Схемы подключения УЗО в однофазной и трехфазной сети: варианты монтажа и правила безопасности

Принцип действия и сферы применения

Основной элемент устройства, проверяющий наличие тока утечки – дифференциальный трансформатор. Он измеряет величину тока на входе и выходе электрической разводки. Если они отличаются друг от друга, происходит отключение электросети. Для этого в конструкции присутствует электромагнитное реле. Для правильного выбора на корпусе модели указывают значения номинального тока, напряжения, частоты и дифференциального тока утечки.

Когда и где применяется УЗО:

• жилые, общественные, производственные здания;
• однофазные или трехфазные сети 220В и 380В;
• обязательно наличие в системах заземления TN-C-S или TN-S;
• в сетях для обеспечения быстрого отключения в течение 0,1-0,2 сек;
• совместно с автоматами выключения при высокой токовой нагрузке.

Устройство нельзя интегрировать в схемы, не допускающие перерыва в электроснабжении. В таких случаях применяются другие методы защиты людей от поражения электрическим током.

Как работает УЗО

УЗО нашло применение как в однофазных квартирных сетях, так и в трехфазных промышленных. Оно предназначено для отключения электропитания в 2 случаях:

1. Человек прикоснулся к токоведущей части. Защитное устройство исключает поражение электрическим током.
2. Нарушение изоляции проводки и контакт токоведущих частей с землей или корпусом электрического аппарата. Например, стиральной машины, водонагревателя или холодильника.

Принцип действия УЗО

Работа УЗО основана на сравнении токов, протекающих по фазному и нулевому проводникам. Если они равны, все в порядке. Квартира находится под напряжением. Если прикоснуться к фазному проводу, часть тока потечет в землю через тело человека. Это создаст разницу между токами, идущими по L и N проводникам на вводе в квартиру. УЗО срабатывает, если появляются отличия.

УЗО зарекомендовало себя как противопожарное средство. Одна из причин возгорания проводки — это ток, протекающий через поврежденную изоляцию на землю. В месте пробоя выделяется тепло, приводящее к воспламенению кабеля. Если в квартире установлено УЗО, такая ситуация практически невозможна. Когда случится пробой изоляции и замыкание на землю, устройство зафиксирует разницу токов и отключит систему.

Важно! Следует отличать автоматический выключатель, УЗО и дифавтомат. Эти устройства защиты имеют похожий внешний вид, но выполняют различные задачи. Автоматический выключатель защищает проводку от коротких замыканий и перегрузок. УЗО служит для безопасности человека. Оно отключит напряжение, если прикоснуться к токоведущей части. Дифавтомат сочетает в себе функционал обоих устройств. Остерегает человека от удара током и предохраняет проводку от КЗ.

Как выбрать и не ошибиться

Независимо от назначения устройства подбираются по следующим параметрам:

1. Нагрузочная способность. Для прибора важна величина тока, на который рассчитаны его силовые контакты. По номиналу чаще всего используются на 16А, 25А, 32А, 40А, 63А, 80А.
2. Метод определения утечки. По типу определения утечки делятся на электронные, утечка в которых определяется электронным ключом, и на электромагнитные, значение утечки в которых снимается с магнитного сердечника. Электронные более доступны по цене, но имеют недостатки в работе в виде несрабатывания при пропадании одной из фаз.
3. Чувствительность к току утечки. Чувствительность определяет способность устройства к срабатыванию. Самые чувствительные приборы на 10 мА тока утечки. Но их применение ограничено количеством потребителей из-за возможных ложных срабатываний и наличия естественных токов утечки.
4. Тип тока цепи. По типу токов разделяются на срабатывающие от переменного тока и пульсирующего тока.

По количеству подключаемых фаз делятся на двухполюсные и четырехполюсные. Однополюсные для сети 220 В, трехполюсные для 380 В. В домах и частных домовладениях, по причине использования однофазной сети, используют однополюсные УЗО.

Для выбора устройства защиты необходимо определить его назначение. По назначению можно разделить на следующие типы:

1. Бытовые – это однополюсные УЗО невысокой чувствительности с током нагрузки не более 50 А. Такие требования обусловлены большим количеством бытовых приборов и связанными с этим большими точками естественной утечки. Очень чувствительные будут постоянно ложно срабатывать. Нагрузочный ток в 50 А определяется параметрами счетчиков электроэнергии, устанавливаемыми в жилых помещениях, не превышающим этот номинал.
2. Для промышленного применения – чувствительные четырехполюсные УЗО с большими номиналами тока. Эти требования обусловлены большими токами потребления промышленным оборудованием, использованием трехфазной сети и повышенными требованиями к его защите по причине его повышенной опасности и большой стоимости.
3. Специализированные. К специализированным относятся противопожарные типа В. Они обладают высокой чувствительностью не только к утечкам переменного тока, но и к незначительным пульсациям постоянного тока.

Электронные УЗО более доступны по цене, но имеют недостатки в работе в виде несрабатывания при пропадании одной из фаз

УЗО или дифференциальный автомат?

Устройство защитного отключения не имеет защиты от сверхтока. Поэтому при появлении короткого замыкания возникает вероятность его повреждения – выгорание контактов, выход из строя дифференциального трансформатора. Для этого в схеме устанавливают один или несколько автоматов. В них отключение тока происходит за счет срабатывания расцепителя – теплового или электромагнитного.

Автоматы работают в двух режимах – перегрузки или короткого замыкания, когда значения тока значительно превышают номинальное. При перегрузке это происходит относительно медленно, поэтому используются биметаллические пластины теплового действия. Во время короткого замыкания ток возрастает быстро, поэтому в конструкции предусмотрен соленоид с движущимся сердечником.

Преимущества и особенности УЗО:

• Защита людей от поражения электрическим током.
• Возможность выбора модели по параметрам монтажа, напряжения питания, механизма отключения и времени его срабатывания, по току применения.
• Ремонтопригодность.
• Стоимость не сильно повлияет на бюджет создания электросети.
• Интегрирование в готовую схему электропроводки без значительных изменений.

Дифференциальный автомат совмещает функции УЗО и обычного автомата. Все компоненты расположены в одном корпусе. Но при проектировании сложных разветвленных электросетей их применение нецелесообразно, так как к одному устройству защитного отключения можно подключить сразу несколько автоматов.

Что называют дифавтоматами

Дифференциальные автоматы – это, по сути, тоже разновидность УЗО. Только получается, что это сразу же два устройства в одном, так как механизм способен контролировать как утечку тока, так и напряжение.

Дифференциальный автомат состоит из выключателя и автомата

На корпусной части этого устройства можно заметить наличие специальной маркировки не только показывающий номинальный ток, но и максимальное значение, которое оно выдерживает. Тем не менее, механизм сработает и при меньшем номинальном токе.

Получается, что это усовершенствованное устройство, которое заменяет автомат и стандартный вариант УЗО. Разница в том, что подобный механизм имеет более высокую стоимость.

Правила безопасности

Схема УЗО в сети однофазного напряжения

В советское время проводка в домах строилась по двухпроводной схеме. В каждой розетке присутствовал фазный и нулевой провод. С приходом зарубежных стандартов ситуация изменилась. Теперь, согласно ПУЭ, к каждой розетке должен подводиться отдельный заземляющий проводник.

В результате в одних домах «земля» предусмотрена и, как положено, идет стояком по квартирным щитам. В других она отсутствует. Заземление имеется на трансформаторной подстанции, питающей старый дом. Это создает путаницу в вопросах правильного подключения УЗО.

Схема без применения заземления

Данная схема применяется в домах советской проектировки без заземления. На вводе в квартиру имеется фазный и нулевой проводники. Оба подаются на вход электрического счетчика. УЗО устанавливается после прибора учета. Подключать устройство защитного отключения необходимо в соответствии с маркировкой клемм. Фазный провод присоединяется на контакт L, а нулевой на N.

УЗО не предназначено для защиты от перегрузки по току или короткого замыкания. Поэтому после него устанавливаются обыкновенные автоматические выключатели на 16, 25 или 32 А.

