Виды УЗО.

По техническому исполнению существуют различные виды УЗО. Ниже приведена примерная классификация УЗО. В ряде случаев недостаточно использования Узо и требуется подключение УЗИП.

1. По назначению:

2. По способу управления:

УЗО, функционально зависящие от напряжения, в свою очередь, подразделяются:

3. По способу установки:

4. По числу полюсов и токовых путей:

5. По условиям регулирования отключающего дифференциального тока:

6. По условиям функционирования при наличии составляющей постоянного тока:

7. По наличию задержки по времени:

8. По способу защиты от внешних воздействий:

9. По способу монтажа:

10. По характеристике мгновенного расцепления (для УЗО со встроенной защитой от сверхтоков):

Принципиальное значение при рассмотрении конструкции УЗО имеет разделение устройств по способу технической реализации на следующие два типа:

УЗО, функционально не зависящие от напряжения питания (электромеханические). Источником энергии, необходимой для функционирования — выполнения защитных функций, включая операцию отключения, является для устройства сам сигнал — дифференциальный ток, на который оно реагирует;

УЗО, функционально зависящие от напряжения питания (электронные). Их механизм для выполнения операции отключения нуждается в энергии, получаемой либо от контролируемой сети, либо от внешнего источника.

Применение устройств, функционально зависящих от напряжения питания, несмотря на их относительную дешевизну, более ограничено в силу их меньшей надежности (вероятность выхода из строя какого-либо из большого количества электронных компонентов довольно высока), большей подверженности электронных схем воздействию внешних факторов и др.

Однако основной причиной меньшего распространения таких устройств является их неработоспособность при часто встречающейся и наиболее опасной по условиям вероятности электропоражения неисправности электроустановки, а именно — при обрыве нулевого проводника в цепи до УЗО по направлению к источнику питания. В этом случае «электронное» УЗО, не имея питания, не функционирует, а на электроустановку по фазному проводнику выносится опасный для жизни человека потенциал.

Примечание.
В Германии до настоящего времени нет действующих нормативных документов, определяющих технические требования на электронные УЗО, и, поэтому, хотя такие УЗО и выпускаются в небольших количествах (УЗО-розетки, УЗО-вилки), фирмы-производители не имеют права наносить на них германский сертификационный знак — VDE.

Стандарт МЭК 364-5-53 «Электроустановки зданий. Часть 5. Выбор и монтаж электрооборудования. Коммутационная аппаратура и аппаратура управления» определяет следующие требования к УЗО, функционально зависящим от напряжения питания: п. 531.2.2. Выбор устройств (УЗО) с учетом их функциональной зависимости от напряжения питания. п. 531.2.2.1. Устройства защиты (УЗО), управляемые остаточным током, могут иметь или не иметь вспомогательный источник питания, принимая во внимание требования пункта 531.2.2.2. п. 531.2.2.2. Применение устройств защиты, управляемых остаточным током, со вспомогательным источником питания, не отключающего автоматически защищаемую цепь в случае отказа вспомогательного источника, разрешается только при выполнении одного из двух условий:

В конструкции «электронных» УЗО, производимых в США, Японии, Южной Корее и в некоторых европейских странах (рис. 4.4), как правило, заложена функция отключения от сети защищаемой электроустановки при исчезновении напряжения питания.

Рис. 4.4. «Электронное» УЗО с функцией отключения сети
1 — дифференциальный трансформатор тока; 2 — электронный усилитель; 3 — тестовая цепь; 4 — удерживающее реле; 5 — блок управления; Н — нагрузка; Т — кнопка «Тест».

Эта функция конструктивно реализуется с помощью электромагнитного реле, работающего в режиме самоудерживания. Силовые контакты реле находятся во включенном положении только при протекании тока по его обмотке (аналогично магнитному пускателю).

При исчезновении напряжения на вводных зажимах устройства якорь реле отпадает, при этом силовые контакты размыкаются, защищаемая электроустановка обесточивается. Подобная конструкция УЗО обеспечивает гарантированную защиту от поражения человека в электроустановке и в случае обрыва нулевого проводника.

В США широко применяются УЗО такого типа, встроенные в розеточные блоки.

На одном объекте, например, в небольшой квартире устанавливается по 10-15 устройств. Розетки, не оборудованные УЗО, обязательно запитываются шлейфом от соседних розеточных блоков с УЗО. Линия питания оборудования ванных комнат подключается к сети через щитовое УЗО. Широко распространены УЗО-вилки и УЗО, встроенные в кабели-удлинители. Например, в продаже невозможно встретить самый простой фен, который бы не был снабжен УЗО, встроенным в вилку.

К сожалению, в нашей стране, в отличие от общепринятой в мировой практике концепции, целый ряд предприятий выпускает электронные УЗО на базе типового автоматического выключателя.

Конструктивно такие устройства представляют из себя электронный модуль, реагирующий на дифференциальный ток, скомпонованный с автоматическим выключателем и управляющий этим выключателем.

Электронный модуль, содержит в себе трансформатор тока, источник питания — выпрямитель, питающийся через резисторы от контролируемой сети, электронный усилитель с пороговым устройством и исполнительное устройство — тиристор или реле.

В большинстве устройств такого типа автоматический выключатель выполняет свои функции лишь частично (по одному полюсу), так как катушка токовой отсечки второго полюса выключателя исключается из цепи рабочего тока. Эта катушка модифицируется (увеличивается количество витков) и подключается к выходу усилителя электронного модуля, выполняя функции исполнительного устройства — при подаче на нее тока производит отключение автоматического выключателя.

