Автоматический выключатель дифференциального тока

Для чего применяется дифференциальный автомат

В бытовой электротехнике слово «автомат » подразумевает тип устройства, автоматически отключающего напряжение при перегрузках, или коротком замыкании (КЗ) в сети. Применяется с самого начала возникновения электротехники для защиты сетей и электроприборов. В последние десятилетия массовой популярности набрали устройства защитного отключения (сокращённо УЗО) от поражающего действия электричества.

Но непонимание пользователями, а иногда и электриками отличий и предназначения данных защищающих средств, приводило к случаям установки УЗО без защитных автоматов. вследствие чего возникали
пожары, так как данное устройство не выключается даже при КЗ и горит, устраивая при этом пожар и задымление в электрощитовой.

Производители электротехнических защитных приборов быстро откликнулись на эту распространённую ошибку и создали комбинированный электрозащитный прибор, заключающий в себе автомат, защищающий от сверхтоков, и устройство защиты от поражения в одном модуле, называемый дифференциальным автоматом, который также называют дифавтоматом, дифференциальным выключателем, автоматическим выключателем дифференциального тока (АВДТ).

Внешний вид дифавтомата

Некоторые характеристики

Дифференциальный автомат применяется для:

• защиты от перегрузок по току и КЗ;
• предотвращения поражения электричеством при случайном прикосновении к оголённому проводу, или неисправном оборудовании, повлёкшим появление напряжения на корпусе;
• недопущения пожароопасной утечки при пробое изоляции.

Дифавтомат является модульным устройством, монтируемым на дин рейку, имеет четыре клеммы для однофазной сети, и восемь для трёхфазной. В независимости от производителя, данным устройствам характерны такие общие черты:

• корпус из тугоплавкого негорючего пластика;
• маркированные контактные зажимы (клеммы) для подключения входящих и выходящих проводников;
• рычажок включения – выключения напряжения. В некоторых устройствах их может быть два;
• кнопка «Тест » для ручной проверки надёжности устройства;
• опционально сигнальный маячок, показывающий тип срабатывания – от перегрузки или утечки;

3-х фазный и 1 фазный дифавтомат

Соответственно им присущи такие обозначения:

• логотип изготовителя, серийный номер;
• максимальный ток короткого замыкания, А;
• рабочее напряжение, В;
• буква, означающая времятоковую характеристику автомата защиты;
• номинальный ток отключения In, А;
• дифференциальный ток утечки IΔn. мА;
• электрическая схема внутреннего устройства прибора;
• маркировка клемм.

Устройство и принцип работы диффавтомата

Дифференциальный автоматический выключатель, одновременно выполняющий функции автоматического выключателя и УЗО, состоит из:

1. электромагнитного реле для защиты от сверхтоков и КЗ;
2. теплового расщепителя для отключения при длительном превышении номинального тока In;
3. датчика дифференциального тока, для выключения цепи при возникновении в ней утечек.

В случае превышения допустимых для каждого устройства параметров, они механически воздействуют на защёлку подпружиненного отключающего механизма, имеющего гаситель дуги.

Электромагнитный и тепловой расщепители идентичны аналогичным частям отдельного автомата защиты по току. Подробно их работа описана в соответствующих разделах, коротко следует отметить важные особенности:
При большом токе, многократно превышающем In. практически моментально срабатывает электромагнитное реле, выдёргивая защёлку и выключая дифференциальный автомат.

Тепловое реле, выполненное в виде биметаллической пластины, давящей на задвижку отключающего механизма по мере её нагревания токами, превышающими In. производит выключение в периоде от секунды до нескольких минут, в зависимости от время-токовой характеристики, обозначаемой латинскими буквами, аналогично обычным автоматам защиты. Такое конструктивное решение позволяет выдерживать большие импульсные нагрузки, не размыкая цепь.

Дифференциальный автоматический выключатель срабатывает при выявлении разницы (по-английскиdifferent) токов, протекающих в фазовом и нулевом проводе, которые в идеальной системе должны совпадать. Образно эту картину можно представить в виде некоего количества электронов, протекающих сквозь входной фазный проводник, разветвляясь на отдельных потребителей и производя в них работу, снова стекающихся в нулевом проводнике, и ни один не должен потеряться.

Наполовину разобранный дифавтомат

Потери подразумевают поток электронов в землю через тело человека, причиняющий поражающее действие, или через плохую изоляцию, что является пожароопасным. В случае утечек, ток нулевого провода будет меньше, ввиду того, что часть носителей заряда потерялась в пути.

