УЗМ 51, УЗМ 50 М: что такое устройства защиты, схема подключения

Что такое УЗМ и зачем он нужно

УЗМ – это аббревиатура названия «Многофункциональное устройство защиты». Это небольшое устройство (шириной 35 мм) монтируется на DIN-рейку. Любой SMU может быть установлен в любом типе сети — TT, TN-C, TN-S, TN-CS. Выполняет несколько задач (он также многофункционален):

• Отключает питание при падении или превышении напряжения. Оба варианта — слишком низкое и слишком высокое напряжение — могут вызвать сбои в работе бытовой техники. При восстановлении сетевых настроек питание восстанавливается автоматически.
• Выравнивает импульсные (кратковременные) скачки напряжения, возникающие при включении/выключении определенных видов оборудования (тот же двигатель в холодильнике или морозильной камере).
• Модели УЗМ-50МД и УЗМ-51МД следят за появлением искры в проводах и в этом случае отключают питание.

То есть установка УЗМ продлевает срок безаварийной работы электропроводки и подключенных к ней устройств. Также некоторые модификации — с приставкой «Д» — защищают дом/имущество от пожара. Зная состояние сети в нашей стране, можно однозначно сказать, что следует использовать реле защиты от перенапряжения. И в доме, и в квартире.

Это устройство не нужно, если на входе установлен стабилизатор, который сглаживает все неприятные моменты. Но цена этих устройств не позволяет всем пользоваться ими, а стоят УСМ около 2-3 тысяч рублей. Замена не совсем равноценная, но эффективная.

Можно не только использовать УЗМ – устройства с аналогичными функциями есть и у других производителей. Они могут называться по-разному, но задачи выполняют одинаковые (или почти). Так что это выбор.

Агрегаты с наименованием «УЗМ» различных модификаций выпускает петербургский завод «Меандр». Над дизайном постоянно ведется работа, появляются новые модели с новыми функциями или возможностями. Но цепляет не только это, но и то, что сервис на удивление хорошо зарекомендовал себя.

В течение гарантийного срока неисправные узлы ремонтируются или заменяются без вопросов. Гарантия дается на 5 лет. Рассчитывается со дня продажи. Если дату продажи не отследить (паспорт потеряли), отсчитывают от даты изготовления (она написана на корпусе). Если ехать далеко, то можно позвонить, по телефону вам все объяснят. Вообще хорошее обслуживание.

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 схему, состоящую из модуля управления, блока управления и сигнализации и системы отключения. Так устроено многофункциональное защитное устройство, то есть УЗМ.

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

Компоненты и описание реле контроля напряжения:

• электронные компоненты управления с механической настройкой резисторов порогового срабатывания по напряжению;
• Светодиодные элементы для сигнализации состояния питающего напряжения;
• токовый шунт;
• варисторная защита;
• тестовый модуль с кнопкой «тест»;
• мощное электромагнитное реле, обеспечивающее подключение нагрузки силовых цепей;

Конструктивно все элементы (в том числе и силовые) выполнены на одной печатной плате. Такое расположение обеспечивает жесткость конструкции и эффективный отвод тепла от элементов схемы.

Соединение проводников сечением до 35 мм² осуществляется через высокопрочные туннельные зажимы с передними винтами. Во избежание ошибок при подключении клеммы снабжены флажками защиты (так называемая защита от идиотов»).

Световая индикация меняет цвет в зависимости от режима питания (аварийный или обычный). Пользователь может визуально определить, включено устройство защиты УЗМ 50 или 51М, а также оценить состояние источника питания.

Схема управления реализована на готовом модуле PIC12F683, остальные радиодетали обеспечивают работу электронных ключей, собранных на транзисторах. На схеме хорошо видно, что пороги срабатывания нижнего и верхнего барьеров напряжения задаются переменными резисторами R18 и R19. Регулировка не плавная, а ступенчатая, с 10 положениями.

Реле тока МП25-1 имеет одну пару контактов, только на фазной линии. Благодаря такому расположению нулевой провод после реле контроля напряжения УЗМ всегда замкнут для обеспечения нормальной работы других автоматических выключателей.

