УЗО – что это такое в электрике?

Что такое УЗО в электрике

Несмотря на то, что в наши дни электропроводка максимально защищена от контактов с людьми и печальных последствий, от утечек никуда не деться. Тут-то незаменимым помощником и станет УЗО. Прибор молниеносно среагирует на повышенное значение тока в месте утечки и перекроет подачу электроэнергии.

УЗО – это один из основных «винтиков» в защитной автоматике нынешних электрических сетей. Прибор коммутирует электроцепи и защищает их от токов, которые протекают по нежелательным при стандартных условиях проводящим путям. Это повысит шансы на то, что ваше жилье или предприятие будет защищено от пожаров, и никто не пострадает от разряда тока.

Отметим, что у данного аппарата есть функция включения или отключения электроцепей. Иными словами, он может производить их коммутацию. Соответственно, прибор является коммутационным.

Для чего устанавливают УЗО

Многие потребители слышали о существовании такого чудо-аппарата, как УЗО, но далеко не все знают, для чего оно нужно. Понять общие принципы функционирования агрегата можно даже без наличия глубоких познаний в электричестве. До недавних времен в жилых домах УЗО не использовали. Но в наши дни все изменилось, и теперь приборы всё чаще стали встречаться в квартирах, поэтому стоит узнать о них побольше.

Как уже было сказано, УЗО устанавливают для того, чтобы предотвратить утечки тока, приводящие к возгоранияю проводки и пожарам. Кроме того, УЗО убережет вас от удара током, что может привести к существенным проблемам со здоровьем или, не дай Бог, летальному исходу при контакте с неизолированными проводами и токопроводящими секциями электрооборудования.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! УЗО отличается от автоматов, защищающих проводку от перегрузок и коротких замыканий, его цель существенно повысить защищенность людей.

Принцип действия устройства

В отличие от стандартного «автомата», при установке УЗО к нему подключают два проводника – рабочий ноль и фазу. Если электрический прибор работает без утечек, то сила тока в проводниках должна быть одинаковой. В аварийных ситуациях, когда возникает утечка тока, устройство отключается. В результате электрический прибор оказывается обесточен и прекращает работу. Таким образом УЗО помогает сохранить здоровье и жизнь обычных пользователей.

УЗО защищает дом от пожара и контролирует электропроводку и оборудование от утечки тока

Вся техника имеет незначительную утечку тока. Но обычно ее уровень недостаточный, чтобы причинить вред здоровью человека. Все УЗО настроены на тот уровень электрической энергии, которая представляет опасность для людей или приведет к нарушению работы электрических приборов.

Скорость автоматического отключения такова, что ребенок, который засунул в розетку гвоздь даже не испытает неприятных ощущений – устройство автоматически отключит питание во всем доме.

После автоматического отключения устройства необходимо обнаружить утечку тока

УЗО разрабатываются в соответствии с ГОСТ 31603-2012

Устройства защитного отключения переносные бытового и аналогичного назначения, управляемые дифференциальным током, без встроенной защиты от сверхтоков (УЗО-ДП). Общие требования и методы испытаний

В отличие от автомата, защитное отключение размыкает цепь сразу же, как только напряжение попадает на корпус – это стало решающим фактором для его установки.

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.

Классификация УЗО

Рассмотрим, какие бывают защитные устройства в соответствии с ГОСТами.

По способу действия они делятся на:

• УЗО со вспомогательным источником электропитания;
• без дополнительного источника;
• с автоматическим включением после восстановления поступления питания от источника;
• без автоматического включения;
• с выключением после обнаружения опасной ситуации отказа источника;
• без такого автоматического выключения.

По типу установки:

• стационарные УЗО, монтирующиеся на стандартную постоянную электропроводку;
• переносные — монтируются на гибкие кабели и удлинители.

По количеству полюсов:

• однополюсные двухпроводные УЗО;
• устройства с двумя полюсами;
• трехпроводные двухполюсные модели;
• трехполюсные защитные системы;
• четырехпроводные трехполюсные модели;
• четырехполюсные УЗО.

Выделяют классификацию по типу защиты от появления сверхтоков на полюсах и перегрузок:

• без предохранения от сверхтока и с таковой;
• без встроенной системы защиты от перегрузки;
• с защитой от коротких замыканий цепи (КЗ).

По возможностям настройки значения ДТ отключения:

• регулируемые — с дискретной подстройкой;
• нерегулируемые УЗО.

По устойчивости к импульсным напряжениям:

• с выключением прибора после появления импульсного тока;
• стойкие к возникновению импульсного напряжения.

