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.
Как работает УЗО
Чтобы лучше было понятно, как работает УЗО – прежде всего, следует ознакомиться с его схемным исполнением и внутренним устройством. Независимо от способа включения (УЗО без заземления или при его наличии) в основе работы этого прибора лежит принцип сравнения втекающих и вытекающих токов. Для этого в его составе имеется дифференциальный узел, через который разнонаправленно протекают токи I1 и I2.
Принцип работы УЗО
Они создают в катушках ферритового сердечника одинаковые магнитные потоки, компенсирующие друг друга. В итоге на исполнительное устройство разностный сигнал не воздействует, а УЗО остается во включенном (замкнутом) состоянии.
При случайном контакте с оголенным проводом через тело человека или животного начинает течь ток утечки Iу. В результате этого протекающая через орган сравнения обратная составляющая I2 уменьшается на эту величину.
Баланс прямого и обратного потоков в катушках Ф1 и Ф2 нарушается, а на исполнительный узел подается разностный сигнал. После этого УЗО в двухпроводной сети отключает нагрузку от питающей линии (опасное напряжение пропадает).
Ошибки при подключении УЗО
Не имеющие достаточного опыта электрики чаще всего ошибаются в следующем:
Путают нулевые провода от разных УЗО: при таком подключении выключатели по нажатию кнопки «TEST» срабатывают, поэтому может показаться, что система является работоспособной. Но как только какой-нибудь прибор будет включён в розетку, оба УЗО сразу отключатся.
Подключают к УЗО нагрузку, в которой нулевой провод контактирует с проводом заземления или токоведущими частями. В этом случае могут иметь место частые ложные срабатывания выключателя.
При подключении розеток соединяют нулевой провод с проводом заземления. Как только вилку любого электроприбора воткнут в такую розетку и включат его, сразу появится утечка тока в заземляющий провод и УЗО тут же отключится.
Запараллеливают нейтрали разных УЗО со стороны «подзащитного» участка сети. В этом случае при включении прибора в розетку также будет иметь место отключение обоих УЗО. Такую ситуацию можно выявить нажатием кнопки «TEST» на одном из УЗО — оба прибора при этом отключатся.
Подключают защищаемую цепь к нулевому проводу выше УЗО. То есть получается, что ноль подключён в обход выключателя, и ток нагрузки будет восприниматься им как дифференциальный (УЗО будет отключаться).
Подключают нулевой проводник нагрузки к другому (не своему) УЗО. Опять же, как только в цепи появится ток, оба УЗО отключатся.
Не учитывают схему подключения кнопки «TEST» при подключении 4-полюсного УЗО в однофазную сеть
Здесь важно посмотреть (схема изображается на корпусе прибора), каким полюсом подключена эта кнопка. При неверном подключении она не будет работать.
Подключают нулевой провод сверху, а фазу снизу или наоборот, так что токи в рабочих катушках дифференциального трансформатора (см
принцип действия УЗО) имеют одинаковое направление и генерируемые ими магнитные поля не взаимоуничтожаются, а усиливаются. При появлении тока в цепи выключатель сразу будет срабатывать. Кнопка «TEST» при таком подключении не работает.
Рекомендуется проверять установленное УЗО при помощи кнопки «ТЕСТ» не реже одного раза в месяц.
Как видно, к вопросу выбора и установки УЗО следует подходить со всей обстоятельностью, так как от работоспособности этого прибора может зависеть жизнь людей. Ознакомившись с нашими рекомендациями, вы сможете всё сделать без ошибок, но лучше всё-таки попросить опытного электрика проверить правильность подключения.
Ошибки при выполнении монтажа УЗО
Пример неправильного подключения УЗО
Чтобы обеспечить стабильную и безопасную работу электросети, необходимо избегать следующих ошибок:
Входные клеммы УЗО подключаются к сети после специального автомата. Прямое присоединение категорически запрещено.
Необходимо правильно подключить и не перепутать нулевые и фазные контакты
Для облегчения этой задачи на корпусе устройств присутствуют специальные обозначения.
При отсутствии заземляющего проводника категорически запрещено заменять его проводом, накинутым на водопроводную трубу или радиатор.
