Что такое УЗО и дифференциальный автомат
Чтобы раз и навсегда разобраться с аппаратами защиты, следует перечислить все возможные нештатные ситуации, которые могут иметь место при эксплуатации электросети. Если не учитывать сравнительно безобидные неприятности вроде скачков напряжения, то данный перечень окажется не столь уж большим:
- Перегрузка.
- Короткое замыкание (КЗ): оба эти явления сопровождаются протеканием тока с большей силой, чем может выдержать проводка (во втором случае ток называют сверхвысоким). Из-за чрезмерного нагрева провода перегорают. Для защиты от подобных неприятностей раньше применялись предохранители — легкоплавкие перемычки, которые в случае превышения силы тока перегорали первыми, отключая таким образом защищаемую цепь. Сегодня же вместо них применяют выключатели автоматические (ВА), у которых имеются электромагнитный и тепловой расцепители. При протекании тока сверх номинального этот механизм разъединяет цепь, но после устранения неисправности его можно будет снова перевести в положение «включено».
Автоматические выключатели размыкают цепь при превышении порогового значения силы тока, протекающего через них
- Человека или животное ударило током прямым образом (прикосновение непосредственно к токоведущим частям) или косвенным (прикосновение к корпусу, который из-за пробоя изоляции оказался под напряжением).
- Электрический контакт между проводником и каким-либо заземлённым токопроводящим (металлическим) элементом, возникший из-за нарушения изоляции. В этом случае под «заземлённым элементом» подразумевается не только корпус оборудования, подключённый к контуру заземления, но и, например, металлический короб или строительная конструкция. По месту электроконтакта протекает ток, вследствие чего здесь выделяется тепло. Это может привести к возгоранию.
Устройство защитного отключения измеряет токи в начале и конце определённого участка электрической схемы и при обнаружении разницы между ними размыкает цепь
Вот и всё — на все случаи жизни в быту применяют только два аппарата защиты — автоматический выключатель и УЗО. Как видно, у каждого из приборов имеется свой круг задач, так что их ни в коем случае нельзя считать взаимозаменяемыми. То есть в щитке обязательно должны устанавливаться хотя бы в одном экземпляре и ВА, и УЗО. А тогда почему бы не совместить оба эти прибора в одном корпусе? Так и сделали, в результате чего на свет появился третий и последний персонаж нашей истории — дифференциальный автомат.
Как подключать
Установка УЗО и дифавтоматов производятся одинаково. При подключении проводов к приборам надо следовать старому правилу.
Начиная от вводного автомата и до последнего надо подсоединять все, что является для данного устройства нагрузкой к нижним контактам. Его выходные контакты, находящиеся сверху, подсоединяют к входным контактам устройства расположенного в схеме, выше его по иерархии, если считать от вводного автомата.
Хотя у некоторых производителей приборы могут работать при любом подключении, соблюдение этого порядка соединения позволяет уменьшать количество ошибок при монтаже устройств.
На дифавтоматах всегда указывается, куда нужно подключать нулевой или фазный провод. Обозначение на схеме, изображенной на передней панели всех контактов, позволяет безошибочно провести подключение.
Путать провода нельзя, так как может случиться так, что автоматический выключатель от токов перегрузки и короткого замыкания будет контролировать нулевой вместо фазного провода.
Последовательность монтажных действий при подключении дифавтомата такая:
- перед установкой приборов в щитке выключите вводной автомат;
- индикаторной отверткой проверьте отсутствие напряжения в сети, если есть мультиметр, перепроверьте им, здесь перестраховываться полезно;
- установите на DIN-рейку первым слева селективный (противопожарный) дифавтомат. Ставить автомат легко, просто защелкните его на рейке, если необходимо, сдвиньте его к краю;
- откусите необходимой длины куски провода и зачистите от изоляции их концы, примерно по 1 см. Для этого используйте специальный инструмент, если его нет, то можно применить бокорезы. При зачистке изоляции старайтесь не повредить сам провод. Он должен быть монолитный.
Концы входных проводов подсоединяйте к верхнему разъему дифавтомата. Подключение противоположных концов происходит к счетчику, ноль к нолю, фаза к фазе.
Следите, чтобы не зажималась изоляция. По возможности для монтажа используйте разноцветный провод. В дальнейшем это облегчит поиск неисправностей, да и при установке упрощаются работы.
Нагрузочная способность
Что это такое
Прежде чем ответить на вопрос о том, сколько автоматов можно подключить к одному узо, постараемся разобраться с такой его характеристикой, как номинальная коммутирующая способность. Под последней понимается значение токовой составляющей, при которой УЗО ещё способно работать в режиме включения и выключения при реакции на ток утечки (сохраняя при этом свою работоспособность).
Обратите внимание! Этот показатель не следует путать с номинальным током рассматриваемого устройства. Именно этот параметр следует принимать за основу при расчёте того, какое количество автоматов можно одновременно подключать к устройствам УЗО (иногда его называют нагрузочной способностью прибора)
Именно этот параметр следует принимать за основу при расчёте того, какое количество автоматов можно одновременно подключать к устройствам УЗО (иногда его называют нагрузочной способностью прибора).
Согласно требованиями ГОСТ Р 51326, минимальная величина этого параметра для конкретного устройства выбирается на порядок больше его номинального тока и обычно составляет 1000, 1500, а иногда и 3000 Ампер.
Для того чтобы определиться с количеством автоматов, которые допускается одновременно подключать к УЗО, достаточно указанную на нём величину коммутирующей способности (1500 Ампер, например) разделить на номинальный рабочий ток одного автомата.
Пример расчёта
В качестве примера расчёта подсоединённых к УЗО автоматов рассмотрим следующий конкретный случай. Пусть в квартире или частном доме имеется 5 отдельных линий или групп питания, распределённых по жилым и вспомогательным помещениям (включая кухню, коридор, ванную и туалет).
На каждый из этих потребителей должен быть предусмотрен отдельный автоматический выключатель (проще автомат), защищающий данную линию от КЗ и перегрузок. То есть всего должно быть пять штук автоматов, установленных на щитке в определенной очередности.
Дополнительная информация. Будем исходить из того, что номинальный ток отключения всех этих приборов не превышает 25-ти Ампер (в стандартных условиях потребление по отдельной линии редко превышает это значение).
Для получения данных по требуемой нагрузочной способности УЗО, которое следует поставить в линию защиты, достаточно умножить 25 Ампер на общее число подключенных к нему автоматов (то есть на пять). В результате получаем значение 1250 Ампер, соответствующее искомой величине. С учётом этого выбирается прибор, имеющий ближайшее по величине значение номинального нагрузочного тока (1500 Ампер).
Назначение и принцип работы УЗО в картинках
Устройство защитного отключения относится к токовым защитам и занимает второе место за автоматическим выключателем по обеспечению безопасности. Оно уже спасло здоровье многим людям, предотвратило электрические травмы.
Необходимость использования УЗО подтверждена требованиями времени, диктуется правилами электрической безопасности.
Как работает защитное отключение при образовании тока утечки
Орган сравнения фаз контролирует величину векторов входящего и выходящего токов по проводникам потенциалов фазы и нуля, постоянно сравнения их магнитные потоки.
Если величина второго вектора уменьшилась больше допустимого значения уставки, то делается вывод о возникновении неисправности. От появившегося тока утечки автоматически отключаются силовые контакты.
УЗО предотвращает прохождение тока через человеческое тело при случайном касании оголенных токоведущих частей или повреждении изоляции проводки, когда появляется опасный потенциал на корпусе электрического прибора.
Дополнительное назначение устройства: предотвращение пожара здания вследствие нарушения диэлектрических свойств изоляции, создающего случайные пути аварийных токов.
Дифференциальный орган работает во всех системах заземления здания. Однако наиболее корректная и безопасная ситуация создается в схемах TN-S и TN-C-S, ТТ с дополнительной заземляющей магистралью РЕ.
Здания со старой системой заземления TN-C загрубляют чувствительность органа сравнения.
Электрические схемы УЗО: 2 варианта для квартиры и дома
Защита выпускается готовыми модулями для установки на Din рейку с возможностью монтажа в однофазной или трехфазной проводке.
Схема подключения однофазного УЗО
В сеть 220 вольт включают модуль на две магистрали тока с потенциалами фазы и нуля.
