Подключение трехфазного устройства защитного отключения (УЗО) показано на рисунке ниже. В этом случае необходимо использовать 4-полюсное устройство, которое подключается непосредственно за счетчиком электроэнергии, также имеющим трехфазную конфигурацию.
Правила подключения УЗО к однофазной сети без заземления: лучшие схемы и порядок работ
Однофазная электрическая сеть представляет собой стандартную электрическую систему, используемую в большинстве домохозяйств, независимо от того, идет ли речь о загородных или городских жилищах. Пользователи этой сети злостно расходуют электроэнергию, и это вполне обосновано, ведь электричество необходимо для выполнения большинства бытовых функций.
Однако стоит учитывать, что электроэнергия, несмотря на свои многообразные применения, не является абсолютно безопасной. Исходя из этого, использование автоматического выключателя, а именно устройства защитного отключения (УЗО), в однофазной сети без заземления становится неотъемлемой частью обеспечения безопасности. УЗО представляет собой специальное устройство, значительно повышающее уровень безопасности при электрических работах и использовании электрического оборудования.
Давайте внимательно рассмотрим основные схемы подключения однофазного УЗО и порядок выполнения этой процедуры.
- Общий обзор защитных модулей;
- Наилучшие схемы подключения УЗО;
- Особенности схем без заземления;
- Классический вариант подключения;
- Какую схему подключения УЗО выбрать;
- Схема применения УЗО в частном доме;
- Вариант защиты для дачного хозяйства;
Обобщенный взгляд на защитные модули
Несмотря на наличие четко оформленных электрических схем, соответствующих принятым нормам, всегда имеет место риск электрического удара. Поэтому очень важно заранее позаботиться о безопасности.
Термин «УЗО» расшифровывается как «устройство защитного отключения».
С конструктивной точки зрения УЗО не является самым сложным устройством среди современных электрических приборов. Тем не менее, оно успешно выполняет свою основную защитную функцию на высоком уровне надежности.
Функционирование УЗО можно сравнить с работой электрической системы, которая обеспечивает пользователей надежной защитой, а также предотвращает повреждения различного бытового оборудования.
Важно отметить, что существуют разные типы УЗО, и каждый из них реализует определенную систему защиты. К основным функциям относятся:
- гарантия безопасности при прикосновении;
- предупреждение технических повреждений;
- защита от пожарной опасности.
Каждое устройство с заданной функциональностью имеет свои отличия от других моделей, особенно в характеристиках рабочего тока и токах срабатывания.
Как правило, в быту используются устройства с низким током срабатывания. Эти устройства предназначены для защиты людей от случайного контакта с электрической сетью в случае утечки тока.
Чем больше чувствительность устройства, тем более безопасным и полезным оно становится, поэтому чувствительные автоматические выключатели отключают подачу электроэнергии, если человек касается токоведущих частей электрических цепей. Обычно диапазон срабатывания таких устройств варьируется от 10 до 30 мА.
Лучшие схемы подключения УЗО
Подключение УЗО без заземления является обычной практикой в бытовых установках. На большинстве жилых объектов имеется однофазная электросеть, что подразумевает необходимость наличия всего двух проводников: Фаза и Нейтраль.
Особенности схем без заземления
Схемы с заземлением обязательно включают автоматическую защиту от короткого замыкания и перегрузок по току.
Это однозначный факт, ведь отдельные устройства УЗО не призваны защищать от таких явлений, поскольку их основная задача — это защита от утечек тока.
В качестве защитного элемента в цепи применяются автоматические выключатели, которые отключают питание в случае перегрузок. УЗО не предназначены для таких отключений.
Рабочие характеристики автоматических выключателей и УЗО несколько отличаются, особенно в аспекте токов срабатывания.
Отметим, что существуют универсальные устройства, которые могут выполнять сразу несколько функций: защиту от короткого замыкания и защиту от поражений электрическим током.
Каждое защитное устройство способно прерывать цепь как в фазном, так и в нулевом проводниках силового кабеля.
При проведении подключения убедитесь, что проводники подсоединены строго к соответствующим клеммам. Неправильное подключение может повлечь за собой повреждение УЗО и вывести из строя всю систему защиты.
Классический вариант включения
В зависимости от технической нагрузки, связанной с количеством активных устройств, квартира или дом могут функционировать от одной общей сети или от нескольких отдельных цепей.
Хотя бытие подключения устройства кажется простым на первый взгляд, на самом деле в этой процедуре существует множество важных нюансов. Ошибки при подключении могут привести не только к повреждениям защитных устройств, но и к созданию опасных условий эксплуатации.
В большинстве случаев для одной квартиры достаточно один-единственного УЗО для обеспечения остаточного тока. В таком случае выбирают защитное устройство в зависимости от потребляемого тока и общей мощности. При этом определяют номинальный ток и ток отключения.
В другой ситуации используются УЗО для каждой подсети. Обычно все автоматические выключатели подбираются в соответствии с мощностью, соответствующей подсетям.
Схема подключения УЗО в классическом варианте выглядит следующим образом:
- Главный питающий кабель, состоящий из двух жил (фаза и ноль), подводится к автомату.
- От автоматического выключателя обе жилы подключают к электросчетчику.
- Далее от электросчетчика два провода питания включают на вводные клеммы УЗО.
Как работает УЗО
УЗО применяются как в однофазных сетях квартир, так и в трехфазных системах на промышленных объектах. Их основная функция заключается в прерывании подачи питания в двух ситуациях:
- Если человек касается токоведущей части, устройство исключает риск поражения электрическим током;
- Если произошла утечка тока в результате повреждения изоляции, например, контакт между токоведущими частями и корпусом электрического аппарата, таким как стиральная машина или холодильник.
УЗО функционирует за счет сравнения токов, которые проходят через внешний проводник и нейтральный. Если они равны, значит, все в порядке, но если возникает разница в токах, происходит срабатывание. Случайный контакт с фазным проводником вызывает течение части тока на землю, создавая разницу между токами в проводниках L и N. Когда эта разница достигает установленного значения, УЗО реагирует.
УЗО также зарекомендовали себя как важное средство против пожаров. Одной из основных причин возгораний в системах электропроводки становится прохождение тока через поврежденную изоляцию. В местах повреждений выделяется теплотворная энергия, способная воспламенять кабель. Если в системе имеется автоматический выключатель, вероятность такой опасности практически сведена к нулю, поскольку УЗО отключает питание при выявлении разности токов.
Важно: нужно различать автоматический выключатель, устройство остаточного тока и дифференциальный автомат. Эти устройства могут внешне напоминать друг друга, но функционально выполняют разные задачи. Автоматический выключатель защищает электрические линии от короткого замыкания и перегрузок. УЗО обеспечивает безопасность человека, отключая электричество при прикосновении к подверженным току участкам. В свою очередь, дифференциальный автомат сочетает функции обеих этих систем: он защищает людей от электрического удара и оборудование от коротких замыканий.
Схема УЗО в сети однофазного напряжения
В советский период в домах использовалась двухпроводная система, где каждая розетка имела фазу и ноль. На сегодняшний день ситуация изменилась, и существуют требования к установке системы заземления, согласно современным электротехническим стандартам, каждая розетка должна иметь собственный проводник заземления.
В некоторых домах заземление вполне присутствует и проходит под стояком к панелям квартир, как это и должно быть. Однако есть множество случаев, когда заземление отсутствует, оно находится на трансформаторной станции, питающей старый жилой фонд. Это порождает путаницу при правильном подключении УЗО.
Схема без использования заземления
Эта система находит свое применение в домах советского типа, которые не имеют заземления. На входе в жилое пространство имеется фазный провод и нулевой проводник, оба подаются на вход счетчика электроэнергии. УЗО устанавливается сразу после счетчика. Важно подключить УЗО в соответствии с метками на клеммах: фазный проводник подключается к клемме L, а нейтральный — к клемме N.
Следует понимать, что УЗО не предназначены для защиты от перегрузок по току или короткого замыкания. Поэтому после УЗО обязательно устанавливаются стандартные автоматические выключатели на 16, 25 или 32 А.
При небольшом помещении может быть достаточно одного автоматического выключателя утечки. Если же у вас много потребителей, то рекомендуется сгруппировать их. Например, в распределительном щите можно установить одно УЗО с рабочим током 300 мА для входа в помещение, а в ответвительные цепи добавлять отдельные устройства для розеток и освещения с чувствительностью 30 мА. В более чувствительных зонах, таких как детские и ванные комнаты, УЗО должны быть сработать при токе утечки, равном 10 мА.
УЗО в электрощите с заземляющим проводом
Это предпочтительная схема с точки зрения безопасности. В таких случаях УЗО может использовать свою функциональность в полном объеме. В однофазной сети с заземлением исключается возможность того, чтобы металлический корпус бытовых приборов оказался под опасным высоким потенциалом.
В этой цепи УЗО гораздо более чувствительно к повреждениям изоляции и случайному контакту между фазным проводом и корпусом прибора. В распределительном щите присутствуют фазный провод, нейтральный провод и проводник заземления, который определяется желто-зеленой изоляцией, и он разветвляется к каждой розетке в помещении. УЗО подключается между счетчиком учета и автоматическими выключателями, соблюдая параллельное соединение проводников (L и N).
Так как УЗО обладает повышенной чувствительностью к замыканиям на землю, в процессе их установки следует тщательно откалибровать устройства. Рекомендуется также разделить нагрузку между отдельными проводами, чтобы упростить процесс обнаружения повреждений изоляции и токов замыкания на землю в будущем.
Типовая схема 1 — общее УЗО на вводе
Между главным выключателем и групповыми выключателями должно быть подключено общее УЗО утечки. Эта схема применяется в небольших однокомнатных квартирах с исправной проводкой.
Подключение устройства защитного отключения к двухфазной сети
Случаи, когда необходимо задействовать двухфазное электроснабжение, являются скорее исключением, чем правилом. От двухфазного электроснабжения отказались в начале двадцатого века, поэтому вероятность встретить его на практике практически нулевая. Однако подключение УЗО в двухфазной сети также актуально.
Каждый полюс розетки в такой системе является полюсом фазы, который, как правило, имеет напряжение 127 вольт по отношению к земле. Принципы, описанные для автоматических выключателей в одной фазе, также применимы для двухфазных систем, однако на каждую из двух входных фаз необходимо установить по отдельному переключателю. Важно не соединять один из проводников с землёй или с главной частью распределительного щита.
Дополнительная информация. Двухфазное электроснабжение в жилых домах устарело. Тем не менее многие современные низковольтные трансформаторы имеют обмотки на 380 В и работают с двумя фазами. Обычно такие трансформаторы используются в промышленных приложениях. Установка отдельного УЗО для них нецелесообразна.
Как своими руками подключить УЗО без заземления
Устройство защитного отключения (УЗО) служит для обеспечения безопасности людей от поражения электрическим током. Поэтому каждый, кто задумывается о проведении электрических работ в своем доме или квартире, должен знать, как подключить автоматически отказывающее устройство без заземления. Функция данного устройства заключается в том, что оно может обнаружить отключение питания у потребителя или повреждение изоляции электрического кабеля, после чего оно отключает цепь с целью защиты людей от электрического шока. УЗО срабатывает довольно быстро, обеспечивая высокую степень защиты, и его использование стало стандартом во всех отраслях, как промышленных, так и бытовых. Если первоначальная система электроснабжения дома или квартиры не была оснащена такой защитой, не нужно переживать, так как можно дооснастить её в любое время.
Все модели УЗО, представленные на рынке, предназначены для установки в шкафу выключателей нагрузки или в распределительных щитах, оснащенных DIN-рейкой. В зависимости от типа требуемой защиты УЗО бывают различных вариантов. На следующем изображении показаны символы на корпусе УЗО.
Защитные выключатели производства разнообразны и имеют маркировки в зависимости от типа тока:
- Тип «АС» — способны разъединять цепь как при мгновенной утечке, так и при её плавном нарастании.
- Тип «А» — имеет схожие параметры с типом «АС», но дополнительно контролирует постоянный ток, за что стоить значительно дороже.
- Тип «В» — способен обнаружить как постоянные, так и переменные токи, а также выпрямленный ток. Обычно используется на производственных предприятиях, но для бытовых нужд его приобретение нецелесообразно из-за высокой цены. Если требуется защита для частного дома или квартиры, при наличии дорогостоящих электроприборов рекомендуется установка именно УЗО типа «А».
Также УЗО отличаются по времени срабатывания:
- Тип «S» (время срабатывания составляет 0,15-0,5 секунды).
- Тип «G» (время срабатывания составляет 0,06-0,08 секунды).
По принципу отключения устройства делятся на:
- Электромеханические — активируются под действием самого тока утечки.
- Электронные — имеют электронную схему и требуют дополнительного источника питания для функционирования.
УЗО классифицируются в зависимости от количества полюсов:
- Двухполюсные (для однофазных сетей).
- Четырехполюсные (для трехфазных сетей).
При подключении УЗО в квартире или частном доме необходимо соблюдать правила безопасности и выбрать правильную схему подключения. Безусловно, выбор схемы подключения будет определяющим для стабильной и безопасной работы устройства, которое можно установить своими руками, если у вас есть необходимые знания и навыки.
Существует два основных способа подключения УЗО без заземления:
— Подключение одного УЗО для всей сети здания или квартиры. Это самый простой и экономичный метод, однако при возникновении неисправности отключается вся сеть, и целесообразно искать место утечки или короткого замыкания, осматривая всю проводку.
— Подключение УЗО к каждой отдельной линии, где может возникнуть ток утечки. Эта схема обеспечивает более высокий уровень защиты от поражения электрическим током, однако значительно увеличивает материальные затраты и требует больше пространства для размещение всех автоматических выключателей. Несмотря на повышенный уровень безопасности, проводка остается простой, так как фазный провод от счетчика прокладывается через каждый автоматический выключатель и УЗО.
В дополнение к УЗО рекомендуется установить дополнительный автоматический выключатель для защиты от короткого замыкания, что обеспечит защиту потребителей и всей сети от перегрузок.
Подключение УЗО с заземлением
В зависимости от особенностей электрической сети, в которой предполагается установка УЗО, необходимо правильно выбрать само устройство. Важным моментом является наличие отдельного защитного проводника (провод для защитного заземления). Этот провод обычно присутствует в новых строительных объектах, в то время как в домах, построенных в советское время, используется сеть с PEN проводником, где защитный проводник объединяется с нейтральным. Подключение заземленного УЗО является более безопасным вариантом, так как в этом случае защита людей и оборудования будет весьма эффективна: цепь будет немедленно прервана в момент возникновения проблем.
Проверьте, какими проводами зарыто заземление перед установкой. Если нейтральный проводник источника питания имеет заземление, это называется TN цепь. Известна схема TN-C, где рабочий и защитный проводники, объединенные в один. Это наиболее распространенная схема благодаря своей простоте и низкой стоимости. Однако у данной схемы есть недостаток: если PEN-проводник прерывается, и корпус прибора с заземлением, то использование его становится опасным, так как на корпусе может возникнуть напряжение, равное напряжению цепи.
Некоторые электрики делают перемычки между нейтралью и заземлением в розетках — такой подход неверен и может привести к поражению тока, даже если в цепи установлены защитные устройства. Если PEN-проводник обрывается, то защитный выключатель не сработает, и на корпусе может возникнуть опасное напряжение, создающее риск для жизни.
Схема TN-S, в которой защитный проводник соединен отдельно от нейтрали, а связь происходит только на источнике питания, также применяется для подключения УЗО. Это даёт максимальную защиту электрооборудования и значительно снижает вероятность поражения тока. В этой схеме, даже если один из проводов (N или PE) будет прерван, приборы продолжат функционировать и на их корпусах не будет высокого напряжения, поскольку потенциал будет возвращаться через оставшийся провод. Даже если оба провода обрываются, устройство будет безопасно для человека, а значит, в случае поломки система просто отключится.
Промежуточная схема TN-C-S, в которой нулевой и защитный проводники объединены в отдельных секциях, создает участок проводки, аналогичный ПЕН-системе. Здесь установка УЗО необходима, поскольку такая схема не защищает без него.
Рекомендуем прочитать:
Работает ли УЗО без заземления?
Функционирование защитного устройства в двухпроводной сети происходит в специфических условиях. Поэтому многие люди задумываются: работает ли УЗО без наличия заземления и может ли оно обеспечить безопасность при электрическом контакте? Чтобы дать ответ на этот вопрос, стоит рассмотреть тот факт, что произойдет при возникновении неисправности.
Когда корпус устройства повреждён, УЗО может не сработать вовремя, так как отсутствует земля — ток утечки не будет поступать на землю. В то же время на корпусе будет генерироваться потенциально опасный напряжение.
Когда человек касается корпуса, ток утечки будет проходить через тело, а величина тока в конечном итоге станет достаточной для срабатывания устройства. Время воздействия тока зависит от порога срабатывания защитного устройства. Хотя УЗО срабатывает быстро, этого все равно недостаточно, чтобы избежать электрических травм. Если бы заземление было обеспечено, устройство отключалось бы до того, как человек успел бы прикоснуться к небезопасному объекту.
Таким образом, можно подключить УЗО и в незаземлённой сети, но такая защита не гарантирует 100% безопасности. Однако в старых домах или квартирах всё ещё prevalent двухжильные сети, и не всегда есть возможность модернизировать проводку до трёхжильной системы. Поэтому часто УЗО становятся единственным механизмом защиты как людей, так и оборудования. В системах без заземления автоматические выключатели должны устанавливаться совместно с защитными устройствами, чтобы оберегать сеть от перегрузок и коротких замыканий.
Схема подключения УЗО в квартире без заземления — Схема №1
Схема подключения должна включать одно защитное устройство, которое охватывает всю проводку в квартире. Напряжение подается на распределитель через главный провод. Затем оно идет к двухполюсному выключателю, после чего подключается к УЗО. Далее можно установить автоматы для отходящих линий.
К существенным преимуществам этой схемы относится низкая стоимость, так как используется всего лишь одно защитное устройство. Все элементы могут быть компактно размещены даже в небольшой распределительной панели. Однако, основной недостаток заключается в том, что в случае возникновения тока утечки отключается вся сеть. Чтобы найти место утечки, нужно осматривать всю проводку.
Схема №2
УЗО без заземления можно задействовать и иным способом. В такой конфигурации устройство ставится не только на ввод, но и на каждом ответвлении. УЗО устанавливается так же, как и в первом варианте, а остальные устанавливаются после выключателей для ответвлений. Общее количество защитных устройств может варьироваться в зависимости от конструкции домашней электрооработки. Часто для бытовых приборов, таких как водонагреватели, электроплиты и стиральные машины, защиты устанавливаются отдельно.
Следовательно, если произошло отключение в одной линии, будет срабатывать тот УЗО, который установлен в этой ветке. Это говорит о том, что остальные части дома не отключаются, а работающие устройства функционируют. Единственным недостатком такой схемы, безусловно, считается объем распределительной панели, необходимой для размещения большого числа устройств и выключателей. Кроме того, сами устройства защиты могут стоить достаточно дорого.
УЗО в системе TN-C
Существуют частые вопросы о целесообразности подключения УЗО в системе заземления TN-C и его эффективности. Данные системы могут быть как трехфазными с четырьмя проводниками, так и однофазными с двумя проводниками. В первом варианте проводники состоят из трех фазных и одного нейтрального, а во втором — из двух фазных и нейтрального.
Большинство профессионалов однозначно рекомендует устанавливать УЗО в таких системах, поскольку они срабатывают при отключении сети, что особенно важно для обеспечения безопасности. Однако некоторые эксперты утверждают, что установка УЗО в системе TN-C не только нежелательна, но и опасна. Это связано с тем, что защита срабатывает только при непосредственном контакте с токоведущими частями, а не сразу в момент возникновения утечки. Часто в старых домах такие устройства реагируют даже без видимых причин.
Несмотря на это, большинство электриков и владельцев квартир все же предпочитают устанавливать УЗО. В большинстве случаев они оказывается полезными, так как могут сработать в нужный момент и спасти жизнь и здоровье. Защитные устройства значительно улучшают электробезопасность, делая жизнь людей более безопасной.
Схема подключения УЗО в однофазных сетях без заземления:
Заземление и зануление электроустановок:
Как подключить заземленную розетку: простые советы по установке и профессиональные секреты.
Что такое заземление?
Системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT.
Как посадить самолет на мель, если у вас нет самолета.
Стандартные схемы подключения УЗО в квартире
Наиболее эффективной схемой подключения УЗО без заземления является тот случай, когда УЗО располагается сразу после вводного выключателя и счетчика. Эта схема наиболее уместна, когда общая длина электропроводки незначительна.
Внешний проводник УЗО подключается к автоматическим выключателям, которые обеспечивают электрическую энергию различным частям электропроводки. Выходная клемма N подключается к шине PEN. Каждый фазный проводник двухполюсного потребительского кабеля подключается к выходу автоматического выключателя, а PEN-проводник подсоединяется к общей линии передачи.
На изображении выше представлены два непривязанных УЗО: одно — защитное с контролем токов утечки 100 мА и другое — УЗО 30 мА, обеспечивающее защиту от электрических травм. Обращайте внимание на то, что в данном примере освещение подключается к выходам УЗО с номиналом до 100 мА, так как светильники обычного назначения не требуют metallic encasing. Поэтому нейтральный провод осветительного кабеля подключается не к общей шине, а к выходу входного УЗО.
При подключении однофазных систем подразумевается использование двух УЗО и двух RCCB. Здесь одно общее УЗО пожарной безопасности и три отдельных для защиты различных предметов, позволяют контролировать токи утечки в зависимости от характеристик нагрузки. Установка RCCB вместо двух УЗО и автоматических выключателей дает возможность использования лишь одной сборной шины, что позволяет сократить количество компонентов в щитке.
Выбор устройства защитного отключения
Приведенные выше примеры схем УЗО иллюстрируют возможность задействования различного количества устройств. Очевидно, что установка отдельного защитного устройства для каждой группы оборудования представляется разумным решением, так как активация одного из них не отключает другие нагрузки. Это упрощает создание условий для поиска и устранения неисправностей.
Хотя следует отметить, что УЗО имеют свою стоимость, а система защиты должна оставаться оптимальной. Возможно потребность в обслуживании отдельных потребителей, таких как бойлер и холодильник. Если установлена система охранной или пожарной сигнализации, ее тоже следует подключать до УЗО.
Более того, имеет смысл подключить водонагреватель через отдельное устройство утечки, так как работа прибора подразумевает наличие определенной вероятности утечек. Ошибкой было бы отключать электричество во всем доме, если поврежден нагревательный элемент водонагревателя.
Классическим решением является установка защитного устройства на 100 мА за счетчиком. Такая схема предполагает, что сопротивление изоляции линий в доме не должно допустить ложных срабатываний и что возгорания в электропроводке не произойдет.
Для защиты людей используются УЗО с допустимым током утечки 30 мА. Как мы рассмотрели выше, такое устройство может быть единственным, если общая длина кабеля в квартире не большая.
Потребители электричества в ванной должны подключаться через УЗО с настройкой на 10 мА, так как в помещениях с повышенной влажностью возрастет риск электротравм.
Рабочий ток УЗО измеряется в амперах и отражает обременение, задаваемое контактам. Чтобы защитить УЗО от перегрузки в момент срабатывания автоматического выключателя, его номинальное значение выбирается чуть выше, чем у автоматического выключателя, с которым оно работает. Например, если автоматический выключатель имеет номинал 40 А, то УЗО следует установить на 50 А.
В завершение, следует заметить, что вполне реально установить автоматически отключающее устройство без заземления собственными руками. Для этого важно внимательно изучить рекомендации и избегать возможных ошибок.
Интересные советы и пояснения от электрика можно найти в следующем видеоролике.
Необходимость установки
Современные защитные устройства особенно важны в следующих случаях:
- При отсутствии возможности организовать полноценное заземление на объекте;
- Когда предъявляются повышенные требования к безопасности, например, в детских или помещениях с потенциально опасными электрическими приборами;
- При установке электрических приборов в помещениях с повышенной влажностью, таких как кухня, туалет и ванная комната.
Наличие этих устройств обеспечивает надежную защиту человека, который может подвергаться воздействию опасного напряжения.
Эти гарантии основываются на характеристиках срабатывания УЗО, которые отключает цепь электропитания практически мгновенно (в пределах десяти миллисекунд). За этот краткий промежуток времени утечка тока через тело человека или животного не успевает достичь уровня, угрожающего жизни.
Как работает УЗО
Чтобы глубже понять, как функционирует УЗО, необходимо сначала познакомиться со схемой и принципами работы устройства. Независимо от типа подключения (УЗО с заземлением или без), принцип его работы базируется на сравнении входного и выходного токов. Для этого используется дифференциальный элемент, через который токи I1 и I2 проходят в противоположных направлениях.
Эти токи генерируют одинаковые магнитные поля в катушках ферритового сердечника, которые компенсируют друг друга. Как следствие, дифференциальный сигнал не оказывает влияния на механизм, и автоматический выключатель остается включенным.
При случайном контакте с открытым проводом ток утечки Iu проходит в промежуток между телом человека и землей. Как результат, обратный ток I2, проходящий через компаратор, уменьшается на эту величину.
Баланс прямого и обратного токов в катушках F1 и F2 нарушается, и на управляющий механизм подается дифференциальный сигнал. УЗО в такой ситуации отключает нагрузку от питающей сети, устраняя опасное напряжение.
Лучшие схемы подключения
Наиболее распространены схемы, в которых УЗО устанавливаются в сети для однофазных бытовых приборов без заземления. Для нормального функционирования достаточно наличия всего двух проводников (фаза и нейтраль).
Особенности схем без заземления
Одним из основных нюансов незаземленного УЗО является то, что для его срабатывания в случае короткого замыкания требуется дополнительное защитное устройство. Для этого параллельно с УЗО устанавливаются автоматические выключатели соответствующего номинала.
Дополнительная информация: Вместо одиночного автоматического выключателя и устройства защитного отключения часто используется сочетание обоих в одном устройстве, называемом дифференциальным автоматом (внизу на фото показаны автоматический выключатель, устройство остаточного тока и дифавтомат).
Это устройство одновременно отключает два проводника линии электропередачи (фаза и нейтраль). Оба провода подсоединяются к соответствующим клеммам. Этот контекст позволяет лучше понять надежность работы УЗО как устройства, сравнивающего токовые составляющие.
Классическое подключение
Стандартные незаземленные автоматические выключатели могут быть подключены только при наличии разветвленной сети линий нагрузки, защищенных отдельными автоматами (на примере ниже показаны две такие нагрузки).
Замечание: то же самое справедливо и для схеме подключения УЗО в однофазную сеть с заземлением; в этом случае уровень защиты значительно увеличивается.
Чтобы разобраться в принципах защиты без заземления, давайте рассмотрим одно УЗО в связи с нагрузкой, подключенной к схеме через выключатель. Этот вывод поможет разобраться в функционировании таких систем, как описано ниже:
УЗО устанавливается сразу после счетчика (счетчика электроэнергии); проводники фазы и нейтрали подключаются в соответствующие клеммы. Согласно правилам ПУЭ, провода должны быть подсоединены к верхним клеммам устройства (а не к нижней части).
Провода подсоединяются к контактам, как указано ниже:
- «Фазный» провод подводится к верхней клемме автомата (АВ);
- «Нейтральный» провод в синей изоляции подключается к общей нулевой шинке (ГЗШ), которая монтируется в квартирном щитке независимо от имеющегося заземления;
- С нижней клеммы фаза совместно с нулевой шиной отводятся к линии нагрузки.
Перед установкой важно учитывать правила подключения для незаземленных отсеков, так как УЗО сработает только при повреждении изоляции и попадании электричества на злостный проводник или открытые токоведущие части.
Важно. Установка УЗО для защиты отдельных электрических нагрузок, питающихся от сети TN-C, требует подключения защитного проводника нагрузки к PEN проводнику, питающему нагрузку, до автоматического выключателя. Это подчеркивается в правилах ПУЭ, пункт 1.7.80.
Электрические сети системы TN-C
Как упоминалось ранее, в сети TN-C используется PEN проводник. Этот проводник объединяет рабочие и защитные нейтральные функции по всей длине сети. Важно отметить, что корпуса и металлические части оборудования должны быть подключены к нейтрали, насколько это возможно, и дополнительно заземлены с помощью дополнительных проводников. Такая схема подключения не допускается в частных домах и используется только на промышленных объектах, где бригады электриков регулярно проводят осмотры и техническое обслуживание. В старых многоэтажках это также запрещено, но было актуально до входа в квартиру.
Заземление системы в однофазной сети TN-C:
 |
|
| Rpz | Повторное заземление, объединившее рабочий и защитный нейтральный проводник, а также защитный проводник PEN. |
| Rz | Сопротивление защитного заземления. |
| Io, Ipz, Iz, Ih | Токи, протекающие через Ro, Rpz, Rz и Rh соответственно. |
| Icd | Ток короткого замыкания. |
| Icd | Ток, проходящий через защитное заземление. |
| TV | Электропитание. |
На рисунке выше указано, что УЗО-D не должно использоваться в сетях TN-C. Это объясняется тем, что основные токи короткого замыкания обходят его, а токи в системе заземления (Izb) предотвращают нарастание разности токов и срабатывание УЗО.
Установка УЗО-D в таких сетях признается неприменимой по двум причинам:
- Ток короткого замыкания, который пройдет от открытых проводящих частей (корпусов) поврежденной электроустановки через человека, через Ro и Rpz в PEN-проводник, не воздействует на устройство защитного отключения в качестве дифференциального тока. Для УЗО-D такой ток будет неразличим, и лишь небольшая его часть может вернуть до источника питания (TV) через УЗО-D. Ток Iкз может доходить до TV, проходя через другое электрическое оборудование, такое как корпуса, открытые проводящие части или заключённые в землю соединения. Таким образом, УЗО-D не сможет обеспечить защиту от поражения электрическим током.
- Если корпуса электрооборудования соединены с землёй через PEN-проводник, и одновременно они соприкасаются с землей, то часть тока нагрузки будет возвращаться к источнику питания через землю при нормальных условиях. Эта часть тока будет восприниматься УЗО как дифференциальный ток и может сработать, если он превысит установленный предел срабатывания.
Как видно, УЗО не работает в системе TN-C. Поэтому некоторые авторы, ссылаясь на обоснованный запрет УЗО в TN-C, переносят это правило и на бытовой сектор. Однако в быту чаще встречается отсутствие полноценной системы TN-C. Когда речь идет о старых домах, две жилы (фаза и нейтраль) остаются стандартом, а сама система TN-C фактически прекращается, когда она входит в дом. В итоге в квартиры поступают только фаза и нейтраль, то есть кусок системы TN-C, но без возможности заземления. Поэтому не следует отождествлять «двухпроводные» системы (отсутствие заземления или заземление нейтрали) с системой заземления TN-C. В помещениях, где есть лишь фаза и нейтраль, УЗО не только возможно, но и необходимо для дополнительной защиты.
Принцип работы УЗО
Также ведутся споры о целесообразности устанавливать УЗО, связано это с их конструкцией и принципом работы.
Внутри устройства установлен трансформатор тока на основе ферромагнитного тора с тремя обмотками (две первичные и одна управляющая). Одна из первичных обмоток, по которой проходит ток, образована внешним проводником, в то время как вторая обмотка (нейтральная) служит для возврата тока от нагрузки.
Прежде чем объяснять, как работает устройство защитного отключения (УЗО), давайте посмотрим на его схему. На снимке видно, что зеленые линии демонстрируют ток утечки при наличии заземления, а красные линии – результаты при его отсутствии.
УЗО без заземления:
Принцип работы УЗО основан на сравнении токов в его системе. В нормальном режиме работы токи в первичных обмотках равны по величине, но противоположны по направлению, из-за чего создаются противонаправленные магнитные поля, которые гасят друг друга. В результате общий магнитный поток (SF) становится равным нулю, и дополнительных токов для активации электромагнитного реле во вторичной обмотке не возникает.
Теперь, когда мы рассмотрели возможные ситуации неисправности упомянутого устройства, давайте сначала обратим внимание на работу системы с заземленной (или нейтральной) проводкой, где в устройстве произошло замыкание по фазе (зелёные линии на схеме):
- Токи в фазном и нулевом проводах будут различаться, и появитсяуменьшение тока утечки IΔ .
- Токи, которые создадут магнитные потоки в первичных обмотках, также будут иметь разные значения.
- Результирующий магнитный поток (ΣФ) будет отличаться от нуля, это приведет к наводке тока во вторичной обмотке управления. Если это значение превысит порог для срабатывания электромагнитного реле, то оно активируется.
- Контакты устройства отключатся и электроустановка обесточится.
В случае второй ситуации (красные линии на схеме) — при прикосновении к голому фазному проводу (без зависимости от того, есть земля или нет) или к корпусу устройства с нарушением изоляции — процесс остается аналогичным. Ток утечки все еще проходит через тело, создавая магнитный эффект и сигнализируя о проступке. В трансформаторе возникает магнитный поток, который активирует забавленный (поляризованный) реле, включающее при превышении порога тока утечки, тем самым размыкая цепь.