При покупке устройств обращают внимание на их основные рабочие характеристики, величины токов. Если линия рассчитана на 50 А, прибор должен иметь минимум 63 А.
Почему подключение дифавтомата в однофазной сети без заземления может работать не корректно и надо ли его ставить
С советских времен бытовая проводка всех старых зданий работает по системе заземления TN-C.
Она основана на том, что в квартирах прокладывались не три, а всего два провода для работы электрических приборов. При передаче электроэнергии по кабельным и воздушным ЛЭП тоже не создавалась магистраль для защитного отключения.
При этом экономили на материалах и времени выполнения монтажных работ.
Для обеспечения безопасности в некоторых случаях использовали зануление или применяли разделительные трансформаторы в помещениях повышенной опасности и рисками получения электротравм.
Система заземления TN-C все еще действует в большинстве жилых зданий нашего государства. Ее опасность состоит в том, что при пробое изоляции бытового прибора, например, стиральной машины опасный потенциал фазы проникает на корпус и никуда не стекает.
Стиралка стоит на диэлектрическом полу, изолирована от земли. Когда человек, имеющий контакт с контуром заземления, случайно дотронется до ее корпуса, то через его тело начнет стекать опасный аварийный ток к нейтрали трансформаторной подстанции.
Отключит ли его автоматический вводной выключатель — еще тот вопрос, на который нет однозначного ответа. Да, если и отключит, то неприятностей хватит с избытком.
Теперь разберем ситуацию, что происходит, если к системе TN-C в квартирный щиток дополнительно подключен дифференциальный автомат или УЗО.
При пробое изоляции и проникновении потенциала фазы на корпус ток утечки может и не возникнуть из-за высокого диэлектрического сопротивления корпуса. Это худший случай. А в лучшей ситуации диф орган его почувствует и отключит напряжение.
Разбираем дальше опасную ситуацию, когда уставка дифавтомата не обеспечивает отключение создавшегося аварийного режима. Представим, что человек притронулся к корпусу с потенциалом фазы и через его тело пошел ток замыкания на землю.
В этом случае подключение дифавтомата к сети TN-C однозначно оправданно. Он почувствует утечки и отключит питание, чем спасет человека от дальнейшего воздействия опасного тока.
Только здесь пострадавший какое-то время будет находиться под напряжением. Этот период связан с техническими возможностями защитного модуля. Ему требуется:
- выявить момент возникновения стекания тока фазы на контур земли;
- обработать информацию логической схемой;
- отключить питание разрывом силового контакта.
Суммарное время всех этих необходимых процессов происходит не мгновенно, а занимает порядка двух периодов синусоиды, зависит от конструкции защитного модуля и степени его быстродействия.
Опять же надо понимать, что самые быстрые и надежные защиты дешево стоить не могут по определению.
Выполняя подключение дифавтомата в однофазной сети без заземления, мы полностью не исключаем риски попадания человека под действие электрического тока во время возникновения аварийной ситуации. Однако защитный диф орган резко ограничивает время протекания аварийного процесса.
Приходим к простому выводу.
Дифференциальный автоматический выключатель, установленный в бытовой проводке, работающей по системе заземления TN-C, способен спасти жизнь человека и уменьшить вредное воздействие электрического тока.
Как вы будете решать этот вопрос: ставить дополнительный модуль защиты в старую проводку или не пользоваться им зависит только от вас. Никто из посторонних людей не станет заботиться о вашей судьбе.
На всякий случай рекомендую посмотреть видеоролик владельца Советы электрика, в котором он наглядно объясняет, как УЗО работает без заземления и стоит ли его использовать в системе электроснабжения по схеме TN-C.
Варианты схем
Нельзя сказать, что существует одна конкретная схема. Каждый случай имеет свои особенности, поэтому подключение УЗО может производиться по-разному. Во-первых, устройство применяется в сетях однофазного и трёхфазного напряжения (это уже две разные схемы). Во-вторых, можно установить УЗО на вход и защитить таким образом от токовых утечек всю квартиру. А можно производить монтаж устройств для каждой отдельной линии, тем самым защищая только определённый участок электрической сети.
