Схема подключения УЗО к однофазной сети с заземлением

Защита электрической сети и организма пользователя — необходимое требование при использовании электрических цепей. В качестве защитных приборов применяются различного вида устройства, такие как УЗО (устройство защитного отключения), дифавтоматы, выключатели, кроме этого, важным элементом является и наличие заземления. Подключение УЗО к однофазной сети с заземлением практически полностью обезопасит потребителя от поражения электрическим током и увеличит безопасность электросети в целом.

Назначение заземления

Электрическая линия, использующая заземление, прокладывается с применением трёхпроводного кабеля. Каждый провод кабеля соединяет элементы своей цепи и бывает: фазовым (L), нулевым (PE) и земляным (PN). Величина, возникающая между фазовым проводом и нулевым, называется фазовым напряжением. Она равна 220 вольт или 380 вольт, в зависимости от типа системы.

Заземление предназначено для соединения металлических частей электроприборов со специально выполненным контуром, зарытым в земле.

Эти части могут оказаться под напряжением при неисправности самого оборудования или изоляции проводки. Если существует PN-соединение, фактически возникнет короткое замыкание между фазовым проводом и землёй. Ток, выбирая путь с наименьшим сопротивлением, будет стекать в землю. Такой ток называют током утечки. Во время касания металлических частей напряжение на них будет меньше, а соответственно, и меньше значение поражающего тока.

Заземление также необходимо для работы таких приборов, как УЗО. Если проводящие места приборов не будут подключены к земле, то ток утечки не возникнет и УЗО не сработает. Существует несколько типов заземления, но для бытового применения распространено использование только двух:

1. TN-C. Тип, при котором нулевой и земляной проводники объединяются между собой, другими словами, зануление. Эта система была разработана в 1913 году немецкой компанией AEG. Существенный недостаток в том, что при размыкании нуля на корпусах устройств возникает напряжение, превышающее фазовое в 1,7 раз.
2. TN-S. Тип, разработанный французскими инженерами, внедрён в 1930 году. Нулевой и земляной провода не зависят друг от друга и разделяются между собой на подстанции. Такой подход к организации заземляющего контакта позволил создать приборы учёта дифференциального тока (утечки), работающие по принципу сравнения величины тока в разных проводах.

Как часто бывает, в высотных домах используется только двухпроводная линия, состоящая из фазы и нуля. Поэтому для создания оптимальной защиты лучше дополнительно выполнить заземление. Для самостоятельного выполнения линии заземления сваривается треугольник из металлических уголков. Рекомендуемая его длина сторон — 1,2 метра. К вершинам треугольника привариваются вертикальные столбики с длиной не менее 1,5 метра.

Таким образом, получается конструкция, состоящая из вертикальной и горизонтальной полосы заземления. Далее сама конструкция закапывается в земле столбиками вниз на глубину не менее полуметра от поверхности до основания треугольника. К этому основанию прикручивается с помощью болта или приваривается проводящая шина, служащая третьим проводом, объединяющим корпуса приборов с землёй.

Принцип работы устройства защиты

Благодаря появлению системы TN-S было разработано устройство, получившее широкое применение для защиты организма от пагубного воздействия электрического тока. Первые приборы были представлены компанией из Германии RWE.

УЗО при работе используется совместно с другим немаловажным устройством защиты, таким как автоматический выключатель, который предназначен для защиты электропроводки от возгорания и отгорания контактных частей системы.

При высоком значении тока, проходящего через УЗО, устройство не сработает, а само выйдет из строя.

Поэтому оно не сможет заменить автоматический выключатель и предназначено для использования с ним в комплексе. Существуют различные виды монтажа УЗО. Наибольшее распространение получило расположение устройства защиты на din-рейке в щитовой. Для этого прибор в своей конструкции имеет защёлку. А также существуют модели, включающиеся напрямую в розетку. Располагаться прибор защиты, независимо от способа монтажа, должен всегда перед защищаемым электроприбором.

Корпус УЗО, предназначенный для размещения на din-рейке, выполняется из диэлектрического многокомпонентного пластика и конструктивно мало чем отличается от других устройств защиты. Главные отличия от автоматического выключателя — в размещении клавиши включения и наличии кнопки тестирования устройства. При этом существует и прибор, похожий по виду и назначению, — дифференциальный автомат. Такой прибор объединяет под своим корпусом и УЗО, и автоматический выключатель. Визуально различить их можно по габаритам: устройство защитного отключения имеет меньшие размеры.

Конструктивные особенности

Его работа основывается на первом законе Киргхофа, который гласит: сумма токов, входящих в узел, равна сумме токов, выходящих из узла. Таким образом, значение тока, текущего через прибор защиты по фазовому проводу, должно совпадать с его значением, текущим по нулевому проводнику.

Исходя из этого, устройство проводит анализ величины тока в проводах, подключённых к нему, и в случае появления разницы в величинах отключает подачу электроэнергии. В состав конструкции УЗО входят следующие основные элементы:

• контактные клеммы;
• клавиша включения;
• электромеханическое реле или электронная схема;
• трансформатор;
• цепь тестирования.

Основным элементом устройства является трансформатор тороидального типа с двумя обмотками. Протекая по цепи в прямом и обратном направлении, ток создаёт в каждой обмотке свой переменный магнитный поток. Величина этих магнитных потоков равна по величине, но различна по направлению. В результате чего результирующее магнитное поле равно нулю.

Если на электрической линии происходит нарушение изоляционного слоя или на корпусе электроприбора появляется разность потенциалов, то в этих местах при взаимодействии с внешними проводящими элементами возникает ток утечки. Для этого проводящие элементы должны создать свой замкнутый контур прохождения тока. В результате часть тока отбирается новым контуром и нарушается уравновешенность магнитных полей в трансформаторе. Во вторичной обмотке возникает электродвижущая сила (ЭДС), что приводит к срабатыванию реле, размыкающего электрическую линию.

Характеристики УЗО

Из всех характеристик в первую очередь обращается внимание на мощность и рабочий ток утечки. Для вводного устройства выбирается ток утечки на 300 мА, а рассчитанный для отдельных приборов — 10−30 мА. Мощность УЗО выбирается на 10−15 процентов больше, чем суммарное её потребление нагрузкой.

1. Рабочее напряжение. Действующее значение напряжения, при котором гарантируется работоспособность УЗО.
2. Рабочий ток нагрузки. Величина тока, пропускаемая УЗО без изменения своих параметров.
3. Рабочий отключающий дифференциальный ток. Величина тока, приводящая к отключению.
4. Температурный диапазон работы. Указывает значения, при котором обеспечиваются рабочие характеристики прибора.
5. Время отключения УЗО. Это время, которое пройдёт до момента разрыва электрической линии при возникновении аварийной ситуации.
6. Количество полюсов. Полюс — это контакт, к которому подключается один провод линии электропередач. Их количество зависит от типа сети. Устройство может содержать от одного до четырёх полюсов.
7. Тип защиты. Зависит от формы дифференциального тока.
8. Тип работы. Существует электромеханический тип и электронный.

Подключение к линии электропередачи

В правилах устройства электроустановок (ПУЭ) указано, что подключение УЗО без линии заземления нежелательно. Но не везде предусмотрено и есть возможность организовать заземление. Отвечая на вопрос, как подключить УЗО в квартире без заземления, необходимо рассмотреть два возможных случая при установке устройства защиты:

1. Устройство защиты установлено, но заземления в квартире нет. В таком случае при возникновении пробоя на корпус и появления на нём разницы потенциалов УЗО не сможет обнаружить аварийность ситуации, пока не возникнет контур для тока утечки. Это может произойти, когда человек притронется к прибору с неисправностью и предмету, связанному с контуром земли. Например, труб водоснабжения; или попросту будет стоять на полу с недостаточной изоляцией от земли. Только в этом случае возникнет утечка тока, и прибор защиты сработает, при этом кратковременно человек почувствует удар током, впрочем, не причиняющий здоровью ущерб.
2. Устройство защиты установлено, заземление присутствует. Это наиболее благоприятный способ организации защиты, позволяющий сразу отключить проблемный участок в цепи, не дожидаясь на него воздействия. В момент пробоя на корпус, непосредственно связанного с землёй, сразу появляется ток утечки, фиксирующийся прибором защиты. Величина тока, при котором прибор сработает, зависит от его значения номинального дифференциального тока. Этот ток УЗО может быть следующего значения: 6 мА, 10 мА, 30 мА, 100 мА, 300 мА, 500 мА.

Таким образом, подключение УЗО к однофазной сети без заземления так же возможно, как и с ним. При этом будет использоваться для учёта прибором контур фаза-нуль.

Схема включения

Способ размещения УЗО в щитке строго вертикальный. Неподвижная часть рычага управления должна быть сверху, то есть включение устройства происходит переключением рычага снизу вверх. Устройство размещается в местах, обеспечивающих к ним свободный доступ, исключая возможность механического повреждения.

Существуют два способа подключения устройства: селективный и неселективный.

В первом случае используется несколько приборов защиты, к каждому из которых подключается своя линия с защищаемой нагрузкой. Во втором случае устанавливается одно устройство защитного отключения на всю квартиру.

Провод подсоединяется в разрыв электрической линии к клеммам колодок, выполненных под винтовой зажим. По принятому стандарту, входящие провода подключаются к верхним зажимам, а идущие к нагрузке — заводятся снизу.

При подключении устройства придерживаются следующей схемы:

1. Устройство надёжно закрепляется на din-рейку с использованием фиксатора-защёлки.
2. В качестве вводного автомата используется дифференциальное устройство. Освобождённые от изоляции провода вставляются в винтовые зажимы прибора и прикручиваются винтом. Фаза и нуль заводятся на клеммы дифференциального автомата, а заземление подключается на отдельную шину. Шина выглядит в виде рейки, выполненной из проводника с рядом зажимов для разветвления проводов.
3. С выхода дифференциального устройства фазовый провод заходит на однополюсные автоматические выключатели, установленные на каждую электрическую группу. Земляной проводник подключается к общей шине.
4. Затем провода с выхода автоматического выключателя подключаются к УЗО. Фазовый провод к входу L, а нулевой — к входной клемме N.
5. После чего от выходов УЗО и земляной колодки напрямую прокладывается линия до защищаемых розеток в каждую комнату.
6. В комнате производится подключение всех трёх проводов к применяемой электрической фурнитуре.

По завершении работ проверяется работоспособность устройства.

Для этого на нём нажимается кнопка «тест», симулирующая неисправность в линии. Если стоит вопрос, как подключить УЗО без заземления, то схема не изменится. При использовании локальных УЗО, предназначенных для установки в розетку, всё ещё проще: понадобится только включить устройство в розетку, а к нему уже подключить электроприбор.