Многие знают что для того чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию электропроводки требуется установить не только автоматы, но и УЗО. Но не все представляют зачем устанавливают, а так же как действует этот дополнительный прибор.

Устройство защитного отключения (УЗО) предназначено для проведения токов при штатных условиях эксплуатации и их отключения путем размыкания контактов при возникновении утечки токов, которые могут возникнуть по различным причинам:

• При прикосновении человека или животных к токонесущим частям и протекании через них электрического тока такой величины, которая может привести к поражению.
• При повреждении изоляции и утечке тока на заземленный корпус.
• При контакте нулевого рабочего (N) проводника и защитного заземляющего (PE) проводников.
• При смене нулевого рабочего (N) и нулевого защитного (PE) проводников.
• При обрыве или обгорании нуля (N), которое сопровождается прикосновением человека или животных к фазному (L) проводнику и протекании тока через тело при контакте с землей.

При замыкании фазы на корпус электроустановки, если она, по каким-либо причинам не была заземлена, появляется опасность поражения током при прикосновении к элементам корпуса. Для защиты здоровья человека в подобных ситуациях было создано Устройство Защитного Отключения. При случайном прикосновении к проводам находящимся под напряжением, ток, протекающий через человека на землю, может достигать опасной величины, достаточной для трагического исхода.

Аппарат УЗО обесточит опасную электроустановку в момент возникновения тока утечки (через человека на землю или через заземленные части корпуса электроустановки) предотвратив тем самым удар электротоком или возможность возникновения пожара.

Очевидно, что УЗО сможет обезопасить человека и животных в большинстве ситуаций, которые приводят к поражению электрическим током, поэтому в развитых странах применение УЗО обязательно, а некоторые производители даже встраивают УЗО в электрические схемы своих приборов. Применение УЗО в России также рекомендовано Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) 7-го издания от 1999 года.

На чём основан принцип работы защитных устройств

Работа приборов УЗО электромеханического и электронного типа основана на измерении токов утечки. Чувствительным элементом, способным измерять токи утечки, в УЗО является дифференциальй трансформатор с тремя обмотками.

Такой трансформатор представляет из себя обычный трансформатор тока на торроидальном сердечнике изготовленном из ферромагнита. Две первые обмотки в этом трансформаторе образуются фазным и нулевым проводами, по которым ток течет к нагрузке и обратно. При нормальной работе эти токи равны и наводимые в сердечнике трансформатора магнитопотоки также окажутся равными, но направленными встречно, что вызовет их взаимную компенсацию.

Результатом сложения магнитных потоков будет величина, равная нулю. И, следовательно, в третьей обмотке (обмотке управления) ничего происходить не будет. Если же образовался пробой изоляции на корпус, или же человек коснулся токоведущих частей, то по фазному проводу потечет ток, который по величине будет больше тока в нулевом проводе.

Увеличение тока в фазном проводе вызовет увеличение магнитного потока образуемого в первой обмотке от фазного провода, и суммарный поток магнитной индукции при этом изменится и станет отличным от нуля. Возникший магнитный поток явится причиной наведения тока в управляющей обмотке подключенной к высокоточному исполнительному реле, и при достаточной силе тока в цепи управляющей обмотки произойдет срабатывание реле, что приведет в движение расцепитель силовых контактов защитного устройства.

Опасная электроустановка останется без электричества. Время срабатывания УЗО составляет доли секунды, за которые электрический ток не может нанести вреда человеку.

Чем отличаются электронные и электромеханические устройства?

Отличием в работе электронного и электромеханического узо является потребность первого в дополнительном источнике питания. Обусловлено это тем что сигнал, снимаемый с обмотки управления дифференциального трансформатора обладает малой мощностью. Для его усиления используется специальная электронная схема, увеличивающая величину сигнала во много раз и посылающая мощный электрический импульс на электромагнитную катушку токового расцепителя главных контактов устройства отключения.

Обычно электронная схема питается от защищаемой ею цепи. При этом, в случае обрыва нейтрального провода электронное узо останется без напряжения питания и не сможет защитить объект.

