Статья: УЗО. Часть 4. Принцип действия УЗО

УЗО состоит из суммирующего траноформатора тока, чувствительного отключающего реле, механизма отключения с контактной системой и цепи контроля (рис. 10). Через окно трансформатора тока пропускаются все рабочие проводники (L1, L2,L3, N). Если за местом установки УЗО будет протекать ток в землю или в защитный проводник РЕ, например, в случае замыкания на корпус или случайного прикосновения человека к токоведущей части, векторная сумма токов в рабочих проводниках, пропущенных через трансформатор тока, будет иметь значение отличное от нуля, то есть появится дифференциальный ток.

Наличие дифференциального тока обуславливает появление электродвижущей силы во вторичной обмотке трансформатора тока, которая посредством отключающего реле приводит в действие механизм отключения. Таким образом, происходит быстрое отключение поврежденной части сети. В соответствии с первым законом Кирхгофа нормальная работа УЗО обеспечивается и при несимметричной нагрузке. То же самое имеет место при неполном числе рабочих проводников (трехфазные электроприемники без проводника N).

Работа отключающего реле с постоянным магнитом (рис. 11) основана на принципе суперпозиции (наложения) двух магнитных полей: магнитного поля постоянного магнита и переменного магнитного поля, создаваемого управляющей обмоткой (катушкой возбуждения). При включенных контактах УЗО якорь реле притянут к ярму катушки вследствие действия магнитного поля постоянного магнита. Противодействующая сила растянутой пружины направлена на оттягивание якоря. После появления на управляющей обмотке из-за наличия дифференциального тока, электродвижущей силы происходит
наложение постоянного и переменного магнитного полей.

В определенный момент отрицательного полупериода переменного тока в управляющей катушке при превышении величины дифференциального тока заранее установленного значения, результирующая энергия магнитного поля окажется меньше потенциальной энергии пружины, что вызывает мгновенное отпадение якоря, воздействующего на механизм свободного расцепления, и размыкание контактов. Повторное включение производится вручную при помощи ручки управления. Потребляемая мощность УЗО при его срабатывании составляет около 0,0001 Вт что во много раз меньше, чем можно было бы достичь, используя обычную конструкцию реле с втягиванием якоря в катушку. Конструкция отключающего реле позволяет получить значения потребляемой мощности около 50 мкВт. Однако при таком чувствительном исполнении не достигается достаточная долговременная эксплуатационная надежность.

Из принципа действия УЗО следует, что в случае короткого замыкания между рабочими проводниками (без земли) УЗО не срабатывает. Не произойдет отключение и в случае возникновения тока перегрузки. Таким образом. УЗО не способно квалифицировать наличие перегрузки или короткого замыкания, при котором ток повреждения не протекает по земле или защитному проводнику, как аварийное состояние сети.

В связи с тем, что УЗО не защищает цепь от сверхтоков, эту защиту должны обеспечить дополнительно устанавливаемые (добавочные) предохранители или автоматические выключатели, причем значение их номинального тока указывает изготовитель УЗО. Параметры добавочного предохранителя или автоматического выключателя определяют устойчивость УЗО к короткому замыканию. 

Поэтому для характеристики УЗО в части воздействия на него токов короткого замыкания, часто употребляют более точный термин - условная устойчивость к короткому замыканию. Другим решением проблемы
 является использование УЗО со встроенной максимальной токовой защитой (дифференциальные автоматические выключатели - дифавтоматы).

© Франтишек Штепан, MOELLER COMPANY GROUP