Выключатели дифференциального тока
Выключатель дифференциального тока (ВДТ) контролирует — ток утечки на землю (дифференциальный ток). Когда ток утечки достигает определенного значения, ВДТ отключает участок электрической цепи, на котором возник ток утечки. За выключателями дифференциального тока закрепилось название устройство защитного отключения (УЗО).
· для защиты человека от поражения электрическим током при случайном прикосновении к токоведущим частям, а также к токопроводящим частям электрооборудования, оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции токоведущих частей;
· для повышения пожарной безопасности электроустановок путем непрерывного контроля токов утечки;
· для защиты сетей переменного тока 220 В 50 Гц от коротких замыканий и перегрузок;
· для оперативных включений и отключений электрических цепей.
Если ВДТ снабжен защитой от сверхтоков (добавлен автоматический выключатель с комбинированным расцепителем), то такое УЗО называют автоматическим выключателем дифференциального тока (АВДТ).
Принцип действия ВДТ (рис. 5.9) основан на сравнении втекающих и вытекающих токов приемника электроэнергии (ПЭЭ), которые при отсутствии токов утечки на землю должны быть равны. Это равенство должно соблюдаться как для однофазных, так и для трехфазных приемников (в том числе при несимметричной нагрузке).
Сравнение токов в ВДТ осуществляет дифференциальный трансформатор тока (ТА). Сердечник трансформатора охватывает линии L1, L2, L3 трехфазной сети и нулевой провод (нейтраль) N. К вторичной обмотке трансформатора подключен чувствительный орган устройства управления (УУ) – электромагнитный механизм (ЭММ), воздействующий на защелку привода коммутирующих контактов. Защитный проводник (РЕ) отделен от ВДТ.
В состав УУ кроме электромагнитного механизма входит орган ручного управления включением (по воздействию хвкл ) и отключением (по воздействию хотк ) ВДТ, а также механическая передача с защелкой. Упор с защелки снимает якорь ЭММ. Тогда ВДТ отключается, и контакты размыкаются.
При отсутствии токов утечки на землю на участке между коммутирующими контактами и приемником электрической энергии (ПЭЭ), а также в самом ПЭЭ сумма магнитодвижущих сил первичных цепей трансформатора ТА равна нулю в любой момент времени. МДС возникает во вторичной обмотке трансформатора при нарушении баланса токов первичных цепей из-за возникновения тока утечки на землю. При увеличении тока утечки возрастает МДС вторичной цепи трансформатора, что приводит к срабатыванию УУ и размыканию коммутирующих контактов УЗО при некотором значении тока утечки. Стандартизированы следующие значения тока утечки, при котором срабатывает ВДТ: 10, 30, 100, 300, 500, 1000 мА. Для защиты человека от поражения электрическим током применяют ВДТ с пороговым значением тока утечки 30 мА. В целях пожарной безопасности применяют ВДТ с порогом 300 мА.
По количеству полюсов (коммутирующих контактов) УЗО подразделяют на двухполюсные (фаза, например, L1 + нейтраль N) и четырехполюсные (фазы L1. L2. L3 + нейтраль N). УЗО подключают с помощью зажимов к соответствующим проводам, идущим к приемнику электрической энергии. Схема подключений УЗО в трехфазной сети показана на рис. 5.10.
Для ВДТ нормируется номинальный длительно протекающий через выключатель ток. Для АВДТ нормируется номинальный ток электротепловых расцепителей, установленных в фазные линии.
185.154.22.117 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.
Назначение дифференциального автомата
Прогресс электротехнических устройств позволил создать дифференциальный автоматический выключатель (в быту дифавтомат), совмещающий в одном корпусе: автомат выключения при коротком замыкании Iкз и превышенной нагрузке Iн плюс устройство защитного отключения (УЗО), работающее по принципу выявления дифференциального тока утечки IΔn.
В идеальной электрической цепи токи фазы и нейтрального провода должны быть равными, сколько через фазу входит, столько через ноль выходит, нигде ничего не должно потеряться в электрической сети. Если где-то плохая изоляция или ток проходит через тело человека в землю, причиняя поражающее действие, значит, есть потери, они и являют собой IΔn, измеряемый миллиамперами (мА). Это утверждение справедливо и для трёх фаз: сколько входит через одну — столько же выходит через две остальные и нулевой провод.
