Дифференцированный автоматический выключатель

НАЗНАЧЕНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО АВТОМАТА

Дифференциальный автомат представляет собой устройство, объединяющее в одном корпусе устройство защитного отключения и автоматический выключатель. Особенностью данного вида приборов является то, что использовать их в сетях где нулевой и защитный проводники совмещены нецелесообразно. При включении дифавтомата в такую сеть будет происходить постоянное срабатывание защиты.

Также не рекомендуется применение такого автоматического выключателя в сетях с отсутствующим защитным проводником. При этом защита от токов утечки не сработает пока не произойдет явного касания к токоведущим частям оборудования или проводнику.

Однако, защитить от опасного поражения электрическим током такой вариант поможет. Более подробно можно почитать про это в материале про УЗО.

Исходя из вышесказанного применение устройств защиты от токов утечки оправдано только в сетях с надежным заземлением частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением в результате поломок или возникновения внештатных ситуаций, связанных с повреждением изоляции токоведущих частей и разделением защитного и заземляющего проводника.

Про системы заземления на этом сайте существует отдельный материал. Также можно рекомендовать почитать про автоматический выключатель.

Так как дифференциальный автомат является комбинированным устройством, то и его характеристики следует рассматривать в комплексе, а именно:

• отключающая способность модуля токовой защиты;
• ток отсечки устройства защитного отключения.

ХАРАКТЕРИСТИКИ И МАРКИРОВКА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ АВТОМАТОВ

В международной практике принята маркировка отключающей способности буквами латинского алфавита.

А – применяются в сетях с большой длинной проводников и имеют отключающую способность – 2-4 Iн.

В – применятся, как правило, в сетях исключающих индуктивную нагрузку; основном это сети, использующиеся для освещения; отключающая способность – 3-6 Iн.

С – дифференциальные автоматы с данной маркировкой могут применяться в сетях с комбинированной нагрузкой, то есть выдерживают краткосрочную токовую перегрузку, возникающую во время пуска электродвигателей; отключающая способность – 5-10 Iн.

D – выключатели данной группы также применяются в сетях с комбинированной нагрузкой, но в отличии от предыдущей группы имеют более высокую токовую уставку – 10-20 Iн.

К – узкоспециализированные устройства, применяющиеся в сетях, в которых индуктивная нагрузка составляет более 80% от общей нагрузки сети; отключающая способность данной группы составляет – 8-15 Iн.

Z – данная группа автоматов применяется в слаботочных сетях или цепях питания электронной аппаратуры не допускающей даже краткосрочных токовых перегрузок; отключающая способность – 1-3 Iн. Что касается защиты от токов утечки, то здесь необходимо определиться с категорией помещения в сети которого устанавливается диф. автомат. В настоящее время выпускаются устройства с различными уставками (IΔn) для защиты от токов утечки, а именно:

• 10,30 мА– применяются для защиты человека от поражения электрическим током;
• 100, 300, 500 мА – используются для исключения возгораний в результате повреждения изоляции, или замыкания токоведущих частей на «землю».

Также на корпусе дифференциального автомата находится буквенная маркировка определяющая возможность отключения при разном характере токов утечки:

АС – переменный характер токов утечки. Автоматы с данной маркировкой применяются в сетях с о значительной индуктивной нагрузкой, сетях освещения, цепях питания электродвигателей.

А – самый распространенный тип, рекомендованный к применению в цепях питания бытовых приборов. Рабочая характеристика токов утечки — переменно-пульсирующий.

В – данная категория дифференциальных автоматов используется исключительно в промышленных установках. Характер тока утечки – постоянный сглаженный и переменный.

S – используется для обеспечения многоуровневой, селективной защиты. Требуемая селективность достигается за счет задержки срабатывания устройства; задержка отключения равна – 0,1-0,5 с.

G — также используется для обеспечения селективности, но с меньшей задержкой срабатывания – 0,05-0,09 с.

По напряжению дифференциальные автоматы подразделяются на одно и трехфазные, соответственно для трехфазной сети следует устанавливать трехфазные устройства. При отсутствии однофазного дифавтомата, в качестве временной меры, возможна установка трехфазного в однофазную сеть, хотя и со снижением эффективности токовой защиты.

