Что делает УЗО? УЗО - это выключатель дифференциального тока. Он сравнивает ток, ушедший в квартиру, с током, который вернулся из квартиры. Если эти токи оказываются разными, УЗО отключает напряжение.

В каких случаях это свойство УЗО оказывается полезно? В случаях повреждения изоляции проводов в электроприборах. Например, внутри стиральной машинки повреждена изоляция на фазном проводе, в результате чего он коснулся корпуса. УЗО тут же отключит электричество, потому что ток, ушедший в квартиру по фазному проводу, не вернулся в УЗО (с корпуса машинки он по проводу «заземления» вернулся в щиток, минуя УЗО, и следовательно, входящий и исходящий токи через УЗО оказались различны).

При неосторожном обращении с электропроводкой. Вот классический пример. Мужчина сверлит стену, опираясь голой ногой на батарею, и попадает в фазный провод. Ток, пройдя по цепи «металлический корпус дрели - рука - грудная клетка - нога - батарея» вызывает паралич сердца и/или остановку дыхания. Но если есть УЗО, то оно сразу «почувствует», что часть тока не вернулась (та часть, которая прошла через человека и ушла в батарею). Напряжение будет отключено столь быстро, что беды не случится. Конечно, человека током дёрнет, но не более того.

При неосторожном обращении с электроприборами. Вот классический пример. Мужчина сидит на краю ванной, а в ванной - его жена, застрахованная на приличную сумму. И он случайно роняет ей в воду радиоприёмник, включённый в розетку... Думаю, принцип ясен - ток не вернулся в УЗО, а ушёл по трубам в землю и т.д. Отметим, что ситуация, когда часть тока не возвращается в УЗО, называется «утечка тока».

Когда УЗО не поможет

Увы, УЗО не так уж интеллектуально, чтобы различить, что именно включено в электрическую цепь - человек или лампочка. Если утечки тока нет - всё в порядке. Почему тогда считается, что УЗО значительно повышает безопасность? Да потому, что подавляющее большинство случаев поражения электрическим током так или иначе связано с утечкой тока - ситуацией, которую распознает УЗО. Вероятность возникновения опасных для жизни ситуаций (т.е. когда ток проходит через грудь) без утечки значительно ниже.

Сколько штук УЗО нужно иметь?

Для обеспечения безопасности от поражения током вполне достаточно одного на всю квартиру. Другое дело - вопрос удобства. Конечно, лучше, если в случае какой-либо проблемы с электропроводкой или электроприборами отключалась только соответствующая линия, а не обесточивалась вся квартира. Более чем одно УЗО, как правило, удаётся установить лишь в индивидуальный внутриквартирный щиток, специально для этого спроектированный. В «родном» щитке на лестничной площадке для этого обычно не хватает места.

Когда УЗО используется для какой-то одной линии и с него ток поступает непосредственно к потребителю, оно должно иметь встроенный ограничитель максимального тока. Если поставить простое УЗО, то в случае короткого замыкания оно может выйти из строя. Или при долговременной перегрузке по току будет постоянно греться и в конце концов также испортится (например, начнёт отключаться без особой на то причины). Такое устройство, т.е. УЗО и «автомат» в одном корпусе, стоит раза в 2 больше, чем простое УЗО. Например, фирменные аппараты стоят соответственно порядка 50 и 100 долларов за штуку.

Таким образом, если вы видите на простом УЗО надпись «40А», это не значит, что оно отключится при 60А, а значит, что при 60А оно через какое-то время перегорит.

В каких случаях установка УЗО нецелесообразна?

Например, в случае старой ветхой проводки. Свойство УЗО обнаруживать утечку тока может принести больше проблем, чем пользы, если оно начнёт непредсказуемо срабатывать. А при старой электропроводке это может начаться в любой момент (даже при первом включении УЗО). Поэтому в этой ситуации лучшим выбором, возможно, будет не устанавливать УЗО в цепь электроснабжения всей квартиры, а в местах с повышенной опасностью использовать розетки со встроенным УЗО.

УЗО разделяют на типы:

АС - реагирующие на дифференциальный синусоидальный переменный ток;
А - реагирующие на синусоидальный переменный и пульсирующий постоянный дифференциальные токи;
В - реагирующие на синусоидальный переменный, пульсирующий постоянный и постоянный дифференциальные токи.

Пункт 7.1.78 ПУЭ 7-го издания гласит: «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.».

