Для чего нужно УЗМ и как его подключить?

Общие сведения

Устройство защиты многофункциональное (УЗМ-51М) очень полезно при непродолжительных скачках напряжения. Принцип его работы основан на сравнении напряжений в сети с установленными пороговыми значениями на приборе. Причины и влияние перепадов на электроприборы могут быть разными, но все они уменьшают срок службы электроприборов.

Вред скачков напряжения

Последствия скачков отличаются в зависимости от характера изменения напряжения. При низком напряжении перегорают компрессора в охладительных установках, что обусловлено понижением мощности в них. При высоком напряжении есть риск отказа оборудования без возможности его восстановления.

Что собой представляет УЗМ

УЗМ – реле напряжения, обеспечивающее мгновенное отключение электрического контура при превышении нагрузок. Определяющим фактором выступает напряжение: если оно отклоняется от заданных параметров в большую или меньшую сторону, реле прерывает контакты и обесточивает сеть. Выпускают модели для однофазной и трехфазной сети.

Чем именно вызваны скачки показателей, значения не имеет. Подключение слишком большого количества потребителей в 1 розетку, включение слишком мощных аппаратов, скачки, связанные с неполадками на электростанции или в распределительном узле – в любом случае УЗМ отключает ток. При этом подключенное на момент скачка оборудование не выходит из строя.

УЗМ – элемент пожарной системы безопасности. При перепадах напряжения ток нередко пробивает изоляцию. А это прямая угроза возгорания. Отключение предупреждает возгорание и препятствует распространению пожара.

Устройство отключает ток, если изменение напряжения длится определенное время. Обычно это 0,5 с.

Конструкция

Устройство защиты многофункциональное представляет собой пластовой корпус с гнездами для подключения нуля, фазы и заземления. Чтобы регулировать показатель максимального и минимального напряжения, а также время выдержки, используют верньеры, расположенные в средней части аппарата. Здесь установлены индикаторы, указывающие на включение силового реле и сигнализирующие о падении показателей.

Ниже на панели есть индикаторы, информирующие о наличии линейного напряжения на клеммах.

Выпускают модели, в которых есть дополнительные клеммы для подключения дистанционного управления.

Вся электронная часть УЗМ располагается на плате: реле, силовые шины, токовый шунт, другие электронные компоненты. Плата выполняется из прочного материала и достаточно надежна.

УЗМ не заменяет собой УЗО, УЗИМ, автоматические выключатели и другое оборудование.

Ознакомиться с тем, как выглядит УЗМ-51М вы можете на фото ниже:

Что касается конструкции аппарата, устройство защиты многофункциональное представляет собой реле контроля напряжения, имеющее на выходе мощное электромагнитное реле, которое дополнительно оснащено варисторной защитой. Клеммы имеют туннельную конструкцию, благодаря чему возможен зажим проводов, сечением не более 35 мм2. Лицевая сторона УЗМ оснащена двумя индикаторами. Первый сигнализирует о состояниях «Норма» и «Авария», соответственно зеленый и красный цвет. Второй, желтого цвета, сигнализирует о включении контактов реле. Помимо этого на лицевой стороне находится кнопка «Тест», предназначенная для ручного управления аппаратом (можно самостоятельно включить нагрузку). Также, как и у реле напряжения, у УЗМ-51М есть регуляторы верхнего и нижнего порога срабатывания защиты.

Основные параметры

Технические характеристики УЗМ-51М (номинальный и максимальный ток, пороги срабатывания и т.д.) сведены в таблице ниже:

Принцип работы

В штатном режиме устройство отслеживает питающее сетевое напряжение. Если возникают высоковольтные нагрузки, защита, встроенная в УЗМ, шунтирует скачки до приемлемой величины. При таком режиме работы на пенале светятся желтый и зеленый индикаторы.

Пока напряжение изменяется в пределах допустимого, а нагрузка подключена, индикация не изменяется. Ускорить подключение нагрузки можно, нажав на кнопку «ВЛК/ВЫКЛ».

Если величина оказывается слишком низкой, но длится провал менее 0,5 с или другого установленного временного промежутка, прибор не отключает питание. Но когда оно становится нормальным, УЗМ сначала выдерживает период готовности – 5 с, в течение которых индикация отсутствует. Через 5 с все придет в норму.

При резком превышении допустимого значения спустя 0,5 с реле отключает питание. Если спустя какое-то время напряжение в сети восстановлено, через 10 с после этого УЗМ включается. В этот момент вручную прибор включить нельзя – он не позволяет подать питание в контур.

Разница между УЗМ и обычным реле напряжения в функциональности. Последнее обесточивает контур только при скачке.

Сфера применения

УЗМ выполняет следующие задачи:

• Служит импульсным реле – если обрывается ноль, УЗМ тут же отключает нагрузку. Как только ноль подключается, устройство включает нагрузку.
• Аппарат используется для ограничения пускового тока при подсоединении емкостной нагрузки. Контакты реле замыкаются только при переходе светового напряжения через ноль. Это обеспечивает отсутствие нагрузок при включении.
• Контроль напряжения – УЗМ отключает питание сети при появлении слишком высоких или низких показателей.

Плюсы и минусы УЗМСамостоятельно регулирует установленные данные по срабатываниюЗащищает оборудование даже при воздействии молнииСпособно работать импульсным конденсаторомРабочий температурный диапазон —-40−+55 градусовКомпактность и простота монтажаСрок эксплуатации 10 летНе заменяет УЗО и УЗИМНе предназначено для установки на улице

Модели и их характеристики

В ассортименте Меандра на сегодня шесть моделей УЗМ для однофазных сетей и один — для трехфазной. Параметры в основном одинаковые, отличается функциональность. Модели выполняются в двух климатических вариантах (кроме 50Ц, который только в исполнении УХЛ4). Чем отличаются УХЛ 2 от УХЛ 4? УХЛ2 переносит более низкие температуры:

• УХЛ 4 работать может при температуре -25°C до +55°C,
• УХЛ 2 работают от -40°C до +55°C.

Еще раз: разница между УХЛ 4 и УХЛ 2 только в нижнем пределе температуры. УХЛ 2 более «морозостойкие». Их стоит применять в северных регионах страны при установке на улице. При монтаже в отапливаемом помещении, климатическое исполнение роли не играет.

Несколько слов об УЗМ 16. Оно тоже предназначено для отключения питания в случае понижения или повышения напряжения и сглаживания импульсных скачков. Но подключать к нему можно провода сечением до 2,5 мм². Номинальный ток нагрузки — 16 А. Это значит, что устройство можно ставить на отдельные группы потребителей. Также его можно использовать на даче, если суммарная нагрузка не превышает 4 кВт.

Основные технические характеристики и габариты

• УЗМ-51М работает при номинальном напряжении 220 В с частотой 50 Гц;
• максимальное напряжение — 440В с частотой 50 Гц;
• номинальный ток — 63 А;
• максимальный ток — 80А;
• номинальная мощность нагрузки — 15,7 кВт;
• максимальная мощность — 20 кВт;
• максимальная энергия поглощения — 200 Дж;
• при повышении напряжения порог отключения можно менять от 240 в до 290 В;
• при понижении напряжения можно менять от 100 В до 210 В;
• отклонение пороговых величин не более 3 %;
• импульсная защита срабатывает за время менее 25 нс;
• есть возможность переключения времени повторного включения с 10 с на 6 мин;
• температура эксплуатации от -25°С до +55°С;
• габаритные размеры — 83х35х67 мм;
• масса — 140 гр;
• срок службы не менее 10 лет.

Куда устанавливать УЗМ

Как уже говорили ранее, реле напряжения можно ставить на входе в квартиру или дом, а можно на все или некоторые группы потребителей. Иногда бывает затруднительно выбрать место для установки УЗМ. Что точно можно сказать — ставится оно после вводного автомата и, чаще всего, после электросчетчика. В принципе, можно поставить и до счетчика, но только в том случае, если согласится эксплуатирующая организация. А они на это согласие дают редкою. Поэтому, обычно, УЗМ ставят после счетчика.

Два варианта схемы с УЗМ

В схеме электропитания может присутствовать еще противопожарное УЗО. Вот где тогда ставить устройство защиты от перенапряжения? Перед противопожарным УЗО или после? Если поставить перед, то при отключении питания оно окажется вне работы. А если после — может быть повреждено в результате скачков. В общем, тут решение принимаются индивидуально. Однозначно можно сказать, что ставить реле напряжения надо до первого ответвления на потребителей.

Подключение в трехфазных сетях

Есть специальные модели защитных модулей для трехфазных сетей  — УЗМ-3-63. На это устройство заводятся сразу все три фазы, с выхода подаются дальше. При срабатывании отключаются одновременно все фазы, так что питание пропадает полностью. Это не всегда удобно, так как проблемы обычно возникают с одной из фаз.

Подключение трехфазного УЗМ

Вопрос решается, если поставить по одному УЗМ на каждую фазу. Тогда при перекосе на какой-то фазе остальные будут в работе. Это более удобно. Но такой способ подключения — три однофазных УЗМ — не подходит, если есть трехфазная нагрузка. В этом случае при установке трех отдельных УЗМ, при отключении в одной из фаз, через нагрузку может быть «переток» в соседнюю. Так что выбор за вами.

Схемы подключения

На Рис.1 показана типовая схема подключения УЗМ-51М.

На Рис. 2 представлена схема, допускающая подключение нулевого провода только с одной стороны, что даёт возможность объединять нулевые выводы на одном общем клемнике.