Если квартира небольшая, достаточно одного устройства защитного отключения. Если потребителей много, желательно разгруппировать их. Например, в щитке на вводе в квартиру устанавливается одно противопожарное УЗО с током срабатывания равным 300 мА, после него выполняются разветвления. Отдельные устройства монтируются на розетки и освещение. Их номинал срабатывания должен составлять около 30 мА. На ответственные помещения вроде детской и ванной комнаты подбираются устройства, рассчитанные на отключение при утечке тока, равной 10 мА.

УЗО в электрощите с заземляющим проводом

Данная схема предпочтительней с точки зрения безопасности. В ней УЗО способно полностью реализовать свой потенциал. В однофазной сети с заземлением исключено нахождение металлического корпуса бытового прибора под опасным высоким потенциалом.

В рассматриваемой схеме устройство защитного отключения более чувствительно к повреждению изоляции и контакту фазного проводника с корпусом электрического аппарата. В электрощите имеется фазный, нулевой и заземляющий проводник. Он обозначается желто-зеленым цветом изоляции и разветвляется до каждой розетки в квартире. УЗО подключается между прибором учета и автоматическими выключателями с соблюдением назначения проводов (L и N).

Поскольку УЗО более чувствительно к замыканиям на землю, его номиналы необходимо подбирать тщательней. Желательно использовать разделение нагрузки на отдельные линии. Так в будущем получится проще выявить место повреждения изоляции и утечки тока на землю.

Типовая схема 1 — общее УЗО на вводе

Общее устройство защитного отключения необходимо подсоединить между вводным и групповыми автоматическими выключателями. Схема применима для небольших однокомнатных квартир с проводкой в хорошем состоянии.

Этот вариант отличается яркими достоинствами.

Среди них:

• одно устройство стоит недорого и требует меньше времени на наладку;
• простой выбор устройства, ведь не нужно подбирать УЗО со своей уставкой для каждой комнаты в отдельности.

Недостатки более весомые:

• если произошло замыкание на землю, отключится вся квартира (нет селективности защиты);
• в больших квартирах возможны ложные срабатывания и отключения света.

Типовая схема 2 — общее вводное УЗО + однофазный счетчик

Электроэнергия стоит денег. Поэтому на вводе в квартиру всегда устанавливается электрический счетчик. Чтобы у поставщика энергии не возникло вопросов к монтажу щитка, все элементы необходимо установить правильно по схеме.

Устройство защитного отключения подсоединяется ко 2-му и 4-му выводам прибора учета с соблюдением «полярности». Вывод счетчика № 2 идет на фазный вход УЗО «L», а № 4 на нулевой «N». Они располагаются сверху защитного устройства. Выходные клеммы находятся в нижней части прибора. Отходящий нулевой провод подключается к нейтральной N шине, а фазные расходятся по автоматическим выключателям и комнатам квартиры.

Положительные свойства схемы:

• не нужно делать отдельного щитка для защиты, что позволяет сократить время на монтаж проводки;
• низкие расходы, ведь достаточно купить 1 защитное устройство.

Отрицательные:

• если квартира отключилась, то непонятно, где именно находится проблема;
• если УЗО неисправно, то напряжение пропадет во всей квартире.

Типовая схема 3 — вводное и групповые УЗО + прибор учета электроэнергии

Схема является усовершенствованной версией предыдущей. Выходы счетчика 2 и 3 подключаются на вход общего УЗО. Затем фазный провод с защитного устройства подсоединяется на автоматический выключатель. Нулевой же с УЗО идет на N шину. Далее L провод с автомата раскидывается по отдельным для каждой комнаты устройствам защиты. Их может быть неограниченное количество. Но обычно не более 3-7 штук. Нулевой провод для группы защитных устройств берется с N шины.

Достоинства схемы:

• отключается только та комната, в которой произошло замыкание (селективность защиты);
• возможность подбора тока утечки под конкретного потребителя.

Недостатки:

• многократно возрастают затраты на покупку и установку защитных устройств;
• выбор тока срабатывания требует профессионального подхода со знанием дела.

Типовая схема 4 — только групповые УЗО

Схема отличается от предшествующей отсутствием вводного УЗО с высоким током срабатывания. L и N проводники от счетчика поступают на групповые автоматы и общую шину нейтрали. Ток срабатывания автоматов подбирается под каждую конкретную комнату или цепь. Например, для освещения он самый низкий всего в несколько ампер, а для розеток на кухне самый высокий порядка 32 А. Затем фазный провод поступает на групповые защитные устройства. Их ток срабатывания отстраивается также исходя из потребителя. Его значение лежит в диапазоне 10-50 мА.

