Как собрать электрощиток своими руками: выбор, установка автоматов, УЗО, фото, видео

Что должно быть в щитке

И в квартире и в частном доме есть несколько вариантов компоновки щитка. В основном это касается места установки вводного автомата и счетчика. В частном доме могут счетчик поставить на столбе, а автомат — на стене дома, почти под крышей. Иногда счетчик ставят в доме, но это если его строили его пару десятилетий назад.  В последнее время в доме приборы учета ставят крайне редко, хотя никаких постановлений и указаний по этому поводу нет. Если счетчик стоит в помещении, его можно ставить в щиток, тогда при выборе модели щитка необходимо учитывать габариты счетчика.

О том, как подключить электричество от столба к дому, читайте тут. 

В некоторых многоквартирных домах счетчики стоят в боксах на лестничных клетках. В этом случае шкаф нужен только под УЗО и автоматы. В других домах он стоит в квартире. При модернизации электросети, шкаф придется покупать с тем расчетом, чтобы туда поместился и счетчик тоже или покупать отдельный бокс под счетчик с вводным автоматом.

Простая схема электросети для небольшого дома или квартиры

При составлении схемы электропитания очень важна безопасность. В первую очередь она обеспечивается  для людей: при помощи УЗО — устройства защитного отключения (на фото под номером 3), которое устанавливается сразу после счетчика. Это устройство срабатывает, если ток утечки превышает пороговое значение (произошло замыкание на «землю» или кто-то сунул пальцы в розетку). Это устройство разрывает цепь, минимизируя возможность поражения электротоком. От УЗО фаза поступает на входы автоматов, которые тоже срабатывают при превышении нагрузки или при коротком замыкании в цепи, но уже каждый на своем участке.

Во вторую очередь необходимо обеспечить нормальную работу бытовой техники и электроприборов. Современная сложная техника управляется микропроцессорами. Им для нормальной работы требуется стабильное питание. Понаблюдав некоторое время за напряжением в нашей сети, его стабильным не назовешь: оно изменяется от 150-160 В до 280 В. Такой разброс импортная техника не выдерживает. Потому хотя-бы некоторые группы автоматов, подающих питание на сложную технику, лучше включить через стабилизатор. Да, стоит он немало. Но при скачках напряжения первыми «летят» платы управления. Они у нас не ремонтируются, а просто меняются. Стоимость такой замены — около половины стоимости устройства (больше или меньше зависит от типа устройства). Это вряд ли дешевле. Собирая электрощиток своими руками, или только его пока планируя, помните об этом.

Один из примеров компоновки щитка для небольшой схемы — на 6 автоматов

Устанавливается стабилизатор на одну или несколько групп и включается после УЗО и перед групповыми автоматами. Так как устройство это немаленькое, в щиток его установить не получится, а вот рядом — пожалуйста.

Также в щитке устанавливаются две шины: заземления и зануления. На шину заземления заводятся все заземляющие провода от приборов и устройств. На «нулевую» шину провод приходит от УЗО, и подается на соответствующие входы автоматов. Обозначается ноль обычно буквой N,  при разводке принято использовать синий провод. Для заземления — белый или желто-зеленый, фазу ведут красным или коричневым  проводом.

Один из вариантов собранного небольшого щитка

При самостоятельной сборке электрического щитка, нужно будет приобрести сам шкаф, а также рейки (называют DIN-рейки или ДИН-рейки), на которые крепят автоматы, УЗО и переключатели. При установке реек, проверьте уровнем их горизонтальность: не будет проблем с креплением автоматов.

Один из вариантов DIN-реек в корпусе щитка

Все автоматы должны между собой соединяться. Это можно сделать при помощи проводников — соединяя последовательно их входы, или при помощи готовой соединительной гребенки. Гребенка — надежнее, хотя и стоит дороже, но если учесть время, которое вы потратите на соединение всех автоматов, то вряд ли несколько десятков рублей имеют такое принципиальное значение.

Соединительная гребенка для автоматов в электрощите: ускорит процесс самостоятельной сборки

Схема на несколько групп

Не всегда схемы электропитания просты: групп потребителей разбивают по этажам, отдельно выводят хозпостройки, освещение гаража, подвала, двора и придомовой территории. При большом количестве потребителей кроме общего УЗО после счетчика, ставят такие же устройства, только меньшей мощности — на каждую группу. Отдельно, с обязательной установкой персонального защитного устройства, выводят электропитание для ванной комнаты: это одно из самых опасных помещений в доме и квартире.

Очень желательно поставить защитные устройства и на каждый из вводов, которые идут на мощную бытовую технику (более 2,5 кВт, а такую мощность может иметь даже фен). В купе со стабилизатором они создадут нормальные условия для эксплуатации электроники.

Тоже не самая сложная схема, но с более высокой степенью защиты — больше УЗО

В общем, при разработке точной схемы, вам придется найти компромисс: сделать систему безопасной и не потратить при этом слишком много денег. Оборудование брать лучше проверенных фирм, а оно стоит прилично. Но электросети  — не та область, в которой можно экономить.

Как подключить электрическую варочную панель читайте тут, а о подключении электрического водонагревателя (накопительного или проточного) читайте в этой статье.

УЗО по количеству фаз

Бывают однофазные и трехфазные. Здесь думаю всё понятно, если однофазная сеть, то УЗО однофазное – занимает 2 модуля (фаза и ноль). Если трехфазная сеть, то УЗО трехфазное – занимает 4 модуля (три фазы и ноль).

Отмечу, что в частных домах, где в последнее время подключают по три фазы мощностью 15 кВт, неправильно для защиты человека от поражения электрическим током или пожарной безопасности, устанавливать общее трехфазное УЗО, т.к. при утечке тока на одной из фаз, трехфазное УЗО отключит все три фазы. Трехфазное УЗО устанавливается на отдельных трехфазных потребителей, варочные панели (электроплиты), котлы в частных домах.

Какие проблемы могут возникнуть во время подключения

При подсоединении устройств защиты очень часто можно столкнуться с ошибками, которые могут в дальнейшем сильно навредить сети. Поэтому желательно придерживаться ряда указаний:

• входные клеммы УЗО необходимо подсоединять только после соответствующего автомата, прямое подключение не разрешается, потому что может резко меняться напряжение;
• иногда люди путают ноль и фазу, поэтому нужно внимательно изучить эти значения;
• при работе с проводкой нельзя отклоняться от схемы, в частности это касается элементов с разветвлением, большим числом подключенных приборов и нескольких устройств защиты для них;
• если в помещении нет заземляющего проводника, то его не разрешается заменять кабелем, накинутым на радиаторы отопления или трубы водопровода, заземление необходимо выполнять согласна указаниям;

Вам это будет интересно  Световые датчики для освещения
Принцип работы

• при покупке приборов, необходимо изучать их характеристики и проверить соответствуют ли они нужной сети.

Виды и размеры электрощитков

Речь пойдет о шкафах/ящиках под установку автоматов и другой электрической начинки, об их разновидностях. По типу установки электрощиты бывают для наружной установки и для внутренней. Ящик для наружной установки крепится к стене на дюбеля. Если стены горючие, под него укладывается изолирующий материал, не проводящий ток. В смонтированном виде наружный электрощит выступает над поверхностью стены примерно на 12-18 см. Это нужно учитывать при выборе места его установки: для удобства обслуживания щиток монтируют так, чтобы все его части находились примерно на уровне глаз. Это удобно при работе, но может грозить травмами (углы острые), если место для шкафа выбрано неудачно. Лучший вариант — за дверью или ближе к углу: чтобы не было возможности удариться головой.

Корпус электрощитка для наружного монтажа

Щит для скрытого монтажа подразумевает наличие ниши: его устанавливают и замуровывают. Дверца находится на одном уровне с поверхностью стены, может — выступает на несколько миллиметров — зависит от монтажа и конструкции конкретного шкафа.

Корпуса есть металлические, окрашенные порошковой краской, есть пластиковые. Дверцы — цельные или со вставками из прозрачного пластика. Размеры различные — вытянутые вверх, в ширину, квадратные. В принципе, под любую нишу или условия можно найти подходящий вариант. Один совет: если есть возможность, выбирайте шкаф большего размера: работать в нем проще, особенно это важно, если собираете электрощиток своими руками в первый раз.

Комплектация и устройство навесного распределительного щитка

При выборе корпуса часто оперируют таким понятием, как количество мест. Имеется в виду, сколько однополюсных автоматов (толщиной 12 мм) можно установить в данный корпус. У вас имеется схема, на ней указаны все устройства. Считаете их с учетом того, что двухполюсные имеют двойную ширину, прибавляете примерно 20% на развитие сети (вдруг купите еще какой-то прибор, а подключить будет некуда, или во время монтажа решите из одной группы сделать две и т.п.). И на такое количество «посадочных» мест ищите щиток подходящий по геометрии.

Схемы подключения однофазного УЗО: 3 варианта использования в квартире

Модуль защиты в квартирном щитке может монтироваться на:

• вводе для контроля всего рабочего оборудования, подключенного к проводке;
• одной проблемной линии, например, для ванной комнаты или кухни, обладающих повышенной степенью влажности;
• несколько магистралей с розеточными группами.

Вводное УЗО: защита всей проводки в квартирном щитке

Устройство защитного отключения на вводе в квартиру устанавливают непосредственно за счетчиком и вводным автоматическим выключателем.

Пример расположения модулей защит, показанных на фотографии электрического щитка, дополняет поясняющая схема. Для ее ввода используется обычный автоматический выключатель однофазного исполнения.

Он разрывает только потенциал фазы аварийного тока. Это вполне приемлемо для обеспечения большинства задач, которые стоят в вопросах безопасности бытовой проводки.

Схема с двухполюсным автоматом ввода создается по такому же принципу за исключением того, что потенциал нуля проходит через его вторую магистраль на вход вводного УЗО.