Еще одна важная характеристика — контроль постоянной компоненты дифференциального тока (ДТ). Существуют несколько разновидностей УЗО:

• АС. Они отключаются при возникновении или постепенном увеличении синусоидальных ДТ;
• А. Эти модели отключаются от синусоидальных дифференциальных токов и пульсирующих постоянных. Бывают разновидности с выключением от пульсирующих с уровнем до 0.006А и контролированием угла смещения фаз;
• B. Аналогично А они размыкают цепь при синусоидальных переменных и постоянных ДТ — включая модуляции потока до 0.006 А. Кроме того, тип B умеет выключаться от постоянных ДТ с выпрямителем.

Рассмотренные типы и признаки классификации определяют выбор УЗО в конкретной ситуации, способ и место установки, и прочие важные детали проектирования электросети. Помимо приведенных выше, имеются и некоторые общие характеристики, приведенные в таблице:

Название характеристики УЗО Возможные значения по паспорту

Напряжение в сети, В	100–440
Номинальный ток работы, А	6–200
Номинальный ДТ отключения, А	0.006–20
Номинальный не отключающий ДТ прибора, А	0.5
Предельный не отключающий ДТ с искаженной симметрией фаз, А	6

УЗО должно срабатывать быстро. Время устанавливается ГОСТами (в частности, ГОСТ Р 50807-95) и вычисляется для различных моделей, работающих с некоторыми номинальными отключающими токами. Например, для прибора с ДТ отключения 0.03 А время срабатывания должно составить 0.5 секунды. Если пороговое значение превышено вдвое, таймаут выключения — 0.2 секунды, а при превышении в восемь раз УЗО-Д разомкнет цепь за 0.04 с.

Причины автоматического отключения УЗО

Прежде, чем приступать к ремонту, стоит выяснить, почему срабатывает УЗО. Причин этого явления может быть несколько, и именно от них зависит способ и стоимость ремонта.

• Утечка тока в сети. Такая проблема часто встречается в зданиях со старой проводкой. Изоляционное покрытие со временем теряет свою эластичность, трескается, и проводка на некоторых участках оголяется. Если проводку проложили недавно, стоит проверить качество соединения проводов. Иногда нарушить слой изоляции может случайно забитый гвоздь. Обычный автомат на утечки тока не реагирует, поэтому УЗО призвано обеспечить надлежащую защиту.
• Неисправность прибора, к которому подключается УЗО. Среди повреждений наиболее часто встречаются выход из строя шнура, обмотки двигателя или ТЭНа водонагревателя.
• Ошибка при установке. Если устройство установить некорректно, то автоматика может периодически срабатывать без причины. Прежде, чем монтировать устройство, стоит внимательно изучить инструкцию или воспользоваться услугами специалиста.

При монтаже важно не допускать ошибок, иначе прибор будет выключаться без видимых причин

• Неправильный выбор устройства. При покупке агрегата важно учесть все его характеристики и назначение. Несоответствие этим параметрам может стать причиной ложного отключения.
• Прикосновение человека к проводу без изоляции. На самом деле это устройство предназначено именно для того, чтобы защитить человека в таких ситуациях.
• Повреждения в самом механизме. Иногда повреждается спусковой механизм, и при самой маленькой вибрации срабатывает автоматическое отключение.
• Неправильное размещение устройства в электропроводке. Для избежания подобной проблемы, стоит монтировать устройство после счетчика и перед автоматом. Если в доме много электроприборов с большой мощностью, то следует использовать несколько устройств для каждой группы. Это позволит при неполадках не отключать электроэнергию во всем доме, а только на отдельных участках.
• Согласно правилам ПУЭ, заземление и рабочий ноль нельзя совмещать. Но, иногда электрики не принимают во внимание этот запрет. Может возникнуть замыкание этих двух линий, что станет причиной автоматического выключения УЗО.

Устанавливать обычные автоматы не в пример проще. Для монтажа защитного отключения пришлось обращаться к специалистам.

При монтаже необходимо придерживаться всех требований безопасности

• Погодные явления. Автомат, который установлен на улице поддается влиянию влаги. В результате во внутреннем механизме накапливается влага, возникает утечка, и срабатывает автомат. Если в доме есть незначительные утечки тока, то молния во время грозы может их усиливать. Это тоже является причиной автоматического отключения. При очень низких температурах микросхемы устройства могут выйти из строя, и УЗО просто не сработает в случаях утечки тока.
• Высокий уровень влажности в помещении. Если установленную проводку попытались скрыть с помощью шпаклевки, то подключать электричество следует после высыхания, иначе может сработать защитная автоматика.