Из плюсов схемы отмечаются:

• экономия на покупке общего вводного УЗО;
• в схеме сохраняется свойство селективности.

Минусы подобной схемы:

• есть риск, что одно из защитных устройств окажется бракованным и не сработает, что чревато пожаром или травмой;
• при неправильном подборе токов срабатывания возможны ложные отключения.

Подключение УЗО в двухфазной сети

Двухфазное питание относится к нестандартным присоединениям, где переоборудованный трансформатор старого образца на 127 В был переподключен в треугольник под современных потребителей на 220В, которые питаются от него линейным напряжением.

Подключение УЗО в двухфазной системе

Чтобы подключить устройство защитного отключения в двухфазную цепь, необходимо обязательно отключить оба провода на вводе в щит, так как каждый из них находится под потенциалом. Затем каждая из фаз подключается к соответствующим фазным клеммам и нулевым клеммам с дальнейшим соблюдением их полярности. В отличии от однофазной системы, автоматы на выходе из УЗО должны устанавливаться для каждой линии или их можно заменить одним двухполюсным.

Защита в трехфазной сети

Для распределения нагрузки в системах, где общее потребление электроэнергии превышает 10 кВт, используют трехфазные сети. В них имеется три фазных провода, в каждом фаза переменного тока сдвинута на 120° относительно соседнего. Возврат тока происходит по одному нулевому проводу.

Для подобной сети применяют специальные устройства защиты, рассчитанные для подключения к трехфазной сети. Их коммутация с отдельными элементами сложнее, чем подключение для однофазной сети. Но так можно обеспечить стабильную работу электросети с большими нагрузками на отдельных линиях.

Общее устройство защиты и групповые УЗО

Для организации схемы нужна трехфазная модель и однофазные для установки в каждую линию электроснабжения. Монтируется центральный автомат на четыре полюса, для отдельных сетей используются однополюсные. Особенность перегрузки или короткого замыкания в трехфазной сети – резкий нагрев и вероятность возгорания проводки.

Рекомендации по организации электроснабжения:

• использование кабеля, стойкого к воспламенению (ВВГнг, ППГнг(A)-HF, ППГнг(А)-FRHF);
• для каждой фазы провод с индивидуальной цветовой маркировкой (черный, красный, серый);
• монтаж нескольких УЗО и одного общего повышает уровень защиты от токов утечки.

Подобное подключение для трёхфазной сети применяется в частных домах с электрическим отоплением, в производственных и коммерческих зданиях.

Схема со счетчиком

Подключение счетчика происходит по стандартной схеме – он находится между главным автоматом и защитным прибором. Счетчик должен быть трехфазный. Подобная методика целесообразна, если один или несколько контуров рассчитаны на высокие показатели мощности потребления.

В противном случае можно выбрать один из вариантов – монтаж общего УЗО или для каждого контура. Это незначительно снизит степень защиты, но скажется на уменьшении расходов по организации электроснабжения.

Место установки

Обычно, место установки УЗО в электрощите. В нем расположены различные устройства для учета и распределения электрической энергии напряжения до 1000 В. В электрощите наряду с УЗО, установлены автоматические выключатели, электрический счетчик, распределительные клеммные колодки, и другие электрические приборы.

Если у вас имеется установленный электрощиток, то для установки устройства защитного отключения понадобится минимальный набор электрика. В него войдут пассатижи, бокорезы, набор отверток, маркер.

В редких случаях, может понадобится набор торцевых ключей, и электрический тестер. УЗО устанавливается на DIN-колодку. Если на имеющейся колодке нет места, то понадобится установить дополнительную.

Инструкция по подключению

Монтаж устройства защитного отключения выполняется только после расчетов его характеристик и разработки общей электрической схемы помещения. Возможна установка в центральный электрощит или в отдельный шкаф. Перед работой проверяется целостность модели, возможность размещения всех предохранительных элементов.

