УЗО что это такое в электрике

Что такое УЗО

Технически устройство отключения — механический узел, назначение которого — автоматически прервать электрическую цепь при появлении в ней заданного тока дисбаланса. Такие приборы применяются профессионалами уже давно и выпускаются во множестве моделей: электрики хорошо знакомы и с их типами, и с устройством, и с принципами работы. Но при монтаже домашних цепей хозяева жилья и нанятые ими мастера нередко не до конца понимают, для чего нужно УЗО, и пренебрегают его установкой в схему, лишая сеть мощной защиты.

Особенно важна установка УЗО в цепях питания влажных помещений — в ванной, сауне, бане и тому подобное. Установленные там розетки и электропотребители подвергаются повышенному риску, поэтому защита сети ванной комнаты строго обязательна.

Механизм защищает от:

• возгорания из-за проблем с электропитанием;
• поражения человека электричеством из поврежденной цепи.

Одна из ключевых инженерных задач электрики — защитить людей от ударов током. Ее решение потребовало значительного времени и технических изысканий. Ведь даже если обычные автоматические выключатели отлично контролируют ток нагрузки, коснувшегося проводящей детали или кабеля под высоким напряжением человека от опасности они не сберегут. Также эти приборы не способны своевременно реагировать на связанные с нарушением целостности изоляции кабельных систем токи утечки и эффективно защитить от возникающих по данной причине пожаров.

Ситуация улучшилась после разработки УЗО. Они следят за дифференциальным током и разъединяют цепь после достижения им некоторого установленного значения. Эти аппараты получили имя УЗО-Д (дифференциальные). Во времена Советского Союза УЗО-Д выпускался собственной промышленностью страны, на Гомельском заводе электроаппаратов. В наше время на рынке присутствуют как импортные образцы, так и российского производства.

Существуют также дифференциальные автоматы, объединяющие УЗО и привычный автоматический выключатель. Они весьма популярны для монтажа в домашних условиях.

Устройство

И так для наглядности представим простейшую схему подключения через УЗО лампочки:

Из схемы видно, что при нормальном режиме работы УЗО, когда его подвижные контакты замкнуты, ток I1 величиной, к примеру, 5 Ампер от фазного провода проходит через магнитопровод УЗО, затем через лампочку, и возвращается в сеть по нулевому проводнику, так же через магнитопровод УЗО, при этом величина тока I2 равна величине тока I1 и составляет 5 Ампер.

Согласно закону электромагнитной индукции ток I1 проходя через магнитопровод УЗО создает в нем магнитный поток Ф1 условной величиной равной 5 единиц, в свою очередь ток I2 так же создает в магнитопроводе  магнитный поток Ф2 такой же величины равной 5 единиц, но так как направление тока I2 противоположно направлению тока I1, то и создаваемый им магнитный поток Ф2 так же противоположен магнитному потоку Ф1, т.е. магнитные потоки Ф1 и Ф2 направлены встречно по отношению друг к другу и соответственно, при равных значениях входящего и  выходящего токов, уравновешивают друг друга, в результате чего суммарный магнитный поток в магнитопроводе равен нулю:

Фсумм= Ф1+ Ф2=5+(-5)=0

 Так как суммарный магнитный поток в магнитопроводе отсутствует (равен нулю), во вторичной обмотке ток не индуктируется. Подвижные контакты замкнуты, электрическая цепь включена и находится в нормальном режиме работы.

Теперь представим, что одного из проводов электрической цепи коснулся человек. При этом часть электрического ток начинает протекать через тело человека создавая непосредственную угрозу для его жизни и здоровья:

В такой ситуации часть тока электрической цепи поступающая от фазного провода не будет возвращаться в сеть, а проходя через тело человека будет уходить в землю следовательно ток I2 который будет возвращаться в сеть через магнитопровод УЗО по нулевому проводу будет меньше тока I1 поступающего в сеть, соответственно и величина магнитного потока Ф1 станет больше величины магнитного потока Ф2, в результате чего в магнитопроводе УЗО суммарный магнитный поток уже не будет равен нулю.

К примеру ток I1=6А, ток I2=5,5А, т.е. 0,5 Ампера протекает через тело человека в землю (т.е. 0,5 Ампера — ток утечки), тогда магнитный поток Ф1 будет равен 6 условных единиц, а магнитный поток Ф2 — 5,5 условных единиц тогда суммарный магнитный поток будет равен:

Фсумм= Ф1+ Ф2=6+(-5,5)=0,5 усл. ед.

Возникший суммарный магнитный магнитный поток индуктирует электрический ток во вторичной обмотке который проходя через магнитоэлектрическое реле приводит его в работу, а оно, в свою очередь,  размыкает подвижные контакты отключая электрическую цепь.

Проверка работоспособности УЗО осуществляется нажатием кнопки «ТЕСТ». Нажатие данной кнопки искусственно создает в УЗО утечку тока, что должно привести к отключению УЗО.

Принцип работы

Для защиты сети от КЗ используют автоматические выключатели, которые всегда должны ставиться вместе с УЗО

Сетевое напряжение подводится к электроприборам по двум проводам, один из которых является нейтральным, а второй фазовым. Нейтральный провод соединен с землей, а на фазовом находится переменное напряжение 220 В. При нормальной работе оборудования в каждом проводе течет ток одной и той же величины, но разный по направлению.

Если к оголенному фазовому проводу прикоснется человек, то через его тело начнет течь ток, который замыкается на землю. Этот ток называют током утечки. В фазовом проводе общий ток сразу же повышается на величину тока утечки, а в нулевом остается на том же уровне.

УЗО с помощью дифференциального трансформатора фиксирует возникшую разницу и мгновенно разрывает контакты сети. Отключение происходит очень быстро, за доли секунды, и критического поражения не происходит.

Такие УЗО называются «защитного типа» и выпускаются на разные токи утечки: 6, 10, 30 мА. Для обычных помещений устройства на 30 мА обеспечивают надежную защиту человека. В помещениях с повышенной опасностью (ванные комнаты, сырые подвалы) больше подойдут устройства с меньшим током утечки.

Токи утечки возникают со временем и в проводке за счет ухудшения изоляции. Они могут достигать значительных величин, особенно в больших домах с распределенной электрической сетью, и вызывать возгорание. Для предупреждения пожаров ставят УЗО 100-300 мА, которые так и называют «пожарные».

Необходимо учесть, что все эти устройства реагируют только на возникновение тока утечки. Они не защищают сеть от короткого замыкания, потому что при КЗ не возникает дисбаланса токов в нейтральном и фазовом проводниках, хотя он и увеличивается в недопустимые тысячи раз. Для защиты сети от КЗ используют автоматические выключатели, которые всегда должны ставиться вместе с УЗО.

Целесообразность использования УЗО

Рассмотрим, для чего нужно использовать УЗО и от каких негативных факторов воздействия устройство обеспечивает защиту.

В первую очередь — замыкание фазы на корпус электротехники. В основном к проблемным участкам относят ТЭНы нагревателей и стиральных машин. Стоит заметить, что пробой образуется только в том случае, когда теплообразующая деталь нагревается под действием тока.

Также при некорректном подключении проводов. Например, если используются скрутки без клеммной коробки, которые в последующем утапливаются в стене и закрываются слоем штукатурки. Поскольку поверхность имеет повышенную влажность, эта скрутка и будет пробоем, дающим утечку в стену.

Дифференциальный защитный механизм в этом случае будет постоянно выполнять обесточивание линии пока участок полностью не высохнет или пока не будет переделан соединительный узел.

Автоматическая защита эффективно применяется в условиях быта: в электрических группах для ванной комнаты, кухни и розетках, с большим количеством питающихся приборов. Идеальный вариант, когда такого рода устройства установлены на каждой группе розеток

Сфера применения обзорных аппаратов довольно разнообразна — от общественных построек до масштабных предприятий. Ими комплектуются электротехнические конструкции и схемы, предназначенные для приема и распределения: щитки в жилых домах, системы снабжения током для индивидуального потребления и т.д. Главное при этоом – правильно выбрать УЗО по мощности.