Пример подключения УЗО в однофазной сети на видео:
Так как схема для подключения УЗО имеет несколько вариантов, очень важно, чтобы вы могли их читать. Сейчас в паспортах многих электробытовых приборов и техники указано, как и через какой тип УЗО необходимо выполнять их подключение к электрической сети
Рассмотрим, как правильно подключить УЗО, на нескольких общих примерах
Рассмотрим, как правильно подключить УЗО, на нескольких общих примерах.
Что такое однофазная сеть?
При однофазной электрической сети потребители запитаны по двум проводникам – фаза и рабочий ноль. Номинальное напряжение в таких сетях – 220 В.
Однофазная сеть может быть двухпроводного и трёхпроводного исполнения. В первом случае используется два проводника – фазный и нулевой, на схемах они обозначаются английскими буквами «L» и «N».
Второй вариант помимо фазы и ноля предусматривает ещё наличие проводника защитного заземления (его обозначение «РЕ»). Основная функция этого заземляющего провода – дополнительно защитить людей от поражения электрическим током. За счёт его подсоединения к корпусам электроприборов, в случае замыкания фазы на корпус произойдёт отключение электропитания. Это спасёт и жизнь человека, и саму технику от перегорания.
А теперь поговорим о том, какой может быть схема подключения УЗО в однофазной сети.
Подключение на входе (в однофазной сети)
В этом случае монтаж УЗО производится в щитке после вводного двухполюсного автомата. Вслед за устройством защитного отключения располагаются отходящие автоматические выключатели. Такая схема включения УЗО обеспечивает одновременную защиту от токовых утечек всем отходящим потребителям.
Недостаток схемы в сложности поиска места повреждения. Например, произошло замыкание фазы на металлический корпус какого-то бытового прибора, включенного в данный момент в розетку.
Происходит срабатывание УЗО, в квартире исчезает напряжение. Если в это время в розетки были включены несколько приборов, то сразу определить повреждённый будет проблематично.
Такая схема имеет и положительные стороны. За счёт того, что используется только одно устройство защитного отключения, монтаж распределительного щитка обойдётся дёшево, да и сам он будет небольших размеров.
Имейте в виду, что широкое распространение получила ещё одна разновидность такой схемы, в ней между вводным автоматом и УЗО принято устанавливать счётчик электрической энергии.
Подключение на входе и на отходящих линиях (в однофазной сети)
При таком варианте схемы установка УЗО производится после вводного автоматического выключателя и ещё на каждую отходящую линию.
О том, что такое селективность поговорим чуть ниже.
Например, произошла утечка тока на одной из отходящих линий. Должно сработать устройство, которое защищает именно эту группу.
Если по каким-то причинам УЗО не отработало, то через определённое время (это называется выдержкой времени) отключится общее УЗО на входе, оно как бы подстраховывает отходящее.
Несомненный плюс такой схемы в том, что в момент повреждения будет отключаться только аварийная линия, а во всей остальной квартире подача напряжения не прекратится.
Недостатки подобной схемы в больших габаритах распределительного щитка и в дороговизне (УЗО – вещь не дешёвая, а при таком варианте их понадобится несколько).
На видео сравнение нескольких схем подключения:
https://youtube.com/watch?v=EQs-iqz-kAE
Можно немного сэкономить и опустить в этой схеме однофазное УЗО на входе, то есть выполнить монтаж только групповых устройств на отходящих линиях. Многие электрики вообще считают вводное УЗО лишней тратой денег, потому что каждая линия уже имеет свою защиту. Но как мы говорили выше, оно является своеобразной подстраховкой, на случай если выйдет из строя групповое устройство. Поэтому здесь всё зависит от ваших финансовых возможностей. Есть деньги – монтируйте схему с УЗО на входе. Если так накладно, установите только отходящие устройства, это тоже будет замечательно. Многие люди совсем не ставят УЗО, предпочитая экономить средства на собственной безопасности.
Расчет мощности для УЗО
Каждый отдельный прибор имеет свою пороговую токовую нагрузку, при котором он будет нормально работать и не перегорит. Естественно она должна быть выше, чем совокупная токовая нагрузка всех приборов, подключенных к УЗО. Существует три типа схем подключения УЗО, для каждой из которых расчет мощности прибора свой:
- Простая одноуровневая схема с одним прибором защиты.
- Одноуровневая схема с несколькими приборами защиты.
- Двухуровневая схема защиты отключения.
Рассчитываем мощность для простой одноуровневой схемы
Простая одноуровневая схема характеризуется наличием одного УЗО, который устанавливается после счетчика. Его номинальная токовая нагрузка должна быть выше, чем суммарная токовая нагрузка всех потребителей, подключенных к нему. Предположим в квартире установлен бойлер мощностью 1.6 кВт, стиральная машина на 2.3 кВт, несколько лампочек суммарно 0.5 кВт и другие электроприборы на 2.5 кВт. Тогда расчет токовой нагрузки будет следующим:
(1600+2300+500+2500)/220 = 31.3 А
Значит для данной квартиры необходимо будет устройство с токовой нагрузкой не ниже 31.3 А. Ближайшее УЗО по мощности на 32 А. Его хватит даже если все бытовые приборы будут включены одновременно.
Одним из таких подходящих приборов является УЗО ЭРА NO-902-126 ВД63, рассчитанный на номинальный ток в 32 А и ток утечки в 30 мА.
Рассчитываем мощность для одноуровневой схемы с несколькими приборами защиты
Такая разветвленная одноуровневая схема предполагает наличие дополнительной шины в устройстве счетчика, от которой отходят провода, формирующиеся в отдельные группы для отдельных УЗО. Благодаря этому можно установить несколько приборов на разные группы потребителей или на разные фазы (при трехфазном подключении сети). Обычно отдельное УЗО устанавливается на стиральную машину, а остальные приборы монтируются для потребителей, которые формируются в группы. Предположим вы решили установить УЗО для стиральной машины мощностью 2.3 кВт, отдельный прибор для бойлера мощностью 1.6 кВт и дополнительное УЗО для остального оборудования суммарной мощностью 3 кВт. Тогда расчеты будут следующими:
- Для стиральной машины — 2300/220 = 10.5 А
- Для бойлера — 1600/220 = 7.3 А
- Для остального оборудования — 3000/220 = 13.6 А
Учитывая расчеты для данной разветвленной одноуровневой схемы потребуется три прибора мощностью 8, 13 и 16 А. В большинстве своем такие схемы подключения применимы для квартир, гаражей, временных построек и т.д.
Кстати, если не хотите особо заморачиваться с монтажом подобной схемы, то обратите внимание на переносные УЗО-адаптеры, которые можно быстро переключать между розетками. Они рассчитаны на один электроприбор
Рассчитываем мощность для двухуровневой схемы
Принцип расчета мощности устройства защитного отключения в двухуровневой схеме такой же, как и в одноуровневой, с единственной разницей в наличии дополнительного УЗО, расположенного на вводе в квартиру, до счетчика. Его номинальная токовая нагрузка должна соответствовать суммарной токовой нагрузке всех приборов в квартире включая счетчик. Отметим наиболее распространенные показатели УЗО по токовой нагрузке: 4 А, 5 А, 6 А, 8 А, 10 А, 13 А, 16 А, 20 А, 25 А, 32 А, 40 А, 50 А и т.д.
УЗО на вводе защитит квартиру от возникновения пожара, а приборы, установленные на отдельные группы потребителей, защитят человека от поражения электрическим током. Данная схема наиболее удобная в плане ремонта электропроводки, так как позволяет отключать отдельный участок без отключения всего дома. Также, если нужен будет ремонт кабельных систем на предприятии, не придется отключать все офисные помещения, а значит не будет массовых простоев в работе. Единственным минусом являются немалые затраты на установку УЗО (зависит от количества приборов).
Если вам необходимо выбрать УЗО на группу автоматов для однофазной сети, то можем посоветовать модель ЭРА NO-902-129 ВД63 с номинальной токовой нагрузкой в 63 А — этого с головой хватит на все электроприборы в доме.
Таблица мощностей УЗО
Если вы думаете о том, как легко и быстро подобрать УЗО по мощности, таблица, приведенная ниже в этом поможет:
| Суммарная мощность нагрузки кВт | 2.2 | 3.5 | 5.5 | 7 | 8.8 | 13.8 | 17.6 | 22 |
| Тип УЗО на 10-300 мА | 10 А | 16 А | 25 А | 32 А | 40 А | 64 А | 80 А | 100 А |
Методы подключения
Известны четыре варианта подключения:
- Подключение двухполюсного к однофазной сети.
- Подключение четырехполюсного к трехфазной сети с применением нейтрали.
- Подключение четырехполюсного к трехфазной сети без использования нейтрали.
- Подключение четырехполюсного в однофазной сети.
Рассмотрим каждый случай в отдельности.
Подключение двухполюсного УЗО к однофазной сети
Двухполюсный УЗО к однофазной сети
Среди всех перечисленных методов подключения, это, пожалуй, самая распространенная схема. При ее подключении отсутствуют сложные обороты. Более того, такой прибор можно подключить и самостоятельно. Для этого на корпусе или в паспорте необходимо узнать, где именно на автомате располагается нейтраль или ноль, а также фаза. Как правило, на автомате указаны такие знаки 1,2 и N. 1 – подразумевает приходящий фазный проводник, 2 – исходящий фазный проводник и N обозначает ноль или нейтраль.
Бывали случаи, когда устройство выходил из строя. Почему? Все дело в том, что через него прошел ток, превышающий его номинальный рабочий ток. Чтобы такого не было в вашем случае, покупайте прибор с как можно с большим номинальным рабочим током
Более того, при подключении важно соблюдать правильную последовательность. Иначе в процессе его эксплуатации могут возникнуть проблемы
Например, если при подключении перепутать клеммы ноль с фазой, то прибор сразу выйдет из строя.
Подключение четырехполюсного УЗО к трехфазной сети с применением нейтрали
Четырехполюсный УЗО трехфазная сеть, нейтраль
Такой метод подключения также достаточно распространен. Принцип его подключения практически ничем не отличается от однофазной сети. Только в этом случае монтируется четырехполюсной УЗО. В нем имеется четыре приходящих провода, которые на автомате обозначаются так А, В, С и ноль (N). Как правило, схема подключения указана на корпусе автомата. Единственное отличие может заключаться в том, что на четырехполюсном приборе ноль может находиться с другой стороны. Самое главное, правильно подключить выходы и входы.
Такие УЗО используются для защиты от пожара электропроводки на большие токи утечки. Если использовать его для защиты от поражения током человека, то рекомендуется использовать точку утечки, которая равняется от 10 до 30 мА.
Для самой же защиты устройства непосредственно перед ним монтируется автоматический выключатель.
Также при подключении крайне важно соблюдать цветовую маркировку провода, а также подключение нулевого и фазного проводника
Подключение четырехполюсного УЗО к трехфазной сети без использования нейтрали
Подключение к трехфазной сети без нейтрали
Данную схему используют в большинстве случаев для подключения трехфазных электродвигателей. Автомат отключит его от сети, как только возникнет небольшое замыкание обмоток. Для подключения трехфазного двигателя необходимо три фазы питающего напряжения, а именно А, В и С. Также потребуется защитный проводник РЕ, который будет служить в качестве заземления корпуса. В результате нет смысла приобретать пяти жильный провод, а достаточно будет четыре жилы.
Подключение четырехполюсного УЗО в однофазной сети
Четырехполюсный УЗО однофазная сеть
Это использование можно смело назвать нерациональным и целесообразным. Однако в некоторых случаях это единственное верное решение. Например, если в будущем вы планируете расширить электропроводку, переведя ее на трехфазную сеть или добавить несколько однофазных сетей. Более того, такую схему используют в случаях временного использования аварийной замены неисправного двухполюсного УЗО. Подключение проходит достаточно просто. Для этого ноль и фаза подключается к соответствующей клемме. При этом подключение фазного проводника на клемму выполняется только в том случае, если подключена в данный момент кнопка «Тест». Такая клемма располагается рядом с нулевой.
