Дифференциальный автоматический выключатель содержит защиту

Защита от дифференциальных токов при помощи дифавтомата и УЗО

Время на чтение:

В некоторых случаях при неисправном электрооборудовании существует риск поражения человека дифференциальными токами. Они также могут вызвать короткое замыкание, в результате которого может произойти возгорание проводки и пожар. Для избежания этих случаев рекомендуется применять одно из устройств защиты от дифференциальных токов, например, дифавтомат (АВДТ) или устройство защитного отключения (УЗО).

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТЕПЛОВОГО И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАСЦЕПИТЕЛЕЙ

Электромагнитный расцепитель дифавтомата состоит из токовой катушки, внутри которой расположен подвижный магнитный сердечник (боёк). Электромагнитная система расцепителя настроена таким образом, что при достижении в катушке тока определённого значения происходит втягивание магнитного сердечника.

Втягиваясь, сердечник-боёк воздействует на привод защёлки, удерживающей автомат во включенном положении. Выбитая из зацепления защёлка освобождает привод автоматического выключателя, который под воздействием пружин перемещается в отключенное положение, разрывая токовые полюсы дифавтомата.

Тепловой механизм расцепления дифавтомата содержит биметаллический элемент, меняющий свою форму при нагревании. Биметаллический элемент представляет собой соединение двух пластин из разнородных металлических сплавов, имеющих различные коэффициенты теплового расширения.

Нагревание такой конструкции вызывает её изгиб, обусловленный различием линейного расширения разнородных материалов. Нагревание биметалла осуществляется под действием электротока, протекающего непосредственно по пластинам, либо по намотанной на них спирали.

Деформируемый вследствие нагрева биметалл воздействует на защёлку привода автомата, что вызывает его отключение.

Характеристика теплового расцепителя автомата имеет интегральную зависимость. Величина линейного смещения биметалла, пропорциональная количеству теплоты, выделяемому проводником, определяется двумя факторами:

величиной протекающего электротока; продолжительностью его действия.

Таким образом, время автоматического срабатывания теплового расцепителя дифавтомата зависит от токовой величины.

Сравнительные характеристики

Внутренняя схема УЗО ничем не защищается от проходящих через нее токов перегрузок и коротких замыканий. От них она может пострадать. Поэтому всегда перед устройством защитного отключения в электросхеме ставят автоматический выключатель соответствующего номинала.

Дифавтомат объединяет в своей конструкции обе эти функции и в подобной дополнительной защите не нуждается.

Конструктивное исполнение и габариты

УЗО и дифференциальные автоматы выполняются общим блочным исполнением с отдельными диэлектрическими корпусами из негорючих пластиков. Все компоненты размещены внутри, навесной монтаж не используется.

Крепление обоих устройств защиты для бытовой домашней проводки в электрощитке осуществляется на DIN- рейку. Коммутация подходящих и отходящих силовых проводов выполняется зажимными клеммами под винт.

Дифференциальные реле содержат больше конструктивных элементов, чем УЗО, имеют увеличенные габариты. Их следует учитывать до покупки и начала монтажа: возможно, потребуется дополнительный электрощиток большей вместимости.

Выбор устройства по цене

Стоимость дифференциальных автоматов выше чем УЗО. Но важно учесть и другие параметры важные при эксплуатации.

Защитные характеристики

УЗО работает только при нарушениях изоляции в схеме, предотвращает от электротравм и несчастных случаев при возникновении опасного потенциала на корпусах электрооборудования и металлических предметах помещения.

Учитывая возможности возникновения фибрилляции сердца при 50 mA переменного тока, уставки УЗО задают ≤30 mA электрооборудованию обычных жилых помещений и ≤10 mA – ванным, кухням с увеличенной влажностью.

Для защит зданий от возгорания при перегреве изоляции проводов используют УЗО с загрубленными уставками до 100÷300 mA. Но в этом случае безопасность человека выполняется более очувствленными защитами.

По назначению автоматические выключатели маркируют индексами: А, В, С, D, К, Z. Их особенности:

• Выключатели серии А защищают удаленные электроцепи и полупроводниковые устройства (кратность отсечки выставляется 2÷4 Iн);
• Устройства типа В питают осветительные сети общего применения (кратность 3÷6 Iн);
• Конструкции с характеристикой С выдерживают умеренные перегрузочные пусковые токи кратностью 5÷10 Iн;
• Изделия класса D защищают активно-индуктивные нагрузки с тяжелым запуском (например, электродвигатели), изготавливаются с уставкой срабатывания 10÷20 Iн;
• Устройства типа К работают с индуктивными нагрузками. Кратность отсечки 8÷12 Iн;
• Модели вида Z выполняют для защиты схем с электронными приборами. Уставка 2÷3 Iр.

Выбор номинала теплового расцепителя (6÷40 А) проводится по таблицам для номинального тока с учетом возможностей проводов выдерживать передаваемые мощности. при этом создается небольшой запас в одну ступень от допустимой нагрузки.

Уставка защиты токовой отсечки у электродинамического расцепителя подбирается с небольшим запасом отстройки от апериодической составляющей, возникающей при запусках электробытовых приборов.

Ремонтопригодность УЗО и дифавтоматов

Вводной автомат в схеме с УЗО установлен отдельно. Поломка менее сложного по конструкции УЗО устраняется проще, заменяемое оборудование стоит дешевле.

Ремонт дифференциального автомата потребует больших затрат, чем УЗО. Его устройство и конструкция сложнее.

Поиск неисправностей

Отключение электричества в квартире всегда не приятно. Причина работы исправного УЗО очевидна — пробой изоляции схемы. Необходимо ее искать на том участке, где стоит защита.

При работе дифференциального автомата возможны:

• нарушения изоляции;
• превышения нагрузочных токов;
• короткие замыкания в сети.

Придется анализировать все возможные варианты работы этой защиты.

Для кратковременной подачи напряжения при неисправном УЗО допустимо зашунтировать его вход с выходом у каждого провода. Длительно так поступать нельзя — нарушается электрическая безопасность проводки.

При неисправности дифференциального автомата такой прием исключает защиту автоматическим выключателем.

Выбор способа защиты электропитающей схемы между УЗО и дифреле проводят применительно к индивидуальным особенностям оборудования с учетом материальных затрат. Например, один автоматический выключатель может выполнять функцию защиты группы потребителей, в которых работают несколько УЗО.

Дополнительную информацию по теме вы можете увидеть в видеоролике владельца «Заметки электрика» УЗО или дифавтомат.

Задавайте вопросы в комментариях, делитесь информацией с друзьями через кнопки соц сетей.

Что выбрать УЗО или дифференциальный автомат

Узлы дифференциального автомата содержат УЗО и автомат, то есть это комбинированное электрическое устройство. Как известно, что комбинированные устройства имеют более низкую надежность и качество исполнения. Получается, что срок службы дифавтомата меньше, чем у УЗО и автомата. При выходе из строя дифференциального автомата вы заплатите больше, чем за отдельно выбранный УЗО и автомат.

Если возникла неисправность и отключилась УЗО можно быть уверенным, что это результат возникших токов утечки, если сработает дифференциальный автомат, то причину отказа нужно искать – это может сработать защита утечки тока или произошло короткое замыкание с перегрузкой.

Принцип действия

Конструктивно дифавтомат содержит в одном блоке автоматический выключатель с защитой электрических цепей от сверхтоков (левая часть) и устройcтво защитного отключения (УЗО) — правая часть.

Единый корпус предназначен для установки на монтажную рейку 35 мм.

Принцип действия автоматического выключателя следующий.

При перегрузке происходит нагрев биметаллической пластины, которая изгибаясь толкает рычаг расцепителя и выключает дифавтомат.

При возникновении короткого замыкания в зоне защиты, многократно возросший ток, проходя через катушку электромагнитного расцепителя, значительно увеличивает ее магнитную индукцию, что приводит к перемещению сердечника и отключению автомата.

Чувствительным органом дифавтомата является дифференциальный трансформатор, в котором силовые провода проходят через тороидальный сердечник (первичная обмотка).

При возникновении в зоне защиты тока утечки на землю (неисправная изоляция, прохождение тока через тело человека), ток в нулевом проводе становится меньше фазного, что приводит к небалансу магнитной индукции в сердечнике и появлению дифференциального тока в нагрузке вторичной обмотки.

Если этот ток превышает выбранную уставку, выключатель размыкает цепь.

Касание человеком электрооборудования находящегося под опасным напряжением не приводит к электропоражению за счет высокого быстродействия (≤ 40 мс) выключателя.

Выключатель допускает нечастые коммутации нагрузки — до 30 включений в сутки.

При установке дифавтоматов необходимо соблюдать фазировку, указанную на корпусе изделия.

Дифференциальный автомат

Разделение дифавтоматов на виды осуществляется по их характеристикам.

Тип электрической сети

Все устройства защиты выбирают по числу фаз электрической сети. Существуют дифференциальные автоматы для эксплуатации в однофазной сети 220 вольт, для трехфазной сети 380 вольт. На корпусе устройства есть соответствующее обозначение. Трехфазные модели оснащены нулевым полюсом и тремя полюсами фаз. Его размеры значительно больше, в отличие от однофазной модели, на которой имеется полюс фазы и ноля. На первой картинке слева – однофазный автомат, справа – трехфазный.

Параметры тока

Номинальный ток обозначается буквой «С» рядом с числом нагрузки тока в амперах.

В быту популярными стали дифавтоматы С16. Остальные виды используются реже. Ток утечки обозначается символом Δ, а справа от этого символа указывается ток в миллиамперах. В цепях освещения чаще всего используются дифавтоматы с номинальным значением тока утечки 10-30 мА. Из них для одиночных сетей применяют автоматы на 10 мА, а в групповых сетях на 30 мА. Защита с номинальным током утечки 100-300 мА применяется для входных дифавтоматов.

Многие потребители в момент запуска расходуют намного больше энергии, чем при дальнейшей работе. Такие токи называют пусковыми. Они во много раз могут превосходить эксплуатационные токи.

Для того, чтобы не прекращалась подача электроэнергии при запуске мощного электродвигателя, дифференциальный автомат работает так, что отключение выполняется только при значительном превышении его номинального тока.

По параметру тока, при котором срабатывает защита при запуске мощных потребителей, дифференциальные автоматы делятся на типы:

• В – выдерживает перегрузку от 3 до 5 раз.
• С – перегрузка от 5 до 10 раз.
• D – отключение питания происходит при возрастании тока от 10 до 20 раз.

Если к сети питания подключено малое количество устройств с небольшой мощностью, то лучше всего подходит тип В. В городских квартирах и домах рекомендуется подключать дифференциальные автоматы типа С. На промышленных производствах, оснащенных силовым оборудованием, устанавливают защиту типа D. Тип защиты обозначается рядом с током номинала на корпусе автомата.

Класс защиты

Этот параметр означает, на какие виды токов реагирует дифференциальный автомат.

AC — Для синусоидального переменного тока
A — Для синусоидального переменного и пульсирующего постоянного
B — Для переменного, импульсного, постоянного и сглаженного постоянного
S — Выдержка времени отключения 200-300 мс
G — Выдержка времени отключения 60-80 мс

В квартирах и собственных домах чаще всего применяются типы защит АС и А. Из них наиболее распространена защита А-класса, так как основная часть устройств потребителей оснащена электронным управлением. Например, светодиодная подсветка и некоторые виды люстр управляются с помощью электроники. АС-класс устанавливают в загородных дачах и домах, не имеющих электронных устройств.

Класс ограничения тока и отключающей способности

Дифференциальный автомат имеет класс токоограничения, по которому можно определить быстродействие обесточивания линии питания при появлении критических значений тока.

Класс токоограничения имеет цифровое обозначение:

• 1 – медленный.
• 2 – средний.
• 3 – быстрый.

С повышением класса возрастает и стоимость дифавтомата. В прямоугольнике изображена отключающая способность, а класс токоограничения под ней в квадратике.

Условия эксплуатации

Основная часть дифавтоматов эксплуатируется в теплых отапливаемых помещениях, и рассчитана на работу в диапазоне -5 +35 градусов. Если дифференциальный автомат необходимо установить вне помещения, то применяют другой тип автоматов, так как в зимнее время температура может опуститься до более низких значений. Для таких случаев существуют морозоустойчивые автоматы, способные работать при более низких температурах.

На корпусе таких автоматов имеется специальный значок снежинки.

При всех аналогичных характеристиках морозоусточивые модели имеют стоимость выше, по сравнению с другими моделями.

Внутреннее устройство

Конструкция дифавтомата может быть электронной или электромеханической . Электронные модели получают питание от фазного провода. При отсутствии электроэнергии такие дифавтоматы не способны выполнять свои функции. Поэтому наиболее надежными считаются электромеханические автоматы, которые для работы не нуждаются в отдельном источнике электроэнергии, и могут работать в любой ситуации.

Чтобы самостоятельно проверить тип дифавтомата, понадобится простая батарейка и два куска провода. Один отрезок провода необходимо подключить к одному полюсу батарейки, а второй проводник ко второму полюсу.

Далее, включаем автомат и оголенными концами проводников касаемся контактов автомата вверху и внизу, создавая эффект замыкания и утечки тока. Если защита сработала, то дифавтомат является электромеханическим, так как он способен функционировать и выполнять свои задачи без внешнего питания.

Устройство и принцип работы

Дифференциальный автомат состоит из защитной и рабочей части. Защитная часть автомата представляет собой модуль дифзащиты, который отвечает за ток утечки на землю (дифференциальный ток). Также, в модуле происходит преобразование электрического тока в механическое воздействие на специальную рейку, которая выключает питание. Этот механизм и является рабочей частью дифавтомата.

Модуль защиты обеспечивается питанием путем последовательного подключения с автоматическим выключателем. Модуль защиты оснащен вспомогательными устройствами, такими как электронный усилитель, с обмоткой электромагнитного сброса, а также дифференциальный трансформатор, который выявляет остаточный ток.

Чтобы проверить работоспособность модуля защиты, корпус дифавтомата оснащен кнопкой «Тест». Если нажать на эту кнопку, то происходит имитация тока утечки, и при исправном автомате питание должно отключиться.

В дифавтомате в качестве датчика дифференциального тока используется специальный трансформатор, так же как и в устройстве защитного отключения. Действие этого трансформатора заключается в преобразовании тока утечки в проводах, которые подают электроэнергию на устройство защиты.

Если нет неисправностей изоляции проводов, либо к токоведущим элементам никто не прикоснулся, то тока утечки нет. При этом в проводниках фазы и ноля протекают одинаковые токи.

Такими токами наводятся одинаковые магнитные потоки, направленные навстречу друг другу, в магнитопроводе трансформатора. В итоге во вторичной обмотке ток равен нулю, а магнитоэлектрическая защелка, являющаяся чувствительным элементом, не срабатывает.

При появлении утечки тока, например, если кто-то прикоснулся к проводу фазы, либо повредилась изоляция, нарушается баланс магнитных потоков и тока.

В это время во вторичной обмотке появляется электрический ток, приводящий в движение магнитоэлектрическую защелку, которая действует на расцепляющий механизм автомата и систему контактов.

Выводы

Фото дифавтоматов всегда выглядят более респектабельнее. Все варианты имеют право на существование. Но сейчас принято везде вводить экономию, поэтому и выбирают комбинированные электроприборы, где включено сразу же несколько функций.

Обычно для одного человека, у которого есть стиральная машинка, холодильная камера, нагреватель воды и подобные приборы, выбирается бюджетное устройство. Это может быть классическая модель от Schneider за сумму, не превышающую 2000 рублей.

Подороже обойдется УЗО для группы лиц, у которых есть розетки на кухне, ванные просторные, «стиралки», бойлеры, осветительные приборы. Все это требует отдельных выключателей. В итоге, проект обойдется со всеми вытекающими в размере 6-7 тысяч рублей.

Групповое потребление всегда ведет к дополнительным расходам. Сумма может доходить до 10 тысяч рублей. Разобравшись с электрооборудованием, можно смело уже заниматься другими вещами. Проводку можно не менять ближайшие 10-15 лет.