Кроме того, такая схема прохождения нулевой шины позволяет подключаться к УСМ не через проход линии «N», а с нажимом с одной стороны.

Мощный варистор диаметром 20 мм предназначен для защиты от перенапряжений, возникающих при подключении электроустановок.

Раздельная схема питания обеспечивает работу всех систем прибора, в том числе токовой обмотки реле МП25-1. Поскольку схема подключения и управления УЗМ 51М должна функционировать при отключении сетевого напряжения, необходимо предусмотреть резервный источник питания.

Для этого предусмотрен накопительный конденсатор С1, запаса которого достаточно для подключения всех модулей защиты и управления.

Особенности эксплуатации устройства защиты УЗМ51М

1. Рабочий ток заявлен 80 А, и судя по качеству рабочих контактов этот номинал держится.
2. Как уже было сказано при разборе схемы, реле защиты только переключает фазную линию. Это не баг, а скорее конструктивная особенность. Более того, при использовании в каскаде с другими автоматическими выключателями такое расположение дает дополнительные преимущества.
3. Дугогасители в контактной группе отсутствуют. Это ограничивает область применения: УЗМ нельзя использовать в качестве короткозамыкателя. Этот недостаток конструкции объясняется массивностью размыкающих контактов реле: места для камер в корпусе просто не нашлось.
4. Основная функция: конструкция силового реле. Он не является нормально закрытым или нормально открытым. Это означает, что любое положение контактов стабильно.

Это означает, что после срабатывания в любом положении нет необходимости использовать электричество для поддержания подключенного электромагнитного сердечника. Это повышает эффективность при усложнении схемы источника питания.

Характеристики УЗМ50М и УЗМ51М

Единственная эксплуатационная разница между сериями 50 и 51 заключается в том, что в первой версии пороги напряжения срабатывания фиксированы:

• ограничение напряжения при больших токах помех — 1200 В;
• время срабатывания модуля защиты — 25 нс;
• пороги отключения при перенапряжении (В) для УЗМ 51М: 240, 250, 255, 260, 265, 270, 275, 280, 285, 290;
• пороги отключения при падении напряжения (В) для УЗМ 51М: 210, 190, 175, 160, 150, 140, 130, 120, 110, 100;
• напряжение внешнего питания электрической цепи отключения и управления — номинальное 230 В, максимальное 400 В;
• ток нагрузки на контакты реле (без искрения и дребезга) — номинальный 63 А, максимальный 80 А;
• кратковременный ток (10 мс), после которого не происходит необратимого приваривания контактов — 2000 А;
• ток короткого замыкания, при котором не происходит термического разрушения устройства — 3000 А;
• выдержка времени повторного включения — 6 минут или 20 секунд (устанавливается оператором);
• время срабатывания реле отключения: верхний предел уставки напряжения: 20 мс, нижний предел уставки напряжения: 100 мс.

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

Важно: Производитель постоянно совершенствует схему устройства, 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 для улучшения потребительских характеристик».

Схемы подключения устройства защиты УЗМ51М

Монтаж устройства стандартный: в общую линию на рейки DIP 35 мм с помощью быстрозажимных хомутов.

Для УСМ нет ограничений по взаимному расположению: ни по температуре, ни по установке.

Подключение к однофазной сети осуществляется следующим образом:

• фазная линия подключается к контактам «L» входа (IN) и выхода (OUT);
• фиксация осуществляется с помощью трех видов отверток, с одинаковой степенью надежности;
• нейтральная линия «N» может быть подключена тремя способами:
  • одностороннее подключение к любому контакту «N»;
  • проходной с двух сторон, как в обычном выключателе;
  • связь с принудительным открытием линии «N» на входе, для ручного отключения УСМ по признаку «нет нуля».

Подключение к трехфазной сети (используются три устройства):

• фазные линии подключаются к входным (IN) и выходным (OUT) контактам «L», как и в случае однофазного подключения;
• нейтральная линия «N» подключается в одностороннем порядке, к входной стороне машин УЗМ.

