Назначение и применение

Устройство защитного отключения

Устройство защитного отключения (УЗО), более точно устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным (остаточным) током (УЗО-Д) - коммутационный аппарат, который при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения при определённых условиях эксплуатации должны вызвать размыкание контактов. Такой дисбаланс иногда вызван протеканием тока через тело человека, который заземлен и случайно коснулся части цепи с током. При этих условиях может произойти смертельный удар током. УЗО предназначены для быстрого разъединения цепи, чтобы уменьшить вред вызванный таким ударом тока, хотя они не обеспечивают защиту от перегрузки или короткого замыкания.

В Соединенных Штатах и Канаде, устройство защитного отключения также известно как выключатель неисправности заземления цепи (GFCI), выключатель неисправности заземления (GFI) или выключатель тока утечки (ALCI). В Австралии их иногда называют "безопасные выключатели" или просто "УЗО". Они могут быть обнаружены на кухнях, ванных, и других местах, где может быть влажно.

Назначение и применение

УЗО предназначены для предотвращения удара электрическим током, обнаруживая замыкание, которое может быть меньше (обычно 5-30 мА), чем ток необходимый для стандартного выключателя или предохранителя (несколько А). УЗО срабатывает в течение 25-40 миллисекунд, прежде чем электрический ток вызовет фибрилляцию сердца – наиболее частую причину смерти от электрического тока.

В Соединенных Штатах, согласно Национальным Правилам Эксплуатации Электроустановок требует, чтобы УЗО защищающие людей от замыканий, отключали цепь, если ток замыкания превышает диапазон 4-6 мА в течение 25 миллисекунд. Устройства УЗО которые защищают оборудование (а не людей), применяются с уставкой по току до 30 мА. В Европе, в большинстве случаев УЗО применяются с уставкой по току 10-300 мА.

УЗО работает измеряя текущий баланс токов между двумя проводниками, используя разность токов в трансформаторе. Устройство откроет свои контакты, когда оно обнаруживает разницу в токе между рабочим проводом и нулевым проводом. Восстановление питание возобновляется только когда разница будет равна 0, иначе замыкание тока может произойти где-нибудь еще (на землю или другой провод и т.п.).

УЗО с уставками по току выше 500 мА иногда применяется в условиях (например вычислительные центры), где более низкий риск случайных замыканий.

В некоторых странах, двухпроводные розетки могут быть заменены трехпроводными УЗО, для защиты от удара электрическим током, в этом случае заземляющий провод не подключается к УЗО, но розетка должна быть с соответствующей отметкой.

Пример

На фотографии показано внутреннее устройство одного из типов УЗО. Данное УЗО предназначено для установки в разрыв шнура питания. Его номинальный ток 13 А, отключающий дифференциальный ток 30 мА. Данное устройство является: УЗО со вспомогательным источником питания, выполняющим автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника.

Фазный и нулевой проводники от источника питания подключаются к контактам (1), нагрузка УЗО подключается к контактам (2). Проводник защитного заземления (не показан) подключается к нагрузке.

При нажатии кнопки (3) контакты (4) (а также еще один контакт, скрытый за узлом (5)) замыкаются, и УЗО пропускает ток. Соленоид (5) удерживает контакты в замкнутом состоянии после того, как кнопка отпущена.

Катушка (6) на тороидальном сердечнике является вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока, который окружает фазный и нулевой проводники. Проводники проходят сквозь тор, но не имеют электрического контакта с катушкой. В нормальном состоянии ток, текущий по фазному проводнику, точно равен току, текущему по нулевому проводнику, однако эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг друга и в катушке дифференциального трансформатора тока ЭДС отсутствует.

Любая утечка тока из защищаемой цепи на заземленные проводники (например, прикосновение человека к фазному проводнику) приводит к нарушению баланса в трансформаторе тока: через фазный проводник «втекает больше тока», чем возвращается по нулевому (часть тока утекает через тело человека, то есть помимо трансформатора).

Эта разница сразу же регистрируется следящим устройством (6), которое приводит в действие сенсорную схему (7). Сенсорная схема отключает питание соленоида (5). Отключенный соленоид больше не удерживает контакты (4) в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку.

Устройство спроектировано таким образом, что отключение происходит за доли секунды, что значительно снижает тяжесть последствий от поражения электрическим током.

Кнопка проверки (8) позволяет проверить работоспособность устройства путем пропускания небольшого тока через оранжевый тестовый провод (9). Тестовый провод проходит через сердечник трансформатора тока, поэтому ток в тестовом проводе эквивалентен нарушению баланса токонесущих проводников, то есть УЗО должно отключиться при нажатии на кнопку проверки. Если УЗО не отключилось, значит оно неисправно и должно быть заменено.