Не работает узо без заземления схема

Узо без заземления работает или нет — схема подключения

Работает или нет УЗО без заземления — найти ответ на этот вопрос очень легко. Однако, если вы новичок в электрике, то велика вероятность ознакомится с неверной интерпретацией правил установки устройства дифференциального тока в двухпроводной сети. Правильный ответ на вопрос — узо без заземления работает, и в быту его ставить можно и нужно. Но на просторах интернета все же встречаются противоположные мнения.

В данном обзоре приведены обоснованные доводы в пользу использования УЗО в двухпроводных бытовых сетях (без заземления и зануления). Также рассмотрены основные схемы подключения узо в электрощите и принцип работы защитного устройства в конкретных ситуациях.

Почему ошибочно считается, что узо без заземления не работает

Чтобы обосновать ошибочное утверждение, что узо не работает без заземления, нужно понимать принцип действия защитной автоматики и хорошо ориентироваться в системах заземления. Причем основное противоречие происходит при неправильной трактовке отсутствия заземления. Поэтому для начала разберемся с распространенными системами заземления.

Системы заземления TN и TT:

TN-C. Для данной системы характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Все корпуса и металлические части приборов подключенные таким образом должны быть соединены с глухозаземленной нейтралью дополнительными нулевыми проводниками.
TN-S. По сравнению с TN-C это более совершенная и безопасная система с разделенными рабочим (N) и защитным (PE) нулевыми проводниками. Разделение реализовано сразу на подстанции, и подача напряжения производится по пяти проводам (трехфазная система электроснабжения) или трем (однофазная система электроснабжения).
TN-C-S — это удешевленная альтернатива TN-S. С подстанции осуществляется подача электроэнергии с использованием комбинированного нулевого проводника (PEN), подключенного к глухозаземленной нейтрали. При входе в здание PEN разветвляется на защитный нулевой проводник (PE) и рабочий нулевой проводник (N).
TT — это система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.

Нас интересует электропроводка, где есть только фаза и ноль. Проанализировав вышеперечисленные системы заземления можно выделить TN-C. Такой выбор конечно некорректный, так как корпуса электроприборов по определению должны дополнительно соединятся с глухозаземленной нейтралью. А это уже три жилы, а не две (без зануления). Но этот факт почему-то игнорируется, и обоснование запрета использования УЗО без заземления сводится к анализу схемы подключения по TN-C.

УЗО в сетях системы TN-C не работает, и об этом подробно описано в следующем пункте. А пока вернемся к двухпроводной сети и ее ошибочном отождествлении с TN-C. На самом деле старый жилищный фонд подключен по системе TN-C. На шины ВРУ многоквартирного жилого дома приходит четыре проводника: три фазных, один PEN. От шины уходят фазные и PEN проводники стояков. В этажных щитах от этих проводников делают ответвления в квартиры. При этом никакого разделения PEN на PE и N не происходит, и PEN никаких защитных функций не выполняет. Поэтому PEN проводник в данной системе не что иное, как рабочий нулевой проводник. Электропроводка самих квартир в таком случае выполняется кабелями с двумя жилами (фаза, PEN) при однофазном питании квартиры или с четырьмя жилами (А, В, С, PEN) при трехфазном питании. То есть система TN-C заканчивается на вводе в дом, а в самих квартирах просто фаза и ноль. И здесь уже не действуют правила целесообразности использования УЗО в электрической сети системы TN-C.

Электрические сети системы TN-C

Мы уже разобрались, что электрическая сеть системы ТN-С имеет РЕN-проводник, который выполняет одновременно функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводника на всем протяжении сети. При этом корпуса и металлические части приборов должны быть соединены с глухозаземленной нейтралью дополнительными нулевыми проводниками. В быту такое зануление запрещено, и применяется оно только на заводах, в различных производственных зданиях (там находятся бригады дежурных электриков, которые планово проводят осмотр и техническое обслуживание электрооборудования). Также система TN-C может применятся (сейчас это запрещено) в многоэтажных жилых зданиях старого жилого фонда, но только до ввода в квартиру.

Заземление электроустановок в однофазной электрической сети системы ТN-С:

Rпз	Повторное заземление совмещенного нулевого рабочего и нулевого защитного РЕN-проводника
Rз	Сопротивление защитного заземления
Io, Iпз, Iз, Iч	Токи, протекающие соответственно через Ro, Rпз, Rз, Rч
Iкз	Ток короткого замыкания
Iзн	Ток через защитное зануление
TV	Источник электропитания

На вышеприведенной схеме перечеркнутое УЗО-Д указывает нецелесообразность его использования в сетях системы ТN-С. Это обусловлено тем, что основные токи, вызванные коротким замыканием, пройдут минуя его, а ток через защитное зануление (Iзн) препятствует образованию разности токов и срабатыванию УЗО.

