Узо принцип работы и подключение

Назначение УЗО

Основное назначение УЗО является защита людей от поражения электрическим током при неисправности электрооборудования(оказавшиеся под напряжением в результате повреждения изоляции) в результате случайного или неосознанного контакта человека с токоведущими частями. Также предотвращение пожаров вызванных возгоранием электропроводки при протекании токов утечки.

Принцип работы УЗО

Принцип работы УЗО. — этим вопросом задаются многие.

Как известно из курса электротехники, электрический ток течет из сети по фазному проводу через нагрузку и возвращается обратно в сеть по нейтральному проводу. Это закономерность легла в основу работы УЗО.

Принцип работы устройства защитного отключения основан на сравнивании величины тока на входе и выходе защищаемого объекта.

При равенстве этих токов I_вх = I_вых УЗО не реагирует. Если I_вх > I_вых УЗО чувствует утечку и срабатывает.

То есть, токи протекающие по фазному и нейтральному проводу, должны быть равны (это касается однофазной двухпроводной сети, для трехфазной четырехпроводной сети ток в нейтрали равен сумме токов которые протекают в фазах). Если токи не равны – значит имеется утечка, на которую и реагирует УЗО.

Рассмотрим принцип работы УЗО более детально.

Основным элементом конструкции устройства защитного отключения является дифференциальный трансформатор тока. Это тороидальный сердечник на который намотаны обмотки.

При нормальной работе сети, электрический ток протекающий в фазном и нулевом проводе создает в этих обмотках переменные магнитные потоки, которые равны по величине, но противоположны по направлению. Результирующий магнитный поток в тороидальном сердечнике будет равен:

Как видно из формулы магнитный поток в тороидальном сердечнике УЗО будет равен нулю, следовательно ЭДС в контрольной обмотке наводится не будет, ток в ней, соответственно тоже. Устройство защитного отключения в этом случае не работает и находится в спящем режиме.

Теперь представим что человек коснулся электроприбора который в результате повреждения изоляции оказался под фазным напряжением. Теперь через УЗО кроме тока нагрузки будет протекает дополнительный ток — ток утечки.

В этом случае, токи в фазном и нулевом проводе не будут равны. Результирующий магнитный поток также не будет равен нулю:

Под воздействием результирующего магнитного потока в контрольной обмотке возбуждается ЭДС, под действием ЭДС в ней возникает ток. Ток возникший в контрольной обмотке приводит в действие магнитоэлектрическое реле которое отключает силовые контакты.

Максимальный ток в контрольной обмотке появится тогда когда в одной из силовых обмоток тока не будет. То есть, это ситуация когда человек коснется фазного провода, например в розетке в этом случае ток в нулевом проводе протекать не будет.

Несмотря на то, что ток утечки весьма невелик, УЗО оснащают магнитоэлектрические реле с высокой чувствительностью, пороговый элемент которого способен среагировать на ток утечки 10 мА.

Ток утечки это один из основных параметров по которому выбирают УЗО. Существует шкала номинальных дифференциальных токов отключения 10 мА, 30 мА, 100 мА, 300 мА, 500 мА.

Следует понимать, что устройство защитного отключения реагирует только на токи утечки и не работает при перегрузках и коротких замыканиях. Не сработает УЗО и в том случае, если человек одновременно возьмется за фазный и нулевой провод. Это происходит по тому, что человеческое тело в этом случае можно представить как нагрузку, через которую проходит электрический ток.

Из-за этого вместо УЗО устанавливают дифференциальные автоматы, которые по своей конструкции объединяют одновременно УЗО и автоматический выключатель.

Проверка работоспособности УЗО

Для того чтобы осуществлять контроль исправности (работоспособности) УЗО, на его корпусе предусмотрена кнопка «Тест». при нажатии на которую искусственно создается ток утечки (дифференциальный ток). Если устройство защитного отключения исправно, то при нажатии на кнопку «Тест» оно отключится.

Специалисты рекомендуют производить такой контроль примерно один раз в месяц.

