Правила и схема подключения УЗО

В современной квартире несколько сотен устройств, работающих от сети электрического тока напряжением 220 В и любая утечка является нежелательным явлением. Чтобы защитить человека от поражения током от корпусов приборов с нарушенной изоляцией требуется подключение УЗО (устройство защитного отключения). Сделать это нетрудно, но надо знать некоторые важные нюансы.

Цель установки и задачи УЗО

Задача этого устройства — своевременно выявить нештатные утечки тока и отключить электрическую сеть в квартире, на даче или ином помещении. В значительной части жилых помещений заземление отсутствует, но присутствуют водопроводные и отопительные системы, которые соединены с землёй. Любой пробой на корпус бытовой техники представляет опасность для жизни и здоровья человека.

Там, где есть заземление, прикосновение к корпусу бытового устройства, находящегося под напряжением, теоретически не грозит поражением током. Ведь сопротивление заземления гораздо ниже, чем сопротивление человеческого тела. А значит, при пробое на корпус, основной ток пойдёт через заземление. Однако, во-первых, во влажных помещениях сопротивление тела ниже чем в сухих и прикосновение к корпусу неисправного электроприбора всё же опасно. Во-вторых, ток пробоя вызывает нагревание и может привести к пожару. Поэтому установка УЗО желательна и в тех помещениях, которые в соответствии с современными требованиями, оборудованы заземляющими устройствами.

Принцип работы, функции

Для определения есть ли на подведомственной прибору территории так называемые токи утечки, сравниваются величины тока входящего в помещение и возвращающегося из него.

Основными элементами, из которых состоит это устройство, являются дифференциальный трансформатор с двумя первичными обмотками (фазовой и нулевой) и отключающий механизм, срабатывающий при появлении тока во вторичной обмотке.

Схема работы УЗО

В норме электроэнергия движется от ввода 1 через фазовую обмотку дифференциального трансформатора на нагрузку Rн (например, стиральную машину). Затем ток возвращается по проводу N через нулевую обмотку трансформатора. При этом сила тока одинакова и в фазовом и в нулевом проводе, а поскольку движутся они в разных направлениях, то просто уничтожают друг друга в трансформаторе и суммарно создаваемый ими магнитный поток равен нулю. В таком режиме во вторичной обмотке ток не возникает и отключающее устройство не срабатывает.

Так будет происходить и в том случае, если корпус машины окажется под напряжением. Но если корпуса коснётся человек и часть тока начнёт утекать через его тело, то за счёт утечки, ток в нулевом проводе станет меньше, чем в фазовом. Баланс нарушится, во вторичной обмотке возникнет электроэнергия, которая заставит сработать устройство отключения.

Поскольку от надёжности УЗО зависят человеческие жизни, аппарат оснащён специальным контуром для тестирования. При включении кнопки Т имитируется утечка тока через нагрузку Rt. Если прибор исправен, то происходит отключение электроэнергии. Такое тестирование, согласно требованиям безопасности, должно проводиться каждый месяц.

Виды устройств защитного отключения

Описанный выше принцип действия называется электромеханическим и не требует сложных электронных компонентов. При этом электромеханические УЗО достаточно надёжны. В частности, они срабатывают даже в случае обрыва «нуля» во входной цепи.

Также на рынке существуют различные виды УЗО, которые классифицируются по ряду параметров:

• принцип их действия;
• допустимая сила тока;
• напряжение работы;
• количество полюсов;
• работа дифференциального механизма;
• возможности регулировки.

По чувствительности приборы можно разделить на:

• 10 мА — УЗО, предназначенные для влажных помещений;
• 30 мА — для жилых, подсобных и других помещений с нормальной влажностью воздуха;
• 100-300 мА и более — предназначены для использования на больших участках.

Электронные устройства

За отключение электроэнергии в электронных УЗО отвечает так называемый логический блок, который требует автономного блока питания.

При этом в электронных УЗО первого поколения была выявлена серьёзная проблема. В случае если на входе отключён нулевой провод, питание на логический блок не подаётся и устройство не срабатывает. Поскольку фазовый провод подключён, опасность поражения людей через корпуса бытовой техники сохраняется.

Комбинированные защитные устройства

Изготовители учли этот опыт и сегодня начали выпускать электронные защитные устройства второго поколения, так называемые УЗО-Д. Они имеют встроенную защиту от токов короткого замыкания или сверхтоков. Могут отключать отдельный участок сети в случае перегрузки или короткого замыкания, а не всю сеть целиком. Также здесь можно установить определённую задержку времени перед отключением, предусмотреть режим повторного включения после сработки либо, наоборот, запрет повторного включения.

Фотогалерея «Виды УЗО по исполнению»

Наконец, УЗО могут быть и различными по исполнению, они представлены на фото ниже. Наряду с традиционными «коробочками» получили распространение защитные розетки и вилки.

Правила безопасной эксплуатации электрики

УЗО не универсальное средство защиты. В частности, оно не отключается, если через него проходит ток, по силе превышающий установленный норматив. Для того чтобы в этом случае электрические устройства не вышли из строя, необходимо монтировать совместно с УЗО и другие защитные устройства — автоматические выключатели (автоматы). Как правило, на каждую комнату квартиры (а в ряде случаев и на отдельные приборы — например, электропечь), ставится свой автомат.

Специалисты рекомендуют ставить одно УЗО на несколько автоматов. Дело в том, что минимальный номинальный ток УЗО сегодня 16 А. Есть модификации, рассчитанные на 60 и 80 А. То есть несколько автоматов вполне могут обслуживаться одним устройством защитного отключения.

Номинальный ток УЗО на 30% должен превышать сумму токов отключения автоматов. При превышении допустимой силы тока «всего» на 30 процентов, автомат «отрубит» электроэнергию только через час, так как при таком превышении быстродействующий магнитный механизм отключения не срабатывает. Остаётся только тепловой расцепитель, которому нужен час, чтобы «понять», что к чему. Поэтому при расчёте номинальной силы тока для УЗО надо учитывать эту особенность автоматов — иначе устройство сгорит.

Примеры ошибок при подключении

Ошибки при монтаже УЗО могут свести на нет все его полезные функции. Наиболее распространёнными ошибками являются:

• соединение нейтрали и заземления после УЗО;
• неполнофазное подключение;
• соединение нулевого и заземляющего проводника в розетке;
• подключение двух УЗО с объединением нулей;
• неправильное подключение нулевых проводов (подключение нескольких УЗО);
• неправильное подключение фазы и нуля (фаза и ноль с разных УЗО);
• несоблюдение полярности подключения;
• неправильное подключение трехфазного УЗО.

Остановимся более подробно на каждой из этих ошибок.

Соединение нейтрали и заземления после УЗО

Заземлять нулевой провод категорически нельзя. Такое соединение аналогично ситуации пробоя цепи, когда ток с корпуса электроприбора утекает в землю. Естественно, при этом устройство защитного отключения постоянно начнёт срабатывать и обесточивать объект. После таких ложных сработок необходимо будет полностью проверить цепь и исключить ситуацию действительного пробоя.

Неполнофазное подключение

Если нулевой провод будет сначала подключён к нагрузке, а затем к УЗО, то токи фазового и нулевого провода окажутся разными и случится неоправданное срабатывание механизма.

Соединение нулевого и заземляющего проводника в розетке

Если в розетке, защищённой УЗО соединены нулевой проводник (N) и заземление (PE), то при включении в розетку какого-либо электроприбора может произойти ложная сработка и отключение сети. То же самое может произойти и в случае включения нагрузки в той же системе, но вне зоны обслуживания УЗО. В таком случае дифференциальный ток может идти по перемычке, соединяющей N и PE в розетке.

Подключение двух УЗО с объединением нулей

Если в зоне защиты нули устройств, защищённых одним УЗО, соединены с нулями устройств, обслуживаемых другим УЗО, то сработка в одной из групп, приведёт к отключению и другой группы, хотя в ней отсутствуют нештатные ситуации. Соответственно поиск места пробоя займёт значительно больше времени.

Неправильное подключение нулевых проводов (подключение нескольких УЗО)

Нуль одного УЗО идёт на группу, защищаемую другим УЗО, а нуль второго — на первую группу. Таким образом, фазовый провод каждого защитного устройства соединён со своей группой, а нулевой — с соседней. Поэтому при пробое в одной из групп отключаются сразу оба УЗО. Установить неправильное соединение, тестируя приборы невозможно: тестовые процедуры проходят нормально.

Неправильное подключение фазы и нуля (фаза и ноль с разных УЗО)

В этом случае фаза идёт через одно защитное устройство, а нуль — через другое. Как минимум такое подключение является избыточным — ведь на одну группу устройств приходится два УЗО. Кроме того, в результате такого подключения могут сработать два УЗО, а может и только одно. Если сработка не произойдёт на «фазовом» УЗО, то человек не будет защищён от пробоя.

Несоблюдение полярности подключения

Если подключить фазу сверху, а нуль снизу, то магнитные потоки, которые возникают в дифференциальном трансформаторе, не будут уничтожать друг друга. В результате произойдёт мгновенная сработка и УЗО отключит сеть.

Неправильное подключение трехфазного УЗО

Ошибки в использовании четырёхполюсных УЗО в трёхфазной цепи в основном связаны с тем, что на клеммы устройства заводятся одноимённые фазы. При этом, если потребители энергии являются однофазными, то никаких проблем это не создаёт. Но там, где работают трёхфазные устройства с напряжением 380 вольт, такая ошибка недопустима.

На видео рассказывается об ошибках подключения УЗО. Снято каналом EKF.

Установка и методы подключения своими руками

Зная принципы работы этого устройства и имея небольшие навыки электромонтажа, подключить УЗО можно за несколько минут. Главное — сделать это правильно, избежав распространённых ошибок, которые по невнимательности допускают даже электрики со стажем.

Необходимо также правильно подобрать по параметрам УЗО и автомат прежде чем их соединить (или автоматы, если предполагается установка одного защитного устройства на несколько автоматических выключателей).

Помочь в установке прибора защиты поможет схема щитка, например, та, что приводится ниже.

Схема щитка с автоматами и подсоединение УЗО

Правильное подключение УЗО не зависит от того, в какой последовательности установлены автоматы — до или после аппарата защитного отключения. Но существуют различные варианты схем электрощита, поэтому прежде чем начать монтаж, следует ознакомиться с несколькими из них.

Подключение двухполюсного УЗО к однофазной сети

Устройство может быть установлено после общего автомата ввода и счётчика электроэнергии. В этом случае выводы фазового и нулевого провода со счётчика подаются на входные клеммы УЗО. Особенности присоединения не меняются в зависимости от того, является ли проводка новой с заземлением либо старой, без заземления. Наличие провода PE и возможности подключения приборов к заземлению отражается только на способе сработки УЗО.

Подключение четырехполюсного УЗО к трехфазной сети с применением нейтрали

Принципиально схема не отличается от подключения защитного устройства к однофазной сети. Разница лишь в том, что вместо одной фазы подключаются три. Схема этой конфигурации выглядит так.

Схема подключения УЗО в трехфазной сети с заземлением

УЗО в трёхфазных сетях рассчитаны на большие токи и используются для противопожарного отключения. Для защиты людей от поражения электротоком рекомендуется на выходе каждой фазы устанавливать дополнительные однофазные устройства УЗО, предназначенные для токов 10–30 мА.

Подключение четырехполюсного УЗО к трехфазной сети без использования нейтрали

В ряде случаев подключается к трёхфазным потребителям без использования нейтрали. В этом случае нулевой провод подводится к входной клемме. Защита УЗО выполняется с помощью вводного автомата, через который проходят все три фазы. Далее фазовые провода соединяются с соответствующими полюсами устройства защиты, а затем подключаются, например, к асинхронному электродвигателю, обмотки которого включены по схемам «звезда» или «треугольник». Корпус двигателя заземляется. При пробое любой обмотки на корпус, возникает дифференцированный ток и устройство отключения срабатывает без касания человеком корпуса двигателя.

Подключение в квартире и в частном доме

Подключать устройство защиты в квартире, коттедже или на даче рекомендуется по одной из наиболее распространённых схем:

• TN-C. Это установка УЗО в сети с фазовым и нулевым проводами без заземления.
• TN-C-S. Предполагает наряду с фазой и нулём, ещё и заземляющий PE-проводник.

УЗО в квартире

Подключение УЗО в квартирах производится только по однофазной схеме:

• вводной автомат;
• электросчетчик;
• УЗО 30 мА;
• проводка электросети по квартире.

Для «прожорливых» домашних устройств, вроде электроплитки или стиральной машины, рекомендуется устанавливать дополнительные индивидуальные УЗО.

УЗО в домах на земле

Особое внимание должно уделяться защите в частном доме и на даче.

Схема подключения следующая:

• вводной автомат;
• электросчетчик;
• УЗО от 100 до 300 мА, выбор осуществляется в зависимости от количества потребляемого тока всей бытовой техники;
• УЗО для индивидуального потребления тока. Как правило, используется от 10 до 30 мА.

Дело в том, что, как правило, дома на земле обладают высокой степенью энергетической автономности и потребляют больше электроэнергии, чем квартиры в многоэтажках. В связи с этим часто используются трехфазные сети. Кроме того, в частных домах и на дачах крайне желательно использования заземляющей системы TT совместно с автоматами и устройствами защитного отключения. Это вызвано тем, что в таких строениях часто используется дерево — пожароопасный материал, и металл — хороший проводник.

Видео

Почти мастер-класс по сборке квартирного щитка с устройством защитного отключения. Снято каналом KonstArtStudio.