Когда УЗО нет смысла ставить

Устройство защитного отключения реагирует лишь на утечку тока, и только. То есть, оно сравнивает параметры входящего и выходящего тока, и если разница существенна, то происходит его срабатывание. В свою очередь нужно понимать, что при различных проблемах с электропроводкой ставить УЗО нет смысла.

Например, когда у вас старая электропроводка, то УЗО может все время срабатывать, реагируя на утечки тока. Поэтому в данном случае не рекомендуется устанавливать защитное устройство на весь дом. Через него следует подключать лишь отдельные электроприборы, которые отличаются повышенной опасностью.

Замена и ремонтопригодность

Стоит отметить, что поломки могут возникнуть практически на любом устройстве защиты. Если не получится устранить ее моментально, то устройство защиты может выйти из строя. Поэтому придется покупать новый прибор. Стоимость дифференциального автомата намного выше, нежели устройства защитного отключения и простого автоматического выключателя. А в том случае если вы устанавливаете УЗО и автоматический выключатель, то при поломке один из приборов будет целым, не потребуется проводить его замену. А это существенно снизятся затраты на ремонт.

В том случае если произошла поломка любого устройства защиты (например, автоматического дифференциального выключателя), то все потребители, которые запитываются через него, необходимо отключать. Если же неисправен УЗО, то допускается шунтировать его цепи и подавать питание только лишь через автоматический выключатель. Как вы понимаете, если случилась неисправность в дифференциальном автомате, то «схитрить» так у вас не получится. Нужно будет заменить его новым либо же на определенное время установить обычный автоматический выключатель.

Для чего нужно УЗО в квартире

В старых многоквартирных домах, нередко в электропроводке отсутствует третий защитный проводник, в котором должно находиться заземление. При такой схеме электромонтажа, мощные приборы, «масса» которых соединяется с заземляющим выводом розетки, не оказываются защищены, и если произойдёт утечка фазного тока на корпус, то прибор может представлять серьёзную угрозу для жизни и здоровья.

Если установить УЗО в квартире, не оснащённой заземляющим проводником, то при утечке электричества, домашняя электропроводка не будет автоматически отсоединена от общей сети.

Как правило, воздействие тока, при прикосновении человека к корпусу прибора, в этом случае будет составлять ничтожно малое время, поэтому негативное проявление опасного напряжения, практически не наблюдается.

Если квартира подключена к общему заземлению, то произойдёт автоматическое отключение электричества в момент, когда произойдёт «пробой» на корпус.

Для чего нужно УЗО в квартире, теперь понятно, но для чего использовать данное устройство для частного домовладения?

УЗО в частном доме

Многие частные застройщики не понимают, для чего нужно УЗО в доме, ведь такой объект можно без труда оборудовать качественным заземлением, которое обеспечит «утилизацию» опасного напряжения с корпуса любого электроприбора. Так для чего же нужно устройство защитного отключения в частном доме?

Подключение качественного заземляющего проводника, позволяет предохранить человека от тяжёлых электротравм при прикосновении к корпусу, на который произошла утечка, но в этом случае отключение тока не происходит, а между «землёй» и фазой, в самом устройстве, может образоваться электрическая дуга, которая часто является причиной возникновения пожара.

Чтобы обезопасить внутренние проводники от такого эффекта, необходимо все приборы, оснащённые заземляющим проводом отключать из розетки после использования из, либо нужно ставить УЗО в цепь электрического прибора. Далее пойдёт речь о том для чего устанавливать защитное устройство в ванной комнате.

Типы УЗО по принципу срабатывания

По принципу срабатывания УЗО подразделяют на электронные и электромеханические. Электронные УЗО на порядок дешевле, чем электромеханические УЗО. Это объясняется его меньшей надежностью и дешевизной производства. Электронное УЗО «питается» от сети, и работа электронного УЗО зависит от параметров и качества этой самой электросети.

Приведу такой пример, у нас отгорел ноль в этажном щитке, соответственно пропадет питание электронного УЗО и оно не будет работать. И если в этом время произойдет замыкание фазы на корпус прибора, а человек его коснется, то электронное УЗО не сработает, т.к. оно просто напросто не работает, нет питания электроники из-за обрыва нуля. Или если по-простому электроника – это электроника, а китайская электроника – это вдвойне «электроника», которая может отказать в любой момент. Поэтому электромеханическое УЗО, которое не зависит от состояния сети, намного надежнее, чем электронное УЗО.

В основе принципа действия лежит сравнение входящего и выходящего тока УЗО обычного дифференциального трансформатора тока, и если ток не равен и больше уставки (номинальный отключающий ток УЗО в мА), как уже указывалось выше, то УЗО отключается.

По этим схемам можно определить, электронное УЗО или электромеханическое, схемы наносят на корпуса УЗО.

Известные производители, такие как ABB, Шнайдер Электрик, Хагер или Легранд не производят электронных УЗО, только электромеханические УЗО. Я ставлю в свои электрощиты электромеханические УЗО.

Для сравнения электронного и электромеханического УЗО предлагаю фото с их “внутренностями”. Я бы выложил электронное УЗО, какого-либо известного бренда, а не китайского, но, как писал выше, АББ, Шнайдер Электрик, Легранд и другие серьезные производители, не выпускают электронных УЗО.

Типы УЗО АС, А, В

В зависимости от типа, УЗО обязано отключаться от разного вида утечек тока, есть УЗО, которые отключают только переменный ток, есть УЗО которые переменный и пульсирующий ток:

УЗО тип АС реагирует на мгновенный переменный дифференциальный ток утечки, т.е. это обычные потребители: освещение,  теплые полы, холодильники, конвекторы и др. Тип УЗО АС обозначается на панели, это либо буквы АС, либо специальный символ (пиктограмма)
или и то и другое вместе.

УЗО тип А реагирует, как на переменный, так и на пульсирующий ток утечки, который может медленно нарастать или возникать внезапно. Это приборы, в которых используются выпрямители и импульсные блоки питания: компьютеры, стиральные машинки, телевизоры, посудомойки, микроволновки, т.е. там, где всем управляет электроника. В некоторых инструкциях на современные электроприборы отдельно указывается, что необходима установка УЗО типа А. Пиктограмма для УЗО тип А выглядит следующим образом

УЗО тип А дороже, чем УЗО тип АС, т.к. «охватывает» бОльшую зону защиты. Но следует отметить, что уровень защиты с УЗО типа АС выше, чем если бы УЗО не было бы вообще.

ПУЭ 7.1.78. В зданиях могут применяться УЗО типа “А”, реагирующие как на переменные, так и на пульсирующие токи повреждений, или “АС”, реагирующие только на переменные токи утечки. Источником пульсирующего тока являются, например, стиральные машины с регуляторами скорости, регулируемые источники света, телевизоры, видеомагнитофоны, персональные компьютеры и др.

Часто у читателей возникает вопрос: “Какое УЗО поставить на холодильник, стиральную машинку, посудомойку, варочную панель и т.д.?”. Самый правильный ответ, вы найдете в инструкциях на бытовую технику.

Но, например, в Европе разрешено устанавливать УЗО только тип А. УЗО тип АС запрещены.

УЗО тип В – редкость в России, их применяют в промышленности, где помимо прочих видов утечек, есть утечки выпрямленного тока, в быту УЗО тип В не применяют.

Схема УЗО в сети однофазного напряжения

В советское время проводка в домах строилась по двухпроводной схеме. В каждой розетке присутствовал фазный и нулевой провод. С приходом зарубежных стандартов ситуация изменилась. Теперь, согласно ПУЭ, к каждой розетке должен подводиться отдельный заземляющий проводник.

В результате в одних домах «земля» предусмотрена и, как положено, идет стояком по квартирным щитам. В других она отсутствует. Заземление имеется на трансформаторной подстанции, питающей старый дом. Это создает путаницу в вопросах правильного подключения УЗО.

Типовая схема 1 — общее УЗО на вводе

Общее устройство защитного отключения необходимо подсоединить между вводным и групповыми автоматическими выключателями. Схема применима для небольших однокомнатных квартир с проводкой в хорошем состоянии.

Этот вариант отличается яркими достоинствами. Среди них:

• одно устройство стоит недорого и требует меньше времени на наладку;
• простой выбор устройства, ведь не нужно подбирать УЗО со своей уставкой для каждой комнаты в отдельности.

Недостатки более весомые:

• если произошло замыкание на землю, отключится вся квартира (нет селективности защиты);
• в больших квартирах возможны ложные срабатывания и отключения света.

к содержанию ↑

Типовая схема 2 — общее вводное УЗО + однофазный счетчик

Электроэнергия стоит денег. Поэтому на вводе в квартиру всегда устанавливается электрический счетчик. Чтобы у поставщика энергии не возникло вопросов к монтажу щитка, все элементы необходимо установить правильно по схеме.

Устройство защитного отключения подсоединяется ко 2-му и 4-му выводам прибора учета с соблюдением «полярности». Вывод счетчика № 2 идет на фазный вход УЗО «L», а № 4 на нулевой «N». Они располагаются сверху защитного устройства. Выходные клеммы находятся в нижней части прибора. Отходящий нулевой провод подключается к нейтральной N шине, а фазные расходятся по автоматическим выключателям и комнатам квартиры.

Положительные свойства схемы:

• не нужно делать отдельного щитка для защиты, что позволяет сократить время на монтаж проводки;
• низкие расходы, ведь достаточно купить 1 защитное устройство.

Отрицательные:

• если квартира отключилась, то непонятно, где именно находится проблема;
• если УЗО неисправно, то напряжение пропадет во всей квартире.

Типовая схема 3 — вводное и групповые УЗО + прибор учета электроэнергии

Схема является усовершенствованной версией предыдущей. Выходы счетчика 2 и 3 подключаются на вход общего УЗО. Затем фазный провод с защитного устройства подсоединяется на автоматический выключатель. Нулевой же с УЗО идет на N шину. Далее L провод с автомата раскидывается по отдельным для каждой комнаты устройствам защиты. Их может быть неограниченное количество. Но обычно не более 3-7 штук. Нулевой провод для группы защитных устройств берется с N шины.

Достоинства схемы:

• отключается только та комната, в которой произошло замыкание (селективность защиты);
• возможность подбора тока утечки под конкретного потребителя.

Недостатки:

• многократно возрастают затраты на покупку и установку защитных устройств;
• выбор тока срабатывания требует профессионального подхода со знанием дела.

Варианты подключения

Прежде, чем перейти к типовым схемам подключения, необходимо рассказать о нескольких общих правилах:

1. Устройства данного типа должны быть в паре с АВ, как мы уже упоминали выше, это связано с тем, что защитных устройств не оборудовано защитой от КЗ.
2. Величина номинального тока защитного устройства, она должна быть на ступень выше, чем у стоящего с ним в паре АВ.
3. Нельзя путать входные и выходные контакты. То есть, на вход, помеченный, как правило, «1» должна подаваться фаза, на «N» — ноль. Соответственно, «2» — это выход фазы, а «N» — нуля.
4. Ноль после аппарат не должен соединяться с нулем до него.

Теперь рассмотрим самую простую схему, в которой на каждую линию установлена защита от КЗ и тока утечки.

УЗО на каждую линию

В данном случае все просто, на вход устанавливается АВ (А на рис. 7) с номинальным током 40 А. После него стоит общее устройство (В), его еще называют противопожарным. У данного устройства ток утечки должен быть не менее 100 мА, номинальный ток, как минимум – 50 А (см. пункт 2 общих правил, указанных выше). Далее идут две связки УЗО-АВ (С-Е и D-F). Параметр номинального тока у «С» и «D» — 16 A. Для «E» и «F» это параметр должен быть на ступень выше, в нашем случае – это 20 А. Что касается величины отключающего тока, то для влажных помещений этот показатель должен быть 10 мА, для остальных групп потребителей – 30 мА.