Для обеспечения безопасности все провода нужно соединять правильно

Как обнаружить участок, в котором есть утечка

Для того, чтобы выяснить причину, почему выбивает УЗО, следует совершить следующие действия:

1. Тщательно проверить правильность подключения. Ошибки при монтаже являются главными причинами срабатывания автоматики.
2. Для проверки каждого участка или электрического прибора, следует отключить автоматы и защиту на каждой линии: кухня, ванная, осветительные приборы, техника.
3. При работающих автоматах необходимо включить защиту от утечек. Если при работающем изделии выбивает УЗО, значит есть нарушения в работе механизма. Если автоматическая защита не сработала, значит следует проверить следующие механизмы.
4. Для проверки целостности электропроводки, необходимо отключить от питания все электрические приборы в доме, и включить вводной автоматподключить электричество. Если УЗО срабатывает, значит проблема в электропроводке. Если все работает в обычном режиме, значит причина в технике.

Если утечка в электропроводке, то необходимо проверять всю систему

Маркировка, основные характеристики УЗО

Чтобы не спутать УЗО с другими близкими устройствами (автоматическими выключателями и дифавтоматами), остановимся на их маркировке. К тому же, знание маркировки поможет правильно выбрать и подключить УЗО.
Маркировка УЗО содержит схему подключения и основные параметры выбора: номинальный ток (А), дифференциальный ток (мА), рабочее напряжение (В), условный предельный ток короткого замыкания (А).

В таблице представлено более детальное описание основных характеристик УЗО и прочих обозначений, которые могут приводить производители в технической документации.

Наименование	Расшифровка
Un, В	Номинальное напряжение (электронные УЗО очень чувствительны к скачкам напряжения)
In, А	Номинальный ток нагрузки (max ток, который УЗО может пропускать продолжительное время, без вреда для устройства)
fn, Гц	Номинальная частота сети
I∆n, мА	Номинальный отключающий дифференциальный ток или чувствительность, установка по току утечки (ток утечки, при котором УЗО срабатывает)
I∆nо, мА	Номинальный не отключающий дифференциальный ток (при котором УЗО не должно срабатывать). Формула IΔn0 = 0,5 IΔn.
Im, А	Номинальная коммутационная способность. Формула Im = 10 In
I∆m, А	Номинальная включающая и отключающая способность по дифференциальному току
Inc, А	Номинальный условный ток короткого замыкания (стойкость к токам короткого замыкания)
I∆c, А	Номинальный дифференциальный ток короткого замыкания
Tn, мс	Время отключения при номинальном дифференциальном токе
N	Нулевой проводник обозначен литерой N (нейтраль).
Индикатор	Индикатор положения контактов — показывает было ли выключено УЗО вручную или оно отработало по утечке.

Типы УЗО, разновидности

Существует довольно большой выбор моделей устройств защитного отключения с различными техническими характеристиками. Для ориентирования в их многообразии, и чтобы понять какое устройство лучше подходит для конкретной ситуации, рассмотрим основные типы УЗО.
По своей конструкции УЗО могут быть электромеханическими или электронными:

• Электронные имеют в схеме усилитель, которые требует подачи питания. В случае отгорания нуля на входе усилитель остается без питания и устройство не будет реагировать на возможную утечку;
• Электромеханические (лишённые этого недостатка) как правило надежнее, но дороже.

По роду утечки тока выделяют три вида УЗО. Разница между устройствами отображена на изображении ниже.
Различаются устройства защитного отключения еще и предельным значением тока короткого замыкания (обычно 4,5 кА, 6 кА или 10 кА).
Существует классификация по скорости реакции, скорости срабатывания:

• обычные без выдержки времени, общего применения — G (в диапазоне 20-40 мс),
• селективные УЗО типа S — с выдержкой времени (в диапазоне 150-500 мс)

По количеству подключенных полюсов модели делятся на двухполюсные и четырехполюсные.
Напомним, что устройство защитного отключения не защищает цепи нагрузки от сверхтоков короткого замыкания и перегрузки, т.к. для этой цели предназначены автоматические выключатели и дифференциальные автоматические выключатели.

Чем отличается УЗО от дифавтомата?

