Аппараты защиты электросетей. Часть 3. Устройства защитного отключения

В предыдущих статьях, посвящённых аппаратам защиты электросетей, я рассказывал о плавких предохранителях и автоматических выключателях, которые отключают электросети при аварийных режимах работы и тем самым предотвращают пожары. Сегодня в продолжение темы аппаратов защиты электрических сетей речь пойдёт об устройствах защитного отключения, более известных как УЗО.

УЗО – это аппарат для защиты электрической цепи от токов утечки, который устанавливается в электрическом щите квартиры или дома. Внешне УЗО похоже на автоматический выключатель, но обладает двумя отличительными признаками: наличием кнопки «Тест» для проверки работоспособности и значения тока утечки, при котором оно срабатывает. К примеру, УЗО на рисунке ниже отключится при утечке 30 мА и более.

Внешний вид УЗО

В отличие от автоматического выключателя, защищающего проводку от короткого замыкания и значительных перегрузок, это устройство срабатывает только при возникновении токов утечки.

Из-за чего может возникнуть утечка тока?

1) ошибки монтажа электрооборудования (подключение нулевого рабочего проводника к клемме нулевого защитного проводника или наоборот, подключение под один контактный зажим обоих проводников);

2) нарушение изоляции проводников или электроприборов из-за перегрева или механических повреждений;

3) плохой контакт в соединении нулевых рабочих проводников.

Схема протекания тока утечки

Устройство защитного отключения при возникновении утечки позволяет за доли секунды отключить опасный участок, предотвратить электротравму или пожар.

 Устройство и принцип работы УЗО

Основной рабочий элемент прибора – встроенный дифференциальный трансформатор, сравнивающий значение тока в проводнике по направлению к нагрузке со значением, возвращаемым в сеть. В нормальном состоянии эти значения равны и суммарный магнитный поток через магнитопровод трансформатора равен нулю.

Устройство УЗО

Кроме дифференциального трансформатора, УЗО содержит контрольное магнитоэлектрическое реле, соленоид управления основными контактами и элементы диагностики.

При касании токоведущих частей цепи человеком часть тока будет уходить через его тело на землю и ток, возвращаемый в сеть по нулевому проводнику, будет меньше поступающего по фазному проводнику. В результате этого суммарный магнитный поток, уже не равный нулю, индуцирует во вторичной обмотке трансформатора дифференциальный ток, приводящий к срабатыванию реле и отключению, таким образом, основной контактной группы УЗО. То же самое происходит при утечке на землю в результате плохой изоляции проводки.

Проще говоря: в УЗО по нулевому проводнику должно возвращаться столько же тока, сколько из УЗО вышло по фазному. Любая разница будет определена УЗО как утечка и спровоцирует отключение аппарата защиты.

Принцип работы УЗО

Чтобы отличить УЗО от автоматического выключателя и дифавтомата, нужно знать маркировку УЗО. Это поможет правильно выбрать и подключить аппарат защиты.

Маркировка УЗО содержит схему подключения и его основные параметры: номинальный ток (I_n, А), рабочее напряжение (U_n, В), условный предельный ток короткого замыкания (I_nc, А) и ряд других параметров. Особняком в ряду параметров работы УЗО стоит дифференциальный ток (I_Δn, мА) – это тот самый ток утечки, при котором УЗО срабатывает. Об этом параметре я и говорил выше.

Существует большой выбор моделей УЗО с различными характеристиками.

По 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, будучи лишёнными этого недостатка, как правило, более надежны, но и более дороги.

По предельному току короткого замыкания различают УЗО на 4,5 кА, 6 кА или 10 кА.

По скорости срабатывания УЗО могут быть:

• 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 УЗО делятся на двухполюсные и четырехполюсные.

Главное, что необходимо понимать про УЗО: оно не защищает от сверхтоков короткого замыкания и перегрузки, т.к. для этой цели предназначены, плавкие предохранители, автоматические выключатели и дифференциальные автоматические выключатели. О последних я расскажу в одной из следующих статей цикла.