Схемы подключения УЗО и дифференциальных автоматов
Среди защитных устройств в домашней электропроводке все большей популярностью пользуются устройства защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы (дифавтоматы). Производители выпускают их с различными типами конструкций для использования в однофазных и трехфазных схемах электроснабжения. Все эти устройства имеют общий алгоритм работы.
Принципы работы
По большому счету отличие УЗО от дифференциального автомата состоит в отсутствии в схеме автоматического выключателя, реагирующего на превышение токов нагрузки. Поэтому схема подключения однофазного или трехфазного УЗО от схемы подключения дифференциального автомата отличается только отсутствием данной функции. Для защиты от коротких замыканий и недопустимых нагрузок в ней требуется устанавливать дополнительную токовую защиту.
Общим же элементом этих защит является схема, основанная на сравнении векторов токов, входящих в устройство и выходящих из него, которая при отклонениях от установленных предельных величин отключает электрооборудование.
Элементная база, на которой работает эта схема, может быть разной, к примеру, на основе электромагнитных реле или полупроводниковых элементов. Чтобы понять, как правильно подключить УЗО и дифференциальный автомат к электрической сети рассмотрим первый вариант конструкции для упрощенной однофазной сети. Внутренние элементы статических приборов работают по такому же алгоритму. Поэтому их подключение совершенно аналогичное.
Режим нормального электроснабжения
При включении УЗО под нагрузку через его тоководы, вмонтированные внутрь тороидального магнитопровода, протекает ток нагрузки. Если качество изоляции в схеме хорошее, то через нее никаких токов утечки не будет. Ток I1, входящий по фазному тоководу L1 будет соответствовать по величине значению выходящего из магнитопровода тока I2 и одновременно направлен в противоположную сторону.
При этом магнитные потоки ФL и ФN, образованные от токов фаз и нуля, тоже будут равны по величине и противоположны по направлению. Во время прохождения по магнитопроводу магнитные потоки складываются в нем, взаимно уничтожая друг друга. Суммарный магнитный поток магнитопровода Фс равен нулю.
Описанный вариант рассматривает работу идеального устройства, которые существуют только в теории. На практике же всегда проявляется какой-то небаланс соотношений Ф1 и Ф2, но он очень маленький и не оказывает влияния на работу схемы.
Режим возникновения тока утечки
В случае нарушения изоляции часть потенциала фазы станет стекать на землю, образуя ток утечки Iут. На эту же величину снизится значение тока в нулевом проводнике I2. Он сформирует меньший магнитный поток ФN. При сложении магнитных потоков внутри магнитопровода возникнет превышение потока Ф1 над Ф2. Суммарный поток Фс сразу же увеличится и наведет в намотанной вокруг него катушки ЭДС.
Под ее действием в замкнутом контуре катушки возникнет ток ΔI, пропорциональный току утечки. В случае превышения им значения, выставленной пользователем уставки, произойдет срабатывание электромагнита, выводящего из зацепления защелку встроенного в устройство расцепителя, который сработает и снимет напряжение со всей защищаемой зоны.
Режим отключения электроснабжения
Как видим, вся работа защит на отключение происходит в автоматическом режиме. Но для того чтобы повторно включить УЗО в работу необходимо выполнить действия:
1. проанализировать состояние электросхемы для выяснения причины отключения;
2. устранить выявленную неисправность;
3. только после этого использовать рычаг ручного включения на корпусе УЗО или дифавтомата.
Возникновение повторного срабатывания УЗО необходимо рассматривать как следствие плохой изоляции электрооборудования и незамедлительно принять меры к ее восстановлению. Загрубление уставок защиты, как и ее блокирование, недопустимо.
При первичном монтаже УЗО или дифавтомата в схему электропроводки достаточно правильно подключить входные и выходные провода фазы и нуля на свои клеммы. Они на всех корпусах четко промаркированы.
Схема подключения однофазного УЗО к двухпроводной сети
Для обозначения входных клемм фазы и нуля делаются надписи «1» и «N», а выходных — «2» и «N». Для устройств, использующих электронную базу, важно правильно подключать нейтраль потому, что нельзя ошибаться с ее полярностью. В противном случае высока вероятность повреждения составляющих деталей электронной схемы.