УЗО – это устройство, которое разрывает цепь при возникновении тока утечки.
Дифавтомат — это комбинированное устройство, которое защищает сеть от тока перегрузки и человека от тока утечки.
Таким образом, простыми словами, УЗО отличается от дифавтомата тем, что является более узкоспециализированным устройством и не защищает сеть от коротких замыканий и перегрузок.
Для того чтобы визуально отличить УЗО от дифавтомата, необходимо обратить внимание на корпус устройств – если на обозначении перед номиналом тока стоит буква, обозначающая характеристику срабатывания автоматического выключателя (например, B или С), то это дифавтомат. Если никакой буквы перед обозначением номинала нет, то это УЗО.
Важно помнить – из-за того, что УЗО не обеспечивает защиту от токов короткого замыкания и перегрузок, это устройство надо использовать как дополнительную защиту, при обязательной установке автоматического выключателя.

Пример работы УЗО

Приведем небольшой пример типичного УЗО-Д. Дано:

• двухпроводная цепь электроснабжения на 220 В, без заземления;
• в качестве потребителя энергии — стиральная машина;
• встроенное в цепь устройство выключения.

Штатно УЗО пропускает электроэнергию напрямую и без препятствий. Входящий и поступающий токи имеют равное значение. При появлении, допустим, неисправности электродвигателя, напряжение окажется подано на корпус машинки. Коснувшись его, ничего не подозревающий человек окажется под мощным ударом электричеством.

Возникает ток утечки и разбалансировка: часть энергии утекает через тело попавшего под удар. В УЗО возвращается меньше электроэнергии, чем его покинуло, прибор разрывает цепь.

Существуют как простые механические устройства защиты, так и модели с полупроводниковыми размыкателями контактов. Есть и версии с более сложной встроенной логикой. Но электронные дороже и нуждаются в дополнительном питании для поддержания работы схем.

УЗО по количеству фаз

Бывают однофазные и трехфазные. Здесь думаю всё понятно, если однофазная сеть, то УЗО однофазное – занимает 2 модуля (фаза и ноль). Если трехфазная сеть, то УЗО трехфазное – занимает 4 модуля (три фазы и ноль).

Отмечу, что в частных домах, где в последнее время подключают по три фазы мощностью 15 кВт, неправильно для защиты человека от поражения электрическим током или пожарной безопасности, устанавливать общее трехфазное УЗО, т.к. при утечке тока на одной из фаз, трехфазное УЗО отключит все три фазы. Трехфазное УЗО устанавливается на отдельных трехфазных потребителей, варочные панели (электроплиты), котлы в частных домах.

Места установки

Устанавливаются приборы обычно в общедомовой распределительный щиток на DIN-рейку. Порядок подключения устройства защитного отключения и автоматического выключателя может быть любым (главное, чтобы схема подключения была корректная), но чаще впереди ставится УЗО, а за ним автоматический выключатель — такая схема проще, и в ней меньше шансов запутаться для неопытного монтажника.

Важнее очерёдности подключения номинальные характеристики по току этих устройств. Важно, чтобы УЗО было рассчитано на прохождения тока такого же по силе или большего, как выключатель. Например, если у вас стоит автомат на 10 А, то УЗО тоже должно быть рассчитано на ток не менее 10 А. А для пущей безопасности рекомендуется брать прибор, рассчитанный на более мощный ток, на одну ступень выше. То есть в паре с автоматом 10 А берут УЗО 16 А, для 16 А берут 25 А, и т.д.

Интересной разновидностью УЗО являются модели с встроенной защитой от превышения напряжения. Если вместо 220 В по сети начнут «передавать» 260-270 В, то с домовым оборудованием возникнут серьёзные неприятности. Для защиты от таких скачков и служит подобные приспособления.

Схема подключения УЗО

ВАЖНО! Так как в УЗО отсутствует защита от сверхтоков, при любой схеме его подключения должна быть предусмотрена так же установка автоматического выключателя, для защиты УЗО от токов перегрузки и короткого замыкания.

Подключение УЗО осуществляется по одной из следующих схем, в зависимости от типа сети:

Подключение УЗО без заземления:

Такая схема применяется, как правило, в зданиях со старой электропроводкой (двухпроводной), в который отсутствует заземляющий провод.

Подключение УЗО с заземлением:

Схема подключения УЗО в электросети системы Т N-C-S (когда нулевой проводник разделяется на нулевой рабочий и нулевой защитный):

О том как правильно выполнить заземление читайте здесь.