Наглядная схемы срабатывания дифавтомата в сети

Измерение разницы тока, протекающего в фазном и нулевом проводе, является принципом работы УЗО. а его объединение с автоматическим выключателем позволило скомбинировать дифференциальный автомат. Данную разницу измеряет датчик дифференциального тока, выполненный в видеторроидального трансформатора, в котором две первичные обмотки включены разнонаправлено в цепи фазы и ноля соответственно, а третья вторичная обмотка подключается к исполнительному устройству.

В штатном режиме работы системы электропитания, при равенстве токов первичных обмоток, создаваемый ими магнитный поток является взаимно скомпенсированным. При утечке, ток в нулевом проводе будет меньшим, баланс магнитных потоков нарушится, и во вторичной обмотке возникнет ток, заставляющий сработать устройство защиты.

Смертельным для человека является электрический ток всего 0,1 А, или 100мА. Соответственно, для защиты должен применяться дифавтомат с IΔn<100мА. Наиболее популярными являются значения IΔn=30мА.

Ток свыше 100 мА при напряжении 220В считается способным выделить достаточное количество теплоты для возгорания изоляции в месте её пробоя, поэтому дифференциальный автомат, имеющий такое значение IΔn. применяется для обеспечения пожарной безопасности больших объектов.

В случае использования трёх проводной сети с заземляющим проводником РЕ, при электрическом пробое на корпус изоляции в неисправном приборе, дифавтомат отключится немедленно. Если данная неисправность произойдёт в устройстве, включённом в двухпроводную сеть, и металлический корпус будет под напряжением, то при касании его человеком, сквозь него пройдёт ток больше IΔn. вызывающий срабатывание защиты очень быстро, поэтому поражение будет минимальным, пострадавший отделается шоком.

некоторые типы дифавтоматов

Чтобы дифференциальный автомат надёжно работал, и не было ложных срабатываний, нужен правильный монтаж данного оборудования. Нужно запомнить правило: входной и выходной ноль – совершенно разные понятия, выходящий нулевой провод нигде не должен контактировать с землёй или любыми другими нейтральными проводниками. В ином случае устройство будет срабатывать при подключении любой нагрузки.

Похожие статьи

Какие неисправности электропроводки могут привести к пожару

Основные меры защиты от поражения электрическим током

Использование дифференциальных автоматических выключателей

Дифференциальный автоматический выключатель является одним из наиболее распространенных устройств, размещаемых почти в каждом электрическом щите. Он предназначен для обеспечения защиты электрической сети от токов коротких замыканий, перегрузок, а также от возникновения токов утечки в проводах заземления. Эти токи возникают вследствие повреждения изоляции потребителей или соединительных проводов. Другими словами, выключатель дифференциального тока совмещает в себе функции УЗО и автоматического выключателя.

Особенности конструкции дифавтомата

Поскольку дифавтомат предназначен для выполнения нескольких различных функций, то в его конструкцию входят относительно обособленные элементы, принцип работы и назначение которых несколько различаются. Все составные части устройства собраны в компактном диэлектрическом корпусе, имеющем крепления для монтажа на DIN-рейку в электрическом щитке.

К рабочей части дифференциального автомата относятся:

1. Механизм независимого расцепления.
2. Электромагнитный расцепитель. Это устройство состоит из катушки индуктивности, оборудованной подвижным металлическим сердечником. Сердечник соединен с подпружиненным возвратным механизмом, обеспечивающим надежное замыкание контактов выключателя в нормальном режиме работы электрической цепи. Электромагнитный расцепитель срабатывает в тех случаях, если в цепи протекает ток КЗ.
3. Тепловой расцепитель. Это устройство размыкает электрическую цепь при протекании по ней тока, незначительно превышающего номинальное значение.
4. Рейка сброса.

К защитной части устройства относятся модуль дифференциальной защиты, срабатывающий в тех случаях, если есть ток в проводах заземления электроустановки. В случае превышения этим током определенного значения устройство дает команду на размыкание основных контактов, а также сигнализирует о причинах срабатывания защиты дифференциального автомата.

Составными частями конструкции модуля защиты являются:

1. Дифференциальный трансформатор.
2. Электронный усилитель.
3. Катушка электромагнитного сброса.
4. Устройство контроля исправности защитной части дифавтомата.

На передней части корпуса изделия есть специальная кнопка, которая предназначена для проверки работоспособности защитной части устройства. Чтобы спровоцировать контрольное срабатывание дифавтомата нужно просто нажать на кнопку, при этом происходит замыкание цепи, вызывающее ток утечки, на который реагирует защита.

Для обеспечения нормальной работы защитного модуля он подключается последовательно за рабочей частью дифавтомата.

Принцип действия

Ток утечки в системе электроснабжения квартиры может возникать при повреждении изоляции электроприборов. Если при этом используется заземляющий проводник, то на корпусе электроустановки отсутствует повышенное по отношению к земле напряжение. Протекание тока через заземляющий проводник приводит к его нагреву и возможному увеличению сопротивления или даже обрыву заземляющего провода. В том случае, если электроустановка оказывается незаземленной, есть высокая вероятность поражения человека электрическим током.

Существенным минусом защитного заземления является невозможность контролировать состояние целостности изоляции и протекания дифференциальных токов. Принцип работы автомата заключается в осуществлении такого контроля с отключением электрической цепи в случае превышения током утечки допустимых значений.

В основу работы защитной части дифавтомата положен принцип электромагнитной индукции. В качестве датчика, реагирующего на разность токов во входящем и выходящем проводах, используется измерительный трансформатор.

В конструкцию этого устройства входят две встречно включенные обмотки, каждая из которых создает в сердечнике свой магнитный поток. До тех пор, пока эти потоки равны между собой, ток во вторичной обмотке трансформатора равен нулю. Если в сердечнике появляется магнитный поток, то он провоцирует возникновение тока во вторичной обмотке, что вызывает срабатывание защитного механизма, размыкающего основные контакты дифавтомата.

Сфера применения дифавтоматов

Использование этих устройств определяется их функциональным назначением. Правильно подключенный дифференциальный автомат позволяет:

1. Добиться обеспечения необходимого уровня электрической безопасности в тех случаях, если повреждена изоляция электроустановки или произошло замыкание фазного провода на ее корпус.
2. Предотвратить перегрев и возгорание поврежденных мест изоляции, через которые в течение длительного времени может протекать ток утечки.
3. Обеспечить защиту от поражения электрическим током человека в случае непреднамеренного прикосновения его к открытым токоведущим частям электроустановки.
4. Надежно защитить систему электроснабжения от выхода из строя ее элементов при возникновении в них коротких замыканий и перегрузок.
5. Если есть необходимость в снижении массогабаритных показателей распределительных устройств, то использование дифавтоматов поможет решить эту проблему. За счет совмещения в одном корпусе автоматического выключателя и УЗО можно существенно сэкономить место в электрическом щите.

Выбор дифференциального автомата

Большое количество производителей электрооборудования, а также широкий модельный ряд представленных на рынке дифавтоматов существенно затрудняют выбор этих устройств. Для того чтобы правильно выбрать качественный выключатель тока утечки для конкретной системы электроснабжения, необходимо обратить внимание на такие его характеристики:

• Количество полюсов. Каждый полюс обеспечивает независимый путь прохождения тока и может быть отключен общим разъединительным механизмом. Таким образом, для защиты однофазной сети следует использовать двухполюсные дифференциальные автоматы, а для установки в трехфазной сети – четырехполюсные.

• В зависимости от номинального напряжения различают автоматы на 220 и 400 В.
• Поскольку дифавтомат выполняет функции защиты от токов КЗ и перегрузок, то при его выборе следует руководствоваться теми же правилами, что и для автоматического выключателя. Важнейшими параметрами этих устройств является номинальный ток, значение которого определяется исходя из номинальной мощности подключаемой нагрузки, а также тип времятоковой характеристики. Этот параметр показывает зависимость протекающего через автомат тока от времени срабатывания расцепителя. Для установки в электрических сетях бытового назначения рекомендовано использовать автоматы, имеющие времятоковую характеристику типа С.
• Номинальное значение тока утечки. Показывает максимальное значение разности токов (для определения этого параметра есть специальный символ Δ, нанесенный на корпус устройства), при котором дифавтомат не размыкает электрическую цепь. Как правило, для электрических сетей бытового назначения номинальное значение тока утечки составляет 30 мА.

• Существуют автоматические выключатели дифференциальных токов, предназначенные для работы в сетях постоянного (А или DC) или переменного (АС) тока.
• Надежность устройства. Этот параметр во многом зависит от компании-изготовителя. При выборе и приобретении дифференциального автомата нужно опасаться подделок, приобретая электрооборудование в специализированных магазинах, у которых есть все необходимые документы и разрешения.

Следует заметить, что в случае обрыва нулевого провода, защита, которую обеспечивает дифференциальный автомат, не сможет функционировать из-за отсутствия электропитания. В большинстве моделей дифавтоматов предусмотрена защита от повреждения нулевого проводника, размыкающая цепь при пропадании в ней напряжения.

При обрыве заземляющего проводника может возникнуть ситуация, при которой дифавтомат не среагирует на появлении на корпусе электроустановки повышенного потенциала относительно земли. Однако в этом случае устройство сработает в случае прикосновения человека к такой электроустановке и создания таким образом пути протекания тока утечки.

Подключение

Схема подключения дифференциального автомата достаточно проста. Целесообразно рассмотреть ее на примере одной из наиболее популярных моделей этого устройства ВД1 – 63.

Для работы этого дифавтомата в однофазной сети нужно использовать нулевой и фазный провода, которые подсоединяются к соответствующим клеммам устройства ВД1 – 63. Входные клеммы выключателя дифференциального тока ВД1 – 63 расположены в верхней части его корпуса и имеют маркировку «N» и «1», соответствующую нулевому и фазному проводу.

Подключение дифавтомата ВД1 – 63 выполняется по схеме, представленной на рисунке.

Такое устройство защищает от возникновения токов в цепи заземления сразу несколько групп потребителей. Если в одном из элементов электрической сети возникнет ток утечки, то автоматом ВД1 – 63 будут немедленно отключены все потребители. Достоинством такой схемы является ее простота, а также небольшое количество элементов, не загромождающих пространство в электрическом щите. Эта схема может быть использована в тех случаях, если необходимо обеспечить защиту небольшого количества потребителей.

Для устранения недостатка, связанного с неизбирательностью защиты, обеспечиваемой дифавтоматом ВД1 – 63, используется подключение аналогичных устройств на каждую группу потребителей. Линейка номинальных токов для автоматов ВД1 – 63 достаточно широка и включает в себя стандартные значения от 16 до 100А. Разветвленная схема подключения является более дорогой и сложной в монтаже, соединение ее элементов требует гораздо большего места в распределительном щитке. Однако применение подобной защиты существенно повышает ее надежность и селективность.

Недостатки

Подключение дифференциального автомата обеспечивает значительно больше преимуществ, чем недостатков. Однако, помимо достаточно высокой стоимости этих устройств, к их отрицательным качествам нужно отнести невозможность определения места повреждения изоляции электрической цепи, из-за которого сработал дифавтомат.

Еще одним негативным моментом является относительная сложность этих устройств, которая, во-первых, приводит к снижению их надежности, а во-вторых, требует замены всего изделия в тех случаях, если из строя выходит какой-либо его элемент.

Дифавтомат устройство и принцип работы

Приветствую Вас уважаемые гости и постоянные читатели сайта http://elektrik-sam.info !

Начинаем очередную серию публикаций в рамках курса «Автоматические выключатели, УЗО и дифавтоматы — подробное руководство». на этот раз посвященную дифференциальным автоматам. Начнем с рассмотрения устройства и принципа работы дифавтоматов.

Автоматический выключатель дифференциального тока или дифавтомат — это устройство, объединяющее в одном корпусе функции автоматического выключателя и УЗО. Т.е. он позволяет защитить контролируемую цепь от токов перегрузки и токов короткого замыкания (функции автоматического выключателя ) и от токов утечки (функции УЗО), позволяя защитить человека от возможного поражения электрическим током и предотвратить возможность возгорания в результате нарушения изоляции токоведущих частей электроустановки.

Конструктивно дифавтоматы изготавливаются из диэлектрического материала и имеют защелку для установки на DIN-рейку. Установка производится так же, как и установка УЗО.

Для однофазной сети 220В выпускаются двухполюсные дифавтоматы. К клеммам верхних полюсов подключается фазный и нулевой проводник питающей сети, а к зажимам нижних полюсов – фазный и нулевой проводник от нагрузки. При этом, в зависимости от марки производителя и серии они для своей установки на DIN-рейку могут занимать как два, так и более модулей.

Для трехфазной сети 380В выпускаются четырехполюсные дифавтоматы. К верхним клеммам подключаются три фазных провода и ноль со стороны питания. К нижним клеммам три фазных провода и ноль от нагрузки.

При установке на DIN-рейку четырехполюсные дифавтоматы занимают место больше четырех модулей, в зависимости от марки производителя. Т.е. полюсов для подключения проводов четыре, а занимаемое место в электрощите более четырех модулей, за счет блока дифференциальной защиты.

Применение двухполюсных дифавтоматов, которые при установке занимают два модуля, позволяет сэкономить место в электрощите и упростить монтаж, вместо отдельно установленных автоматического выключателя и УЗО (которые вместе занимают три модуля).

Мы помним из раздела, посвященного устройствам защитного отключения, что УЗО не защищает от сверхтоков и требует установки последовательно с ним автоматического выключателя .

При разветвленной проводке с большим количеством групп, экономия места в электрощите может быть довольно существенной. Однако, зачастую стоимость дифавтомата больше, чем стоимость отдельно установленных автомата и УЗО.

Конструктивно дифавтомат состоит из двух- или четырехполюсного автоматического выключателя и включенного последовательно с ним модуля дифференциальной защиты. Подробно конструкцию и принцип работы автоматических выключателей и УЗО мы рассматривали в предыдущих разделах, ссылки на них внизу этой статьи.

Повторим вкратце основные моменты.

Модуль автоматического выключателя обычно устанавливается в фазные проводники и содержит тепловой расцепитель для защиты от токов перегрузки и электромагнитный расцепитель (катушку соленоида с подвижным сердечником) для защиты от токов короткого замыкания.
Принцип действия такой же, как и у обычного автоматического выключателя.

При возникновении тока перегрузки биметаллическая пластина нагревается проходящим через нее электрическим током, изгибается, и, если ток в цепи не уменьшается, приводит в действие механизм расцепления, размыкая защищаемую цепь.

При коротком замыкании ток в цепи мгновенно возрастает, наводимое в катушке соленоида магнитное поле перемещает сердечник, который приводит в действие механизм расцепителя и размыкает силовые контакты.

Для защиты силовых контактов дифавтомата от разрушающего действия электрической дуги, применяется дугогасительная камера .

Модуль дифференциальной защиты представляет собой дифференциальный трансформатор тока. через который проходит фазный и нулевой проводник (первичная обмотка) и обмотка управления (вторичная обмотка). В четырехполюсных дифавтоматах через дифференциальный трансформатор тока проходит три фазных проводника и нулевой.

В обычном режиме работы через фазный провод проходит ток к нагрузке, а через нулевой проводник от нагрузки, т.е. токи равны и направлены встречно. Геометрическая сумма токов равна нулю, наводимые ими магнитные потоки в обмотке трансформатора тока взаимно компенсируют друг друга, и результирующий магнитный поток равен нулю.

При возникновении тока утечки баланс токов нарушается, поскольку в фазном проводе вместе с током нагрузки протекает и ток утечки. Токи в фазном и нулевом проводниках наводят разные по величине магнитные потоки, их баланс нарушается и в тороидальном сердечнике трансформатора тока возникает разностный магнитный поток. Под действием разностного магнитного потока во вторичной обмотке управления возникает ток. Когда величина этого тока превысит пороговое значение, срабатывает механизм расцепления и силовые контакты дифавтомата отключаются от питающей сети.

Как и УЗО, модуль дифференциальной защиты дифавтоматов может быть электромеханическим или электронным. В электронных при возникновении утечки, ток в обмотке управления подается на плату электронного усилителя с катушкой электромагнитного сброса и через механизм расцепителя отключает силовые контакты дифавтомата от питающей сети.

Дифавтоматы с электронным модулем дифференциальной защиты, в отличие от электромеханических, могут потерять работоспособность при обрыве фазного или нулевого проводника со стороны питающей сети (подробно об этом смотрите видео работа УЗО при обрыве нуля ), поскольку отсутствует питание, необходимое для работы платы усилителя.

Дифавтоматы некоторых производителей имеют встроенные индикаторы, которые позволяют определить причину срабатывания:

— дифавтомат сработал от перегрузки по току: тепловая защита или электромагнитный расцепитель от токов короткого замыкания;
— или сработал модуль дифференциальной защиты дифавтомата в результате утечка тока.

Если таких индикаторов нет, тогда в случае отключения дифавтомата, неясно что вызывало срабатывание – перегрузка по току, или дифавтомат сработал в результате возникновения тока утечки.

Для проверки исправности модуля дифференциальной защиты на корпусе устройства расположена специальная кнопка «Тест». При нажатии на эту кнопку создается искусственный ток утечки и если дифавтомат отключился, значит он исправен.

Более наглядно принцип работы смотрите в видео Дифавтомат устройство и принцип работы :

Интересные материалы по теме:

Источники: http://infoelectrik.ru/kommutacionnye-apparaty/differencialnye-avtomaty/dlya-chego-primenyaetsya-differencialnyj-avtomat.html, http://mr-build.ru/elektrika/differencialnyj-avtomaticheskij-vyklyuchatel.html, http://elektrik-sam.info/difavtomat-ustroystvo-i-princip-raboty/