В конструкции прибора используется возможность периодического его тестирования во время работы для определения исправности. С этой целью установлена кнопка «Т», при включении которой через токоограничиваюший резистор и замкнутый контакт создается цепочка для протекания части тока, влияющей на возникновение дисбаланса магнитных потоков, обеспечивающего отключение защиты. Если на УЗО под напряжением нажата кнопка тестирования Т, а отключения не произошло, то это однозначно указывает на то, что устройство неисправно.
При ручном включении УЗО в этой схеме замыкаются сразу 3 контакта:
1. токовода фазы;
2. токовода нуля;
3. цепи тестирования электронной схемы.
Во время возникновения токов утечек при срабатывании защиты эти же три контакта автоматически разрывают свои цепочки.
Схема подключения трехфазного УЗО к четырехпроводной сети с общей нейтралью
За основу монтажа трехфазных УЗО и дифавтоматов взята предыдущая схема. В ней тоже надо соблюдать полярность каждой фазы и нуля. Для этого к нечетным клеммам подключают входные цепи, а к четным — выходные.
Такое УЗО работает при возникновении небаланса магнитных потоков, создаваемых токами от всех четырех токопроводов.
Схема подключения трехфазного УЗО к трем однофазным сетям с общей нейтралью
Эта разработка позволяет одним устройством сразу защищать три однофазных электрических схемы.
Для этого достаточно выбрать место установки, позволяющее использовать шинку для подключения к выходу защиты нейтрали для ее разделения по сетям №1, 2, 3.
Схема подключения трехфазного УЗО к трехпроводной сети без нейтрали
При частном случае защит электродвигателей, работающих от трех фаз без нейтрали, нулевые клеммы на УЗО не задействуются.
Однако при таком подключении лучше использовать электромагнитные конструкции с механическими расцепителями. У статических моделей для работы необходима подача напряжения на блок питания. Он может быть подключен между фазным и нулевым проводами.
К тому же отсутствие нулевого потенциала исключает функцию периодического тестирования исправности прибора под напряжением, что не совсем удобно. Поэтому такое подключение требует проведения доработок внутренней конструкции.
Схема подключения трехфазного УЗО к однофазной сети
Это не очень рациональный способ, но к нему прибегают при последовательном монтаже вначале однофазной сети с последующим добавлением к схеме еще двух электрических цепей для общей защиты, которые будут создаваться через определенное время.
В этом случае важно, чтобы фаза была подключена строго на тот токовод, через который проводится тестирование УЗО в рабочем состоянии. Для этого достаточно при включенных силовых контактах с нажатой кнопкой тестирования «прозвонить» сопротивление между входом каждой фазы и нуля.
Делать это необходимо на демонтированном УЗО без напряжения. На двух клеммах сопротивление будет соответствовать бесконечности благодаря разорванным контактам, а на одной покажет величину сопротивления токоограничивающего резистора. К этой клемме и следует подключаться.
Отличия схем подключения УЗО от дифференциальных автоматов
В самом начале статьи отмечалось, что УЗО не имеет встроенной защиты от перегрузки и токов коротких замыканий, которые могут возникнуть в любой момент и сжечь устройство. Его надо защищать. Поэтому перед каждым УЗО необходимо монтировать автоматический выключатель с уставкой, обеспечивающей работоспособность и сохранность УЗО.
Кроме того, что автоматический выключатель спасает УЗО от токов перегрузки, он еще защищает от трех видов КЗ, которые могут возникнуть в схеме при нарушениях изоляции между:
1. выходным фазным проводом устройства 3 с входным нулевым проводом 2;
2. выходным нулевым проводом 4 с входным фазным проводом 1;
3. между выходными проводами 3 и 4.
Если в первых двух случаях ток короткого замыкания проходит только по одному токопроводу, расположенному внутри корпуса УЗО, то при третьем нагружаются обе магистрали. Этот вид замыкания самый опасный.
Дифференциальные автоматы в такой защите не нуждаются, она у них встроена. Поэтому стоимость этих приборов выше. Схема подключения дифференциального автомата не требует дополнительной установки автоматического выключателя.
Надежная и длительная работа УЗО и дифференциального автомата обеспечивается правильным подключением, учитывающим конкретные условия эксплуатируемой схемы, точным выставлением уставок на срабатывание, обеспечивающих защитные функции.
Андрей Повный, редактор сайта Электрик Инфо
