Установка УЗО: описание типовых схем подключения к одно- и трёхфазной сетям

Электричество — мощная невидимая сила, которая даже при соблюдении пользователем всех правил безопасности может привести к травме или к возгоранию. Чтобы ничего подобного не случилось, применяют различные защитные средства, одним из которых является УЗО. Что из себя представляет этот прибор, как его выбрать и установить — об этом мы сейчас и поговорим.

Назначение УЗО

Аббревиатура УЗО означает «устройство защитного отключения», по-другому эти приборы называют выключателями дифференциального тока.

УЗО защищает от поражения электрическим током: как только в цепи появляется утечка, устройство размыкает схему

Говоря доступным языком, УЗО служит для размыкания подключённой через него электрической цепи, если в ней появится утечка тока. Необходимость таких действий обусловлена тем, что явления, сопровождающиеся утечкой тока, всегда являются опасными:

Из-за разрушения изоляции возник электрический контакт между проводником и каким-либо заземлённым элементом, например, металлическим коробом или строительной конструкцией. В таком случае в этом месте будет протекать электроток, сопровождающийся выделением тепла, а это, в свою очередь, может привести к возгоранию.

Человек, также будучи заземлённым, прикоснулся к токоведущим частям электрооборудования либо к корпусу, оказавшемуся под напряжением. Подобное происшествие приведёт к поражению электротоком. УЗО сработает и в том случае, если оказавшийся под напряжением корпус оборудования был заземлён, то есть подключён отдельным проводником к заземляющему контуру.

Отметим, что понятие «заземлённый человек» с заземляющим контуром никак не связано. Имеется в виду ситуация, когда возможно протекание тока через обувь (отсутствует диэлектрический коврик) либо имеет место одновременный контакт с каким-нибудь заземлённым металлическим предметом, например, раковиной из нержавейки или батареей отопления.

Принцип действия УЗО

Очевидно, что при наличии утечки в цепи токи на её начальном (ввод фазы в квартиру) и конечном (выход нулевого провода из квартиры) участках будут отличаться. На сравнении этих токов и построен принцип работы УЗО: если будет обнаружено расхождение, прибор разъединит цепь. Но реализовать этот принцип можно двумя способами, поэтому и разновидностей УЗО на сегодняшний день существует две: электромеханическая и электронная.

Электромеханические УЗО

В электромеханическом устройстве защитного отключения имеется три катушки, две из которых являются рабочими, а третья — управляющей. Правильное название всей этой конструкции — дифференциальный трансформатор, при этом управляющая катушка играет в нём роль вторичной обмотки. Одна из рабочих катушек включается в фазу, другая — в нулевой провод, причём подключаются они так, чтобы токи в них протекали в разных направлениях.

Электромеханические защитные устройства основаны на сравнении магнитных полей, порождаемых токами в начале и конце цепи

Соответственно, магнитные поля, возбуждаемые токами в катушках, также окажутся разнонаправленными. При абсолютном равенстве токов векторная сумма силовых линий обоих полей будет равна нулю, то есть поля как бы будут взаимно уничтожаться.

Если же значения токов из-за утечки окажутся отличными (эта разница и называется дифференциальным током), то внутри УЗО возникнет какое-то остаточное электромагнитное поле, которое наведёт ЭДС в третьей — управляющей — катушке. Эта ЭДС приведёт в действие чувствительное поляризованное реле, которое и разъединит электрическую цепь.

Электронные устройства защитного отключения

В электронных УЗО помимо дифференциального трансформатора имеется плата с усилителем, выполненным на микросхеме или на транзисторах. Его задача состоит в усилении тока, возникающего в управляющей катушке (вторичная обмотка дифференциального трансформатора), который затем подаётся на отключающее реле. Наличие усилителя позволяет уменьшить мощность дифференциального трансформатора, а значит, и его размеры.

Электронное УЗО по внешнему виду мало чем отличается от электромеханического, но имеет другой принцип действия и более компактный корпус

В результате изделие становится более компактным и дешёвым. Но при этом у электронных УЗО появляется важная особенность: схема усилителя нуждается в электропитании, которое берётся из обслуживаемой цепи. То есть усилитель включается в данную цепь параллельно с другими нагрузками. Ниже мы покажем, как это обстоятельство влияет на надёжность прибора.

Общие выводы

Ознакомившись с принципом работы УЗО, можно сделать два важных вывода:

УЗО не сработает, если человек коснулся одновременно находящегося под напряжением элемента и нулевого провода, то есть ток «пошёл» не в землю, а весь остался в цепи. Защиту на случай подобных происшествий ещё не придумали, так как их сложно распознать: параметры цепи будут такими же, как если бы в неё была включена обычная нагрузка.

УЗО не защищает от коротких замыканий или превышения нагрузки. Поэтому в цепи помимо этого устройства обязательно следует устанавливать автоматический выключатель или предохранитель. Сегодня выпускаются приборы, в которых УЗО и выключатель-автомат совмещены. Подобные изделия называются автоматическими выключателями, которые управляются дифференциальным током (АВДТ), но в обиходе их называют проще — дифференциальные автоматы.

Как подобрать УЗО

Прежде чем приобрести УЗО, следует обдумать несколько вопросов:

Тип аппарата — электромеханический или электронный

Выше было сказано о том, что электронные УЗО имеют меньшие габариты и стоят дешевле. Однако некоторые из них, имеющие самое простое исполнение, не могут считаться абсолютно надёжными. Всё дело в том, что такой прибор не срабатывает, если на его плату усилителя не подаётся питание. Если где-либо выше УЗО случится обрыв нулевого провода, что происходит не так уж редко, усилитель останется без электроснабжения.

Но фаза-то при этом никуда не денется, так что все токоведущие части включённого в сеть оборудования останутся под напряжением, хотя оно и не сможет работать. Если в такой ситуации пользователь дотронется до оголённого провода или до корпуса, на который по случайности замкнулась фаза, он получит удар током, но электронное УЗО, оставшееся без питания, это происшествие проигнорирует. А вот электромеханическое сработает в любом случае. Конечно, вероятность подобного события достаточно мала (обрыв нуля до УЗО + поражение электротоком), но недооценивать её не стоит, так как последствия могут быть очень серьёзными.

При обрыве нулевого провода на всех контактах электрической сети появляется фаза, поэтому простое УЗО не сработает, а человек может получить удар электрическим током

Поэтому тем, кто желает приобрести электронное УЗО, следует выбирать более совершенную модель — с функцией разъединения цепи при отсутствии питания схемы усилителя. Самые «продвинутые» аппараты умеют самостоятельно включаться при возобновлении питания — без этой функции УЗО придётся включать вручную после каждого отключения электричества.

Следует обратить внимание на важное обстоятельство: вопреки пожеланиям пользователей, производители не спешат писать на УЗО крупным шрифтом «электронное» или «электромеханическое», так что с первого взгляда определить, каким является предлагаемое вам изделие, сложно.

Надеяться на осведомлённость продавца-консультанта тоже не стоит: практика показала, что и они частенько бывают «не в курсе». Определить тип УЗО можно несколькими способами:

При помощи изображённой на корпусе схемы. У электронного варианта она будет включать плату с усилителем, условное обозначение которого имеет вид треугольника. При этом будет видно, что усилитель включён в электрическую цепь, то есть подсоединён к проводам «фаза» и «ноль». Схема электромеханического УЗО всех этих элементов не содержит. Проблема в том, что неопытный пользователь может не разобраться в схеме. Поэтому весьма востребованными остаются два других способа.

На корпус электронных УЗО наносится схема с дополнительным блоком в виде треугольника, обозначенного буквой «А» (справа)

При помощи батарейки. Идея состоит в том, чтобы пропустить небольшой ток через одну из рабочих катушек включённого УЗО. Разумеется, речь идёт не о том, чтобы включить прибор в электросеть, а о переводе его в положение «цепь замкнута». Источником тока может служить обычная батарейка на 1,5 В, полюса которой нужно соединить проводками с контактами одного из полюсов УЗО. Обратите внимание: контакты УЗО должны относиться именно к одному полюсу. Ток от батарейки наведёт посредством магнитного поля ЭДС во вторичной обмотке трансформатора, и если прибор электромеханический, он отключится. Электронное УЗО не сработает. Правда, если прибор не отключился, необходимо на всякий случай повторить эксперимент, подключив проводки к противоположным полюсам батарейки. Если и в этот раз УЗО не среагирует, значит, оно точно электронное.

При подаче на полюс УЗО напряжения от обычной батарейки электромагнитное устройство отключится из-за магнитного поля, порождаемого проходящим током, а электронное останется в первоначальном положении

При помощи постоянного магнита. Нужно поднести магнит к передней панели включённого УЗО и немного подвигать его из стороны в сторону. Изменяющееся магнитное поле опять же возбудит ток во вторичной обмотке, при появлении которого электромеханическое УЗО отключится, а электронное — нет.

Поведение обоих типов УЗО при поднесении магнита будет таким же: электромагнитное отключится, а электронное останется включённым

Видео: какое УЗО выбрать — электронное или электромеханическое

Уставка дифференциального тока

Под термином «уставка» подразумевается минимальная величина тока утечки, при появлении которого УЗО разъединит цепь. Другими словами, это чувствительность прибора. По этому признаку УЗО можно разделить на две группы:

С уставкой 6 мА, 10мА и 30 мА: эти приборы обеспечивают защиту человека от поражения электротоком. УЗО на 6 мА соответствуют стандартам США, у нас же нормативы предписывают применение УЗО на 10 мА (для ванных комнат и других помещений с высокой влажностью) и на 30 мА (для всех остальных).

С уставкой 100 мА, 300 мА, 500 мА: такие УЗО называют низкочувствительными. Они не могут защитить от удара током — только от возгорания. Поэтому УЗО данной разновидности ещё называют противопожарными. Их устанавливают на больших участках электросетей, где для более чувствительных УЗО имели бы место частые ложные срабатывания. Значения уставки дифференциального тока от 100 до 500 мА приняты с учётом минимального количества тепла, которое необходимо для воспламенения различных материалов. Например, известно, что при утечке в 500 мА в среднем выделяется около 100 Вт тепла.

Вообще, минимальный порог чувствительности УЗО зависит от номинального тока, проходящего по цепи. Чем выше номинальный ток, тем менее чувствительным должно быть УЗО, иначе будут возникать ложные срабатывания. Для помещений, где нет высокой влажности, УЗО можно подбирать по специальной таблице.

Таблица: зависимость уставки дифференциального тока от номинального тока в цепи Номинальный ток нагрузки, А 16 25 32 40 50 63 80 Уставка для защиты от поражения, мА 30 30 30 30(100) 100 100 300 Уставка для противопожарной защиты, мА 300 300 300 300 300 300 300(500)

Ещё раз обратим внимание на тот факт, что УЗО с уставкой дифференциального тока более 30 мА не защищают от поражения током. Чтобы обеспечить такую защиту на больших участках, их нужно разбивать на группы, каждая из которых при этом оснащается УЗО с достаточной чувствительностью.

Ещё один нюанс: в сетях с системой заземления «ТТ» следует устанавливать только УЗО на 30 мА или менее независимо от величины номинального тока.

Вопрос о том, какой должна быть уставка дифференциального тока в той или иной ситуации, подробно рассмотрен в ГОСТ Р 50669–94 и в ПУЭ.

Существуют такие УЗО, в которых допустимую величину тока утечки можно регулировать.

Номинальный ток

Очевидно, что УЗО должно выдерживать номинальный ток, который предполагается подавать в обслуживаемый им участок электросети. Но при подборе этого устройства необходимо учитывать и возможные перегрузки. Поэтому обычно выбирают такое УЗО, которое по номинальному току на одну ступень превосходит установленный перед ним автоматический выключатель (предохранитель):

• если на вводе стоит автомат на 16 А, то УЗО должно быть рассчитано на номинальный ток 25А;
• если вводной автомат рассчитан на 25 А, выбирают УЗО на 32 А;
• при наличии автомата на 32 А номинальный ток УЗО будет составлять 40 А и т. д.

Разновидности тока утечки

Существует несколько разновидностей УЗО, которые отличаются способностью реагировать на токи разных видов:

Только на переменный ток — такие устройства маркируются буквами «АС» и значком «~». В бытовых сетях обычно устанавливают УЗО именно этого типа.

Изучив возможные обозначения на корпусе УЗО, мы можем сказать, что перед нами электромагнитное устройство на 16 А с уставкой в 30мА, рассчитанное на применение только в сетях переменного тока

На переменный и постоянный (пульсирующий) ток — приборы этой разновидности маркируются буквой «А» и специальным значком, указывающим на комбинированный тип прибора. Стоят они в несколько раз дороже, чем УЗО типа «АС», и предназначаются главным образом для особых сетей, например, таких, в которых имеются потребители с тиристорным управлением без разделительного трансформатора. Однако некоторые модели бытовых приборов производители требуют подключать именно через УЗО типа «А» (об этом сообщается в инструкции), так что и в быту такие приборы иногда приходится применять.

УЗО типа «A» рассчитаны на специальные типы сетей, но иногда устанавливаются и для подключения бытовых приборов

На переменный, постоянный и выпрямленный ток — такие УЗО маркируются буквой «В». Это самая дорогая разновидность, и она применяется только в промышленных установках со смешанным питанием.

Срабатывание с задержкой по времени (с выдержкой)

У обычных УЗО время срабатывания составляет 25–40 мс. Но есть специальные выключатели, срабатывающие с задержкой по времени. Они делятся на два вида:

Тип «С» (селективное): выдержка составляет 150–500 мс.

Тип «G»: выдержка составляет 60–80 мс.

Такие УЗО применяются для подстраховки обычных. Выключатели устанавливаются по следующей схеме: на каждой группе потребителей — обычное УЗО, а на общем вводе — с выдержкой. В норме при возникновении утечки тока сработает одно из обычных УЗО, но если оно забарахлит, цепь будет разъединена при помощи УЗО общего, срабатывающего с задержкой по времени.

Способы установки УЗО

УЗО выпускаются как в стационарном виде — для установки в щит на DIN-рейку, так и в переносном — в виде удлинителя, который нужно включать в розетку и который сам снабжён розетками для подключения электроприборов. Вторые стоят дороже первых.

Рабочее напряжение устройства защитного отключения

Очевидно, что в однофазных и трёхфазных сетях должны применяться УЗО разных видов. В первом случае на приборе будет написано «230 В», во втором — «400 В».

Чтобы не приобрести подделку, отдавайте предпочтение крупным магазинам, а если все же решили купить выключатель где-нибудь на рынке, то хотя бы попросите показать сертификат. Следует также знать: факт срабатывания при нажатии кнопки «TEST» не является гарантией того, что прибор сработает в реальных условиях. Чтобы проверить УЗО по-настоящему, нужно установить его и сымитировать утечку тока, но делать это могут только специалисты.

Видео: проверка срабатывания УЗО током утечки

Схема подключения УЗО

Рассмотрим способы установки УЗО в различных сетях.

Однофазная сеть

В таких сетях чаще всего устанавливают однополюсные УЗО.

В однофазных сетях УЗО устанавливается сразу после электросчётчика перед группой автоматических выключателей

В среде профессиональных электриков принято заводить контактные соединения в УЗО и автоматические выключатели только сверху вниз. Мы рекомендуем придерживаться этого правила по следующим причинам:

• в некоторых моделях таких приборов при подключении снизу увеличиваются потери (снижается КПД устройства);
• если ремонтными работами в электрощите будет заниматься другой специалист, то при общепринятом способе подключения он не запутается и не ошибётся.

На приведённой схеме общее УЗО (поз. 2) обеспечит противопожарную защиту осветительных цепей (автоматические выключатели на 10 А, поз. 5, 6, 12) и подстрахует прочие УЗО.

Каждое «розеточное» УЗО обслуживает по три группы розеток, оснащённых автоматическими выключателями. Устанавливать УЗО на каждую группу было бы накладно, поэтому предлагается своего рода компромисс: с одной стороны, схема удешевляется за счёт сокращения количества применяемых УЗО, с другой — при срабатывании одного из них будет обесточена не вся сеть, а только её часть.

Обнаружить цепь с утечкой тока будет достаточно просто: если, к примеру, сработает (отключится) УЗО поз. 7, нужно отключить автоматы поз. 8, 9 и 10 (отвечают за группы розеток 2, 3 и 4), затем включить УЗО поз. 7 и по очереди включить упомянутые автоматы. Как только будет включён автомат цепи с утечкой тока, УЗО тут же отключится.

Нулевой проводник после противопожарного УЗО поз. 3 нужно закрепить на общей нулевой шине (поз. 4). Затем от этой шины «ноль» протягивается ко всем остальным УЗО и дифференциальному выключателю. Поскольку дифференциальный выключатель (поз. 13) обслуживает выделенную линию, нулевой проводник после него заводится не на нулевую шину, а прямо на нагрузку.

В данной схеме имеются ещё две нулевые шины — они обозначены позициями 11 и 18. К первой подключаются нулевые проводники УЗО поз. 7 и розеток поз. 2, 3 и 4, а ко второй — нулевые проводники УЗО поз. 14 и розеток 5, 6 и 7. Если бы их не было и все приборы подключались бы только на общую нулевую шину, то при появлении утечки тока в одной из розеточных групп с большой вероятностью могли бы отключиться оба «розеточных» УЗО (поз. 7 и 14) либо общее УЗО (поз. 3).

Нулевые проводники осветительных цепей (автоматы поз. 5, 6 и 12) выводятся на общую нулевую шину (поз. 4), минуя УЗО.

Проводники заземления выводятся на шину РЕ (поз. 19).

Видео: как правильно подключить УЗО

Трёхфазная сеть

В таких сетях у нас чаще всего устанавливают 4-полюсные УЗО. Подключается оно по тому же принципу, что и в однофазной сети.

Учтите, что в УЗО различных производителей нулевая клемма может располагаться как слева, так и справа. Поэтому перед подключением нужно внимательно изучить схему, изображённую на корпусе выключателя или в его паспорте.

Общее трёхфазное УЗО предохраняет цепь только от возгорания, для защиты от поражения электрическим током на каждую фазу устанавливают отдельное устройство

УЗО этого вида (3-фазные 4-полюсные) бывают только противопожарными. Для защиты людей от поражения током на каждой линии нужно дополнительно установить однофазное УЗО с уставкой тока утечки не более 30 мА. При этом у каждой линии должен быть свой нулевой проводник, который выводится к соответствующему УЗО.

Видео: сборка трехфазного распределительного щита на УЗО

Ошибки при подключении УЗО

Не имеющие достаточного опыта электрики чаще всего ошибаются в следующем:

Путают нулевые провода от разных УЗО: при таком подключении выключатели по нажатию кнопки «TEST» срабатывают, поэтому может показаться, что система является работоспособной. Но как только какой-нибудь прибор будет включён в розетку, оба УЗО сразу отключатся.

Подключают к УЗО нагрузку, в которой нулевой провод контактирует с проводом заземления или токоведущими частями. В этом случае могут иметь место частые ложные срабатывания выключателя.

При подключении розеток соединяют нулевой провод с проводом заземления. Как только вилку любого электроприбора воткнут в такую розетку и включат его, сразу появится утечка тока в заземляющий провод и УЗО тут же отключится.

Запараллеливают нейтрали разных УЗО со стороны «подзащитного» участка сети. В этом случае при включении прибора в розетку также будет иметь место отключение обоих УЗО. Такую ситуацию можно выявить нажатием кнопки «TEST» на одном из УЗО — оба прибора при этом отключатся.

Подключают защищаемую цепь к нулевому проводу выше УЗО. То есть получается, что ноль подключён в обход выключателя, и ток нагрузки будет восприниматься им как дифференциальный (УЗО будет отключаться).

Подключают нулевой проводник нагрузки к другому (не своему) УЗО. Опять же, как только в цепи появится ток, оба УЗО отключатся.

Не учитывают схему подключения кнопки «TEST» при подключении 4-полюсного УЗО в однофазную сеть. Здесь важно посмотреть (схема изображается на корпусе прибора), каким полюсом подключена эта кнопка. При неверном подключении она не будет работать.

Подключают нулевой провод сверху, а фазу снизу или наоборот, так что токи в рабочих катушках дифференциального трансформатора (см. принцип действия УЗО) имеют одинаковое направление и генерируемые ими магнитные поля не взаимоуничтожаются, а усиливаются. При появлении тока в цепи выключатель сразу будет срабатывать. Кнопка «TEST» при таком подключении не работает.

Рекомендуется проверять установленное УЗО при помощи кнопки «ТЕСТ» не реже одного раза в месяц.

Как видно, к вопросу выбора и установки УЗО следует подходить со всей обстоятельностью, так как от работоспособности этого прибора может зависеть жизнь людей. Ознакомившись с нашими рекомендациями, вы сможете всё сделать без ошибок, но лучше всё-таки попросить опытного электрика проверить правильность подключения.