Что такое УЗО, как оно работает и чем отличается УЗО от дифавтомата. Полный обзор
— как работает УЗО, примеры
— что такое утечка тока и какой она бывает
— основные параметры для выбора УЗО
— дифавтомат и его функции
— противопожарное УЗО
Мы уже рассказывали об УЗО в блоге: о расчётах токов утечки, о подборе автоматов и номиналов по нагрузке. В материалах о сборке щита немного писали о противопожарном УЗО. В том или ином виде тема принципа работы дифф. защиты в них была изложена, а в этом материале мы соберём полный обзор на характеристики и принцип работы УЗО и разберём отличие УЗО от дифавтомата. Приступим.
Что такое УЗО
УЗО — это устройство защитного отключения, не самое говорящее название, но хорошо прижившееся. Более точное название — ВДТ — выключатель дифференциального тока, на английском его называют выключатель остаточного тока. Чтобы лучше понимать термин, дифференциальный или остаточный ток — это ток разницы, который УЗО умеет считать и на который оно реагирует отключением.
Этот дифференциальный ток проявляется в виде утечки на землю вследствие разных причин, как правило, неисправности и повреждения. Таким образом, УЗО это выключатель, который отключает цепь, в которой есть такая утечка.
Главное, для чего нужно УЗО это то, чтобы предупредить опасную утечку в проводке или бытовых приборах и защитить человека от серьёзного поражения током. Но не всё так просто.
Два примера, чтобы понимать принцип работы УЗО
Представьте себе: в розетку без заземления включён холодильник, в результате устаревания на его корпус понемногу начинает утекать потенциал с фазы. Когда человек касается дверцы холодильника, его начинает пощипывать, это многим знакомый пример и это и есть утечка тока. Из-за отсутствия заземления пока этот ток просто есть на корпусе холодильника и никуда не стекает, хотя должен бы уходить на землю. Это наиболее опасный случай.
Если бы розетка была заземлена и корпус холодильника тоже, то опасный потенциал с корпуса стекал бы сразу в землю. Но и при такой конфигурации человек, коснувшийся холодильника испытывал бы пощипывание. Только теперь большая часть тока уходила бы в землю из-за меньшего сопротивления этого маршрута нежеле через тело человека, но всё равно неприятно и опасно.
А теперь смотрите как ведёт себя УЗО в обоих случаях. Если в щите будет установлено УЗО, то в первом случае (без заземления) при прикосновении к холодильнику УЗО отключит цепь. Во втором примере (с заземлением) есть высокая вероятность, что УЗО будет отключаться и без участия человека — просто по факту возникновения утечки с корпуса на землю. Для человека это хороший сигнал об аварийной ситуации и повод исследовать участок цепи.
С заземлением нам не нужно дожидаться прикосновения, чтобы узнать об утечке. Ну а если УЗО в этой схеме не будет вообще, то есть серьёзный риск получить прохождение тока через себя и ничто этот процесс не остановит. Таким образом сработавший ВДТ в щите и предупреждает об аварийной ситуации какой-то линии и буквально спасает жизнь.
Как работает УЗО
В примерах выше и скрыт весь смысл работы дифференциальной защиты. УЗО непрерывно измеряет ток утечки в защищаемой им цепи и при достижении порогового значения отключает всю цепь. Далее мы опишем принцип действия в упрощённой терминологии, именно так, как вам и нужно, у нас же тут не экзамен.
Как УЗО измеряет утечку. Когда в цепь включена нагрузка, ток течёт от фазы к нулю через нагрузку, цепь замкнута, в нагрузке происходит полезная работа: тепло, свечение, вращение и другие преобразования. Механизм УЗО измеряет сколько тока прошло через него по фазе и сколько по нулевому проводнику. По идее, должно быть одинаково — сколько прошло в одну сторону, столько же и в другую. Как поезд, зашедший в тоннель: 20 вагонов вошло, 20 должно и выйти. А что если из тоннеля выйдет 19?
Если часть тока пропала — это утечка! Может быть она идёт на землю через заземление, может она пошла на человека, коснувшегося токопроводящей части какого-то прибора и тоже ищет путь в землю, а может это пробой изоляции где-то на пути к нагрузке и величина потерь пока не большая, но уже есть. В любом случае УЗО непрерывно оценивает величину утечки и сравнивает показания с заданными параметрами отключения. Когда утечка достигнет порога отключения, УЗО отключит цепь, тем самым сигнализируя о наличии проблемы или уже спасая проводку или человека. Задача УЗО — вовремя разомкнуть цепь из-за появления утечки.
Параметры УЗО
Итак, утечка может быть маленькой или большой (кстати естественная рабочая утечка в сети есть всегда, это некоторые неизбежные потери) и тут самое время перейти к важным характеристикам УЗО.
Чувствительность и порог срабатывания
Важнейшая характеристика УЗО — это его чувствительность, а именно величина тока утечки, при котором УЗО срабатывает. В документации её называют номинальный отключающий дифференциальный ток или уставка.
Данный параметр размещён на корпусе устройства рядом с обозначением IΔn и может быть в амперах или миллиамперах, стандартный ряд включает: 10, 30, 100 и 300 мА. Если в амперах, то обозначение будет 0.01 A, 0.03 A и т.д. Из этого ряда только два первых значения (10 и 30) считаются защищающими человека и используются для групп освещения, розеток и всех прочих приборов в доме. Остальные токи относятся к противопожарным УЗО, о них позже поговорим.
Особенность, заслуживающая внимания: у УЗО есть номинальный неотключающий дифференциальный ток и он равен половине чувствительности. Ещё раз: дифференциальный выключатель не сработает при токе утечки в 0.5 уставки, т.е. не до уставки, а только до половины.
А это означает, что дифференциальный расцепитель УЗО может сработать уже в диапазоне от 0.5 уставки, а при достижении тока отключения — гарантированное отключение. Поэтому методика расчёта УЗО включает специальную формулу, чтобы избежать ложных срабатываний.
Правильный расчёт номиналов УЗО по нагрузке и назначению мы уже описывали в этой статье Расчёт УЗО, очень советую ознакомиться. Умение рассчитать УЗО крайне важно, т.к. нельзя просто взять и защитить всю квартиру одним чувствительным УЗО в надежде на защиту. Это не сработает, скорее всего потребуется не одно устройство и на глаз это не делается. К тому же нужно научиться правильно его подключать.
Например вот так выглядит автоматический расчёт УЗО, дифавтоматов и автоматов в нашем онлайн конструкторе: достаточно внести всю нагрузку, выставить нужные параметры и программа всё сделает сама:
Защита человека от поражения током
Ток 30 мА довольно мал сам по себе как число, но является довольно опасным для человека, не говоря уже о более высоких. Поэтому такая чувствительность УЗО призвана обесточить цепь до наступления негативных событий, а в местах с повышенной влажностью рекомендуется устанавливать ещё более чувствительное УЗО на 10 мА, хотя это и накладывает некоторые ограничения по суммарной мощности защищаемой линии и может быть источником ложных срабатываний.
Подытоживая утечку и чувствительность, как видите, УЗО не является эдаким прямолинейным защитником человека если просто, грубо говоря, воткнуть пальцы в розетку. Когда человек замыкает цепь на себе, то он становится просто нагрузкой и утечки (потерь, разницы, остатка) не возникает — сколько пришло, столько и вышло. Для срабатывания УЗО нужно, чтобы возникла разница, т.е. когда часть тока начинает идти не туда, куда нужно. В общем УЗО не знает что там за нагрузка: человек или лампочка, но его зона ответственности — следить за утечкой.
Многие люди, кстати, считают, что если касаться только какого-то одного оголённого провода, то током не ударит, иногда даже успешно это проделывают. Ни в коем случае нельзя так делать и думать, как раз это и есть место возникновения утечки — когда в результате касания фазы она начнёт прокладывать себе путь в землю, может найдёт, а может нет, проверять не стоит. Такое касание УЗО должно отработать, но специально никто так делать не будет, а вот случайно — это как раз тот случай, когда по какой-то причине опасный потенциал оказывается на токопроводящей части какой-нибудь плиты, стиральной машины, люстры или холодильника.
И ещё один важный вывод из этого следует: главной защитой является заземление. Именно благодаря ему возникшая и увеличивающаяся утечка будет стекать через защитный проводник на землю, а УЗО может зарегистрировать это событие, измерить и отключить безобразие, не дожидаясь когда человек прикоснётся к устройству.
Тип устройства УЗО
Весь механизм УЗО, включая внутренний “калькулятор” утечки и расцепитель, по схеме работы может быть двух типов: электронный и электромеханический. Электронное УЗО функционально зависит от напряжения сети, в его схеме присутствует электронный компонент, который требует питания, а значит защита не сможет функционировать в отсутствие питания, этот вариант не внушает доверия. Поэтому чаще выбирают электромеханическое УЗО, которому не нужно питание какой-то там микрухи, чтобы обеспечивать защиту.
Сложность выбора такого аппарата в том, что нигде в названии товара вы не увидите тип устройства и нужно посмотреть схему, нанесённую на корпус или в документации. Схема может показаться сложной, немного по-разному выглядеть, но в ней можно разобраться.
Вот так примерно выглядит схема электромеханического УЗО. Все электрические схемы изображают прохождение фазы и нуля через некий овал (дифференциальный трансформатор) который соединён с реле расцепления. Так уже понятнее:
А вот так выглядит электронное УЗО: в схеме присутствует электронный компонент, который вам нужно найти. Это не сложно, обычно электроника обозначена треугольником или прямоугольником, которая питается от нуля и фазы УЗО, контакты питания обязательно прорисованы на схеме, мы выделили их красным:
Обращайте внимание на эту электрическую схему, когда будете покупать УЗО.
Рабочая характеристика A и AC
Этот параметр часто указан в основной маркировке и наименовании товара и сообщает тип тока утечки. Если по-простому, реагирует ли УЗО на постоянный ток или только на переменный.
УЗО типа АС обозначается на корпусе значком 
и реагирует только на переменный синусоидальный ток.
УЗО типа А обозначается значком 
и реагирует на дифференциальный ток с составляющей постоянного тока. Такие УЗО предпочтительней, т.к. многие бытовые приборы преобразуют переменный ток в постоянный для питания микроэлектроники, и вот если утечка будет не обычная синусоидальная, а импульсная, то такое УЗО сработает и на неё. Так что УЗО типа A это дополнительный слой безопасности.
Номинальный ток УЗО
Обычно указан в наименовании УЗО как одна из основных характеристик и довольно крупно нанесён на корпус. Номинальный ток — это сила тока, который устройство предназначено длительное время пропускать через себя, отслеживая утечку. Стандартный ряд номиналов включает: 16, 25, 32, 40, 50 (реже), 63, 80, 100 А.
Номинал УЗО выбирается по сумме номиналов защищаемых автоматов, последовательно включённых. Выбирают значение равное сумме номиналов автоматов или следующее за ним из стандартного ряда. О правильном расчёте мы уже писали в блоге.
Отключающая способность УЗО
Это максимальный ток короткого замыкания, при котором устройство сохранит способность отключиться, чтобы разорвать цепь. Значения бывают следующие: 4500, 6000 и 10000 А. Чем выше, тем лучше и дороже. Эта цифра также наносится прямо на корпус изделия, как правило, с лицевой стороны.
Однофазное и трёхфазное УЗО
Они отличаются лишь размером и количеством полюсов: для однофазной сети их 2, для трёх фаз 4. За исключением противопожарного, применять трёхфазное УЗО для подключения однофазной нагрузки нельзя. Чтобы понять почему, вам лучше прочитать статью о трёхфазных щитах.
Что такое противопожарное УЗО
Нет, оно не реагирует на дым или температуру, его отличие в двух параметрах: чувствительность противопожарного УЗО бывает 100 мА или 300 мА и оно должно быть селективным. Теперь по порядку.
Принцип работы всё тот же — обнаружение утечки и отключение цепи, но утечка теперь должна быть в несколько раз выше, чем для групповых УЗО на розетки, свет и прочие приборы. Такая утечка в реальности возникает вследствие серьёзной неисправности цепи, нарушения изоляции, искрения и потенциального возгорания. Это ещё не короткое замыкание, а утечка, но выделяемой мощности достаточно для разогрева вплоть до воспламенения (если рядом есть чему гореть). Чтобы предотвратить развитие очага проблемы в пожар и существует это УЗО.
Устанавливают его где-то в верхней точке всего дерева разветвлений электрощита после вводного автомата и счётчика. Это обеспечивает защиту всего щита и отходящих линий.
Запомните, что противопожарное УЗО не защищает человека, поэтому оно устанавливается вместе с групповыми УЗО меньшей чувствительности, а никак не вместо.
Селективность УЗО
При появлении утечки (например, в холодильнике или стиралке) могут отключиться сразу два УЗО: и групповое и противопожарное, что естественно приведёт к отключению всего щита и всех приборов. Чтобы отключалась только аварийная линия, а не весь дом, нужно, чтобы вышестоящее УЗО во-первых имело чувствительность втрое выше (это у нас 100 или 300 мА), а во-вторых имело задержку отключения выше, чем групповые. Такие УЗО называются селективными и имеют маркировку в виде буквы S.
Давайте теперь для закрепления посмотрим на иллюстрацию УЗО и найдём все важные характеристики:
Вот в общем-то и всё самое главное, что вам нужно знать об УЗО, методики расчёта мы уже описали в других статьях, теперь у вас есть хорошая база, чтобы приступить к расчётам. Далее поговорим о дифавтоматах.
Чем отличается УЗО от дифавтомата
Видите, мы даже не ставим вопрос что такое дифавтомат, а сразу говорим об отличиях, подразумевая схожесть устройства. Дифавтомат, он же АВДТ — автоматический выключатель дифференциального тока — это модульное устройство “два в одном”, он совмещает в себе функцию УЗО и автоматического выключателя.
Всё описанное выше относится в полной мере и к дифавтомату, та же маркировка, за исключением номинального тока. Номинал АВДТ снабжается ещё и латинской буквой B или C, указывающей на тип характеристики срабатывания от сверхтоков. Если вы видите ВДТ с надписью “16 А”, перед вами УЗО, если “С16” — дифавтомат.
Отличие УЗО от дифавтомата в том, что дифавтомат срабатывает и на токи утечки и на сверхтоки. Правда есть небольшое затруднение — если произошло отключение, то сразу и не понять какой тип расцепителя сработал. Нельзя однозначно сказать что лучше — установить один дифавтомат или УЗО с автоматическим выключателем. Тут вопрос комплексный: и занимаемое место, и стоимость, и удобство. Ни один из вариантов не является единственно правильным.
Функция автомата, что такое тип B и C
В дифф. защите у нас работает дифференциальный расцепитель, а тут к нему прибавляется тепловой и электромагнитный расцепители, именно для отключения высоких токов, вплоть до КЗ. Электромагнитный расцепитель сработает быстро как только ток возрастёт до 5—10 номиналов в зависимости от типа B/C.
Если упрощённо, тип срабатывания (B/C) это скорость срабатывания, а точнее — зависимость расцепления от величины тока и времени протекания. Эта зависимость отображается в виде кривой на графике, но грузить этим мы сейчас не будем.
Самое интересное кроется в тепловом расцепителе дифавтомата, он уже не такой проворный. Например, при превышении номинального тока на 13% автомат вообще не отключится примерно час. Менее чем через час будет расцепление если ток превысит номинал на 45%! А при токе в 2.5 номинала АВДТ отключится в течение минуты. Представьте себе дифф С16 на розетки, который будет около часа пропускать 23 Ампера. Вот поэтому крайне важно использовать правильный кабель (прежде всего сечение) для всех линий, мы об этом тоже писали в блоге, почитайте.
Итог
Вот в общем и всё самое главное, что вам нужно знать об этих устройствах, чтобы отличать УЗО и дифавтомат. Надеюсь, что общее описание принципа работы и характеристик было понятным. Дальше нужно учиться правильно рассчитывать номиналы и встраивать автоматику в щит, но это уже отдельные темы, изучите их в нашем блоге и вы точно сможете всё сделать грамотно. Ну и рекомендую попробовать сервис Myfusebox для автоматизации процесса. Успехов!