Принцип работы и устройство УЗО (устройства защитного отключения)

Пример HTML-страницы

Принцип работы УЗО

Для многих уже не новость, что современная домашняя электрическая сеть обязательно должна иметь защиту УЗО. Тем, кто еще ничего не знает о таких защитных элементах, мы говорим, что это основа безопасности человека. Это также помогает предотвратить возгорание из-за электрических кабелей. Поэтому знания об этом элементе защиты и автоматики лишними не будут. Поговорим подробнее об устройстве, из чего он конструктивно сделан и каков принцип работы УЗО?

Как возникает ток утечки?

Ниже мы рассмотрим, для чего нужно УЗО, но сначала попробуем разобраться, что такое ток утечки? С этим понятием связана вся работа устройства.

Проще говоря, током утечки называется его протекание от фазового проводника на землю по нежелательному и совершенно несанкционированному для него пути. Это может быть случай с электрооборудованием или бытовой техникой, металлической арматурой или водопроводом, влажными оштукатуренными стенами.

Ток утечки возникает при повреждении изоляции, которое может возникать по разным причинам:

  • старение из-за длительного срока службы;
  • механическое повреждение;

Повреждена изоляция провода

  • тепловой эффект при работе электрооборудования в режиме перегрузки.

Опасность утечки тока заключается в том, что при нарушении изоляции электропроводки на описанных выше объектах (корпус прибора, водопровод или влажная оштукатуренная стена) появится потенциал. Если к ним прикоснуться, он будет действовать как проводник, по которому ток уйдет в землю. Величина этого тока может быть такой, что может привести к самым печальным последствиям, вплоть до смерти.

На видео показана работа УЗО

Как узнать, есть ли в вашем доме ток утечки? Первым признаком этого явления будет еле заметное действие электричества, то есть при прикосновении к чему-то вам кажется, что вас слегка ударило током. Чаще всего это опасное явление происходит в ванных комнатах. Чтобы обеспечить безопасность в своей квартире, она должна быть оборудована защитными элементами.

Для этого используются УЗО (они расшифровываются как дифференциальные устройства) или дифференциальные машины.

На чем основано вмешательство УЗО?

Принцип действия УЗО основан на методе измерения. На входе и выходе регистрируются показания протекающих через трансформатор токов.

Принцип работы УЗО

Если значение входного тока выше, чем выходное, то где-то в цепи есть утечка тока и защитное устройство выключено. Если эти показания совпадают, УЗО не сработает.

Мы объясним этот принцип немного подробнее для двух- и четырехпроводной системы. УЗО в однофазной сети не работает, когда через фазный и нейтральный проводники протекают токи одинаковой величины. Для трехфазной сети требуются одинаковые показания тока в нулевом проводе и сумма токов, проходящих по фазным проводам. В обеих версиях сети, когда есть разница в значениях тока, это указывает на нарушение изоляции. Это означает, что через эту точку пройдет утечка тока и устройство защитного отключения будет работать.

После этого УЗО нельзя будет включить, пока не будет найдено место повреждения.

Переведем весь этот теоретический принцип работы УЗО на практический пример. В распределительном щите дома установлен двухполюсный дифференциал. Биполярный входной кабель (фаза и ноль) подключается к его верхним клеммам. К нижним клеммам подключается ноль с фазой, идущий на какую-то нагрузку, например на розетку, которая питает бойлер для нагрева воды.

Защитное заземление корпуса котла выполняется проводом в обход УЗО.

Если электросеть в штатном режиме, движение электронов осуществляется по фазному проводу от вводного кабеля к ТЭНу котла через УЗО. Они снова возвращаются на землю через УЗО, но на этот раз по нейтральному проводу.

Токи, проходящие через устройство, имеют одинаковую амплитуду, но их направление противоположное (противоположное).

Предположим, что на нагревательном элементе повреждена изоляция. Теперь ток через воду будет частично попадать на корпус котла, затем через провод защитного заземления уйдет в землю. Остальной ток будет течь обратно через нейтральный провод через УЗО, только он уже будет меньше входного тока точно от показания тока утечки. Эта разница определяется УЗО, и если значение выше уставки срабатывания, устройство немедленно реагирует на разрыв цепи.

Такой же принцип действия и работы УЗО, если человек касается оголенного проводника или корпуса бытового прибора, на котором появился потенциал. Ток утечки в такой ситуации происходит через тело человека, прибор мгновенно его обнаруживает и отключает подачу электричества.

Вмешательство УЗО

Никаких серьезных травм не последует, потому что УЗО срабатывает практически мгновенно.

Конструктивное исполнение

Конструкция УЗО поможет нам понять, как оно реагирует на утечку тока. Основными рабочими узлами УЗО являются:

  • Трансформатор дифференциального тока.
  • Механизм прерывания электрической цепи.
  • Электромагнитное реле.
  • Узел управления.