Отличия устройств предназначенных для трёхфазных цепей

В трехфазных электрических цепях также применяют специальные УЗО, предназначенные именно для трехфазных потребителей электрической энергии. Принцип работы этих устройств основан на сравнении разниц сумм токов по всем фазным проводникам (L1, L2, L3) с нулевым, которая при нормальных режимах должна быть нулевой. При возникновении утечки тока аналогично однофазному УЗО, происходит срабатывание расщепляющего устройства, предотвращающего поражение током или возникновения больших токов утечки.

Различие аппаратов только в конструкции. Если в 2х полюсном приборе находится один дифференциальный трансформатор, то в 4х полюсном их 3 – по одному на каждую фазу. Соответственно имеется 3 исполнительных элемента, каждый из которых подсоединен к механизму расцепителя силовых контактов устройства.

Срабатывание расцепителя происходит от любой фазы в которой узо обнаруживает протекание тока утечки независимо от состояния других.

Работа устройств защитного отключения электронного либо электромеханического типа основана на преобразовании маломощного электрического сигнала, снимаемого с обмотки управления чувствительного элемента, в механическое действие на механизм расцепления.

Видео о том, зачем устанавливать УЗО

Лёгкое для понимания объяснение того зачем устанавливают УЗО и какие они бывают.

Как работает УЗО:

Все УЗО относятся к категории электронной защитной аппаратуры. Тем не менее, по своему функциональному назначению, устройство защитного отключения значительно отличается от стандартных автоматических выключателей. В чем же их различие, и как работает УЗО в сравнении с автоматом?

Всем известно, что с течением времени, происходит старение изоляции проводов. Могут возникнуть ее повреждения, а контакты, соединяющие токоведущие части, постепенно ослабевают. Эти факторы, в конечном итоге, приводят к утечкам тока, из-за которых происходит искрение и дальнейшее возгорание. Нередко, таких аварийных фазных проводов, находящихся под напряжением, могут нечаянно коснуться люди. В этой ситуации, удар током представляет серьезную опасность.

Назначение УЗО

Устройства защитного отключения должны реагировать даже на незначительные кратковременные утечки тока. В этом и заключается их основное отличие от автоматических выключателей, срабатывающих только при перегрузках и коротких замыканиях. У автоматов очень высокая время-токовая характеристика срабатывания, тогда как УЗО срабатывает практически мгновенно, при наличии даже самого минимального тока утечки.

Основным предназначением УЗО является защита людей от возможных поражений электротоком, а также предотвращение опасных утечек тока.

Принципы работы УЗО

С технической точки зрения, любое УЗО является быстродействующим выключателем. В основе принципов работы устройства защитного отключения лежит реагирование датчика тока на изменяющийся , протекающий в проводниках. Именно по этим проводникам и происходит подача тока на электроустановку, которую защищает УЗО. На сердечник производится намотка дифференциального трансформатора, который и является датчиком тока.

Для определения порога срабатывания УЗО, имеющего определенное значение тока, применяется высокочувствительное магнитоэлектрическое реле. Надежность релейных конструкций считается достаточно высокой. Кроме релейных, в настоящее время стали появляться электронные конструкции устройств. Здесь пороговый элемент определяет специальная электронная схема.

Однако, обычные релейные устройства представляются более надежными. Приведение в действие исполнительного механизма как раз и осуществляется с помощью реле, в результате, происходит разрыв электрической цепи. Данный механизм состоит из двух основных элементов: контактной группы, рассчитанной на максимальный ток и пружинного привода, производящего разрыв цепи, при возникновении аварийной ситуации.

Чтобы проверить исправность устройства, внутри него существует специальная цепь, искусственно создающая утечку тока. Это приводит к срабатыванию прибора и дает возможность периодически проверять его исправность, не вызывая специалистов по проведению электроизмерений.

Непосредственная работа УЗО осуществляется по следующей схеме. Следует рассмотреть ситуацию, когда система электроснабжения работает нормально и токи утечки отсутствуют. Рабочий ток проходит через трансформатор и производит наведение магнитных потоков, направленных навстречу друг другу и одинаковых по величине. При их взаимодействии ток во вторичной обмотке трансформатора имеет нулевое значение, и срабатывания порогового элемента не происходит. Когда появляется утечка тока, то происходит нарушение баланса токов в первичной обмотке. Из-за этого, во вторичной обмотке появляется ток. Благодаря этому току, срабатывает пороговый элемент, а исполнительный механизм приводится в действие и обесточивает контролируемую цепь.

