Как различать УЗО электронное от электромеханического

Принцип работы УЗО (УЗО-Д)

В основе работы УЗО-Д заложена фиксация тока утечки на «землю» и отключения сети при ее появлении. Факт утечки обнаруживается по разнице между токами: выходящим из УЗО и возвращающимся в него через нейтраль.

Если сеть в порядке, то они равны по величине, но противоположны по направлению. При появлении утечки, например, человек коснулся провода, часть тока уйдет через его тело «на землю» по другому контуру, и в итоге ток возвращающийся в УЗО через нейтраль будет меньше выходящего.

Такая же ситуация возникнет, если в каком-то электроприборе нагрузки нарушилась изоляция и под напряжением оказался корпус или другая деталь. Человек, задев за них создаст дополнительный контур «на землю», часть тока пойдет по нему и баланс нарушится (эта ситуация показана на рисунке).

Разницу между выходящим и входящим токами засекает трансформатор с сердечником в виде кольца. Фазный провод и нейтраль N проходят внутри него и служат первичной обмоткой. Вторичная обмотка подключается к исполнительному механизму, размыкающему контакты.

Разумеется, при повреждении изоляции контур ответвления может образоваться и без «участия» человека, но и в этом случае УЗО также сработает и защитит участок сети от опасных последствий (например, нагрева и пожара). Символом «Т» на рисунке обозначена кнопка, включающая схему тестирования устройства – УЗО -Д должно сработать при ее нажатии.

Этот же принцип используется и для трехфазных устройств защиты, однако в них дифференциальный ток во вторичной обмотке появляется не только при утечках, но и при «перекосе фаз» (неравномерно распределенной между фазами нагрузке), поэтому разработаны дополнительные схемы, исключающие срабатывание из-за нарушения симметрии.

Внешнее отличие электронного и электромеханического УЗО

На корпусе диф выключателя нанесена маркировка и схема включения данного типа устройства. На отображенной схеме электромеханического устройства можно увидеть дифференциальный трансформатор, его вторичная обмотка с подключенным поляризованным реле и пунктиром показывающим связь реле с спусковым механизмом.

Схема электромагнитного УЗО (слева) и электронного (справа)

Также обозначена кнопка «ТЕСТ» с резистором. В электронном виде устройства на корпусе вы найдете различие схемы в дополнительном треугольнике с обозначением А электронного усилителя между трансформатором и поляризованным реле и соединении этого треугольника с проводами питания, фазой и нулем.

Электрика для дома

Электромеханический дифавтомат или электронный – что лучше?

Так же, как и УЗО, дифференциальные автоматы производятся либо с электромеханическим отключением, либо с электронным устройством отключения. Электромеханическое устройство не требует дополнительной энергии для своей работы. Энергия берется из источника тока утечки. Поэтому дифференциальный трансформатор, который регистрирует эти токи в электромеханических устройствах, имеет большие размеры. Такие размеры трансформатору нужны, чтобы превратить небольшой сигнал в напряжение, достаточное для срабатывания устройства. Большие размеры трансформатора увеличивают габаритные размеры всего устройства.

Электронный дифференциальный автомат

Электронный дифавтомат содержит, помимо датчика тока утечки и катушки отключения, еще электронную схему с усилителем сигнала. Небольшой сигнал от датчика усиливается до амплитуды, достаточной для работы катушки. Электронные дифференциальные автоматы более компактны, но означает ли это, что они лучше? Фактически, компактностью их достоинства и ограничиваются. Бывают ситуации, когда это устройство не помогает.

Например, при обрыве нулевого провода дифференциальные автоматы и УЗО с электронным управлением цепями становятся бесполезными. Напряжение питания электроники исчезает, оно перестает работать и не может отключить нагрузку. И это более чем актуально. При обрыве нулевого проводника в сетях происходит перераспределение напряжения между фазами. На более нагруженных фазах напряжение падает. Хуже всего, на незагруженных фазах напряжение может вырасти до 380В. Выдержит автомат такой режим или нет – вопрос спорный.

Поэтому, несмотря на компактность электронных устройств, использовать их лучше с реле напряжения.

Как различать устройства защиты с электронной схемой управления и электромеханические?

На передней панели этих устройств показана их схема. Если на ней есть символ усилителя, то устройство является электронным, если нет – то электромеханическим.

Два устройства или одно?

Использование дифференциальных автоматов разумно: схема подключения проще и пространства в щите занимает меньше. Но эта медаль имеет недостаток.

Начнем с затрат. Цена на дифференциальный автомат превышает суммарную стоимость автоматического выключателя и УЗО. Если это не так, рассматриваемое устройство производится малоизвестной компанией. Более дешевый продукт возможен только за счет его качества.

Второй фактор связан с необходимостью замены неисправного устройства. И не только дешевых изделий, но и продуктов известных компаний. Никто не застрахован от поломки. Добавим, что чем сложнее устройство, тем больше вероятность отказа.

Если дифференциальный автомат выходит из строя, он должен быть полностью заменен. Напротив, если что-то из пары автоматический выключатель плюс УЗО выйдет из строя, нужно будет заменить только неисправный элемент. Его партнер останется в рабочем состоянии, и владелец потратит деньги на покупку только одного элемента.

Другое неудобство при работе с дифференциальным автоматом: после его срабатывания невозможно определить, что было причиной. Конечно, если отключение произошло, когда вы работаете и подключили какую-то нагрузку к розетке, – вопросов нет. Но если это произошло внезапно, без чьего-либо вмешательства, и после включения автомата все оставалось по-прежнему – что тут можно подумать? А если такие отключения стали регулярными? В чем причина – короткое замыкание или повреждение изоляции? Алгоритмы поиска этих повреждений различны.

Для тандема автоматический выключатель / УЗО таких вопросов не возникает. Сработал выключатель, а после включения сразу отключается повторно – ищем короткое замыкание. А если после восстановления все нормально, по крайней мере, какое-то время, – то перегрузка. Если выключается УЗО, значит где-то есть утечка. Работа связки автомата с УЗО более предсказуема, чем дифференциального автомата.

Однако все сказанное не является основанием для отказа от дифференциального автоматического выключателя. Часто их установка вполне оправдана. Например, при количестве исходящих линий в щите в несколько десятков дифавтоматы и УЗО сложно сравнивать. В конце концов, для профессионального электрика не сложно будет определит причины проблем с кабелями.

Поэтому вопрос об использовании дифференциального автомата или связки автомата с УЗО должен решаться при проектировании конкретного объекта, принимая во внимание все «за» и «против»

Схема подключения УЗО без заземления

Какой выбрать

Рассматривая УЗО различных типов сложно однозначно сказать, какой тип наиболее эффективен в эксплуатации. Однако для домашних щитков преимущественно используется электромеханический. Это связано с повышенной чувствительностью электронного устройства к незначительным скачкам напряжения. Например, при включении бытовой техники вырабатывается импульсный скачок, который может вывести из строя механизм. Внешне неполадка не проявится, поэтому пользователь будет уверен в работоспособности прибора.

Чтобы избежать неприятных ситуаций, рекомендовано систематически проверять функционал УЗО. Для этого каждый месяц проводить тестирование посредством нажатия специальной кнопки на корпусе. Если реакция отсутствует, элемент нуждается в замене новым.

Чем отличается УЗО от дифференциального автомата?

Самая распространенная, до недавнего времени, схема защиты электрических сетей была установка автоматических выключателей. Правила работы, которых основываются на отключении подачи электроэнергии при появлении короткого замыкания или при перегрузках, т.е. при превышении номинального тока. Работа данного автомата основана на двойном типе защиты, за основу приняты два типа разъединителей:

Электромагнитный;
Тепловой.

Электромагнитный разъединитель, разрывает цепь подачи электроэнергии потребителю
при появлении короткого замыкания. Основное действие происходит из-за мгновенного увеличения силы тока, которое приводит к появлению электромагнитного поля в катушке разъединителя. Сердечник соленоида начинает двигаться и размыкает цепь.

Тепловой разъединитель начинает работать при появлении перегрузки в сети. Основная деталь теплового разъединителя – биметаллическая пластина. При прохождении большого тока пластина нагревается, изгибается и разъединяет контакты. Для общего развития читайте: как выбрать дифавтомат.

Главным средством защиты человека от удара электрическим током является УЗО.
В быту часто возникают ситуации использования таких приборов как стиральная машина, микроволновая печь без заземления с неисправной изоляцией и без заземления. В старых домах такое понятие как заземление – отсутствует как класс, в этом случае на помощь к нам приходит УЗО.

Главное отличие УЗО от автоматического выключателя в том, что в конструкцию УЗО добавлен трансформатор тока, который выявляет наличие дифференциального тока. Дифференциальный ток равен току утечки при нарушении изоляции или при контакте человека с поврежденным проводом. Так же при появлении незначительного тока утечки начинается нагрев изоляции в месте повреждения, что может спровоцировать возгорание. Для этого и устанавливается УЗО, для защиты от поражения электрическим током и от повреждения проводки. УЗО не отключает приборы и оборудование от сети при перегрузках и коротком замыкании и устанавливается в паре с автоматическим выключателем. Т. е. если сказать обычным языком, УЗО является только индикатором повреждения изоляции электропроводки. Допустим, Вы включили в сеть все электроприборы, находящиеся в Вашем доме (электроплита, фен, микроволновая печь, пылесос и т.д.) УЗО не сработает и не выключит сеть при перегрузке.

Для обеспечения комплексной защиты от короткого замыкания, перегрузок и нарушения изоляции устанавливается дифференциальный автомат. Узо или дифференциальный автомат,что выбрать? Так вы сможете понять основные отличия. Прочитайте и о том, как выбрать УЗО.

Подключение УЗО в квартире

Типовая схема подключения УЗО в квартире приведена на рисунке. Видно, что общее УЗО включается как можно ближе к вводу, но после счетчика и главного (подъездного) автомата.

Там же на врезке показано, что в системе TN-C общее УЗО включать нельзя. При необходимости отдельных УЗО для групп потребителей их включают сразу же ЗА соответствующими автоматами, выделено желтым на рисунке.

Номинальный ток вторичных УЗО берут на ступень-две выше, чем у «своего» автомата: для ВА-101-1/16 – 20 или 25 А; ВА-101-1/32 – 40 или 50 А. Но это в новых домах, а в старых, где защита нужнее всего: земли нет, проводка аховая? Кто-то там обещал просветить на предмет подключения УЗО без земли. Верно, как раз до этого дело и дошло.

Помните, что:
Ставить общее УЗО или дифавтомат на квартиру с проводкой TN-C недопустимо.
Потенциально опасные потребители должны быть защищены отдельными УЗО.
Защитные проводники розеток или розеточных групп, предназначенных для подключения таких потребителей, должны быть кратчайшим путем заведены на ВХОДНУЮ нулевую клемму УЗО, см. схему справа.
Допускается каскадное включение УЗО при условии, что верхние (ближние к электровводу УЗО) менее чувствительны, чем оконечные.

Человек сообразительный, но незнакомый с тонкостями электродинамики (чем, кстати, грешат и многие дипломированные электрики-силовики) может возразить: «Погодите, а в чем проблема-то? Ставим общее УЗО, заводим на его входной ноль все РЕ – и готово, защитный проводник не коммутируется, заземлились без земли!»

Так, да не так. Отрезок РЕ с соответствующим отрезком нуля и эквивалентным сопротивлением потребителя R образуют петлю, охватывающую магнитопровод дифтрансформатора, см. принцип работы УЗО-Д. Т.е., на магнитопроводе появляется ПАРАЗИТНАЯ обмотка, нагруженная на R. Хотя R мало (48,4 Ом/кВт), на синусоиде в 50 Гц влиянием паразитной обмотки можно пренебречь: длина волны излучения – 6000 км.