К трансформатору подключены противоположные обмотки — фаза и ноль. Когда сеть работает в нормальном режиме, эти проводники в сердечнике трансформатора вносят вклад в индукцию магнитных потоков, которые направлены в противоположные друг от друга направления. Из-за противоположного направления полный магнитный поток равен нулю.

Устройство и принцип работы УЗО хорошо видно на следующем видео:

Во вторичной обмотке трансформатора подключено электромагнитное реле, при нормальных условиях эксплуатации оно находится в состоянии покоя. Произошел ток утечки, и изображение сразу изменится. Теперь через фазный и нейтральный проводники начинают проходить разные значения тока. В результате на сердечнике трансформатора больше не будет одинаковых магнитных потоков (они будут разными как по величине, так и по направлению).

Схема УЗО

Во вторичной обмотке появится ток, и когда его значение достигнет установленного значения, сработает электромагнитное реле. Его подключение производится в сочетании с механизмом расцепления, он мгновенно среагирует и разорвет цепь.

Тестовым блоком служит обычный резистор (разновидность нагрузки, подключение которой производится в обход трансформатора). С помощью этого механизма моделируется ток утечки и проверяется рабочее состояние устройства. Как работает эта проверка?

На УЗО есть специальная кнопка «ТЕСТ». Его основное предназначение — подача тока от фазного провода к испытательному резистору, а затем к нейтральному проводнику, минуя трансформатор. Из-за сопротивления входной и выходной ток будут разными, и созданный дисбаланс запустит механизм отключения. Если УЗО не выключилось во время проверки, от установки придется отказаться.

  

Примечание! УЗО следует проверять регулярно, в идеале один раз в месяц. Это требование пожарной безопасности, и его нельзя игнорировать.

Внутренняя конструкция УЗО разных производителей может отличаться, но общий принцип работы остается неизменным.

Все устройства различаются по принципу работы. Они бывают электронными и электромеханическими. Электронные УЗО отличаются сложной схемой, для работы им требуется дополнительное питание. Электромеханические устройства не требуют внешнего напряжения.

Как на схеме обозначено УЗО?

Для подключенных УЗО на схемах есть два общепринятых символа.

Несмотря на конструктивную сложность, мы постарались максимально упростить обозначение устройства. Нет ничего лишнего, только следующие элементы:

  1. Дифференциальный трансформатор тока схематично представлен в виде уплощенного кольца.
  2. Полюса (две для однофазной сети, четыре для трехфазной сети).
  3. Переключатель, действующий на размыкание контактов.

Кроме того, именно полюса имеют два типа обозначения:

  • Иногда их рисуют вертикальными прямыми линиями, в зависимости от количества (два или четыре).
  • В остальных случаях из соображений компактности проводят вертикальную линию и наносят на нее ряд полюсов в виде небольших наклонных линий.

Обозначение УЗО на схемах

  

Основные тактико-технические характеристики УЗО

Чтобы устройство заработало в нужное время, необходимо правильно его подобрать по рабочим характеристикам и подключить.

  • Главный параметр — значение номинального тока. Это максимальный ток, который может выдержать данное устройство в течение длительного периода эксплуатации, оставаясь при этом в рабочем состоянии и сохраняя свои защитные характеристики. Вы найдете этот номер на передней панели устройства, он должен соответствовать одному из показаний в стандартной строке — 6, 10, 16, 25, 32, 40, 63, 80, 100 А. Этот параметр УЗО зависит от нагрузка защищаемой линии и сечение жил.

Схема подключения УЗО предусматривает совместную установку этого устройства с автоматическими выключателями.

об этом важно помнить, ведь УЗО защищает только от потерь тока, а автомат будет реагировать на отключение цепи в режимах короткого замыкания и перегрузки.

На видео показано, можно ли подключить УЗО при отсутствии заземления в квартире:

По номинальному току УЗО нужно подбирать на порядок выше, чем автомат, установленный с ним попарно.

  • Следующий важный параметр — номинальный остаточный ток. Это необходимое значение тока утечки для отключения УЗО. Дифференциальные токи тоже имеют стандартный диапазон, содержащиеся в нем значения нормированы в миллиамперах — 6, 10, 30, 100, 300, 500 мА. А вот на УЗО эта цифра указывается в амперах — соответственно 0,006, 0,01, 0,03, 0,1, 0,3, 0,5 А. Также этот параметр можно найти на корпусе прибора.

Обозначения на корпусе УЗО

Чтобы защитить людей от УЗО, необходимо установить значение тока утечки 30 мА, так как более высокие значения могут привести к травмам, поражениям электрическим током и даже смерти. Поскольку наиболее опасной средой считается влажная среда, для УЗО, которые их защищают, выбрано значение 10 мА.

Надеемся, что, разобравшись в основном предназначении УЗО и принципе его работы, вы не пренебрегаете этим важным элементом защиты и обезопасите свою жизнь.


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об энергетике, электротехнике и электронике
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: