Принцип работы УЗО: как правильно подключать УЗО. Защита от тока утечки Электрическая схема блока управления

18.08.2023

Схема:

Разработанное автором много лет назад и описанное в статье "Защита от тока" ("Моделист-конструктор", 1981, № 10, с. 29, 30) защитно-отключающее устройство срабатывало при появлении на незаземленном металлическом корпусе защищаемого прибора напряжения более 24 В относительно земли. Сегодня заземление корпусов приборов стало обязательным и представляется более правильным контролировать ток в заземляющем проводе. В случае нарушения изоляции между корпусом и сетью допустимое значение этого тока (4... 10 мА) будет превышено, что и послужит сигналом к отключению неисправного прибора от сети.

Устройство:
Схема устройства защиты, действующего по такому принципу, показана на рис. 1. Вилку ХР1 вставляют в сетевую розетку, оснащенную заземляющим контактом. К розетке XS1 подключают сетевую трехконтактную вилку защищаемого электроприбора. Электронный узел защитного устройства питается от сети через понижающий трансформатор Т2 и мостовой выпрямитель на диодах VD2-VD5. Напряжение питания микросхемы-таймера DA1 и усилителя на транзисторе VT1 стабилизировано с помощью стабилитрона VD6.

В разрыв провода, соединяющего заземляющие контакты вилки ХР1 и розетки XS1 (цепь РЕ) включена первичная обмотка трансформатора тока Т1. Напряжение, пропорциональное протекающему по ней току, выделяется на резисторе R1 и после выпрямления одно-полупериодным выпрямителем на диоде VD1 через усилитель постоянного тока на транзисторе VT1 поступает на вход S таймера DA1.

Если ток утечки отсутствует, напряжение на коллекторе транзистора и на входе таймера имеет высокий, а на выходе таймера (выв. 3) низкий логический уровень. При увеличении тока утечки сверх допустимого значения высокий уровень напряжения на коллекторе VT1 сменится низким, что разрешит работу таймера DA1. На его выходе появятся импульсы положительной полярности, первый из которых откроет тринистор VS1. Реле К1, разомкнув контакты, отключит нагрузку от сети. Мигание светодиода HL1 покажет, что защита сработала. Частота мигания (1 ...5 Гц) зависит от номиналов резисторов R7, R8 и конденсатора Сб.

После устранения утечки тринистор VS1 останется открытым, а контакты реле К1.1 - разомкнутыми. Для того чтобы подать на нагрузку сетевое напряжение, устройство защиты необходимо возвратить в исходное состояние: выключить на некоторое время, нажав на кнопку SB1, и вновь включить, отпустив ее.

Конденсаторы С1 и С4 устраняют ложные срабатывания от кратковременных помех в сети. Цепь R6C5 предотвращает запуск таймера в результате переходных процессов при включении питания. Цепь R9C8VD7 подавляет коммутационные выбросы напряжения на обмотке реле К1.

Печатная плата:

Печатная плата устройства защиты и расположение деталей на ней изображены на рис. 2.

Детали:
Транзистор КТ3102А можно заменить другим той же серии или серий КТ312, КТ315. Импортные аналоги таймера КР1006ВИ1 - NE555 и многие другие с цифрами 555 в обозначении. Тринистор КУ101Б в рассматриваемом устройстве можно заменить одним из серий КУ201, КУ202.
Реле К1 - РЭС47 исполнения РФ4.500.407-01 (сопротивление обмотки - 160...180 Ом). При мощности нагрузки более 1 кВт ее необходимо коммутировать с помощью реле с более мощными контактами, а установленное на плате реле К1 использовать как промежуточное.
Трансформатор тока Т1 изготовлен из согласующего трансформатора от трансляционного громкоговорителя. Магнитопровод трансформатора - стальной Ш8х10. Обмотка с меньшим числом витков удалена, а на ее место намотаны три витка изолированного провода диаметром около 2 мм - зто первичная обмотка трансформатора тока. Бывшая первичная обмотка согласующего трансформатора теперь становится вторичной. Ее выводы подключают к резистору R1. Трансформатор питания Т2 - любой понижающий с первичной обмоткой на 220 Вис двумя соединенными последовательно вторичными обмотками на 9 В, 100 мА или с одной вторичной на 15...18 В. Значение тока срабатывания защиты должно находиться в интервале 4...10 мА. Этого добиваются подборкой резистора R2, а при необходимости, и изменением числа витков первичной обмотки трансформатора тока Т1. Утечку в 10 мА можно имитировать, включив первичную обмотку трансформатора Т1 в сеть 220 В через резистор 22 кОм мощностью не менее 5 Вт.