Устройство и внешний вид

УЗМ-50М и 51М, 16М состоит из двух частей. На входе стоит варистор — он выравнивает кратковременные перенапряжения или перепады напряжения, которые образуются при включении оборудования с электродвигателями.

На выходе находится электромагнитное реле, отключающее нагрузку при возникновении опасного напряжения в сети. В моделях 51 MD и 50 MD добавлено устройство обнаружения искры. Так что модификация с буквами «МД» пожаробезопасна.

К клеммам можно подключать проводники сечением не более 35 мм² (в модели УЗМ 16 провода до 2,5 мм²). Линейные провода подключаются к верхним клеммам, нагрузки — к нижним. При его срабатывании обрываются только фазные провода, нейтраль не пробивается.

Она идет прямо к выходу. Любое из устройств может быть установлено как на входе в дом или квартиру, так и на отдельные группы потребителей.

Передняя панель разных модификаций может иметь существенные отличия. Однако во всех моделях есть индикаторы работы/аварийного отключения (зеленый — в работе, красный — выключен). Это светодиод, который меняет цвет в зависимости от того, произошло ли отключение по «дуге» или из-за параметров аварийного напряжения.

Имеются также кнопки ручного управления, в модификации УЗМ-51МД — ручки регулировки пределов включения и выключения питания.

Область применения

Устройство защиты УЗМ-51М исключает повреждение потребителей при резком повышении и понижении напряжения в электросети. Чаще всего устройство используется в хозяйственных целях, при этом устройство устанавливается на вводе в линию квартиры или индивидуального дома.

Это связано с возможностью полного обесточивания строительной площадки или ее части в случае аварии без стабилизации постоянного напряжения.

При измерении параметров линии переменного тока часто заметны отклонения величины напряжения от установленной нормы. Государственные стандарты определяют такую ​​возможность и устанавливают ограничения: нормальное напряжение составляет 220-230 вольт, а отклонения могут достигать 10%. При этом допустимое напряжение в сети может быть от 207 вольт до 253 вольт.

При возникновении отклонений от этих норм необходимо установить дополнительное оборудование с защитными функциями, в состав которого входит многофункциональное защитное устройство УЗМ-51М.

В результате скачков напряжения может выйти из строя дорогостоящая техника и мелкая бытовая техника. Судиться и выиграть иск против энергосбытовой компании практически невозможно, потому что нет прямых доказательств скачка напряжения.

Первопричины, из-за которых происходят отклонения значений напряжения от нормы:

• перекос фаз, когда одна из линий наиболее загружена, что приводит к снижению напряжения;
• перегорание или нарушение «нуля», что гарантирует повышение напряжения до 380 В;
• Короткое замыкание любой из линий, приводящее к аналогичным последствиям;
• включение мощных потребителей (сварочные посты, трансформаторное оборудование, электрические машины и т.д.);
• мощные грозовые разряды, попадающие непосредственно в линии электропередач или вблизи потребителя (строительной площадки).

Вред скачков напряжения

Последствия перенапряжения различаются в зависимости от характера изменения напряжения. При низком напряжении перегорают компрессоры в холодильных установках, что связано со снижением в них мощности. При высоком напряжении есть риск выхода оборудования из строя без возможности восстановления.

Конструкция

Рассматриваемое устройство представляет собой устройство контроля напряжения переменного тока, оснащенное внутренним реле и варисторной системой защиты.

Входные клеммы L и N расположены на верхней части пластикового корпуса реле напряжения УЗМ-51м, выходные клеммы U и N расположены на нижней части. Для них характерна туннельная структура, что гарантирует качественный зажим кабеля площадью до 35 мм2.

Спереди пара индикаторов. Один отвечает за оповещение о режиме работы, зеленый указывает на нормальную работу, красный — на сбой в сети. Второй индикатор загорается желтым цветом, сигнализируя о срабатывании встроенного реле.

Также есть кнопка включения тестового режима, отвечающая за ручное управление. На корпусе имеются регуляторы пределов диапазона рабочего напряжения.

Контроллер представляет собой PIC12F683, микроскопический 6-контактный контроллер реального времени. Все компоненты реле способны работать длительное время при напряжении 440 В. Плата имеет большое количество элементов в SMD-исполнении. Высокое качество и простой дизайн означают высокий спрос на устройство.

Технические характеристики и габариты

Устройство характеризуется габаритами 83 мм х 35 мм х 63 мм. Подключить УЗМ-51м чрезвычайно просто благодаря продуманной конструкции. Однако он обладает следующими свойствами:

продолжительность операции	10 лет;
задержка выключения	20 миллисекунд;
энергия поглощения	200 Дж;
короткое замыкание	4,5 кА;
сетевой ток	80 А;
потребляемая мощность	1,5 Втч;
вес	160г;
защита	корпус — IP40, клеммы — IP0;
помехозащищенность от различных импульсов	3 уровень.

 

Модели и их характеристики

Сегодня в ассортименте компании «Меандер» шесть моделей УЗМ для однофазных сетей и одна для трехфазных сетей. Параметры в основном те же, функционал разный. Модели изготавливаются в двух климатических исполнениях (кроме 50С, которая только в исполнении УХЛ4). Чем отличается УХЛ 2 от УХЛ 4? УХЛ2 выдерживает более низкие температуры:

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

Еще раз: разница между УХЛ 4 и УХЛ 2 только в нижнем температурном пределе. УХЛ 2 более «морозоустойчив». Их следует использовать в северных регионах страны при установке на открытом воздухе. При установке в отапливаемом помещении климатическое исполнение не имеет значения.

Несколько слов об УЗМ 16. Он также предназначен для отключения тока при снижении или повышении напряжения и сглаживания импульсных толчков. Но к нему можно подключать провода сечением до 2,5 мм². Номинальный ток нагрузки 16 А. Это означает, что устройство можно устанавливать на отдельные группы потребителей. Его можно использовать и на даче, если общая нагрузка не превышает 4 кВт.

Основные характеристики УЗМ

Уровень ограничения напряжения при токе помех 100А, не более	—	1,2 кВ	1,2 кВ	1,2 кВ	1,2 кВ	1,2 кВ
Максимальная энергия поглощения со встроенным варистором (одиночный импульс 10/1000 мкс)	42 Дж	200 Дж	200 Дж	200 Дж	200 Дж	200 Дж
Максимальный ток поглощения, одиночный импульс 8/20 мкс / повторные импульсы 8/20 мкс	1200 А	6000/6000 А	6000/6000 А	8000/6000 А	8000/6000 А	6000/6000 А
Порог отключения нагрузки при повышении напряжения, Utop	240-290 В	265 В	240-290 В	265 В	240-290 В	240…295 В
Порог отключения нагрузки при снижении напряжения, Unis	210-120В	170 В	210-100В	165 В	210-100В	190-100В
Верхний порог ускоренного отключения нагрузки при повышении напряжения выше верхнего критического порога Uвер.кр.	300±15В	300±15В	300±15В	300±15В	300±15В	300±15В
Порог ускоренного отключения нагрузки при падении напряжения ниже нижнего критического порога Ulow.cr	100±10В	130±10В	80±10В	80±10В	80±10В	80 В
Ток перегрузки/время воздействия без контактной сварки		2000 А / 10 мс	2000 А / 10 мс	2000 А / 10 мс	2000 А / 10 мс
Ток короткого замыкания без разрушения		3000 А	3000 А	3000 А	3000 А

Параметры универсальной сетевой защиты от перенапряжения и токов перенапряжения

Модели УЗМ 50 М и 51 М отличаются тем, что к ним можно подключать проводники большего диаметра (до 35 мм²). Соответственно, они имеют более высокий номинальный ток нагрузки — до 63 А. Модификации с литерой «Д» — 50 МД и 51 МД — отличаются тем, что имеют встроенную искровую защиту.

А серия УЗМ 51 выделяется тем, что имеет ручную регулировку параметров отсечки напряжения. С помощью ручного регулятора, расположенного на передней панели, изменяются пределы срабатывания по высокому или низкому напряжению.

