Как выбрать УЗО для квартиры и частного дома по мощности: как рассчитать и подобрать, таблица

Почему УЗО должно быть качественным и надёжным?

Предъявляемые к УЗО высокие требования покажутся вполне обоснованными, если разобраться с назначением данного прибора. Функция у него только одна: отключать электроснабжение при наличии утечки тока определённой (пороговой) величины. Утечка тока чревата вовсе не безобидным экономическим ущербом, как может показаться на первый взгляд, а гораздо более серьёзными последствиями — она всегда свидетельствует о том, что имеет место одна из следующих ситуаций:

• поражён электротоком человек либо животное;
• из-за повреждения изоляции появился контакт между токоведущим элементом и какой-нибудь заземлённой металлической конструкцией, который может привести к возгоранию;
• оказался под напряжением заземлённый корпус какого-либо прибора или оборудования, вследствие чего прикоснувшийся к нему пользователь рискует получить удар током.

Таким образом, от того, сработает ли УЗО в нужный момент, зависит ни много ни мало жизнь пользователя. Поэтому экономить на качестве этого устройства ни в коем случае не следует.

Устройство и базовый принцип работы УЗО

В корпусе защитного прибора выполнена магнитная цепь, из радиального сердечника, входной ток (I1) и выходной ток (I2). В равновесном состоянии сети данные токи равняются, и электросистема функционирует в безопасном режиме. При появлении электротока утечки на корпусе электрооборудования (Id), сбалансированность токов нарушается и по измеряемой обмоточной цепи сердечника течет ток, имеющий величину, пропорциональную току Id.

Реле срабатывает, так как запитан от этой обмотки измерения, электроцепь размыкается, и ток на корпус оборудования не попадает. Как результат — устройство реализует защиту пользователя от тока Id. Разница токов считается дифференциальной, а защитный аппарат, комбинированный с УЗО, считают дифференциальным автоматом защиты.

Что необходимо знать об УЗО

Главным элементом УЗО является дифференциальный трансформатор, состоящий из трёх катушек. Первая включается в фазу, вторая — в нулевой проводник. При этом протекающие по этим катушкам токи генерируют магнитные поля с противоположно направленными силовыми линиями.

Если токи в фазовом и нулевом проводниках будут равны, то геометрическая сумма силовых линий полей окажется равной нулю, то есть они попросту уничтожат друг друга. Если же токи будут отличаться, то в приборе сформируется остаточное поле, которое возбудит ток в 3-й катушке, а он в свою очередь заставит сработать отключающее реле.

Таким образом, если говорить доступным языком, УЗО сравнивает токи на входе и выходе подключённой к нему цепи и если «дебет с кредитом не сходится», блокирует подачу электричества. Из этого можно сделать два важных вывода:

1. УЗО не защищает ни от сверхтоков (короткое замыкание), ни от перегрузки, так как в таких ситуациях токи на входе и выходе цепи остаются равными (утечка отсутствует). Таким образом, данный прибор нельзя рассматривать как альтернативу предохранителю или автоматическому выключателю — как минимум одно из этих устройств в обязательном порядке должно быть установлено на вводе в квартиру или дом. Вместо отдельных УЗО и автоматического выключателя можно применить так называемый дифференциальный автомат, в котором оба эти устройства совмещены.
2. УЗО не отключится, если человек коснётся одновременно токоведущего элемента и нулевого провода. В данном случае будет иметь место поражение электротоком, но утечки не будет — весь ток останется в цепи.

Поэтому даже при наличии УЗО нельзя терять бдительности: токоведущие части должны быть защищены кожухами, потенциально опасные места нужно ограждать и обозначать предупреждающими символами и надписями.

Классификация защитных устройств

Чтобы любой потребитель смог правильно определиться с моделью, перед тем, как выбрать УЗО для квартиры из множества предлагаемых модификаций в торговой сети, специалисты создали классификацию, основанную на следующих параметрах:

• принципиальный метод отключения;
• происхождение дифтока;
• временная задержка отключения дифтока;
• конструкционное число полюсов;
• технология монтажа.