При применении таких устройств важно соблюдать фазировку входных цепей, чтобы оставшаяся в одном полюсе токовая отсечка автоматического выключателя была включена в цепь фазного, а не нулевого проводника.

Еще одним серьезным недостатком этих устройств является их неинвариантность по стороне подключения питающей сети и нагрузки, в отличие от электромеханических УЗО, к которым сеть и нагрузка могут быть подключены с любой стороны. Это вызывает большие неудобства при монтаже щитов.

Функционируют такие электронные устройства следующим образом.

При возникновении дифференциального тока с модуля защитного отключения на скомпонованный с модулем автоматический выключатель подается либо электрический сигнал (на модифицированную катушку токовой отсечки), либо с якоря промежуточного реле через поводок осуществляется механическое воздействие на механизм свободного расцепления выключателя.

В результате автоматический выключатель срабатывает и от-ключает защищаемую цепь от сети.

При отсутствии напряжения на входных зажимах такого устройства (например, при обрыве нулевого проводника до УЗО по направлению к источнику питания), во-первых, из-за отсутствия питания не функционирует электронный усилитель, во-вторых, отсутствует энергия, необходимая для срабатывания автоматического выключателя.

Таким образом, в случае обрыва нулевого проводника в питающей сети устройство неработоспособно и не защищает контролируемую цепь.

При этом в данном аварийном режиме (при обрыве нулевого проводника) опасность поражения человека электрическим током усугубляется, так как по фазному проводнику через неразомкнутые контакты автоматического выключателя в электроустановку выносится потенциал.

Пользователь, полагая, что в сети напряжения нет, теряет обычную бдительность по отношению к электрическому напряжению и часто предпринимает попытки устранить неисправность и восстановить электропитание — открывает электрический щит, проверяет контакты, подвергая тем самым свою жизнь смертельной опасности.

В европейских странах — Германии, Австрии, Франции электротехнические нормы допускают применение УЗО только первого типа — не зависящих от напряжения питания. УЗО второго типа разрешено применять в цепях, защищаемых электромеханическими УЗО, только в качестве дополнительной защиты для конечных потребителей, например, для электроинструмента, нестационарных электроприемников и т.д.

Электромеханические УЗО производят ведущие европейские фирмы — ABB, AEG, ABL Sursum, Baco, Circutor, GE Power, Hager, Kopp, Legrand, Merlin-Gerin, Siemens и др.

В России большое распространение получили электромеханические устройства — АСТРО*УЗО.

Более 50 модификаций АСТРО*УЗО серийно производятся государственным предприятием — ОПЗ МЭИ.

В качестве примечания необходимо отметить, что, к сожалению, на отечественном рынке появилось огромное количество УЗО не установленного происхождения, не сертифицированных на соответствие российским стандартам, не имеющих требуемых сопроводительных документов.

Такие устройства, например, некоторые УЗО китайского производства, имеют привлекательную цену, приличный внешний вид, но но при этом качество их довольно низкое — недопустимо низкая стойкость к токам короткого замыкания, недостаточная коммутационная способность, малый срок службы и т.д.

Применение подобных устройств, учитывая особое назначение УЗО — защиту жизни и имущества человека, является совершенно недопустимым.

Поэтому, при приобретении УЗО необходимо обратить особое внимание на наличие сопроводительной технической документации, в том числе обязательно двух сертификатов — сертификата соответствия и сертификата пожарной безопасности.

Существует класс приборов — УЗО со встроенной защитой от сверхтоков (RCBO), так называемые «комбинированные» УЗО (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Устройство УЗО со встроенной защитой от сверхтоков
1 — катушка токовой отсечки; 2 — биметаллическая пластина; 3 — дифференциальный трансформатор тока; 4 — магнитоэлектрический расцепитель, реагирующий на дифференциальный ток; 5 — тестовый резистор; 6 — силовые контакты; Н — нагрузка; Т — кнопка «Тест».

Практически все фирмы-производители УЗО имеют в своей производственной программе УЗО со встроенной защитой от сверхтоков.

Как правило, их доля в общем объеме выпускаемых устройств защитного отключения не превышает одного-двух процентов. Это объясняется довольно ограниченной областью их применения — сравнительно небольшая, неизменяемая нагрузка, автономные электроприемники и т.п.

Показательным примером является применение таких устройств для защиты в цепи питания освещения рекламных щитов, установленных на уличных павильонах остановок общественного транспорта. Световой короб, подсвечиваемый тремя люминесцентными лампами, подключен к питающему кабелю, проложенному под землей, через комбинированное УЗО с номинальным током 6 А и номинальным отключающим дифференциальным током 30 мА.

Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4.

При нажатии кнопки «Тест» искусственно создается отключающий дифференциальный ток.

Срабатывание УЗО означает, что оно в целом исправно.

Конструктивной особенностью УЗО со встроенной защитой от сверхтоков является то, что механизм размыкания силовых контактов запускается при воздействии на него любого из трех элементов — катушки с сердечником токовой отсечки, реагирующей на ток короткого замыкания, биметаллической пластины, реагирующей на токи перегрузки и магнитоэлектрического расцепителя, реагирующего на дифференциальный ток.

Применение УЗО со встроенной защитой от сверхтоков целесообразно лишь в обоснованных случаях, например, для одиночных потребителей электроэнергии.