Принцип работы УЗО – состав, конструктивные особенности и нюансы подключения

Когда встает вопрос безопасной эксплуатации электроустановок в быту, необходимо понять тот факт, что пробитый питающий провод создает угрозу жизни человека. Поврежденная изоляция – это своеобразный мостик, через который электрический потенциал сети передается на корпус установки. К примеру, это может быть холодильник, стиральная или посудомоечная машина и так далее. В этом случае потребитель не столь важен. Угроза эта реальная, вплоть до смертельного исхода. Поэтому установка устройства защитного отключения (УЗО) является первостепенной необходимостью. Поэтому в этой статье рассмотрим принцип работы УЗО.

Но перед этим хотелось бы определиться, что собой представляет данный аппарат. По сути, это быстродействующий выключатель. Он реагирует на ток дифференциального типа, который проходит по подводящему кабелю от сети до потребителя. Он сработает только в том случае, если произойдет утечка электрического тока на заземление сети.

Устройство

Если рассмотреть УЗО изнутри, то можно увидеть принципиальную электрическую схему, в основе которой лежит трансформатор. Этот трансформатор называют дифференциальным или прибором тока нулевой последовательности.

В нем три обмотки:

• Две первые (первичная и вторичная) замыкаются на фазе и нуле. Полярность подключения в данном случае не имеет значения.
• Третья подключается к пусковому рабочему органу, который может состоять из реле или электронных приборов. Поэтому все УЗО делятся сегодня на электромеханические или электронные.

Пусковой орган напрямую связан с управляющим органом, который состоит из контактной группы (силовой) и привода. Есть в УЗО и так называемая тестовая кнопка. С ее помощью проверяется аппарат на работоспособность.

Как работает

Теперь рассмотрим принцип действия УЗО под нагрузкой. Итак, на выход прибора начинает действовать нагрузка от потребителя. При этом электрический ток проходит от сети через первичную и вторичную обмотки до потребляющего устройства. Это нормальный режим работы. По проводникам в магнитном поле трансформатора навстречу друг другу по первичной и вторичной обмотке движется ток. На обмотках его величина равна, а направление противоположное. То есть, по законам физики магнитный поток в трансформаторе равен нулю.

В третьей обмотке магнитный поток также равен нулю, пусковой орган неподвижен, он не работает, то есть, само устройство защитного отключения работает в штатном режиме.

Теперь ситуация с пробитой изоляцией. Получается так, что по первичной фазной обмотке движется не только сетевой ток, но и ток утечки. То есть, его сила здесь становится больше. А сам ток утечки является дифференцированным. Значит, в трансформаторе образовались две неравные силы тока, которые будут влиять на магнитный поток.

Два разнонаправленных тока (в первичной и вторичной обмотках) друг друга теперь не компенсируют. Чтобы это исключить, излишки тока направляются на третью обмотку. Но рабочий пусковой орган сразу не срабатывает, потому что существует определенное значение величины тока, которое допустимо в схеме УЗО. Как только сила тока в третьей обмотке переваливает данное значение, вся защитная схема тут же срабатывает, и прибор отключает питающую сеть.

Вот так просто можно ответить на вопрос, как работает УЗО, почему выбивает его?

Кнопка тестирования

Для тех, кто не сталкивался с обслуживанием УЗО, рекомендуем периодически пользоваться данной кнопкой, под которой всегда написано «TEST». С ее помощью можно определить, в каком состоянии находится защитный механизм.

Сама кнопка в схеме подключена к резистору последовательно. Резистор подбирается так, чтобы его значение разности токов на входе и выходе точно совпадало с паспортным током утечки. Поэтому, если нажать кнопку тестирования, и защитное устройство разомкнет сеть, то прибор работает нормально.

Внимание! Тестирование кнопкой специалисты считают формальным. Потому что такой тест не показывает сути всех вещей. Для определения корректной работы аппарата необходимы специальные профессиональные приборы.