Во Временных указаниях по применению УЗО в электроустановках жилых зданий (И. п. от 29.04.97 № 42-6/9-ЭТ, п. 4.10) указано:

«В жилых зданиях, как правило, должны применяться УЗО типа «А», реагирующие не только на переменные, но и на пульсирующие токи повреждений. Использование УЗО типа «АС», реагирующих только на переменные токи утечки, допускается в обоснованных случаях».

Следует отметить, что в последние годы резко возросло количество электроприборов с бестрансформаторным питанием.

Практически все персональные компьютеры, телевизоры, видеомагнитофоны имеют импульсные блоки питания, все последние модели электроинструмента, стиральных, швейных машин, бытовых кухонных электроприборов снабжены тиристорными регуляторами без разделительного трансформатора. Широко применяются различные светильники - торшеры, бра с тиристорными светорегуляторами.

Это означает, что вероятность возникновения утечки пульсирующего постоянного тока, а соответственно и поражения человека значительно возросла, что и явилось основанием для внедрения в широкую практику УЗО типа А.
В европейских странах, в соответствии с требованиями электротехнических норм, последние несколько лет ведется повсеместная замена УЗО типа АС на тип А.
В нашей стране также началось широкое внедрение УЗО типа А. Опытные проектировщики при выполнении ответственных заказов закладывают в проекты только УЗО типа А.

В таблице приведены осциллограммы токов в цепях, содержащих различные управляемые и неуправляемые вентильные элементы, и отмечена возможность применения в этих цепях УЗО типов А или АС.

УЗО типа В распространено крайне мало, его применяют в специальных промышленных электроустановках со смешанным питанием - переменным, выпрямленным и постоянным токами.

Схемы подключения УЗО в электроустановках зданий

Согласно ГОСТу Р 50571.3-94 (п. 413.1.3.2) необходимым условием нормального функционирования УЗО в электроустановке здания является отсутствие в зоне действия УЗО любых соединений нулевого рабочего проводника N с заземленными элементами электроустановки и нулевым защитным проводником РЕ.

В распределительных щитах электроустановок с системой заземления TN-C-S в точках разделения PEN-проводника необходимо предусмотреть раздельные зажимы или шины нулевого рабочего N и нулевого защитного РЕ-проводников.

Поскольку повреждение и старение изоляции возможны и в фазных, и в нулевом рабочем проводниках, а УЗО реагирует на утечку на землю с любого из них, на отходящих линиях следует устанавливать двух- и четырехполюсные автоматические выключатели. Только в этом случае возможно методом поочередного включения линий найти неисправную цепь, в том числе цепь с утечкой с нулевого проводника без демонтажа вводно-распределительного устройства, а также возможно отключить неисправную цепь для обеспечения работы остальной части электроустановки.

В ГОСТе Р 50571.9-94 «Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Применение мер защиты от сверхтоков» содержатся указания по выполнению и защите нулевого рабочего и нулевого защитного проводников.

В пункте 473.3.2 «Защита нулевого рабочего проводника» регламентируется порядок выполнения защиты нулевого рабочего проводника от тока короткого замыкания.

Пункт 473.3.2.1. Системы TT и TN:

а) в случаях, когда сечение нулевого рабочего проводника по крайней мере равно или эквивалентно сечению фазных проводников, не требуется предусматривать устройства обнаружения тока короткого замыкания в этом проводнике или устройства его отключения;

б) в случаях, когда сечение нулевого рабочего проводника меньше сечения фазных проводников, должно быть предусмотрено обнаружение тока короткого замыкания в нулевом рабочем проводнике, соответствующего его сечению, с воздействием на отключение фазных проводников. При этом отключение нулевого рабочего проводника является обязательным.

Однако не требуется обнаружение тока короткого замыкания в нулевом рабочем проводнике, если одновременно выполняются следующие условия:

нулевой рабочий проводник защищен от короткого замыкания с помощью защитного устройства фазных проводников цепи;

максимально ожидаемый ток, который может протекать по нулевому рабочему проводнику в нормальном режиме, значительно меньше значения длительно допустимого тока этого проводника.

Примечание. Второе условие выполняется, если передаваемая мощность как можно более равномерно распределяется между рабочими фазами. Например, если сумма мощностей электроприемников, включенных между фазой и нулевым рабочим проводником (освещение, штепсельные розетки), намного меньше суммарной мощности рассматриваемой цепи. Сечение нулевого рабочего проводника должно быть не меньше 50 % сечения фазного проводника.

Пункт 473.3.2.2. Система IT.

Системы IT, как правило, не должны иметь нулевого рабочего проводника. Однако в случаях применения системы IT с нулевым рабочим проводником необходимо предусматривать устройства обнаружения сверхтока в нулевом проводнике каждой цепи с воздействием на отключение всех проводников соответствующей цепи, находящихся под напряжением, включая нулевой рабочий проводник.

Не требуется выполнение таких мер, если:

нулевой рабочий проводник надежно защищен от коротких замыканий с помощью устройства, установленного со стороны питания, например на вводе в установку, в соответствии с правилами, указанными в п. 434.3 ГОСТа 50571.5;

рассматриваемая цепь защищена с помощью устройства защитного отключения, реагирующего на дифференциальный остаточный ток с током уставки не более 0,15 максимально допустимого тока нулевого рабочего проводника.

Такое устройство должно отключать все находящиеся под напряжением проводники соответствующей цепи, в том числе нулевой рабочий проводник.

Если требуется отключение нулевого рабочего проводника, то он должен отключаться после отключения фазных проводников, а включаться одновременно с фазными проводниками или ранее.

В ГОСТе Р 50571.3-94 в п. 413 «Защита от косвенного прикосновения» сформулированы требования к выполнению защитного заземления в системе ТТ.

Пункт 413.1.4. Система ТТ.

Пункт 413.1.4.1. Все открытые проводящие части, защищенные одним защитным устройством, должны присоединяться защитным проводником к одному заземляющему устройству. Если несколько защитных устройств установлены последовательно, то это требование применяется отдельно к каждой группе открытых проводящих частей, защищаемой каждым устройством.

Нейтральная точка или, если таковой не существует, фаза питающего генератора или трансформатора должны быть заземлены.

Пункт 413.1.4.2. Должно выполняться следующее условие:

RАIa - 50 В, где: RА - суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника; Ia - ток срабатывания защитного устройства.

Если защитное устройство является устройством защитного отключения и реагирует на дифференциальный ток, то под Ia подразумевается уставка защитного устройства по дифференциальному току IDn.

Если защитное устройство - устройство защиты от сверхтока, то оно должно быть:

либо устройством с обратно зависимой времятоковой характеристикой и Ia - значение тока, обеспечивающее время срабатывания устройства не более 5 с;

либо устройством с отсечкой тока и тогда Ia - уставка по току отсечки.

На рис. 1-11 приведены примеры схем электроустановок зданий, отвечающих требованиям современных нормативных документов, с применением УЗО (для примера взят номенклатурный ряд АСТРО*УЗО).

По эффективности действия реальной альтернативы защитному отключению пока не существует, о чем однозначно свидетельствуют результаты научных исследований и успешная практика применения УЗО во всем мире.

В ближайшие годы УЗО будут являться основным и наиболее радикальным электрозащитным средством, а это означает, что нормативная база должна развиваться и совершенствоваться, чтобы отвечать требованиям времени.

Рис.1. Схема электроснабжения квартиры с системой TN-S. УЗО Ф-3211 защищает цепь освещения, розеточную цепь и электроплиту; УЗО Ф-1111 защищает розеточную цепь ванной комнаты, выделенную в отдельную линию.	Рис. 2. Схема электроснабжения квартиры при отсутствии защитного проводника PE в розеточной цепи и цепи освещения. Рекомендуемое временное решение для старого жилого фонда.
Рис. 3. Схема электроснабжения квартиры с электроплитой и рекомендуемыми сечениями медных проводников	Рис. 4. Схема электроснабжения квартиры с газовой плитой с рекомендуемыми сечениями медных проводников
Рис. 5. Схема электроснабжения здания с трехфазным вводом. Рекомендуется при отсутствии трехфазной нагрузки с целью обеспечения резервирования питания потребителей.	Рис. 6. Схема электроснабжения мастерской. Рекомендуется при смешанной (одно- и трехфазной) нагрузке применение двух- и четырехполюсных УЗО.
Рис. 7. Схема электроснабжения мобильного здания с системой TT. Использование данной схемы разрешается только при обязательной защите всех цепей устройствами защитного отключения.	Рис. 8. Пример электроснабжения двухкомнатной квартиры повышенной комфортности
Рис. 9. Схема электроснабжения коттеджа с системой TN-C-S (вариант 1). Рекомендуется при однофазном вводе, выполнена полная защита всех групповых цепей.	Рис. 10. Схема электроснабжения коттеджа с системой TN-C-S (вариант 2). Рекомендуется при трехфазном вводе, применены двух- и четырехполюсные УЗО.
Рис. 11. Схема электроснабжения коттеджа с системой TN-C-S (вариант 3). При большом количестве групповых цепей рекомендуется применение этажных распределительных щитов - РЩ1, РЩ2, РЩ3, а также применение защиты от грозовых перенапряжений - ОПН (например, АСТРО*ОПН-12/0,4).

Защитное отключение особенно актуально когда в доме используется большое количество различных электроприборов. В этой статье мы рассмотрим приборы защитного отключения, которые рекомендуются и используются при строительстве частных домов. Будет приведена схема устройство защитного отключения. Разберем вопрос что и когда использовать - УЗО или дифавтомат (дифференциальный автомат). Кроме того, выясним основные отличия автоматов защитного отключения.

Виды автоматов защитного отключения

Важной ступенью в организации электробезопасности являются защитные электрические аппараты или, как их чаще называют, автоматы. Условно, их можно разделить на три вида:

• автоматические выключатели (АВ);
• устройства дифференциального отключения (УЗО);
• дифференциальные автоматические выключатели (ДАВ).

Рис 1. Автоматический выключатель

Рис 2. Устройство защитного отключения (УЗО)

Рис 3. Дифференциальный автоматический выключатель (ДАВ)

Принцип работы аппаратов защитного отключения

Автоматические выключатели (АВ) , см. рис.1, устанавливаем для защиты электропроводки от перегрузок по току, а электропотребителей от коротких замыканий. Перегрузки по току приводят к нагреву проводника, что ведет к возгоранию проводки и выходу ее из строя.

Устройство защитного отключения (УЗО) принцип работы (рис.2). Устанавливаем для защиты от поражения электрическим током, в случае пробоя изоляции аппаратуры и проводки. УЗО защитит нас и в случае прикосновения к открытым неизолированным участкам проводки или аппаратуры, находящихся под напряжением 220 В и не даст возникнуть пожару, если проводка неисправна.

Если появляется разность токов, то УЗО отключает подачу напряжения. Выбирать УЗО необходимо по двум параметрам: чувствительности и номинальному току. Обычно для домашних целей выбирают УЗО с чувствительностью 300 мА. Номинальный ток выбирается в зависимости от суммарной мощности электропотребителей и должен быть равен или быть на порядок ниже номинального тока вводного автоматического выключателя (АВ), потому что УЗО не защищает от короткого замыкания и перегрузок по току. Устройство защитного отключения УЗО устанавливают обычно в схеме после счетчика для защиты всей проводки в доме, см. рис. 4, 5. По современным нормам, установка УЗО является обязательной.

Рис. 4. Схема подключения УЗО

Рис. 5 Схема монтажная электроснабжения дома с использованием УЗО

1 - щиток распределительный; 2 - нейтраль; 3 - ш ина заземления; 4 - ф аза; 5 - УЗО; 6 - ав томатический выключатель; 7 - п итание потребителей.

Дифференциальные автоматические выключатели (ДАВ) объединяют в себе функции УЗО и АВ. Схема дифференциального автомата основана на защите цепей от коротких замыканий и перегрузок, а также защита людей от поражения электрическим током при касании к токоведущим частям, см. рис. 6.

Рис. 6. Схема работы ДАВ

Эти устройства получили широкое распространение в бытовых электрических сетях (220/380 В), в розеточных сетях. Дифференциальный автоматический выключатель состоит из быстродействующего автоматического выключателя и устройства защитного отключения, который реагирует на разность токов в прямом и обратном направлениях.

Принцип работы дифференциального автомата. Если изоляция электропроводки не повреждена и отсутствует касание человека к токоведущим частям, значит в сети отсутствует ток утечки. Значит токи в прямом и обратном (фаза-ноль) проводниках нагрузки равны. Эти токи наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока ДАВ равные, но встречно направленные магнитные потоки. В результате чего ток во вторичной обмотке равен нулю и не вызывает срабатывание чувствительного элемента - магнитоэлектрической защелки.

При возникновении утечки, например: при прикосновении человека к фазному проводнику, баланс токов и магнитных потоков нарушается, во вторичной обмотке появляется ток небаланса, который вызывает срабатывание магнитоэлектрической защелки, воздействующей в свою очередь на механизм расцепителя автомата с контактной системой.

Для осуществления периодического контроля работоспособности УЗО и ДАВ предусмотрена цепь тестирования. При нажатии кнопки "Тест" искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание аппаратов защиты означает, что оно в целом исправно.

Выбор защитного автомата

Теперь, определимся в каком случае и какому защитному автомату нам отдать предпочтение:

• Для защиты проводки осветительной сети, от которой питаются все наши светильники, выбираем автоматические выключатели (АВ) с токами срабатывания 16 А.
• Розеточную сеть в доме, которая используется для включения утюгов, настольных ламп, телевизора, компьютера и т.д., должны защищать автоматические выключатели с дифференциальной защитой (ДАВ).
• Для розеточной сети мы выбираем ДАВ с током срабатывания 25 А и дифференциальным током отключения 30 мА.
• Для подключения в доме кондиционера, посудомоечной машины, электропечи, СВЧ-печи и других, так необходимых нам в быту мощных приборов, требуется своя индивидуальная розетка и следовательно свой автоматический выключатель с дифференциальной защитой. Например, для подключения электропечи мощьностью 6кВт необходим дифференциальный автоматический выключатель с токами отключения 32 и 30 мА.

Обращаю внимание, что розетки все должны быть с заземляющим контактом. Силовое оборудование, например точильный станок, советую подключать к автоматическому выключателю. Так как вся сеть у нас в доме на напряжение 220 В, то и перечисленные автоматические выключатели выбираем на соответствующее напряжение.

Поговорим об автоматическом выключателе, который в целях безопасности требуется поставить на вводе. Если мы все розеточные линии защитили автоматическими выключателями с дифференциальной защитой, то на вводе мы ставим автоматический выключатель (АВ) с номинальным током определенным техническими условиями и однолинейной схемой проекта «Электрооборудование жилого дома».

Но можно после вводного автоматического выключателя (АВ) поставить устройство защитного отключения (УЗО) с током дифференциальной защиты 300 мА. Такую схему включения смотрите на рис.5. Если мы выбираем такой вариант защиты, то он не обязывает нас устанавливать дифференциальные автоматические выключатели для розеточной сети, а просто установим автоматический выключатель (АВ), смотрите тот же рис. 5. Такая схема приемлема если у нас всего одна розеточная линия с рядом розеток. Но она совершенно не рациональна, если у нас ряд самостоятельных приемников, включенных в индивидуальные розетки.

Например: У вас имеется токовая утечка на корпус стиральной машины и вы случайно прикасаетесь к ней. Мгновенно сработает дифференциальная защита и ДАВ стиральной машины отключится. Вам не трудно будет определить и устранить причину. А представьте, сколько необходимо поработать, чтобы найти причину отключения УЗО на вводе.

Хочу сказать, что на современном рынке автоматических выключателей и УЗО очень большой выбор аппаратов, как отечественного производства, так и зарубежного. Надо учесть, что продукция отечественного производства отличается большими габаритными размерами, возможностью регулирования по току, меньшей ценой, а срок службы в бытовых условиях практически одинаков.

Таблица 1. Сравнение стоимости автоматических выключателей

Заключение

Итак, в статье мы с Вами рассмотрели вопросы электробезопасности. Особенно актуальны они стали, когда в наш дом вошло огромное количество электроприборов, бытовой электроники и компьютеров. Проводка несет очень высокую нагрузку и защитное отключение необходимо. Современная техника очень дорогая и требовательная к качеству сетей. Поэтому не стоит экономить на мерах защиты, потому что стоимость УЗО не соизмерима со стоимостью оборудования в вашем доме, и тем более с ценой человеческой жизни.

Внимание: Цены актуальны на 2009 год.

Без электроэнергии невозможно представить себе современную цивилизацию. Прогресс подарил людям множество электрических приборов, значительно облегчивших быт. Так, теперь во время уборки в комнатах не требуется махать веником, поднимая тучи пыли, а достаточно включить пылесос; чтобы закипятить чайник, не нужно раздувать самовар, а можно воспользоваться электроприбором; глажка одежды обходится без массивного утюга на углях и т. д.

Особенность современных приборов - высокая потребляемая мощность, что требует модернизации проводки, доставшейся жителям домов и квартир еще с советских времен. Каждый, кто решился на этот шаг, обязательно должен иметь хотя бы общее представление о том, что такое УЗО. Устройство защитного отключения, хотя и не является незаменимым, однако значительно повышает электробезопасность. Сегодня мы поговорим о том, для чего именно нужно защитное УЗО, а также простым языком поясним принцип его работы.

Электробезопасность

Обязательным элементом любой домашней электросети (дальше мы будем говорить именно об этом случае) является автоматический выключатель. Это устройство монтируется возле электросчетчика либо в специальном щитке, а называется оно вводным. Его задача проста: выполнять коммутацию, а также без участия человека прерывать подачу электроэнергии в случае резкого превышения номинального тока (электромагнитная защита) или при продолжительной нагрузке свыше допустимых норм (тепловая уставка). Правильно подобранный автоматический выключатель может предотвратить возгорание проводки и частично обезопасить человека от возможной электрической травмы. Однако защитные функции значительно расширяются, когда монтируется другое устройство - автомат УЗО. Точки установки могут совпадать с местами монтажа привычных выключателей.

Как работает «классическая» защита

Для того чтобы понять назначение устройства защитного отключения, представим простой пример из жизни. В домашней электросети установлен автоматический выключатель на вводе, подобранный согласно ПУЭ. В каком-либо работающем электроприборе происходит повреждение изоляции и короткое замыкание, в результате чего потребляемый ток возрастает до величины, определяемой особенностями проводки, а электромагнитный расцепитель во вводном выключателе это регистрирует и разрывает цепь. Казалось бы, зачем нужен еще какой-то автомат УЗО? Но представим, что из-за повреждения в утюге его металлические части оказались под опасным потенциалом. Человек, которому не повезет прикоснуться одновременно к такому устройству и чугунному радиатору отопления (ванне, раковине), получит удар током, текущим через тело на «землю».

Особенности автоматов

Лишь специалистам известно, что защита выключателя класса «С» сработает при 10-кратном превышении номинального значения; для «В» ситуация чуть лучше, и порог срабатывания будет вдвое меньшим; ну, а для класса «А» отключение произойдет при двукратном завышении номинала. Это достаточно высокие величины, и при определенном стечении обстоятельств у «везунчика» есть риск остаться у вышеупомянутого утюга навсегда. Если же учесть, что большинство квартир и домов "защищено" выключателями С-класса, то есть повод задуматься о собственной безопасности. Совершенно иной результат будет в том случае, если в цепи есть выключатель УЗО.

Дополнительная возможность

Представим ту же ситуацию, но автомат дополним устройством защитного отключения (УЗО). Человек прикасается к проводящей поверхности, и через тело начинает протекать ток, который уходит в «землю».

Его особенность в том, что, хотя счетчик и учитывает потребляемые ампер-часы, а в катушке расцепителя создается электромагнитное поле, обратно в сеть ничего не возвращается. Автомат УЗО как раз регистрирует это и разрывает цепь. В результате человек ощутит удар током (величина зависит от параметров устройства), но летального исхода не последует.

Тем людям, которые привыкли пользоваться электрическими бойлерами для подогрева воды, мы рекомендуем не только изучить, что такое УЗО, но и в самые кратчайшие сроки выполнить установку данного прибора. При этом важно понимать, что устройство защитного отключения хотя и делает эксплуатацию оборудования более безопасной, но панацеей от всех проблем не является. И не может заменить необходимость использования контура защитного заземления.

Что такое УЗО

Устройство защитного отключения представляет собой электромеханический прибор, предназначенный для повышения электробезопасности при использовании электрического оборудования. Возможны различные конструктивные исполнения, однако наибольшую известность получили решения для монтажа на DIN-планку, подобно современным однополюсным автоматам-понам. Пластиковый корпус, язычок отключения и кнопка для проверки работоспособности схемы - вот и все УЗО внешне. Головки прижимных болтов утоплены таким образом, что случайное прикосновение к ним практически невозможно. Установка УЗО может осуществляться двумя способами: во вводных щитках, при этом защищается вся домашняя электросеть, а также на каждую линию. Во втором случае защита более эффективна. При наличии средств рекомендуется совмещать эти два способа.

Физически подключение выполняется очень просто: на корпусе есть четыре болтовых зажима (для однофазной сети), к первым двум из которых подводятся вводные провода, а ко вторым прикручиваются отходящие линии. То есть установка УЗО производится в разрыв цепи. Единственный нюанс: контакты на подводе имеют обозначение для нуля и фазы, что во время монтажа должно соблюдаться для дальнейшей правильной работы. Простейший индикатор позволяет определить фазный провод за несколько секунд.

Функционирование

Изучая, что такое УЗО, нельзя оставить без внимания принцип его работы. Через все устройство проходят две линии (ноль и фаза), которые в любой момент могут быть разорваны электромагнитом отключения (та же система, что и расцепитель в привычных выключателях). Ток, протекающий по линиям, наводит ЭДС в катушке. Так как его величины в фазном и нулевом проводах равны, то в катушке потенциал есть, однако тока нет - он уравновешивается. Это в нормальном состоянии защищаемой схемы. Любая утечка из замкнутой цепи вызывает появление наведенного тока (десяток миллиампер) и срабатывание электромагнита отключения.

Рассматривая пример из жизни

Представим, что человек принимает ванну, вода для которой подогревается электрическим бойлером. Розетка для нагревателя защищена УЗО. По какой-либо причине в ТЭНе происходит пробой спирали на корпус. Из-за этого вся масса накопленной воды оказывается под опасным потенциалом, а через металлические части напряжение попадает в ванну. Если она не диэлектрическая и установлена на токопроводящем полу (чаще всего это именно так), то через цепь ТЭН - вода - ванна начинает течь ток на «землю». Человек, прикасаясь к металлическим предметам, так или иначе включается в цепочку, попадая под действие ЭДС.

Пока повреждения в ТЭНе не было, величины тока, протекающего по фазному и нулевому проводам через УЗО, были равны. То есть, говоря простым языком, сколько пришло, столько и ушло. Ведь цепь замкнута. Но как только возник пробой и образовался сторонний маршрут протекания тока, равенство перестало выполняться, и на бойлер стало выдаваться больше, чем возвращаться. Возникшее при этом в катушке УЗО магнитное поле задействует механизм отключения - и цепь разрывается. Все очень просто. Если бы защита выполнялась только электромагнитным расцепителем автоматического выключателя, то разрыв цепи произошел бы при превышении номинальной величины тока в 2-3 раза (для класса А) или даже в 10 раз (для С). Стоит ли говорить, что весь этот поток электронов мог прийтись на человека, если он держит в руках шланг душа и стоит босыми ногами на проводящем полу?

Также существует трехфазное УЗО. В этом устройстве через катушку проходит не два провода, а четыре: по одному на каждую фазу и нулевой. При этом не важно, сколько нагрузки приходится на каждую фазу, главное, чтобы суммарный приходящий ток был равен возвращающемуся.

Особенность

Ранее мы говорили о том, что УЗО не может являться заменой заземлению. Представим, что человек прикоснется одновременно к нулевому и фазному проводам. Через тело потечет ток, однако, поскольку утечки из цепи при этом не будет, УЗО не сработает. А вот при использовании цепи с заземлением на корпусах электроприборов опасный потенциал появиться не может, так как ток тут же уйдет по заземляющему проводу в землю, что зафиксирует автомат и прервет подачу питания.

С самых ранних лет детей предостерегают по поводу опасного воздействия электричества. Позже, на уроках физики они узнают, что смертельно опасной является сила тока больше 0,1А или 100мА. Но многие люди путают это понятие и напряжение.

Прежде, чем знакомиться с устройством прибора, способного защитить от губительного действия электричества, нужно освежить в памяти его основные концепции. Поток электрических зарядов, благодаря способности создавать тепловые, электромагнитные, электрохимические взаимодействия является энергоносителем, в корне определившим развитие человечества.

Но, при прохождении сквозь человеческое тело, эти взаимодействия пагубно влияют на строение клеток на молекулярном уровне, вызывая их гибель. Также парализованной становится нервная система, работающая по принципу обмена электрическими зарядами. Чем больше электронов проходит через проводник, тем большей является сила тока, тем больше его поражающее действие.

Визуализация электричества

Наглядно эту силу можно сравнить с объёмом двигающейся воды, тогда как напряжение с разницей уровней. Падающая с большого вертикального расстояния тонкая струя не окажет ощутимого воздействия на человеческое тело, в сравнении с метровой высоты потоком, сбивающим с ног.

Напряжение U создаёт электрический ток, прямо пропорциональный U, а его сила I, согласно закону Ома, обратно пропорциональна сопротивлению R источника питания, питающих проводов и самого проводника, которым является человеческое тело в момент поражения, I=U/R. Поскольку напряжение сети стандартно, её сопротивление очень мало, степень поражающего влияния электричества зависит от сопротивления организма, сухости кожи, наличия обуви.

Измерение утечки вызывающей поражение.
В идеальной двухпроводной системе токи в фазном и нулевом проводе равны: IL= IN. Если где-нибудь в цепи произойдёт контакт провода с землёй через плохую изоляцию, или человеческое тело, то IL= IN+IΔn, где IΔn — ток утечки, вызывающий поражение, или воспламенение кабеля. Соответственно IΔnравен разнице входного и выходного токов: IΔn= IL-IN.

Измерение данной разницы (англ. different) с помощью дифференциального трансформатора дало возможность создать устройство защитного отключения (сокращённо УЗО), которое размыкает цепь, отключая напряжение, если IΔn превышает опасное для здоровья значение, или пожароопасный ток больше 100мА.

Дифференциальный трансформатор тока имеет две первичные обмотки (катушки), включённые разнонаправлено, и вторичную обмотку, которая имеет подключение к исполнительному устройству отключающего механизма. Если в первичных катушках IL= IN, то магнитный поток в тороидальном сердечнике будет взаимно скомпенсированным ФL = ФN, соответственно на вторичной обмотке не будет наводится электродвижущая сила, не будет тока и его воздействия на электромагнитное реле выключателя.

Момент срабатывания устройства

В случае появления утечки IL> IN , что приводит к дисбалансу магнитных потоков, ФL > ФN, а их разница, благодаря электромагнитной индукции, будет воздействовать на вторичную катушку, в ней возникнет ток IΔ>0, отключающий защитный выключатель.

Таким образом, принцип работы УЗО состоит в срабатывания размыкающего механизма (расщепителя) при сопоставлении входных и выходных токов, если превышение их разницы выше установленного значения, которое называют уставкой. В виду того, что существуют потери тока, вызванные электромагнитным излучением, конденсаторным эффектом, статичным разрядом, а также, потому что изоляция не идеальна, уставка принимается выше нулевого значения и зависит от сферы применения устройств защиты.

Данный принцип измерения дифференциального тока справедлив и для трёхфазного напряжения. В данном случае применяются четверо первичных обмоток: три фазные и одна нулевая, и в идеальной системе сумма всех токов равна нулю. При утечке на одном из фазных проводов равновесие нарушается и возникает IΔ, вызывающий срабатывание защиты.

Номинальный отключающий ток (уставка)

Для кабелей электрических линий, согласно ПУЭ, принимается значение потерь 0,01мА на каждый метр провода, и для электроприборов применяется коэффициент 0,4 мА потерь на каждый Ампер нагрузки.

Поэтому для подключения с помощью коротких проводов сравнительно небольшой нагрузки применяют как можно меньшую уставку из ряда унифицированных значений отключающего номинального дифференциального тока IΔn, который указывают на корпусе УЗО: 10; 30; 100; 300;500 мА.

Например, для подключения бойлера, розеток, освещения в ванной, где вероятность поражения велика в виду высокой влажности воздуха и мокрых поверхностей, применяется IΔn=10мА. Также данная уставка подходит для кухни или электрификации подвала, гаража. Для всего дома нужно выбрать устройство защитного отключения с IΔn=30мА, во избежание ложных срабатываний из-за большого количества потребителей при значительной протяжённости сети.

Для обеспечения пожарной безопасности энергосетей большой протяжённости применяют значения уставки выше 100мА. Для разных групп потребителей возможно параллельное подключение нескольких УЗО с разным дифференциальным током отключения. Также распространена схема последовательного включения УЗО с различной уставкой для обеспечения селективной защиты.

Практическое использование

Чтобы принцип работы УЗО был более понятен, нужно рассмотреть варианты его практического использования. В случае, если используется двухпроводная система питания, если внутренняя схема электроприбора дала сбой и появилось опасное напряжение на его корпусе, при прикосновении к нему или оголённому проводу под напряжением, ток пойдёт через человеческое тело в землю, тем самым нарушая баланс токов в дифференциальном трансформаторе, из за чего возникший IΔ отключит питание.

Пострадавший при этом получит шок из-за краткосрочного действия тока, превышающего уставку, значение которого будет зависеть от суммы сопротивлений кожи, тканей организма, обуви, пола.

Влажность и площадь контакта тоже имеют существенное значение, поэтому травматизм и глубина шока зависят от условий в каждом конкретном случае, но степень поражения не является фатальной ввиду краткосрочности воздействия поражающего фактора, из-за высокого быстродействия УЗО.

При условии использования дополнительного третьего заземляющего проводника РЕ, при пробое изоляции внутри электроприбора, поражения вообще не случится, так как в этот момент при появлении тока утечки тут же сработает УЗО. Без его использования, поражения хоть и не произойдёт ввиду заземления корпуса, но токи утечки опасны своим тепловыделением, которое может привести к дальнейшему разрушению электроприбора и даже спровоцировать его возгорание, приводящее к пожару.

Считается, что при токе большем 100мА в точке пробоя изоляции выделяется достаточно тепла, чтобы нагреть контактирующие материалы до температуры их плавления и возгорания.

Поэтому УЗО, помимо защиты от смертельного электрического шока также с успехом применяется для обеспечения пожарной безопасности сети. Очевидно, что данную функцию выполняют УЗО с любой уставкой, но нужно помнить, что устройства защиты с IΔn>100мА применяются только для предотвращения пожаров при токах утечки в пробоях изоляции.

Важно

При контакте выходного нулевого провода УЗО с землёй, заземлением или входным нулём, будет ложное срабатывание защиты.
Поскольку УЗО не защищает от короткого замыкания и перегрузок по току, его надо устанавливать вместе с защитным автоматом.
Работоспособность УЗО следует периодически проверять с помощью кнопки «Тест».