При монтаже электропроводки для защиты человеческого организма от поражения электрическим током часто монтируется устройство защитного отключения (УЗО). В некоторых случаях установка УЗО согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) обязательна. Для того чтобы такое устройство выполняло свои защитные функции, важно его правильно подобрать и подключить.
Принцип действия и характеристики
Назначением устройства защитного отключения является предотвращение последствий попадания живого организма под действие электрического тока. Такая ситуация может появиться из-за повреждения изоляции и возникновения токов утечки. При этом такие токи могут даже вызывать возгорание электропроводки.
УЗО было изобретено в 1928 году инженерами, работающими в немецкой компании RWE. Это изобретение сразу получило популярность в странах западной Европы и США. Первые устройства обладали небольшим быстродействием. Его порядок составлял 0,1 секунду, а чувствительность — 0,01 A.
Корпус прибора изготавливается из диэлектрического материала. Его внешний вид похож на автоматический выключатель, различие заключается в расположении переключателя и наличии дополнительной кнопки «Тест». УЗО может размещаться на din-рейке или непосредственно в розетке, но при этом оно обязательно ставится в линии перед защищаемым участком. Следует отметить, что на корпусе прибора изображается схема УЗО, помогающая правильно подключить контактные группы.
Особенности работы
Принцип действия устройства основан на регистрации тока. В обычном режиме ток, протекающий через прибор в обоих направлениях, между собой равен по величине. Если вдруг на линии, к которой подключено устройство, происходит утечка тока, то его величина между фазным и нулевым проводом начинает отличаться. Защитное приспособление регистрирует эту разность и отключает участок цепи от электричества.
Утечка может возникать из-за неисправности электрооборудования или нарушения целостности изоляции электропроводки. Чаще всего ток утечки возникает из-за того, что человек дотрагивается до оголённых контактов. Ток начинает стекать через организм на землю, подвергая человека опасности.
В качестве датчика регистрации утечки используется дифференциальный трансформатор. Он представляет собой обычный тор с первичной и вторичной обмоткой. Первичная обмотка через контактную группу подключается непосредственно к входу электролинии и выполняется из толстого провода. Вторичная же наматывается тонкой жилой, и её выход подключается к плате управления. Кроме дифференциального трансформатора в состав УЗО входит:
- поляризованное реле или электронная схема;
- устройство отключения;
- шток отключения;
- дугогасительная камера;
- контактные группы;
- цепь запуска теста.
При прохождении тока по обмоткам трансформатора в его сердечнике возникают магнитные потоки. Они равны по величине и направлены навстречу друг другу. В результате суммарное значение этих потоков компенсируется и равно нулю. При возникновении утечки в сердечнике будут наводиться магнитные потоки разной величины, что приведёт к появлению ЭДС, а значит — и электрического тока в цепи управления.
Этот ток воздействует на магнитоэлектрическое реле, которое отключает силовую контактную группу от электросети, вместе с ними срабатывает и спусковой механизм. Вместо реле может использоваться плата электроники. Для возврата устройств в нормальное состояние понадобится взвести спусковой механизм.
УЗО различаются и по конструктивному виду. Они выпускаются электромеханического или электронного типа. В первом случае в конструкции используется магнитоэлектрическое реле, а во втором — электронный ключ с платой усиления. Особенностями использования того или иного типа является то, что механическому УЗО не нужно дополнительного питания, а электронному — необходимо, чтобы запитать плату усилителя.
Кнопка «Тест» в устройстве предназначена для имитации появления на линии тока утечки. Её периодическое нажатие, кроме непосредственной проверки прибора, очищает ещё и механические контакты устройства.
Параметры прибора защиты
Перед тем как приступить непосредственно к подключению прибора, необходимо его правильно подобрать. Важным параметром защитного устройства является номинальный ток утечки. Именно от его правильно подобранного значения зависит количество ложных срабатываний и правильность работы устройства в целом. Для подключения линий освещения и одиночных розеток используются приборы с номинальным значением тока 10−30 mA, а если УЗО планируется как вводное, то диапазон тока выбирается 100−300 mA. В качестве групповых УЗО берутся устройства, ток утечки которых составляет 30 mA.
Кроме основного параметра устройства защитного отключения характеризуются:
- Временно-токовым параметром. Эта характеристика показывает отношение действительной силы тока к рабочему. Именно она определяет степень чувствительности автомата.
Рабочим напряжением. Выпускаются как для однофазной сети, так и трёхфазной.- Мощностью. Это значение показывает, какую максимальную нагрузку можно подключить к УЗО без изменения его свойств. Определяется током нагрузки. Это значение выбирается на 10−15 процентов больше, чем суммарная мощность потребителей энергии на линии с УЗО или берётся немного больше значения автомата, стоящего на этой же линии.
- Видом защиты. Электромеханический или электронный.
- Количеством полюсов. Полюсом называется контакт, к которому подключается провод электролинии. В зависимости от типа электросети прибор может включать в свою конструкцию от одного до четырёх полюсов.
- Классом токоограничения. Определяет время реагирования прибора на момент возникновения аварийной ситуации.
- Типом защиты. Для бытовых объектов используется AC тип, регистрирующий ток синусоидальной формы или тип A, реагирующий на переменный и пульсирующий ток.
Способы подключения УЗО
Любая электрическая сеть организовывается по одинаковому принципу. В зависимости от фазности электропитания к объекту подводится четырёхпроводная или двухпроводная линия от энергопоставляющей компании. Эта компания монтирует в конце своей линии автоматический выключатель, ограничивающий потребление энергии, и счётчик её учёта.
После счётчика вся разводка электролинии на объекте и установка защитных устройств выполняется за счёт средств потребителя и согласно его желанию, если это не противоречат ПУЭ. Обычно после счётчика электроэнергии устанавливается щиток, называемый вводный. В этом щитке монтируются все защитные устройства, и линия разводится на другие участки.
Непосредственно установка устройства УЗО в щиток обычно не вызывает проблем. Вся суть сводится к защёлкиванию его на din-рейке. Для этого на корпусе прибора располагаются монтажные защёлки. Соединение потребителя осуществляется через контактные клеммы, выполненные под винтовой зажим. Никакими правилами и нормами не определяется, с какой стороны должен быть подключён входной провод, но общепринято, что он подсоединяется к верхним зажимам. Единственно учитывается то, что нельзя объединять нейтральные или фазовые провода различных цепей.
Электролиния с УЗО обязательно должна содержать и автоматический выключатель. Только он сможет защитить проводку от перегрева и возгорания при возникновении короткого замыкания. Для того чтобы правильно подключить УЗО с автоматом, придерживаются следующих рекомендаций:
- устройство защиты располагается таким образом, чтобы к нему был всегда свободный доступ;
- принципиальной разницы в расположении УЗО до автомата или после нет, но принято дифференциальное устройство подключать после него;
- установка УЗО перед устройством учёта расхода энергии запрещена, так как при этом нарушается работа счётчика;
- после окончания монтажа работоспособность схемы подключения проверяется с помощью нажатия контрольной кнопки «Тест».
По способу организации электролиний разделяются и схемы подключения на неселективную и селективную. При использовании первой схемы во время срабатывания устройства отключится вся электропроводка, а при второй — только повреждённая цепь. Простейшим примером селективной схемы будет использование вводного УЗО и отдельно на каждую группу ещё своего устройства. Если возникает аварийная ситуация на какой-то группе, то обесточивается только она, а все остальные линии продолжают работать.
Однофазное соединение
Подключение УЗО в однофазной линии осуществляют сразу же после вводного автомата. Затем уже коммутируют групповые автоматы, к отходящим линиям которых подсоединяют потребителей электроэнергии.
Такая схема подключения УЗО в однофазной сети выглядит следующим образом: фазовый провод, уходящий с прибора учёта электроэнергии, заводится сверху, и его подключают к клемме вводного автомата. Нижнюю же его клемму с помощью небольшой длины провода подключают к верхнему разъёму УЗО, чаще всего обозначенному как L1.
Нулевой провод подключают напрямую со счётчика электроэнергии к разъёму, обозначенному на приборе символом N (общий). С вводного УЗО нулевой провод выводят на соединительную колодку, а с неё уже он протягивается на отдельные автоматы, стоящие на группах. Фазовый провод на автоматах подключают путём соединения перемычками их верхних разъёмов. А к их нижним клеммам подключают уже группы потребителей.
Далее провода разводят на соединительные колодки, которые уже формируют группы. К этим колодкам подключают осветительные и розеточные линии.
Коммутация УЗО в трехфазной сети
Такое подключение имеет актуальность для дачных посёлков и частного сектора. Трёхфазная проводка необходима для запитывания насосов, оборудования, электрического отопления. Сам принцип монтирования защитного прибора не имеет существенного отличия от однофазного подключения, но при этом вместо двухполюсного УЗО устанавливают четырёхполюсное.
При таком типе подключения используются четыре провода, соответствующие трём фазам и общему. В качестве четвёртого используется заземляющий проводник. В этом случае каждый фазовый провод подсоединяют к своей клемме на устройстве, обозначаемом символами L1, L2, L3, а нулевой к зажиму N. С выхода УЗО каждый фазовый проводник заводят на автоматический выключатель, а нулевой — на нулевую колодку. На точно такую же отдельно стоящую колодку подключается и заземляющий проводник. Далее возможны две схемы подключения: c использованием дополнительных УЗО и без них.
При монтаже схемы с дополнительными защитными приборами на каждую группу коммутируют автоматы по следующему принципу:
заземляющий проводник с колодки непосредственно прокладывается к розеткам с заземлением;- вход L1 вводного УЗО подключают к входу электрического автомата;
- выход с автомата коммутируют с фазовым входом дополнительного УЗО;
- с фазового выхода добавочного УЗО проводник подключают к розетке или выключателю;
- нулевой провод с нулевой шины заводят на вход N дополнительного УЗО;
- с нулевого выхода добавочного УЗО провод протягивают к розеткам или выключателям.
Отдельные шины располагаются в щитке. Зажим проводов в них осуществляется с помощью резьбового соединения. Принято, что нулевому проводу соответствует проводник в изоляции синего цвета, заземляющему — зелёного, а фазовым — коричневого, красного и чёрного цветов.
Существует ещё такое устройство, как дифференциальный автомат. Этот прибор в своём корпусе объединяет автоматический выключатель и УЗО. Дифференциальный автомат по внешнему виду напоминает УЗО, но при этом его корпус немного крупнее. Реагирует он как на возникновение токов короткого замыкания, перегрузки, так и утечки. Схема же его подключения не отличается от принципов соединения отдельных устройств защиты.
