Для чего предназначены внутренние устройства молниезащиты и как они работают при разрядах
Стихийное возникновение молнии происходит внезапно, создавая огромные разрушения.
Защитить дом от него позволяет внешняя молниезащита, состоящая из молниеприемника, распложенного над крышей, а также молниеотвода и контура заземления.
Ток разряда, проникающий кратковременным импульсом по подготовленной цепи, имеет очень большую величину. Он наводит в близкорасположенной проводке здания и токопроводящих частях перенапряжения, способные сжечь изоляцию, повредить бытовые приборы.
Предотвратить опасные последствия грозового разряда предназначены внутренние устройства молниезащиты, представляющие собой комплекс технических устройств и приборов на основе модулей УЗИП с подключением их к системе заземления.
Они надежно работают не только при непосредственном ударе молнии по дому, но и гасят разряды, попадающие в:
- питающую ЛЭП;
- близлежащие деревья и строения;
- почву, расположенную рядом со зданием.
Если с ударом по ЛЭП обычно вопросов не возникает, то в последних двух случаях перенапряжение способно импульсом проникнуть в домашнюю проводку по контуру земли, трубам водопровода, канализации, другим металлическим магистралям, как показано на самой первой картинке
Работа внутренней молниезащиты происходит за счет подключения проникшего высоковольтного импульса на специально подобранный разрядник или электронный элемент — варистор.
Он включается на разность двух потенциалов и для обычного напряжения обладает очень большим сопротивлением, когда токи через него ограничиваются, не превышают нескольких миллиампер.
При попадании на схему варистора аварийный импульс открывает полупроводниковый переход, замыкая его накоротко. Через него начинает стекать опасный потенциал на защитное заземление.
После варистора опасное напряжение значительно ограничивается. На базе этих электронных компонентов созданы современные модули защиты — УЗИП.
Схема подключения УЗО без заземления
Чтобы надежно работало УЗО, нужна трехпроводная сеть – это двухпроводная электрическая сеть с дополнительным защитным заземлением. Заземление устанавливается с целью защиты человека от тяжелого поражения электрическим током при пробое фазы на корпус электроприбора.
В этом случае имеет место короткое замыкание и сработает электромагнитная защита автоматического выключателя. УЗО также защищает человека от воздействия электрического тока при аварийной утечке тока. Подключается УЗО фазным и нейтральным проводом на верхние клеммы.
С нижних клемм выходят фаза и ноль для нагрузки. Если нет утечек тока, то ток фазы и нейтрали будет идентичным, УЗО не сработает. Если произошла утечка тока, то УЗО вычислит ее и отключит электрическую цепь от сети. Таким образом, УЗО вычисляет токи фазного и нейтрального проводов и при обнаружении разницы токов включается механизм защиты.
Это можно показать на примере. Если возникла аварийная ситуация, произошел пробой изоляции, и фаза появилась на корпусе электрической плиты, то до прикосновения человека УЗО работает в режиме ожидания и не отключается, а при прикосновении человека к токопроводящему корпусу электрической плиты возникает ток утечки по пути – фазовый провод, корпус плиты, человек, токопроводящий пол, что заставит сработать защитный механизм.
Подключение УЗО без заземления
Строительство новых домов предусмотрено с защитным заземлением. При подключении УЗО к однофазной сети с заземлением при нарушении изоляции и замыкании сетевого провода на корпус электроприбора, возникнет ток утечки, который замкнется на токопроводящий корпус электроприбора и сработает защита УЗО.
Давайте представим, что защитное заземление отсутствует. УЗО не сработает до появления тока утечки, а он появится при случайном прикосновении человека к токопроводящему корпусу электроприбора. Ток утечки пройдет по пути сетевого провода, корпус электроприбора и человека стоящего на полу, в результате сработает механизм защиты УЗО.
Схема подключения УЗО с защитным заземлением
Что же получается? При наличии заземления корпуса электроприбора в аварийной ситуации сработает УЗО без прикосновения человека к корпусу прибора, так как возникает ток утечки через заземляющий проводник. В случае отсутствия защитного заземления ток утечки УЗО появится только при касании человека к корпусу находящемуся под напряжением. Во втором варианте человек становится «подопытным кроликом».
Однако время срабатывания защиты УЗО составляет миллисекунды, и человек не почувствует воздействие электрического тока. Даже при полном наличии фазы на корпусе бытового устройства, в лучшем случае вы почувствуете легкое пощипывание. Какую схему подключения УЗО выбрать решать вам.
Однако я советую выбрать установку УЗО с заземлением, и более безопасной защитой. В доме не сложно сделать контур защитного заземления, а в квартире защитное заземления можно взять с корпуса электрощита в подъезде и развести провод заземления по плинтусу к розеткам мощных потребителей тока – это стиральная машина, бойлер, электроплита, розетки в ванной.
