Критерии выбора трехфазного УЗО
Принцип работы всех УЗО в трехфазной сети одинаковый, но данные устройства отличаются конструкцией и эксплуатационными характеристиками. Поэтому при покупке конкретной модели необходимо учитывать много нюансов.
Чувствительность
Главный эксплуатационный параметр УЗО 3 фазы, отображающий период времени, через который сработает защита. Оптимально, когда чувствительность устройства составляет 0,025 с. За это время электрический ток не успеет вызвать остановку сердца у человека.
УЗО может работать с дополнительным источником питания или без него. В первом случае он непосредственно принимает участие в процессе размыкания электрической цепи. Наличие данного механизма повышает стоимость прибора, но и увеличивает его чувствительность.
При отсутствии дополнительного источника питания УЗО срабатывает, реагируя на дифференциал магнитного поля.
Дифференциал тока
Маркировка УЗО УЗО, предназначенные на 3 фазы, способны регулировать значение дифференциального тока, при котором оно срабатывает. При отсутствии данной функции приборы стандартно реагируют на 5 мА. Такой показатель тока явно указывает на присутствие аварийной ситуации и на потребность в отключении подачи электричества.
Количество клемм
Для трехфазной сети обязательно покупать 4-полюсные УЗО. Они оснащаются 8 клеммами для подсоединения входных и выходных кабелей. Три пары предназначены для подключения рабочей фазы, одна – нуля.
Количество ампер
Чтобы устройство защитного отключения функционировало при любом токе, необходимо выбирать модель, где число ампер существенно выше, чем у автомата.
Принцип работы трехфазного УЗО
В электрической сети трехфазные защитные устройства могут использоваться в двух вариантах. В первом случае при срабатывании обесточивается сразу вся квартира или частный дом. То есть любое повреждение приведет к срабатыванию прибора и отключению всей бытовой техники. В данном варианте УЗО располагается как можно ближе к распределительному щитку и электросчетчику.
Такая схема не всегда удобна для потребителей, поэтому часто используется другой вид подключения. В этом варианте на каждую линию устанавливается отдельное УЗО. В случае его отключения, другие линии будут функционировать в обычном режиме.
Подключение и принцип действия трехфазного УЗО осуществляется так же, как и однофазная аппаратура. Просто вместо одного фазного провода, здесь используется три, подключаемые в соответствующие клеммы. Существенным отличием трехфазных моделей является обязательное наличие заземления, для которого потребуется дополнительный провод. Они могут одновременно защитить потребителей, подключенных с помощью однофазного и трехфазного кабеля. Если заземление заранее спланировано для соединения с действующим заземляющим контуром дома, в этом случае электросчетчик рекомендуется устанавливать между автоматом и УЗО.
Установка заземляющей шины всегда выполняется отдельно от защитного устройства, независимо от числа подключаемых фаз. Перед монтажом трехфазного УЗО в цепь, нужно обязательно ознакомиться с инструкцией и схемой подключения. Перед началом работ электрическая сеть должна быть обесточена.
Трехфазный кабель заранее разделяется на отдельные жилы. После зачистки контактных концов, они вставляются в нужные клеммы – фазные и нулевую. После завершения монтажа проводится проверка работоспособности устройства с помощью кнопки ТЕСТ. Если цепь отключается, значит монтаж выполнен правильно.
Ток срабатывания
Но чтобы работа УЗО стала эффективной в бытовых условиях, понадобилось немало времени. Прежде всего, нужно было точно определиться с величиной тока утечки, который был бы безопасен для человека на время срабатывания устройства. Попытки проектировать УЗО на токи утечки менее 10 мА приводили к созданию больших, сложных и дорогих устройств, причем склонных к ложным срабатываниям от различных электромагнитных наводок.
К началу 80-х годов ХХ в. ток их срабатывания, на основании опытов с добровольцами, был выбран величиной в 30 мА, а также были созданы малогабаритные трансформаторы с ферритовыми кольцевыми сердечниками (их называют дифференциальными), ставшие датчиками токов утечки. В продажу поступили электромеханические дифференциальные УЗО-ДМ с током срабатывания от 20 до 30 мА, являющимися сегодня самыми популярными в быту. Обычно литеры ДМ опускают, и прибор называют просто УЗО.