УЗО монтируются в распределительных щитках после главного (вводного) автомата. Допускается установка одного УЗО (ток утечки 30 мА) на всю квартиру (дом). В этом случае для его защиты целесообразным будет установка после него автомата, меньшего номинала по амперажу (если УЗО стоит на 32 А, то автомат должен быть на 25 А). Минусом такого способа установки будет полное отключение напряжения в квартире при его срабатывании.

Неплохой альтернативой связки УЗО+автомат будет установка дифференцированного автомата, совмещающего в себе автомат и УЗО. Это хороший выход, если в электрощите недостаточно места. Дифиринциальный автомат занимает меньшее количество модулей. Однако его стоимость будет гораздо больше стоимости УЗО+автомат даже для дифференциальных автоматов отечественного производства.

Хороший вариант - одно "вводное" УЗО + дополнительные отходящие на каждую нужную отходящую от щита группу, линию (ванная комната, кухня, детская). Минус этого способа - более высокие затраты на электрооборудование и необходимость иметь место в щите под дополнительные УЗО.

Сколько именно приборов УЗО потребуется для конкретной квартиры, точно ответит лишь специалист после проведения соответствующих расчетов. Однако, зная принцип подсчета, можно и самому провести предварительную раскладку. Например, в однокомнатной квартире достаточно подключить в контур розеток одно УЗО, рассчитанное на ток утечки в 30 мА.

В четырехкомнатной квартире, где установлено пятнадцать групп розеток, разумно использовать пять УЗО, а также по одному устройству на всю группу освещения, и отдельно на электроплиту и водонагреватель. Более чуткий прибор с номинальным отключающим дифференциальным током 10 мА желательно подключить к сети стиральной машины.

Для контроля всей электропроводки на входе в коттедже или многокомнатных апартаментах можно установить дополнительно к расчетным одно общее УЗО с номинальным отключающим током 300 мА. Однако чтобы не перегружать домашнюю сеть обилием автоматики, можно использовать приборы дифференциального плана, совмещающие обе защитные функции.

Производятся также УЗО встроенные в розетку - устанавливаются они на место имеющейся розетки, или же в виде переходника, который просто втыкают в розетку, а уже в него - вилка электроприбора. Имеется аналог УЗО встроенные в розетки, это - УЗО встроенные в вилки.

Такие УЗО хороши своей простотой подключения, избавляя от замены электропроводки в нужных помещениях (обычно ванные комнаты, кухни), но сильно проигрывают УЗО, монтируемым в электрощитах по своей цене - они будут дороже примерно в 3 раза.

Для повышения защищённости электрооборудования также применяются дополнительные устройства, датчик превышения напряжения (ДПН) или устройство защиты многофункциональное (УЗМ).

Датчик превышения напряжения, ДПН 260 - предназначен для ограничения максимально допустимого напряжения на нагрузке. ДПН 260 работает совместно с УЗО или дифференциальным автоматом с током утечки 30 - 300 мА. Напряжение срабатывания ДПН 260 устанавливается в пределах 255 - 260 В, время срабатывания - 0,01 сек. Выполнен в стандартном модуле (D=18 мм) и предназначен для установки на DIN - рейку 35 мм.

В последнее время широко применяются УЗМ - устройство защиты многофункциональное (УЗМ 30, УЗМ 31, УЗМ 40, УЗМ 41). Оно предназначено для защиты подключённого к нему оборудования от разрушающего воздействия мощных импульсных скачков напряжения, вызванных электромагнитными импульсами близких грозовых разрядов или срабатыванием близкорасположенных и подключённых к этой же сети электромоторов, магнитных пускателей или электромагнитов, а также для отключения оборудования при выходе сетевого напряжения за допустимые пределы (170 - 270В или 170 - 250В в зависимости от применяемого УЗМ) в однофазных сетях. Включение оборудования происходит автоматически при восстановлении сетевого напряжения до нормального, по истечении задержки повторного включения.

В отличии от ДПН 260, которое работает только с УЗО, это самостоятельное устройство и может быть подключено в существующую сеть как дополнительное средство защиты.

Фазный провод обязательно подключается к клемме «L», а нулевой к клемме «N».

Основные параметры УЗМ:

Макс. ток шунтирования импульсов варистором 8000 А
Обеспечивает подавление импульсов с энергией до 200 Дж
Защита нагрузки от повышенного напряжения более 250/270 В
Защита нагрузки от пониженного напряжения менее 170 В
Фиксированная задержка срабатывания 0,2с
Фиксированная задержка повторного включения: 1мин (УЗМ-30, УЗМ-40, УЗМ-31, УЗМ-41)
6мин (УЗМ-50)
Сохраняет работоспособность в широком диапазоне
напряжения питания 0...440 В
Время срабатывания импульсной защиты, нс: <25

Наименование Uверх, В Iн max, А
УЗМ-31 250 30
УЗМ-41 250 40
УЗМ-30 270 30
УЗМ-40 270 40
УЗМ-50 270 50

Зачем нужны УЗО и дифавтомат? Какой общий принцип их работы? Чем они отличаются?

В жилой квартире помещением с повышенной опасностью в обязательном порядке считается ванная комната. Нередко к таким помещениям причисляют и кухню. И там, и там может быть более высокая температура воздуха, стесненность пространства и высокая относительная влажность. Перечисленные факторы приводят к тому, что изоляция проводов и электрооборудования изнашивается быстрее, а напряжение прикосновения увеличивается до смертельно опасных значений.

Чтобы ликвидировать эту опасность и устанавливается защита от токов утечки, реализуемая, как правило, на базе или дифференциального автомата. Оба этих устройства «сравнивают» электрический ток, протекающий по фазному проводу, с током в нулевом рабочем проводнике. При возникновении разницы аппарат разрывает цепь.

Это означает, что и УЗО, и дифавтомат не допускают протекания электрического тока «на сторону», то есть в землю. Получается, что даже если под напряжение попал человек, прикоснувшись к фазному проводу напрямую или через корпус электроприбора при поврежденной изоляции, аппараты защиты от токов утечки смогут спасти его от верной смерти. Ведь срабатывают они на разницу токов от 10 мА за время, исчисляемое долями секунды.

К выбору аппарата для защиты от токов утечки необходимо подходить грамотно. Если установить в линию питания ванной комнаты дифавтомат на 100 мА, то такую защиту вряд ли можно считать эффективной. Человек может очень серьезно пострадать от поражения электрическим током, а для автомата это будет штатный режим, размыкания цепи не произойдет. Поэтому на ванную комнату или кухню лучше предусмотреть УЗО или дифавтомат на 10-30 мА. На общий ввод квартиры при желании можно ставить аппарат, срабатывающий при вышеупомянутых 100 мА. Это обеспечит селективность защиты, то есть отключаться будет именно та линия, в которой есть неисправность.

УЗО и дифавтоматы не являются панацеей и спасением от всех опасностей, связанных с использованием электроэнергии. Они не спасут, если вас угораздит прикоснуться одновременно к фазному и нулевому рабочему проводнику, ведь аппарат не может отличить, через что идет ток - через нагрузку или тело человека. Об этом необходимо постоянно помнить, защищать токоведущие части, нормально находящиеся под напряжением, от прямого прикосновения и не забывать отключать линию от напряжения во время ремонта.

Напоследок расскажем и о том, чем же отличаются друг от друга УЗО и дифавтомат . Все относительно просто: УЗО обеспечивает защиту лишь от токов утечки. Максимально-токовой защиты оно не дает, поэтому, если, к примеру, в розетку сети, защищаемой лишь УЗО, воткнуть кусок проволоки двумя концами, то несчастное УЗО сгорит вместе с проводкой, но ничего не отключит. Ведь разность токов в фазном и нулевом проводнике в этом случае будет отсутствовать. И если в качестве защиты от токов утечки вы выбрали УЗО, то в цепь необходимо включить еще и обычный автоматический выключатель с подходящей уставкой.

А если у вас есть желание сэкономить место в квартирном распределительном щите, то лучше отдать предпочтение дифференциальному автоматическому выключателю , который один обеспечивает и максимально-токовую защиту, и защиту от токов утечки.

Схема устройства защиты, действующего по такому принципу, показана на рис. 1. Вилку ХР1 вставляют в сетевую розетку, оснащенную заземляющим контактом. К розетке XS1 подключают сетевую трехконтактную вилку защищаемого электроприбора. Электронный узел защитного устройства питается от сети через понижающий трансформатор Т2 и мостовой выпрямитель на диодах VD2-VD5. Напряжение питания микросхемы-таймера DA1 и усилителя на транзисторе VT1 стабилизировано с помощью стабилитрона VD6.

Печатная плата устройства защиты и расположение деталей на ней изображены на рис. 2. Транзистор КТ3102А можно заменить другим той же серии или серий КТ312, КТ315. Импортные аналоги таймера КР1006ВИ1 - NE555 и многие другие с цифрами 555 в обозначении. Тринистор КУ101Б в рассматриваемом устройстве можно заменить одним из серий КУ201, КУ202.

Реле К1 - РЭС47 исполнения РФ4.500.407-01 (сопротивление обмотки - 160...180 Ом). При мощности нагрузки более 1 кВт ее необходимо коммутировать с помощью реле с более мощными контактами, а установленное на плате реле К1 использовать как промежуточное.

Трансформатор тока Т1 изготовлен из согласующего трансформатора от трансляционного громкоговорителя. Магнитопровод трансформатора - стальной Ш8х10. Обмотка с меньшим числом витков удалена, а на ее место намотаны три витка изолированного провода диаметром около 2 мм - зто первичная обмотка трансформатора тока. Бывшая первичная обмотка согласующего трансформатора теперь становится вторичной. Ее выводы подключают к резистору R1. Трансформатор питания Т2 - любой понижающий с первичной обмоткой на 220 Вис двумя соединенными последовательно вторичными обмотками на 9 В, 100 мА или с одной вторичной на 15...18 В. Значение тока срабатывания защиты должно находиться в интервале 4...10 мА. Этого добиваются подборкой резистора R2, а при необходимости, и изменением числа витков первичной обмотки трансформатора тока Т1. Утечку в 10 мА можно имитировать, включив первичную обмотку трансформатора Т1 в сеть 220 В через резистор 22 кОм мощностью не менее 5 Вт.

Утечка тока в землю – довольно популярное и ходовое понятие. Большинство людей пользуются им в разговорном обиходе, но далеко не каждый понимает его физическую сущность и до конца не осознает масштаб пагубных последствий этого явления. Для людей, не сведущих в тонкостях электротехники, достаточно будет знать, что под данным понятием следует понимать протекание тока от фазы в землю по нежелательному и не предназначенному для этого пути, то есть по корпусу оборудования, металлической трубе или арматуре, сырой штукатурке дома или квартиры и другим токопроводящим конструкциям. Условиями возникновения утечек является нарушение целостности изоляции, которое может быть вызвано старением, термическим воздействием, как правило, вызванным перегрузкой электрооборудования или механическим повреждением. В этой статье мы расскажем читателям сайта , чем опасна утечка тока в квартире, какие причины ее возникновения и меры защиты в домашних условиях.

Чем она опасна?

Электрическая изоляция не может быть идеальной, поэтому при работе потребителя электроэнергии, даже в случае ее полной исправности, утечка тока всегда имеет место, величина которой имеет мизерное значение и не представляет опасности для человека. В случае частичного или полного нарушения изоляции, значения токовых утечек возрастают и могут быть серьезной угрозой здоровью и жизни людей. Проще говоря, в случае потери сопротивления изоляции при прикосновении к корпусу электротехнического устройства, кабельной оболочке, штепсельной вилке или розетке, трубе водопровода или отопительной системы, стене дома или квартиры, человеческое тело выступит в роли проводника, через который пройдет протекание токов утечки в землю. Последствия могут быть самыми печальными, вплоть до летального исхода.

Не стоит забывать о том, что наличие утечки в электрохозяйстве дома и квартиры может влиять на потребление электрической энергии. При наличии данного явления в проводке, даже в случае отключения всех потребителей, электрический счетчик будет фиксировать расход электричества.

Характерные признаки

Обладая понятием, что такое утечка электричества, причинами возникновения и сопутствующим опасными последствиями, хозяину дома или квартиры не мешает знать, как определить электрооборудование с пониженным сопротивлением изоляции. Для начала следует твердо усвоить, если при прикосновении к электрическому прибору, к трубопроводам или стенам в помещении, ощущается даже едва уловимое воздействие электричества, в электросети дома или квартиры имеет место утечка тока. Потеря сопротивления изоляции может произойти, как в неисправных потребителях электроэнергии, так и в проводке. Частый признак опасного явления — когда .

Как определить, поврежден ли электроприбор?

Классическим средством измерения сопротивления изоляции является мегомметр, но, так как такой прибор в домашнем обиходе вещь довольно редкая, для этой цели можно использовать простейшие и доступные средства измерения, такие как индикатор напряжения и мультиметр.

Другой вариант — проверить утечку тока индикатором напряжения. Такой способ проверки можно использовать в том случае, если проверяемый электроприбор имеет металлическую оболочку. В случае, когда есть сомнения в исправности и безопасности пользования прибором, наличие или отсутствие утечки можно проверить отверткой-индикатором, предназначенным для поиска фазы в сети. Для этого необходимо при включенном потребителе прикоснуться жалом отвертки-индикатора к металлическому корпусу электротехнического устройства, если произойдет даже слабое срабатывание индикации фазоискателя, проверяемый потребитель неисправен и представляет опасность. Более подробно о том, мы рассказали в отдельной статье.

Утечка тока на корпус в приборе с металлической оболочкой может быть вызвана не только потерей сопротивления изоляции. Причиной этого может служить обрыв перемычки заземляющей металлический корпус изделия, в том случае, если предусмотрена система заземления.

Важно! Во время проверки необходимо соблюдать осторожность и исключить прикосновение руками металлического корпуса изделия и жала отвертки.

Проверка мультиметром. мультиметром производится только на обесточенном оборудовании. Перед проверкой измерительный прибор необходимо переключить в режим измерения сопротивления на отметке 20 МОм. Щуп мультиметра зафиксировать на корпусе проверяемого изделия, второй на одном из контактных штырей вилки. Такую же операцию необходимо проделать для второго контактного штыря и с заменой полярности щупов. На исправном электрооборудовании на шкале измерительного прибора должна высвечиваться бесконечность. В противном случае электрооборудованием пользоваться нельзя, его необходимо либо сдать в ремонт, либо утилизировать. мы также рассмотрели на сайте.

Проверка мегомметром. Порядок проверки такой же, как в случае с мультиметром. Пользуясь мегомметром, необходимо помнить, что при вращении его рукоятки на выходе этого прибора генерируется напряжение от 500 до 1000 Вольт, которые могут безвозвратно вывести из строя слаботочные электронные элементы оборудования.

О том, мы рассказывали в отдельной статье на сайте!

Поиск проблемы в электропроводке

Утечка в скрытой проводке дома или квартиры может вызвать поражение электрическим током во время штукатурки стен или клейки обоев. Как ее обнаружить без привлечения специалистов и использования специальных приборов. Существует проверенный способ проверки утечки в скрытой проводке дома или квартиры с использованием транзисторного радиоприемника, имеющего средневолновый и длинноволновый диапазоны приема. Перед проверкой необходимо выключить все потребители электроэнергии. Далее необходимо пройтись с приемником, предварительно настроенным на частоту, на которой нет вещания радиостанций, в непосредственной близости от стен в местах прокладки проводки. При приближении к проблемному месту динамик приемника начнет характерно фонить.

Похожие статьи: