Содержание страницы [Скрыть]
УЗО — назначение, принцип
УЗО — назначение, принцип работы, выбор в квартире и в доме
Устройство защитного отключения (УЗО) предназначено для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции токоведущих частей электрооборудования, при случайном прикосновении к неизолированным токоведущим частям электрооборудования и для защиты имущества от теплового воздействия электрического тока (опасности возникновения пожара).
- УЗО может устанавливаться во вводно-распределительных устройствах (ВРУ), распределительных щитах (РЩ), групповых щитках (квартирных и этажных), а также для защиты отдельных потребителей электроэнергии.
- Функционально УЗО можно определить как быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток утечки в проводниках, питающих электроэнергией защищаемую электроустановку. Когда в электрическом приборе нарушается изоляция токоведущего провода, его корпус может оказаться под напряжением. В случае прикосновения к корпусу прибора может возникнуть ток замыкания на землю, и если корпус не заземлен, то человека ударит током. Если при прикосновении человека к токоведущим частям через него начинает проходить ток, то УЗО моментально зарегистрирует утечку тока в сети и отключит питание аварийного участка электроустановки.
Принцип работы УЗО. Говоря простым языком, в УЗО происходит сравнение тока, уходящего в нагрузку, с током, который вернулся из нагрузки, т. е. тока, проходящего по фазному проводнику, с током, протекающим по нулевому проводнику. Если изоляция электропроводки не повреждена и электроприбор полностью исправен, то эти токи должны быть равны Рис. 1. . При возникновении в цепи тока утечки значение фазного и нулевого тока становится равным. УЗО регистрирует это изменение и сравнит его со значением номинального тока утечки. Если ток утечки в цепи больше номинального —УЗО отключает питание защищаемой цепи, разрывая фазу и ноль
.Рис. 1. Схема подключения стиральной машины через УЗО
Проверка УЗО.
Для проверки исправности УЗО предусмотрена цепь тестирования (кнопка «Тест»), работающая за счет искусственного создания дифференциального тока утечки. Работоспособное УЗО должно моментально отключить питание. Такую проверку рекомендуется проводить один раз в месяц.
Установка УЗО.
Устройства с током утечки 10 мA и 30 мА защищают человека; УЗО с током утечки 100 и 300 мА ставятся в качестве вводного устройства (например, на вводе в коттедж) и предназначены для защиты от пожара. Для квартиры можно поставить одно УЗО с током утечки 30 мА в квартирном электрическом щитке на лестничной площадке. Но в случае возникновения тока утечки устройство обесточит квартиру полностью. Поэтому лучше установить УЗО
Рис. 2. Схема нормальной работы трехфазного УЗО:
на групповую электрическую цепь — группу освещения, группу розеток, стиральную машину, помещение с повышенной опасностью поражения током. Если возник ток утечки в групповой цепи, например в группе розеток, то будет отключена только эта группа, а другие электроприборы будут работать. На розеточную группу и осветительную сеть можно ставить УЗО на 30 мА. Для защиты розеток в ванной комнате, а также розеток для электропитания оборудования, работающего на земле, ставится УЗО с током утечки 10мА, если для них выделены отдельные линии. Если в электрической цепи есть нулевой заземляющий проводник, то ток через него пойдет на землю, если его нет, то ток через рабочий нулевой проводник может пройти через тело человека. УЗО ставится как на вводе, так и на отдельные группы электрических приборов. Ставится дифференциальный автомат (автомат и УЗО)или УЗО и автомат для защиты от сверхтоков; номинальный ток нагрузки УЗО должен быть на ступень выше или равен номинальному току автомата защиты. УЗО может сработать и при выключенном автомате (отключенной фазе), если по нулевому проводу потек ток.
УЗО не может различить, что именно включено в электрическую цепь — человек или электроприбор. Если человек возьмется одновременно за фазу и рабочий ноль, то тока утечки не будет. Если тока утечки нет, то для УЗО все в порядке.
Производители УЗО.
Есть признанные производители УЗО «Legrand», «Moeller», ABB, «Siemens», «Schneider Electric», а также российские — «Астро-УЗО», ИЭК, ДЭК. Качественная работа УЗОв первую очередь зависит от высокого качества элементов, входящих в его состав. Наиболее известные производители используют более качественные детали.
