Як працює ПЗВ (пристрій захисного відключення)
Коли-то, захисним пристроєм квартирної електромережі були пробки. У разі, якщо траплялося замикання (а ознакою цього був великий струм, що проходить через квартиру) вони перегорали. І мешканець з ліхтариком або свічкою йшов до електрощитка, щоб викрутити пробку і замінити на нову. Працювала вона як запобіжник – тонкий провід в пробці перегорає у разі сильного струму і іноді запобігав пожежі. Наступним кроком в захисних пристроях стали автоматичні вимикачі – “автомати”. В такій же ситуації вони спрацьовували (і успішно спрацьовують досі) розриваючи ланцюг. Їх вже не треба міняти кожен раз, досить клацнути тумблером після усунення несправності. Чи може врятувати життя? Можливо, він у разі замикання швидко вимикає струм в квартирі, не давши виникнути пожежі. На жаль, “автомат” не врятує людину, торкнувся оголеного дроту або металевого корпусу испорченой пральної машинки.
Але це може зробити ПЗВ – пристрій захисного відключення. Найчастіший випадок поразки струмом, має серйозні наслідки – це ситуація, коли відбувається витік з мережі через людину. Наприклад, згадана пральна машина, в якій провід з порушеною ізоляцією стосується корпусу. Людина рукою торкається корпусу, при цьому іншою рукою тримаючись за металеву ванну, з’єднану з металевими ж трубами підведення води. Виникає ланцюг – побутова мережа – корпус – людина – ванна – труба – земля. Струм йде в землю через людину. За ванну можна і не триматися, досить стояти на вологому підлозі. Ще один приклад – який домашній майстер, що свердлить стіну, щоб повісити полицю і потрапив, на свою біду в електропроводку. На моїй пам’яті був подібний випадок, на жаль, зі смертельним наслідком, коли стоїть з дрилем на драбині людина дотримувався для рівноваги за трубу опалення.
У правильно функціонуючої електромережі скільки струму увійшло в квартиру по фазового дроту, рівно стільки повинно вийти (мікроскопічні витоку, звичайно будуть через стіни, вологе повітря і т. п., але вони не суттєві). В ситуаціях, описаних вище, виникає суттєва різниця між цими струмами. Саме це слугує сигналом для ПЗВ про те, що необхідно припинити подачу електрики.
Пристрій захисного відключення (УЗО), таким чином, можна визначити як швидкодіючий захисний вимикач, що реагує на диференціальний струм в електричних провідниках, що живлять захищається електроустановку або мережу. Принцип дії ПЗВ диференціального типу заснований на застосуванні електромагнітного векторного суматора струмів — диференціального трансформатора струму. До речі, відразу прояснимо деяку побутову термінологію. Автомат – відключає у разі замикання, ПЗВ – у разі витоку, дифавтомат – це УЗО і автомат (кілька автоматів для різних фаз) в одному корпусі.
ПЗВ призначений для захисту від ураження людини електричним струмом або виникнення пожежі через струмів ковзного розряду при витоку на землю. Пристрої використовуються в електричних мережах побутового та промислового призначення (220/380В). На малюнку показана кінематична схема УЗО, з якої видно принцип його дії.
До тих пір, поки витік відсутня, (а отже немає пробою або пошкодження ізоляції електроприймача або немає прямого дотику людини до струмоведучих частин) струми, що йдуть у прямому і зворотному (за фазового і нульового проводів) напрямами рівні і наводять у магнітному сердечнику (1) трансформатора струму ПЗВ рівні, але зустрічно направлені магнітні потоки, в результаті чого струм I2 у вторинній обмотці дорівнює нулю і не викликає спрацьовування чутливого елемента – магнітоелектричної засувки (2).
При виникненні струму витоку Іут – наприклад, при дотику людини до фазному провідникові, баланс проходять струмів і магнітних потоків порушується, у вторинній обмотці з’являється струм небалансу I2, який викликає спрацьовування магнітоелектричної засувки (2), що впливає в свою чергу на механізм розчеплювача з контактною системою. Електромеханічна система УЗО розраховується на спрацювання при певних значеннях струму витоку: 10, 30, 300 мА. Для здійснення контролю працездатності ПЗВ передбачена ланцюг тестування. При натисканні кнопки “Тест” штучно створюється відключаючий диференціальний струм. Спрацьовування УЗО означає, що воно в цілому справно.
За стандартами США, пристрої захисного відключення, призначені для захисту людей, повинні розмикати ланцюг при витоку струму 4-6 мА за час не більше 25 мс. Для пристроїв GFCI, що захищають обладнання (тобто не для захисту людей), відключаючий диференціальний струм може становити до 30 мА. У Європі використовуються ПЗВ з відключає диференціальним струмом 10-500 мА.
Ці значення були встановлені шляхом тестів, при яких добровольці і тварини піддавалися впливу електричного струму з відомим напругою і силою струму. Виявлення струмів витоку за допомогою УЗО є додатковим захисним заходом, так як УЗО ніяк не реагує на несправності, якщо вони не супроводжуються витоком струму (наприклад, коротке замикання між фазним і нульовим провідниками).
У Росії застосування ПЗВ стало обов’язковим з прийняттям 7-го видання Правил пристрою електроустановок (ПУЕ). Витяги з документів, що регламентують застосування ПЗВ, зібрані тут. Як правило, у випадку побутової електропроводки одне або кілька УЗО встановлюються на DIN-рейку в електрощиті.
Багато виробників побутових пристроїв, які можуть бути використані в сирих приміщеннях (наприклад, фени), передбачають для таких пристроїв вбудоване УЗО. У ряді країн подібні вбудовані УЗО є обов’язковими.
ПЗВ може значно збільшити безпеку електромережі, але воно не може повністю виключити ризик ураження електричним струмом або пожежі. ПЗВ не реагує на аварійні ситуації, якщо вони не супроводжуються витоком з захищається ланцюга. Зокрема, УЗО не реагує на короткі замикання між фазами і нейтраллю.
УЗО також не спрацює, якщо людина опинився під напругою, але витоку при цьому не виникло, наприклад, при дотику пальцем одночасно і до фазному, і до нульового провідників. Передбачити електричну захист від таких дотиків в принципі неможливо, оскільки неможливо відрізнити протікання струму через тіло людини від протікання струму в навантаженні. Таким чином, заповідь домашнього електрика повинна гласить: на УЗО сподівайся, а сам не зівай!