Порядок монтажа:

1. Отключение электроэнергии, проверка мультиметром, индикаторной отверткой.
2. Установка DIN-рейки. Она будет фиксировать все элементы защитной системы.
3. Монтаж делается сразу после счетчика, но перед основным входным автоматом. Это нужно для защиты от короткого замыкания.
4. Подключение входящих проводов (фаза, ноль) осуществляется к верхним контактам. Обозначения – L (фаза), N (ноль). В такой же последовательности присоединяются выходы. Обязательно соблюдение полярности.
5. Монтажные винты закручиваются до упора.
6. Проверяется работоспособность. На панели прибора есть кнопка, нажатие которой имитирует ток утечки. Если после его нажатия сработал выключатель – все работает нормально.

Еще один способ проверки – с помощью лампы накаливания. Провода фазы и ноля подсоединяют к цоколю, происходит утечка тока.

Как правильно подключить автоматы и УЗО

Перед началом работ по подключению автоматов необходимо подготовить все приспособления:

1. Монтажная рейка (иногда она имеется уже в комплекте с готовым щитком). В других же случаях потребуется самостоятельно отмерить нужную длину и отрезать ее ножницами по металлу.
2. Отвертка.
3. Кусачки.
4. Инструмент для зачистки проводов.

Подключение автоматов и УЗО — пошаговая инструкция

Шаг 1. Для начала на металлической DIN-рейке следует закрепить две шины: нулевую и заземления. Сделать это просто, необходимо вставить их одним концом, а потом защелкнуть.

Таким образом должны выглядеть шины после установки

Шаг 2. Теперь необходимо последовательно закрепить автоматы. В нижней части у них имеется специальная защелка, которую достаточно потянуть вниз, а затем закрепить автомат на рейке.

Поочередно необходимо закрепить на рейке каждый автомат

Шаг 3. Далее необходимо взять трехжильный кабель. Как правило, провод заземления имеет желтый цвет, ноль – голубой цвет, а фаза белый или розовый цвет (как в нашем случае).

Важно не перепутать провода кабеля питания

Шаг 4. Сперва нам следует подключить нулевой провод к нулевой шине. Делается это несложно — необходимо отверткой открутить болтик.

Здесь предусмотрено отверстие для кабеля различного сечения

Шаг 5. Теперь необходимо подсоединить к шине заземления желтый провод заземления.

Делается это таким же способом, как и в предыдущем варианте

Шаг 6. Следующим этапом нам понадобится закрепить питающий провод (розовый). Вопреки многочисленным мнениям, он всегда должен идти сверху. Следует подключить провод, но закручивать его сразу не стоит — причина в том, что придется тогда подавать питающий провод и на все остальные автоматы.

В этом шаге проводок подключают «наживую»

Шаг 7. Седьмой: необходимо вставить питающий провод в верхний автомат, а затем в то же отверстие вставить один конец дополнительной перемычки.

Теперь необходимо вставить перемычку в соседний автомат, а затем и в другой поочередно закручивая винты

Шаг 8. Теперь необходимо обратить внимание на последний дифференциальный автомат. На его корпусе, как правило, располагается схема подключения.

Первый вход здесь будет обозначаться буквой N – это будет ноль, второй вход обозначается как I(L) – это будет фаза.

Шаг 9. Теперь стало понятно, что фаза находится на втором входе, значит, туда следует закрепить другой конец желтого проводка-перемычки. Закручиваем винт по аналогии с предыдущими вариантами.

Таким образом мы завершили подключение питающего кабеля, который идет от щитка

Шаг 10. Теперь необходимо подключить провода, которые идут от помещения. Сначала с их концов понадобится снять слой изоляции. Для зачистки концов на проводах используют специальный инструмент.

Здесь можно прокрутить винт и выставить толщину провода

Шаг 11. Здесь тоже следует подключить нулевой провод к соответствующей шине.

Открутить можно любой свободный болтик

Шаг 12. Теперь необходимо снова зафиксировать провод заземления.

Затягивать провод необходимо осторожно, не захватывая слой изоляции

Шаг 13. Теперь снизу мы фиксируем провод питания, который идет от электрического прибора.

Следующие проводки по такой же аналогии будут подключаться только снизу

Шаг 14. Теперь необходимо взять дополнительный проводок, подключить его к нулевой шине, а потом к первому входу на дифференциальном автомате.