Электромагнитное поле установки и шнура к ней также исключаем из рассмотрения. Первое сосредоточено внутри аппарата, иначе он не пройдет сертификацию и не поступит в продажу. В шнуре же провода проходят вплотную друг к другу, и их поле сосредоточено между ними независимо от частоты, это т. наз. Т-волна.

Но при пробое на корпус электроустановки или при наличии наводок в сети по паразитной петле проскакивает короткий мощный импульс тока.

В зависимости от конкретных факторов (просчитать которые точно может только специалист с опытом научной работы и на мощном компьютере) возможны два варианта:
«Анти-дифференциальный» эффект: всплеск тока в паразитной обмотке компенсирует разбаланс токов в фазе и нуле и УЗО будет, что называется, мирно сопеть носиком в подушку, когда на проводах уже повисла скрюченная головешка. Случай исключительно редкий, но крайне опасный.
Также возможен «супер-дифференциальный» эффект: наводка усиливает разбаланс токов, и УЗО срабатывает без утечки, побуждая хозяина к тягостным размышлениям: почему то и дело выбивает УЗО, если в квартире все исправно?

Величина обоих эффектов сильно зависит от размеров паразитной петли; тут сказывается ее открытость, «антенность». При длине РЕ до полуметра эффекты пренебрежимо малы, но уже при его длине в 2 м вероятность несработки УЗО возрастает до 0,01% По цифрам это мало, но по статистике – 1 шанс из 10 000. Когда речь идет о человеческой жизни, это недопустимо много. А если в квартире без заземления проложена паутина из «защитных» проводников, то чего удивляться, если УЗО «вышибает» при включении зарядки мобильника.

В квартире с повышенной пожароопасностью допустимо, при обязательном наличии индивидуальных УЗО потребителей, включенных по рекомендуемой схеме, ставить и общее ПОЖАРНОЕ УЗО на 100 мА разбаланса и с номинальным током на ступень выше, чем у защитных, независимо от тока отсечки автомата.

В описанном выше примере для хрущевки нужно подключить УЗО и автомат, но не дифавтомат! При выбивании автомата УЗО должно остаться в работе, иначе резко возрастает вероятность несчастного случая.

Поэтому УЗО по номиналу нужно брать на две ступени выше автомата (63 А для разобранного примера), а по разбалансу – на ступень выше оконечных 30 мА (100 мА). Еще раз: в дифавтоматах номинал УЗО делают на ступень выше тока отсечки, поэтому для проводки без земли они не годятся.

https://youtube.com/watch?v=BqzJmxvtRfo

Классификация УЗО по токам утечки

Ток утечки, мА	Назначение УЗО
10	для защиты одиночных потребителей с небольшим собственным током утечки
30	для защиты одиночных потребителей розеточных групп
100	для организации защиты групп потребителей
300
500

На практике УЗО с током утечки 10 мА применяются редко, только для одного единственного потребителя на линии и небольшой длине соединительного кабеля. Дело в том, что любая кабельная линия с подключенным потребителем всегда имеет ток утечки, отличный от нуля. Чем длиннее кабель и старее его изоляция, тем ток этот больше. В старом фонде применение УЗО порой невозможно без замены электропроводки.

УЗО на ток 100 мА и выше устанавливают на вводе распределительных щитков. Их еще называют противопожарными, поскольку их основное назначение – срабатывать при ухудшении изоляции кабелей и либо предотвратить пожар, либо быть первым эшелоном защиты при возгорании, угрожающим разрушить электропроводку.

Противопожарные УЗО располагают иерархически. Если в щитке в квартире установлено УЗО на 100 мА, то в распредустройстве, от которого он питается, устанавливается прибор на 300 мА, а еще ближе к источнику питания – 500 мА.

Виды УЗО

УЗО бывают разные — трехфазные и однофазные… Но на этом деление УЗО на подклассы не завершается. В настоящий момент на рынке присутствуют 2 принципиально различающиеся категории УЗО:

электромеханические (независящие от сети),
электронные(зависящие от сети).

Рассмотрим по отдельности принцип действия каждой из категорий.

Электромеханические УЗО

Родоначальники УЗО – электромеханические. В основе принцип точной механики т.е. заглянув внутрь такого УЗО вы не увидите компараторов операционных усилителей, логики и тому подобного.

Состоит из нескольких основных компонентов:
Так называемый трансформатор тока нулевой последовательности, его цель отследить ток утечки и передать его с неким Ктр на вторичную обмотку( I 2), I ут= I 2*Ктр (весьма идеализированная формула, однако отражающая суть процесса).
Чувствительный магнитоэлектрический элемент (запираемый т.е. при срабатывании без внешнего вмешательства не может вернуться в исходное состояние – защелка) – играет роль порогового элемента.
Реле – обеспечивает расцепление в случае если сработала защелка.

Данный тип УЗО требует высокоточной механики для чувствительного магнитоэлектрического элемента. В настоящий момент всего несколько мировых компаний продают электромеханические УЗО. Их стоимость значительно выше цены на электронные УЗО.

Почему же в большинстве стран мира получили распространение именно электромеханические УЗО? Все очень просто – данный тип УЗО сработает в случае обнаружения тока утечки при любом уровне напряжения в сети.

Почему этот фактор(независимость от уровня напряжения сети) столь важен?

Это вызвано тем что при использовании работоспособного(исправного) электромеханического УЗО мы гарантируем в 100% случаях срабатывание реле и соответственно отключение подачи энергии потребителю.

В электронных УЗО этот параметр тоже велик, но не равен 100%(как будет показано далее это связанно с тем что при определенном уровне напряжения сети схема электронного УЗО окажется не работоспособной), а в нашем случае каждый процент – это возможно человеческие жизни (будь то прямая угроза жизни человека при касании им проводов, либо косвенная, при возникновении пожара от обгорания изоляции).

В большинстве так называемых “развитых” стран электромеханические УЗО – это эталон и устройство обязательное к повсеместному использованию. В нашей стране постепенно идут подвижки в сторону обязательного использования УЗО, однако потребителю в большинстве случаев не дается информации о типе УЗО, что влечет за собой использование дешевых электронных УЗО.

Электронные УЗО

Такими УЗО наводнен любой строительный рынок. Стоимость на электронные УЗО местами ниже чем на электромеханические до 10 раз.

Недостаток таких УЗО, как уже писалось выше, не 100% гарантия при исправном УЗО получить его срабатывание в следствии появления тока утечки. Достоинство – дешевизна и доступность.

В принципе электронное УЗО строится по той же схеме, что и электромеханическое (Рис.1). Разница заключается в том, что место чувствительного магнитоэлектрического элемента занимает элемент сравнения (компаратор, стабилитрон). Для работоспособности такой схемы понадобится выпрямитель, небольшой фильтр,(возможно даже КРЕН).

Т.к. трансформатор тока нулевой последовательности – понижающий (в десятки раз), то также необходима цепочка усиления сигнала, которая кроме полезного сигнала также будет усиливать помеху(или сигнал небаланса присутствующий при нулевом токе утечки). Из вышесказанного очевидно, что момент срабатывании реле, в данном типе УЗО определяется не только током утечки, но и сетевым напряжением.

Если Вы не можете позволить себе электромеханическое УЗО, то брать электронное УЗО все же стоит, т.к. оно обеспечивает срабатывание в большинстве случаев.

Существуют также случаи, когда покупать дорогое электромеханическое УЗО не имеет смысла. Одним из таких случаев является использование при питании квартиры/дома стабилизатора, либо источника бесперебойного питания (ИБП). В этом случае брать электромеханическое УЗО смысла не имеет.

Сразу отмечу, что я веду речь о категориях УЗО их плюсах и минусах, а не о конкретных моделях т.к. Вы можете купить некачественно УЗО как электромеханического так и электронного типов. При покупке спрашивайте сертификат соответствия, т.к. многие электронные УЗО представленные на нашем рынке не сертифицированы.