Схема внутренней конструкции защиты печатается прямо на корпусе, приводится в документации. Провод приходящей фазы подключается сверху на клемму №1, а с клеммы №2 идет к потребителям.
Потенциал нуля подводится на верхнюю клемму N, а снимается с нижней. Менять эти правила подключения нельзя: иначе орган сравнения фаз не сможет работать правильно, произойдут ложные срабатывания.
Схема подключения трехфазного УЗО
Три входных фазных проводника монтируют поочередно к верхним клеммам №1, 2 и 3. Снизу модуля с клемм №2, 4 и 6 их снимают и направляют к потребителю. Потенциал нуля подводят сверху к клемме “N”, снимают с нижней.
Различные производители конструктивно располагают магистраль рабочего нуля справа или слева от магистралей фаз. Все эти вариации показаны схемой-картинкой на корпусе защиты.
Магистрали фаз допустимо менять между собой местами, но их нельзя путать с линией тока нуля. К ней подключена обмотка кнопки проверки “Тест”. При ее нажатии защита станет работать не правильно.
Конструкция соединительных шин
Шина трехфазная изолированная вилочная
В отличие от однополюсных приборов, где перемыкаются по одному фазному контакту, в конструкции шины трехфазной соединительной предусмотрены четыре изолированные гребенки с фиксируемыми штырями. С их помощью фазные контакты соединяются на 3-х и 4-х полюсных автоматах, а также на устройствах защитного отключения, рассчитанных на 380 Вольт. Четвертый ряд используется для объединения нулевых клемм при расключении нескольких групповых или линейных УЗО.
При проведении аналогичных операций в 3-х полюсных автоматах, куда заводятся только фазы, контактные отводы четвертого соединительного ряда просто отгибаются.
При установке вместо двух защитных устройств полностью заменяющего их 4-х полюсного дифференциального автомата отводы гребенки подключаются ко всем задействованным в схеме контактам.
Известные образцы трехфазных шинных соединителей имеют исполнения, отличающиеся шагом между отводами в каждом из 4-х рядов (18 мм и 27 мм). Первое из них востребовано при объединении автоматов в одномодульном исполнении: общее число занимаемых мест – 3 или 4. Вторая более редкая разновидность выбирается при ширине корпуса в 1,5 модуля: занимаемая длина – 4,5 или 6 посадочных мест. Конструкция медных соединительных шин позволяет устанавливать пакет автоматов с общим числом штырей от 12 до 60-ти штук.
При знакомстве с конструкцией медной рейки также важно учитывать ее рабочее сечение, которое, согласно нормативам, должно быть не менее 16 кв. мм. Подтверждением эффективности применения этих электротехнических изделий является приблизительный расчет объема проводников, сэкономленных при использовании шин
Подтверждением эффективности применения этих электротехнических изделий является приблизительный расчет объема проводников, сэкономленных при использовании шин.
Установка и подключение элементов
Все современные автоматы и УЗО имеют унифицированное крепление под стандартную монтажную рейку (DIN-рейку). На тыльной стороне у них имеется пластиковый упор, который защелкивается на планке. Ставите устройство на рейку, зацепив за нее выемкой на задней стенке, пальцем надавливаете на нижнюю часть. После щелчка элемент установлен. Осталось его подключить. Делают это по схеме. Соответствующие провода вставляют в клеммы и отверткой поджимают контакт, закручивая винт. Сильно его затягивать не нужно — можно передавить провод.
Работают при выключенном питании, все рубильники переведены в положение «выкл». Старайтесь не браться за провода двумя руками. Подключив несколько элементов, включают питание (рубильник ввода), затем по очереди включают установленные элементы, проверяя их на отсутствие КЗ (короткого замыкания).
Подключение входного автомата и УЗО
Фаза от ввода подается на входной автомат, с его выхода идет на соответствующий вход УЗО (ставьте перемычку медным проводом выбранного сечения). В некоторых схемах нолевой провод от вода подается напрямую на соответствующий вход УЗО, а уже с его выхода идет на шину. Фазный провод с выхода защитного устройства подключается к соединительной гребенке автоматов.
В современных схемах входной автомат ставят двухполюсный. он должен одновременно отключать оба провода, чтобы в случае неисправности полностью обесточить сеть: так безопаснее и таковы последние требования по электробезопасности. Тогда схема включения УЗО и выглядит так, как на фото ниже.
При использовании двухполюсного входного автомата
Об установке УЗО на DIN-рейку смотрите видео.
В любой схеме провод защитного заземления подключается на свою шину, куда заводятся аналогичные проводники от электроприборов
Наличие заземления — признак безопасной сети и делать его жизненно важно. В прямом смысле. О том, как правильно подключить УЗО, смотрите видео-урок
О том, как правильно подключить УЗО, смотрите видео-урок.
При самостоятельной сборке щитка учтите, что входной автомат и счетчик будут опечатываться энергопоставляющей организацией. Если на счетчике есть специальный винт, на который цепляют пломбу, то входной автомат таких приспособлений не имеет. Если не будет возможности его опломбировать, вам или откажут в пуске, или опломбируют полностью весь щиток. Потому внутри общего щитка ставят бокс на одно-два места (зависит от размеров и типа автомата), а в нем крепят входной автомат. Этот бокс при приемке опечатывают.
Индивидуальные автоматы устанавливаются на рейки точно как УЗО: прижимаются к рейке до щелчка. В зависимости от типа автомата (на один или два полюса — провода) к ним подключаются соответствующие провода. Какие бывают автоматы, и чем отличаются устройства для одно и трех- фазной сети, смотрите в видео.
После того, как необходимое количество устройств установлены на монтажной рейке, их входы соединяют. Как говорили раньше, это можно сделать перемычками из провода или специальной соединительной гребенкой. Как выглядят соединение проводами смотрите на фото.
Автоматы в одной группе соединяют перемычками: фаза приходит общая
Есть два способа сделать перемычки:
- Нарезать проводники нужных отрезков, оголить их края и согнуть дугой. В одну клемму вставлять по два проводника, потом затягивать.
- Взять достаточно длинный проводник, с через 4-5 см зачистить по 1-1,5 см изоляции. Взять круглогубцы и загнуть оголенные проводники так, чтобы получились соединенные между собой дуги. Эти оголенные участки вставлять в соответствующие гнезда и затягивать.
Так делают, но электрики говорят о низком качестве соединения. Надежнее использовать специальные шины. Под них на корпусе имеются специальные разъемы (узкие прорези, ближе к лицевому краю), в которые вставляются контакты шины. Эти шины продаются на метры, режутся на куски необходимой длины обычными кусачками. Вставив ее и установив подающий проводник в первый из автоматов, закручивают контакты на всех соединяемых устройствах. О том, как соединять автоматы в щитке при помощи шины смотрите видео.
К выходу автоматов подключается фазный провод, который идет на нагрузку: на бытовую технику, к розеткам, выключателям и т.д. Собственно, сборка щитка закончена.
Ошибки при покупке
Главная ошибка при покупке дифавтомата – стремление обезопасить себя. В связи с чем потребители выбирают устройства с минимальным током защиты и перегрузки. В результате наблюдаются многочисленные ложные срабатывания.
Превышение тока отключения не гарантирует надежное отключение при высоких токах нагрузки.
Грамотный подбор параметров автоматики защиты обычно выполняют специалисты, которые также дают рекомендации по распределению электрических цепей и монтажу силового щита. Отсутствие должной квалификации не гарантирует нормальной защиты потребителей от нештатных ситуаций.
Основные схемы соединения автоматических выключателей в РЩ
На данной схеме показано соединение автоматов в однофазной сети, автоматические выключатели 4-7-8-9-10-11 логично соединить однополюсной шиной.
|
Одним из недостатков шинного соединения считается высокая цена, надо учитывать, что надежность соединений обеспечивает долговременную безаварийную эксплуатацию, что вполне окупает эту стоимость.
В данной схеме УЗО и защитные автоматы рекомендуется разместить на одной дин-рейке и соединить на входе четырехполюсной шиной.
Как отличить УЗО, дифавтомат и автоматический выключатель по назначению: самый главный принцип
Все три защитных модуля имеют примерно одинаковый внешний вид, габариты, способ крепления на Din-рейку. Это результат унификации оборудования. Их объединяет тот общий принцип, что они контролируют параметры тока, призваны спасти человека и его имущество от его воздействия.
Однако они выполняют различные задачи. Объясняю их кратко тремя абзацами.
Электрический ток в домашней сети движется по замкнутой схеме в том направлении, которое ему задал человек, подключая бытовой прибор к цепям напряжения. При этом совершается полезная работа.
Величина тока зависит от приложенного к напряжению сопротивления и должна поддерживаться на уровне номинальной величины, не выходить за пределы отведенного ему участка электрической схемы. В таком случае любой прибор работает нормально.
Но в нашей жизни много непредвиденных случайностей, когда человек ошибается или повреждается изоляция, понижается ее сопротивление. В таком случае ток идет еще в другом направлении или возрастает до опасной величины, что требует принятия экстренных мер.
Эту задачу выполняют защитные модули по своим алгоритмам.
Как работает устройство защитного отключения: краткое пояснение
УЗО призвано контролировать направление движения тока по предназначенной для него схеме. Оно отключает напряжение с зачищаемого участка при образовании утечки через поврежденную изоляцию.
Устройство защитного отключения монтируется и подключается в квартирном щитке.
Простыми словами: если человек случайно дотронулся до фазного потенциала и через его тело пошел электрический ток, то УЗО обязано максимально быстро предотвратить возникшую аварийную ситуацию, спасти пострадавшего.
Для этой цели в его состав включен орган сравнения фаз — дифференциальный трансформатор. Он постоянно контролирует вектора токов, текущих по входному фазному проводу и исходящему нулевому.
Если изоляция схемы нормальная, то утечки на сторону не будет, а оба вектора окажутся уравновешенными. УЗО позволяет схеме нормально работать дальше.
Как только дифференциальный трансформатор выявляет дисбаланс векторов, так сразу происходит отключение напряжения.
За счет этого принципа УЗО официально называют «Дифференциальный выключатель». Запомните хорошо этот термин. Никаких других функций кроме борьбы с утечками этот модуль не выполняет, а от повышения тока больше номинальной величины способен сгореть, сам нуждается в такой защите.
Автоматический выключатель: защитные функции модуля
Автомат тоже монтируется на входе схемы в щитке. Он контролирует величину, а не направление протекающего через него тока. Когда она начинает превышать номинальное значение, то цепь разрывается силовым контактом.
Значение аварийного тока может быть как небольшим, так и очень опасным. При значениях до 1,13 номинальной нагрузки автомат не работает. Такие режимы создаются кратковременно и обычно сами устраняются.
Зона отключаемых перегрузок начинается с этой границы и состоит из двух участков:
- теплового расцепителя;
- электромагнитной отсечки.
Скорость ликвидации аварийной ситуации, как показывает времятоковая характеристика, зависит от величины перегрузки. Чем она выше, тем быстрее происходит отключение.
Тепловой расцепитель работает от температурной деформации биметаллической пластины за счет ее изгиба.
Токовую отсечку обеспечивает электромагнит отключения.
Обе защиты автомата выбивают чеку, фиксирующую пружину силового контакта, который разрывает цепь протекания аварийного тока.
Сам автоматический выключатель тоже надо правильно выбирать, настраивать, подключать, ибо он тоже может сгореть.
Автомат в обязательном порядке является необходимым атрибутом защиты для УЗО. Он всегда дополняет в схеме дифференциальный выключатель. Их ставят последовательно один за другим.
Какие защиты выполняет дифавтомат в домашней проводке
Этот модуль по назначению заменяет УЗО с автоматическим выключателем, объединяет их совместные функции.
Его внутренняя схема в своей конструкции имеет:
- дифференциальный орган;
- тепловой расцепитель;
- катушку электромагнита отсечки.
Совместное наличие в одном корпусе этих трех элементов позволяет использовать один защитный модуль вместо двух отдельных. Производители так их комплектуют, что они занимают мало место, размещаясь в одном блоке.
Таким образом, по назначению дифавтомат отличается от УЗО тем, что одновременно совмещает его функции и автоматического выключателя. Он работает автономно, а УЗО применяется только совместно с автоматом.
За счет встроенного и подобранного по номиналам автоматического выключателя в корпусе выбор, монтаж и подключение дифавтомата происходят проще, а в квартирном щитке экономится место.
Варианты схем
Нельзя сказать, что существует одна конкретная схема. Каждый случай имеет свои особенности, поэтому подключение УЗО может производиться по-разному. Во-первых, устройство применяется в сетях однофазного и трёхфазного напряжения (это уже две разные схемы). Во-вторых, можно установить УЗО на вход и защитить таким образом от токовых утечек всю квартиру. А можно производить монтаж устройств для каждой отдельной линии, тем самым защищая только определённый участок электрической сети.
Пример подключения УЗО в однофазной сети на видео:
Так как схема для подключения УЗО имеет несколько вариантов, очень важно, чтобы вы могли их читать. Сейчас в паспортах многих электробытовых приборов и техники указано, как и через какой тип УЗО необходимо выполнять их подключение к электрической сети. Рассмотрим, как правильно подключить УЗО, на нескольких общих примерах
Рассмотрим, как правильно подключить УЗО, на нескольких общих примерах.
Что такое однофазная сеть?
При однофазной электрической сети потребители запитаны по двум проводникам – фаза и рабочий ноль. Номинальное напряжение в таких сетях – 220 В.
Однофазная сеть может быть двухпроводного и трёхпроводного исполнения. В первом случае используется два проводника – фазный и нулевой, на схемах они обозначаются английскими буквами «L» и «N».
Второй вариант помимо фазы и ноля предусматривает ещё наличие проводника защитного заземления (его обозначение «РЕ»). Основная функция этого заземляющего провода – дополнительно защитить людей от поражения электрическим током. За счёт его подсоединения к корпусам электроприборов, в случае замыкания фазы на корпус произойдёт отключение электропитания. Это спасёт и жизнь человека, и саму технику от перегорания.
А теперь поговорим о том, какой может быть схема подключения УЗО в однофазной сети.
Подключение на входе (в однофазной сети)
В этом случае монтаж УЗО производится в щитке после вводного двухполюсного автомата. Вслед за устройством защитного отключения располагаются отходящие автоматические выключатели. Такая схема включения УЗО обеспечивает одновременную защиту от токовых утечек всем отходящим потребителям.
Недостаток схемы в сложности поиска места повреждения. Например, произошло замыкание фазы на металлический корпус какого-то бытового прибора, включенного в данный момент в розетку.
Происходит срабатывание УЗО, в квартире исчезает напряжение. Если в это время в розетки были включены несколько приборов, то сразу определить повреждённый будет проблематично.
Такая схема имеет и положительные стороны. За счёт того, что используется только одно устройство защитного отключения, монтаж распределительного щитка обойдётся дёшево, да и сам он будет небольших размеров.
Имейте в виду, что широкое распространение получила ещё одна разновидность такой схемы, в ней между вводным автоматом и УЗО принято устанавливать счётчик электрической энергии.
Подключение на входе и на отходящих линиях (в однофазной сети)
При таком варианте схемы установка УЗО производится после вводного автоматического выключателя и ещё на каждую отходящую линию.
О том, что такое селективность поговорим чуть ниже.
Например, произошла утечка тока на одной из отходящих линий. Должно сработать устройство, которое защищает именно эту группу.
Если по каким-то причинам УЗО не отработало, то через определённое время (это называется выдержкой времени) отключится общее УЗО на входе, оно как бы подстраховывает отходящее.
Несомненный плюс такой схемы в том, что в момент повреждения будет отключаться только аварийная линия, а во всей остальной квартире подача напряжения не прекратится.
Недостатки подобной схемы в больших габаритах распределительного щитка и в дороговизне (УЗО – вещь не дешёвая, а при таком варианте их понадобится несколько).
На видео сравнение нескольких схем подключения:
https://youtube.com/watch?v=EQs-iqz-kAE
Можно немного сэкономить и опустить в этой схеме однофазное УЗО на входе, то есть выполнить монтаж только групповых устройств на отходящих линиях. Многие электрики вообще считают вводное УЗО лишней тратой денег, потому что каждая линия уже имеет свою защиту. Но как мы говорили выше, оно является своеобразной подстраховкой, на случай если выйдет из строя групповое устройство. Поэтому здесь всё зависит от ваших финансовых возможностей. Есть деньги – монтируйте схему с УЗО на входе. Если так накладно, установите только отходящие устройства, это тоже будет замечательно. Многие люди совсем не ставят УЗО, предпочитая экономить средства на собственной безопасности.
