Что такое УЗО в электрике? Устройство, характеристики, принцип работы

20 Ноя 2014 | Автор: | Комментариев 8 »

В данной статье, мы подробно поговорим о том:Двухполюсно-УЗО

  • Что такое УЗО в электрике?
  • Разберем как работает УЗО и принцип его действия.
  • Поговорим о стандартах.
  • Рассмотрим классификацию УЗО.
  • Конструкцию.
  • Основные характеристики.
  • Применение в быту.

Теперь, обо всем по порядку.

Что такое УЗО в электрике?

Аббревиатура УЗО  расшифровывается как - устройство защитного отключения (более точно, устройство защиты управляемое дифференциальным током, сокращенно дифавтомат УЗО-Д).

Устройство защитного отключения УЗО  (дифавтомат УЗО-Д)

Защита людей от поражения электрическим током остается одной из важнейших инженерных проблем с начала широкого применения электричества в промышленности и быту. Решить ее оказалось сложнее, чем защитить сами сети и электрооборудование от сверхтоков. Автоматические выключатели с тепловыми и электромагнитными расцепителями, успешно контролирующие ток нагрузки, не могут спасти человека, коснувшегося токоведущих частей, или деталей  под напряжением. Также с их помощью не удается вовремя реагировать на токи утечек, связанные с нарушением изоляции и снизить опасность возникновения пожаров. Заметно улучшить ситуацию позволила разработка устройств защитного отключения, отслеживающих появление дифференциальных токов и разрывающих цепь при их определенной величине. Подобные защитный устройства получили название УЗО–Д, в СССР они были разработаны в начале 70-х в лаборатории электробезопасности ВИЭСХ и производились на Гомельском заводе электроаппаратов. Сегодня на российском рынке представлены УЗО-Д как отечественных, так и зарубежных производителей.

Принцип работы УЗО (УЗО-Д)

В основе работы УЗО-Д заложена фиксация тока утечки на «землю» и отключения сети при ее появлении. Факт утечки обнаруживается по разнице между токами: выходящим из УЗО и возвращающимся в него через нейтраль. Если сеть в порядке, то они равны по величине, но противоположны по направлению. При появлении утечки, например, человек коснулся провода, часть тока уйдет через его тело «на землю» по другому контуру, и в итоге ток возвращающийся в УЗО через нейтраль будет меньше выходящего. Такая же ситуация возникнет, если в каком-то электроприборе нагрузки  нарушилась изоляция и под напряжением оказался корпус или другая деталь. Человек, задев за них создаст дополнительный контур «на землю», часть тока пойдет по нему и баланс нарушится (эта ситуация показана на рисунке). Разницу между выходящим и входящим токами засекает трансформатор с сердечником в виде кольца. Фазный провод и нейтраль N проходят внутри него и служат первичной обмоткой. Вторичная обмотка подключается к исполнительному механизму, размыкающему контакты. Разумеется, при повреждении изоляции контур ответвления может образоваться и без «участия» человека, но и в этом случае УЗО также сработает и защитит участок сети от опасных последствий (например, нагрева и пожара). Символом «Т» на рисунке обозначена кнопка, включающая схему тестирования устройства – УЗО -Д должно сработать при ее нажатии. Этот же принцип используется и для трехфазных устройств защиты, однако в них дифференциальный ток во вторичной обмотке появляется не только при утечках, но и при «перекосе фаз» (неравномерно распределенной между фазами нагрузке), поэтому разработаны дополнительные схемы, исключающие срабатывание из-за нарушения симметрии.

Общая схема. Принцип работы УЗО (УЗО-Д) 

УЗО-принцип-работы-на-фото

Как работает УЗО?

Рассмотрим как работает устройство защитного отключения (УЗО-Д) на наглядном примере :

Имеем двухпроводную электрическую цепь 220В (без заземления), конечным  потребителем которой является стиральная машина.  Для защиты от токов утечки в схему включено устройство защитного отключения. В нормальном режиме работы оно беспрепятственно пропускает через себя ток.

УЗО-принцип-работы-фото

 Выходящий I1 ток и возвращающийся I2 равны.УЗО-нормальный-режим-работы-в-цепи

В результате возникшей неисправности электродвигателя, корпус стиральной машинки оказался под напряжением.

УЗО-наглядный-принцип-работы

Ничего неподозревающий человек касается корпуса машинки, в результате чего попадает под воздействие электричества.

