УЗО - устройство защитного отключения

Часто вохникают вопросы: зачем нужны УЗО?, как они устроены?, чем отличаются от известных и привычных нам АЗС?, действительно ли надежно защищают человека от поражения электротоком? Мы сочли необходимым остановиться на этой теме более подробно.

Опасность прикосновения к находящимся под напряжением проводникам и электрическим аппаратам стала очевидной уже на заре электротехники. Случаи попадания под напряжение приводили порой к трагическим последствиям. Полностью обезопасить от этого невозможно, поэтому и были предприняты попытки создать быстродействующие устройства защитного отключения (УЗО).

Впервые УЗО было разработано и запатентовано в Германии в 1928 г. Оно позволяло снять напряжение за 0,1 сек, если ток через человека превышал 10 мА (смертельный ток составляет порядка 100 мА). Испытания этого устройства на добровольце закончились успешно: УЗО сработало четко и «подопытный» испытал лишь слабый удар электрического тока (правда, от участия в дальнейших экспериментах отказался). С тех пор УЗО интенсивно совершенствуют и широко используют во всех развитых странах.

Рассмотрим однофазные УЗО которые не раз обсуждались здесь bruslandiya.ru применяемые в быту В них в качестве датчика тока, протекающего через тело человека, обычно применяют двухобмоточный трансформатор тока (см рис.), по одной из секций первичной обмотки I которого течет ток фазы !ф к нагрузке. а по другой секции II - ток i0, уходящий по нулевому проводу (см. рис.). При отсутствии разницы (исправная электропроводка) эти два тока равны !ф = i0,HO направлены в секциях I и II встречно. Поэтому их воздействие на сердечник 1 трансформатора тока отсутствует (|ф - i0 = ip = 0) и во вторичной обмотке III тока нет 1щ = 0

В случае прикосновения человека к токоведущей части, через него потечет ток, определяемый электрическим сопротивлением тела и опоры, на которой он стоит или которой ка сается. Если это сухой деревянный пол, то величина тока ip будет исчезающе мала (ip = 0) и состояние сердечника I и человека не изменятся. Если это будет мокрый пол. батарея центрального отопления, к которой прикоснулись, или грунт, величина ip окажется заметной, определяемой в основном сопротивлением тела, что человек немедленно почувствует. Заметим что электрическое сопротивление человека изменяется в значительных пределах, например, уменьшается при повышении влажности кожи и при потении. Особенно сильно оно снижается от увеличения концентрации алкоголя в крови (!). На снижение сопротивления тела среагирует трансформатор, у которого только в секции окажется больше тока секции II на величину тока ip, ответвляющегося через тело человека непосредственно в заземление нулевого провода на подстанции.

Из-за нарушения равенства ампер-витков в этих секциях в сердечнике возникнет магнитныи поток, пропорциональный ip, который, воздействуя на обмотку III. вызовет в ней ток i|n = ip. Этот ток, протекая по электромагниту 2, переместит защелку входного автомата, и пружина 3 его отключит. Для систематической проверки исправности УЗО существует имитатор повреждения в виде резистора и кнопки, нажимая которую создают неравенство токов i, и in и убеждаются в исправности всех узлов прибора.

Рассмотренные схема и конструкция УЗО отличаются простотой и дешевизной, гарантированно обеспечивают ток срабатывания от 10 мА и время отключения, не превышающее десятых долей секунды Они способны не только защитить человека, но и индицировать ухудшение изоляции электропроводки, могущее по мере развития дефекта привести к возгоранию. К сожалению, высокая чувствительность и простота здесь достигнуты только за счет увеличения габаритов изделия 1 и очень тщательного, качественного (прецизионного) изготовления механизма расцепления 2 входного автомата, что объясняется малой энергией сигнала, формируемого обмоткой III. Такие УЗО выпускают во многих развитых странах, отечественная промышленность пока их не производит. Купить импортный прибор можно и в наших магазинах.

УЗО в которых энергия для срабатывания механизма расцепления 2 усиливается с помощью электронной схемы (пунктир 4), имеют 1 меньших размеров и более «дубовые» защелку и пружину. Такие УЗО производят и в России. К сожалению их схемы по сложности не уступают небольшому радиоприемнику и, самое главное, не обеспечивают полной безопасности. Все дело в том, что при исчезновении напряжения питания они перестают выполнять свои защитные функции. Так например, при исчезновении «нуля» на входе (обрыв нулевого провода) случайное касание к оставшейся фазе может кончиться плачевно -отключения входного автомата не произойдет.

Конечно, такое совпадение - пропадание нуля и неосторожное касание провода - случается не часто, но жизнь человека не заслуживает и такого риска, не правда ли?

Г. Черников, кандидат технических наук
По материалам журнала "ДОМ"
Дата размещения: 28-12-2011, 09:40