КАК ВЫБРАТЬ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ АВТОМАТ

Ввиду большого набора характеристик доступных устройств логично встает вопрос какое же из доступных устройств выбрать для каждого конкретного случая? Разберем каждый момент в отдельности:

Установка дифференциального автомата в квартире.

В данном случае исключаются устройства с высокой индуктивной нагрузкой и большими пусковыми токами, а, значит номинал защитного токового устройства, как правило не превышает 16-25 А. При этом уставка защиты от токов утечки не должна превышать – 50 мА.

Монтаж дифференциального автомата с большим номиналом срабатывания от токов утечки не целесообразен, так как в квартирах уже давно проводка прокладывается скрытым способом, под штукатуркой.

Исходя из выше сказанного наиболее оптимальным выбором, для квартиры будет дифференциальный автомат категории В или С номиналом 16-25 А и с категорией защиты от токов утечки –А, с уставкой — 50 мА.

Дифференциальный автомат для дачи.

Для этого варианта токовую нагрузку рассчитывают для каждого случая в отдельности, так как на даче могут использоваться поливочные насосы или другое оборудование с повышенной электрической мощностью. К тому же следует учитывать одновременную работу нескольких приборов — насос, кондиционер, освещение.

Касательно уставки IΔn — следует учитывать состояние сети, и дифференцировать защиту. Это достигается разделением сети на силовые питающие цепи в которых имеются электродвигатели и сети освещения. Для каждой цепи устанавливаются дифавтоматы различных категорий как потоку отсечки, так и по характеристике тока утечки.

Отдельно стоит выделить полностью деревянные постройки, к которым применяются отдельные требования по прокладке электропроводки и разделению защиты на:

• защита человека от воздействия токов утечки;
• противопожарная.

Выбор дифференциального автомата для частного дома.

Здесь следует учитывать характер нагрузки активная, индуктивная или смешанная, а именно наличие и количество электродвигателей и вероятность их одновременного включения и работы. В случае если существует вероятность возникновения больших пусковых токов, то оптимальным выбором будет установка автоматического выключателя категории D.

Номинал токовой отсечки дифференциального автомата должен определяться исходя из существующей нагрузки и состояния питающей сети. Относительно защиты от токов утечки, оптимальным выбором будет устройство с характеристикой – А и сработкой при – 50 мА.

Также при наличии полностью деревянных конструкций с установленными в них электроприборами следует разделять защиту сетей от токов утечки — на противопожарную, и защитную.

УЗО ИЛИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ АВТОМАТ, ЧТО ВЫБРАТЬ?

Однозначного мнения по данному вопросу не существует некоторые специалисты советуют связку УЗО – автоматический выключатель, другие ратуют за установку диф. автоматов. Давайте рассмотрим достоинства и недостатки каждого из этих вариантов.

Место для монтажа – совместное подключение УЗО и автоматического выключателя занимает в щитке три посадочных места, дифференциальный автомат – два. Экономия налицо. Хотя, на рынке уже появились диф. автоматы занимающие в щитке одно посадочное место.

Сложность определения причины отключения дифференциального автомата. Вопрос не актуален, так как выпускаются устройства с сигнальными флажками, по которым можно определить какая часть устройства привела к отключению.

Трудоемкость подключения УЗО и автомата токовой защиты. Спорно, потому что для специалиста подключение такой схемы не вызывает никаких проблем, а дилетант может допустить ошибку и при подключении дифавтомата.

Важным фактором, на который стоит обратить внимание в данном вопросе является дифференциальные автоматы с электронным блоком дифференциальной защиты, их особенностью является потеря работоспособности при обрыве нулевого провода, при этом фазный проводник остается не отключенным, что может привести к поражению электрическим током.

Дифференциальные автоматы с электромеханическим блоком лишены данного недостатка и остаются работоспособными даже при обрыве нулевого проводника, что исключает возможность поражения людей. Единственный недостаток дифференциальных устройств с электромеханическим блоком – их высокая стоимость, по сравнению с аналогичными электронными конструкциями.

© 2012-2017 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

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.

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

Источники: http://eltechbook.ru/differencialnyj_avtomat.html, http://mr-build.ru/elektrika/differencialnyj-avtomaticheskij-vyklyuchatel.html, http://infoelectrik.ru/kommutacionnye-apparaty/differencialnye-avtomaty/dlya-chego-primenyaetsya-differencialnyj-avtomat.html