УЗО-как-работает

 При возникновении тока утечки, часть тока ушло через тело человека на землю, возвращающийся ток становиться меньше выходящего. Устройство защитного отключения срабатывает.

УЗО-нормальный-режим-работы

Человек в безопасности.

УЗО-принцип-работы

Разобравшись как работает УЗО можно более плотно подойти к пониманию принципа его работы.

В примерах, описанных выше и на рисунке показаны УЗО с электромеханическим исполнительным механизмом размыкания контактов. В то же время нет никаких препятствий для использования электронных узлов с полупроводниковыми «выключателями». Действительно, сегодня предлагается множество электронных приборов защиты, стоимость их в несколько раз ниже, чем электромеханических, главные недостатки – не срабатывают при падении напряжения питания и более низкая надежность.

Стандарты

В настоящий момент в России разработан и принят пакет стандартов, регулирующих применение, характеристики и методы проверки УЗО-Д. Их действие распространяется на устройства переменного тока с номинальным напряжением не выше 440 В и номинальным током не более 200 А, применяемых для защиты от поражения электрическим током людей и их имущества от последствий развития тока утечек. ГОСТ Р 50807-95 (2001) содержит определения, классификацию, характеристики и перечень стандартных методик проверки. Также в нем есть полные списки документов, на которые ссылается этот стандарт. Что касается правил применения, то все необходимое изложено в ГОСТ Р-30331.3 (Защита от поражения электрическим током). Эти стандарты согласованы с международными и содержат исчерпывающий объем информации по устройствам защиты, управляемым дифференциальными токами. Добавим, что стандарт ГОСТ Р 50807-95 (2001) относит к УЗО-Д не все виды защитных устройств, работающих по принципу контроля дифференциальных токов. Согласно определению УЗО-Д считаются только механические коммутационные аппараты или комплексы, размыкающие контакты при достижении дифференциальным током  установленного значения. Устройство может быть реализовано в виде набора отдельных специализированных узлов, фиксирующих, измеряющих дифф. ток и узлов, разъединяющих контакты. Примером таких пространственно разделенных УЗО-Д могут служить системы защиты воздушных линий электропередачи. В то же время многочисленные электронные изделия с полупроводниковыми выключателями к стандартным  УЗО-Д не относятся.

Классификация УЗО (УЗО-Д)

Ниже представлена классификация устройств защиты по нескольким важнейшим признакам, информация соответствует ГОСТ Р 50807-95, но представлена в более удобном и систематизированном виде.

Классификация УЗО-Д

По способу действия:

  1. Без вспомогательного источника питания.
  2. Со вспомогательным источником питания:

С авт.  отключением при отказе источника с выдержкой времени без нее:

  • с авт. повторным вкл. при восстановлении работы источника;
  • без авт. повторного вкл. при восстановлении работы источника;

Без авт. отключения при отказе источника:

  • с отключением в опасной ситуации после отказа источника;
  • без отключения в опасной ситуации после отказа источника;

По способу установки:

  1. Стационарные:
  • монтаж стационарной электропроводкой
  1. Переносные:
  • монтаж гибкими проводами с удлинителями

По числу полюсов:

  • однополюсные двухпроводные
  • двухполюсные;
  • двухполюсные трехпроводные;
  • трехполюсные;
  • трехполюсные четырехпроводные
  • четырехполюсные

По виду защиты от сверхтоков и перегрузок по току полюсов:

  • без встроенной защиты от сверхтоков;
  • со встроенной защитой от сверхтоков;
  • со встроенной защитой от перегрузки;
  • со встроенной защитой от коротких замыканий.

По возможности регулирования отключающего дифференциального тока:

  1. Регулируемые:
  • дискретная регулировка
  • плавная регулировка
  1. Нерегулируемые.

По стойкости при импульсном напряжении:

  • с возможностью отключения при импульсном напряжении
  • стойкие при импульсном напряжении

По характеристикам наличия постоянной составляющей дифференциального тока:

  1. тип АС:
  • отключение при появлении или медленном возрастании переменного синусоидального дифференциального тока.
  1. тип А:

Отключение от дифференциальных токов:

  • синусоидальных переменных;
  • пульсирующих постоянных;
  • пульсирующих постоянных с модуляцией пульсацией до 0,006 А, с контролем угла контроля сдвига фазы, или без него независимо от полярности внезапных или медленно растущих дифференциальных токов.
  1. тип В:
  • отключение от дифференциальных токов:
  • синусоидальных переменных;
  • пульсирующих постоянных;
  • пульсирующих постоянных с модуляцией сглаженной пульсацией постоянного тока до 0,006 А;
  • постоянных от выпрямителей

Каждый из классификационных признаков – способ  действия, способ установки и др. используется не только для классификации, он также считается важнейшей характеристикой УЗО-Д. Кроме них имеется еще ряд характеристик общих для всех устройств защиты и отключения.