После выхода с устройства защитного отключения потенциал нуля подключают к отдельной изолированной шинке N. С нее выполняют разводку по жилам кабелей к потребителям.

Защитные магистрали РЕ проводника монтируются с помощью собственной шинки PE. На нее подключается соответствующая жила от вводного кабеля и собираются отходящие магистрали ко всем потребителям без каких-либо разрывов.

Технические характеристики УЗО: номинальный ток и величина утечки — как правильно выбрать для вводного модуля

2 перечисленных параметра заложены заводом в конструкцию любого модуля. Изменить их после его приобретения мы не сможем. Поэтому важно их правильно выбирать до покупки.

Номинальный ток и уставка срабатывания утечки маркируются прямо на корпусе защиты.

Как выбрать УЗО по номинальному току

Эта величина характеризует силу тока, которую способны нормально выдерживать внутренние цепи блока без повреждения, например, со значением 40 ампер, как показано на картинке.

Если через внутреннюю схему защиты пойдет больший ток, то он просто спалит обмотки, провода, изоляцию. Это допускать нельзя.

Каждое устройство защитного отключения подключают через индивидуальный автомат с меньшим номинальным током на одну ступень стандартного ряда.

Модуль защитного отключения ставят за автоматическим выключателем. Тогда он полностью обесточивается после разрыва силовых контактов автомата.

По этому принципу для верхней схемы выбран автомат с током 32 А для вводного УЗО на 40 ампер. Его уставка по нагрузке короткого замыкания и перегрузу спасает наш модуль от выгорания при любой аварии.

Универсальными возможностями обладает дифференциальный автомат. Он объединяет в своей конструкции возможности УЗО и автоматического выключателя со сбалансированными электрическими параметрами номинального тока.

Стоимость дифавтомата несколько выше, чем составляющих УЗО и автомата вместе, но его применение экономит место в квартирном щитке, что часто бывает вполне обоснованно.

Как выбрать УЗО по току утечки

Практически через любой слой изоляции протекают токи. Просто у материалов с высокими диэлектрическими свойствами они очень малы из-за высокого электрического сопротивления.

Поврежденная изоляция обладает низкой ограничивающей способностью. Через нее протекают токи повышенной величины.

ПУЭ регламентирует суммарный ток утечки (дифференциальный) сквозь изоляцию. Он никогда не должен превышать безопасную для человека величину.

Существуют специальные лабораторные приборы, которые позволяют измерить ток утечки через изоляцию электропроводки. Когда они отсутствуют, то выполняют приблизительный расчет по предложенной методике.

Для обычных помещений выбирают устройство защитного отключения с безопасным дифференциальным током 30 мА. Во влажной среде, характерной для ванной комнаты или кухни во время приготовления пищи, его величина снижается до 10 или 6 мА.

На вводе в здание допустимо ставить устройство защитного отключения с номиналом 100 мА.

Если суммарный ток утечки электропроводки превышает допустимый уровень дифференциального тока для УЗО более чем 33%, то необходимо рассматривать вопрос полной замены устаревших проводов и кабелей.

Вводное УЗО на 100, 300 или 500 мА не способно спасти человека от получения электрической травмы. Его задача: предотвратить пожар из-за возгорания электрической проводки.

Схема использования одной защиты с органом сравнения фаз токов на вводе отличается простотой и экономичностью, но значительно затрудняет поиск неисправности после ее отключения.

УЗО для ванной: пример выбора модуля защиты на один потребитель

Вариант размещения защитного отключения внутри квартирного щитка показан фотографией ниже.

Схема подключения модуля защиты для одной отдельной линии (ванная комната) с расположением магистралей фазы и нуля показана более подробно на общей картинке для квартирной проводки.

Автоматический выключатель этой магистрали, как и остальных, запитан от сборки за вводным автоматом.

Обращаю внимание, как здесь подключена шинка рабочего нуля и ее отличия от способа, выбранного для схемы с вводным модулем.

Рабочий ноль подводится от вводного кабеля непосредственно к счетчику, а с него отводится на шинку N. С нее выполняется разводка ко всем потребителям кабелями отходящих линий.

К розеткам ванной комнаты рабочий ноль подается через отдельный силовой контакт нашей защиты.

Монтаж шинки PE выполняется по предыдущему варианту без изменений.

В этой схеме внутренняя конструкция модуля защищена от превышения номинального тока (16 ампер) собственным автоматическим выключателем (номинал 10 А).

При срабатывании защиты поиск неисправности упрощается проверкой состояния изоляции на магистрали от силовых контактов модуля до рабочего органа подключенного потребителя.

Групповое УЗО: экономная защита нескольких отходящих линий

Устанавливать индивидуальный модуль к каждому отдельному потребителю — наиболее оправданное решение в вопросах обеспечения безопасности и поиска места возникшей неисправности.

Однако такая схема монтажа самая затратная и дорогая. Она требует использования довольно вместительного квартирного щитка и большого количества модулей УЗО или дифференциальных автоматов. На их покупку уходит много денег.

Групповое УЗО позволяет их экономить. Его просто подключают к нескольким отходящим линиям, располагая отдельным блоком перед индивидуальными автоматическими выключателями.

Внутри квартирного щитка их удобно монтировать отдельными группами. Этот прием обеспечивает наглядность при эксплуатации и ремонте.

Схема подключения группового УЗО к нескольким отходящим линиям изображена ниже.

Здесь защиту группового модуля по величине номинального тока 50 ампер выполняет автомат ввода 40А.

У подобной схемы начинающие электрики выполняют ошибочный расчет, подбирая номинальный ток группового УЗО как сумму номиналов подключенных нагрузок.

Например, на схеме все потребители запитаны через автоматы на 32, 25 и 16 ампер. Общая их сумма составляет 32+25+16=73. Искать защиту с таким номиналом или большим бессмысленно.

Этот вопрос решается проще: вводной автомат в этой квартирной проводке уже выбран на 40 ампер. Большие токи он обязан отключать, одновременно защищая групповое УЗО.

Поэтому его номинал вполне достаточно выбрать на одну ступень больше из стандартного токового ряда: 50 ампер.

Отличия конфигурации цепей рабочего нуля для схемы группового УЗО

Рассматриваемая схема объединила оба рассмотренных выше варианта формирования цепочек для подключения к шинке N:

1. до группового УЗО работает вторая разработка,
   используемая для одиночной линии;
2. после него создается своя дополнительная шинка
   N1, отделяемая от общей цепочки контактами группового модуля.

Использование дополнительной шинки N1 значительно облегчает поиск токов утечек в отходящих линиях, возникших при повреждении изоляции проводов нулевых потенциалов после отключения защиты.

Монтаж шинки РЕ и проводов к ней не меняется.

Что такое дифавтомат и чем он отличается от УЗО

Дифавтомат и УЗО

Если вы только начинаете собирать схему проводки в доме, то можно установить дифавтомат. Это устройство объединяет в себе функции автомата и УЗО.

Дифавтомат отключит ток в сети если:

• произойдет утечка;
• в случаи короткого замыкания или перегрузки.

Рекомендуется использовать устройство со специальными флажками, которые показывают причину отключения. Тогда проще будет исправить проблему.

Типичные схемы подключения четырехполюсного УЗО в трехфазную сеть в щитке частного дома

Вариант №1

Сеть частных домостроений часто питается от 380В. Представленный проект включает не только четырехполюсное устройство защитного отключения, но и групповые УЗО на каждую отходящую линию. Без последних схема тоже будет работать.

Вариант №2

Проект собран по аналогии с первым вариантом, но здесь уже задействован прибор учета электроэнергии.

Как проверить УЗО за 30 секунд

Устройство защитного отключения отвечает за здоровье и безопасность людей, поэтому периодически его следует проверять на исправность. Для этого на приборе предусмотрена кнопка «test». Если при ее нажатии УЗО выбивает, то оно считается исправным.

Автомат с кнопкой “тест”

Существует и другая более надежная методика проверки. Для нее необходимо подключить резистор между заземлением и фазным проводом розетки. Сопротивление резистора подбирается исходя из закона Ома и тока срабатывания УЗО. Способ крайне опасный для испытателя. Его не рекомендуется использовать людям, которые не имеют образования и опыта работы электриком.

Установка и подключение элементов

Все современные автоматы и УЗО имеют унифицированное крепление под стандартную монтажную рейку (DIN-рейку). На тыльной стороне у них имеется пластиковый упор, который защелкивается на планке. Ставите устройство на рейку, зацепив за нее выемкой на задней стенке, пальцем надавливаете на нижнюю часть. После щелчка элемент установлен. Осталось его подключить. Делают это по схеме. Соответствующие провода вставляют в клеммы и отверткой поджимают контакт, закручивая винт. Сильно его затягивать не нужно — можно передавить провод.

Работают при выключенном питании, все рубильники переведены в положение «выкл». Старайтесь не браться за провода двумя руками. Подключив несколько элементов, включают питание (рубильник ввода), затем по очереди включают установленные элементы, проверяя их на отсутствие КЗ (короткого замыкания).

Подключение входного автомата и УЗО

Фаза от ввода подается на входной автомат, с его выхода идет на соответствующий вход УЗО (ставьте перемычку медным проводом выбранного сечения). В некоторых схемах нулевой провод от вода подается напрямую на соответствующий вход УЗО, а уже с его выхода идет на шину. Фазный провод с выхода защитного устройства подключается к соединительной гребенке автоматов.

В современных схемах входной автомат ставят двухполюсный: он должен одновременно отключать оба провода (фазу и ноль), чтобы в случае неисправности полностью обесточить сеть: так безопаснее и таковы последние требования по электробезопасности. Тогда схема включения УЗО и выглядит так, как на фото ниже.

При использовании двухполюсного входного автомата

Об установке УЗО на DIN-рейку смотрите видео.

В любой схеме провод защитного заземления подключается на свою шину, куда заводятся аналогичные проводники от электроприборов. Наличие заземления — признак безопасной сети и делать его жизненно важно. В прямом смысле.

О том, как правильно подключить УЗО, смотрите видео-урок.

При самостоятельной сборке щитка учтите, что входной автомат и счетчик будут опечатываться энергопоставляющей организацией.  Если на счетчике есть специальный винт, на который цепляют пломбу, то входной автомат таких приспособлений не имеет. Если не будет возможности его опломбировать, вам или откажут в пуске, или опломбируют полностью весь щиток. Потому внутри общего щитка ставят бокс на одно-два места (зависит от размеров и типа автомата), а в нем крепят входной автомат. Этот бокс при приемке опечатывают.

Индивидуальные автоматы устанавливаются на рейки точно как УЗО: прижимаются к рейке до щелчка. В зависимости от типа автомата (на один или два полюса — провода) к ним подключаются соответствующие провода. Какие бывают автоматы, и чем отличаются устройства для одно и трех- фазной сети, смотрите в видео, выбор номинала автомата защиты описан тут.

После того, как необходимое количество устройств установлены на монтажной рейке, их входы соединяют. Как говорили раньше, это можно сделать перемычками из провода или специальной соединительной гребенкой. Как выглядят соединение проводами смотрите на фото.

Автоматы в одной группе соединяют перемычками: фаза приходит общая

Есть два способа сделать перемычки:

• Нарезать проводники нужных отрезков, оголить их края и согнуть дугой. В одну клемму вставлять по два проводника, потом затягивать.
• Взять достаточно длинный проводник, с через 4-5 см зачистить по 1-1,5 см изоляции. Взять круглогубцы и загнуть оголенные проводники так, чтобы получились соединенные между собой дуги. Эти оголенные участки вставлять в соответствующие гнезда и затягивать.

Так делают, но электрики говорят о низком качестве соединения. Надежнее использовать специальные шины. Под них на корпусе имеются специальные разъемы (узкие прорези, ближе к лицевому краю), в которые вставляются контакты шины. Эти шины продаются на метры, режутся на куски необходимой длины обычными кусачками. Вставив ее и установив подающий проводник в первый из автоматов, закручивают контакты на всех соединяемых устройствах. О том, как соединять автоматы в щитке при помощи шины смотрите видео.

К выходу автоматов подключается фазный провод, который идет на нагрузку: на бытовую технику, к розеткам, выключателям и т.д. Собственно, сборка щитка закончена.

Выбор автоматов в домовой или квартирный щиток

В электрическом щитке используют три типа устройств:

• Автомат. Отключает и включает питание в ручном режиме, а также срабатывает (разрывает цепь) при коротком замыкании в цепи.
• УЗО (устройство защитного отключения). Оно контролирует ток утечки, который возникает при пробое изоляции или в случае, если кто-то взялся за провода. При возникновении одной из указанных ситуаций цепь разрывается.
• Диф. автомат (дифференциальный автомат). Это устройство, которое в одном корпусе совмещает два: контролирует и наличие КЗ и тока утечки.

Диф-автоматы обычно ставят вместо связки — УЗО+автомат. Этим экономится место в щитке — его требуется меньше на один модуль. Иногда это важно: например, вам нужно включить еще одну линию электропитания, а места для установки нет как нет и свободного автомата.

Диф-автомат ставят вместо связки автомата и УЗО

Вообще же чаще ставят два устройства. Во-первых, это дешевле (диф.автоматы стоят дороже), во-вторых, при сработке одного из защитных устройств вы точно знаете, что произошло и что нужно искать: КЗ (если выключался автомат) или утечка и возможная перегрузка по току (сработало УЗО). При сработке дифавтомата вы этого не обнаружите. Разве что поставите специальную модель, которая имеет флажок, показывающий, по какой неисправности сработало устройство.

Автоматы защиты

Защитные автоматы выбираются по току, который необходим для потребителей данной группы. Высчитывается он просто. Складываете максимальные мощности всех подключаемых одновременно устройств в группе, делите на напряжение сети — 220 В, получаете требуемую мощность по току. Номинал устройства берете чуть больше, иначе при включении всех нагрузок он будет отключаться по перегрузке.

Например, сложив мощность всех устройств в группе получили суммарное значение 6,5 кВт (6500 Вт). Делим на 220 В, получаем 6500 Вт / 220 В = 29,54 А.

Какие цифры на корпусе что обозначают

Номиналы автоматов по току могут быть следующие: (в А) 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63. Ближайший больший к заданному значению — 32 А. Такой и ищем.

Кратко – об устройстве и основных параметрах УЗО

Принцип действия УЗО

Современные УЗО чаще собираются в пластиковых корпусах модульного типа, по типу автоматических выключателей, для установки на DIN-рейку. Прибор для однофазной сети занимает два модуль-места на рейке, для трёхфазной — четыре модуль-места.

УЗО двухполюсное (для однофазной сети) и четырехполюсное (для терехфазной)

Сверху и снизу расположены винтовые клеммы для коммутации проводов. Клеммы пронумерованы, около них или на обязательной схеме указывается правильное подключение прибора. Как правило, сверху идет подача, снизу – провода уходят в сторону нагрузки.

На фасаде УЗО хорошо заметен рычаг включения – такой же, как и на автоматах. Положение рычага указано символами или буквами.

Обязательно имеется кнопка «тест» — при ее нажатии должно происходить срабатывание УЗО на размыкание, так как моделируется ситуация обнаружения утечки тока.

А как устройство определяет, что в охраняемой цепи появилась утечка тока? Давайте для понимания процесса взглянем на упрощенную схему этого прибора.

Принципиальная схема работы УЗО

Основным узлом является дифференциальный трансформатор. Он имеет тороидальный сердечник, на котором намотано несколько витков дифференциальной обмотки (Оd). Через это же кольцевой сердечник проходят провода от группы клемм А к группе В. На данной схеме – двухполюсное УЗО, поэтому в каждой группе по две клеммы. От клеммы 1 к клемме 2 проходит фаза в сторону нагрузки, клеммы N подключены в разрыв нулевого провода. Во многих электромеханических моделях провода не просто проходят сквозь тор – на сердечнике наматывается несколько витков, обязательно одинаковое для обоих проводников.

Буквой К показана контактная группа, обеспечивающая коммутацию и разъединение цепи, то есть, по сути, включение УЗО и его срабатывание на разрыв при появлении тока утечки.

Итак, как это работает?

По сути, по одному проводнику проходит ток в сторону нагрузки (Iп), по второму – ток возвращается к источнику (Iвз). Если утечки тока в цепи после УЗО нет, то это токи по силе равны между собой.

При проходе через кольцевой сердечник (или через намотанные на него витки) эти токи образуют электромагнитные поля Ф1 и Ф2, равные по абсолютному значению, но направленные строго противоположно. Таким образом, их суммирование дает ноль.

Но если в цепи после УЗО возникнет утечка, то значение тока Iвз уменьшится. Значит, и магнитный поток Ф2 тоже уменьшится, а суммарное значение магнитного потока в сердечнике станет отличным от нуля. Этого достаточно, чтобы в дифференциальной обмотке Od генерировалась ЭДС, и цепи этого блока появлялся ток Iдф.

Этот ток или приводит к срабатыванию С – механизма размыкания контактной группы. Это может быть электромеханический размыкатель (в электромеханических приборах), или реле, электронный ключ (в электронных моделях УЗО). В любом случае – происходит размыкание цепи питания на нагрузку.

Предусматривается и тестовая цепь – соединяющая фазу на входе с нулем на выходе через сопротивление Rt. Эта цепь разорвана кнопкой Т. При нажатии на кнопку имитируется утечка – нарушается баланс на дифференциальном трансформаторе, и УЗО обязано сработать. Если нет – оно негодно для применения.

Этот принцип реализован во всех УЗО. А вот по своим параметрам они могут различаться.

Параметры УЗО, и какое устройство выбрать

Итак, устройства защитного отключения (УЗО) подразделяются по нескольким основным параметрам, которые учитывают при выборе оптимальной модели.

• По типу размыкающего механизма

Об этом уже говорилось.

В электромеханических дифференциальный ток нужной силы приводит в движение сердечник соленоида, и тот снимает со стопора подпружиненную контактную группу. Цепь размыкается.

В полупроводниковых (электронных) выработанный дифференциальный ток усиливается, оценивается, и если он достиг установленного предельного значения – срабатывает реле или электронный ключ.

В настоящее время дешевле и компактнее электронные УЗО, но они требуют обязательного питания. Электромеханические способны работать без питания, весьма надежны. Но цена на них сейчас выше, что, впрочем, оправдано.

• По типу распознаваемого тока утечки.

Различают три типа УЗО:

 АС — реагируют на утечку переменного тока. Наиболее распространенная и доступные по стоимости группа, подходящая для большинства случаев в бытовом применении.

А — более совершенные приборы, прекрасно справляющиеся и с переменным током, и с постоянным пульсирующим. Многие из современных бытовых приборов оснащаются импульсными блоками питания, и для защиты от таких утечек требуются именно приборы типа А. Кстати, даже в инструкциях по эксплуатации производители телевизоров, компьютеров, других бытовых приборов с электронными блоками питания прямо упоминают о необходимости УЗО только А-типа. Стоимость таких устройств – существенно выше, нежели АС.

В — устройства для защиты сетей как переменного, так и постоянного тока. Используются в промышленных целях, в быту применения не находят.

На корпусе УЗО его тип может быть указан либо буквенным обозначением, либо символьным. То есть в прямоугольнике указа символ переменного или (и)постоянного или (и) импульсного тока.

Фиолетовая стрелка показывает на тип УЗО. В демонстрируемом примере это символ переменного тока, и только. Значит, это устройство типа АС.

• По максимальному току утечки.

Номинал УЗО по току утечки лежит в пределах от 6 до 300 миллиампер (мА).

— Приборы с пределом 6 мА вам, скорее всего, не встретятся, да в них на бытовом уровне и нет особой нужды.

— УЗО со срабатыванием при токе утечки 10 мА обычно устанавливаются на участки сети, где требуется максимальная безопасность. Как правило, имеется в виду помещения с повышенной влажностью (например, ванная, санузел) или детская комната.

— Предел в 30 мА – эти УЗО считаются наиболее универсальными и часто применяемыми. Устанавливаются как в качестве групповых, так и в роли защитников конкретной линии.

— Устройства с номиналом утечки от 100 мА и выше уже не гарантируют защиту от поражения человека электрическим током. Но у них и совсем другая роль – не зря их называют противопожарными. Они обычно или обеспечивают защиту всей домашней сети и устанавливаются непосредственно сразу после электрического счетчика, до разветвлений проводки. Или же в качестве групповых на две или более наиболее нагруженных групп. При этом группы имеют собственные УЗО меньшего номинала по току срабатывания – уже как защита людей от электротравм.

На рисунке выше номинал по току срабатывания УЗО указан голубой стрелкой. В нашем примере – это 10 мА.

Как подбирается УЗО по этому параметру?

Уже говорилось, что защита от поражения током – УЗО с номиналом 30 мА. Для «особых» помещений – 10 мА.

Ну а если надо рассчитать номинал для какого-то отдельного участка сети? Можно исходить из таких соотношений:

Считается нормальным ток утечки, равный 0,04 % от номинального тока при полной нагрузке на прибор (0,4 мА утечки на 1 А рабочего тока). Например, максимальная мощность духового шкафа 2500 Вт, что при напряжении 220 вольт дает ток нагрузки 11,4 А. Значит, допустимая утечка 11,4 × 0,4 = 4,56 мА. Кроме того, добавляется по 0.01 мА на каждый метр проводки. Скажем, линия от щита составляет 13 метров. Это еще 0,13 мА. Суммарно – 4.69 мА.

УЗО должно быть таким, чтобы рассчитанный допустимый ток утечки составлял не более 33% от номинала защиты. В нашем примере необходимо устройство с номиналом не менее 14,07 мА. То есть УЗО на 10 мА уже не подойдет. Ставим на 30 мА.

Если ведется расчет для группового или противопожарного УЗО, то суммируются все показатели приборов и проводки, находящихся «ниже» по иерархии.

• По номинальному току нагрузки.

Обозначение на самом УЗО – такое же, как на автоматическом выключателе (на рисунке выше показано красной стрелкой). Шаг тоже такой же, как у автоматов.

Да и само УЗО чаще всего работает в паре с автоматом – такой «тандем» обеспечивает максимальную защиту сети и ее отдельных участков.

Так вот – номинал УЗО всегда должен быть на один шаг выше, чем у автоматического выключателя, с которым оно работает в паре.

Например, группу защищает от перезагрузки и короткого замыкания автомат на 16 А. Значит, УЗО нужно приобрести с номиналом 25 А.

• По скорости срабатывания

Здесь, казалось бы, чем быстрее – тем лучше. И действительно, современные модели этих защитных устройств «рапортуют» о разрыве цепи уже через 20 ÷ 40 миллисекунд! Но это если разговор идет о защите от поражения электрическим током! Здесь скорость архиважна – нельзя допустить фибрилляции сердца при воздействии током на тело человека!

А вот для группового УЗО такая запредельная скорость не нужна – для отдельных случаев утечки есть защита рангом пониже. И чтобы защита срабатывала корректно, снизу вверх, по иерархии, применяют УЗО селективного типа. Отличие – скорость срабатывания на порядок меньше, порядка 400 – 500 мс. Для противопожарной защиты это вполне приемлемый показатель – за полсекунды опасной утечки возгорания не случится. Правда, не приходится ждать от них спасения в случае поражения током.

Селективные УЗО – несколько дороже, чем обычные.  Внешне же их отличает только буква S в прямоугольный рамке.

При выборе УЗО можно ориентироваться на вот эту таблицу с рекомендуемыми параметрами:

Рекомендуемые параметры УЗО для различных вариантов использования защиты.

*  *  *  *  *  *  *

Есть и другие критерии оценки и выбора УЗО. Более подробно об этом можно прочесть в другой статье портала.

УЗО и дифференциальный автомат – выбираем оптимальный вариант

Уже упоминавшийся «тандем» — автоматический выключатель + УЗО, можно заменить одним прибором, дифференциальным автоматом. Но всегда ли это оправдано? Итак, что лучше, УЗО или дифавтомат?

Практические схемы монтажа в однофазной сети с заземлением

В рамках данной статьи рассматриваются примеры подключения УЗО в схеме электроснабжения с заземлением. При этом возможно применение защитного отключения в квартире при отсутствии заземляющего проводника, о чем рассказано в материале «Как можно подключить узо в однофазной сети без заземления: схемы подключения».

На вышеприведенной схеме электромонтажа представлен простейший вариант подключения однофазного УЗО, возможный в квартире с потребляемой мощностью до 8,8кВт. Рабочий ток устройства 50А выбран на ступень выше номинала для входного автомата 40А. Предусмотренное УЗО срабатывает при токе утечки 30мА, что обеспечивает защиту от поражения электричеством людей. При этом для электроприборов ванной предпочтительна величина 10мА, так что защита во влажном помещении снижена.

Для контроля утечек в электропроводке достаточна чувствительность 100мА, однако при небольшой ее общей протяженности ложных срабатываний вводного УЗО с параметром 30мА не будет.

Провод фазы с выхода устройства защитного отключения подключен к входам всех автоматических выключателей. Нулевой проводник с его выхода соединен с шиной нуля. К шине заземления подключен защитный проводник с этажного щита. Трехжильный кабель от каждой группы потребителей (освещение, розетки и т. п.) подключается:

• защитный желто-зеленый провод — к шине заземления;
• нулевой провод синего цвета — к шине нуля;
• провод фазы красного цвета (или любого другого) — к выходному контакту соответствующего автомата.

Данная схема подключения УЗО возможна в квартире с мощностью потребления до 11кВт. Для защиты проводки большой протяженности от возгорания предусмотрено противопожарное устройство с током утечки 100мА, и линия освещения подключается от него. В данном варианте нулевой провод кабеля, подающего питание на осветительные приборы, подключается к выходу вводного УЗО, а не к шине нуля.

Приведенный вариант подключения двух однофазных УЗО и двух дифференциальных автоматов подходит для дома с потребляемой мощностью до 11кВт. Сеть ванной, как положено, контролирует устройство, рассчитанное на утечку 10мА. Шина защиты в данном случае соединена с индивидуальным контуром заземления. Для сети ванной и розеток предусмотрены дифференциальные автоматы, вместо пары УЗО плюс автомат.

Это уменьшило количество приборов на щите и позволило обойтись всего одной шиной нуля. Нулевые проводники ванной и розеток подключаются напрямую к выходам дифференциальных автоматов, а не к нулевой шине. Нулевой провод кабеля, подающего питание на осветительные приборы, подключается к выходу противопожарного УЗО, а не к шине зануления.

УЗО известной марки Legrand подключается по обычной схеме: сверху вход, снизу выход устройства. Чаще всего клеммы N находятся справа и помечаются на корпусе. Выше приведена схема электроснабжения, принятая во Франции.

В данном случае оба проводника, и нуля и фазы, проходят через двухполюсный автомат. Такой метод разводки обеспечивает безопасность в том случае, если нуль и фаза перепутаны на входе. Нулевая шина в таком варианте не требуется.

УЗО марки ABB подключается по стандартным правилам. Приведенная выше схема демонстрирует применение однополюсных автоматов. Здесь каждое устройство защитного отключения имеет свою шину нуля и путать их нельзя.

Выбор УЗО по главным параметрам

Все технические нюансы, связанные с выбором УЗО, знают только профессиональные монтажники. По этой причине специалисты должны делать подбор устройств еще при разработке проекта.

Критерий #1. Нюансы подбора аппарата

При выборе аппарата в качестве основного критерия выступает номинальный ток, проходящий через него в длительных режимах работы.

Исходя из стабильного параметра — утечки тока, есть два основных класса УЗО: «А» и «АС». Аппараты последней категории более надежные

Величина In находится в диапазоне 6-125 А. Дифференциальный ток IΔn — вторая по важности характеристика. Это фиксированное значение, по достижении которого срабатывает УЗО. При его выборе из ряда: 10, 30, 100, 300, 500 мА, 1 А приоритет имеют требования безопасности.

Влияет на выбор и цель установки. Для обеспечения безопасной работы одного прибора ориентируются на значение номинального тока с небольшим запасом. Если защита нужна для дома в целом или для квартиры, все нагрузки суммируют.

Критерий #2. Существующие типы УЗО

Следует различать УЗО и по типам. Их всего два — электромеханические и электронные. Основной рабочий узел первого — магнитопровод с обмоткой. Его действие заключается в сравнении значений тока, уходящего в сеть и возвращающегося обратно.

Есть такая функция и в аппарате второго типа, только выполняет ее электронная плата. Работает она исключительно при наличии напряжения. Из-за этого электромеханический прибор защищает лучше.

У аппарата электромеханического типа имеется дифференциальный трансформатор+реле, а у электронного типа УЗО присутствует электронная плата. В этом заключается различие между ними

В ситуации, когда потребитель случайно коснется к фазному проводу, а плата окажется обесточенной, в случае установки электронного УЗО человек попадет под напряжение. При этом защитное устройство не сработает, а электромеханическое в таких условиях останется работоспособным.

Тонкости выбора УЗО описаны в этом материале.