Почему УЗО должно быть номиналом выше автомата
Номинальный ток защитных устройств выбирается не произвольным образом, а согласно требованиям нормативных документов. Если уставка автоматического выключателя определяется максимальным током кабеля, то этот параметр у ВДТ (выключателя дифференциального тока) служит предметом споров.
Некоторые специалисты считают, что номинальный ток этих приборов должен совпадать, другие приводят много аргументов, почему УЗО должно быть номиналом выше автомата.
Зачем УЗО устанавливают вместе с автоматом
Эти приборы защиты подключаются последовательно в одной линии, но имеют различные защитные функции. Поэтому они устанавливаются комплектом. Кроме того, монтаж УЗО вместе с автоматом предписывается ПУЭ п.7.1.76.
Автоматический выключатель
Перегрузка кабельной линии может привести к нагреву токопроводящей жилы выше предельно допустимой температуры, для большинства видов кабелей составляющей 60-80 °С. При этом разрушается изоляция, что может привести к короткому замыканию и даже пожару.
Отключение питания в данной ситуации производится при помощи теплового расцепителя. Время отключения обратно-пропорционально степени перегрузки.
Особенно опасным является короткое замыкание в линии или электроприборе. При этом сила тока ограничена только сопротивлением токопроводящих жил и может быть в сотни раз выше номинального. В данной ситуации срабатывает максимальный расцепитель, время отключения которого должно быть не более 0,02 мс.
Автоматический выключатель срабатывает только при появлении в сети сверхтока и не может защитить человека от поражения электрическим током. Для этого используются выключатели дифференциального тока, такие, как УЗО и дифавтоматы.
Устройство защитного отключения или ВДТ
Этот прибор срабатывает при повреждении изоляции или попадании человека под напряжение. При этом через организм или контур заземления начинает протекать ток, который называется «ток утечки».
Внутри дифференциального выключателя имеется трансформатор тока, который при помощи первичных обмоток следит за появлением этого тока. Отключение питания производится при помощи встроенного реле, команду которому даёт вторичная обмотка трансформатора.
Именно его контакты в первую очередь определяют номинальный ток аппарата, поэтому перед тем, как выбрать УЗО, необходимо узнать параметры вышестоящего автомата.
Согласно первому правилу Кирхгофа ток в нулевом и фазном проводниках должен быть одинаковым. Это равенство нарушается, а ток во вторичной обмотке появляется, только в том случае, если ток начинает протекать по «незапланированному» пути — через человека или заземление.
При появлении в сети сверхтока ток в проводниках остаётся одинаковым и аппарат остаётся включённым вплоть до выхода его из строя.
Для отключения питания в таких ситуациях необходимо использовать автомат или другое защитное устройство и номинал УЗО и автомата должны, как минимум, совпадать, а лучше, если ток УЗО будет на одну ступень выше выключателя.
Совет! Для экономии места в щитке рекомендуется вместо этих двух устройств использовать одно, выполняющее функции обоих аппаратов. Это дифференциальный автомат, или дифавтомат. |
Что такое времятоковая характеристика автомата
Отключение автоматического выключателя при перегрузке происходит не мгновенно. Время срабатывания защиты зависит от степени превышения тока сети над номинальным. Этот параметр называется времятоковая характеристика и имеет вид графика, на котором имеются три контрольные величины:
- Ток условного неотключения Iун=1,13In. При этой перегрузке тепловая защита не сработает и автомат будет включённым всё время работы.
- Ток условного расцепления (отключения) Iур=1,45In. Это сила тока, при которой защита сработает только через час.
- Ток мгновенного расцепления. Указывает, при какой перегрузке сработает максимальная защита. В зависимости от типа устройства может превышать номинальный ток аппарата в 3-20 раз.
Таким образом, ток в сети, подключённой к автомату, например, 16 А, может длительное время достигать 23 А, что негативно влияет на контакты и обмотки трансформатора включённого в линию УЗО.
Почему УЗО выбирают на ступень выше?
Перегрузка и перегрев любого электроприбора негативно влияет на его работоспособность. В результате перегрева разрушаются пластиковые элементы, выгорают контакты и выходит из строя изоляция провода, которым намотаны катушки.
Поэтому желательно выбирать номинальный ток УЗО из стандартного ряда на одну ступень больше. Это уменьшит нагрев аппарата даже если через вышестоящий автомат протекает ток условного расцепления, который в 1,45 выше номинального.
Это правило целесообразно применять не только при выборе ВДТ, но и для реле напряжения и сечения проводов. Однако существуют устройства, которые нельзя устанавливать на ступень выше расчётных — это сам автоматоматический выключатель и дифавтомат, в котором совмещены функции самого автомата и УЗО.
Аналогичным образом определяется номинал УЗО на группу автоматов. Существует два способа расчёта параметров:
- Вышестоящий автомат и несколько нижестоящих . Это самая распространённая схема квартирной электропроводки, при которой устанавливается одно устройство защитного отключения для всей квартиры. В этой схеме параметры УЗО выбираются на шаг выше вводного автоматического выключателя. Количество и параметры отходящих линий при этом не учитываются.
- Подключение к одному УЗО нескольких отходящих линий. Такая схема используется при вводном автомате с большой уставкой и отходящих линиях с намного меньшим током. Минимальный ток выключателя дифференциального тока определяется исходя из суммы токов всех нижестоящих автоматов, при этом выбирается ближайшее бОльшее значение из стандартного ряда номинальных значений. Рекомендуемые параметры должны быть на одну ступень выше.
Какой должен быть номинал УЗО по сравнению с номиналом автомата?
Для предотвращения перегрузки защитного устройства номинальный ток УЗО должен быть выше, чем у соответствующего автоматического выключателя.
Однако этот параметр выбирается не произвольно, а из ряда стандартных значений, из которых также берётся номинальный ток автомата. Причём если мощность защитных аппаратов может быть любой, начиная с 0,5А и заканчивая 63А и более, то ток УЗО может быть от 6 до 125А.
Поэтому, зная, почему УЗО должно быть номиналом выше автомата, определяем его параметры, исходя из тока выключателя и ряда стандартных значений — 6; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 125 А.
Для самых распространённых моделей автоматов они составляют:
- АВ 10 А — УЗО 16 А;
- АВ 16 А — УЗО 25 А;
- АВ 25 А — УЗО 32 А.
Важно! Уставка дифференциального тока не зависит от номинального тока и не может быть больше 30 мА если УЗО применяется для защиты людей от поражения электрическим током. |
Максимальный ток УЗО
Несмотря на то, что промышленностью выпускаются УЗО с номинальным током до 125 А, установка таких приборов в квартирных щитках не рекомендуется. Это связано с тем, что даже в исправном электрооборудовании и кабельных линиях имеется ток утечки, величина которого зависит от мощности аппарата и длины кабеля.
Данная ситуация отображается в нескольких пунктах ПУЭ:
- 7.1.82 и 7.1.79. Согласно этому документу уставка тока утечки дифавтомата не может быть больше 30 мА;
- 7.1.83. Согласно этому пункту Правил допустимый ток утечки составляет около 4 мА на 1 кВт мощности и 1 мА на 100 м линии.
- В этом же пункте указано, что нормальный ток утечки линий, подключенных к одному УЗО, не должен превышать 10 мА.
Следовательно, максимальная мощность оборудования не должна быть больше 2,5 кВт или 10 А. Именно такой номинальный ток имеют большинство бытовых приборов, таких как бойлер, посудомоечная и стиральная машины и такие аппараты подключаются к отдельным линиям с автоматом 16 А и УЗО 25 А.
На практике устанавливается ВДТ бОльшей мощности, но в этом случае повышается вероятность случайного срабатывания зашиты. Поэтому в сетях с вводным автоматом большой мощности целесообразна установка нескольких УЗО и разделение электроприборов на группы.
Можно ли установить УЗО и автомат одинакового номинала?
Несмотря на то, что УЗО рекомендуется устанавливать на ступень выше номинального тока автомата, в правилах такого требования нигде не указано. Более того в пункте 7.1.75 ПУЭ сказано что устройство защитного отключения должны обеспечивать надежную защиту с учетом возможных перегрузок.
Какое мое мнение? Я сторонник того что УЗО и автомат можно устанавливать одинакового номинала.
Тем более что производители этого не запрещают. Как сказано у того же IEK: последовательно с УЗО должен быть АВ, который меньше или равен номиналу УЗО.
Вывод
Основной причиной того, почему УЗО должно быть номиналом выше автомата, является необходимость предотвратить перегрузку аппарата и его преждевременный выход из строя.
Однако при слишком большом количестве и мощности электроприборов повышается вероятность ложных срабатываний, поэтому желательно разделить электроприборы на группы, каждая из которых будет отключаться отдельным автоматом.
Дротокрут: Сообщество успешных электриков
Этот пост для того, чтобы обосновать свое мнение в споре с Дмитрием с сайта «Заметки электрика» (сайт периодически читаю и обычно использую для своих советов :)).
На его сайте имеется информация, что если линию защищает автомат на 40 А, то при токе нагрузки выше номинального, например 45.4 А, УЗО номиналом 40 А может перегреться, поплавиться и выйти из строя. Поэтому Дмитрий советует ставить УЗО номиналом на ступень выше номинала автомата.
Считаю этот совет необоснованным, о чем сообщил в комментарии и в качестве подтверждения привел информацию по использованию модульной продукции на DIN-рейку от компании Шнайдер Электрик серии Easy 9. Файл утащил с официального сайта. Напомню, что это серия обычного качества для использования дома.
Информацию искал на сайте Шнайдер Электрик, так как это известная компания с хорошей поддержкой (о чем можно убедиться в посте про обжатие многопроволочного провода под автомат).
На сайте Дмитрия ссылка и название серии модульной продукции в комментарий не попали, то есть комментарии режутся, поэтому привожу информацию тут.
Как видно на схеме, на вводе установлен как раз 40 А автоматический выключатель, а за ним 40 А устройство защитного отключения. И есть примечание, что УЗО должно быть защищено автоматом (номинал автомата не более номинала УЗО). Про то, что номинал УЗО должен быть обязательно выше номинала автомата, никакого упоминания нет.
Уверен, что любой другой хорошо зарекомендовавший себя производитель модульных автоматов, такой как ABB, Hager, Eaton, не требует установки УЗО номиналом на ступень выше номинала автомата, и УЗО от этого не плавится и не сгорает.
В Правилах устройства электроустановок (7-я версия, утащил файл себе), на которые сослался Дмитрий, рекомендацию ставить УЗО номиналом выше автомата не вижу.
Устройство защитного отключения можно ставить номиналом равным и более номинала автоматического выключателя.
Для дома может быть целесообразно купить, например, УЗО номиналом 40 А и поставить его под защиту своего вводного 25 А автомата с надеждой на увеличение предоставленной мощности в будущем, чтобы не покупать потом УЗО большего номинала. Но можно ограничиться УЗО, номинал которого равен номиналу автомата, то есть 25 А УЗО для 25 А автомата.
Почему УЗО выбирают на ступень выше? (ВИДЕО)
При выборе устройства защитного отключения (УЗО) рекомендуется значение его номинального тока выбирать таким же, как номинал включенного последовательного с ним в цепь автоматического выключателя, или на ступень выше.
Почему желательно выбирать УЗО на ступень выше?
В качестве примера, рассмотрим самый типичный случай: имеется розеточная группа, выполненная кабелем сечением 3х2,5 мм2, защищаемая автоматическим выключателем С16. Для защиты этой группы необходимо подобрать УЗО.
Номинальный ток УЗО — это ток, который может проходить через него длительное время, не нарушая конструкции. Т.е. конструктивно механизм УЗО расчитан именно на этот ток. При его превышении возможно повреждение механизма.
Тепловой расцепитель автоматического выключателя начинает срабатывать в диапазоне токов 1,13-1,45 его номинального тока. Причем при значении тока в цепи 1,45 номинального тока, автомат должен отключиться в течении часа. Для автоматического выключателя 16А этот ток составит 23,2А.
Таким образом, если установить УЗО с номинальным током 16А, то при перегрузке линии на 45% (если в розетки этой группы будут включены много потребителей) через УЗО будет проходить ток 23,2А длительностью до 60 минут. Для механизма УЗО это не есть хорошо, оно будет работать с перегрузкой, что может привести к уменьшению срока его службы, и повлиять на надежность.
Посмотрите видео, в котором более наглядно рассмотрено, почему номинал УЗО выбирают на ступень больше, чем номинал автоматического выключателя.
Если выбрать устройство защитного отключения с номинальным током на ступень выше, т.е. 25А, то даже при перегрузке в сети, для УЗО это нормальный режим. И до срабатывания тепловой защиты автомата УЗО не будет перегружено проходящим через него током.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
- Модульные изделия серии City9 Set от Systeme Electric
- Мифы вокруг УЗО. Взгляд электрика
- Таблица выбора двухполюсных УЗО. Пример выбора
- Новинка от EKF. Дифференциальные автоматы АД-12 EKF Basic
- УЗО (Устройство защитного отключения)
- Новый однополюсный однофазный экономичный компактный (18мм) дифференциальный автомат Acti 9 iDif K
Автоматические выключатели и УЗО
Выключатель автоматический (ВА), аппарат защиты или коммутационный аппарат — это аппарат, автоматически выключающий защищаемую им электрическую цепь при несоответствующих режимах. А конкретно: перегрузке линии, коротком замыкании. Иными словами, сохраняет подключенное оборудование и проводку, если правильно подобран по характеристикам.
Технические характеристики автоматов
1. Номинальный ток
Предельная величина тока, до которой ВА не будет отключаться.
Зависимость номинального тока выключателя от окружающей среды
Чем выше температура воздуха, тем быстрее отключится автомат при превышении нагрузки.
Номинальный ток In, А | -40° | -30° | -20° | -10° | 0° | 10° | 20° | 30° | 40° | 50° |
1 | 1.35 | 1,3 | 1,25 | 1.20 | 1,15 | 1,1 | 1,05 | 1 | 0,93 | 0,88 |
2 | 2,7 | 2,6 | 2,5 | 2,4 | 2,3 | 2,2 | 2,1 | 2 | 1,9 | 1,8 |
3 | 4,05 | 3,9 | 3,75 | 3.60 | 3,45 | 3,3 | 3,15 | 3 | 2,8 | 2,6 |
4 | 5,4 | 5,2 | 5 | 4,8 | 4,6 | 4,4 | 4,2 | 4 | 3.70 | 3,5 |
5 | 6,75 | 6,5 | 6,25 | 6 | 5,75 | 5.50 | 5.25 | 5 | 4,7 | 4,5 |
6 | 8.10 | 7,8 | 7,5 | 7,2 | 6,9 | 6,6 | 6,3 | 6 | 5.60 | 5.30 |
8 | 11,2 | 10,6 | 10 | 9,6 | 9,2 | 8,8 | 8,4 | 8 | 7,4 | 7 |
10 | 13,5 | 13 | 12,5 | 12 | 11,5 | 11 | 10,5 | 10 | 9,3 | 8,8 |
13 | 17,7 | 17 | 16,3 | 15,6 | 15 | 14 30 | 13.70 | 13 | 12 | 11,4 |
16 | 21,6 | 20,8 | 20 | 19,2 | 18,4 | 17.60 | 16,8 | 16 | 14,9 | 14 |
20 | 27 | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 | 21 | 20 | 18,6 | 17.60 |
25 | 33,9 | 32,6 | 31,3 | 30 | 28,8 | 27,5 | 26,3 | 25 | 23,2 | 22 |
32 | 43,2 | 41,6 | 40 | 38,4 | 36,8 | 35,2 | 33,6 | 32 | 30.00 | 28,2 |
40 | 54 | 52 | 50 | 48 | 46 | 44 | 42 | 40 | 37,2 | 35,2 |
50 | 67,5 | 65 | 62,5 | 60 | 57.50 | 55 | 52,5 | 50 | 46,5 | 44 |
63 | 85 | 82 | 78,8 | 75,6 | 72,5 | 69,3 | 66,2 | 63 | 58,6 | 55,4 |
Зависимость коэффициента нагрузки выключателя от температуры окружающей среды при одиночной установке
Как видно из графика, автомат должен работать “по номиналу” при температуре 30°.
Зависимость коэффициента нагрузки выключателя от количества полюсов
2. Время-токовые характеристики отключения
Быстрота срабатывания при мгновенных перегрузках. Или по-простому: при включении пылесоса (холодильника, компрессора, электродвигателя и т.п.) возникает кратковременный огромный пусковой ток, если стоит ВА с неправильно подобранной время-токовой характеристикой, то он будет постоянно отключаться.
График скорости срабатывания
Данные графики характеризуют скорость срабатывания защиты при перегрузе. То есть при незначительном превышении номинального тока (I/In) скорость срабатывания низкая. Соответственно при увеличении нагрузки автомат быстрее сработает (отключится). Скорость срабатывания также зависит от характеристики.
3. Номинальное напряжение
Предельное напряжение постоянного или переменного тока, на которое рассчитан выключатель.
4. Номинальный ток отключения
Ток короткого замыкания (КЗ), при котором автоматический выключатель отключит отходящую линию и останется в работоспособном состоянии.
5. Класс токоограничения
Быстрота отключения в случае КЗ
6. Количество полюсов
Необходимое количество отключаемых проводов.
Пример ВА
- Номинальный ток — 10А;
- Время-токовая характеристика — С;
- Рассчитан на переменное напряжение — до 400В;
- Номинальный ток КЗ — 4500А;
- Класс токоограничения — 3.
- Количество полюсов — 1.
Выбираем данный автоматический выключатель для медного проводника D=1,5 мм 2 , выдерживающий 19 А. Максимальная подключаемая нагрузка – до 2,3 кВт.
Теперь тонкости. Автоматический выключатель отключается через час при токе I=1,13Iн, в данном случае 11,3 А и через 40 секунд I=1,45Iн, в данном случае 14,5 А.
Теперь сухие цифры:
- провод D=1,5 мм 2 , а автоматический выключатель 16А. ВА сработает через час, если нагрузка будет 18А и через 40 секунд, если 23,2А. Проводник выдерживает 19А (производства ГОСТ, ТУ производства меньше держат).
- провод D=2,5 мм 2 , а автоматический выключатель 25А. ВА сработает через час, если нагрузка будет 28,2А и через 40 секунд, если 36,2А. Проводник выдерживает 27А (производства ГОСТ, ТУ производства меньше держат).
Отсюда делаем вывод, чтобы автоматика срабатывала необходимо выбирать по проводнику или подключенному электрооборудованию. Никаких запасов в большую сторону быть не должно!
Время-токовая характеристика(ВТХ) необходимо для соблюдения селективности в щите автоматике.
В быту распространены ВА с ВТХ «В», «С» и «D», по убыванию в чувствительности соответственно. Чаще встречаются с характеристикой «С». Обратимся к схеме.
В случае короткого замыкания(КЗ) должен отключится автоматический выключатель №2, но на практике т.к. номиналы и ВТХ ВА №1 и 2 одинаковы, то может отключится раньше ВА №1. Чтобы такого не происходило поступают следующим образом: если позволяет сечение проводов, то увеличивают номинал выключателя №1, к примеру С16. Но если нет возможности, то ставят либо ВА №1 с ВТХ менее чувствительную: D10, либо ВА №2 с ВТХ более чувствительной: В10. Правильное срабатывание ВА на поврежденном участке и есть селективность, но это только часть общей картины.
Вот как надо поступать в таких ситуациях:
А вот самую главную роль играет производитель автоматики. Даже правильно подобранный ВА китайского производителя не гарантирует защиту, в случае ненормальных режимах работы. Он либо сработает и потом выйдет из строя, либо не сработает и выйдет из строя. Советую это запомнить и учитывать при выборе.
Конструктивные особенности автоматов
В режиме короткого замыкания благодаря быстродействию механизма выключателя (пружинки) ток не успевает достичь максимального значения.
Возможность работы в любом положении.
Возможно подключение нагрузки как к верхним, так и к нижним зажимам.
Дифференциальные автоматы и УЗО
Устройство защитного отключения (УЗО) – защитный выключатель, срабатывающий при утечке тока. ВНИМАНИЕ! Не защищает от перегрузки и КЗ, устанавливается только вместе с автоматическим выключателем!
Принцип работы основан на разнонаправленности токов, сумма которых равна 0, I1 + I2=0. При нарушении изоляции, если это электроприбор с металлическим корпусом, который заземлен, ток потечет на землю, соответственно I1 + I2≠0 и сработает УЗО. А вот если корпус не заземлен, то ток не потечет, а будет «дежурить» на корпусе, пока человек не прикоснется. Произойдет утечка, УЗО отключит линии, но человек почувствует удар током. Поэтому обязательным условием правильной работы УЗО является наличие контура заземления и заземление металлических корпусов и деталей электроприборов.
Технические характеристики УЗО
1. Номинальный ток
УЗО не защищает от сверхтоков, поэтому его номинал должен быть больше номинала ВА.
2. Ток утечки
Ток утечки подбирается в зависимости от оборудования или характеристик помещения. Чувствительность срабатывания от 10 до 300 мА.
К примеру в ванной комнате без стиральной машины необходима чувствительность 10 мА, для розеток в комнате и оборудования — 30 мА, а для противопожарного и общего УЗО — 100 или 300 мА.
3. Характеристика дифференциального тока
Есть ток утечки постоянного, переменного и пульсирующего характера. В большинстве электроприборов при пробое изоляции происходит «утекание» пульсирующего или постоянного тока. Соответственно есть УЗО реагирующие только на переменный ток (они дешевле) а есть реагирующие на все токи утечки.
4. Номинальное напряжение и частота
Предельное напряжение постоянного или переменного тока, на которое рассчитано УЗО и частота работы в сети (в РФ 50Гц поэтому иногда не указывают на лицевой стороне).
5. Номинальный ток отключения
Ток короткого замыкания (КЗ), при прохождении которого УЗО останется в работоспособном состоянии.
6. Количество полюсов
Зависит от количества фаз в сети. Двухполюсные — для однофазной сети. Четырёхполюсные — для трёхфазной.
Пример УЗО
- Номинальный ток — 32 А;
- Ток утечки — 30 мА;
- Характеристика дифференциального тока — реагирует только на переменный ток утечки;
- Рассчитан на переменное напряжение — до 230В 50Гц;
- Номинальный ток КЗ — 3000А.
- Количество полюсов — 2.
Выбираем данное УЗО для автоматического выключателя номиналом до 25А.
Существуют аппараты защиты, совмещающие в себе УЗО и ВА, их называют дифференциальные автоматические выключатели. Советуем устанавливать для экономии места в щите.
Конструктивные особенности УЗО
Не имеет собственного потребления электроэнергии.
Дугогасительные элементы в каждом полюсе.