Конструкция УЗО

С технической точки зрения конструкция УЗО-Д не представляет собой ничего сложного или нового по сравнению с конструкциями автоматических выключателей. Более того, российские производители начали и освоили выпуск этих изделий как раз на базе автоматов ВА. Примером могут служить хорошо известные УЗО22 завода Сигнал, производимые на базе автоматических выключателей ВА66-29 и ВА88-29. У них механика свободного расцепителя, катушка, контакты, дугогасители – все такое же, как и у ВА. Более подробно вы можете ознакомиться с их конструкцией принципом работы и устройством в статье автоматический выключатель (бытовой). Отличие заключается только в модуле, управляемом дифференциальным током (МЗО), устройство и работа которого описаны выше. То же самое можно сказать и об УЗО, выпускаемых на основе зарубежных автоматов.

Характеристики УЗО

Стандарт ГОСТ Р 50807-95 (2001) дает рекомендуемые или предпочтительные значения характеристик УЗО-Д,  и производители, желающие сертифицировать свою продукцию в системе ГОСТ Р должны придерживаться этих значений, но также они вправе выпускать продукцию и с другими показателями (в этом случае они не получат сертификата соответствия ГОСТ Р 50807-95). Полный перечень характеристик имеется в этом же ГОСТе, здесь будут показаны только некоторые основные. Для важнейших характеристик стандарт предлагает следующие величины.

Таблица 1

НАИМЕНОВАНИЕ

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ   ЗНАЧЕНИЯ

Номинальное   напряжение Un

100,   110, 120, 200, 220, 230, 240, 380, 400, 415, 440(В)

Номинальный ток In

6, 10, 16, 20,   25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200 (А)

Номинальный   отключающий дифф. ток In

0,006;   0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 0,5; 1; 3; 5; 10; 20 (А)

номинальный неотключающий дифф. ток In

0,5 In

предельный неотключающий ток при нарушении симметрии фаз

6 In.

Время отключения УЗО определяется его конструкцией и зависит от значений номинального тока и номинального отключающего дифф. тока. В  ГОСТ Р 50807-95 имеются соответствующие таблицы, в качестве ориентира покажем время отключения устройства с номинальным отключающим дифф. током 0,030 А. При непосредственном прикосновении, вызвавшим дифф. ток номинального значения устройство сработает за 0,5 с, при двойном превышении номинала за 0,2 с, при дифф. токе 0, 25 А (восьмикратное превышение) УЗО-Д отключится за 0,04 с.

Применение УЗО

Устройство защитного отключения УЗО (УЗО-Д) применяются для защиты людей от поражения электрическим током в промышленности, сельском хозяйстве, быту и пр. Причем их нельзя рассматривать, как альтернативу другим мерам безопасности, более того стандарт  ГОСТ Р-30331.3 относит их к вспомогательным устройствам и дополнительным способам защиты от прямого прикосновения. Для этих целей, а также для защиты от косвенных прикосновений в РФ применяются УЗО-Д с дифф. током отключения порядка 30мс. Устройства с большим дифф. током отключения используются для защиты электрооборудования от последствий токов утечек (пожаров, выхода из строя обор.).

Комментарии к записи "Что такое УЗО в электрике? Устройство, характеристики, принцип работы"
Оставить комментарий
  1. Добрый день, Сергей.
    Из рисунка непонятно откуда взялся ток утечки. Если человек коснулся чего-то заземленного? Если сам по себе коснулся, то это уже ток "нагрузки", понимая, что "нагрузка"- это человек.

    • Здравствуйте Иван!
      Продолжая пример стиральной машины, поясню с током утечки. В нормальном режиме работы ток циркулирует, в различных комбинациях, по следующей схеме: электрический двигатель, насос, нагревательный элемент и пульт управления. В случае возникновения неисправности какого-то элемента, например, двигателя, может произойти, пробой на корпус. В этом случае, напряжение появиться на деталях стиральной машины, которые в нормальном режиме не должны находиться под напряжением. Утечка произойдет в тот момент, когда человек коснется корпуса данной стиральной машины (удар током), при условии того, что в сети отсутствует заземляющий контур. Человек в этом случае послужит проводником, ток пройдет через его тело в землю (в пол).
      Стоит отметить, что без участия земли (пола) утечки (удара током) не произойдет (к примеру, если человек будет стоять на сухом резиновом коврике), току утекать будет некуда.
      В случаях, где заземление присутствует, УЗО отработает без участия человека, утечка произойдет через заземляющий проводник, через контур в землю.
      Спасибо за комментарий!

  2. Здравствуйте.
    Подскажите, где надо ставить УЗО в щитке? На вводе после/перед вводным автоматом? После счетчика? УЗО надо ставить один на всё? Какого номинала? Как он зависит от вводного автомата? Слышал, что номинал УЗО должен быть на шаг больше вводного автомата.

    • Здравствуйте Петр!
      Вы правильно слышали, номинал УЗО должен быть на шаг больше автоматического выключателя. Например, если номинал вводного автомата 25 А, УЗО устанавливаем на 32 А, ток отсечки не более 30 мА. Его установка производиться после вводного автомата. Как правило, он устанавливается в следующей последовательности - вводной двухполюсный автомат, счетчик электроэнергии, УЗО, отходящие однополюсные автоматы. В экономичном варианте электрощита устанавливается одно общее УЗО, здесь, вышеупомянутая последовательность будет идеальной. Если же позволяют финансы можно установить общее УЗО с током отсечки 30 мА и дополнительные УЗО по направлениям, с условием, что на них выделена отдельная линия с отдельным автоматом. Например, в местах с высокой влажностью ванная комната, туалет, кухня, подвальные помещения. Здесь, рекомендуется устанавливать более чувствительные УЗО с меньшим током отсечки, например 10 мА.
      Спасибо за комментарий!

      • Вы писали: "...Как правило, он устанавливается в следующей последовательности - вводной двухполюсный автомат, счетчик электроэнергии, УЗО, отходящие однополюсные автоматы..."

        Вопрос: а УЗО нужно тоже 2-х полюсное?

        • Здравствуйте Alex!
          Да, конечно. УЗО должно полностью обрывать цепь, фазу и ноль.
          Спасибо за комментарий!

          • Ясно, спасибо.

            А скажите, если имеется линия заземления, она же должна идти напрямую в розетки. Вы писали, если отгорит ноль, то на земле появится фаза, а это как-то можно отследить и предотвратить, узо здесь не поможет? я видел и 3-х полюсные узо.

          • Здравствуйте Alex!
            Землю, нужно обязательно делать напрямую, сажать ее на устройство защиты запрещено.
            Трехполюсные и четырехполюсные УЗО предназначены для трехфазной цепи, для однофазной используют двухполюсные и однополюсные.
            Если отгорит ноль, фаза попадет на землю, все верно. Но, здесь, есть некоторые нюансы:
            - если земля соединяется с контуром заземления (контур - это металлическая конструкция, которая вмонтирована на улице или в подвале в сырую землю), то при возникновении фазы на металлических частях заземленного электрооборудования (на бытовых электроприборах заземление предусмотрено на вилке устройства, которое соединяется с контактом заземления розетки), она мгновенно уйдет в землю. При этом, вы получите оповещение, сработает УЗО, так как произошла утечка на землю.
            - если контура заземления в доме нет, то при возникновении утечки, ток окажется на корпусе оборудования и УЗО сработает только, когда человек коснется его металлической части. Какие то доли секунд человек будет под воздействием тока (время зависит от характеристик конкретной модели УЗО), затем сработает УЗО и разорвет цепь.
            Спасибо за комментарий!

Здесь вы можете написать комментарий

* Обязательные для заполнения поля
Все отзывы проходят модерацию.
Twitter-новости

Найдите в админке сайта панель Directory News - Настройки, блок Нижний блок - Виджеты социальных сетей

Добавьте в него виджет Твиттера или виджет вашей группы в любой из социальных сетей.

Как создать виджет Твиттера, написано здесь.

Наши партнеры
Читать нас
Связаться с нами
Наши контакты

msa163sam27@gmail.com

О сайте

Контакты для связи с автором: msa163sam27@gmail.com