Фиксируем провод в первом отверстии дифавтомата

Обратите внимание! От нижнего отверстия в дифавтомате будут идти проводки к электроприборам.

Как правильно подключать проводки к автоматам

Существует большое количество приспособлений, которые позволят облегчить подключение контактов к автоматике. Для того, чтобы выбрать подходящий вариант, мы рассмотрим их детально.

Наконечники на гибкий провод

С целью подключения элементов электрического щита часто используют гибкие провода с множеством проволок, ведь с подсоединением таких контактов справиться даже новичок. Но при этом и здесь существует нюанс.

Как мы уже рассмотрели выше, многие мастера фиксируют жилу зажимом без оконцевания, из-за чего хрупкие проволоки начинают отламываться и контакт слабеет.

Если при монтаже используется многожильный провод, то не стоит забывать про наконечники

Иногда в один зажим возникает необходимость фиксировать сразу два контакта, поэтому с такой целью были изобретены двойные наконечники. Они лучшим образом подходят тогда, когда приходится устанавливать множество перемычек.

Специальный наконечник для формирования перемычек

Дугообразный загиб

Обычно для подключения жил в зажимы требуется снять 10 миллиметров изоляционного слоя — этого достаточно для того, чтобы сформировать на гонце дугу, которую затем и помещают в клемму. Как показывает практика, большинство электриков при отсутствии наконечников используют такой способ.

В результате удается получить надежный контакт, который не будет ослабляться со временем. Подходит этот способ при наличии монолитной жилы на конце.

Благодаря такому соединения расширяется площадь взаимодействия контакта с зажимом, это позволит избежать проблем с функционированием автомата

Неразрывные перемычки

Когда приходится подсоединить несколько автоматов одним проводом, возникает необходимость использовать гребенку (шину). Тем не менее, она не всегда оказывается под рукой, поэтому сформировать самодельную гребенку можно из провода любого сечения.

Следует согнуть провод таким образом, чтобы получилась гребенка. Затем на месте сгиба необходимо зачистить провода.

Способ формирования неразрывной гребенки

Ошибки подключения

Во время составления схемы или монтажа могут появиться ошибки, влекущие за собой неправильное функционирование системы или ее полную неработоспособность. Их можно избежать до окончательного запуска, когда большая часть проводов будет скрыта, а устройства установлены.

Частые ошибки подключения:

• Значение номинального тока. Он должен быть равен или выше, чем у входного автомата.
• Несоблюдение полярности. Неправильно подключены входные и выходные ноль и фаза.
• Неправильное группирование каждой электросети. Ноль подключается к другой линии или является общим контуром для всех. Приводит к ложному срабатыванию защиты.
• Монтаж розеток. При соединении нулевого и соединяющего провода в них будет происходить ложное срабатывание УЗО при возникновении нагрузки.
• Лишние перемычки, объединение нулевых проводов между двумя устройствами.

Для проверки правильности работы нужно использовать кнопку «Тест», а также имитацию появления тока утечки. Это делается до окончательного монтажа системы, чтобы исправить возможные ошибки.

Правила безопасности

Если вы решили самостоятельно подключить УЗО, успех и безопасность выполняемых работ будет зависеть от соблюдения вами правил безопасности:

• Перед началом монтажных операций обязательно снимите напряжение с участка (после отключения не лишним будет проверить наличие потенциала индикатором);
• Позаботьтесь о маркировке проводов – так будет гораздо удобнее подключать устройство, чтобы не перепутать выводы;
• Обязательно пользуйтесь заводскими клеммами и зажимами, ни в коем разе не допускайте накруток, напаек и других соединений с плохим контактом;
• После установки проверьте надежность соединений и наличие достаточной изоляции на всех токоведущих элементах;
• При вводе в работу обязательно проверяйте работоспособность путем нажатия кнопки тест;
• При первой подаче напряжения на вновь установленное устройство оно может разлететься из-за заводского брака или монтажных дефектов, поэтому лучше не стоять поблизости или принять меры для защиты глаз.

Перед подачей напряжения после завершения монтажа обязательно убедитесь, что никто из домочадцев или коллег не касается токоведущих элементов.

Видео инструкции