Схема подключения УЗО в электросети системы Т SN- (когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены):

ВАЖНО! В зоне действия УЗО нельзя объединять нулевой защитный (провод заземления) и нулевой рабочий проводники! Другими словами нельзя в схеме, после установленного УЗО, соединять между собой рабочий ноль (синий провод на схеме) и провод заземления (зеленый провод на схеме).

Ошибки в схемах подключения из-за которых выбивает УЗО.

Как было сказано выше УЗО срабатывает на токи утечки, т.е. если сработало УЗО — это значит, что произошло попадание человека под напряжение или по какой либо причине оказалась повреждена изоляция электропроводки или электрооборудования.

Но что если УЗО самопроизвольно срабатывает и при этом повреждений нигде нет, а подключенное электрооборудование исправно? Возможно все дело в одной из следующих ошибок в схеме сети защищаемой УЗО.

Одной из самых распространенных ошибок является объединение нулевого защитного и нулевого рабочего проводника в зоне действия УЗО:

В этом случае величина тока выходящего из сети через УЗО по фазному проводу будет больше чем величина тока возвращающегося в сеть по нулевому проводнику т.к. часть тока будет протекать мимо УЗО по проводнику заземления, что приведет к срабатыванию УЗО.

Так же, часто встречаются случаи использования в качестве нулевого рабочего проводника проводник заземления или стороннюю проводящую заземленную часть (например арматуру здания, систему отопления, водопроводную трубу). Такое, подключение как правило происходит при повреждении нулевого рабочего проводника:

Оба этих случая приводят к тому, что УЗО выбивает, т.к. ток выходящий из сети по фазному проводу ток через УЗО не возвращается обратно в сеть.

Крепление УЗО в щитке на DIN-рейке

В настенном щитке или коробках УЗО, как и другие установочные электроприборы, крепятся на DIN-рейке, еще ее часто называют монтажная рейка. Она представляет собой металлическую пластину шириной 35 мм выгнутую таким образом, что ее продольные края приподняты. Согласно ГОСТ Р МЭК 60715-2003 «Аппаратура распределения и управления низковольтная. Установка и крепление на рейках электрических аппаратов в низковольтных комплектных устройствах распределения и управления» обозначается Т35.

Такой способ крепления не требует дополнительных крепежных элементов и позволяет быстро, как устанавливать УЗО, так и снимать для профилактики, проверки или замены. На фотографии изображена DIN-рейка старого образца, когда они представляли собой профиль из алюминиевого сплава.

DIN-рейки устанавливаются в щитке горизонтально. На тыльной стороне УЗО имеется два фиксатора – стационарный (на фото слева) и подпружиненный подвижный (справа). Таким образом, чтобы установить на рейку УЗО нужно верхний неподвижный фиксатор завести за край DIN-рейки, а затем прижать нижнюю часть к ней. Подвижный фиксатор утопится в корпус УЗО и выйдет из него, когда УЗО будет прижато всей плоскостью к DIN-рейке.

Для снятия УЗО с DIN-рейки достаточно ввести в ушко подвижного фиксатора конец лезвия плоской отвертки, расположенного ниже выходящего проводника и отодвинуть его вниз. Фиксатор выйдет из зацепления, и нижняя часть УЗО свободно отведется от DIN-рейки.

Подключенное УЗО находится под напряжением фазы и перед демонтажем его необходимо обесточить.

Как правильно подключить провода к УЗО

Бесперебойная работа всей электропроводки определяется не только правильным выбором сечения провода и электроприборов, но и надежностью их соединения между собой. Несмотря на простоту этой операции, часто совершаются ошибки, что впоследствии приводит к обгоранию контактов и выходу из строя УЗО.

Если изоляцию снять на недостаточную длину, то она может попасть под зажимную планку клеммы и в дальнейшем приведет к плохому контакту и обугливанию соединения.

При снятии изоляции ножом нужно его лезвие располагать параллельно проводу, тогда на медной жиле не появятся надсечки, приводящие к перелому в этом месте провода при изгибах.

Для увеличения площади контакта клеммы с проводом рекомендую, в случае если позволяет окно клеммы, его конец загнуть, как показано на фотографии.

На снимке показан вид УЗО со стороны винтовых клемм. Для подключения проводов достаточно отвинтить винт, завести конец освобожденного провода от изоляции на длину около 10-15 мм до упора в клемму и завинтить винт с достаточным усилием обратно.

После зажатия провода нужно со значительным усилием подергать за него, чтобы убедиться в надежности его крепления. При вставлении в отверстие клеммы провод может попасть мимо, винт будет затянут, не зажав его между контактами.

Как вам статья?