С технической точки зрения устройство защитного отключения состоит из пластмассового корпуса, устойчивого к возгоранию. На его задней части имеются специальные замки под установку на в электрическом щитке. Кроме уже рассмотренных элементов, внутри корпуса установлена дугогасительная камера, нейтрализующая электроразрядную дугу. Для подключения проводов используются зажимы.

Параметры срабатывания УЗО

Для правильного выбора уставки срабатывания устройства, следует помнить об опасности переменного тока для человека. Под его действием наступает фибрилляция сердца, когда сокращения равны частоте тока, то есть, 50 раз в секунду. Такое состояние вызывает ток, начиная со 100 миллиампер.

Поэтому, уставки, при которых срабатывает УЗО, выбираются с запасом на уровне 10 и 30 миллиампер. Самые низкие значения используются в помещениях с повышенной опасностью, например, в ванных комната. Наиболее высокие уставки составляют 300 мА. УЗО с такими уставками применяются в зданиях, защищая их от возгораний из-за поврежденной .

При выборе УЗО учитывается номинальный ток, требуемая чувствительность и количество полюсов, в соответствии с фазами питающей сети. Необходимо проверять степень термической устойчивости прибора, а также способность к включению и отключению, исходя из расчетных сетевых параметров.

Значение номинального тока для УЗО должно быть выше, чем у автомата. Меньший токовый номинал автомата позволит уберечь УЗО от повреждений при коротком замыкании в цепи.

Как подключить УЗО

Все клеммы на корпусе УЗО промаркированы соответствующими буквами. Клемма N предназначена для нулевого провода, а L - для фазного провода. Поэтому, должны подключаться к своим зажимам.

Также, необходимо учитывать положение входа и выхода и ни в коем случае не менять их местами. Вход расположен в верхней части устройства. К нему подключаются питающие провода, идущие через вводный автомат. Выход располагается в нижней части УЗО и к нему подключается нагрузка. Если перепутать положение входа и выхода, то возможны ложные срабатывания устройства защитного отключения или его полный отказ от работы.

Монтаж УЗО производится в вместе с обычными автоматическими выключателями.Таким образом, приборы, установленные вместе, обеспечивают защиту не только от коротких замыканий и перегрузок, но и от токов утечки. Одновременно, находится под защитой и само УЗО, которое подключается за вводным автоматом.

Подключение устройства защитного отключения в квартире или частном доме имеет свои особенности. Для квартир, где используется однофазная сеть, схема подключения УЗО собирается следующим образом, соблюдая определенную последовательность: вводный автомат=>прибор учета электроэнергии=>само УЗО с током утечки 30 мА=>вся электрическая сеть. Для потребителей с большой мощностью рекомендуется использовать собственные кабельные линии с подключением отдельных устройств защитного отключения.

В больших частных домах, схема подключения защитных устройств отличается от квартир, в силу своей специфики. Здесь все приборы подключаются следующим образом: вводный автомат=>прибор учета электроэнергии=>вводное УЗО с селективным действием (100-300 мА)=>автоматические выключатели для отдельных потребителей=>УЗО на 10-30 мА на отдельные группы потребителей.

УЗО ошибки при подключении

Правильное подключение защитных устройств является залогом надежной работы всей электрической сети.

Основное назначение автоматических выключателей – использование их в качестве защитных аппаратов от токов коротких замыканий и токов перегрузок. Преимущественным спросом пользуются модульные автоматические выключатели серии ВА. В данной статье рассмотрим серии ВА47-29 фирмы iek.

Благодаря компактному исполнению (унифицированные размеры модулей по ширине), удобству монтажа (крепление на DIN-рейке с помощью специальных защелок) и обслуживания, они широко используются в бытовых и промышленных условиях.

Наиболее часто автоматы применяются в сетях со сравнительно небольшими значениями токов рабочего режима и короткого замыкания. Корпус автомата выполнен из диэлектрического материала, что позволяет устанавливать его в общедоступных местах.

