Устройства защиты УЗМ 51, 50 М

Оплачивая счета за электроэнергию, мы редко задумываемся о том, какого качества продукт при этом покупается. Разумеется, есть определенные юридические процедуры, которые позволяют привлечь к ответственности (в том числе материальной) поставщиков электричества. Изначально этот ресурс вырабатывается энергетическими компаниями, и через снабжающие предприятия доставляется в наши розетки. Существуют как минимум два стандарта, определяющие характеристики однофазной сети 220 вольт:

  • ГОСТ 32144-2013 определяет величину 220 В, 50 Гц с допустимым отклонением ± 10 %: то есть приемлемый диапазон напряжения в розетке 198-242 В;
  • ГОСТ 29322-2014 также устанавливает для потребителя значение напряжения 230 В 50 Гц с отклонением ± 10%.

Оба норматива действующие, их не отменяли, и не корректировали по сей день. Установленные ими значения напряжения вполне подходят для большинства бытовых приборов.

Важное замечание: Электроприборы питаются от реального напряжения в сети, а не от нормативных документов. При серьезном отклонении физических параметров, возможен выход из строя оборудования с термическими повреждениями, вплоть до пожара.

То же самое касается трехфазной сетей энергоснабжения 380 В. В случае превышения нормативных значений напряжения, выходит из строя техника.

Возражения на тему работы классических защитных автоматов не принимаются. Если нет превышения допустимого значения силы тока, или утечки тока, автомат или УЗО не сработают.

Какие проблемы существуют в домашней сети и как защитить абонентские сети от расхождения параметров

  • превышение допустимого напряжения более, чем на 10 %;
  • снижение напряжения в сети (просад) более, чем на 10 %;
  • кратковременное скачкообразное повышение или снижение напряжения;
  • изменение частоты переменного тока;
  • искрение, дуга на контактах при включении мощного потребителя;
  • обрыв нуля, как следствие — перекос фазы;
  • короткое замыкание на линии или внутри электроприбора.

Часть этих проблем возникает по вине пользователя (содержание оборудования и линий в ненадлежащем состоянии), часть — по вине энергоснабжающей компании. Об этом расскажем подробнее.

Качество энергоснабжения зависит от целого ряда причин:

  • изношенность и соответствие проектной нагрузке линий электропередач;
  • техническое состояние (и собственно наличие) трансформаторных подстанций на каждой абонентской линии;
  • работоспособность автоматики для поддержания параметров электросети в норме;
  • распределение нагрузки между фазами;
  • законность подключения новых абонентов (бывают случаи превышения нормативов ТУ).

Приведем пример

Условие: трехфазный ввод в многоэтажный дом, общий нуль, фазы «A», «B» и «C» равномерно распределены между подъездами 1, 2 и 3. По какой угодно причине (коррозия, механическое повреждение и прочее) происходит обрыв нуля. В это время 1 подъезд нагружен максимально (бойлеры, электродуховки), 2 подъезд — средняя нагрузка (холодильники, освещение), 3 подъезд — минимальная (пара телевизоров и несколько компьютеров).

Что произойдет с каждой фазой?

  1. Фаза «A» — 1 подъезд. Напряжение упадет до минимального значения, близко к нулю.
  2. Фаза «B» — 2 подъезд. С большой долей вероятности, напряжение останется в пределах 220 В, хотя возможно плавающее изменение потенциала.
  3. Фаза «C» — 3 подъезд. На линии с минимальной нагрузкой напряжение приближается к значению между фазами, то есть порядка 380 В.

Поскольку рабочий ток для каждого подключенного абонента (группы абонентов) не превысил установленного значения, автомат защиты по току не сработает. Электроприборы на линии «C» (3 подъезд) выйдут из строя, в самом тяжелом случае — банально сгорят. Часто такая ситуация приводит к пожару.

Как правило, мы не задумываемся, что схема подключения электроэнергии к нашему счетчику вовсе не однофазная. Это касается не только дачных поселков и небольших деревень. Любая абонентская сеть в городах, будь то Москва или районный центр на Дальнем Востоке, создается по единому принципу.

Можно установить индивидуальную трансформаторную подстанцию или мощный стабилизатор. Но стоимость такого оборудования может превысить потери при аварийной ситуации на линии 220 В. Какой выход? Установить устройство защиты УЗМ.

Информация: Среди домашних электриков пользуются популярностью многофункциональные автоматы УЗИс, которые также защищают от скачков напряжения, дуги или искрения.

По надежности срабатывания и степени защиты — устройства аналогичные. Однако устройство защиты многофункциональное: например, УЗМ 51М, замыкает цепь самостоятельно, после восстановления параметров электропитания. А вот УЗИс надо включать вручную.

Что такое УЗМ, и по какому принципу работает автоматика

По сути, это реле контроля напряжения, предназначенное для прерывания подачи электроэнергии в случае отклонения от параметров. Представьте себе схему, стоящую из модуля контроля, устройства управления и сигнализации, размыкающей системы. Именно так устроено устройство защиты многофункциональное, то есть УЗМ.

УЗМ 50М и УЗМ51М выполнены в стандартном закрытом корпусе шириной 2DIN, и предназначены для монтажа в распределительные шкафы на DIN рейку шириной 35 мм (ГОСТ Р МЭК 60715-2003).

Составные части и описание реле контроля напряжения:

  • электронные компоненты управления с механической установкой резисторов срабатывания порогов напряжения;
  • LED элементы сигнализации о состоянии питающего напряжения;
  • токовый шунт;
  • варисторная защита;
  • проверочный модуль с кнопкой «тест»;
  • мощное электромагнитное реле, обеспечивающее нагрузочное подключение силовых цепей;

Конструктивно все элементы (включая силовые) выполнены на одной монтажной плате. Такая компоновка обеспечивает жесткость конструкции и эффективное теплоотведение от элементов схемы.