Основы техники безопасности
Работы ведут с соблюдением следующих правил:
- Линию обесточивают и проверяют на отсутствие напряжения индикаторной отверткой. Если выключатель расположен далеко от места монтажа УЗО, следует закрепить на нем табличку с текстом «Работают люди!» или поставить сторожа. Для надежности рекомендуется отсоединить провода от клемм.
- При соединении проводов используют только разрешенные ПУЭ способы: зажимы, клеммы, опрессовку гильзами, сварку. Применять пайку не рекомендуют, скрутки запрещены.
- Правильность монтажа проверяют замером сопротивления петли «фаза-ноль». Высокий показатель свидетельствует о плохом контакте в одном из соединений. В процессе эксплуатации такие места греются и могут стать причиной возгорания.
- Перед подачей напряжения защищают глаза и открытые части тела. Некачественное изделие может разлететься.
- Нельзя использовать провода в изоляции одного цвета.
Виды УЗО
Несмотря на общий принцип работы УЗО, их конструкции могут быть одно- или трехфазными. Кроме того, модели защитных устройств разделяются на электронные и электромеханические. От этих параметров зависит и правильный выбор прибора. Однако, основную роль играет качество того или иного изделия. Поэтому, нельзя определить явное превосходство какой-либо модели.
Выбирая защитное устройство, следует учитывать технические характеристики, от которых зависит, как работает УЗО в дальнейшем. Основным показателем является значение номинального тока. Его расчет производится путем деления максимальной нагрузки на величину фазного напряжения. Большое значение имеет ток срабатывания устройства. В квартире или доме подойдет УЗО на 10мА. В других ситуациях, может использоваться диапазон от 100 до 300мА.
Все защитные устройства классифицируются по большому количеству параметров. Например, приборы, разделяющиеся по токам утечки, представлены следующими типами:
- АС – срабатывает, когда обнаружена утечка переменного тока.
- А – подходит для использования во всех случаях.
- В – применяются в основном на объектах промышленного производства.
Принцип срабатывания также может отличаться:
- Электромеханические устройства, работающие вне зависимости от сетевого напряжения.
- Электронная аппаратура, на работу которой оказывает влияние напряжение сети.
Конструктивно УЗО могут быть двухполюсными, предназначенными для однофазных сетей или четырехполюсными, использующиеся в трехфазных электрических сетях. Классификация позволяет правильно выбрать защитное устройство, более всего подходящее для конкретных условий эксплуатации. Более качественная защита гарантирует безопасную работу с электроприборами и оборудованием.
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.
От чего защищает УЗО
В первую очередь УЗО — это отличная профилактика пожаров из-за плохой проводки. Как известно возгорания в электропроводке происходят из-за коротких замыканий, перегрева кабеля и перегрева контактов. В отличие от обычных автоматов — УЗО берет на себя функцию отключения в случаях оплавления изоляции кабеля. Конечно не всегда, но при определённых условиях, особенно при наличии правильного заземления, УЗО обязано сработать.
Утечка по расплавленной изоляции
Второй, самой частой причиной срабатывания устройств защитных отключений и дифференциальных автоматов, является вода. Так как водичка это отличный проводник электрического тока, то при попадании воды на токоведущие части, ток растекается по ней, также вызываю утечку и срабатывание УЗО.
Ну и самый важный момент, это защита человека от ударов электрическим током. На самом деле очень хочется развенчать тот миф, что УЗО на 100% защищает от ударов тока. В большинстве случаев током бьёт и еще как, и никакое УЗО не срабатывает. Случаи, когда УЗО отключается с помощью ударенного током человека, на практике очень редки. Почему так происходит, напишем в конце статьи.