Отличия

При покупке УЗО пользователи не обращают внимание на внутреннюю конструкцию, останавливаясь на внешнем виде корпуса. Однако такая тактика ошибочна, т.к

визуальный критерий не отображает технические особенности и применения устройства защитного отключения.

Существует несколько признаков, по которым электронное оборудование отличается от электромеханического варианта.

Схема подключения. Информация отображается на корпусе изделия. Считается одним из самых простых методов, который не требует подключения проверяющих приборов. На электромеханическом устройстве изображено поступление импульса на реле только через дифтрансформатор.
Батарейка. Элемент подключается к одному полюсу устройства. Если ток проходит по одной линии, срабатывает трансформатор. Электронный не выдаст реакции, т.к. плата обесточена.
Постоянный магнит. Эффективный метод проверки электромагнитного прибора. Если навести электродвижущую силу на диф.трансформатор, сработает реле и питание отключится. Способ не действует на электронные модели.

Отличить модели по виду корпуса практически невозможно, поэтому не рекомендуется оценивать по внешним критериям.

Важно! Для срабатывания электронного УЗО должно соблюдаться два требования – утечка тока и наличие напряжение в линии. Электромеханическому для реакции нужна только утечка

Тест электромагнитного устройства

Если у вас затруднения в выборе защиты по схеме на корпусе, тогда можно определить тип устройства обычной пальчиковой или любой другой батарейкой. Для этого подключаем провод к верхней фазной клемме, а другой провод к фазовой нижней клемме устройство и включаем его. Подсоединяем концы проводов к батарейке.

Если защита не сработала, меняем полярность батарейки. Устройство сработало, значит это выключатель электромеханического типа, электронное устройство не сработает, так как нет напряжения сети. Для проверки можно подключать батарейку и к нулевым клеммам защиты. Другой вариант тестирования проводят с помощью постоянного магнита.

Способ проверки типа УЗО пальчиковой батарейкой

Магнитом водят по корпусу дифференциального выключателя (защита должна быть включена), пока не сработает защита. Конструкция дифференциального выключателя у разных производителей разная, поэтому магнитом придется поискать расположение дифференциального трансформатора. Защита сработала, значит, это электромеханическое устройство, электронная защита не сработает, так как напряжения сети не подано.

По схеме на корпусе Устройство защитного отключения

На корпусе всех современных Устройство защитного отключения изображается его электросхема. Если ее нет на лицевой части корпуса ищите сверху.

Схема электронного Устройство защитного отключения немного выделяется от схемы электромеханического. Если знать эти отличия, то можно не прилагая больших усилий перед приобретением узнать вид Устройство защитного отключения.

Схема электро-механического Устройство защитного отключения:

?нарисован дифференциальный преобразователь электрической энергии
?нарисовано реле, которое имеет связь с преобразователем электрической энергии
?нарисован отключающий механизм
?еще изображается кнопка ТЕСТ

Пример подобной схемы:

Схема электронного Устройство защитного отключения:

Детали, которые изображаются на схеме электронного Устройство защитного отключения, почти не не похожи на те, что указаны на электромеханическом. В чем же разница? А она состоит в добавочной электронной плате.

К такому элементу подходит два проводника – фазный и нулевой, другими словами 220В. Это и есть внешнее питание нужное для работы электронного Устройство защитного отключения.

Электромеханический дифавтомат или электронный – что лучше?

Так же, как и УЗО, дифференциальные автоматы производятся либо с электромеханическим отключением, либо с электронным устройством отключения. Электромеханическое устройство не требует дополнительной энергии для своей работы. Энергия берется из источника тока утечки. Поэтому дифференциальный трансформатор, который регистрирует эти токи в электромеханических устройствах, имеет большие размеры. Такие размеры трансформатору нужны, чтобы превратить небольшой сигнал в напряжение, достаточное для срабатывания устройства. Большие размеры трансформатора увеличивают габаритные размеры всего устройства.