллиампер. Вторая розеточная подсоединяется к такому же 30 миллиамперному устройству. Вторая осветительная – к УЗО с током отключения 10 мА. Суммарный рассчитанный отключающий ток получился равным:

IΔn Σ=9,36+3,18+9,9+21,6+28,2=72,24 mA.

Приступаем к подбору УЗО. Ближайшее по отключающему току – на 100 мА. Его и нужно установить в качестве противопожарного.

Номинальный ток

УЗО имеет еще один важный параметр – номинальный ток, который необходимо учитывать при расчетах. При работе в пределах номинала, прибор гарантированно будет выполнять свои функции как угодно долго.

Автоматы защиты от перегрузок, которые устанавливаются на каждую группу электроснабжения, имеют номинал: 16, 20, 25, 32 ампера и так далее. Но при достижении этих значений прибор не отключится. Его характеристики таковы, что он начинает отключаться при значениях превышающих номинал в 1,13-1,45 раза, только благодаря тепловому расцепителю. Происходит выключение через один-два часа. А для быстрого отключения ему нужно превышение номинала от трех до пятнадцати раз. Данную особенность автомата защиты от перегрузок и короткого замыкания нужно учитывать.

Прибор отключения устанавливается с номинальным током всегда на уровень выше. Например, если от перегрузок и короткого замыкания стоит 32 амперный автомат, то устройство защитного отключения должно быть 40 ампер. Поэтому в квартире, для которой производился расчет, противопожарный прибор УЗО будет иметь ток отключения и номинальный 100 mA и 63 A соответственно. У стиральной машинки будет устройство 10 mA/16 A. Для второй группы освещения – устройство с пределом 10 mA/25 А. Остальные приборы УЗО имеют пределы 30 mA/32 А.

Дополнительные характеристики

Кроме этих основных характеристик, для которых проводятся расчеты, есть еще величины, требующие внимания при выборе. Это предельный ток короткого замыкания, для дома принимают 4500 A, многоквартирного 6000 A, для производств 10000 A. На корпусе изделия он изображается числом обведенным рамкой. Вид отключающего тока утечки обозначается буквами:

• АС означает, что он переменный;
• А – IΔn переменный и пульсирующий постоянный;
• В – IΔn переменный и постоянный;
• S – селективный, отключается с задержкой.

УЗО типа АС используют в квартирах. Потребители обычные – освещение, холодильники, теплые полы. Максимальное время отключения этого типа УЗО – 0,04-0,3 секунды, зависит от величины тока утечки.

Тип A применяется там, где много приборов с выпрямителями и импульсными блоками питания: компьютеры, стиральные машинки, телевизоры, посудомоечные машины, СВЧ-печи. Иногда производители прямо указывают, что должен стоять прибор УЗО А, а далее выполняется расчет по току.

Тип B применяют главным образом в промышленности, проводя перед установкой подробные расчеты.

Тип S (селективный). Время срабатывания у такого УЗО составляет 0,2-0,5 сек, поэтому для человека оно не является защитным. Устройство устанавливается в начале линии после основного автоматического выключателя и является второй ступенью дифференциальной защиты всего объекта от пожара.

Кроме этого, нужно определить, какое устройство защитного отключения выбрать: электромеханическое или электронное. Первое более надежное, но и более дорогое. Второй вид дешевле, чем электромеханическое, но его электронные компоненты чаще перегорают при всевозможных перегрузках.

При организации системы защиты электросети необходимо учитывать, что на один УЗО нельзя подключать больше 5 автоматов. Это может привести к ложным срабатываниям. К тому же, при правильном отключении нельзя понять, где произошла утечка.

Источники: http://electric-220.ru/news/kak_rasschitat_moshhnost_uzo/2014-03-02-538, http://domgvozdem.ru/index.php/elektrika/551-kak-vybrat-uzo, http://evosnab.ru/oborudovanie/avtomatika/raschet-uzo