УЗО

УЗО: Что это такое и зачем надо? / Обзор с фотками

Я давно обещал накатать пост, но из-за творческого кризиса он чуть-чуть задержался =) И мне схемы было лень рисовать, а теперь они как-то сами собой нарисовались. И сегодня мы говорим про УЗО! =) И как минимум для того, чтобы рассеять жутчайшее мракобесие, которое начало рождаться в Сети на форумах в контексте “а я тут где-то слышал, что ууууу..” – “да-да-да, наверное ыыыы” и прочее подобное. УЗО стало обязательно к применению в нашей стране уже как 12 лет назад (с 2001 года), но прямо вот до сих пор для большиснтва электриков (особенно ЖЭКовских) УЗО является каким-то мифическим прибором, которые вроде как надо ставить, и которое иногда почему-то выбивает и, наверное, сломано?

Придётся разбираться. Начинаем с самого простого: нафига ого нужно? А в первую очередь, чтобы защитить человека от поражения электрическим током и, соответственно, от смерти. Известно, что человек помирает при токе около 80 мА (0,08 А), а током неотпускания (когда человек не может самостоятельно оторваться от провода) считается ток около 50 мА (0,05 А). Обычный автомат защищает линию только от перегрузки по току (замыкания или большой нагрузки), и при токе даже в 1..2 ампера он и не должен сработать. Поэтому в таком варианте (когда на линии из защиты только автомат) мы можем соверешнно спокойно получить обугленную тушку человека и неотключённый автомат.

ОКей! Что мы можем делать? Сначала надо немного проанализировать что вообще происходит. Происходит обычно следующее. Если человек просто засунул два пальца в розетку – ему ничем не поможешь, это эволюция (“Технический прогресс сделал розетки недоступными большинству детей – умирают самые одарённые” ©). А вот если он коснулся чайника или стиральной машины, в которой прохудился нагревательный элемент, и из-за этого на его корпусе оказалось опасное напряжение, то опасный ток потечёт с корпуса устройства через тело человека например в мокрый пол.


Зашибись. Отлично! А если придумать какой-то дополнительный проводник, который нам будет имитировать человека, попавшего под действие тока? И заранее подключить его к корпусу? И в случае опасности весь ток будет идти по нему? Дык именно так и придумали! Это и есть всем известное “заземление” или, говоря правильно, защитный проводник – PE,Protection Earth. И тут сразу же надо поговорить о терминологии.

К сожалению, с терминологией тоже творится полная задница! Потому что до 2001 года таких устройств в нашей стране вообще не было]
>>Мне тут сообщили поправочку. Я взял дату 2001 года как выход новой редакции ПУЭ, где установка УЗО стала обязательна. Но оказалось, что их производили ранее, и даже на эту тему есть некая статья. Да и да, действительн – маханул я. Ставропольские ДифАвтоматы я видел в панельках 90х годов постройки. Упоминанием же даты я хотел на самом деле сказать то, что надо было написать простыми словами: “До сих пор много народа вообще не понимают что это и зачем нужно”.
[, и когда они появлялись, их обзывали как попало. В западных странах УЗО называется следующим образом: “Выключатель дифференциального тока“. Имеется ввиду принцип работы этого УЗО, который мы рассмотрим чуть позже и который основан на измерении разницы (difference – разница) протекающих токов. У нас же эта штука называется Устройство Защитного Отключения.

А слово “дифференциальный” у нас, мать его, используется обычно для обозначения дифференциального автомата – штуковины, которая содержит в себе обычный автомат и УЗО! Причём этот же дифавтомат называют ещё и “Дифференциальный автоматический выключатель“.

Как вам путаница? Итак, получается:

• Автомат, Автоматический выключатель – это обычный прибор, котоый обеспечивает защиту линии от превышения тока в ней. Ещё в общем виде можно сказать, что это защита от сверхтоков;
• Дифференциальный выключатель, Выключатель дифференциального тока, УЗО – это устройство, которое обеспечивает защиту человека от поражения электрическим током. В общем виде такой вид защиты можно назвать или “дифференциальная защита”, или “защита от токов утечки” или “защита от утечек тока”.
• Дифференциальный автоматический выключатель, Диф, Дифавтомат – это устройство, содержащее в себе свойства обычного автомата и УЗО, обеспечивающее защиту ОДНОЙ линии от сверхтоков и токов утечки.

Поэтому если вы видите в прайсах или счёте какие-то странные нессответствия или сокращения типа “Вык. Диф” или “Авт диф вык” – обязательно УТОЧНЯЙТЕ что там имеется ввиду!