Такой вариант подключения самый простой и надежны, но при этом и более затратный. Для двух внутренних линий его еще можно использовать, но когда их число от 4-х и больше имеет смысл ставить одно устройство защиты на группу АВ. Пример такой схемы приведен нижне.

Пример качественной селективной схемы

Как видите в данной схеме у нас установлено одно общее (противопожарное) защитное устройство и четыре групповых на освещение, кухню, розетки и ванную комнату. Такой вариант подключения позволяет существенно сократить затраты, по сравнению со схемой, где на каждую линию подключается связка УЗО-АВ. Помимо этого обеспечивается необходимый уровень защиты.

В заключение несколько слов о необходимости защитного заземления. Для нормального функционирования УЗО оно необходимо. В интернете можно найти схему включения без PE (собственно она ничем не отличается от обычной), но следует заметить, что сработка будет только в том случае, когда произойдет контакт с батарей, трубами холодной или горячей воды и т.д.

Этапы работы

Монтаж возле потребителя:

1. Размечаем место установки корпуса и просверливаем отверстия для монтажа.
2. Монтируем корпус и подводим провода.
3. Проверяем отсутствие напряжения на фазе, зачищаем провода ножом и заводим в соответствующие разъемы с маркировкой L и N, строго соблюдая полярность, как указано на схеме.
4. УЗО фиксируется на DIN рейке в корпусе, после чего можно подать напряжение и проверить работу нажав кнопку «TEST»

Монтаж в электрощите:

1. Найти необходимую пару проводов и определить полярность.
2. Отключить питание и зачистить проводники.
3. Установить УЗО на DIN рейку и подсоединить провода, к соответствующим разъемам, соблюдая полярность.
4. Включить питание и протестировать работу.

Современные аппараты защиты выполнены таким образом, что ошибиться в установке невозможно. Основная ошибка допускается на стадии расчета, как правило, это неверный выбор предела рабочего тока относительно параметров автоматического выключателя.

Если данное значение ниже или соответствует тому, на которое рассчитан АВ, то устройство защиты выходит из строя и в большинстве случаев, восстановлению не подлежит.

Сводная таблица отличительных характеристик модулей

Всю свою информацию для простоты и краткости свел в таблицу сравнения характеристик рассматриваемых защит.

Характеристики модулей	УЗО	Дифавтомат
Назначение и задачи.	Защищает только от токов утечек. При перегрузках и коротких замыканиях сгорает.	Защищает от любых токов: утечек, перегрузок или коротких замыканий.
Обозначение номинального тока.	Вначале пишется цифровое выражение из стандартного ряда шкалы токов, а за ними — буква А. Пример: 16 А.	Вначале пишется буква, обозначающая класс времятоковой характеристики автомата, а за ней — цифра номинала в амперах. Пример: С 16.
Схема на корпусе.	Изображается только дифференциальный орган.	Изображается дифференциальный орган, тепловой расцепитель и электромагнит отсечки.
Выбор при покупке.	Требуется дополнительно подбирать автоматический выключатель по уставке срабатывания.	Проще.
Место в монтажном щитке.	Больше: требует повышенного пространства для монтажа защитного автомата.	Меньше.
Условия монтажа.	Сложнее, требуются дополнительные подключения.	Проще.
Техническое наименование.	Дифференциальный выключатель	Автоматический дифференциальный выключатель
Сокращенное обозначение.	ВД	АВДТ
Ремонтопригодность и замена.	Дешевле.	Дороже.
Стоимость.	Дешевле.	Дороже.

Для тех, кто хочет дополнительно посмотреть видеоролик по этой теме рекомендую работу владельца «Заметки электрика».

Выводы и полезное видео по теме

Чтобы лучше ориентироваться в устройствах защиты и выбрать правильное решение в зависимости от ситуации, предлагаем просмотреть тематические видеоролики.

Интересная информация о принципе работы и монтаже УЗО:

Несколько советов от профессионального электрика:

Что сыграло роль при выборе дифавтомата: