Любая электрическая сеть должна иметь устройство защиты, но, что такое УЗО и какой принцип его действия знает далеко не каждый. Расшифровка аббревиатуры выглядит так – устройство защитного отключения.
Этот электрический низковольтный аппарат предназначен для выключения защищаемого участка цепи при создании дифференциального тока, превышающего номинальное значение для этого прибора.
В нашей статье постараемся подробно разобрать устройство и принцип действия УЗО, рассмотреть существующие разновидности и разобраться с тем, какую информацию содержит маркировка устройств защитного отключения.
Предназначение аппарата защиты
Устройство контура заземления УЗО является РЕ-проводником нейтральных токопроводящих корпусов или деталей электрических механизмов с сопротивлением не выше 4 Ом.
При возникновении тока утечки указанные элементы оборудования могут быть под напряжением, что представляет опасность для жизни человека и животных при соприкосновении с ними, а также для имущества в целом.
Спасти от получения электротравм — призвание обзорных аппаратов. При обнаружении тока утечки они отключают напряжение.
Наибольшая опасность кроется в том, что такие нарушения в цепи являются невидимыми и в редких случаях ощутимыми, когда при касании к прибору можно почувствовать легкий удар током.
Основной причиной этого явления служит нарушение изоляционного слоя проводки. Неконтролируемые процессы могут нанести большой вред, поэтому защитное оборудование обретает большую популярность в бытовых условиях.
Применение УЗО получило наибольшее распространение в однофазных сетях с переменным током и заземлением нейтральной линии, а также с показателями напряжения до 1 кВт в формате бытового электроснабжения.
Конструктивное исполнение УЗО
Опциональные особенности защитного механизма помогут разобраться в принципе действия УЗО, а именно воспроизводимую реакцию аппарата на утечку тока.
К ключевым рабочим узлам относятся:
- трансформаторный дифференциальный датчик;
- пусковой орган — механизм, разрывающий некорректно функционирующую электроцепь;
- электромагнитное реле;
- контрольный блок.
К датчику подключены встречные обмотки – фаза и ноль. При нормальном режиме работы сети, эти полупроводниковые элементы образуют в сердечнике магнитные потоки, имеющие противоположное направление по отношении друг к другу. За счет этого магнитный поток равен нулю.
Ко вторичной обмотке, намотанной на магнитопровод трансформатора, подключено реле электромагнитного типа. Если в сети соблюдены стандартные условия работы, оно не задействовано.
При возникновении утечки тока вся работа кардинально меняется. Фазный и нейтральный проводники начинают пропускать разные величины тока. Теперь силовое значение и направление магнитных потоков на сердечнике трансформатора также будут иметь различные параметры.
Во вторичных витках появляется ток и при достижении заданных значений, воспроизводится срабатывание электромагнитного реле. Оно подсоединено в паре с механизмом расцепления. Эта связка в нужный момент реагирует и расцепляет электросеть.
Проверочный узел представлен механизмом сопротивления — определенная нагрузка, подключенная в обход дифференциального датчика. Этот элемент имитирует утечку тока и таким образом производится проверка работоспособности аппарата. Подробнее о методах проверки мы говорили в этой статье.
Принцип действия/работы УЗО состоит в следующем: подача тока с фазной линии на контрольное сопротивление и после этого — на нейтральный провод, минуя датчик.
Таким образом создаются условия разных показателей тока на входе и выходе прибора. Этот дисбаланс и должен привести к запуску узла отключения.
В зависимости от разработчиков, схемотехническое устройство может разниться, однако принцип, используемый в работе УЗО, будет идентичный у всех моделей.
Принцип срабатывания защитного механизма
Рассмотрим, для чего нужно использовать УЗО. Функционирование защитного прибора основано на измерительном методе.
Фиксируются входящие и выходящие параметры протекающих через трансформатор токов. Если первое значение больше, чем второе, это означает, что в электроцепи происходит утечка тока и прибор воспроизводит отключение. Если параметры идентичны, устройство не срабатывает.
Для лучшего понимания, рассмотрим, как будет работать УЗО в бытовом распределительном щитке с двухполюсной системой.
К верхним клеммным блокам подключен входной двухжильный провод (фаза и ноль). К нижним клеммникам подсоединены фаза и ноль, проложенные до участка нагрузки, например, к розетке питания бойлера или электрочайника. Защитное заземление прибора будет выполняться кабелем, минуя УЗО.
При стандартном рабочем режиме, передвижение электронов выполняется по линии-фаза от входящего кабеля на электрический нагреватель бойлера/чайника, протекая через прибор дифференциальной защиты. Назад они перемещаются на землю опять-таки через УЗО, однако по линии-нейтраль.
К примеру, в ТЭНе прибора была повреждена изоляция. Таким образом, через воду, находящуюся внутри, ток частично будет проводиться корпусом, а затем уходить в землю посредством проводки защитного устройства.
Остатки тока вернутся по нейтральной линии через УЗО. Однако его сила станет меньше на величину утечки по сравнению с входящей.
Разницу показателей вычисляет дифференциальный трансформатор. Если цифра больше разрешенной, прибор моментально реагирует и разрывает цепь.
В другой нашей статье мы привели рекомендации по выбору и правильному подключению УЗО для бойлера.
Целесообразность использования УЗО
Рассмотрим, для чего нужно использовать УЗО и от каких негативных факторов воздействия устройство обеспечивает защиту.
В первую очередь — замыкание фазы на корпус электротехники. В основном к проблемным участкам относят ТЭНы нагревателей и стиральных машин. Стоит заметить, что пробой образуется только в том случае, когда теплообразующая деталь нагревается под действием тока.
Также при некорректном подключении проводов. Например, если используются скрутки без клеммной коробки, которые в последующем утапливаются в стене и закрываются слоем штукатурки. Поскольку поверхность имеет повышенную влажность, эта скрутка и будет пробоем, дающим утечку в стену.
Дифференциальный защитный механизм в этом случае будет постоянно выполнять обесточивание линии пока участок полностью не высохнет или пока не будет переделан соединительный узел.
Сфера применения обзорных аппаратов довольно разнообразна — от общественных построек до масштабных предприятий. Ими комплектуются электротехнические конструкции и схемы, предназначенные для приема и распределения: щитки в жилых домах, системы снабжения током для индивидуального потребления и т.д. Главное при этоом — правильно выбрать УЗО по мощности.
Виды приборов и их классификация
Фирмы-разработчики наделяют свои изделия разноплановыми возможностями, которые необходимо учитывать при определении нужного вида УЗО, отталкиваясь от конкретных условий эксплуатации электропроводной сети.
Для того чтобы обычный потребитель сумел подобрать необходимое устройство защитного отключения среди многообразия предлагаемых моделей, была создана классифицирующая система, основанная на следующих характеристиках:
- принцип срабатывания;
- род дифференциального тока;
- задержка по времени отключающего дифференциального тока;
- количество полюсов;
- метод установки.
Далее рассмотрим детальнее каждую из этих классификаций.
Классификация #1 — по методу включения
Существуют всего два метода включения – электромеханический и электронный. В первом случае автомат отключит питание на поврежденной линии вне зависимости от напряжения сети. Основной рабочий орган – тороидальный сердечник с обмотками.
При образовании утечки, во вторичной цепи формируется напряжение для задействования работы реле поляризации, что и приводит к активации механизма выключения.
Функционирование аппарата с электронной начинкой полностью зависит от дополнительного напряжения, т.е. требуется внешнее питание. Здесь рабочим органом представлена электронная плата с усилителем.
Внутри такого механизма нет дополнительных источников, аккумулирующих энергию, поэтому для работы схемы используется электричество внешней сети и, если напряжения нет, – устройство не разорвет цепь.
Пример работы электронного УЗО, установленного на линии с розеткой, откуда питается микроволновая печь: произошел обрыв нулевой фазы, в дополнение к этому, в этот же период образуется неисправность электропроводки СВЧ и происходит замыкание фазы на корпус, т.е. на нем появляется опасный потенциал.
Если дотронуться до печки, электронный тип защиты не будет задействован, т.к. нет питающей сети. Именно по причине ненадежности в сравнении с электромеханическим аналогом этот прибор получил меньшее распространение.
Классификация #2 — по роду тока утечки
Все модели выпускаемых автоматов безопасности дополнительно разделяют по току нагрузки, проходящего через устройство. Они обрабатывают напряжение заданного формата колебаний.
На корпусе всех приборов и в паспорте прописывается номинальное значение рабочего напряжения. Этот параметр должен соответствовать диапазону номинального тока электротехники.
Тип АС будет активирован при моментальном возникновении переменного напряжения утечки в подконтрольной схеме или же при его волнообразном наращивании. Эти аппараты маркируются надписью «АС» или символьным знаком «~».
Тип А срабатывает при мгновенном образовании переменного или пульсационного пробойного тока в контролируемой цепи, или при их медленном нарастании.
Такой механизм можно использовать в любых представленных ситуациях. На корпусе автомата нанесена аббревиатура «А» или символ, как на графическом изображении в прямоугольнике 
Чаще всего А-тип подключается к схеме, где воспроизводится регулирование нагрузки посредством обрезания верхушки синусоиды, например, корректировка показателей скорости оборотных движений двигателя тиристорным преобразователем.
УЗО подвида В эффективны для воспроизведения реакции в подчиненной электросхеме постоянного, переменного или преобразованного (выпрямленного) тока утечки.
Это дорогостоящее оборудование, предназначенное для объектов промышленной деятельности. В бытовых условиях они не применяются.
Представленные устройства защиты отключения типа А, В и АС рассчитаны на время активизации 0,02-0,03 с.
Классификация #3 — по типу задержки по времени
Эта классификация предполагает различие по двум типам: S и G. Автоматическую защиту типа S можно охарактеризовать реакцией селективного формата. Выдержка по времени срабатывания соответствует диапазону 0,15-0,5 с. Его целесообразно выбирать в случае группового подключения УЗО.
Согласно схеме, в щитке размещено две нагрузочные группы в виде розетки №1 и №2, на которые подключено УЗО типа А, а на вход помещения второй автомат – S.
Если произойдет пробой в одном пучке, вводной прибор активизируется только тогда, когда коллективное устройство не выполнит свою функцию и не отключит дефектный участок.
Селективность активизирования разрыва цепи можно выполнить, используя другой метод – посредством уставок тока утечки. Этот способ получил наибольшее распространение.
Возьмем аналогичную предыдущей схему и видоизменим ее таким образом: групповой автомат выбираем типа АС только уже с уставкой дифтока 0,03 А, а на вводе будет аналогичное устройство только на 0,1 А.
Есть ситуации, когда дифференциальный ток в цепи повреждения превышает номинальные уставки двух приборов защиты. Для первой схемы выборочность не будет нарушена, а во второй – ток отсечки может подать любое из подключенных устройств.
Аппарат форм-фактора G также представлен селективным принципом сработки и обладает выдержкой 0,06-0,08 с. Все описанные выборочные виды рассчитаны на воздействие экстремальных токов – до 15 кА.
Ток ограничения является важным параметром выбора, т.к. именно за счет этого и обеспечивается безопасность.
Например, в помещениях с повышенной влажностью, питание электроприборов осуществляется с подключением в схему устройств отключения с уставкой 0,01 А. Для стандартных бытовых условий – 0,03 А.
Для организации противопожарной безопасности зданий – 0,1-0,3 А. Рекомендуем ознакомиться с советами по выбору противопожарного УЗО и тонкостями его монтажа.
Классификация #4 — по числу полюсов
Ввиду того что автоматическое устройство функционирует по принципу сравнения величин тока, проходящих через него, то количество полюсов у автомата будет идентично количеству токопроводящих линий.
Двухполюсное УЗО обозначается как 2Р. Его включают в однофазную схему для обеспечения защиты человека и предотвращения возможных причин пожара.
Маркировка четырехполюсных УЗО – 4Р. Они рассчитаны на работу в сети с тремя фазами. Также возможен вариант комбинации установки, например, прибор с четырьмя полюсами вводится в двухпроводную сеть.
Однако при этом будет реализован не весь потенциал устройства, что является экономически невыгодным.
Классификация #5 — по способу установки прибора
Поскольку дифференциальные защитные устройства выполняются в различных корпусах, их можно использовать в качестве стационарных или переносных.
Во втором случае аппарат снабжается удлиняющим проводом. Приборы, фиксирующиеся на din-рейке, монтируются в электрощит, что размещается либо в коридоре, либо в квартире.
Также есть варианты исполнения вида УЗО-розетка и УЗО-вилка. И в первом, и во втором случае любой электроприбор, подключенный посредством такого механизма, при поломке не представляет опасности для человека.
Полная расшифровка маркировочных значений
В обязательном порядке на корпусе устройства присутствует название фирмы-разработчика. Далее следует стандартизированная маркировка с обозначением серийного номера.
Для расшифровки аббревиатуры будем использовать такой пример [F][X]00[X]-[XX]:
- [F] – устройство защитного отключения;
- [X] – формат исполнения;
- 00 – цифровые или буквенно-цифровые обозначения серии;
- [X] – количество полюсов: 2 или 4;
- [XX] – характеристики по виду тока утечки: АС, А и В.
Также здесь будут обозначены и номинальные параметры прибора, на которые при выборе необходимо обратить особое внимание.
К максимальным параметрам, на которые рассчитаны устройства, относятся: напряжение Un, ток In, дифференциальное значение тока размыкания цепи IΔn, способность включения и отключения Im, коммутационная способность при замыканиях Icn.
Основные маркировочные значения должны быть расположены таким образом, чтобы оставаться видимыми после установки прибора. Некоторые параметры могут наноситься сбоку или на задней панели, видимые только до монтажа изделия.
Выходы, предназначенные только для подсоединения нулевого провода, обозначаются латинским символом «N». На отключенный режим УЗО указывает символ «О» (окружность), включенный — короткая вертикальная черта «I».
Не на каждое изделие нанесены оптимальные температурные показатели окружающей среды. В тех моделях, где есть символ 
Выводы и полезное видео по теме
Видеоматериал с подробным обзором всех составляющих элементов обзорных механизмов защиты, их предназначения и принципа взаимодействия друг с другом:
Описание всех типов защитных автоматов, а также советы, как правильно делать свой выбор:
Ответ на извечный вопрос, на чем остановить свой выбор – на дифференциальном автомате, или на УЗО + секреты монтажа:
Применение УЗО — выгодное и правильно решение не только со стороны экономии, но, с точки зрения пожарной безопасности, и защиты человека.
Рекомендуется максимально задействовать его потенциал в бытовых условиях, устанавливая на все группы электротехники для обеспечения полной изоляции от воздействия электричества.
У вас остались вопросы по принципу действия или классификации устройств защитного отключения? Или вы хотите дополнить изложенный материал полезными сведениями? Пишите, пожалуйста, свои уточнения в блоке комментариев, задавайте вопросы — эксперты и компетентные посетители нашего сайта постараются максимально развернуто вам ответить.