Основные параметры УЗО
Номинальное напряжение ( U n) — значение напряжения, при котором устройство работоспособно. Его устанавливает изготовитель УЗО; обычно 220 или 380 В. Равенство напряжения в сети и номинального напряжения особенно важно для электронных УЗО. От Этого сильно зависит их работоспособность.
Номинальный ток (In) — максимальный ток, при котором УЗО сохраняет свою работоспособность продолжительное время. Номинальный ток УЗО выбирается из ряда: 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 63,80, 100, 125 А. Для дифференциального автомата дополнительно указывается номинальный ток автоматического выключателя в составе УЗО. Номинальный ток дифференциальных автоматов выбирается из ряда: 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125 А. Номинальный отключающий дифференциальный ток (I d n ) —ток утечки. Основная характеристика УЗО. Данное значение показывает величину дифференциального тока, при котором УЗО должно срабатывать. Номинальный отключающий дифференциальный ток УЗО выбирается из ряда: 6, 10, 30, 100, 300, 500 мА.
Номинальный условный ток короткого замыкания (Inc)
Характеристика, определяющая надежность и прочность устройства, качество исполнения его механизма и электрических соединений при протекании сверхтока (тока короткого замыкания в сети); значение этого параметра проверяется при сертификационных испытаниях. Еще этот параметр называют стойкостью к току короткого замыкания. Автомат, который защищает цепь сработает на отключение, но это произойдет через 10 мс. Все это время УЗО будет находиться под воздействием сверхтока; если оно сохраняет работоспособность, то качество считается высоким. Значения номинального тока короткого замыкания стандартизованы и равны 3000, 4500, 6000 и 10 000 А. Минимально допустимое значение — 3000 А. К УЗО с задержкой срабатывания предъявляются повышенные требования по величине тока короткого замыкания. Такие УЗО устанавливают на вводе, поэтому они находятся под воздействием сверхтока более продолжительное время.
Номинальная коммутационная способность (Im)
Должна быть не менее чем в 10 раз больше номинального тока или равна 500 А.Качественные устройства имеют, как правило, гораздо более высокую коммутационную способность, в пределах 1000—1500 А. Такие устройства надежнее, и в аварийной ситуации, например при коротком замыкании на землю, УЗО, опережая автомат защиты, гарантированно произведет отключение электроустановки. На лицевой панели УЗО (рис. 3) указываются следующие его параметры:
• номинальное напряжение;
• номинальный ток;
• ток утечки;
• номинальный условный ток короткого замыкания;
• тип УЗО (например, АС — реагирует только на переменный токоутечки).
Рис. 3. Внешний вид УЗО
Типы УЗО
1. Без встроенной защиты от сверхтоков. Такое УЗО просто реагирует на ток утечки.
2. С встроенной защитой от сверхтоков. Совмещает в себе функции УЗО и автомата для защиты от сверхтоков, называется дифференциальный автомат.
3. Тип АС реагирует только на переменный ток утечки.
4. Тип А реагирует на переменный и постоянный ток. Там, где име-ются выпрямители и тиристоры, при пробое изоляции возможна утечка постоянного тока. Эти устройства имеют более сложную конструкцию, стоят дороже.
5. Тип S — селективное (с выдержкой по времени отключения); такое УЗО необходимо там, где используется система автоматического ввода резерва (АВР).
6. Тип G — то же, что и S, но с меньшей выдержкой времени.
Конструкция УЗО
УЗО по конструкции бывают электромеханические (независимые от напряжения питания) и электронные (зависимые от напряжения питания). Для работы электронного УЗО необходимо дополнительное питание. Если на линии до УЗО пропал рабочий ноль, а фаза — нет и человек взялся рукой за заземленный корпус нагрузки или за фазу, то электронное УЗО не отключится. Электромеханическое УЗО в таком случае сработает. Электронные УЗО стоят значит Дифференциальный автомат в квартире и в доме Предохранитель в квартире и в доме телько дешевле, но для обеспечения электробезопасности электромеханические предпочтительнее. Подавляющее большинство случаев поражения электротоком так или иначе связано с утечкой тока — ситуацией, которую распознает УЗО.
Дифференциальный автомат
Дифференциальный автомат (АД) совмещает в себе функции УЗО и автомата для защиты от сверхтоков. Устройство сработает при перегрузке по току, коротком замыкании, возникновении тока утечки. Преимуществом этого устройства является меньший размер, что особенно важно там, где мало места для установки. Недостатком является то, что после срабатывания простейших АД нельзя определить причину срабатывания. Благодаря высокому быстродействию АД обеспечивают эффективную защиту человека от поражения электрическим током в случае прикосновения к токоведущим частям или оказавшимся под напряжением в результате повреждения изоляции нетоковедущим частям. Дифференциальный автомат (рис. 4) срабатывает в обоих случаях-как при утечке тока на землю, так и при коротких замыканиях и перегрузке. Подобно УЗО, дифференциальные автоматы выпускаются рассчитанными на разный рабочий ток и на разный ток утечки. Многие АД имеют специальную индикацию, которая при срабатывании показывает, по какой именно причине произошел разрыв цепи: короткого замыкания или утечки. Удобным применение такого автомата оказывается в случае, когда на установку двух отдельных устройств в электрошкафу не хватает места. Часто стоимость раздельно поставляемых УЗО и автоматического выключателя ниже, чем стоимость заменяющего их дифференциального автомата. Дифференциальный автомат выбирается с учетом расчетного суммарного токов утечки. Необходимо выбирать такие дифференциальные автоматы, которые имеют максимальную коммутационную способность для групповых устройств, — на уровне 6000 А,а для конечных — не менее 3000 А.
Из числа электронных дифференциальных автоматов предпочтение следует отдавать тем, которые имеют защиту от обрыва нулевого проводника — обрыв может привести к потере дифференциальными автоматами напряжения питания, что делает их неработоспособными. Для наилучшей защиты от вышедшего из-под контроля то-ка целесообразно устанавливать отдельные дифференциальные выключатели на каждую ветвь потребления тока с разными характеристиками нагрузки. Например, для предотвращения пожара на кухне, на которой находится множество мощных электрики приборов, потребуются менее чувствительные выключатели. А то они не будут отключать электричество от каждого скачка тока, вызванного включившимся холодильником. А для защиты выделенной линии в ванную комнату и в детскую нужно поставить самые чувствительные устройства, реагирующие на утечку тока 10 мА.
Рабочие параметры дифференциальных выключателей (номинальное напряжение, номинальный ток, номинальный отключающий дифференциальный ток) выбираются на основании технических параметров проектируемой электроустановки. Качество и надежность работы выключателей определяются рядом параметров, прежде всего номинальным условным током короткого замыкания Inc и номинальной включающей и отключающей(коммутационной) способностью Номинальный условный ток короткого замыкания Inc — характеристика, определяющая надежность и прочность устройства, качество исполнения его механизма и электрических соединений (минимальное допустимое значение — 3000 А)Коммутационная способность согласно требованиям норм должна быть не менее десятикратного значения номинального тока или 500 А (берется большее значение). Качественные устройства имеют, как правило, гораздо более высокую коммутационную способность — 1000, 1500 А.
Рис. 4. Дифференциальный автомат
Предохранители
По названию понятно, что эти устройства что-то от чего-то предохраняют. Так и есть на самом деле. Они предохраняют потребителей от сверхвысоких токов и коротких замыканий — в общем, от перегрузок в сети. К предохранителям относятся всем известные пробки и плавкие вставки, которые используются в распределительных щитах. Предохранители бывают одноразовые и многократного использования. К последним можно отнести и обычные ВА. Пробки представляют собой фарфоровую оболочку в виде цилиндра, которая заключает в себе вставку — стеклянную трубку с тонким проводником внутри и контактами на торцах (рис. 5). Вкручиваются такие пробки на щитке рядом со счетчиком, их цоколь очень похож на цоколь обычной лампы накаливания. Принцип работы такого устройства прост: ток высокого напряжения проходит через тонкий проводник внутри стеклянной трубки, проводник расплавляется и цепь разрывается — пробка перегорела. Плюсы пробки очевидны: она не зависит от работы механических устройств, в основе ее работы — физические свойства материалов. Минусы также понятны: раз сработав, она нуждается в замене. Это будет не один щелчок рычагом выключателя, а замена перегоревшего элемента. Автоматические предохранители. Эти механизмы напоминают внешним видом обычную пробку (рис. 6).
Рис. 5. Предохранитель с плавкой вставкой
Рис. 6. Автоматический предохранитель
Отличие заключается в том, что вместо сменных плавких вставок применяются тепловые расцепители. Такой предохранитель, если он среагировал на повышенное напряжение или короткое замыкание, можно привести в рабочее состояние нажатием кнопки; менять сгоревшую плавкую вставку не нужно.