Наиболее значимыми параметрами являются метод срабатывания и род дифтока. Метод в свою очередь делится на два варианта подключения — электромеханический и цифровой. В первом варианте УЗО отключает питание на аварийном участке, вне связи с сетевыми параметрами. Базисный эксплуатационный орган — тороидальный сердечник, с размещенными обмотками. Во время утечки, во вторичной электроцепи создается напряжение для включения реле поляризации, что активирует отключающий механизм.

Характеристики устройств

Самой главной характеристикой УЗО является уставка дифференциального тока, то есть минимальная величина тока утечки, при которой прибор разъединит цепь. Чаще всего она отображается в миллиамперах (мА) и может составлять 6, 10, 30, 100, 300 и 500 мА. Этот параметр ещё называют чувствительностью УЗО: чем он ниже, тем более чувствительным является выключатель.

Ещё одна важная характеристика — время срабатывания прибора, то есть продолжительность периода между появлением утечки и отключением УЗО. Очевидно, что этот период должен быть как можно более коротким, но существует специальные УЗО, срабатывающие с выдержкой по времени. О них будет рассказано ниже.

Третий параметр — номинальный ток УЗО, то есть максимальная сила тока, которую может выдержать прибор без выхода из строя.

Критерии выбора

Теперь посмотрим, как следует подбирать УЗО в зависимости от условий его эксплуатации.

Номинальный ток

По номинальному току УЗО должно на одну ступень превосходить установленный перед ним автоматический выключатель. Таким образом, после автомата на 16 А необходимо устанавливать УЗО с номинальным током 25 А, а после автомата на 40 А — с номинальным током 50 А.

Установить УЗО с тем же номинальным током, что и автомат, было бы ошибкой: выключатель срабатывает хоть и быстро, но всё же не мгновенно. Так что в случае перегрузки в течение времени его срабатывания через УЗО будет проходить ток выше номинального. Этого времени может оказаться вполне достаточно, чтобы оно вышло из строя.

Однако, как было сказано выше, защиту от поражения электротоком могут обеспечить только УЗО с уставкой тока утечки до 30 мА включительно. Точнее, для сухих помещений — 30 мА, для помещений с высокой влажностью (к ним относятся и ванные комнаты) — 10 мА.

Чтобы иметь возможность установить такие УЗО, участок сети с большим номинальным током разбивают на несколько подучастков (все потребители разделяются на несколько групп) и на каждом из них устанавливают собственный выключатель диф. Тока с достаточной чувствительностью.

Обратим внимание читателя на одно исключение: в сетях с системой заземления типа «ТТ» в обязательном порядке нужно устанавливать УЗО с уставкой тока утечки 30 мА независимо от номинального тока.

Обратите, также, внимание на то, что существуют модели УЗО с регулируемой уставкой диф. Тока, причём она может регулироваться как дискретно, так и плавно.

Тип устройства

УЗО делятся на несколько типов по двум признакам. Первый признак — разновидность тока утечки:

1. Только переменный ток: Такие УЗО объединяются в тип «АС». Данное буквенное обозначение наносится прямо на корпус, также на принадлежность к этому типу указывает значок переменного тока: «ВСТАВИТЬ ТИЛЬДУ». Эти выключатели являются наиболее дешёвыми. Раньше бытовые потребители подключались в основном через них, но сегодня УЗО типа АС для этих целей не подходят: они могут не среагировать на утечки в целом ряде современных приборов, в которых используется постоянный ток, например, компьютерах, телевизорах, видеомагнитофонах, стиральных машинах и пр.
   

   УЗО тип АС

2. Переменный ток и постоянный пульсирующий: такие УЗО относят к типу «А», также они обозначаются специальным символом, изображённым на рисунке. Эти приборы стоят дороже предыдущей разновидности, но именно они являются сегодня наиболее предпочтительными для подключения бытовых потребителей.
   

   УЗО тип А

3. Переменный, пульсирующий постоянный и выпрямленный токи: такие УЗО объединены в тип «В». Через них тоже можно подключать бытовые сети, но делать это нецелесообразно, так как эти приборы очень дороги. Предназначены они для подключения промышленных электроустановок, для питания которых одновременно используются все разновидности токов (смешанное питание).

Второй признак — время срабатывания. Обычные УЗО, как было сказано, отключаются через 20 – 40 мс после появления утечки. Но существуют разновидности, срабатывающие с выдержкой по времени:

1. УЗО типа «С» (селективное). Отсрочка составляет 150 – 500 мс.
   

   Селективное УЗО

2. УЗО типа «G». Отсрочка составляет 60 – 80 мс.

Эти «заторможенные» выключатели устанавливаются для подстраховки обычных. Подключение организуется по каскадной схеме: на общей линии устанавливается УЗО с выдержкой, далее линия разветвляется на несколько групп и на каждой из них устанавливается обычное УЗО. Если с одним из обычных устройств случится отказ и оно не среагирует на утечку, через долю секунды сработает общее УЗО.

Конструкция УЗО

По своему устройству выключатели диф. Тока делятся на две разновидности:

1. Электромеханические. Состоят только из дифференциального трансформатора (см. выше) и отключающего реле.
2. Электронные. Дополнительно имеют в своём составе электронный усилитель, который усиливает ток, возникающий в третьей (управляющей) катушке дифференциального трансформатора при наличии утечки. Оснастив УЗО усилителем, производитель получает возможность применить менее мощный диф. Трансформатор, соответственно, электронные выключатели являются более компактными и менее дорогими, чем электромеханические.

Казалось бы, выбор однозначно следует делать в пользу электронного УЗО. Но следует знать, что не все они являются достаточно надёжными. Дело вот в чём: усилитель, как и любой электроприбор, нуждается в питании и при отсутствии такового выключатель сработать не может. Питание, разумеется, берётся из обслуживаемой цепи, то есть усилитель УЗО включается в неё в самом начале параллельно прочим нагрузкам.

Представим теперь, что произошёл обрыв нулевого провода где-нибудь выше УЗО (чаще всего случается отсоединение проводника от нулевой шины). Целостность фазы не была нарушена, следовательно, все токоведущие элементы остались под напряжением, но цепь разомкнута, а значит, все потребители, в том числе и усилитель УЗО, являются неработоспособными. То есть, включить какой-либо электроприбор у пользователя не получится.

Но если он дотронется, например, до оголённого провода или корпуса, на который случился пробой, то получит удар током.

Кстати, вероятность того, что пользователь дотронется до токоведущего элемента, достаточно высока: видя, что прибор не работает, 9 из 10-ти граждан подумают, что это происходит именно из-за отсутствия напряжения, и потеряют бдительность.

Так вот, в такой ситуации при поражении человека током электромеханическое УЗО сработает, а электронное — нет, поскольку его усилитель из-за отсутствия питания окажется в нерабочем состоянии. Чтобы повысить надёжность электронных УЗО, их стали оснащать дополнительным отключающим механизмом, срабатывающим при размыкании питающей цепи усилителя — вот такую модель и нужно искать.

При этом есть смысл найти такой вариант, который «умеет» автоматически включаться при возобновлении питания, иначе УЗО придётся включать вручную каждый раз после отключения электроснабжения.

Отдельно стоит поговорить о том, как распознать, какое именно УЗО вы держите в руках. Прямого указания на его разновидность в виде надписи «электронное» или «электромеханическое» нет, и даже продавцы часто не могут прояснить ситуацию. Вот что нужно сделать:

1. Прежде всего, посмотрите на схему прибора, изображённую на нём самом. У электронных УЗО в её составе должен быть усилитель — какой-то значок, к которому подведено питание. В подавляющем большинстве случаев усилитель обозначается треугольником. На схеме электромеханического УЗО ничего такого изображено не будет.
2. Если ввиду недостатка опыта вы испытываете неуверенность по поводу правильности истолкования схемы, пропустите через один из полюсов УЗО ток, подключив его к самой обычной батарейке. Перед этим, конечно же, нужно не забыть перевести прибор в положение «включено». Если он отключится, значит перед вами электромеханическая модель. Если нет — поменяйте полярность батарейки, чтобы пропустить ток в противоположном направлении. Если и в этот раз выключатель не сработает, значит он точно электронный.

Производители

На сегодняшний день наиболее качественную продукцию предлагают производители из Европы и США. Прежде всего, это компании:

• «ABB» (Швеция Швейцария);
• «Legrand», «Schneider Electric» (Франция);
• «Moeller» (немецкая компания, но недавно была приобретена американцами);
• General Electric (США).

Разумеется, УЗО этих производителей стоят сравнительно дорого.

Несколько дешевле обходятся приборы компании Siemens (Германия), но и по качеству они немного уступают УЗО от передовых компаний.

Продукция отечественных производителей может сильно отличаться, так как некоторые заводы принадлежат иностранным инвесторам. Так, например, завод, выпускающий УЗО под маркой «Контактор», находится в собственности французской компании «Legrand». Это определяет и качество — оно гораздо выше, чем у многих других отечественных марок, и цену — она сопоставима со стоимостью УЗО европейского производства.

В среднем классе обосновались:

• курский завод «КЭАЗ»;
• компания «DEKraft».

Последняя примечательна тем, что на её продукцию в сети почти нет отрицательных отзывов.

А вот приборы компании «IEK», напротив, ругают довольно часто. Как сообщают пользователи, они гудят даже при умеренной нагрузке и отличаются хлипкостью корпуса, который легко деформируется при затягивании прижимных винтов. Тем не менее, оборудование марки «IEK» является довольно популярным, поскольку имеет очень привлекательную стоимость.

К той же категории, что и продукция марки «IEK», можно отнести приборы известного китайского производителя «EKF Electrotechnica» — как по цене, так и по качеству. Но при этом «китайцы» отличаются довольно продолжительным гарантийным сроком, например, на автоматические выключатели он составляет 5 лет. Для сравнения, гарантия на аналогичную продукцию завода «КЭАЗ» составляет 2 года.

Напомним лишний раз читателю, что качество УЗО — это зачастую вопрос жизни и смерти, поэтому не стоит ради экономии приобретать выключатели сомнительных и малоизвестных производителей. Не следует, также, забывать о том, что продукцию известных брендов активно подделывают, поэтому лучше приобретать УЗО в крупных магазинах, работающих напрямую с производителем, либо у официальных дилеров.

Выбирая УЗО, не забудьте посмотреть, является ли оно 1-фазным или 3-фазным. В первом случае на корпусе будет проставлено номинальное напряжение 230 В, во втором — 400 В.

Способ установки

Выбор устройства по параметрам сети

При расчёте параметров УЗО производители учитывают следующие данные:

1. Опасным для человека считается ток в 50 мА. Поэтому все УЗО, предназначенные для защиты от поражения электротоком, имеют уставку дифференциального тока не более 30 мА. Выключатели с большей уставкой являются противопожарными.
2. Время срабатывания обеспечивается такое, чтобы при поражении электротоком не успела наступить фибрилляция сердечной мышцы. Безопасным в этом отношении считается период в 20 – 40 мс.
3. Каждой силе тока соответствует своя мощность тепловыделения. К примеру, при утечке тока в 500 мА выделяется 100 Вт тепла. Исходя из этого, уставки диф. тока противопожарных УЗО не превышают 500 мА.

Чем ниже температура воспламенения строительного материала постройки, тем более низкой должна быть уставка тока утечки противопожарного УЗО.

Пожалуй это самый важный раздел в статье. Именно он поможет грамотно выбрать защитное оборудование.

Если возможности определить сумму токов утечки не представляется возможным, применяется приблизительный расчет, в котором ток утечки нагрузки принимается равным 0,4 мА на 1А потребляемой мощности, а ток утечки сети – 10 мкА на 1 м фазной жилы.

Расчет

Пример расчета для электроплиты с величиной потребляемой мощности в 5 кВт и расстоянием прокладки проводов до распределительного щитка равным 11 метрам. Исходя из условных данных, представленных выше, расчетный ток утечки составляет 11 мА. Примерное потребление электрической плиты на полной мощности равняется 22,7 А, а расчетный ток утечки – 9,1 мА.

После этого нужно определить величину номинального тока УЗО. Для этого нужно взять максимальный ток потребления и подобрать соответствующий защитный прибор. В примере этот максимум равен 22,7 А, значит необходимо брать УЗО на 25А или 32А. Таким образом, подходящее для защиты приведенной электроплиты устройство отключения должно иметь номиналы в 25А 30мА или 32А 30мА. Дифференциальный автомат для защиты УЗО должен иметь соответствующие параметры – 25А для первого и 25-32А для второго случая.

Следует сказать, что УЗО и автомат должны быть подобраны правильно, чтобы их рабочие параметры позволяли отключать подачу тока в нужный момент. В ситуациях, когда связку автомат-УЗО устанавливают для защиты проводки от возгорания, берутся устройства с очень высоким номиналом по току утечки – от 500 мА или 300 мА. Такой задел предотвращает постоянные ложные отключения, но имеет определенную особенность.

На сегодняшний день приняты определенные стандарты по тому, как правильно подобрать устройство защитного отключения для квартиры или частного дома. Для начала, нужно сказать, что в наши дни для обоих случаев рекомендуют устанавливать только устройства защитного отключения типа AC, поддерживающие работу электроприборов с пульсирующим постоянным током.

Итак, в большинстве современных квартир проложена однофазная электрическая сеть с переменным напряжением 220В. Поэтому для них правильно устанавливать УЗО и автомат с номинальным током 32 А. Такой показатель является оптимальным – прибор не срабатывает слишком часто по причине перегрузки, обеспечивает надежную защиту людей от поражения электрическим током и не позволяет проводам загореться.

В среднестатистической однокомнатной квартире с современным техническим оснащением (телевизор, микроволновка, компьютер, стиральная машина, утюг) оптимальным будет следующее количество УЗО:

1. Один прибор с током утечки 30 мА – на кухню.
2. Один прибор с током утечки 10 мА – на ветку, питающую ванную комнату.
3. Один прибор с током утечки 30 мА – на остальные помещения.

В частные дома, как правило, сейчас подается трехфазная магистраль с переменным током, поэтому здесь в распределительном щитке следует устанавливать четырехполюсное УЗО и такой же дифференциальный автомат. Ввиду наличия большого количества электроприборов высокой мощности, в распределительных щитах частных домов устанавливают не один автомат, а несколько – на линию освещения, розеток и мощных потребителей. Нередко получается каскадная схема питания.

В этих условиях рекомендуется устанавливать устройство отключения с током утечки не ниже 100 мА в совместимости с дифавтоматом типа S (селективная выдержка отключения). УЗО типа AC с номиналом в 30 мА в данной схеме подходят для питания отдельных помещений и групп комнат.

Схема установки

Подсоединение УЗО в монофазной и трехфазной электросети, где применяются фазный L-проводник и N-проводник, зачастую использует вариант включения защиты без заземляющей системы. Подобный порядок существует, как правило, в старом жилом фонде.

Модификации включения устройства в однофазную сеть:

• Общая защита 220 В сети в доме без контура заземления. Устройство монтируется в электрощите. Оно располагается между вводными автоматами и прочими однополосными АВ. Устройство гарантирует охрану абсолютно всех отходящих электролиний, в случае возникновения тока утечки. Подобный вариант подсоединения защиты без заземления содержит единственный недостаток — так как защитный прибор общий в случае возникновения аварии невозможно будет правильно установить, на какой электролинии возникла авария.
• Общее УЗО для 220В, электросчетчик и система заземления.

Необходимо обратить внимание на тот факт, что в новейших защитных системах, чтобы верно подсоединить защиту, не требуется монтаж питающих линий только сверху либо снизу прибора. Они допускают оба варианта, поэтому, чтобы не допустить ошибок, предварительно необходимо будет внимательно изучить техническую документацию при подключении УЗО.

Проверка работоспособности

1. Отключение УЗО при нажатии кнопки «TEST» свидетельствует лишь о целостности внутренних цепей, но данный факт не является гарантией того, что характеристики прибора (отключающий ток утечки и время срабатывания) соответствуют нормативным требованиям. Поэтому не теряйте бдительности и если вы приобретаете УЗО в небольшом магазине или на рынке, попросите показать сертификат.
2. Точно так же срабатывание уже установленного на место выключателя при нажатии данной кнопки не говорит о том, что он подключён правильно. Вполне вероятно, что по нажатию кнопки «TEST» прибор отключаться будет, а реальную утечку тока из-за ошибки в подключении проигнорирует.

Если вы хотите проверить работоспособность УЗО по-настоящему, нужно пригласить профессионального электрика и попросить его выполнить пробную утечку тока. Специально обращаем внимание читателя на то, что данную операцию должен выполнять специалист.

Особенности эксплуатации: Раз в месяц УЗО рекомендуется проверять при помощи кнопки «TEST».

Подключение УЗО и автоматических выключателей

Если электропотребители в доме или квартире разделены на несколько групп, каждая из которых защищена собственным автоматическим выключателем, то с целью экономии средств можно устанавливать одно УЗО на 2 – 3 таких группы. Сегодня организовать подключение таким образом можно практически в любой бытовой сети: среди современных УЗО с уставкой диф. тока 30 мА имеются модели, рассчитанные на довольно высокие номинальные токи — до 100 А.

Подбирая УЗО для группы автоматов, следует учитывать номинальный ток не только вышестоящего автомата, но и нижестоящих. Поясним на примерах.

Пример 1

Напомним, что в общем случае рекомендуется устанавливать УЗО с номинальным током, на одну ступень превосходящим номинальный ток выше установленного автомата. Но в данном случае, как видно, каждое из двух УЗО по номинальному току не превосходит, а наоборот уступает вводному автомату: его номинальный ток составляет 50 А, тогда как номинальный ток каждого из УЗО — только 40 А.

Тем не менее, выключатели диф. тока надёжно защищены от перегрузки: суммарный номинальный ток подключённых к каждому из них автоматов составляет всего 32 А (2х16 А), что на 20% меньше номинального тока УЗО в 40 А.

Пример 2

Если будет иметь место перегрузка, то до срабатывания вводного автомата через УЗО №2 будет протекать ток выше номинального, вследствие чего оно может выйти из строя. Рекомендуется либо установить УЗО с более высоким номинальным током (следующая ступень — 50 А), либо защитить его дополнительным автоматом с номинальным током на ступень ниже (32 А).

Пример 3

Оба УЗО с номинальным током 40 А не защищаются ни вышестоящим автоматом (50 А), ни нижестоящими (суммарные номинальные токи составляют 57 и 48 А).

Если имеется несколько УЗО со своей группой автоматов каждое, то очень важно не смешивать провода от разных групп. Для каждой группы лучше предусмотреть свою нулевую шину — при подключении всех потребителей на общую нулевую шину возможны ложные срабатывания УЗО. Подключение с отдельными шинами отображено на следующей схеме. Также здесь показано подключение селективного УЗО.

Красным цветом обозначена фаза (L), синим — нулевой проводник (N), жёлто-зелёным — заземление (РЕ).

Как видно, селективное УЗО с уставкой тока утечки 300 мА (поз. 3) подстраховывает УЗО 7 и 14 с уставкой тока утечки 30 мА и одновременно защищает цепи освещения (автоматы поз. 5, 6, 12). Защищать осветительную проводку УЗО с уставкой диф. тока 30 мА не имеет смысла, так как здесь вероятность поражения электротоком практически равна нулю.

Подразумевается, что дифференциальный автомат 13 обслуживает выделенную линию, предназначенную для подключения, например, компьютера или стиральной машины, поэтому нулевой проводник от него проложен прямо к нагрузке, а не к нулевой шине.

Дополнительные нулевые шины обозначены поз. 11 и 18. К первой подключены группы розеток 2, 3, 4 и от неё прокладывается провод к УЗО 7; ко второй — группы розеток 5, 6, 7, сама же шина подключается к УЗО 14.

Заметим, что данная схема имеет тот же недостаток, что и приведённая в примере №2: номинальный ток вводного автомата (поз. 1) является таким же, как и УЗО поз.7 и 14 — 40 А, в то время как суммарный номинальный ток подключённых к каждому из этих УЗО автоматов составляет 3х16 = 48 А. Для большей надёжности следовало бы установить УЗО, рассчитанное на более высокий номинальный ток.

При подключении УЗО на группу автоматов выявить место утечки достаточно просто. К примеру, сработало УЗО поз. 7. Нужно отключить автоматы поз. 8, 9 и 10, затем включить УЗО и по одному включать упомянутые автоматы. Как только будет включён автомат цепи с утечкой, УЗО тут же отключится.

От того, правильно ли вы выбрали и установили УЗО, зависит, сумеет ли оно спасти вашу жизнь в случае внештатной ситуации. Поэтому к данному вопросу следует подходить со всей обстоятельностью. Изложенные в нашей статье рекомендации помогут избежать ошибок, которые могли бы стать фатальными.