Дифференциальный датчик
УЗО имеет дифференциальный датчик (от англ. different — различный) выявляющий разницу токов в фазном и нулевом проводе, и если она существенна и превышает номинальный IΔn, то происходит выключение. Существует два вида таких устройств — электрические и электромеханические.
Общим для них является наличие дифференциального тороидального трансформатора, в котором первичные обмотки включены последовательно в цепи линий электропитания разнонаправлено, то есть при одинаковых значениях тока IL (фазы) и IN (нейтрали), создаваемый ими индукционный магнитный поток в сердечнике будет взаимно скомпенсированным, соответственно в вторичной обмотке ЭДС наводиться не будет, IΔn=0 .
При условии IL > IN часть пришедшего от фазы тока находит путь в землю через пробой изоляции или сквозь человеческое тело. В этом случае баланс магнитного потока нарушается, во вторичной обмотке появляется ток IΔn>0, который приводит в действие высокочувствительное электромагнитное реле, отключающее коммутирующий механизм. В случае с электронными устройствами, IΔn усиливается специальным встроенным усилителем.
Практическая защита зависит от наличия заземления бытовых электроприборов. Если они заземлены отдельно или с использованием трёх контактных розеток с заземляющим PE проводником, то в случае повреждения изоляции внутри устройства и пробоя на металлический корпус, диффавтомат отключит питание немедленно, опасность поражения будет ликвидирована.
При отсутствии заземления, на поверхности неисправного изделия будет напряжение. При прикосновении человека сквозь него пойдёт IΔn ток, который заставит сработать защиту. Поскольку для бытовых нужд IΔn выбирается намного меньшим поражающего значения, человек отделается лёгким испугом или получит сильный эмоциональный шок, в зависимости от индивидуальной восприимчивости. Чтобы таких неприятностей не случалось, осуществляя подключение диффавтомата. стоит также позаботиться о сети, имеющей надёжное заземление PE провода.
Принцип срабатывания диффавтомата
В старых домах линии бывают в изношенном, неудовлетворительном состоянии, изоляция может быть настолько плохой, что будет случаться электрический пробой на стену, особенно при повышенной влажности, что будет заставлять срабатывать исправное устройство защиты. Исходя из вышесказанного, замена проводки совместно с установкой дифавтомата будет весьма актуальной.
Защита от токов КЗ
Защита от КЗ и сверхтоков реализована двумя механизмами, срабатывающими при разных воздействиях. Электродинамический выключатель представляет собой электромагнитное реле, в котором при прохождении Iкз (короткое замыкание) возникает магнитный импульс втягивающий защёлку включающего механизма в очень короткий момент.
Время срабатывания такого реле называют быстродействием, измеряют в миллисекундах (мс). Чем оно меньше, тем меньше повреждений получит система электроснабжения при КЗ. Для защиты от продолжительных перегрузок используется устройство выключения с биметаллической пластиной, нагревающейся при прохождении сквозь неё тока Iн, в следствии чего она изгибается, давит на защёлку и происходит отключение.
Замечательным свойством данных материалов является то, что при охлаждении они принимают первоначальную форму. При срабатывании автомата от перегрузки надо дать ему некоторое время на остывание, иначе он может не включиться. Принудительное включение не остывшего устройства негативно скажется на его долговечности и надёжности.
Внешний вид
Внешне УЗО и дифавтомат очень похожи – одинаковые размеры, похожее конструктивное исполнение, в обеих устройствах присутствует ручной выключатель и кнопка «Тест», предназначенная для проверки срабатывания защиты путём искусственно созданного тока утечки путём включения данной клавиши. Очень важно не перепутать эти устройства – так как УЗО не предназначено для отключения при перегрузке, оно даже при коротком замыкании не выключится и выйдет из строя.
Внешний вид УЗО Диффавтомата и автоматического выключателя
Такие приборы ставят только в совокупности с защитным автоматом. Различают их по маркировке на корпусе. Если русскоязычная маркировка, то будет соответственно УЗО и АВДТ – выключатель дифференциального тока автоматический. В международной классификации для обозначения дифавтомата принято перед номинальным током ставить букву характеристики данного устройства. Распознать дифавтомат можно, выявив на схеме наличие таких обозначений: I>. t°. Они указывают, что устройство срабатывает при КЗ, а также при тепловом нагревании биметаллической пластины перегрузочными токами.
Поскольку дифференциальный автомат является одновременно устройством защиты от перегрузок и утечек, то никаких дополнительных защищающих его аппаратов устанавливать не требуется. Данный прибор должен соответствовать требованиям по нагрузке и предназначения защиты.
Как правило, в общий электрощит большого объекта устанавливают дифавтомат предназначенный для противопожарного срабатывания при утечках 100< IΔn <500 мА, сила тока в этом интервале может быть смертельной для человека, поэтому для защиты от поражения отдельных групп потребителей используют IΔn < 30 мА. В домашней сети может присутствовать несколько дифавтоматов – противопожарный, после него с меньшим IΔn, для защиты от поражения(могут быть установлены как в щитовой, так и непосредственно перед включением электроприбора).
Монтаж диффавтомата
Монтируется дифавтомат на дин рейку. В однофазной сети вход фазы подключается на клемму №1, выход клемма №2. Ноль подключается в зажим имеющий обозначение N, вверху вход, снизу выход. Нельзя менять этот порядок ни в коем случае. Выходы подключаются к домашней сети напрямую, или через дополнительные автоматы защиты.
Нулевые проводники от них нужно подключить на отдельную нулевую шину, обязательно изолированную. Абсолютно недопустимо чтобы ноль, выходящий из дифавтомата, где-нибудь имел контакт с корпусом электрощита, входящим сетевым нулевым проводом или РЕ проводником.
Заземление диффавтоматов
Заземление нулевого провода должно осуществляться обязательно перед дифавтоматом. Если оно будет подключено после, или где-то в сети нулевой провод будет иметь контакт с землёй, устройство защиты будет срабатывать при включении любого электроприбора.
При подключении параллельно нескольких дифавтоматов, нельзя соединять их выходные ноли, или менять их местами. В случае разветвления линий после дифференциальных выключателей. каждый должен иметь свою нулевую шину.
Нулевой провод от данных устройств должен подключаться в паре с его фазным проводником, и ни в коем случае не использоваться в качестве ноля для других розеток, имеющий иной источник фазы.
Все соединения, перемычки должны выполняться проводом ВВГ соответствующего нагрузкам сечения. Используя маркировку проводников можно избавиться от путаницы с нолями.
Дифференциальный автомат, при отключении, как правило показывает, утечка это или перегрузка, нужно изучать паспорт конкретного изделия. Если без видимых причин происходят частые срабатывания, то экспериментальным путём выявить электроприбор, вызывающий сбой.
Проверить монтаж розеток – возможно, не прибор виноват, а неправильное подключение PE и N. Некоторые импульсные блоки питания в момент включения могут вызывать срабатывание защиты. Если все приборы отключены, то возможен пробой изоляции в проводке или неисправность самого устройства, срабатывающего от вибраций, или попадания влаги.
Электронные дифавтоматы
Электронные дифавтоматы (на их схеме есть усилитель в виде треугольника)при обрыве нулевого провода не сработают, они запитаны от сети и уязвимы к импульсным помехам и скачкам напряжения, что негативно влияет на их надёжность.
Таким же образом, соблюдая схему на устройстве, подключается четырёхполюсный трёхфазный дифавтомат. В случае использования оборудования, имеющего конструктивное заземление нулевого провода, работа устройства невозможна.
Похожие статьи
Автоматический выключатель обозначение на схеме
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://studopedia.ru/7_145304_viklyuchateli-differentsialnogo-toka.html, http://infoelectrik.ru/kommutacionnye-apparaty/differencialnye-avtomaty/differencialnyj-avtomat.html, http://elektrik-sam.info/difavtomat-ustroystvo-i-princip-raboty/