Устройство автоматических выключателей и принципы их работы подобны, различия заключаются, и это важно, в материале комплектующих и качестве сборки. Серьезные производители используют только качественные электротехнические материалы (медь, бронзу, серебро), но встречаются и изделия с комплектующими из материалов с «облегченными» характеристиками.

Простейший способ отличить оригинал от подделки – цена и вес: оригинал не может быть дешевым и легким при наличии комплектующих из меди. Вес фирменных автоматов определяется моделью и не может быть легче 100 – 150 г.

Конструктивно модульный автоматический выключатель выполнен в прямоугольном корпусе, состоящем из двух скрепленных между собой половинок. На лицевой стороне автомата указаны его технические характеристики и расположена рукоятка для ручного управления.

Как устроен автоматический выключатель - основные рабочие органы автомата

Если разобрать корпус (для чего необходимо высверлить соединяющие его половинки заклепки), то можно увидеть и получить доступ ко всем его компонентам. Рассмотрим наиболее важные из них, которые обеспечивают нормальное функционирование устройства.

1. 1. Верхняя клемма для подключения;
2. 2. Неподвижный силовой контакт;
3. 3. Подвижный силовой контакт;
4. 4. Дугогасительная камера;
5. 5. Гибкий проводник;
6. 6. Электромагнитный расцепитель (катушка с сердечником);
7. 7. Ручка для управления;
8. 8. Тепловой расцепитель (биметаллическая пластина);
9. 9. Винт для регулировки теплового расцепителя;
10. 10. Нижняя клемма для подключения;
11. 11. Отверстие для выхода газов (которые образовываются при горении дуги).

Электромагнитный расцепитель

Функциональное назначение электромагнитного расцепителя - обеспечение практически мгновенного срабатывания автоматического выключателя при возникновении в защищаемой цепи короткого замыкания. В этой ситуации в электрических цепях возникают токи, величина которых в тысячи раз превышают номинальное значение этого параметра.

Время срабатывания автомата определяется по его времятоковым характеристикам (зависимость времени срабатывания автомата от величины тока), которые обозначаются индексами А, В или C (наиболее распространенные).

Тип характеристики обозначен в параметре номинального тока на корпусе автомата, например, С16. Для приведенных характеристик время срабатывания находится в пределах от сотых до тысячных долей секунды.

Конструкция электромагнитного расцепителя представляет собой соленоид с подпружиненным сердечником, который связан с подвижным силовым контактом.

Электрически катушка соленоида включена последовательно в цепочку, состоящую из силовых контактов и теплового расцепителя. При включенном автомате и номинальном значении тока, через катушку соленоида протекает ток, однако, величина магнитного потока мала для втягивания сердечника. Силовые контакты замкнуты и это обеспечивает нормальное функционирование защищаемой установки.

При коротком замыкании резкое увеличение тока в соленоиде приводит к пропорциональному увеличению магнитного потока, способного преодолеть действие пружины и переместить сердечник и связанный с ним подвижный контакт. Перемещение сердечника вызывает размыкание силовых контактов и обесточивание защищаемой линии.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель выполняет функцию защиты при небольшом, но действующим в течении относительно длительного промежутка времени, превышении допустимого значения тока.

Тепловой расцепитель – расцепитель замедленного действия, он не реагирует на кратковременные броски тока. Время срабатывания этого вида защиты регламентируется также время-токовыми характеристиками.

Инерционность теплового расцепителя позволяет реализовать функцию защиты сети от перегрузки. Конструктивно тепловой расцепитель представляет консольно закрепленную в корпусе биметаллическую пластину, свободный конец которой через рычаг взаимодействует с механизмом расцепления.

Электрически биметаллическая пластина включена последовательно с катушкой электромагнитного расцепителя. При включенном автомате в последовательной цепочке протекает ток, нагревая биметаллическую пластину. Это приводит к перемещению ее свободного конца в непосредственную близость к рычагу механизма расцепления.

При достижении значений тока, указанных во временно-токовых характеристиках и по истечении определенного времени пластина нагреваясь изгибается, контактирует с рычагом. Последний через механизм расцепления размыкает силовые контакты - сеть оказывается защищенной от перегрузки.