На Рис. 3 показана схема, позволяющая отключать нагрузку дополнительным выключателем.

Сеть однофазная

К однофазной сети реле контроля напряжения устанавливается через проводной контакт. При данном подключении можно применять тиристор на 200 В, фильтры устанавливаются за обкладкой, в конце устанавливается выпрямитель.

Для устойчивости напряжения применяются контакторы импульсного либо оперативного вида. Трудность с магнитными колебаниями убирается путем использования проходных фильтров.

В щитах ВО фильтры используются с сетчатой обмоткой, прибор подключается с тремя контактами. В таком случае наибольшее сопротивление будет не меньше 30 Ом.

Сеть трехфазная

Для трехфазной сети есть также своя схема подключения устройства защиты. В случае если три фазы переходят в три однофазные линии, то для каждой нужно иметь свое устройство. При подсоединении к трехфазным щиткам потребуется и специальный предохранитель.

Реле напряжения «Зубр» схема подключения

Чем отличается УЗМ от УЗО

Надо сказать, что реле защиты от перенапряжения в любом его исполнении не заменяет УЗО или автомат защиты. Эти устройства дополняют друг друга, делая защиту более надежной:

• Автомат следит за тем, чтобы не перегревалась проводка.
• УЗО отключает питание при появлении утечек — пробое изоляции или прикосновении человека к токоведущим частям.
• УЗМ следит за сетевым напряжением, отключая питание если параметры вышли за установленные границы.

Функции различных устройств защиты бытовой электросети

Как видите, все три устройства нужны. Как правило, при сборке щитка для дома и квартиры пренебрегают установкой именно реле напряжения. Это крайне недальновидно, ведь УЗМ продлевает срок эксплуатации электроприборов и электрооборудования в условиях нестабильного напряжения сети. В варианте с детекцией искрения — 51МД и 50МД — оно еще и повышает пожаробезопасность. Что очень актуально в деревянных и каркасных домах, но и не только для них. По статистике около 15% пожаров возникают из-за искры в проводке. Так что отслеживать искрение действительно важно.

Ошибки в подключении

Возможной проблемой может быть неверный расчет нагрузки от приборов, выполненный новичком без профессиональных навыков. Перед установкой реле контроля нужно правильно произвести все расчеты, воспользовавшись помощью электрика.

Очень часто устройства защиты пропускают нейтраль, в которой вовсе нет надобности. Ее можно установить на любой контакт.

План установки УЗМ-51 через варистор достаточно эффективен, но ненадежен. При плохой погоде варистор сгорает самый первый. Поэтому лучше искать схему без него.

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.

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.

Ошибки при подключении

• Частой ошибкой является неправильный расчет нагрузки от потребителей электроэнергии, выполненный самостоятельно без должного опыта и наличия соответствующих знаний. Перед установкой УЗМ-51 необходимо правильно выполнить все расчеты, которые лучше всего доверить профессионалам.
• Также нередко через УЗМ пропускают нейтраль, в которой вовсе нет необходимости. Ее можно просто подсоединить к какому-либо контакту.

Схему подключения УЗМ-51 через варистор можно назвать эффективной, но не надежной. При грозе варистор перегорает в первую очередь. Потому лучше выбирать схему без варистора.

Как проверить устройство защиты от искрения

Помимо самого модуля, в комплекте с ним идет устройство для тестирования и проверки. Так называемый имитатор искрения УЗИс-И-002.

Как он работает? При его включении в розетку происходит мгновенный выброс импульса тока. Он имеет очень крутой передний фронт.

В реальных сетях такого пика и близко нет. И если прибор действительно рабочий и на линии нет помех для глушения импульса, то УЗИс от этой «вилочки» должен  100% сработать.

При использовании моделей других производителей, некоторые потребители искусственно хотят проверить работоспособность подобных девайсов. Они рискуя здоровьем, сами создают искры, путем подключения фазы в разрыв через угольные щетки.

Либо вообще напрямую. Никогда так не делайте и не проводите таких экспериментов.

Для УЗИс от Эколайт, достаточно воткнуть тестер в розетку и прибор тут же должен выбить. С его помощью можно легко определить границы защищаемой цепи.

Когда проводка в большом доме слишком протяженная и разветвленная, то при искрении в самой дальней розетке, устройство защиты от дуги и искр может и не сработать. Почему такое возможно?

Потому что ток дуги, просто не достигнет своего минимального порога для срабатывания.

Согласно ГОСТ IEC 62606 минимально допустимый ток дуги для обнаружения и последующего отключения — 2,5А в дополнении к основному току нагрузки.

Чем этот дуговой ток больше, тем быстрее отключится реле. От самой нагрузки это не зависит. 

Если у вас линия на холостом ходу и началось искрение, то для УЗИс от Эколайт достаточно тока примерно в 1,5А. Экспериментально установлено, что если ток дуги меньше определенной величины (I=2,5А), то никакого возгорания это за собой не повлечет.

А в УЗИС С1-40 такой порог занижен почти в полтора раза! Чего не скажешь про УЗМ 51МД. Там минимальный ток срабатывания целых 5А! Видимо для борьбы с ложными отключениями.

Однако ток такой величины, это прямое нарушений требований ГОСТ. Имейте это ввиду.

Ложные срабатывания или почему УЗИС не работает

Еще один момент, который нужно обязательно учитывать при использовании подобных реле — это сетевые фильтры. При включении в их розетку тестовой коробочки, УЗИс также может не работать.

В них стоят варисторы, поглощающие импульсы имитатора, отсюда и вся проблема. Поэтому будьте внимательны при проверке и проведении подобных экспериментов на работоспособность.

А что делать, если розетки на которые не реагирует защита от искрения, все-таки выявились? Есть два способа:

• установить дополнительный УЗИС как можно ближе к удаленной розеточной группе

• расширить зону при помощи обычного удлинителя без фильтра

Подходит ли имитатор УЗИс-И-002 для проверки реле других производителей? На этот вопрос никто гарантий вам дать не может.

В разных моделях искрение обнаруживают по разным признакам. Универсальным проверочным прибором может быть только генератор реального искрения. Но штука эта не дешевая и большая по габаритам.

Еще УЗИс также как и УЗМ 51МД имеет дополнительную функцию. Он отключает электричество при перенапряжении.

Однако, в отличии от УЗМ-ки, аппарат Эколайта не защищает от пониженного напряжения.

Тем не менее это все равно удобно, так как вам не нужно иметь два разных модульных аппарата, занимающих дополнительное место в электрощитке. Достаточно приобрести один, шириной в два стандартных модуля.

Главное отличие УЗИс от УЗМ в этом плане в том, что оно не включается самостоятельно после восстановления параметров напряжения до нормы. Здесь язычок, как и на автоматах придется взводить вручную.

По поводу ложных срабатываний можно сказать следующее. Дрели и пылесосы их не вызывают, можете быть спокойны.

Кстати по ГОСТу, все приборы искрозащиты должны проходить проверку с целым набором разнообразной нагрузки. Сюда входят галогенные и флуоресцентные лампы, двигатели с конденсаторным запуском и т.п.

А вот сварочных аппаратов там нет. Что касается их, то без дополнительной фильтрации, возможны ложные срабатывания на инверторных аппаратах.

При этом обычный трансформаторный сварочник, ничего подобного не вызывает. Хотя казалось бы, его прямое назначение искрить и давать дугу.

Проблема с инверторами характерна практически для всех подобных устройств, разных производителей. Видимо поэтому создатели ГОСТ и не включили его в свой документ.

Цена устройства может показаться для многих завышенной (около 4500 рублей), но двойная защита от пожара и перенапряжения того стоит. При том что зарубежные модели ABB, Hager и другие, пока не особо распространены на нашем рынке.

Плюсы и минусы устройства

К положительным сторонам относятся:

• небольшая цена по отношению к качеству и сроку службы;
• возможность самостоятельно регулировать величину порогового напряжения;
• небольшие габариты (занимает два модульных места в щитке);
• маленькое сопротивление;
• маленький вес;
• простота и надёжность подключения.

Недостатков практически нет. Желательно наличие дисплея.

Обзор производителей

Аналоги

К аналогам устройства УЗМ-51 можно отнести следующие приборы:

• ОМ-63 от компании «Меандр»;
• РН-106 от фирмы НоваТек.

РН-106 представляет собой реле напряжения, защищающее от несанкционированного проникновения в квартиру напряжения 380 В. Слишком высокое напряжение приводит к выходу из строя всей бытовой техники, подключенной в тот момент к сети.

Реле напряжения РН-106 предотвращает выход из строя домашней бытовой техники

Ограничитель мощности ОМ-63 используется преимущественно в однофазных сетях. Устройство незамедлительно отключает подачу электроэнергии в жилище при превышении величиной потребляемой мощности установленного порога. Прибор также защищает подключенное к сети электрооборудование от негативного воздействия значительных перепадов напряжения от недалеких разрядов молний либо включения слишком мощного оборудования.

Отзывы

УЗМ-51М специалисты характеризуют как надежный, устойчивый к помехам и долговечный прибор. Он хорошо проводит электроэнергию, способен работать с импульсными конденсаторами. Резисторы имеют длительный срок службы, УЗМ часто устанавливают на щиты ВО. Кроме того, настройка основных параметров происходит предельно просто.

Совместно с прибором может устанавливаться стабилитрон, при его монтаже следует проверить соответствие параметров нагрузки на элементах. К недостаткам изделия относятся большие размеры, предохранитель на 220 В, неспособность заменить преобразователь.