Подключение УЗО в двухпроводной сети
Возможны два варианта схемы подключения УЗО без заземления. Для первого случая выбираем УЗО с током утечки 100 мА и рассчитанным на номинальный ток нагрузки всей квартиры, допустим 32 А. Тогда схема будет выглядеть так: – вводной автомат 40 А, учет, УЗО 32 А, автоматы разных групп потребителей.
Схема подключения одного УЗО без заземления
У такой схемы есть большой недостаток, при срабатывании защитного механизма УЗО отключается квартира полностью, и для обнаружения неисправности придется лазить по всей квартире. Еще один недостаток такой схемы – это низкая чувствительность УЗО. Ток в 100мА более чувствителен для человека. Вторая схема хоть и дороже, но не имеет этих недостатков.
Схема подключения нескольких УЗО без заземления
Эта схема УЗО без заземления содержит – вводной автомат, счетчик, групповые автоматы и УЗО для выбранных автоматов. УЗО выбирается в этой системе на ток 30 мА. При возникшей утечке тока сработает та УЗО, на линии которой возникла неисправность в электрической цепи. На остальных группах автоматов будет присутствовать сеть. Во время подключения УЗО в двухпроводную сеть должны учитываться следующие моменты.
1.Так как УЗО не имеет защиту от к. з. и перегрузки, перед ним нужно ставить автомат. Номинальный ток УЗО выбирается на порядок выше номинального тока автоматического выключателя, так как УЗО может выйти из строя при токах которые больше его номинального значения.
2.Нейтральный провод с выхода УЗО идет только на розетку потребителей, соединять с другими нулевыми проводами нельзя, чтобы не было ложных срабатываний.
Принцип работы устройства
В случае возникновения тока утечки в проводке помещения, на отходящих и приходящих клеммах УЗО появляется разность показателей токов. В этот момент защитный предохранитель устройства сопоставляет величину тока утечки с номинально допустимой и заставляет устройство срабатывать в случае превышения допустимой величины. Происходи так называемое аварийное выключение.
Графический пример работы УЗО во время образования в сети тока утечки. Ток на выходе из УЗО больше по своей величине чем ток на входе. Баланс нарушен, вследствие чего размыкается контакт.
Принцип работы устройства
Пример действий устройства при возникновении утечки в цепи, приходящей к УЗО. В этом случае баланс токов на входе и на выходе устройства не нарушается, устройство не работает:
Реакция устройства на возникновение утечки на различных участках цепи
Основной конструктивный элемент УЗО выполнен в виде трансформатора тока 1. Трансформатор тока выполнен на тороидальном ферромагнитном сердечнике. Трансформатор тока имеет три обмотки. Две из этих обмоток имеют различное направление. Одна запитана от фазного провода L3, а другая от нулевого N. Третья же обмотка 2 является обмоткой управления. По фазовой обмотке проходит ток I1, а по нулевой ток I2 (к электрооборудованию и от него соответственно). Обмотка катушки управления в нормальном рабочем режиме находится без наведённого напряжения.
В нормальном рабочем режиме ток, проходящий в двух первичных обмотках, направлен противоположно, но одинаков по своим величинам. В это время на трансформаторном сердечнике возникают два магнитных потока, которые имеют противоположное направление и, вследствие этого, компенсируются. Суммарный (полный) магнитный поток в любое время равен значению ноль (Ф1 + Ф2 = 0).
В момент прикосновения человека к проводнику под напряжением, в фазном проводнике будет протекать ток отличный по своей величине от тока, текущего по нулевому проводнику. Нарушается баланс токов и баланс магнитных полей в токовом трансформаторе УЗО. Протекающий по фазовому проводу ток больше, так как к величине номинального тока I1 прибавляется ток утечки I. Для трансформатора такой ток дифференциальный — отличный от номинального. При нарушении баланса магнитных потоков в трансформаторе, общий магнитный поток приобретает величину, отличающуюся от нуля (Ф1 + Ф2 ≠ 0). Согласно физическим законам, такой магнитный поток создаёт электроток в проводнике обмотки управления 2 трансформатора тока УЗО 1. Ток, достигнув значения, необходимого для работы отключающего реле 2, отключает контактный механизм УЗО. Вследствие этого электроприбор, находящийся после УЗО, оказывается обесточенным. А также вся электрическая цепь, подводящая питание к потребителю, остаётся без напряжения. Человек, прикоснувшийся к любому участку такой цепи, оказывается спасённым от действия электрического тока благодаря работе УЗО.