Как УЗО работает без заземления (зануления)
Алгоритм работы УЗО (УДТ) без заземления уже рассмотрен выше, поэтому в данном пункте рассмотрим особенности этой работы и противоречивые мнения по надежности данной защиты.
Основной параметр УЗО — номинальный отключающий дифференциальный ток (уставка по току утечки). Ток неотпускания, когда человек уже не может самостоятельно разжать руки и отбросить провод, составляет 30 мА и выше. Поэтому для защиты человека от поражения тока, выбирают УЗО с отключающим током 10 мА или 30 мА (противопожарные УЗО имеют уставку 100 — 300 мА).
Говоря о том, что для защиты человека достаточно УЗО с отключающим током в 30 мА, нужно понимать, такая защита не идеальная при отсутствии заземления. Наличие заземления в паре с УЗО защищает человека при косвенном прикосновении — контакте с открытой проводящей частью оборудования, которая в нормальном режиме работы электроустановки не находится под напряжением, но по какой-то причине оказалась под напряжением. В этом случае до прикосновения УЗО уже сработает. Если же заземления нет, то для срабатывания УДТ ток должен пройти через коснувшегося человека. А это небезопасно, так как из-за длительного воздействия могут произойти необратимые процессы в организме (сердце, нервная система).
Человеческое сердце работает циклично. Цикл занимает 0,75 — 1 секунду. В одном цикле около девяти фаз: фазы при которых открывается и закрывается клапаны артерий; фазы при которых идет сокращение желудочков и другие). Чувствительность сердца в разные фазы неодинаково. Самая опасная фаза длится примерно 0,2 секунды, и в этот период происходит процесс реполяризации мышц желудочков.
Мышцы сокращаются, когда их клетки воспринимают электрический импульс от головного мозга. Если ток ≈ 0,6 ампер проходит через человека и по времени перекрывает фазу реполяризации мышц желудочков, наступает фибрилляция сердца (сердце останавливается).
Опыты над животными показали, что если пропускать токи до 10 ампер в течение 0,2 секунды, и если это время не перекрывает опасную фазу, то вероятность остановки сердца невысока
Из этого вытекает важное правило — если сократить время воздействия тока, то можно снизить вероятность несчастного случая
Длительность прохождения тока через человека зависит от скорости срабатывания защитной автоматики. Время срабатывания современного УЗО порядка 0,03 — 0,05 секунд, и этого хватает, чтобы снизить вероятность прохождения тока в период опасной фазы работы сердца. Конечно это не гарантированная защита в цепи с УЗО без заземления, но даже такая защита лучше, чем ее отсутствие. Поэтому УЗО в домах с проводкой из двух проводов (фаза и ноль, отсутствие заземления) можно и нужно устанавливать.
Подводя итог, можно отметить, что УЗО без заземления работает. А все сомнительные доводы в обратном базируются на подмене или непонимании основных понятий.
Схема без заземления
При отсутствии заземления УЗО подключается по той же схеме, что и при его наличии, поскольку, как мы выяснили в начале статьи, обе системы никак не связаны. При организации сети следует придерживаться таких рекомендаций:
Сеть лучше разбить на несколько групп по несколько потребителей в каждой
Каждая группа защищается отдельным автоматом и УЗО. Такое исполнение обойдется дороже (придется купить несколько аппаратов защиты), но зато в случае чего будет обесточен не весь объект, а только одна какая-то группа.
Схема присоединения стиральной машины без заземления, от общего УЗО квартиры
Есть еще один аргумент в пользу разделения сети на группы. Дело в том, что чем более высокий ток протекает в защищаемом УЗО контуре и при этом чем более чувствительным оно является, тем более высокой становится вероятность его ложного срабатывания. Чтобы предотвратить ложные срабатывания, можно увеличить уставку тока утечки, то есть применить менее чувствительное УЗО.
Но тогда оно не будет обеспечивать защиту от поражения электротоком. Ведь для такой защиты УЗО должно реагировать на утечку тока в 30 мА в сухих помещениях, а во влажных — вообще на 10 мА. Увеличивая уставку тока утечки, мы делаем возможным протекание через пользователя тока, способного привести к существенному повреждению организма (вредными считаются токи от 50 мА).
Условные обозначения на приборе УЗО
Если же разделить сеть на группы, в каждой из которой будет протекать более низкий ток,то можно будет поставить УЗО с достаточной чувствительностью и при этом не бояться ложных срабатываний.
Можно применить и такой способ снижения вероятности ложного срабатывания УЗО: установите фильтр напряжения, например, ориентированный на работу с высшими гармониками.
Необходимо исключить протекание через УЗО тока с силой выше номинальной
Каждое УЗО рассчитано на тот или иной номинальный ток. Чем выше его значение, тем более дорогим является прибор. Если сила тока окажется слишком большой, УЗО сгорит. Поэтому при организации сети нужно проследить, чтобы каждое УЗО было защищено выключателем автоматическим (ВА).
Практическая схема правильного подключения УЗО
При этом номинальный ток ВА должен быть на ступень ниже номинального тока УЗО. Объясняется такое требование следующим образом: любой ВА при перегрузке срабатывает не сразу, а в течение определенного временного отрезка.
Если номинальные токи ВА и УЗО будут равны, то последнее в течение всего этого времени окажется перегруженным и вследствие этого может перегореть.
Надежность схемы
Наиболее надежной является схема, в которой УЗО каждой группы подстрахованы установленным перед ними одним общим УЗО. Для такой схемы выпускаются УЗО с задержкой срабатывания, называемые селективными. Выдержка по времени составляет доли секунды. Благодаря задержке, селективное УЗО срабатывает только тогда, когда одно из групповых УЗО откажет.
Основное требование при установке УЗО на стиральную технику
Если существует большая вероятность ложного срабатывания общего страхующего УЗО, нужно устанавливать модель с большой уставкой тока утечки, например, 150 мА.
В этом случае задержка срабатывания не требуется — общее УЗО итак будет срабатывать только при отказе одного из групповых, имеющих уставку тока утечки 30 или 10 мА. Но нужно учесть, что выключатели с уставкой тока утечки более 30 мА (выпускаются модели на 150, 300 и 500 мА) обеспечивают только защиту от пожара, но не от поражения электротоком.
Прочие советы
Важно избежать ошибки при подключении, при которой дифференциальный ток в УЗО получается сам собой. К примеру, иногда «ноль» от защищаемой УЗО группы выводят мимо него сразу на общую нулевую шину. К примеру, иногда «ноль» от защищаемой УЗО группы выводят мимо него сразу на общую нулевую шину
К примеру, иногда «ноль» от защищаемой УЗО группы выводят мимо него сразу на общую нулевую шину.
Другая распространенная ошибка: к «нулю» обслуживаемого УЗО контура подключают «нули» от других контуров.
Иногда при отсутствии контура заземления заземляющий провод подключают к «нулевому» проводнику. Такое подключение обязательно нужно делать выше УЗО, то есть так, чтобы утекающий по заземляющему проводнику ток выходил за пределы «подопечного» контура. Если подключиться ниже, то даже при пробое на корпус токи в катушках УЗО останутся равными и прибор сработает только тогда, когда кто-либо из пользователей получит удар током.
Срабатывание УЗО при нажатии имеющейся на его корпусе кнопки «Test» вовсе не является гарантией того, что выключатель подключен правильно.
Достоверно подтвердить правильность подключения можно только с помощью специальной процедуры — контролируемой утечки тока, но ее должны делать только специалисты.
Типы УЗО
Современные УЗО делятся на два типа: АС и А. Тип AC реагирует на утечку переменных (синусоидальных) токов. Однако в электрических цепях возможна утечка не только переменного, но и постоянного (пульсирующего) тока. УЗО типа А предназначено именно для таких случаев. Поскольку схема измерения разности токов в УЗО типа A более сложная, эти приборы в 1,1-1,5 раза дороже. Подобные устройства должны применяться в ряде случаев (например, в инструкции по эксплуатации стиральных машин, посудомоечных машин и других мощных бытовых электроприборов можно встретить требование установить именно этот тип УЗО).
Основные проблемы
Ниже приведены основные проблемы, которые принято обычно связывают с неправильной работой УЗО.
Срабатывает УЗО на водонагревателе
При диагностировании такого случая, для начала, необходимо исключить неисправность в самом устройстве защиты или старение изоляции проводки. Для этого достаточно подключить любой другой прибор в линию, питающую водонагреватель. В случае, если отключения не произошло, необходимо искать проблему в водонагревателе.
Почему выбивает УЗО на водонагревателе?
Основная причина — нарушение электрической цепи внутри бойлера. Как показывает практика, наиболее распространенное явление – нарушение изоляции питающего провода внутри корпуса. Неизолированный провод касается металлического корпуса водонагревателя и цепь замыкается через землю. То есть ток в обратном проводе становится меньше чем в прямом, что вызывает срабатывание УЗО. Рассмотрим схему:
В исправном бойлере нет тока утечки на землю (РЕ) потому что нет электрической связи с корпусом. Поэтому ток в фазном и нулевом проводе одинаков — УЗО не срабатывает. Теперь рассмотрим случай повреждения цепи внутри водонагревателя:
В таком случае цепь замыкается по земле в обход УЗО. Баланс прямого и обратного тока в УЗО нарушается, и устройство срабатывает.
Выбивает УЗО при включении стиральной машины
Причиной отключения стиральной машины может так же являться нарушение цепи, как и в случае с водонагревателем. Проблема решается аналогичным способом – разбираем машинку и ищем нарушения изоляции проводов. Как показывает практика, в 9 из 10 случаев причина кроется именно в этом.
Также возможен и более «интересный» случай. Дело в том, что в момент пуска электрического двигателя (пуска стиральной машины) происходят сложные электромеханические и электромагнитные процессы в цепи. Двигатель машинки изменяет форму потребляемого тока (возникают апериодические составляющие постоянного тока), эти изменения «расцениваются» УЗО как аварийный режим и происходит отключение. Помимо этого, цепь управления некоторых стиральных машин запитывается постоянным током. В цепи управления так же возможны незначительные утечки. Поэтому можно «отстроиться» от ложных срабатываний сменив УЗО на больший номинал (30 мА вместо 10 мА) или применив УЗО типа АС (вместо А). Напомню, УЗО типа АС реагирует лишь на изменение периодического тока, что вполне достаточно для бытового применения.
УЗО срабатывает без нагрузки
В этом случае могут быть 2 проблемы: неисправное УЗО или проблемы в проводке, например нарушение изоляции провода, что приводит к утечке тока на землю.
Принцип работы
Принцип работы защитного оборудования основывается на сравнивании потенциалов дифференциального тока, который проходит через него. Для этого постоянно производится измерение потенциала на его входе и выходе. В идеале после измерений суммы векторных токов, проходящих по контролируемым проводникам и должны равняться нулю. Так при однофазной схеме электрической линии измерение проводится на двух проводниках, а при трехфазной – на трех и более.
Если значение вытекающего переменного тока в сети будет отличаться от входящего в УЗО, то оно сработает, обесточив помещение. Диапазоны разницы потенциалов могут быть стандартными для определенного типа оборудования или же иметь регулятор диапазона, для установления произвольного значения (конечно, с разумным ограничением). При появлении на линии утечки (прикосновение человеком фазного провода или снижение сопротивления внешней изоляции кабеля), то векторная сумма входящего и исходящего тока будет разной. В связи с этим произойдет обесточивание всей линии.
Так при работе оборудования можно выделить основной элемент в его конструкции – дифференциальной трансформатор тока. Представляет собою сердечник с обмоткой. Конструкция также предусматривает предварительную проверку. На его корпусе предусмотрена специальная кнопка для тестирования прибора. Принцип действия проверки заключается в искусственно созданном заряде утечки. Если все подключено правильно и само устройство защитного отключения работает правильно, тогда после нажатия кнопки произойдет разъединение ответвления силовой линии.