Теперь ещё затронем тему PE-проводника.

Защитный проводник правильно следует называть “Защитный проводник”, PE-проводник, PE! Не надо использовать слова “заземление” и ему подобные, потому что они не совсем верно обозначают то, что хочется сказать! Перевожу на правильный язык. Только лишь в зависимости от конкретной системы электроснабжения (TT, TN-C-S) защитный проводник будет или занулением, или чистым заземлением, или вообще повторным заземлением =)

Поэтому если вы пытаетесь сказать что-то в общем виде (“А у вас этажный щиток с заземлением?”) – говорите “А есть ли в этажном щитке PE?”. Если же речь идёт о каком-то вводном устройстве – говорите точно то, что там есть: “Вам необходимо выполнить повторное заземление нуля при помощи заземляющего контура”.

Проблема неправильной терминологии ещё и в том, что если речь идёт о заземлении в многоквартирном доме, то некоторые уникумы начинают плодить разные идеи “Опа! Я ща каааак штырей в землю понабиваю, протащу кабель на 9й этаж, и у меня будет охрененное заземление!”. На деле оказывается то, что потом через это заземление начинает питаться или весь дом, или на него выносится опасный потенциал в случае аварии. И из-за этого снова помирают люди.

А теперь вернёмся к тому, как это самое УЗО работает. Значит мы пришли к выводу, что УЗО у нас защищает человека от повреждённого устройства, на корпусе которого имеется опасный потенциал. Работает это так:



Через УЗО проходят фаза и ноль питания. УЗО контролирует силу тока на “входе” и на “выходе”. Если тока уходит столько же, сколько вошло в УЗО - отключения не будет. А вот если ВДРУГ ток нашёл какой-то другой путь, и часть его стала утекать в другое место (вот откуда термин “утечка”), то УЗО сразу же отрубит линию. На моём рисунке это показано толстыми и тонкими стрелками.

Сразу ещё раз обращаю внимание, что УЗО НЕ защитит от того, если взяться за фазу и ноль! Тогда человек (дибил) для этого УЗО будет обычной нагрузкой, и он всё равно умрёт. Однако УЗО защитит:

• От пробоя на корпус в технике. Чаще всего это нагревательные элементы (ТЭНы). Причём пробой может возникать только тогда, когда ТЭН нагреется. Мне приходилось несколько раз объяснять моим заказчикам о том, почему это у них “вдруг” стало вышибать стиральную машину, хотя на старой квартире всё работало хорошо. Конечно же выясняется, что новый щиток собирал я – и поставил УЗО на все линии, а на старой квартире было всего лишь два автомата на всё. Один раз у меня был очень-очень серьёзный скандал из-за этого. Но всё же проблема оказалась в технике =)
• От кривого монтажа проводки, когда всякие доблестные “электрики” замуровывают где-нить в шткатурке скрутку. Если стенка мокнет (например, штукатурка не высохла) – фаза с этой скрутки будет честно утекать в стенку, и УЗО отрубит линию. И будет, сцуко, отрубать, пока не высохнет или пока не переделают.
• УЗО может срабатывать от неочевидных, но опасных вещей. Например, если у вас есть газовая плита с электроподжигом, или стиральная машинка подключена шлангом в металлической оплётке к водопроводным трубам. В некоторых случаях из-за соседей, которые куда-то не туда “заземлились”, снова будет возникать утечка тока (или разница токов), из-за которой будет срабатывать УЗО. В этом случае надо внимательно подумать, посоображать и, возможно, предупредить серьёзную аварию.
• От неправильного монтажа в щитке. Если вы перепутали разные нули (до УЗО и после) – УЗО тоже будет срабатывать. Про это мы поговорим снова чуть позже.

УЗО ОБЯЗАТЕЛЬНО надо ставить! Не слушайте тех, кто говорит что “да оно будет у вас выбивать”! Это значит, что они, скорее всего, не понимают, почему оно выбивает, что делать и (или) не хотят исправлять свои косяки! Если ваша разводка бюджетная (и щиток в пяток автоматов) – вам достаточного одного УЗО на всю квартиру. Если у вас сложный щиток – вы можете поставить несколько УЗО по разным зонам или типам помещений.

Однако напоминаю: УЗО не имеет защиты от сверхтоков!! Это устройство, которое защищает человека от поражения током! Поэтому в цепи, где стоит это УЗО, обязательно должен быть ещё и автомат!