Трехфазные УЗО

Принцип действия трехфазных устройств точно такое же, как и у однофазных. Только через сердечник трансформатора проходит не две обмотки, а четыре: одна нулевая и три фазные. Вот простейшая схема:

В ней  хорошо видно, из чего состоит прибор.

• 1 – это выключатель.
• 2 – это элемент, который получает сигнал на отключение.
• 3 – это вторичная обмотка.
• 4 – трансформатор.
• 5 – провода питающей сети.

УЗО сработает сразу, как только нарушится баланс значений силы тока в обмотках. То есть, через обмотку «3» пойдет ток утечки. Он сбросит сигнал на элемент «2», который в свою очередь отключит потребляющий прибор от сети. Так как работает УЗО в автоматическом режиме, то паспортное значение силы тока здесь играет основную роль.

Схема подключения

Необходимо отметить, что монтировать однофазный и трехфазный прибор в распределительный щит надо по-разному.

Однофазное подключение

УЗО в двухпроводной сети устанавливается ниже вводного автомата, но выше автоматов, которые установлены на отдельных контурах. При этом нулевая фаза и заземляющий контур идут, как раздельные шлейфы.

Внимание! Связка УЗО-автомат – обязательно. Все дело в том, что устройство защитного отключения не обеспечивает размыкание сети при токовой нагрузке (здесь учитывается и короткое замыкание, и тепловая нагрузка). Эти занимается автомат. Кстати, в последнее время оба прибора можно заменить так называемым дифференциальным автоматом. Но это тема другой статьи.

Трехфазное подключение

Отличие принципа действия трех- от однофазных значительно. Трехфазный прибор защищает и однофазных потребителей, и трехфазных. То есть, выбивает УЗО и в том случае, если пробита изоляция у однофазного потребляющего бытового прибора, и у трехфазного. При этом можно фазный контур совместить с заземляющим.

Счетчик учета электроэнергии устанавливается между вводным автоматом и УЗО. Необходимо учесть и тот факт, что вводный автомат по новым правилам должен обязательно пломбироваться.

Электронные приборы

По сути, устройство электронного аналога точно такое же, как у электромеханического. Просто вместо магнитно-электрического элемента у него установлен компаратор (устройство сравнения). Плюс добавляются несколько блоков:

• Блок питания, потому что электронную схему надо поддерживать небольшим напряжением.
• Блок преобразования. Величина разности токов на обмотках достаточно мала, чтобы компаратор мог ее уловить и зафиксировать. Поэтому в устройство устанавливается усилитель, увеличивающий сигнал изменения разности силы тока.

Честно говоря, все эти излишества только снижают надежность УЗО. Поэтому постулат: чем проще, тем лучше, в данном случае действует на все сто процентов.

Предупреждение

На корпусе устройства защиты отключения указываются разные параметры прибора. Многие выбирают его по силе тока с единицей измерения в амперах (А). Так вот здесь есть один достаточно важный нюанс.

Многие ошибочно считают, что по данному показателю УЗО выбирается в соответствии с данным показателем на автомате. То есть, если автомат выбран 25 А, то и УЗО должно быть точно такого же параметра. Запомните, нанесенное на корпус устройства значение определяет пропускную способность. По сути, это номинальная нагрузка по силе тока.

Сам же аппарат сеть защитить от перегрузок или короткого замыкания не может. Это не его назначение. Этим занимается именно автомат. В сети сам прибор должен находиться под защитой. Поэтому совет – используйте в схеме защитный прибор, у которого номинальная токовая нагрузка выше, чем у автомата. В нашем случае так: у автомата 25 А, у УЗО 32 А.

Заключение по теме

Итак, теперь вы знаете, почему срабатывает УЗО. Практика показывает, что установка этого небольшого аппарата снижает риски в случае пробивки изоляции на подающих проводах. А это в первую очередь здоровье и жизнь человека, которые ставятся во главу угла эксплуатации бытовых электрических приборов.