Подключение проводников сечением до 35мм² производится через туннельные зажимы высокой прочности с фронтальными винтами. Для исключения ошибок монтажного подключения клеммы снабжены защитными флажками (так называемая защита «от дурака»).

Световая индикация меняет цвет в зависимости от режима энергоснабжения (авария или норма). Пользователь может визуально определить, включено устройство защиты УЗМ 50 или 51М, или нет, а также оценить состояние электросети.

Принципиальная схема устройства:

Управляющая схема реализована на готовом модуле PIC12F683, остальные радиокомпоненты обеспечивают работу электронных ключей, собранных на транзисторах. На схеме хорошо видно, что пороги срабатывания нижнего и верхнего барьера по напряжению обеспечивают переменные резисторы R18 и R19 Регулировка не плавная, а ступенчатая, на 10 положений.

Силовое реле MP25-1 имеет одну пару контактов, только на фазном проводе. Благодаря такой схеме, нулевой провод после реле контроля напряжения УЗМ всегда замкнут, для обеспечения нормальной работы иных защитных автоматов. Кроме того, такая схема прохождения нулевой шины позволяет подключать УЗМ не сквозным прохождением «N» линии, а отводом с одной стороны.

Для защиты от импульсных перенапряжений, возникающих при подключении электроустановок, предназначен мощный варистор 20 мм диаметром.

Собственная схема электропитания обеспечивает работоспособность всех систем прибора, включая силовую обмотку реле MP25-1. Поскольку схема подключения и управления УЗМ 51М должна функционировать при отключенном напряжении на линии, необходимо обеспечить резервный источник питания. Для этого предусмотрен накопительный конденсатор C1, запаса емкости которого хватает на подключение всех модулей защиты и управления.

Особенности эксплуатации устройства защиты УЗМ51М

  1. Рабочий ток заявлен 80 А, и судя по качеству исполнения рабочих контактов, этот номинал выдерживается.
  2. Как уже упоминалось при разборе схемы, защитное реле коммутирует только линию фазы. Это не недостаток, а скорее особенность конструкции. Тем более, что при каскадном использовании с иными защитными автоматами, такая схема обеспечивает дополнительные преимущества.
  3. В контактной группе нет камер-дугогасителей. Это ограничивает область применения: УЗМ нельзя использовать, как автомат защиты от короткого замыкания. Этот недостаток конструкции объясняется массивностью контактов размыкающего реле: для камер просто не нашлось места в корпусе.
  4. Главная особенность: конструкция силового реле. Оно не является нормально замкнутым или нормально разомкнутым. То есть, любое положение контактов – устойчивое. Это означает, что после срабатывания в любом положении, нет необходимости тратить ток на удержание подключённого электромагнитного сердечника. Это повышает экономичность, одновременно усложняя схему электропитания.

Характеристики УЗМ50М и УЗМ51М

Единственное эксплуатационное отличие серии 50 от 51, в первом варианте пороги напряжения срабатывания фиксированные:

  • ограничение напряжения при высоком токе помехи — 1200 В;
  • время срабатывания защитного модуля — 25 нс;
  • пороги отключения при превышении напряжения (В) для УЗМ 51М: 240, 250, 255, 260, 265, 270, 275, 280, 285, 290;
  • пороги отключения при снижении напряжения (В) для УЗМ 51М: 210, 190, 175, 160, 150, 140, 130, 120, 110, 100;
  • внешнее напряжение питания электрической схемы отключения и управления — номинальное 230 В, максимальное 400 В;
  • ток нагрузки для контактов реле (без дуги и дребезга) — номинальный 63 А, максимальный 80 А;
  • краткосрочный ток (10 мс), после протекания которого не происходит необратимого сваривания контактов — 2000 А;
  • ток короткого замыкания, при котором не происходит термического разрушения прибора — 3000 А;
  • временная задержка повторного включения — 6 минут или 20 секунд (устанавливается эксплуатантом);
  • время срабатывания реле отключения: верхний установленный предел напряжения: 20 мс, нижний установленный предел напряжения: 100 мс.

Корпус вибро и ударопрочный, степень влагозащты IP40. Влагозащита контактной группы (линейные контакты) — IP0.

Важно: Производитель постоянно совершенствует схемотехнику прибора, каждая новая версия (при сохранении заводского индекса) отличается от предыдущей более совершенным качеством. Юридически это укладывается в декларацию: «производитель оставляет за собой право вносить изменения в конструкцию с целью улучшения потребительских свойств».

Схемы подключения устройства защиты УЗМ51М

Монтаж прибора стандартный: в общую линейку на рейки DIP 35 мм с помощью быстозажимных фиксаторов.

Никаких ограничений по взаимному размещению для УЗМ нет: ни температурных, ни монтажных.

Подключение в однофазную сеть осуществляется следующим образом:

  • фазная линия подводится к контактам «L» вход (IN) и выход (OUT);
  • фиксация производится с помощью трех типов отверток, с одинаковой степенью надежности;
  • нулевая линия «N» может подключаться тремя способами:
    • одностороннее подключение к любому контакту «N»;
    • сквозное подключение с обеих сторон, как в обычном автомате защиты;
    • подключение с принудительным размыканием линии «N» на входе, для ручного отключения УЗМ по признаку «отсутствует нуль».

Подключение в трехфазную сеть (применяются три устройства):

  • фазные линии подводятся к контактам «L» вход (IN) и выход (OUT), как и при однофазном подключении;
  • нулевая линия «N» подключается односторонне, на входную сторону автоматов УЗМ.

Видео по теме