Регулировка тока срабатывания теплового расцепителя с помощью винта 9 производится в процессе сборки. Так как большинство автоматов модульные и их механизмы запаяны в корпусе простому электрику нет возможности произвести такую регулировку.

Силовые контакты и дугогасительная камера

Размыкание силовых контактов при протекании через них тока приводит к возникновению электрической дуги. Мощность дуги обычно пропорциональна току в коммутируемой цепи. Чем мощнее дуга, тем сильнее она разрушает силовые контакты, повреждает пластмассовые детали корпуса.

В устройстве автоматического выключателя дугогасительная камера ограничивает действие электрической дуги в локальном объеме. Она располагается в зоне силовых контактов и выполнена из покрытых медью параллельных пластин.

В камере дуга распадается на мелкие части, попадая на пластины, остывает и прекращает свое существование. Выделяющиеся при горении дуги газы выводятся через отверстия в дне камеры и корпусе автомата.

Устройство автоматического выключателя и конструкция дугогасительной камеры обуславливают подключение питания на верхние неподвижные силовые контакты.

Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для оперативных включений и отключений низковольтных электрических цепей и защиты их от токов КЗ и перегрузок, а также от исчезновения или снижения напряжения сети.
Роль защитных элементов, реагирующих на отклонение той или иной контролируемой величины от своего нормального значения, выполняют расцепители. В автоматах могут быть установлены следующие расцепители:
максимального тока, срабатывающие мгновенно при токе КЗ в цепи;
минимального напряжения, срабатывающие в случае понижения или исчезновения напряжения;
обратного тока, которые срабатывают при изменении направления тока в цепи постоянного тока;
независимые (ни от каких параметров электрической цепи), которые служат для дистанционного отключения автоматов;
тепловые, применяемые для защиты от перегрузок (по типу тепловых реле пускателей);
комбинированные, включающие электромагнитные и тепловые расцепители одновременно.
Автоматические выключатели снабжаются механизмом свободного расцепления (МСР), который позволяет обеспечить отключение автомата в процессе включения или после него.
На рис. схематично представлена конструкция автоматического выключателя, имеющего дугогасительные 1 и главные 2 контакты. Главные контакты, выполняемые из меди, имеют малое переходное сопротивление и могут длительного пропускать большой ток. Дугогасительные контакты, выполняемые из металлокерамики, включаются параллельно главным.
Включение автомата осуществляется вручную при повороте рукоятки 7 по часовой стрелке вокруг оси 03 или дистанционно электромагнитным приводом 8. При этом рычаги 5 механи: ма свободного расцепления перемещают вправо контактный рычаг 3, преодолевая усилие отключающей пружины 4. Пр: повороте рычага 3 вокруг оси О, замыкаются дугогасительные контакты 7, сжимая свою амортизационную пружину, затем - главные 2: Включенный автомат становится на защелку при перемещении шарнирного со единения Ог вниз.

Принципиальная конструкция автоматического выключателя
Отключение автомата осуществляется вручную путем поворота рукоятки против часовой стрелки или автоматически и дистанционно при протек нии тока по обмотке отключа щего электромагнита расцепителя 6. Его сердечник перемещает шарнир Ог вверх и жесткая система рычагов 5 "ломается" по шарниру. Отключающая пружина 4 отключает выключатель. Возникающая между контактами 1 дуга гасится в дугогасительной камере путем деления на ряд дуг металлическими пластинами 9.
Резьбовой автомат с комбинированным рацепителем показан на рис. 2. Включение автомата вручную осуществляется нажатием кнопки 1, отключение - кнопки 2. При включенном автомате ток протекает от центрального контакта 10 через неподвижные контакты 6 и 11, соединенные контактным мостиком 5, биметаллическую пластину 13, гибкую связь 14, обмотку электромагнитного рацепителя 15 к резьбовой гильзе 7.
При коротком замыкании сердечник 16 электромагнита втягивается вниз, рычаг защелки 3 поворачивается вокруг оси О, освобождая рычаг 4. Подвижная система выключателя под действием сжатой пружины 9 перемещается вверх, толкатель 8 размыкает контакты.
При длительной перегрузке биметаллическая пластина 12 нагревается и изгибается, штифт защелки 13 перемещается влево, освобождая рычаг 4, автомат отключается.
Внешний вид автоматического выключателя показан на рис. 2, а. Он собран в пластмассовом корпусе, имеет металлический цоколь с резьбой, при помощи которой ввертывается в резьбовую гильзу основания пробочного предохранителя.