Похожие материалы на сайте:

Принцип работы УЗО

Аббревиатура УЗО создана от словосочетания «Устройство защитного отключения», которое определяет назначение прибора, заключающееся в снятии напряжения с подключенной к нему схемы при возникновении случайных пробоев изоляции и образовании через них токов утечек.

Для работы УЗО используется принцип сравнения входящих в контролируемую часть схемы и выходящих из нее токов на основе дифференциального трансформатора, который переводит первичные величины каждого вектора в строго пропорциональные по углу и направлению вторичные для геометрического сложения.

Метод сравнения можно представить обыкновенными весами или балансиром.

Когда равновесие соблюдено, то все работает нормально, а при его нарушениях изменяется качественное состояние всей системы.

У однофазной цепи сравниваются подходящий к измерительному органу вектор тока фазы и выходящий из нее — нуля. При нормальном режиме работы с надежной целой изоляцией они равны, уравновешивают друг друга. Когда возникает неисправность в схеме и появляется ток утечки, то баланс между рассматриваемыми векторами нарушается на его величину, которая замеряется одной из обмоток трансформатора и передается блоку логики.

Сравнение токов в трехфазной цепи осуществляется по этому же принципу, только через дифференциальный трансформатор пропускаются токи всех трех фаз, а небаланс создается на основе их сравнения. В нормальном режиме работы токи трех фаз при геометрическом сложении сбалансированы, а при нарушениях изоляции любой фазы возникает ток утечки в ней. Его величина определяется суммированием векторов в трансформаторе.

Упрощенно работу устройства защитного отключения можно по блокам представить структурной схемой.

Небаланс токов из измерительного органа направляется на логическую часть, которая работает по принципу реле:

2. или электронного.

Важно понимать различие между ними. Электронные системы сейчас бурно развиваются и пользуются все большей популярностью по многим причинам. Они имеют широкий функционал, большие возможности, но требуют для работы логики и исполнительного органа электрическое питание, которое обеспечивает специальный блок, подключаемый к основной цепи. Если электричество отключится по различным причинам, то такое УЗО, как правило, не сработает. Исключение составляют редкие электронные модели, оснащенные этой функцией.

Электромеханические реле использует механическую энергию взведенной пружины, которая напоминает по принципу работы обыкновенную мышеловку. Чтобы реле сработало достаточно минимального механического усилия на очуствленный исполнительный элемент.

Как мышка дотрагивается до приманки подготовленной мышеловки, так и возникающий при небалансе в дифференциальном трансформаторе ток от утечки ведет к срабатыванию исполнительного элемента и отключению напряжения со схемы. Для этого в реле встроены силовые контакты в каждую фазу и контакт подготовки тестера.

Любой тип реле обладает определенными преимуществами и недостатками. Электромеханические конструкции надежно работают на протяжении многих десятилетий и хорошо себя зарекомендовали. Они не требует наличия внешнего питания, а электронные модели — зависят от него полностью.

Компоновка однофазного УЗО представлена на картинке ниже.

В ней на входные клеммы подводится напряжение, а на выходные — подключается контролируемая схема.

Трехфазное устройство защитного отключения изготовлено так же, но в нем контролируются токи всех фаз.

На представленном рисунке показано четырехпроводное УЗО, хотя в продаже есть трехпроводные конструкции.

Как проверить УЗО

В любой модели конструкции встроена функция проверки работоспособности. Для этого используется блок «Тестер», представляющий собой разомкнутый контакт — кнопку с пружинным самовозвратом и токоограничивающий резистор R. Его величина подобрана для создания минимально достаточного тока, искусственно имитирующего утечку.

При нажатии кнопки «Тест» подключенное в работу УЗО должно отключиться. Если этого не произошло, то его следует браковать, искать поломку и ремонтировать или заменять исправным. Ежемесячное тестирование устройства защитного отключения повышает надежность его эксплуатации.

К слову, исправность электромеханических и отдельных электронных конструкций легко проверить в магазине до покупки. С этой целью достаточно при включенном реле кратковременно подать ток в цепь фазы или нуля от батарейки с любой полярностью подключения по варианту 1 и 2.

Исправное УЗО с электромеханическим реле сработает, а электронные изделия в подавляющем большинстве случаев так не проверить. Им для работы логики нужно питание.

Как подключить УЗО к нагрузке

Устройства защитного отключения разрабатываются для использования в схемах электроснабжения по системе TN-S либо TN-C-S с подключением в электропроводке защитной нулевой шины РЕ, к которой подключаются корпуса всех электрических приборов.

В этой ситуации при нарушении изоляции возникающий на корпусе потенциал сразу стекает через проводник РЕ на землю и орган сравнения вычисляет неисправность.

В нормальном режиме электроснабжения УЗО не отключает нагрузку, поэтому все электроприборы работают оптимально. От тока каждой фазы в магнитопроводе трансформатора наводится свой магнитный поток Ф. Поскольку они равны по величине, но противоположно направлены, то взаимно уничтожают друг друга. Суммарный магнитный поток отсутствует и не может навести в обмотке реле ЭДС.

При возникновении утечки опасный потенциал стекает на землю через защитную шину РЕ. В обмотке реле наводится ЭДС от возникшего небаланса магнитных потоков (токов в фазе и нуле).

Устройство защитного отключения мгновенно вычисляет таким способом неисправность и в доли секунды обесточивает схему силовыми контактами.

Особенности работы УЗО с электромеханическим реле

Использование механической энергии взведенной пружины в отдельных случаях может быть выгоднее, чем применение специального блока для электрического питания логической схемы. Рассмотрим это на примере, когда ноль питающей сети оборван, а фаза поступает.

В такой ситуации статические электронные реле не будут получать питание, а, следовательно, не смогут работать. В то же время в этой ситуации у трехфазной системы возникает перекос фаз и повышение напряжения.

Если произойдет в ослабленном месте пробой изоляции, то потенциал появится на корпусе и будет уходить через РЕ-проводник.

В УЗО с электромеханическим реле защиты отработают нормально от энергии взведенной пружины.

Как работает УЗО в двухпроводной схеме

Неоспоримые преимущества защит от токов утечек в электрооборудовании, выполненном по системе TN-S посредством использования УЗО, привели к их популярности и желанию отдельных владельцев квартир устанавливать УЗО в двухпроводке, не оборудованной РЕ-проводником.

В этой ситуации корпус электроприбора изолирован от земли, не сообщается с ней. Если возникает пробой изоляции, то потенциал фазы появляется на корпусе, не стекает с него. Человек, имеющий контакт с землей и случайно прикоснувшийся к прибору, попадает под действие тока утечки точно так же, как и в ситуации без УЗО.

Однако, в схеме без устройства защитного отключения ток может проходить через тело длительно. Когда же УЗО установлено, то оно почувствует неисправность и отключит напряжение за время уставки в течение долей секунды, чем снизит поражающее действие тока и степень получения электротравмы.

Таким образом, защита облегчает спасение человека при попадании под напряжение в зданиях, оборудованных по схеме TN-C.

Многие домашние мастера пытаются самостоятельно устанавливать УЗО в старых домах, ожидающих реконструкцию для перехода на систему TN-C-S. При этом в лучшем случае выполняют самодельный контур заземления или просто подключают корпуса электроприборов к водопроводной сети, батареям отопления, железным деталям фундамента.

Такие подключения могут создать критические ситуации при возникающих неисправностях и причинить серьезный ущерб. Работы по созданию контура заземления должны выполняться качественно и контролироваться электрическими замерами. Поэтому их выполняют подготовленные специалисты.

Большинство УЗО выполняется в стационарном исполнении для крепления на распространенную Din-рейку в электрощитке. Однако, в продаже можно встретить переносные конструкции, которые подключаются в обычную электророзетку, а от них дальше запитывается защищаемый прибор. Они стоят чуть дороже.

Статьи и схемы

Полезное для электрика

Как работает УЗО: основные принципы, виды и особенности подключения

Принцип работы УЗО базируется на измерении показателей тока, которые регистрируются в проводниках в процессе его прохождения через трансформатор. Если сила тока на входе и на выходе равны – отключение не происходит. А если сила входящего тока выше исходящего – в цепи есть утечка тока и УЗО срабатывает.

То есть, токи протекающие по фазному и нейтральному проводу, должны быть равны (это касается однофазной двухпроводной сети, для трехфазной четырехпроводной сети ток в нейтрали равен сумме токов которые протекают в фазах). Если токи не равны – значит имеется утечка, на которую и реагирует 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

Принцип работы

Принцип работы УЗО и схема подключения обуславливается особенностями внутренней конструкции оборудования. В ней предусмотрено несколько катушек, одна из которых пропускает фазу, а другая — ноль. Под воздействием тока образуются поля, которые в нормальных условиях устраняют друг друга.

Если в одном из элементов регистрируется утрата баланса, что часто случается по причине деформации проводника, ток идет в землю. Сразу же после этого приводится в действие третий элемент, который оперативно деактивирует питание. Важно определить, работает ли УЗО без заземления или нет.

Устройство имеет несколько видов исполнения:

• Два полюса — модели, которые выбираются для сетей с одной фазой
• Четыре полюса — подходят для сети с тремя фазами.

Что выбрать — зависит от конструкционных особенностей сети, некоторых других факторов, специфики схем.

Проверка УЗО

Устройство должно работать исправно. Проверить это можно, используя несколько способов. Прежде всего, речь идет о кнопке «ТЕСТ». Это специальный блок, по сути, контакт. Если нажимается эта кнопка, то устройство, уже подключенное, сразу же деактивируется. В том случае, если этого, в силу каких-либо причин, не произошло, то от его применения лучше отказаться.

Что можно сделать с неисправным УЗО:

• Отремонтировать
• Заменить новым, полностью исправным.

Важно! Проверять УЗО рекомендуется регулярно, в идеале — каждый месяц. Это поможет контролировать его исправность, вовремя отслеживать появление разных дефектов. В целом, это одно из условий пожарной безопасности, и пренебрегать им не следует.

Особенности подключения

Принцип работы УЗО в однофазной сети обуславливает особенности его подключения. Важно отметить, что такие устройства предназначены для применения в специфических схемах:

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

Важно!В условиях стандартного режима снабжения, устройство не будет деактивировать нагрузку, и бытовая техника будет функционировать нормально. От тока, который есть в любой из фаз, в проводе будет регистрироваться поток Ф. Значения являются одинаковыми, однако направление является разным. Таким образом, они деактивируют друг друга.

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.

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.

Важно! В рамках схемы, в которой отсутствуют УЗО, ток попадает в тело, однако проходит через него достаточно медленно. Устройство вовремя обнаружит факт неисправности, оперативно деактивирует напряжение — это произойдет в одно мгновение. Таким образом, риск поражения током будет сведен к минимуму.

Самостоятельная установка УЗО

Сегодня все чаще установка УЗО 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.

Важно! Самостоятельное подключение может обусловить опасную ситуацию, если проводка неисправно. Это чревато ущербом. Все действия, связанные с обустройством контура, следует выполнять на высоком качественном уровне. Обязательное условие — замеры, необходимые для контроля. Это могут сделать исключительно специалисты с достаточным опытом.

Крепление УЗО

• Большая часть устройств, представленных сегодня в продаже:
• модели стационарного типа. Они удобным образом фиксируются на линейку, предусмотренную конструкцией щитка
• Модели переносного типа. Они подсоединяются к типовой розетке, и только в таком положении УЗО питают бытовую технику. Последние стоят несколько дороже, однако цена полностью оправдывается их высокими качественными характеристиками, надежностью и долговечностью.

Источники: http://electricvdome.ru/uzo/princip-raboti-uzo.html, http://electricalschool.info/main/osnovy/1540-princip-raboty-uzo.html, http://prokommunikacii.ru/elektrika/uzo-i-avtomaty/kak-rabotaet-uzo-osnovnye-principy-vidy-i-osobennosti-podklyucheniya.html