Устройства защитного отключения спасают человека от получения электрических травм за счет снятия напряжения с электропроводки при возникновении через нее токов утечек. Невидимые и неконтролируемые нарушения слоя изоляции способны причинить огромный вред нашей жизни и имуществу. Поэтому такие защиты постепенно набирают все большую популярность среди населения.

Фирмы-производители выпускают эти приборы довольно большим ассортиментом и наделяют их различными электрическими характеристиками, которые позволяют оптимально подобрать устройства под конкретные условия эксплуатации каждой электропроводки.

К функциям, осуществляемым УЗО , относятся:

1. включение потребителей, запитанных от прибора, под напряжение;

2. надежное пропускание расчетного тока нагрузки без ложных срабатываний;

3. отключение потребителей под нагрузкой при нормальных условиях;

4. обесточивание контролируемой схемы при достижении критической разности между входящими и исходящими из устройства токами.

Показанная четвертым пунктом задача УЗО обеспечивает:

• защиту человека от попадания под воздействие электрического тока электроустановки;

• предотвращение причин возникновения пожаров из-за нарушений в электропроводке.

УЗО не обладает возможностью отключения сверхнормативных токов, проходящих через него, и само может выйти из строя при их возникновении. По этой причине его используют в комплексе с автоматическим выключателем, наделенным этой функцией.

Единый аппарат, сочетающий в себе функции УЗО и автоматического выключателя, называют дифференциальным автоматом.

Для того чтобы обычный потребитель смог разобраться в многообразных моделях устройств защитного отключения создана система классификации, которая основана на таких характеристиках, как:

• способ действия;

• максимально допустимая величина проходящего через прибор тока;

• уставка дифференциального органа и возможности ее регулирования;

• количество полюсов;

• метод установки;

• рабочее напряжение.

Способ действия

Различают конструкции УЗО, которые имеют источник вспомогательного питания, обеспечивающий работу электронной схемы или те, что обходятся без него за счет электромеханической конструкции .

Работа УЗО на электронных компонентах зависит от наличия напряжения в сети. Для отключения возникшего тока утечки необходимо питание логической схемы с встроенным усилителем. По этой причине такие устройства считаются менее надежными: они, как правило, не смогут выполнить свои защитные функции при обрыве нуля, когда образовался случай прохождения потенциала фазы через тело человека.

Этот вариант показан на картинке: блок питания не получает напряжения сети, а фаза через пробой изоляции на корпус стиральной машины проходит через пострадавшего на землю. Защитная функция не может быть выполнена из-за конструктивных особенностей прибора.

Электромеханические УЗО срабатывают непосредственно от тока утечки, используя не электрическую энергию питающей сети, а потенциал взведенной заранее механической пружины. Поэтому они, при возникновении аналогичной ситуации, выполняют свою защитную функцию.

На картинке показан самый тяжелый случай для работы электромеханического УЗО, подключенного в двухпроводную схему.

В начальный момент возникновения неисправности ток утечки станет проходить сквозь тело человека, но, через короткое время, необходимое для срабатывания электромеханического устройства, произойдет снятие потенциала фазы со схемы.

Поскольку этот промежуток времени меньше, чем период наступления фибрилляции сердца, то можно считать, что защитная функция электромеханического УЗО в этом случае выполняется.

Вполне естественно, что если в рассмотренных примерах корпус стиральной машины будет подключен к РЕ-проводнику, то:

• электронная схема, как правило, тоже не сработает;

• электромеханическое устройство отключит фазу в момент пробоя изоляции и этим полностью предотвратит прохождение тока через тело человека.

УЗО-Д

Обратите внимание на то, что при описании возможностей отключения токов утечек электронными УЗО сделано дополнение «как правило». Это объясняется тем, что сейчас производители учли недостатки предыдущих конструкций и наладили выпуск приборов с блоками питания, которые обеспечивают работу устройства при снятом с него напряжении.

Такие УЗО маркируют буквой «Д» и обозначают «УЗО-Д». Они могут отключать напряжение при отсутствии питания:

• с установленной выдержкой времени;

• или без нее.

При этом их наделяют способностью:

• выполнения автоматического повторного включения (АПВ) схемы под нагрузку при возобновлении напряжения;

• запрета АПВ.

УЗО-Д могут быть наделены условиями селективной работы, необходимыми для устройств, использующих автоматическое включение резерва (АВР) при исчезновении основной линии электропитания. Такие приборы маркируют буквами S и G.

Они отличаются продолжительностью задержки на срабатывание. УЗО-Д типа S обладает большим временем, чем тип G.

Таблица стандартных значений времен отключения и неотключения при работе УЗО из-за появления дифференциального тока по ГОСТ P 51326.1-99 представлена картинкой.

Для сравнения этих величин можно использовать графики, созданные для УЗО общего типа с отключением дифференциального тока 30 мА и типа S — 100 мА.

Устройства типа G работают со временем срабатывания порядка 0,06÷0,08 секунды.

УЗО типа S и G позволяют обеспечивать принцип избирательности для формирования каскадных схем защиты с недопустимыми токами утечек и созданием алгоритма определенной очереди отключения потребителей.

Вторым способом обеспечения селективной работы подобных устройств является подбор или регулировка уставки дифференциального органа.

Ток нагрузки, проходящий через УЗО

На корпусе каждого прибора и в технической документации указывается величина номинального рабочего тока устройства и защищаемых потребителей, по которой осуществляется выбор конструкции. Это численной выражение всегда соответствует ряду номинальных токов электрооборудования.

Каждое УЗО выпускается для обработки тока определенной формы колебаний. С целью обозначения этой характеристики прямо на корпусе делаются буквенные надписи и/или графические изображения типа прибора.

УЗО типов А и АС реагирует как на медленное нарастание дифференциального тока, так и на быстрое, скачкообразное его изменение. Причем, тип АС наиболее всего подходит для использования в обычных бытовых условиях потому, что он предназначен для защиты потребителей, питающихся переменными синусоидальными гармониками.

Приборы типа А используют в тех схемах, где проводится регулировка нагрузки за счет обрезания части синусоиды, например, изменения скорости вращения электродвигателей тиристорными или симисторными преобразователями напряжения.

Приборы типа В эффективно работают там, где используется электрооборудование, требующее применения токов разной формы. Чаще всего их устанавливают на промышленных производствах и внутри лабораторий.

Следует отметить, что в последние годы резко возросло количество электроприборов с бестрансформаторным питанием. Практически все персональные компьютеры, телевизоры, видеомагнитофоны имеют импульсные блоки питания, все последние модели электроинструмента снабжены тиристорными регуляторами без разделительного трансформатора. Широко применяются различные светильники с тиристорными светорегуляторами.

Это означает, что вероятность возникновения утечки пульсирующего постоянного тока, а, соответственно, и поражения человека значительно возросла, что и явилось основанием для внедрения в широкую практику УЗО типа А. В европейских странах, в соответствии с требованиями электротехнических норм, последние несколько лет ведется повсеместная замена УЗО типа АС на тип А.

Устройство защитного отключения подключается в работу вместе с автоматическим выключателем для защиты от перегрузов по току. Подбирая их номиналы, следует учесть то, что автомат наделен функциями теплового расцепителя и электромагнита отключения.

При токах, превышающих номинальные значения автоматического выключателя до 30%, работает только тепловой расцепитель, но с задержкой отключения порядка часа. Все это время УЗО будет подвергаться воздействию завышенной нагрузки и может сгореть. По этой причине его номинал желательно использовать на одну величину больше, чем у автомата.

Маркетологи производителей в целях рекламы стали наделять УЗО функцией защиты подключенной электрической схемы от перегрузов и сверхтоков коротких замыканий. Однако, электрик должен понимать, что это уже другое устройство, называемое дифференциальным автоматом.

Уставка дифференциального органа

Выбор УЗО по току ограничения утечки важен потому, что он обеспечивает условия безопасности. Приборы, работающие во влажных комнатах, необходимо подключать к устройствам защитного отключения с уставкой 10 мА. Для среды жилых помещений достаточно выбирать номинал в 30 мА.

Защита зданий от возгорания за счет нарушения изоляции электропроводки обеспечивается работой дифференциального органа, настроенного на 100 или 300 мА, в зависимости от конструкции и материалов строения.

Все приборы УЗО можно разделить на 2 условные группы:

1. обладающие возможностями регулировки уставки дифференциального органа;

2. без настроек.

Корректировку приборов первой группы можно проводить:

• дискретно;

• плавно.

Однако, регулирование срабатывания дифференциального органа для домашних приборов не требуется. Его выполняют для решения задач специальных электротехнических установок.

Количество полюсов

Поскольку УЗО работает на сравнении токов, проходящих через дифференциальный орган, то число полюсов у прибора совпадает с количеством токоведущих проводников.

В отдельных случаях можно использовать устройство защитного отключения с четырьмя полюсами для работы в двухпроводной или трехпроводной сети. При этом надо будет оставить в резерве свободные полюса фаз. Прибор будет выполнять свои функции, реализуя собственные возможности не полностью, а частично, что экономически невыгодно.

Этот способ применяется для аварийной замены неисправного прибора либо при монтаже однофазной сети, которая в скором времени будет переведена на работу от трех фаз.

Метод установки УЗО изготавливаются в разных корпусах для стационарного крепления в электропроводку или с возможностью использования в качестве переносного прибора, снабженного гибким проводом-удлинителем.

Приборы с креплением на Din-рейку устанавливает в электрические щитки, расположенные в подъезде или квартире.

Встроенная в стену УЗО-розетка обеспечивает безопасность человека при пользовании им любого подключенного к ней электроприбора.

УЗО-вилка, соединенная проводом с одним проблемным прибором, защищает его при эксплуатации в местах с разными условиями окружающей среды.

Номинальное напряжение

Устройства защитного отключения, используемые в однофазной сети, выпускаются на рабочее напряжение 230 вольт, а в трехфазной — 400.

Дополнительные функции

Способность УЗО защищать человека от попадания под действие электрического тока постоянно совершенствуется производителями. Они наделяют эти приборы все большими возможностями, подключают к ним дополнительные элементы и аксессуары, создают корпуса с различными степенями защиты от воздействия окружающей среды.

Например, известны устройства, обладающие стойкостью к импульсным перенапряжениям за счет работы встроенного варистора и те, которые отключают токи утечек в подобных ситуациях.