Применение УЗО-Д в таких сетях не допустимо по двум причинам:

1. Ток короткого замыкания, который протекает от открытых проводящих частей (корпусов) поврежденной электроустановки через человека, через Ro и Rпз в РЕN-проводник, не воздействует на устройство защитного отключения как дифференциальный (разностный) ток. Для УЗО-Д ток (Iкз) будет неразличим и только незначительная его часть будет возвращаться к источнику электропитания (ТV) через УЗО-Д. Ток Iкз может протекать к ТV и через другое электрооборудование, корпуса которого (открытые проводящие части или сторонние проводящие части) имеют случайное или преднамеренное соединение с РЕN-проводником. В этом случае УЗО-Д как защита от поражения электрическим током не работает.
2. Если корпуса электрооборудования заземлены (занулены) посредством РЕN-проводника и корпуса имеют контакт с землей, часть тока нагрузки может возвращаться к источнику питания через землю при нормальных условиях эксплуатации. Эта часть тока будет восприниматься защитно-отключающим устройством как дифференциальный (разностный) ток и устройство будет срабатывать, если эта часть тока, проходящая через землю, будет больше тока уставки защитно-отключающего устройства.

Как видно, УЗО в системе TN-C не работает. И многие авторы, ссылаясь на обоснованный запрет УЗО в TN-C, переводят это правило в бытовой сектор. Но в быту нет TN-C как такового. В быту, если речь идет о старом жилом фонде, только фаза и ноль. То есть в многоквартирный дом заходит TN-C и на этом система заканчивается. Далее по квартирам идет только фаза и ноль (часть системы TN-C без зануления корпусов электроприборов). Поэтому не нужно отождествлять «двухпроводку» (без заземления или зануления) с системой заземления TN-C. В квартирах, где только фаза и ноль УЗО не только можно, но и нужно ставить для дополнительной защиты.

Принцип работы УЗО

Второе противоречивое мнение о целесообразности использования УЗО без заземления вытекает из его устройства и принципа работы.

Внутри устройства защитного отключения находится трансформатор тока, выполненный на тороидальном ферромагнитном сердечнике с тремя обмотками (двумя первичными и одной обмоткой управления). Первая первичная обмотка, в которой протекает ток к нагрузке, образована фазным проводом. Во второй обмотке (нулевой провод) протекает обратный ток от нагрузки.

Прежде чем перейти к дальнейшему объяснению принципа работы УЗО (УДТ) рассмотрим наглядную схему. И стоит отметить, что в ней зелеными штрихами указан путь движения тока утечки при схеме подключения с заземлением (занулением). Красные же штрихи иллюстрируют ситуацию, когда заземление отсутствует.

Схема узо без заземления (с заземлением):

Действие УЗО основано на сравнении токов, которые протекают через устройство. В штатном режиме токи, протекающие в первичных обмотках равны по значению, но противоположно направлены. Они наводят в сердечнике трансформатора тока встречно направленные и компенсирующие друг друга магнитные потоки. В этом случае суммарный магнитный поток (ΣФ) равен нулю и на вторичной обмотке не возникает ток для срабатывания электромагнитного реле.

Теперь перейдем к аварийным режимам с применением УЗО. И в первую очередь рассмотрим проводку с заземлением (или занулением), где произошел пробой фазы на корпус электроприбора (зеленые штрихи на схеме):

• Токи в фазном и нулевом проводах будут различны, так как появится дифференциальный ток утечки IΔ.
• Разные по значению токи в первичных обмотках будут наводить в сердечнике разные по значению магнитные потоки.
• Результирующий магнитный поток (ΣФ) будет отличен от нуля, что приведет к наводке электрического тока в обмотке управления. Если этот ток достигнет значения, достаточного для срабатывания электромагнитного реле, то оно сработает и приведет в движение расцепитель.
• Силовые контакты УЗО разомкнутся и электроустановка будет обесточена.

Вторая ситуация (красные штрихи на схеме) — человек касается оголенного фазного провода (не зависит, есть заземление или нет) или к корпусу электроприбора, на который произошел пробой изоляции (когда нет заземления или зануления). В этом случае также возникает ток утечки, который течет через тело человека на землю. В трансформаторе создается магнитный поток, который вызывает напряжение на вторичной обмотке. Через выпрямитель напряжение подается на поляризованное (электромагнитное) реле, которое в случае превышения предельного значения тока утечки сработает, и цепь разомкнется.

Как УЗО работает без заземления (зануления)

Алгоритм работы УЗО (УДТ) без заземления уже рассмотрен выше, поэтому в данном пункте рассмотрим особенности этой работы и противоречивые мнения по надежности данной защиты.

Основной параметр УЗО — номинальный отключающий дифференциальный ток (уставка по току утечки). Ток неотпускания, когда человек уже не может самостоятельно разжать руки и отбросить провод, составляет 30 мА и выше. Поэтому для защиты человека от поражения тока, выбирают УЗО с отключающим током 10 мА или 30 мА (противопожарные УЗО имеют уставку 100 — 300 мА).

Говоря о том, что для защиты человека достаточно УЗО с отключающим током в 30 мА, нужно понимать, такая защита не идеальная при отсутствии заземления. Наличие заземления в паре с УЗО защищает человека при косвенном прикосновении — контакте с открытой проводящей частью оборудования, которая в нормальном режиме работы электроустановки не находится под напряжением, но по какой-то причине оказалась под напряжением. В этом случае до прикосновения УЗО уже сработает. Если же заземления нет, то для срабатывания УДТ ток должен пройти через коснувшегося человека. А это небезопасно, так как из-за длительного
воздействия могут произойти необратимые процессы в организме (сердце, нервная система).

Человеческое сердце работает циклично. Цикл занимает 0,75 — 1 секунду. В одном цикле около девяти фаз: фазы при которых открывается и закрывается клапаны артерий; фазы при которых идет сокращение желудочков и другие). Чувствительность сердца в разные фазы неодинаково. Самая опасная фаза длится примерно 0,2 секунды, и в этот период происходит процесс реполяризации мышц желудочков.

Реполяризация — это процесс смены потенциала (заряда) в мышцах желудочка. Потенциал возвращается в состоянии покоя после сокращений.

Мышцы сокращаются, когда их клетки воспринимают электрический импульс от головного мозга. Если ток ≈ 0,6 ампер проходит через человека и по времени перекрывает фазу реполяризации мышц желудочков, наступает фибрилляция сердца (сердце останавливается).

Опыты над животными показали, что если пропускать токи до 10 ампер в течение 0,2 секунды, и если это время не перекрывает опасную фазу, то вероятность остановки сердца невысока. Из этого вытекает важное правило — если сократить время воздействия тока, то можно снизить вероятность несчастного случая.

Длительность прохождения тока через человека зависит от скорости срабатывания защитной автоматики. Время срабатывания современного УЗО порядка 0,03 — 0,05 секунд, и этого хватает, чтобы снизить вероятность прохождения тока в период опасной фазы работы сердца. Конечно это не гарантированная защита в цепи с УЗО без заземления, но даже такая защита лучше, чем ее отсутствие. Поэтому УЗО в домах с проводкой из двух проводов (фаза и ноль, отсутствие заземления) можно и нужно устанавливать.

Подводя итог, можно отметить, что УЗО без заземления работает. А все сомнительные доводы в обратном базируются на подмене или непонимании основных понятий.

Источник

УЗО без заземления работает или нет

Современные квартиры и частные дома оборудованы большим количеством различной бытовой техники. В связи с этим на первый план выходит защита людей от поражения электрическим током. Основными защитными мероприятиями является установка автоматических выключателей – автоматов и устройств защитного отключения – УЗО. Однако в каждом конкретном случае, при наличии одно- или трехфазных сетей, появляются вопросы технического характера, например, УЗО без заземления, работает или нет? Во многих домах старой постройки заземление отсутствует, поэтому возможность использования защитных устройств в этих условиях приобретает особую актуальность.

Нужно ли заземление для УЗО

Очень многие хозяева жилья уверены, что защитное устройство будет правильно работать лишь при наличии трехпроводной электрической цепи, с проводниками фазы, нуля и заземления. По этой же причине часто возникает вопрос, УЗО или заземление что лучше. Для того чтобы дать правильный ответ, необходимо разобраться в назначении каждого из них.

Известно, что основной функцией УЗО является отключение оборудования при появлении токовой утечки на корпус. Таким образом, удается избежать поражения человека электротоком. Заземление устанавливается с той же самой целью, только работает оно по другой схеме. Когда электрический ток появляется на нетоковедущих частях, за счет заземления создается короткое замыкание. В результате, происходит срабатывание максимальной токовой защиты автомата и обесточивание оборудования.

Следовательно, оба метода защиты могут применяться отдельно, а при необходимости и совместно, дополняя друг друга. Поэтому обязательной установки заземления при использовании УЗО не требуется и защитное устройство может применяться даже в двухпроводной однофазной сети, в которой отсутствует штатное заземление. Данный вывод подтверждается и конструкцией самого прибора, где имеются фазные и нулевые клеммы, а отдельная клемма для заземляющего провода отсутствует. На это следует обратить особое внимание, поскольку заземление в обязательном порядке устанавливается лишь в домах современной постройки.

В старых же домах, построенных еще во времена СССР, до сих пор используются двухпроводные сети, без проводника заземления. В таких случаях, защитные устройства особенно необходимы. Вся разница в срабатывании УЗО с заземлением и без заземления, состоит лишь во времени срабатывания. При наличии заземления срабатывание происходит практически мгновенно. УЗО без заземления срабатывает только в момент касания корпуса прибора, находящегося под напряжением. Поэтому степень защиты получается уже не такая надежная, как в первом варианте, но тем не менее, даже в этом случае УЗО защищает от неприятных последствий поражения электротоком.

Как работает УЗО с заземлением

Устройство защитного отключения выбирается в соответствии с конфигурацией сети, где планируется его установка. Следует сразу же определить наличие или отсутствие заземляющего проводника РЕ. В современных зданиях он изначально предусматривается проектом. На объектах старой постройки до сих пор используется схема PEN, предусматривающая совмещение защитного проводника с нулевым проводом.

Монтаж подключение с землей считается более эффективным, поскольку отключение цепи в данном случае происходит, сразу же при появлении токовой утечки. В схеме PEN, как уже отмечалось, отключение происходит лишь после непосредственного контакта человека с оборудованием.

Если заземление в цепи все же имеется, то перед монтажом защитного устройства следует уточнить его тип. Например, схема TN предполагает глухое заземление нейтрали источника питания. Ее разновидностью является схема TN-C, совмещающая в едином проводе нулевые рабочий и защитный проводники во всей электрической цепи. Этот простой и недорогой вариант обладает существенным недостатком: в случае обрыва PEN-проводника, при наличии собственного заземления прибора, возникает опасность перехода всего потенциала на его корпус и появления на нем напряжения такого же, как во всей цепи.

Иногда электрики пользуются перемычкой, замыкающей нейтраль и заземляющую клемму в розетке. Подобная схема считается неправильной и опасной из-за высокой вероятности поражения током. Когда PEN-провод обрывается, УЗО не будет срабатывать, а на корпусе прибора возникнет опасное напряжение. Избежать поражения можно только случайно: человек в момент контакта с токоопасным корпусом должен также касаться и заземляющего контура, например, труб водопровода или отопления.

Самой надежной для подключения УЗО считается схема TN-S, где подключение нулевого защитного проводника выполняется отдельно. С нейтралью он объединяется лишь в источнике питания, благодаря чему обеспечивается максимальная защита и практически полностью исключается вероятность поражения электротоком. Даже, если произойдет обрыв нейтрального или заземляющего провода, все приборы в цепи будут работать и далее. Опасное напряжение на корпусах не появится, так как произойдет переход потенциала на другой, оставшийся провод. При обрыве сразу двух проводов, все приборы и сама цепь не будут представлять опасности для людей, поскольку электричество полностью отключится.

Существует еще одна так называемая промежуточная схема подключения TN-C-S, когда нейтральный и заземляющий провода могут объединяться лишь на отдельных участках и приобретают свойства PEN-проводника. В этом случае монтаж УЗО является обязательным, иначе цепь вообще останется без защиты.

Будет ли работать УЗО без заземления

Работа защитного устройства в двухпроводной сети происходит в особых условиях. Поэтому у многих хозяев возникает вопрос, сработает ли УЗО без заземления и обеспечит ли защиту от поражения электротоком? Для того чтобы получить ответ, необходимо проследить весь механизм срабатывания. При наступлении пробоя на корпус оборудования, мгновенного срабатывания УЗО не произойдет, поскольку заземление отсутствует и токовой утечке нет пути для дальнейшего прохождения. Одновременно, на корпусе прибора образуется потенциал, опасный для здоровья и жизни человека.

В момент касания корпуса, путь токовой утечки на землю будет проходить через человеческое тело. Через определенный промежуток времени значение тока станет равным порогу срабатывания УЗО и лишь тогда произойдет отключение с прекращением подачи тока на неисправный прибор. Время нахождения человека под воздействием тока будет зависеть от уставки срабатывания защитного устройства. Несмотря на довольно быстрое отключение, этого вполне хватает для получения серьезной электротравмы. При наличии заземления УЗО сработало бы сразу же после утечки тока и отключило бы прибор еще до соприкосновения с ним человека.

Таким образом, УЗО без заземления может быть подключено, однако такая схема не гарантирует 100-процентную безопасность. Тем не менее, в домах старой постройки все еще используются двухпроводные сети, а их переоборудование на более современные трехпроводные сети не всегда возможно с технической точки зрения. Поэтому во многих случаях УЗО является единственным вариантом защиты людей и бытовой техники. При использовании схем без заземления вместе с устройствами защитного отключения должны обязательно устанавливаться автоматические выключатели, отключающие сеть при перегрузках и коротких замыканиях.

Как подключить УЗО в квартире без заземления – Схема №1

Единственное защитное устройство устанавливается на входе и охватывает своим действием всю проводку, имеющуюся в квартире. В распределительный щиток напряжение поступает через вводный кабель. Далее оно подходит к двухполюсному автомату, а затем – к УЗО. После этого выполняется установка автоматов на отходящие линии.

Существенным плюсом считается низка стоимость такой схемы из-за применения только одного защитного устройства. Все приборы могут быть компактно размещены даже в небольшом распределительном щитке. Но, существенным недостатком подобного отключения будет срабатывание УЗО при утечках тока, в результате чего окажется обесточенной вся квартира.

Схема №2

Работа УЗО без заземления может осуществляться еще по одной схеме. В этом случае защитные устройства устанавливаются не только на входе, но и на каждой отходящей ветви. Вводное УЗО монтируется так же, как и в предыдущем варианте, а все остальные устанавливаются после автоматов, защищающих отходящие линии. Общее количество защитных устройств будет зависеть от конкретной конфигурации домашней сети. Нередко к защите отдельно подключаются водонагреватели, электроплиты, посудомоечные и стиральные машины.

Таким образом, при токовой утечке на какой-либо линии, произойдет срабатывание УЗО, установленного именно на этой линии. То есть на всех остальных участках квартиры напряжение не исчезнет, и остальное оборудование продолжит свою работу. Единственным недостатком данной схемы являются большие размеры распределительного щитка, необходимого для размещения большого количества УЗО и автоматов. Кроме того, сами защитные устройства стоят недешево.

Нередко возникает вопрос о необходимости установки вводного УЗО, если обеспечена защита каждой линии. Дело в том, что отходящее защитное устройство может по той или иной причине не сработать при токовой утечке. В этом случае вводное УЗО служит страховкой и через определенное время отключит всю сеть.

УЗО в системе TN-C

Очень часто возникают вопросы о возможности подключения УЗО в системе заземления TN-C и его эффективности. Варианты данной системы могут быть трехфазными с четырьмя проводами или однофазными – двумя проводами. В первом случае провода состоят из трех фазных и одного нулевого, а во втором – из двух проводников фазы и нуля.

Большинство специалистов безоговорочно рекомендуют установку защитных устройств в таких системах, поскольку именно они срабатывают при токовых утечках, опасных для человека. Однако существует так называемая «оппозиция», по мнению которой установка УЗО в системе TN-C не только неэффективна, но и опасна. Это связано с тем, что защита срабатывает лишь при непосредственном касании токоведущих частей, а не заранее, с появлением тока утечки. Кроме того, в домах со старой проводкой такие устройства будут отключаться без видимых причин.

Большинство электриков и хозяев квартир выступают все-таки за установку УЗО. Оно в любом случае не будет бесполезным и в нужный момент сработает, спасая здоровье или даже саму жизнь. Защитное устройство существенно повышает электробезопасность и делает жизнь проживающих людей более спокойной.

Схема подключения УЗО в однофазной сети без заземления

Зануление и заземление электроустановок

Как подключить розетку с заземлением – простые советы по монтажу и секреты профессионалов

Что такое заземление

Системы заземления TN-C, TN-S, TNC-S, TT, IT

Как сделать заземление в квартире если его нет

Источник