УЗО имеют три параметра, по которым их можно выбирать:

• Номинальный ток контактов. На УЗОшке он обозначается цифрами амперов без буквы категории отключения, как на автомате. Например, стандартный ряд таких токов для УЗОшек ABB – это 16, 25, 40, 63, 80А. ВНИМАНИЕ!!! Это – НОМИНАЛ!! Это не точные амперы тока!!! Точно так же, как на обычном автомате: написано B16, а по таблице он отключится в диапазоне от 48 до 80А при замыкании.
  Номинал призван помочь правильно подобрать УЗО при составлении начинки щитка. Про это мы тоже детально поговорим ниже =)
• Номинальный ток утечки. Это самый важный параметр УЗО: он показывает, при каком значении дифференциального тока УЗО будет срабатывать. По нормам УЗО должно срабатывать в диапазоне от 0.5 до 1 тока утечки (например от 15 до 30 мА для УЗО на 30 мА). Варианты значений:
  • 10 мА (0,01 А) – самое чувствительное значение тока. УЗО с таким током утечки можно использовать в очень ответственных местах или в особо влажных помещениях. Однако такие УЗО специально выпускаются с низким номиналом тока контактов, чтобы под них не напихали много линий. Каждый кабель, техника – все имеют некоторое сопротивление изоляции и естественный ток утечки. И если таких линий будет много, то чувствительное УЗО может ложно сработать.
  • 30 мА (0,03 А) – МАКСИМАЛЬНОЕ значение тока утечки для защиты людей и жилых помещений! Если вы хотите защитить людей – ставьте УЗО именно этого номинала. Не более!
  • 100 и 300 мА – УЗО, которые можно поставить на ввод в здание для обеспечения селективности: чтобы сначала отключались групповые УЗО низших номиналов, а потом уже – вводные. В некоторых случаях эти УЗО могут защищать вводной кабель, разводку щита и срабатывать при авариях, потопах и прочих катаклизмах. Из-за этого их прозвали “противопожарными”.
• Категория тока утечки. Это то, на какие токи утечки УЗО будет срабатывать:
  • AC – УЗО будет палить только переменный ток утечки. Это самый обычный распространённый номинал, который можно применять везде. Переменный ток утечки у нас может возникать, если прямо непосредственно нашу питающую фазу пробило на корпус. Скажем, хреновая изоляция нагревателя, пробило обмотку двигателя, трансформатора, перетёрся питающий провод.
  • A – более дорогой и чувствительный вариант. В этом случае УЗО палит как и переменный, так и пульсирующий ток утечки (полуволны синусоиды). Это может быть полезно, если внутри устройства цепи вторичного электропитания могут пробить на корпус. Скажем, повредится импульсный блок питания, что-то после выпрямителя и прочее подобное. Эти УЗО более дорогие, и, если вы не хотите потратить много денег на щиток, вам следует подумать, где эти УЗО можно применить.
    UPDATE 2014.02: Сейчас даже энергосберегающие и светодиодные лампочки имеют импульсные блоки питания. И весь мир потихоньку переходит на УЗО типа “A”. Поэтому УЗО типа AC могут остаться только на обогревателях и тёплых полах.
• Виду внутренней схемы:
  • Электромеханическое. Это УЗО более дорогое, потому что работает именно от величины тока утечки. Но это требует высокоточной механики: она должна сработать от тех самых 10 или 30 мА тока, но при этом, будучи точной, не срабатывать от разных ударов, встряхиваний и других внешних воздействий. Обычно для этого УЗО пофигу куда подключать фазу, а куда – ноль, и на корпусе про это ничего не написано.
  • Электронное. Внутри у такого УЗО простой усилитель на микросхеме или транзисторах. Это позволяет настроить его на любые токи утечки. Но – вот беда – в случае аварийного напряжения сети такое УЗО может сдохнуть, потому что от него же и питается. Но эти УЗО дешевле, и именно поэтому их чаще всего делают разные китайцы. Обычно для этих УЗО важно подключение фазы и нуля (и даже иногда сторона подачи питания – сверху или снизу).

Давайте-ка возьмём УЗО ABB F202 AC-40/0,03 и разберём его! Мне попался полностью рабочий экземпляр, но с браком: его флажок не менял цвет на зелёный при выключении этого УЗО.



Напоминаю, что у УЗОшек ABB сделаны двойные зажимы. Именно это позволяет подключить одновременно два провода нулей под одно УЗО без дополнительной нулевой шинки. И про это мы тоже поговорим позже.



Вскрываем УЗО и смотрим что там есть:



Спереди мы видим механическую часть, а сзади – платку с деталями. Кое-кто может подумать, что это электронное УЗО, но это не так. На платке находятся пара диодов (для выпрямления переменного тока с дифференциального трансформатора) и фильтрующие конденсаторы, видимо, для защиты от ложных срабатываний.

На фото ниже виден ещё и рычажок питания кнопки “Тест”. Эта кнопка имитирует утечку тока, и при её нажатии УЗО должно сработать. Если УЗО не срабатывает – значит оно или бракованное или сдохло. В своих щитах я все УЗОшки проверяю именно таким способом.



В данных УЗО кнопка ТЕСТ питается только тогда, когда УЗО включено.

Внутри УЗОшки есть дугогасящая камера:



А вот неподвижные контакты УЗО из электротехнической латуни.



На подвижных контактах есть серебряные напайки:



Теперь поглядим на дифференциальный трансформатор – основу основ УЗО. Именно он “меряет” токи, протекающие через УЗО. В данных УЗО он выполнен в виде цельного блока:



Внутри трансформатора основные питающие провода жёстко зафиксированы в специальных каналах. Качество изготовления трансформатора мне понравилось. На фото ниже виден ещё и резистор для создания искуственного тока утечки.



А вот и вторичная обмотка трансформатора. Количество её витков определяет величину тока утечки, при котором УЗО будет срабатывать.



УЗО работает так. Если через УЗО втекает и вытекает ток одинаковой величины, то магнитные потоки от обоих проводников, в которых в один момент времени ток течёт в разные стороны, уравновешиваются, и тока во вторичной обмотке трансформатора не возникает. Если же токи, втекающие и вытекающие через УЗО будут отличаться, то на вторичной обмотке трансфоматора появится ток.

Он выпрямляется и подаётся на электромагнит, который и отключает УЗО.



Вот такое издевательство получилось над УЗОшкой:



А вот фотография электронного УЗО TDM из форума MasterCity.ru:



Мне кажется, что пояснять разницу тут не требуется? Мы видим усилитель на микросхеме (вдали), фильтрующие ёмкости, и транзистор, которым, видимо, коммутируется питание электромагнита.

Ну а теперь начинаем практическую часть. В которой, на самом деле, ньюансов ещё больше чем в теоретической!

Подключение УЗО
На самом деле важных ньюанса два:

1. УЗО ОБЯЗАТЕЛЬНО должно быть защищено по своему номиналу! То-есть в цепи, где стоит УЗО, должен находиться предохранитель или автомат, который будет защищать УЗО. Ньюансы тут следующие. Некоторые понимают это буквально, и начинают ставить прямо перед УЗО перcональный автомат, и ещё и двухполюсный. Из-за этого начинаются странные дебаты в форумах, мутные схемы щитков и прочие странности.
Технически же это значит именно то, что написано: до или после УЗО должен быть один или несколько автоматов. УЗО будет защищено, если автомат имеет номинал равный или меньше номинала УЗО. Ниже я покажу примеры таких схем.

2. Фаза и Ноль, которые прошли через УЗО, не должны “смешиваться” с другими фазами и нулями. То-есть, если по схеме щита фазу вы взяли после одного конкретного УЗО, то и ноль вы тоже должны брать после именно этого УЗО. Если вы сделаете ошибку – то УЗО будет отключаться, а вы будете ломать голову что это было =)

Давайте посмотрим схему какого-нибудь щитка:



Что мы тут имеем? Я тут упрощённо нарисовал простой щиток: два автомата на свет и три автомата на розетки. Вводной автомат у нас на 40А. Свет у нас сделан без УЗО, а все розетки – под УЗО. Обратите внимание на то, как сгруппированы линии, и на разводку нулей. Так как у нас свет подключен до УЗО – то и ноль на свет мы берём до УЗО, используя для этого нулевую шинку N. Ноль на розетки, которые подключены после УЗО, взят тоже после УЗО и с шинки N’.

Всё просто? На самом деле – да, но на форумах продолжаются дебаты про защитные автоматы ДО УЗО. Поэтому тоже посмотрим на вот эту схему:



И поглядим мою переписку с ABB: ABB_F200_Protect.pdf. Там ясно написано то, что если сумма номиналов автоматов после УЗО не превышает его номинал, то УЗО защищено и дополнительных автоматов не надо.

UPDATE 2014.02: ВНИМАНИЕ!!! Эта информация справедлива только для УЗО ABB, потому что я рыл её в каталогах и докапывался до технических специалистов. ABB считает, что если перед УЗО стоит предохранитель или автомат до 100А (справедливо для F200 с номиналами до 63А), то УЗО защищено от внутренних неисправностей и замыканий. И именно эту фишку мы и используем в наших схемах.

