Устройство защитного отключения (УЗО), или выключатель дифференциального тока (ВДТ), является ключевым элементом современной системы электробезопасности. Однофазные УЗО предназначены для защиты двухпроводных (фаза, нейтраль) или трехпроводных (фаза, нейтраль, защитный проводник PE) сетей переменного тока с номинальным напряжением 230 В. Их основная функция — непрерывный контроль дифференциального тока (тока утечки) и автоматическое отключение защищаемой цепи при его превышении заданного порогового значения, тем самым предотвращая поражение людей электрическим током и возгорание из-за повреждения изоляции.
Конструктивно однофазное УЗО включает в себя несколько обязательных элементов:
При возникновении утечки на землю (например, при касании человеком фазного проводника или из-за повреждения изоляции) баланс токов в сердечнике нарушается. По фазному проводнику протекает больший ток, чем по нулевому (часть тока ушла в землю по другому пути). Возникающий небаланс (дифференциальный ток) создает магнитный поток в сердечнике, который наводит ЭДС во вторичной обмотке. При достижении этим током порогового значения (IΔn) пусковой орган срабатывает и воздействует на исполнительный механизм, который размыкает силовые контакты, полностью отключая защищаемую цепь от сети. Время срабатывания качественного УЗО составляет 0.02-0.03 с при токах утечки, равных номинальному дифференциальному току отключения.
Однофазные УЗО выпускаются в двухполюсном исполнении (2P) для двухпроводных сетей и четырехполюсном (1P+N, 2P+N) для трехпроводных сетей с отдельным защитным проводником PE. Важно понимать разницу:
| Параметр | Типовые значения | Пояснение |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение (Un) | 230 В ~ | Рабочее напряжение сети |
| Номинальный ток (In) | 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80 А | Максимальный длительный ток, который могут коммутировать контакты УЗО |
| Номинальный отключающий дифференциальный ток (IΔn) | 10, 30, 100, 300 мА | Пороговое значение тока утечки для срабатывания |
| Номинальная отключающая способность (Icn) | 3000, 4500, 6000, 10000 А | Максимальный ток короткого замыкания, который УЗО может отключить без разрушения (для ВДТ). Для АВДТ соответствует характеристике встроенного автомата. |
| Тип по форме дифференциального тока | АС, А | Определяет, на какие токи утечки реагирует устройство |
| Время отключения | < 0.1 с (при IΔn) < 0.04 с (при 5*IΔn) |
Нормируется стандартами. Важно для обеспечения селективности. |
Для построения многоуровневой защиты и обеспечения бесперебойности электроснабжения при возникновении утечки применяется селективное УЗО (тип S). Оно имеет выдержку времени срабатывания (обычно 0.1-0.5 с). При возникновении утечки в конечной цепи сначала сработает УЗО на этой линии (с мгновенным временем отключения), а селективное УЗО на вводе, благодаря задержке, не отключится, оставив в работе остальные исправные цепи. Селективные УЗО, как правило, имеют номинальный дифференциальный ток 100 мА или 300 мА.
Правильное подключение УЗО критически важно для его работы. Нулевой проводник, взятый после УЗО, нельзя объединять с другими нулевыми проводниками или заземляющим проводником PE. Это вызовет ложные срабатывания.
Важно: Защитный проводник PE ни в коем случае не должен коммутироваться через УЗО. Он подключается напрямую к шине PE и к корпусам электроприборов.
УЗО типа АС срабатывает только на переменный синусоидальный ток утечки. УЗО типа А срабатывает как на переменный, так и на постоянный пульсирующий ток утечки, который может возникнуть в бытовых приборах с импульсными блоками питания и тиристорным управлением. Для розеточных групп и цепей питания современной бытовой техники согласно ПУЭ необходимо применять УЗО типа А.
Это указывает на наличие скрытой утечки тока в защищаемой цепи. Необходимо провести диагностику: отключить все потребители от розеток линии. Если срабатывания прекратились, неисправен один из приборов. Если срабатывания продолжаются, причина в повреждении изоляции проводки. Требуется измерение сопротивления изоляции фазного и нулевого проводников относительно земли мегомметром (напряжение 1000 В).
Да, это распространенная схема. Номинальный ток УЗО должен быть равен или превышать сумму номиналов последовательно соединенных с ним групповых автоматов (с учетом коэффициента одновременности). При этом нулевые проводники всех защищаемых групп должны подключаться к собственной изолированной нулевой шине, которая питается только от выхода этого УЗО.
УЗО (без функции автоматического выключателя) не предназначено для реагирования на сверхтоки короткого замыкания и перегрузки. При замыкании фазы на ноль возникает ток короткого замыкания, который должен отключаться автоматическим выключателем. При замыкании фазы на заземленный корпус (проводник PE) УЗО должно сработать, так как это и есть ток утечки. Если срабатывания не происходит, возможны ошибки в схеме заземления (отсутствие или обрыв PE) или неисправность самого УЗО.
Номинальный ток УЗО (In) выбирается исходя из защищаемой линии. Он должен быть равен или на одну ступень выше номинального тока последовательно установленного автоматического выключателя. Например, для линии, защищенной автоматом на 16А, можно установить УЗО на 25А. Для вводного устройства номинал выбирается по расчетной нагрузке объекта. При этом дифференциальный ток отключения (10, 30, 100 мА) выбирается исходя из функции защиты: противопожарная (100-300 мА) или защита людей (10-30 мА).
Да, обязательно. Система заземления (зануления) и УЗО выполняют разные, но взаимодополняющие функции. Заземление обеспечивает быстрое снижение напряжения на корпусе при пробое и способствует возникновению тока утечки, достаточного для срабатывания защитной аппаратуры (автомата или УЗО). УЗО же обеспечивает отключение при гораздо меньших токах (10-30 мА), безопасных для человека, что заземление само по себе гарантировать не может. Наиболее эффективна их совместная работа в системе TN-S или TN-C-S.