УЗМ-50Ц и УЗМ-50МЦ (пожарные) стандартно оснащены цифровым индикатором, показывающим напряжение, и переключателями для измерения силы тока и мощности. Можно конечно использовать УЗМ-51МД, а отдельный вольтметр ВАР-М01-08 АС20-450В УХЛ4 установить на DIN-рейку в электрошкафу.

Но если нужно сэкономить место, то лучше использовать УЗМ-50МТ. Есть и другие отличия — можно выбрать задержку срабатывания в широком диапазоне от 10 секунд до 360 секунд, встроенная энергонезависимая память, в которой хранится количество срабатываний, минимальные и максимальные значения напряжения.

И, как и в других моделях 50-й серии, регулируемые пороги срабатывания по повышенному и пониженному напряжению.

Читайте также: Теплые водяные полы в частном доме на бетонный пол: как сделать своими руками

При включении электропитания

Вот что происходит при запуске УЗМ или его включении после нормализации сетевого напряжения.

• ничего не происходит в течение 5 секунд. Выдерживается пауза, во время которой проверяются параметры сети и работа самого устройства.
• Если напряжение в норме, зеленый светодиод начинает мигать. Продолжительность «мигания» зависит от установленной временной задержки включения нагрузки. Может быть, 10 секунд или 6 минут. Время задержки устанавливается владельцем при первом запуске.
• По истечении времени задержки загораются зеленый и желтый светодиоды. Зеленый – в норме, желтый – в срабатывании реле напряжения. Если эти индикаторы загораются, УЗМ перешел в рабочий режим.

Если выбран большой интервал ожидания — 6 минут, и есть необходимость или желание запустить реле напряжения быстрее, можно нажать кнопку «ТЕСТ». После самопроверки реле сразу включается.

Искрение в сети

При обнаружении в сети тока дуги загораются красные светодиоды «дуга» и «аварийный» и реле отключает нагрузку. Через 30 секунд предпринимается попытка перезапуска с задержкой 10 секунд или 6 минут (в зависимости от настроек, выбранных пользователем).

Когда аварийная ситуация исчезает, включается питание. Все происходит как описано выше: сначала мигает зеленый, после экспозиции загораются зеленый и желтый.

Если искрообразование будет обнаружено снова в течение 20 минут после повторного включения, устройство отключит питание на 4 минуты. Следующие 20 минут нет искры — включается питание (все в том же порядке). Снова отслеживается 20-минутный интервал.

При повторном обнаружении искр питание отключается и не включается автоматически. В этом случае нужно нажать на кнопку «Тест». Если параметры напряжения не в пределах нормы при ручном включении, устройство не включится. В целом надежный алгоритм. Нужно только помнить, что если горят два красных светодиода, реле выключилось по «дуге».

И еще: если после двадцатиминутного интервала появляется искра, операция считается первичной. Это означает, что сначала обрабатывается весь алгоритм.

Отклонения по напряжению

Во время работы устройство автоматически гасит — с помощью варистора — мгновенные скачки напряжения, сглаживая их. Если отклонения носят непрерывный характер, происходит следующее:

• При увеличении напряжения:
  • Напряжение приближается к верхнему порогу нормы, начинает мигать красный светодиод. «Мигание» начинается, когда напряжение ниже порога отключения на 5 В.
  • Как только параметры выходят за пределы нормы, питание нагрузки отключается, постоянно горит красный светодиод.
  • Когда вы входите в обычный режим, питание включается автоматически, но только по истечении времени удержания (10 секунд или 6 минут).
• Когда напряжение падает:
  • Когда 5 В остается ниже нижнего предела отсечки, зеленый индикатор начинает мигать.
  • Когда вы падаете ниже нормы:
    • нагрузка отключена;
    • желтый светодиод гаснет;
    • красный свет загорается с интервалом в 2 секунды.
  • Когда параметр приходит в норму, начинает мигать зеленый индикатор, после временной задержки подключается нагрузка.

Если в течение времени задержки ток снова выходит за пределы допустимого диапазона, отсчет времени задержки обнуляется, загорается соответствующая индикация.

Ручное включение/отключение нагрузки

При желании можно включить питание через УСМ вручную — для этого нажмите кнопку «Тест». Зеленый и красный светодиоды мигают попеременно. Ручное включение происходит при повторном нажатии кнопки.

С помощью той же кнопки «Тест» можно отключить питание и выключить. Только он тоже включается вручную — повторным нажатием «Тест» и никак иначе. И вы должны удерживать кнопку нажатой в течение прибл. 2 секунды.

Куда устанавливать УЗМ

Как было сказано ранее, реле напряжения может быть установлено на входе в квартиру или дом, а может быть для всех или некоторых групп потребителей. Иногда сложно выбрать место для установки УСМ. Что можно сказать точно, так это то, что он ставится после вводного автомата и чаще всего после электросчетчика.

В принципе можно поставить до метра, но только при согласии эксплуатирующей организации. И редко соглашаются на это. Поэтому УСМ обычно ставится после счетчика.

В цепи питания также может присутствовать противопожарный автомат. Так куда же поставить сетевой фильтр? До срабатывания УЗО или после? Если поставить его впереди, то он будет не в работе при отключении питания.

А если после — может повредиться в результате прыжка. В общем, здесь решение принимается индивидуально. Однозначно можно сказать, что необходимо установить реле напряжения перед первой веткой к потребителям.

Подключение в трехфазных сетях

Существуют специальные модели модулей защиты для трехфазных сетей – УЗМ-3-63. На этом блоке запускаются сразу все три фазы, они подаются вперед с выхода. При срабатывании отключаются все фазы одновременно, так что ток полностью пропадает. Это не всегда практично, так как проблемы обычно возникают с одной из фаз.

Проблема решается, если ввести по одному УСМ на каждую фазу. Так что, если есть перекос в той или иной фазе, остальные будут в работе. Это более практично. Но такой способ подключения — три однофазных УЗМ — не подходит при наличии трехфазной нагрузки.

В этом случае при установке трех отдельных УСМ при отключении в одной из фаз может быть «перетекание» через нагрузку в следующую. Так что выбор за вами.

Чем отличается УЗМ от УЗО

Нужно сказать, что реле защиты от перенапряжения ни в одном из вариантов не заменяет УЗО или автоматический выключатель. Эти устройства дополняют друг друга, делая защиту более надежной:

• Машина следит за тем, чтобы провода не перегревались.
• УЗО отключает ток при возникновении протечек – пробое изоляции или прикосновении человека к токоведущим частям.
• УЗМ следит за напряжением в сети и отключает питание, если параметры превышают установленные пределы.

Как видите, требуются все три устройства. Как правило, при установке щитка для дома и квартиры установкой реле напряжения пренебрегают. Это крайне кратковременно, т.к. УЗМ продлевает срок службы электроприборов и электрооборудования в условиях нестабильного сетевого напряжения. В версии с обнаружением искры — 51МД и 50МД — также повышает пожаробезопасность.

Что очень важно в деревянных и каркасных домах, но не только в них. По статистике около 15% пожаров возникает из-за искры в проводах. Поэтому отслеживание искры очень важно.

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 (просадка) более чем на 10 %;
• кратковременное резкое повышение или понижение напряжения;
• частота переменного тока;
• искрение, искрение на контактах при включении мощного потребителя;
• обрыв нуля, как следствие — перекос фаз;
• короткое замыкание в линии или внутри электроприбора.

Часть этих проблем возникает из-за ошибок пользователя (поддержание оборудования и линий в ненадлежащем состоянии), часть — из-за ошибок энергоснабжающей организации. Поговорим об этом подробнее.

Качество электроснабжения зависит от ряда факторов:

• деградация и соответствие расчетной нагрузке ЛЭП;
• техническое состояние (и фактическое наличие) подстанций на каждой абонентской линии;
• работа автоматики для поддержания параметров электрической сети в норме;
• распределение нагрузки между фазами;
• законность подключения новых абонентов (имеются случаи превышения норм технических условий).