УЗО — ЧТО ЭТО ТАКОЕ И КАК РАБОТАЕТ

Необходимость применения специальных устройств защиты человека от поражения электрическим током, а также электропроводки и оборудования от возможного возгорания при повреждении изоляции обозначилась ещё в прошлом веке.

Этому способствовал ряд факторов:

• использование железобетонных конструкций в массовом строительстве, вытесняющих деревянные и кирпичные строения;
• постоянный рост количества электроприборов, применяемых в быту и на производстве;
• наличие в жилых и производственных объектах централизованных сетей отопления, водоснабжения и канализации, являющихся естественными заземляющими устройствами.

Сети 0,4 кВ выполняются с глухим заземлением нейтрали, поэтому между фазным проводом и любым естественным заземлителем может возникать опасное для жизни напряжение.

Современное жилище человека заполнено большим количеством бытовой техники и различных электрических устройств. В связи с этим возрастает вероятность косвенного прикосновения.

Примечание. Косвенное прикосновение — специальный термин, обозначающий прикосновение к нетоковедущим частям оборудования (например, к корпусу электроприбора или устройства), оказавшимся под напряжением вследствие повреждения внутренней изоляции.

В этом случае корпус стиральной машины, холодильника или другой техники может длительное время находиться под фазным напряжением. Одновременное прикосновение к корпусу такого электроприбора и к нулевому проводу либо трубам отопления или водоснабжения может вызвать смертельный удар электротоком.

Современные стандарты безопасности требуют применения внутренней электропроводки с защитным проводом и специальных устройств защитного отключения (УЗО).

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ УСТРОЙСТВА ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

УЗО предназначено для работы в сетях с защитным проводником (PE или PEN). При включении электроприборов в таких сетях их корпуса соединяются с защитным нулевым проводником через специальный контакт в розетке.

Таким образом, при пробое внутренней изоляции и появлении фазного напряжения на корпусе происходит короткое замыкание и отключение автомата питания электромагнитным расцепителем.

Однако в случае частичной потери внутренних изоляционных свойств прибора, электроток, протекающий между фазным проводом и защитным нулём, может быть гораздо меньше уставки не только электромагнитного, но и теплового расцепителя.

В этом случае корпус электроприбора может находиться под напряжением, в то время как защита от сверхтоков не будет реагировать и отключение не произойдёт. В этой ситуации и приходит на помощь УЗО — устройство защитного отключения.

Основной элемент устройства защитного отключения — дифференциальный трансформатор. Магнитный сердечник этого трансформатора имеет форму тора (проще говоря, бублика). Первичной обмоткой трансформатора служат фазный и рабочий нулевой провода, обычно образующие несколько витков. Вторичная обмотка питает исполнительный механизм, производящий отключение.

При исправной изоляции подключенный к сети прибор создаёт только одну токовую цепь: фаза — нагрузка — рабочий ноль. В этом случае первичная обмотка трансформатора создаёт результирующий магнитный поток в сердечнике, равный нулю, так как токи фазного и нулевого рабочего проводов равны по величине и находятся в противофазе.

В случае ухудшения изоляции в приборе кроме основной токовой цепи, в зависимости от места повреждения изоляции образуется одна или две дополнительные параллельные цепочки:

• фаза — нагрузка — защитный проводник (PE или PEN) — рабочий нулевой провод;
• фаза — защитный проводник — нагрузка — рабочий нулевой провод.

В любом из этих случаев электроток фазного провода делится на две цепи — одна часть тока возвращается через рабочий ноль, вторая — через защитный провод.

Это приводит к тому, что ток в фазном проводе больше, чем в рабочем нулевом проводнике, следовательно, магнитные потоки нуля и фазы уже не уравновешиваются. Ток во вторичной обмотке индуцируется разностью этих потоков, поэтому трансформатор и называется дифференциальным.

Различные модели УЗО настроены на разные значения тока утечки, при котором происходит срабатывание исполнительного механизма и отключение устройства от сети. Уставка тока утечки является основным техническим параметром УЗО.

Мировая промышленность производит устройства защитного отключения, имеющие следующие значения дифференциального тока срабатывания:

1. 6 мА — приборы самой высокой чувствительности, соответствуют стандартам безопасности стран ЕС и США. Их использование в сетях с изношенной проводкой приводит к неустойчивой работе и частым отключениям. В России не применяются;
2. 10 мА — устройства, имеющие такую уставку дифференциального тока применяются при подключении электрооборудования в помещениях с повышенной влажностью и других опасных условиях;
3. 30 мА — устройства с такой характеристикой имеют наибольшее распространение;
4. 100 мА и более — отдельный класс устройств, выполняющих противопожарные функции.

Особое предназначение УЗО с дифференциальным током отключения 100 мА и более обусловлено тем обстоятельством, что электроток 100 мА и выше считается смертельным при его протекании через тело человека. Поэтому устройства защитного отключения с токами 10 и 30 мА предназначены для защиты человека и подключаются в цепи отдельных электроприборов.

УЗО И ДИФ. АВТОМАТ — В ЧЁМ РАЗНИЦА

Как уже было отмечено, автоматический выключатель и устройство защитного отключения — приборы, выполняющие различные функции.

Автомат необходим для защиты оборудования при возникновении коротких замыканий и перегрузок. УЗО, по сути, контролирует состояние изоляции электроприборов и проводки, производя отключение при его нарушении. Поэтому эти приборы, как правило, устанавливаются вместе.

Поскольку УЗО и автоматический выключатель почти всегда соседствуют в распределительных щитах, логичным шагом стало конструирование прибора, объединяющего в себе их функции. Результатом такого гибрида и стал дифавтомат. Таким образом, дифавтомат это не что иное, как объединение в одном корпусе двух устройств — УЗО и автоматического выключателя.

Дифференциальный автомат по сравнению с применением УЗО и автоматического выключателя как отдельных приборов обладает рядом преимуществ:

• облегчается монтаж за счёт уменьшения количества подключаемых проводов;
• дифавтомат как правило, занимает меньше места, чем УЗО с автоматическим выключателем;
• применение диф. автомата обеспечивает выигрыш в цене оборудования.

К отрицательным качествам дифавтомата следует отнести то, что при выходе из строя автомата или УЗО, входящих в его состав, замене подлежит дифавтомат целиком.

Кроме этого следует учесть, что параметры выключателя, входящего в состав дифавтомата необходимо согласовывать по условию селективности с характеристиками вышестоящего автомата. Это относится и к дифференциальному модулю дифавтомата, который согласовывается по току с установленным выше УЗО.