Принцип работы УЗО
Подключение УЗО в двухпроводной сети
Например, в ванной комнате может использоваться бойлер, запитанный от одного автомата на 16 ампер. Установка нагревателя видимо производилась не очень аккуратно. Он запитан при помощи отдельно кинутого кабеля, который проходил в ванной комнате открыто, то есть без специальной защиты в виде короба или гофры. Во время принятия душа кабель покрывается влагой. Это, конечно, довольно опасно. Поэтому лучше установить специальное УЗО в двухпроводную сеть.
В щитке находилось два автомата. От первого запитан бойлер, а от второго – остальная квартира. После небольших раздумий было принято решение установить для каждой линии свое защитное устройство. Это затратно, но очень эффективно.
От щитка был протянут отдельный кабель. Затем удалось подключить освещение в прихожей. Но в остальных комнатах не получилось при помощи этого кабеля подключить 
Для того, чтобы устройство было подключено надежно, было выбрано УЗО марки IEK с номинальным током 16 А. Выше в статье уже было упоминание касательно оснвоных ошибок при подключении, которые лучше не допускать. То есть нельзя объединять нули после УЗО. В щитке подключение было сделано так, что фаза пошла через автомат, а ноль пришлось взять из корпуса щитка. Перед подключением нужно отсоединить питающий кабель от выключателя, от щитка, а точней от его металлической части. После установки начинается подключение. Нужно сразу подключить ноль и фазу кабеля на выходные клеммы устройства. То есть к бойлеру нужно подключить один кабель, а к квартире — другой.
Клеммы автоматического выключателя заводятся на выход устройства. А на вход нуля присоединяется ноль непосредственно от корпуса щитка. Это позволяет исключить повторное объединение нулевых жил проводов, вышедших с УЗО. Таким образом, с корпусом щитка нет связи.
После выполнения работ по подключению уже можно проверить устройство в работе. Оно не должно срабатывать ни в каких ложных ситуациях в случае неправильного подключения. Нужно для этого включить автомат перед УЗО. Также надо создать нагрузку. Для этого можно, например, подключить к сети какой-то электрический прибор. Если не происходит отключений, то все прошло успешно и правильно.
Нужно помнить и о том, что после подключения УЗО надо исследовать наличие предмета утечки. При помощи специальной кнопки «ТЕСТ» можно проверить прибор на срабатывание.
Варианты и схема подключения устройства защитного отключения (УЗО) для однофазной сети
Прежде чем рассматривать данный вопрос, следует разобраться, что собой представляет такое устройство.
Тем более что УЗО часто путают с автоматом защиты (в технической документации последний обозначают аббревиатурой «АВ» – автоматический выключатель), хотя это и не одно и то же.
Без знания особенностей его работы невозможно произвести правильное подключение УЗО даже в однофазной сети, тем более что различных типовых схем (в зависимости от местных особенностей) более чем достаточно.
Это происходит в случаях, когда снижается сопротивление изоляции частей, находящихся под напряжением, а заземление аппарата (прибора) или не обустроено, или сделано не по правилам, или повреждено.
Причем не обязательно, что автомат (АВ) среагирует, так как «порог» его срабатывания зависит от настройки (или конструктивного исполнения) на определенный номинал.
Во многих наших домах заземление полностью отсутствует.
В квартиры заводится только провод на 3 жилы, но 1 из них – это «ноль», а 2 других – фазы, из которых одна служит для подключения освещения, а вторая – розеток (по крайней мере, так должно быть).
Обратите внимание
Следовательно, если какой-либо бытовой прибор не имеет контакта с «землей», то в случае нарушения изоляции, прикасаясь к его корпусу, мы будет ощущать легкое пощипывание или удар током. Такое знакомо многим.
Понятно, что подобная ситуация может когда-нибудь привести к летальному исходу. Поэтому установка УЗО – не дань моде, а жизненная необходимость.
А если учесть, что в некоторых случаях повышение тока может привести к возгоранию эл/проводки (особенно если она сильно изношена), то никакой дополнительной рекламы такому прибору защитного отключения не требуется.
Оно особенно необходимо для собственников городских квартир в домах старой постройки, так как все провода скрыты под отделкой, и визуально проконтролировать их состояние невозможно.
Установка 1 УЗО «на входе». Недостаток – при срабатывании прибора вся квартира «обесточится». Если это произойдет вечером, то быстро найти причину отключения вряд ли получится.
То же самое, но дополнительно на каждую линию (для конкретного помещения) устанавливается «свое» устройство с меньшим номиналом. Следовательно, при неисправности без света останется только одна конкретная комната. Это и больших неудобств не создаст, и упростит поиск «виновника» отключения.
Нужно учесть, что при таком монтаже все УЗО включаются в цепь ДО автоматов защиты, иначе он может выйти из строя. При подборе изделий по характеристикам нужно учесть, что первым в цепи должен сработать АВ, следовательно, он должен реагировать на меньший по номиналу ток.
