Узо в электрике

Типы УЗО по принципу срабатывания

По принципу срабатывания УЗО подразделяют на электронные и электромеханические. Электронные УЗО на порядок дешевле, чем электромеханические УЗО. Это объясняется его меньшей надежностью и дешевизной производства. Электронное УЗО «питается» от сети, и работа электронного УЗО зависит от параметров и качества этой самой электросети.

Приведу такой пример, у нас отгорел ноль в этажном щитке, соответственно пропадет питание электронного УЗО и оно не будет работать. И если в этом время произойдет замыкание фазы на корпус прибора, а человек его коснется, то электронное УЗО не сработает, т.к. оно просто напросто не работает, нет питания электроники из-за обрыва нуля. Или если по-простому электроника – это электроника, а китайская электроника – это вдвойне «электроника», которая может отказать в любой момент. Поэтому электромеханическое УЗО, которое не зависит от состояния сети, намного надежнее, чем электронное УЗО.

В основе принципа действия лежит сравнение входящего и выходящего тока УЗО обычного дифференциального трансформатора тока, и если ток не равен и больше уставки (номинальный отключающий ток УЗО в мА), как уже указывалось выше, то УЗО отключается.

По этим схемам можно определить, электронное УЗО или электромеханическое, схемы наносят на корпуса УЗО.

Известные производители, такие как ABB, Шнайдер Электрик, Хагер или Легранд не производят электронных УЗО, только электромеханические УЗО. Я ставлю в свои электрощиты электромеханические УЗО.

Для сравнения электронного и электромеханического УЗО предлагаю фото с их “внутренностями”. Я бы выложил электронное УЗО, какого-либо известного бренда, а не китайского, но, как писал выше, АББ, Шнайдер Электрик, Легранд и другие серьезные производители, не выпускают электронных УЗО.

Производители УЗО

Группа Legrand является известным в мире производителем электрических систем зданий. Лидирующие позиции обеспечивает высочайшая культура производства и крупные инвестиции в создание новых электротехнических изделий. Для России группа поставляет весь перечень электрооборудования, начиная с розеток и выключателей до сложнейших систем управления.

Селективное УЗО Legrand бывает электронного и электромеханического типа (обозначено на лицевой панели). В зависимости от исполнения оно устанавливается сбоку или снизу от автоматических выключателей. Регулируется выдержка времени (0-1,3 с) и чувствительность. В комплексе с автоматами применяются как высокочувствительные или основные защитные устройства.

Цены на УЗО остаются высокими, как и у остальных брендов.

Фирмой АВВ наиболее полно УЗО представлены серией F 200 — от 16 А до 125 А. Для домашней сети достаточно УЗО 63A, 100мА селективное. По токам утечки для бытовой техники обычно применяется устройство на 30 мА. В качестве противопожарной защиты на вводе частного дома применяется селективное УЗО ABB (63А, 300мА) четырехполюсное для трехфазной сети, как одно из самых надежных. Ему не уступают по качеству изделия марки Legrand. Для квартиры с однофазным вводом будет двухполюсное устройство. На фото ниже изображено селективное УЗО ABB 63А, 300мА.

Максимальный ток, который способен выдержать аппарат, составляет от 3 до 10 кА (указывается на лицевой панели). Он является кратковременным, а не рабочим током. УЗО способно выдержать паузу, пока автомат не отключит цепь.

Фирма является одной из ведущих, но цены очень высокие. Потребители часто отдают предпочтение моделям abb, поскольку безопасность стоит дороже всего. Выпускается дифференциальный блок ABB DDA200 AP-R типа А и АС. В нем предусмотрена задержка срабатывания на 10 мс, хотя это не селективное УЗО ABB. Кривая характеристики отключения у него расположена между селективным и обычным УЗО. Устройство обладает повышенной устойчивостью к ложному срабатыванию по сравнению с устройствами общего назначения.

Процент брака на селективное УЗО ABB, как и на остальные изделия, составляет всего 2 %, благодаря чему проблем в работе практически не бывает. Электромеханические устройства значительно надежней электронных и во всем имеют плюсы, за исключением цены. Уже начинают появляться УЗО с электронным исполнительным устройством, не уступающие по надежности механическому.

На рынке можно найти изделия вдвое дешевле, а по качеству не уступающие АВВ. Фирма выпускает также серию FH 200, которая имеет цену несколько ниже, но значительно проигрывает в качестве изделиям F 200. В частности, у нее не такие надежные контакты крепления проводников, которые быстро начинают болтаться, что отражается на качестве работы.

Если приобретать селективное УЗО ABB, то только в специализированных магазинах, а не в сомнительных местах. Подделка опасна тем, что она не способна защитить человека должным образом

На модульное оборудование, в перечень которого также попало УЗО, самопальщики обращают большое внимание из-за высокой стоимости

Отечественная группа компаний IEK производит около 7 тыс. наименований изделий, отвечающих мировым стандартам и обеспечивающих надежную работу электросетей.

К УЗО предъявляются высокие требования. С одной стороны, они должны надежно срабатывать, защищая людей от удара током, а проводку — от опасности воспламенения. Но при этом устройства, установленные на разных ступенях электрических цепей, должны действовать избирательно, отключая отдельные участки. Этим условиям, а также ГОСТу 51326.1, соответствует селективное УЗО IEK типа ВД1 63S.

Группа изделий представлена значениями номинальных токов 25-80 А, а дифференциальные токи составляют 100 мА и 300 мА. Изделия дешевле, чем у именитых брендов и широко применяются в качестве вводных противопожарных аппаратов. При этом селективность защиты обеспечивается большими величинами токов отсечки и временными задержками на отключение цепей.

Критерии правильного выбора

Номинальный ток

Первое, на что нужно обратить внимание – на какой ток рассчитано устройство. Чтобы правильно выбрать УЗО по току, необходимо изначально определиться с тем, для каких целей будет устанавливаться изделие. Если Вы хотите защитить отдельный элемент сети, к примеру, стиральную машинку, систему электрический теплый пол либо водонагреватель (бойлер), значение может быть не выше, чем 16 А

Для всей электропроводки в квартире нужно ставить агрегат не меньше, чем на 32 А. Чтобы правильно подобрать значение, сначала нужно рассчитать нагрузку от всех подключенных электроприборов и отталкиваясь от полученной суммы выбрать наиболее подходящую модель УЗО. На корпусе современной техники производители обычно указывают номинальную токовую нагрузку, поэтому с расчетами не должно возникнуть сложностей.

Дифференциальный ток

Мы рассмотрели все существующие значения, которые варьируются от 10 до 500 мА, теперь разберемся, какое УЗО лучше выбрать по амперажу в определенных ситуациях. Защиту человека от поражения электричеством обеспечивают уставки от 6 до 100 мА. В то же время утечки свыше 30 мА будут ощутимы телом человека. Именно поэтому для детской и ванной комнаты лучше выбрать модель на 10 мА, а для защиты розеток и светильников 30 мА.

Тут же следует отметить, что каждый электроприбор имеет естественный ток утечки, который указывается в прилагаемом техническом паспорте. При выборе УЗО по току утечки обязательно учитывайте следующее правило: сумма естественных утечек не должна превышать номинальное значение защитного прибора больше, чем на 30% (1/3). В противном случае будут возникать ложные срабатывания, от которых много хлопот.

Тип изделия

Итак, простыми словами объясняем предназначение каждого из типов УЗО:

1. АС – в основном используется для защиты электроприборов в домашних условиях при использовании как однофазной, так и трехфазной сети. Бытовую технику с пульсирующим током, к примеру, стиральную машину, защитить такое изделие не сможет.
2. А – используется как раз для отдельной защиты стиральных машин в квартирах и частных домах.
3. B – в основном используются на производстве, поэтому выбрать данный тип для дома нет смысла.
4. S – как мы уже говорили, отключение происходит не сразу же при обнаружении утечки, а через определенную уставку времени. Как правило, применяется для предотвращения пожара и подключается на вводном щите, обслуживая всю электропроводку (поэтому и уставка на ток утечки выбирается не менее 100 мА).
5. G – в основном подключается на отдельный электроприбор для контроля и своевременной противопожарной защиты. В отличие от типа «S» имеет меньшее время выдержки.

Конструкция

Тут особо говорить не о чем, электронные имеют более сложный принцип работы и функционируют только при наличии источника питания (внешнего либо электросети). Более надежные и долговечные – электромеханические, поэтому лучше выбрать электромеханическое УЗО для квартиры и дома, к тому же стоимость будет на порядок ниже.

Производитель

Ну и последний, не менее важный критерий выбора УЗО – по производителю. На сегодняшний день лучшими в производстве данных изделий являются следующие фирмы:

• Legrand;
• ABB;
• AEG;
• Schneider electric;
• Siemens;
• DEKraft.

Среди бюджетных моделей самое высокое качество у компаний Аустро-УЗО и ДЭК.

Рекомендуем отдавать предпочтение более дорогим изделиям, однако если бюджет не позволяет, неплохо справятся с защитой и отечественные производители. В любом случае перед покупкой советуем Вам посетить форумы по электрике и ознакомиться с отзывами покупателей о выбранной модели! Так Вы наверняка узнаете все преимущества и недостатки изделия и точно определить какое УЗО лучше выбрать.

Виды УЗО

УЗО бывают разные — трехфазные и однофазные… Но на этом деление УЗО на подклассы не завершается. В настоящий момент на рынке присутствуют 2 принципиально различающиеся категории УЗО:

1. электромеханические (независящие от сети),
2. электронные(зависящие от сети).

Рассмотрим по отдельности принцип действия каждой из категорий.

Электромеханические УЗО

Родоначальники УЗО – электромеханические. В основе принцип точной механики т.е. заглянув внутрь такого УЗО вы не увидите компараторов операционных усилителей, логики и тому подобного.

• Состоит из нескольких основных компонентов:
• Так называемый трансформатор тока нулевой последовательности, его цель отследить ток утечки и передать его с неким Ктр на вторичную обмотку( I 2), I ут= I 2*Ктр (весьма идеализированная формула, однако отражающая суть процесса).
• Чувствительный магнитоэлектрический элемент (запираемый т.е. при срабатывании без внешнего вмешательства не может вернуться в исходное состояние – защелка) – играет роль порогового элемента.
• Реле – обеспечивает расцепление в случае если сработала защелка.

Данный тип УЗО требует высокоточной механики для чувствительного магнитоэлектрического элемента. В настоящий момент всего несколько мировых компаний продают электромеханические УЗО. Их стоимость значительно выше цены на электронные УЗО.

Почему же в большинстве стран мира получили распространение именно электромеханические УЗО? Все очень просто – данный тип УЗО сработает в случае обнаружения тока утечки при любом уровне напряжения в сети.

Почему этот фактор(независимость от уровня напряжения сети) столь важен?

Это вызвано тем что при использовании работоспособного(исправного) электромеханического УЗО мы гарантируем в 100% случаях срабатывание реле и соответственно отключение подачи энергии потребителю.

В электронных УЗО этот параметр тоже велик, но не равен 100%(как будет показано далее это связанно с тем что при определенном уровне напряжения сети схема электронного УЗО окажется не работоспособной), а в нашем случае каждый процент – это возможно человеческие жизни (будь то прямая угроза жизни человека при касании им проводов, либо косвенная, при возникновении пожара от обгорания изоляции).

В большинстве так называемых “развитых” стран электромеханические УЗО – это эталон и устройство обязательное к повсеместному использованию. В нашей стране постепенно идут подвижки в сторону обязательного использования УЗО, однако потребителю в большинстве случаев не дается информации о типе УЗО, что влечет за собой использование дешевых электронных УЗО.

Электронные УЗО

Такими УЗО наводнен любой строительный рынок. Стоимость на электронные УЗО местами ниже чем на электромеханические до 10 раз.

Недостаток таких УЗО, как уже писалось выше, не 100% гарантия при исправном УЗО получить его срабатывание в следствии появления тока утечки. Достоинство – дешевизна и доступность.

В принципе электронное УЗО строится по той же схеме, что и электромеханическое (Рис.1). Разница заключается в том, что место чувствительного магнитоэлектрического элемента занимает элемент сравнения (компаратор, стабилитрон). Для работоспособности такой схемы понадобится выпрямитель, небольшой фильтр,(возможно даже КРЕН).

Т.к. трансформатор тока нулевой последовательности – понижающий (в десятки раз), то также необходима цепочка усиления сигнала, которая кроме полезного сигнала также будет усиливать помеху(или сигнал небаланса присутствующий при нулевом токе утечки). Из вышесказанного очевидно, что момент срабатывании реле, в данном типе УЗО определяется не только током утечки, но и сетевым напряжением.

Если Вы не можете позволить себе электромеханическое УЗО, то брать электронное УЗО все же стоит, т.к. оно обеспечивает срабатывание в большинстве случаев.

Существуют также случаи, когда покупать дорогое электромеханическое УЗО не имеет смысла. Одним из таких случаев является использование при питании квартиры/дома стабилизатора, либо источника бесперебойного питания (ИБП). В этом случае брать электромеханическое УЗО смысла не имеет.

Сразу отмечу, что я веду речь о категориях УЗО их плюсах и минусах, а не о конкретных моделях т.к. Вы можете купить некачественно УЗО как электромеханического так и электронного типов. При покупке спрашивайте сертификат соответствия, т.к. многие электронные УЗО представленные на нашем рынке не сертифицированы.

Характеристики УЗО

Схема подключения УЗО

Номинальный ток

Указывает порог срабатывания устройства: 6, 10, 16, 25, 50, 63 и т. д. (ампер). Номинальный ток одинаков как для УЗО, так и для автоматов.

Быстродействие

Распределение УЗО

В маркировке дифавтоматов применяется индекс электрического действия, который маркирован буквой «B», «C» или «D». Она стоит перед показателем номинального напряжения, как у стандартных автоматов

Скорость действия является важной переменной характеристикой аварийного аппарата

Ток отключения (утечки)

Обычно это число из набора: 10, 30, 100, 300 или 500 мА. Указывается данная характеристика треугольником (буквой «дельта»), которая стоит перед числом, характеризующим величину номинального тока утечки в миллиамперах, при котором активируется защита.

Номинальное напряжение

Важнейшим рабочим показателем автоматов и УЗО выступает номинал напряжения (220 вольт – для одной фазы или 380 вольт для трёх) – это обычное рабочее напряжение.

Что такое ток утечки и каким он бывает?

Ток утечки – это такой ток, который протекает не через нагрузку, а через корпуса электроприборов на землю.

В ГОСТ Р 60755 дано похожее определение:

Ток утечки возникает в результате повреждения изоляции проводников и их касания к корпусу. Например, в водонагревательном баке ток утечки возникает в случае выхода из строя нагревательного элемента (ТЭНа), в стиральной машине также в случае пробивания на корпус ТЭНа или обмоток электродвигателя и так далее.

Классификация токов утечки по тому же ГОСТу производится по его роду:

1. Синусоидальный ток утечки. Возникает в цепях с «простой» нагрузкой без каких-либо регуляторов или источников вторичного электропитания (импульсные БП, инверторы и пр.). Это могут быть нагреватели, лампы накаливания, электродвигатели без регуляторов.
2. Пульсиующий постоянный ток. Ток по форме повторяет пульсирующую полуволну, в каждом периоде промышленной частоты электроснабжение принимающий нулевое значение (или значение не более 0,006А) постоянного тока в течение одного непрерывного промежутка времени, выраженного в угловой величине не менее 150˚.

Кто не знает, моменты времени и длительности чего-либо при исследовании электрических сигналов, в нашем случае синусоидального тока, удобно рассматривать в «углах», где 360˚ это период синусоиды, а 180˚ — одна полуволна. Сопутствует понятию пульсирующего тока и такое понятие как «угол задержки ток» – это промежуток времени через который ток начинает протекать к потребителю, от начала периода синусоиды питающей сети.

Если сказать проще, то пульсирующий ток отличается по форме от синусоидального тока питающей сети, он может протекать импульсами, резко или плавно нарастать и спадать.

Где может возникнуть несинусоидальный ток утечки?

Утечки постоянного пульсирующего тока могут возникнуть в устройствах с регуляторами мощности, инверторами (речь идет об управлении электроприводом — инверторные холодильники, кондиционеры, стиральные машины и прочее), импульсными источниками питания. Также в приборах, где для регулировки мощности используют полупроводниковый диод (это называется дискретный регулятор мощности), при включении через него, через прибор протекает лишь одна полуволна переменного тока, соответственно он работает в половину от своей мощности.

Регуляторы мощности используются повсеместно:

— В электроинструменте (курок болгарки и электродрели который регулирует обороты патрона);

— В других устройствах, где нужно регулировать обороты, например, стиральные машины или кухонные комбайны и прочее.

— В электронагревателях с плавной регулировкой температуры, то есть где используется не термостат с биметаллической пластиной, а обеспечивается непрерывная работа с разной мощностью.

— В освещении, но здесь они называются диммерами.

В большинстве случаев для регулировки мощности приборов, питающихся от переменного тока используют тиристорные и симмисторные регуляторы, принцип работы которых основан на срезе переднего фронта фазы (Leading edge). Реже используются диммеры, срезающие спадающую часть сигнала (trailing edge) на иллюстрации ниже вы видите, чем они отличаются.

Типы селективных УЗО

Основные разновидности УЗО представлены классификацией приборов согласно их токовым показателям при которых происходит срабатывание устройства. В соответствии с основными параметрами, противопожарные устройства защитного типа могут реагировать на токовую силу, равную 100 и 300, а также 500 мА.

Классификация защитных селективных устройств также может осуществляться в соответствии с количеством полюсов. Стандартные приборы УЗО обладают парой полюсов и находят широкое применение в однофазных электрических сетях. Приборы, которые используются в трехфазных электрических сетях, имеют четыре стандартных полюса.

УЗО селективное

В зависимости от способа работы защитных селективных устройств, приборы данного типа подразделяются на определенные категории:

• «АС» — монтируется в электрических сетях с переменными токовыми значениями, на которые и рассчитаны данные приборы;
• «А» — может устанавливаться в электрических сетях с переменными и постоянными токовыми величинами;
• «В» — характеризуется работоспособностью в условиях трех видов тока, поэтому может легко взаимодействовать с постоянными и переменными величинами, а также с выпрямленными дифференциальными токовыми показателями;
• «S» — относится к селективным защитным устройствам, имеющим определенную задержку отключения;
• «G» — селективные УЗО с минимальной задержкой по времени отключения.

В зависимости от типа и характеристик технического исполнения, все селективные виды УЗО представлены электронными и электромеханическими моделями.

Первый тип таких моделей нуждается в отдельном источнике питания, чем и обуславливается некоторая ограниченность распространения.

Второй вариант не нуждается в электрическом питании и способен реагировать на дифференциальные токовые величины.

Вариант УЗО

Подключение электронного защитного устройства выполняется как к внешним источникам, так и к защищаемой энергосети. Такие УЗО способны в автоматическом режиме осуществлять отключение сети в условиях выключения дополнительного источника питания.

Возобновление подачи электрического питания сопровождается автоматическим включением сети. Тем не менее нужно помнить, что для некоторых типов защитных устройств, такая функция недоступна.

Не все виды селективных устройств используются с целью защиты человека от поражения электрическим током, поэтому с такими целями рекомендуется устанавливать приборы, способные отключать напряжение при наличии показателей 10-30 мА.

Номинальный отключающий ток УЗО

Номинальный отключающий ток УЗО I∆n (уставка) – это ток при котором УЗО срабатывает (отключается). Величина уставок УЗО – 10 мА, 30 мА, 100 мА, 300 мА, 500 мА. Следует отметить, что 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.

Номинальный отключающий ток УЗО I∆n или ток утечки также указывается на лицевой панели УЗО.

УЗО 10 мА используют для защиты электроприемников во влажных помещениях или мокрых потребителей, т.е. стиральные и посудомоечные машинки, розетки которые находятся внутри ванны или туалета, свет в ванной, теплый пол в ванной или туалете, свет или розетки на балконах и лоджиях.

СП31-110-2003 п.А.4.15 Для сантехкабин, ванных и душевых рекомендуется устанавливать УЗО с номинальным дифференциальным отключающим током до 10 мА, если на них выделена отдельная линия, в остальных случаях, например при использовании одной линии для сантехкабины, кухни и коридора, следует использовать УЗО с номинальным дифференциальным током до 30 мА.

Т.е. УЗО с уставкой 10 мА устанавливают на отдельный кабель, к которому подключается только стиральная машинка. Но если от кабельной линии еще запитаны другие потребители, например, розетки коридора, кухни, то в этом случае устанавливают УЗО с током срабатывания (уставкой) в 30 мА.

УЗО с током утечки 10 мА у АВВ выпускают только на 16А. У Шнейдер Электрик и Хагер, есть в линейке продукции УЗО на 25/10 мА и 16/10 мА.

УЗО 30 мА устанавливают на стандартные линии, т.е. обычные бытовые розетки, свет в комнатах и т.д.

ПУЭ п.7.1.79.В групповых сетях, питающих штепсельные розетки, следует применять УЗО с номинальным током срабатывания не более 30 мА. Допускается присоединение к одному УЗО нескольких групповых линий через отдельные автоматические выключатели (предохранители).

УЗО 100, 300, 500 мА называют противопожарными, такие УЗО не спасут вас от смертельного удара током, но уберегут квартиру или частный дом от возникновения пожара из-за неисправностей в электропроводке. Такое УЗО на 100-500 мА устанавливаются в вводных щитках, т.е. в начале линии.

В США используют УЗО с номинальным отключающим током 6 мА, в Европе до 30 мА.

Следует отметить, что УЗО отключается в пределах уставки 50-100%, т.е. если у нас УЗО на 30 мА, то отключаться оно должно в пределах 15-30 мА.

Есть проектировщики, которые продвигают двойные диф. защиты “мокрых” потребителей. Это когда, например стиральная машинка, подключена к УЗО 16/10 мА, которое в свою очередь подключено к групповому УЗО 40/30 мА.

В итоге, что мы получим? При малейшем “чихе” стиральной машинки, мы отключаем всю группу автоматов (свет кухни, бойлер и свет комнаты), т.к. в большинстве случаев неизвестно, какое сработает УЗО 25/30 мА или 16/10 мА, либо сработают оба.

Согласно свода правил по проектированию электроустановок жилых и общественных зданий:

СП31-110-2003 п.А.4.2 При установке УЗО последовательно должны выполняться требования селективности. При двух- и многоступенчатой схемах УЗО, расположенное ближе к источнику питания, должно иметь уставки тока срабатывания и время срабатывания не менее чем в три раза большие, чем у УЗО, расположенного ближе к потребителю.

Но справедливости ради, следует отметить, что если электропродка смонтирована качественно, то УЗО не срабатывают годами. Поэтому в данном случае – последнее слово за заказчиком.