Рис. 2. Резьбовой автоматический выключатель: а - внешний вид; б - принцип устройства
Широкое распространение получили автоматические выключатели, у которых ручное управление осуществляется с помощью Рукоятки 8 (рис. 3), Выключатель состоит из электромагнитного расцепителя максимального тока 1, корпуса 2, контактов 3, выводных зажимов 4, дугогасительной камеры 5, механизма свободного расцепления, крышки 7, регулятора теплового реле 9. Рукоятка управления 8 является одновременно указателем положения выключателя: верхнее положение - выключатель включен, нижнее - отключен.

Рис. 3. Автоматический выключатель с рукояткой управления
Таким образом, автоматические выключатели являются как коммутационными так и защитными аппаратами низковольтных электрических цепей.

Автоматический выключатель (его еще иногда называют "автомат защиты") предназначен для отключения, оборудованной им, электрической цепи при коротком замыкании или превышении тока более определенной величины.

Работа автоматического выключателя может быть основана на тепловом или электромагнитном принципах. Стоит отметить, что большинство современных выключателей одновременно используют оба эти принципа. Как это работает поясняет рисунок 1.

Ток, протекающий между точками подключения автомата (А-В), проходит через катушку электромагнита L и биметаллическую пластину 2. При превышении предельно допустимого значения тока происходит нагрев биметаллической пластины (тепловой принцип), она деформируется, приводя в действие расцепитель S - устройство, размыкающее электрическую цепь. Однако, здесь имеет место достаточно высокая инерционность, определяющая большое время срабатывания теплового расцепителя.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при значительном превышении тока через катушку L, что вызывает перемещение сердечника 1, который также воздействует на контакт S, вызывая срабатывание выключателя, причем происходит это очень быстро.

Таким образом, комбинация перечисленных принципов работы автоматического выключателя позволяет отслеживать достаточно длительные, но не мгновенные превышения тока (тепловой) и резкое значительное возрастание тока, например, при коротком замыкании (электромагнитный).

ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Перед тем как выбрать автоматический выключатель стоит ознакомиться с его основными техническими характеристиками. Предлагаю сделать это на конкретном примере (рисунок 2).

Если посмотреть на выключатель, то на его корпусе можно увидеть ряд маркировок.

1. Торговая марка (производитель), ниже каталожный или серийный номер. Производитель нам может быть интересен с точки зрения репутации, соответственно качества.

   Серийный номер указывает на ряд таких технических характеристик выключателя как количество рабочих циклов, класс защиты, устойчивость к вибрационным нагрузкам и пр., то есть достаточно специфическая справочная информация. Однако, он характеризует еще отключающую способность выключателя , которую по-хорошему учесть следует.



2. Находящийся вверху буквенно цифровой индекс определяет номинальный ток (In) - здесь 10 Ампер и тип (класс), определяющий ток мгновенного расцепления (выключения) (Ic):
   • B (Ic=свыше 3*In до 5*In) - применяется при достаточно длинных силовых линиях, собственное сопротивление которых может существенно ограничить ток короткого замыкания,
   • C (Ic=свыше 5*In до 10*In) - наиболее распространенный тип, подходит для бытовых линий с низкой индуктивной нагрузкой,
   • D (Ic=свыше 10*In до 20*In) - рекомендован для защиты цепей питания мощных электродвигателей, других устройств, имеющих большие значения пусковых токов (индуктивная нагрузка).
   Под ним указаны пределы рабочих напряжений, их тип - переменное (~) или постоянное (-).


3. Это схема выключателя, она похожа на ту, что я приводил выше. На ней видно, что данный выключатель имеет электромагнитный (а) и тепловой (в) автоматические расцепители.

Таким образом, выбор автоматического выключателя следует производить с учетом токовой нагрузки, которая определяется мощностью потребителей электроэнергии (про это можно посмотреть ) и описанных выше условий его эксплуатации.

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов