Узо принцип работы

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 и назначение узо

При вводе электрического питающего кабеля в дом или квартиру, нужно обязательно установить специальный автоматический выключатель. Принцип работы УЗО позволяет защитить технику и жильцов помещения от перепадов напряжения сети и перегрузок.

Назначение

Устройство защитного отключения, или УЗО – это приспособление, которое позволяет отключать подачу электричества к конкретным объектам благодаря принципам коммутационного механизма. Простая конструкция прибора позволяет устанавливать его в любых местах, где нужна проводка.

Для чего нужно УЗО:

1. Для защиты электрика от случайного поражения током при ремонте проводки;
2. Для предохранения бытовых электрических устройств от сгорания из-за перепадов напряжения в сети или резкого возрастания потребной нагрузки (замыкания);
3. Чтобы предупредить утечку электричества, если кабель проводки поврежден.

Не стоит путать защитник с автоматическим выключателем. Дифавтомат является составляющей УЗО, но при этом не имеет отдельного датчика энергии, т. е. реагирует только на явные неполадки в сети. Принцип его работы более прост, поэтому используется для контроля отдельных частей электрической сети квартиры (дома).

Также по своей конструкции УЗО более сложны. Поэтому если Вам нужно обеспечить защиту водонагревателя или котла, то лучше использовать простой автоматический выключатель. Но для обеспечения максимальной безопасности квартиры желательно все же купить контроллер автоматического отключения электричества.

Фото — различие между узо и дифавтоматом

Устройство

Чтобы понять принцип работы простого УЗО, нужно предварительно изучить его конструкцию. Стандартно простой отключатель состоит из:

1. Пластикового корпуса;
2. Специальных защелок для DIN-рейки;
3. Встроенного трансформатора;
4. Контактного электромагнитного реле;
5. Пружины;
6. Дугогасительных камер;
7. Клемм, которые подключаются к входящему кабелю и проводке жилища.

Корпус помогает защитить прибор от попадания на важные детали пыли или влаги. Обратите внимание на замки для дин-рейки. Они используются для установки автомата для работы в щитке, но иногда УЗО просто монтируют при помощи саморезов. При помощи трансформатора, клемм и реле происходит сравнение силы токов. Пружина нужна для отключения питания, а дугогасительные камеры — для предохранения устройства от возгорания.

Фото — конструкция простого выключателя

При покупке обязательно проверяйте нужное количество контактов, иначе невозможно будет подключить к клеммам все провода. Количество контактов должно соответствовать типу проводки.

Видео: устройство защитного отключения

Принцип работы контроллера

УЗО для однофазной сети и более состоит из исполнительного механизма и вспомогательного. В исполнительный механизм входит контактная группа (клеммы, трансформатор и реле) и специальные размыкающие пружины. Контактная группа необходима для определения амперметража, именно по этим параметрам выбирается устройство защитного отключения. Размыкающие пружины разрывают контакты между питающим проводку кабелем и проводами квартиры или дома. После этого подача электричества прерывается.

Фото — работа выключателя нагрузки

Работа простого трехфазного УЗО основана на принципе измерения разности тока, входящего в устройство защиты и проходящего через контакты прибора. При помощи специальной схемы, измеряется векторная сумма токов, которые проходят по нескольким отдельным контактам. Их количество определяется в зависимости от типа защитного выключателя (например, их может быть два, три или более). Если напряжение в сети нормальное, то, соответственно, сумма Ампер на обмотках трансформатора будет равняться нулю. Если же наблюдаются скачки напряжения, то устройство определит разность и отключит поступающий ток.

Утечка тока или потеря происходит в момент, когда проводник электричества касается другого кабеля или человека. Благодаря такому принципу работы, даже УЗО без заземления сразу же отключит поступающую энергию, в то время как диф-автомат нет. Как только прибор обнаружит, что ток протекает лишь по одному проводнику и проходит только через один контакт, в нашем случае, входящий, то пружина сразу же разомкнет контакты вторичной обмотки.

Фото — схема подключения

Аналогично действует прибор при резком превышении потребляемой нагрузки. Скажем, у Вас стоит УЗО на входе в квартиру, у него стандартная схема подключения. Если в момент работы автоматического контролера резко превысит потребляемая нагрузка (включится электрическая печь или водонагреватель), то ток перестанет поступать в помещение. Это нужно чтобы предупредить нагревание проводки, а, следовательно, и вероятность возгорания.

При этом если во время возникшей проблемы по какой-то причине сгорело устройство защиты, то его принцип работы может заменить простой автомат на потребное количество ампер. Некоторые мастера также на время замены защитного прибора просто соединяют напрямую или, при помощи перемычки, локальный электрический кабель и проводку квартиры.

Принцип работы УЗО: как правильно подключать УЗО

Бытовые электроприборы работают с большими нагрузками и часто выходят из строя. Одной из неисправностей вполне может быть повреждение изоляции на сетевом шнуре. При этом появляется потенциал сети на корпусе прибора. Он остается в исправном состоянии и может работать, но уже представляет опасность для человека. При одновременном прикосновении к металлической части корпуса и водопроводной трубе или другой металлической конструкции, связанной с землей, происходит замыкание электрической цепи через тело, приводящее к удару током. Для предотвращения подобных явлений было создано устройство защитного отключения.

Подключение устройства защитного отключения

Принцип работы УЗО – это отключение нагрузки коммутационным механизмом при достижении током утечки заданной величины. Устройство является надежной защитой от поражения поверхностями, находящимися под напряжением, и от возникновения пожара при утечке тока через неисправную изоляцию. Проще говоря, механизм аппарата мгновенно отключает питающую сеть от потребителя, если возникает непредвиденная утечка тока в «землю».

Чтобы выбрать нужные устройства, надо знать их различия, классифицирующиеся по следующим признакам.

По реакции на ток утечки

• АС – прибор размыкает цепь при медленном или быстром увеличении переменного тока утечки;
• А – реагирует на постоянный или переменный ток;
• В – применяется в промышленности.

Главным параметром устройства является значение тока утечки. Отсчет идет от 30 мА. При большей величине тока устройство срабатывает для защиты от пожара, но для человека удар током представляет опасность. При меньших значениях болезненное воздействие остается, но опасности для жизни здорового человека нет. В жилых домах выбирают УЗО с током отключения не выше 30 мА, за исключением входного.

По принципу работы

Различают электромеханические (УЗО-Д, УЗО-ДМ) и электронные устройства (УЗО-ДЕ). Последние – применяются преимущественно в качестве дополнительных: для повышения надежности защиты в помещениях с высокой влажностью. В них может содержаться устройство сравнения со встроенным источником питания вместо магнитоэлектрического элемента. При этом сигнал необходимо усиливать и преобразовывать, что существенно снижает надежность защиты. Аппараты ограничены по возможностям, но от большинства неприятностей выручают. Устройства с электронным разрывом цепи чаще применяют в связи с тем, что они дешевы, и быстрота срабатывания (0,005 с и менее) позволяет избежать удара током. Электромеханические УЗО более надежны, благодаря независимости от колебаний напряжения сети и отсутствия необходимости во внешнем питании.

По скорости реагирования

Устройства бывают неселективные, реагирующие на неисправность быстрее, чем за 0,1 с, и селективные – с задержкой срабатывания от 0,005 с до 1 с. Она создается специально для того, чтобы системы защиты разных уровней успели сработать раньше. В этом случае поврежденный участок отключается, а все остальные продолжают работать. Селективные УЗО предназначены для защиты от пожара. После них обязательно надо устанавливать защитные устройства с безопасными порогами токов утечки на низших ступенях подключений.

В лечебных, детских и учебных учреждениях применяют сверхбыстродействующие электронные УЗО (менее 0,005 с), поскольку они защищают от ударов даже небольшого тока.

По числу полюсов

В однофазной сети УЗО имеет 2 полюса и применяется в квартирах. В трехфазной сети устанавливаются аппараты с четырьмя полюсами. Они могут защищать несколько однофазных сетей или приборы с трехфазным питанием.

Способы монтажа

• на распределительный щит;
• подключение на удлинителе;
• встроенные в вилку или в розетку.

Как работает УЗО

Срабатывание защиты удобно рассмотреть на принципиальной схеме.

Принципиальная схема работы УЗО

Главный элемент – это трансформатор тока нулевой последовательности. Две обмотки в нем подключаются навстречу друг другу и связаны с нулевым и фазным проводами, а третья – к пусковому чувствительному реле, вместо которого может быть электронное устройство. Реле связано с исполнительным устройством управления, содержащим группу контактов и привод. Для проверки работоспособности УЗО в нем имеется тестовая кнопка.

При подключении нагрузки к выходу схемы в цепи появляется ток нагрузки. Магнитные потоки, появляющиеся в сердечнике трансформатора, взаимно гасят друг друга. В результате в исполнительной обмотке не будет наводиться ток, и поляризованное реле будет отключено.

Если происходит повреждение изоляции в контакте с металлическими частями электроустройства, на нем появляется напряжение. При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям через него в землю протекает ток утечки I_D (дифференциальный ток). В результате через основные обмотки потекут разные токи: I_D = I1 — I2. Они создадут разные магнитные потоки, в результате наложения которых друг на друга в исполнительной обмотке появится ток. Если его величина превысит заданный уровень, пусковое реле сработает и передаст сигнал на исполнительный механизм, отключающий силовую электрическую цепь от установки, где произошел пробой.

Контроль исправности УЗО производится путем нажатия кнопки тестирования. Резистор R подбирается по величине так, чтобы создаваемый искусственно ток утечки был равен паспортному значению. Таким образом, если при нажатии на кнопку устройство отключится, значит, оно исправно.

Проверку рекомендуется делать 1 раз в месяц.

Устройство для трехфазной сети работает аналогичным образом, но через проем сердечника проходят четыре провода (3 фазных и 1 нулевой).

Схема работы трехфазного УЗО

При нормальной работе токи в нулевом и фазных проводах суммируются таким образом, что магнитные потоки в сердечнике взаимно гасят друг друга. Во вторичной обмотке трансформатора ток отсутствует. При появлении тока утечки через одну из фаз, равновесие нарушается и образующийся в результате ток во вторичной обмотке действует на управляющий элемент (У), отключающий потребителя (М) от сети.

Утечки могут происходить не только в фазных, но и в нулевых проводах. Защита реагирует на них одинаково, но с обнаружением повреждения изоляции на нейтрали может потребоваться демонтаж схемы. Чтобы этого не делать, применяют двух- и четырехполюсные выключатели, с помощью которых производится коммутация фазных и нулевых проводов.

УЗО является сложным и очень чувствительным прибором. Выбирать устройства на рынке следует у известных фирм, имеющих сертификаты установленной формы со ссылками на ГОСТы. Небольшие партии экспортных изделий могут оказаться подделкой. Параметры покупаемого прибора следует соотносить с характеристиками известных устройств, например, УЗО-2000.

Схемы подключения

Включение защиты по току утечки в распределительных щитах производится, если применяются системы TNS или TN-C-S. При этом к нулевой шине заземления PE подключаются корпуса всех электроприборов. При нарушении изоляции ток утечки стекает с корпуса прибора в землю через проводник PE, приводя к срабатыванию защиты.

При любом подключении УЗО учитываются следующие правила:

1. Для нулевого проводника и заземления в щите устанавливаются отдельные шины.
2. Проводник заземления не участвует в подключении устройства.
3. Питание подключается к верхним клеммам аппарата. При этом нейтраль подсоединяется к разъему с обозначением «N». Путать ее с фазой недопустимо!
4. Допустимый ток устройства должен быть равным или выше тока автомата.

Однофазный ввод

Схема предусматривает обязательное разделение нулевой шины (N) и земли (PE). Если поставить защиту на отдельные части, то так обеспечивается каскадное отключение в системе.

Схема подключения УЗО к однофазной сети

Схема является простой и одной из самых распространенных. Для УЗО важно не ошибиться, где располагается нейтраль (N), входящий (1) и исходящий (2) проводники. Подключают УЗО всегда после автоматического выключателя. Затем к его выходу можно снова подключать автоматы для отдельных линий.

Трехфазный ввод

В трехфазной схеме можно защищать также однофазных потребителей. Вводы шин «нуля» и «земли» совмещаются. Электросчетчик устанавливается между главным автоматом и УЗО.

Схема трехфазного подключения УЗО

Ток нагрузки УЗО должен быть защищен от перегрузок. Для этого его подбирают на ступень выше, чем у рядом стоящего автомата.

С точки зрения применения УЗО следует отличать рабочий нулевой провод N и защитный ноль земли PE. По первому ток течет в режиме нормальной работы, а по второму только тогда, когда происходит авария (утечка).

Часто встречается неправильное подключение, вызывающее постоянное срабатывание защиты. При этом только оно одно может вызвать сбой в работе целой группы.

УЗО в квартирах

После главного автомата и счетчика рекомендуется ставить УЗО для защиты всей проводки квартиры. Для некоторых бытовых приборов размещают отдельную защиту в щите управления или рядом с потребителем монтируют для нее специальную коробку.

Для квартиры выбирается двухполюсная установка УЗО. Также нужно определить значения электрического тока, которые ее характеризуют:

• отсечки превышает на 25% максимальный ток потребления;
• номинальный ток, на который рассчитан прибор (указан в характеристике и должен превышать ток отсечки);
• дифференциальный показатель срабатывания защиты.

Для квартиры выбирается прибор с переменным током. При большом количестве техники возможны необоснованные срабатывания УЗО. Чтобы этого не происходило, увеличивают пороговое значение тока до максимально приемлемого и безопасного для человека (30 мА).

Устройство крепится в щитке на DIN-рейки или через специальные отверстия. Оно имеет маркировку фазного и нулевого проводов. Вход делается сверху, а выход – снизу.

Одноуровневая защита одним устройством на входе позволяет прекратить подачу электричества в квартиру полностью. Ее также устанавливают на отдельные устройства, например, на стиральную машину или электроплиту.

Если разместить УЗО на отдельных участках, схема получится громоздкой, но зато отключения будут автономными. Для отдельного прибора подключение производится перед автоматом.

Распространенные ошибки при подключении.

1. Сплетение нулевых проводов в узел. В результате происходят непредвиденные срабатывания.
2. Изготовление самодельного заземления не по правилам (сопротивление выше 4 ом).
3. Соединение «нуля» с «землей» приводит к периодическим отключениям электричества.

УЗО в частном доме

Частные домовладельцы применяют большое количество устройств, требующих наличия индивидуального УЗО. К ним относятся стиральная машина, электрический котел системы отопления, печь для сауны, станки, сварочный трансформатор и другое оборудование. Чем длиннее перечень, тем больше вероятность выхода из строя его элементов.

Для индивидуального дома подходит система ТТ с глухим заземлением нейтрали и подсоединением токопроводящих частей приборов к независимому заземлению. Оно чаще всего делается модульно-штыревым.

УЗО размещают в щите. Применяют четырехполюсные и двухполюсные устройства в зависимости от того, какие подключаются потребители: однофазные или трехфазные. Принцип каскадного включения остается, но схема получается сложней. Ввод делается трехфазным, а потребителей гораздо больше, чем в квартире. Общие правила подключения защиты те же, что и в квартире.

В частном доме часто применяют дифавтоматы, совмещающие в себе функции УЗО автоматического выключателя. Его преимущества следующие:

• меньше места в щитке;
• простота установки;
• срабатывание по причине утечки, короткого замыкания или перегрузки;
• цена ниже, чем у двух отдельных устройств, функции которых он объединяет.

Аналогично УЗО дифавтоматы имеют много вариантов подключения: с заземлением и без него, по селективному или неселективному способу. К ним также подключаются фаза и ноль цепи, который не допускается объединять с заземлением, поскольку токи в этих проводниках принципиально отличаются.

Дифференциальные автоматы в частном доме

Недостаток: при выходе из строя приходится снова покупать дифавтомат, что равноценно замене сразу двух устройств. Также не все умеют пользоваться таким сложным оборудованием и предпочитают обходиться одними автоматами. Но при этом подключение заземления к корпусам приборов без УЗО или дифавтоматов недопустимо. Обычные автоматы не обеспечивают скорости отключения сети, необходимой для безопасности человека.

Правила применения УЗО также актуальны для дифференциальных автоматов.

Подключение УЗО. Видео

Данное видео подробно расскажет про схему подключения устройства защитного отключения.

Действие устройства защитного отключения основано на ограничении времени протекания электрического тока через тело человека (путем быстрого отключения) при случайном прикосновении к находящимся под напряжением частям электроустановок. Некоторые схемы его подключения предусматривают также отключение сети сразу при возникновении тока утечки через провод заземления.

При правильной установке и обслуживании УЗО обеспечивают безопасное пользование электроприборами в квартире и доме. Надежными являются электромеханические устройства защиты от поражения током, соответствующие требованиям ГОСТов.

УЗО необходимо в современном жилье, поскольку его стоимость неизмеримо ниже, чем у современной бытовой и электронной техники, которая может выйти из строя, но важнее всего является обеспечение электробезопасности.

Источники: http://electricvdome.ru/uzo/princip-raboti-uzo.html, http://www.asutpp.ru/uzo/princip-raboty-uzo.html, http://elquanta.ru/vyklyuchateli/princip-raboty-uzo.html