Важно
В отдельных случаях целесообразно использовать «мобильные» модификации УЗО в виде «розеток» и «вилок», которые ставятся непосредственно в комнате. К ним подключаются наиболее «проблемные» приборы. Например, если нет возможности реконструировать эл/проводку.
Проводя в доме ремонт, нужно обратить внимание на стены (кстати, желательно и в повседневной жизни постоянно контролировать состояния поверхностной отделки). «Линии» прокладываются под потолком (примерно на 20 см ниже). Если изоляция проводов в какой-то степени нарушена, то в таких «проблемных» местах можно заметить желтизну на обоях или штукатурке
Если изоляция проводов в какой-то степени нарушена, то в таких «проблемных» местах можно заметить желтизну на обоях или штукатурке.
Следовательно, это сигнал, что нужно принимать соответствующие меры (проверить бытовую технику, заменить участок «трассы», разгрузить линию – вариантов много).
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
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.
Подключаем без заземления
Как правильно подключить УЗО
Подключение УЗО в отсутствии заземления делается достаточно часто во многих квартирах и старых домах. Так как в домах старого образца обычно встречаются силовые кабеля с одной фазой и нулем, то заземление подключить нет возможности. Чтобы сделать заземление понадобится устанавливать заземляющий защитный контур по периметру здания, обязательно менять всю проводку, чтобы поместить новый кабель с «землей». Только подключение такой жилы к специальному проводнику на розетки или отдельным контактам на мощных бытовых приборах позволит сделать заземление в квартире или частном доме. Совместив такие защитные меры вместе с УЗО и автоматическим выключателем, можно обеспечить жилое здание всеми необходимыми мера для предотвращения несчастных случаев.
Однако у многих людей просто нет возможности сделать замену всей проводки в квартире, так как не сегодняшний день это дорогостоящее обновление. По этой причине устанавливается УЗО без заземления. Несмотря на то, то электрическая сеть не имеет заземления, не стоит игнорировать подключение устройства защитного отключения. Само защитное оборудование не имеет клемм для заземляющего проводника. В нем есть места для подсоединения фазы и рабочего нуля. Так как это устройство имеет совершенно другое назначение, то для него нет необходимости делать отдельные точки для заземления.
Схема подключения двухполюсного УЗО
Подключенное УЗО в отсутствии заземления, рассчитывают на то, что оно будет отключать подачу электроэнергии в сеть при изменении потенциалов входящего и исходящего тока. Потому, если в доме нет заземляющей конструкции и не проведен трехжильный провод, также нет причин отказываться от подключения других типов защитного оборудования. Желательно одновременно устанавливать устройство защитного отключения и автоматический выключатель. Последний прибор позволит предотвратить в квартире или частном доме короткое замыкание при повреждении кабеля, а также уберечь перегорание бытовой техники при скачках напряжения в электрической сети. От такого УЗО уберечь и предупредить не может. Оно предназначено для предотвращения утечки переменного тока в цепи.
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), нельзя применять УЗО, которые реагируют на дифференциальный ток в трехфазных цепях на четыре провода (заземление объединено с рабочим нулем). Если делать монтаж устройства защитного отключения на всю электрическую сеть, то такая схема будет более простая. При подключении УЗО без заземления обязательно нужно знать параметры силового кабеля, который проложен в частном доме или квартире, а также суммарное значение силы тока, рассчитывая одновременное подключение всех бытовых приборов к сети.
Обычно схема монтажа защитного оборудования предусматривает последовательное подключение всех элементов. Даже если в новой схеме будут внесены изменения с добавлением нового источника или элемента, последовательность не должна быть нарушена. В таком случае, он просто будет подсоединен на соответствующем участке электрической цепи. При однофазной электрической проводке, в которой нет заземляющей жилы, устройство защитного отключения должно размещаться перед распределительным щитком и перед счетчиком энергоснабжения. Затем идут автоматические выключатели (если их больше одного) и выравниватель напряжения. При соблюдении такой схемы можно осуществить полный контроль всей проводки в доме, а не отдельного ее ответвления.
Для отдельных веток с мощным электрическим оборудованием устанавливаются автоматические выключатели, которые будут реагировать на высокое напряжение, не отключая электроснабжение по всему дому. Самая распространенная схема при подключении УЗО является та, которая предназначена для однофазного силового кабеля с напряжением на 220 вольт.
Если же у хозяев есть желание поставить менее мощное защитное оборудование на каждую линию с мощной техникой, то такая схема будет иметь несколько другой вид. Так рекомендуется делать подключения отдельно для ванной комнаты, гаража или мастерской, подвала, а также для кухни. Нередко бывают большие студийные кухни, где к цепи подсоединяют одновременно достаточно много электрических приборов. В такой ситуации целесообразно разделить жилой дом и прилегающие помещения на отдельные участки с потреблением электроэнергии, обеспечив каждому независимую защиту.