Как у других производителей – я не знаю, поэтому перед тем, как тупо копировать схему, показанную выше и ещё доказывать всем “А вот CS тут нарисовал, а вы все дураки” – читайте, блин, технический каталог производителя!!

Как правильно выбирать УЗО по номиналу тока контактов? Правила можно описать, применительно к нашим щиткам, так:

• Если номинал вводного автомата меньше или равен номиналу тока УЗО – после УЗО может стоять сколько угодно автоматов;
• Если номинал вводного автомата больше номинала УЗО – тогда после УЗО автоматы ставятся так, чтобы сумма их номиналов не превышала номинал тока УЗО.

Я нарисовал картинок. На первой у нас стоит два УЗО на 40 и 25А. Номинал вводного автомата у нас при этом 40А. Первое УЗО имеет номинал 40А, и оказывается защищено вводным автоматом. Поэтому после него можно напихать чего угодно и сколько угодно. Под ним торчат автоматы суммой номиналов аж на 58А. Второе УЗО имеет номинал на 25А (для примера), и поэтому защитить мы его можем только тем, что поставим после него автоматов не более чем на 25А (6+6+10А = 22).



Посмотрим вторую схему. Тут у нас вводной автомат на 50А (как в новостройках с однофазным вводом). Так как у нас под первым УЗО на 40А стояло автоматов на сумму 58А, то УЗО на 40А не прокатит никоим образом. Что делать? поднимем номинал этого УЗО до 63А – и всё поправится. А вот на втором УЗО я показал пример того, как не надо делать. Второе УЗО у нас на 40А, а автоматов под ним стоит на 48А. Вот оно не защищено и так делать не надо!



Как же придумывать щитки на УЗО? УЗО в щитках удобнее использовать в случае однофазного питания. Тогда весь щиток превращается в древовидную структуру, как на картинках выше: УЗО, под которым несколько автоматов. Это самый простой и бюджетный вариант. И щиток собирать проще, если все УЗО удаётся поставить в ряд и соединить специальной шинкой-гребёнкой (я писал о них ранее). Бюджетность этого варианта в том, что какое-нибудь УЗО типа А на 10 мА стоит дешевле, чем дифавтомат соответствующего номинала, да ещё и с категорией B.

Однако есть и неудобство. Если на какой-то из линий, которые стоят под УЗО, возникает утечка – УЗО отрубит сразу все эти линии. Это будет несколько неудобно, как вы понимаете, особенно если место утечки сразу найти будет сложно. В некоторых случаях даже приходится отключать нули от шинки, чтобы найти проблемную линию, или же использовать двухполюсные автоматы (применительно к ABB) или автоматы 1P+N (у других производителей они есть в виде одного модуля).

Однако мы помним, что если под одним УЗО будет слишком много линий, то УЗО может ложно срабатывать из естественного тока утечки через изоляцию кабелей и фильтры питания. Поэтому обычно идеальный щиток на УЗО содержит несколько УЗО, сгруппированных по типу помещений или виду нагрузки. Это позволяет отключать линии по утечкам небольшими участками, не отключая сразу всё.

А теперь ещё пару слов о том, что делать если нет PE, и как вообще проверить УЗО.

Если PE – нет, то УЗО ставить всё равно надо! Не слушайте тех, кто говорит “без заземления работать не будет”. Во-первых, напомните им о правильном названии PE, а во-вторых, УЗО будет работать, но по факту. Если в схеме с PE току утечки есть куда деваться (в PE), то без PE у тока утечки только один путь: через прикоснушегося человека. Что будет? Если ток утечки настолько мал, что УЗО не сработает – вас просто дёрнет током. Если ток утечки велик – то вас дёрнет, но сразу же сработает УЗО, отключив линию и сократив время действия на вас опасного тока. Напоминаю, что при этом все линии всё равно надо укладывать с PE, просто PE никуда не подключать до реконструкции системы электроснабжения.

УЗО можно проверить так:

а) Нажать кнопку “Тест”. Если УЗО отключилось – значит с именно ним всё хорошо
б) Если есть штатный PE – закоротить в розетке или кабеле питания ноль N и PE. Не перепутайте с фазой! УЗО должно отключиться.
в) Косвенным путём: если где-то что-то залило, или перекусили кабель целиком – то УЗО сработает =)

Вот как-то неожиданно про всё-всё и рассказал. Думал, что будет длинно и нудно, а вышло просто и наглядно. Обо всём, о чём я забыл сказать – спрашивайте в комментах!