Дифференциальный автомат что это такое – принцип работы, виды, выбор, подключение

ток, его защита, характеристики, инструкция по подключению

Рассмотрим, чем дифференциальный автомат отличается от неизвестного УЗО. Разница условная, но одновременно весомая. Попытаемся обойтись без сложных терминов, дабы не пугать неискушенного читателя незнакомыми словами. На пальцах объясним сложные понятия. Примите к сведению, что оборудование в зоне опасности попадания воды нельзя подключать без автоматов защиты. Об этом прямо говорит ГОСТ. Также относится к стиральным и посудомоечным машинам, прочему оборудованию, устанавливаемому на территории ванных комнат и кухонь. Присутствуют прочие методики прокладки электрических соединений, но для реализации в пределах типичной квартиры жилого дома они подходят плохо.

Что такое дифференциальный ток

Схема работы тока

В отраслях науки под дифференциалом понимается разница некой величины. Начнём с простейшего. Допустим, присутствует некий график. К примеру, парабола. В математике важно нахождение так называемых критических точек функции. В них производные первого или второго порядка показывают определённые значения либо меняют знак. Благодаря указанному свойству удаётся оптимизировать производственные и прочие процессы в повседневной и профессиональной деятельности.

Важно, что процесс нахождения производных функции называется дифференцированием. Для этого берётся бесконечно малый отрезок по вертикальной оси и делится на малый промежуток по горизонтальной. Чтобы описать границы, используется разница между началом и концом интервала. Поэтому разность часто называется дифференциалом. Хотя это не слишком правильно.

В применении к электрическому току находят разницу между входным и выходным значением в цепи. Допустим, прибор потребляет 250 Вт. При номинальном значении напряжения в цепи 220 В ток составит 250/220 = 1,136 А. Удивитесь, но обратно на землю (нулевой провод розетки) обязано уходить ровно столько же. Это прямо вытекает из закона Кирхгофа. Правило гласит, что ток в последовательной цепи одинаков. Наша цепь образована:

1. Источником на подстанции.
2. Автоматом защиты.
3. Прибором, потребляющим ток (к примеру, стиральной машиной).
4. Цепью нулевого провода, уходящим на землю (в грунт).

Схема дифференциального тока

Допустима чуть иная схема с прежним смыслом: сколько вошло электрического тока в квартиру, столько обязано выйти. Соответственно, в нормальном состоянии разница равна нулю. В приведённом случае говорят, что дифференциальный ток отсутствует.

Каким образом дифференциальный ток помогает защитить людей и квартиру

Допустим, что в цепи возникла утечка. Это вызвано чаще нарушением изоляции, допустимы прочие причины. Тогда баланс нарушается. Входной ток уже не равен выходному. Возникает минимум две ситуации:

• Из-за нарушения изоляции электрический ток немедленно начинает утекать в землю. К примеру, в случае водонагревателя путём станет канализация. Заряды пойдут в землю, даже по пластиковым трубам. Средой послужит жидкость. Вода не проводит электрический ток, но в канализации растворено множество солей, сыграющих роль электролита. В последнем случае утечка немедленно окажется замечена, подключение дифференциального автомата позволит избежать неприятностей.
• Нарушенная изоляция не контактирует с проводящей средой. Утечки не образуется немедленно. Место аварии ждёт случая. Тогда контакт человека с поражённым участком становится смертельным. Когда человек возьмётся рукой за струю воды, а второй рукой за место электрического контакта, ток потечёт прямо по телу. При напряжении 220 В это смертельно опасно. Отсутствие автомата защиты станет причиной фатального исхода.

Что такое дифференциальный автомат

УЗО часто путают с дифференциальным автоматом

Из сказанного уже понятно, что дифференциальный автомат помогает отследить утечки. Для этого определяется разница между входным и выходным током. Внутри прибора стоит специальное реле: катушки с магнитными сердечниками. Конструкция напоминает весы, где на первой чаше лежит величина входного тока, а на второй выходного. Пока все в порядке, присутствует баланс. Когда возникает утечка, чаши весов клонятся на сторону. Это вызывает срабатывание защитного отключения.

Посмотрим, чем отличается дифференциальный автомат от УЗО. Ключевое слово – автоматический. Это относится к перегрузке по току. Говоря проще, УЗО постоянно отслеживает дифференциальный ток, но от короткого замыкания не спасёт. В последнем случае потребление станет резко нарастать, пока не произойдет сгорания, к примеру, обмотки двигателя стиральной машины или проводки в квартире. В дополнение к УЗО требуется включить вторую ступень защиты. Допустим, пробки в подъездном щитке, рассчитанные на некоторый потребляемый ток.

Дифференциальный автомат отличается наличием в составе указанной второй ступени. Если УЗО в отдельных случаях способен сгореть, рассматриваемый нами класс приборов от подобной ситуации застрахован. Отличие от пробок в том, что защита по перегрузке многоразовая. Это не предохранитель, где сгорает внутренняя жила. Что ставить в ванной комнате, решается индивидуально, но для полной безопасности нужен непосредственно дифференциальный автомат, а не УЗО.

Итак, подытожим. Дифференциальный автомат обеспечивает полную защиту цепи по перегрузке и току утечки. Что освобождает хозяина от необходимости беспокоиться дополнительно. В сочетании с УЗО требуется предусмотреть методы защиты от перегрузки по току. Что касается покупки, в магазине придётся осмотреть корпус. Дифференциальный автомат демонстрирует надпись, где фигурирует слово «автоматический». Что указывает на способность защищать сети от перегрузки по короткому замыканию.

Характеристики дифференциального автомата

Главные характеристики дифференциальных автоматов:

Работа автомата

1. Номинальный рабочий ток. Это значение работы оборудования в нормальном режиме. Стандартно берётся потребление установленной бытовой техники и создаётся запас в 1,5 – 2 раза. К примеру, для предыдущего примера приблизительно 2,5 А. Любой дифференциальный автомат на 4 А подходит.
2. Дифференциальный ток срабатывания защиты. Это величина утечки. Для примера — считается чувствительным дифференциальный автомат, срабатывающий при разности на входе и выходе в 30 мА. При помощи такого легко контролировать другие ступени защиты. Подобные изыски в повседневной жизни, как правило, излишни.
3. Время срабатывания дифференциального автомата показывает, как быстро произойдёт отключение. Здесь помимо целевого назначения (возникновения утечки) выделяют дополнительно две составляющие: электромагнитную и тепловую. Первая прямо указывает на величину тока перегрузки (не дифференциального, а потребления), провоцирующей отключение. К примеру, для автомата на 16 А — четырёхкратное превышение (60 А). Срабатывание происходит почти мгновенно. Тепловая составляющая работает на сильно пониженных токах, не являющихся критическими. К примеру, 25 А. Одновременно быстро растёт перегрев, который и вызывает отключение дифференциального автомата. Указанные две составляющие считаются отличительной особенностью. УЗО подобных цепей автоматического отключения не имеет.

Конструкция дифференциального автомата не так важна, как знание о правильном использовании. Важно использовать дифференциальный автомат правильно.

Как правильно подключить дифференциальный автомат

Подключение дифференциальных автоматов в распределительном щите станет неплохой заменой обычным предохранителям (пробкам). Под контроль берётся целая квартира. Не секрет, что линий на каждую семью, как правило, две. Но учитывая факт, что нагрузка на них разная, выбрать подходящий дифференциальный автомат сложно. Проводка часто проложена несимметрично. На первой пробке висит, к примеру, освещение залы, на вторую приходится остальная нагрузка.

При типовом потреблении 5 кВт на квартиру не всегда удаётся поставить два дифференциальных автомата на 16 А. По указанной выше причине. При максимальном суммарном токе в 22 А разумнее выбрать прибор единственный, но помощнее. Что касается прочих вариантов установки, часто монтируют защиту прямо в ванной комнате. На дифференциальном автомате обычно присутствует кнопка проверки работоспособности, не каждый захочет бежать на площадку перед очередным включением водонагревателя. Этот вопрос требуется обдумать заранее. Разумеется, неработоспособный дифференциальный автомат использовать запрещается.

Схема подключения дифференциального автомата указана на корпусе. Увидите там входную и выходную цепи. Разводка предельно проста:

1. Буквой N помечена нейтраль. Это нулевой провод.
2. Фаза нумеруется цифрами 1 и 2. От входной и выходной цепи, соответственно.

Для поиска нулевого провода предназначен специальный инструмент. К примеру, отвёртка с индикатором в виде лампочки поможет с решением вопроса при проверке розетки. Если дотронуться шлицем до фазы, возникает свечение. Что касается бытового прибора, без разницы, где находится нулевой провод. Подключение ведётся без различения. Что, если перед подключением дифференциального автомата не произвести указанной операции, и все выйдет наоборот? Полагаем, работоспособность окажется нарушена. В противном случае не потребовалось бы жёстко вести маркировку на соответствие выводов дифференциального автомата фазе и нулевому проводу.

Заметим, что по европейским стандартам оборудование подключается с цепью заземления. Это боковые клеммы на вилке и приёмной части розетки. В идеале указанный подход уберегает от нештатных ситуаций, при пробое изоляции лишний ток уходит на землю. Подобные меры обычно используются там, где вода, тогда часто удаётся локализовать неисправность заранее. Допустим, ТЭН водонагревателя пробило на корпус, но заземление отсутствует. Тогда некоторое время ничего не происходит с большой долей вероятности. Но лишь хозяин откроет кран, последует резкий скачок потребления тока.

Присутствует опасность поражения, в течение короткого времени. Второй причиной подключения заземления становится корректная работа входных фильтров. Часто ток пульсаций уходит в указанную ветвь. Если заземление отсутствует, функциональность входной фильтрации нарушается, а прибор подвергается, помимо нестабильности, повышенному риску поломки. Особенно это касается чувствительных электронных компонентов. Если заземление отсутствует в доме, требуется указанную цепь занулить, посадить на нейтраль. Это не совсем правильно, от части неприятностей уберегает.

Из сказанного читатели должны понять, что УЗО в отличие от дифференциального автомата используется там, где нет опасности возникновения перегрузки по короткому замыканию. Если говорить откровенно, в применении к бытовой технике это не слишком актуально. Лучше ставить дифференциальный автомат.

vashtehnik.ru

Что такое дифференциальный автомат | Электрика в доме

Устройство дифференциального автомата

В корпусе дифференциального автомата собран узел дифференциальной защиты при возможной утечке тока, а также элементы защиты автоматического выключателя при возникшем коротком замыкании и от перегрева электропроводки при перегрузках.

Устройство дифференциального автомата

Как видим, в корпусе дифференциального автомата собран УЗО и автомат и содержит он три модуля защиты. Помимо этого, дифференциальный автомат имеет тестовую кнопку, при нажатии которой подается тестовый ток утечки номинальной величины на дифавтомат и он отключается. Дифференциальный автомат предназначен для электросетисети 220 В и 380 В. Для однофазной сети используется двухполюсный дифференциальный автомат, а трехфазной – четырехполюсный.

Как работает дифференциальный автомат

Элементы дифференциальной защиты определяют величину тока утечки, и воздействуя на механические расцепители дифавтомата отключают его. Основой дифференциальной защиты является дифференциальный  тороидальный трансформатор, определяющий разницу тока входа и выхода.

В нормальном состоянии токи входа дифференциального автомата равны токам выхода дифференциального трансформатора, на выходе усилителя тока разность токов равна нулю, следовательно, дифференциальный автомат включен. Когда возникла неисправность стиральной машины, электрической плиты — фаза сети пробивает на корпус электроприбора, и при прикосновении к нему человека, на выходе дифференциального трансформатора возникает ток утечки, идущий через корпус электрического устройства — человека — на землю.

В нормальном состоянии токи утечки дифференциального автомата равны нулю

Тогда токи на входе тороидального трансформатора и его выходе не будут равны. Эта разность токов (ток утечки) усиливается усилителем тока, и электрический узел воздействует на механический расцепитель, который отключает дифференциальный автомат. Причиной возникновения токов утечки может быть также старая электропроводка при сырых стенах. Кнопкой тест создается тестовый ток утечки для проверки работоспособности дифференциальной защиты устройства.

При прикосновении человека к токонесущим частям токи утечки дифференциального автомата не равны нулю, сработает защита

Отличие дифференциального автомата от автомата состоит в том, что в дифавтомат добавлена еще защита при утечке тока. Еще одно отличие УЗО от дифференциального автомата состоит в том, что УЗО имеет  только защиту при утечке тока. В то время как дифференциальный автомат содержит защиту УЗО и защиту встроенного автоматического выключателя, и все это в одном корпусе устройства.

Где применяется дифференциальный автомат

Широкое применение дифференциальные автоматы нашли в одно и трехфазных электросетях переменного тока. Использование этих устройств повышает степень безопасности сетей, пожаробезопасность электропроводки и электрических приборов.

Дифференциальный автомат имеет меньший размер, чем два устройства с теми же защитами — это УЗО и автоматический выключатель. Поэтому дифференциальный автомат ставится в небольших электрических щитах, где имеется недостаток места.

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.

Тоже интересные статьи

electricavdome.ru

Дифференциальный автомат устройство и принцип работы, видео

Дифференциальный автомат – это устройство, включающее в себе функциональность УЗО и автовыключателя. Используется данный аппарат в электросетях с частотой в 50 Герц, напряжением 220 Вольт и с глухозаземленной нейтралью.

Функции дифавтомата:

• отключение цепи при нагрузках и коротком замыкании;
• защита сооружения от возгорания вследствие утечки электротока при нарушении целостности изоляционного материала;
• защита человека от поражения электричеством, которое может возникнуть на корпусе электрооборудования при его неисправности;
• проведение электротока в нормальном режиме.

Конструкция дифференциального автомата

• электродинамического расцепителя;
• корпуса;
• расцепителей: теплового и электродинамического;
• рычага управления;
• реле;
• исполнительного механизма;
• трансформатора с сердечником тороидального вида;
• системы пружин и рычагов, удерживающих автомат в рабочем состоянии и отключающих его при срабатывании реле.

Корпус автомата изготавливается из негорючего полимера. Электродинамический расцепитель состоит из катушки с динамическим сердечником, который подключается к основным контактам дифавтомата.

При прохождении электротоков короткого замыкания с высокими параметрами по катушке, сердечник со значительной силой и скоростью выбивает защелку, которая удерживает автомат рабочем состоянии. Время срабатывания расцепителя минимально, а величина тока срабатывания выражается значением Iн и зависит от его исполнения.

Электродинамический расцепитель относится к независимому типу устройств, так как на скорость его срабатывания величина тока никакого влияния не оказывает. Тепловой расцепитель изготовляется из пластин, изготовленных из сплава двух металлов с отличающимся коэффициентом температурного расширения.

Прохождение электротока по пластинам приводит к их нагреву – разность показателей линейного расширения металлов приводит к их изгибанию. Если величина тока достигает предельного значения, то пластины прогибаются таким образом, что выбивают защелку, которая удерживает автомат во включенном состоянии.

Тепловой расцепитель является зависимым – скорость его срабатывания зависит от величины электротока и скорости нагрева.

Комбинация теплового и электродинамического расцепителей характеризует защитное свойство выключателя, которое изображается в виде графика с координатами времени и тока. Данный график представляет собой совмещенные кривые работы электродинамического и теплового расцепителя.

Виды дифференциальных автоматов

Для их обозначения используются буквы латинского алфавита:

А. Автоматы данного типа используются в электросетях длинной протяженности и для защиты полупроводниковых устройств с кратностью отсечки в 2-4 Iн.

B. Применяется в осветительных сетях общего назначения. Кратность отсечки – 3-6 Iн.

C. Перегрузочная способность таких выключателей – 5-10 Iн. Используются в установках с умеренными пусковыми электротоками.

D. Дифавтоматы типа D предназначены для зажиты электрических двигателей с тяжелым запуском. Кратность срабатывания электродинамического расцепителя – 8-15 Iн.

K. Используются только для индуктивной нагрузки. Кратность срабатывания расцепителя – 8-15 Iн.

Z. Применяются в цепях с различными электронными приборами. Кратность срабатывания – 2-3 Iн.

Принцип работы дифзащиты основан на сравнении тока в нулевом проводе и тока направленного к нагрузке. В условиях нормального функционирования данные значение идентичны. Источником электродвижущей силы в домашней сети является нулевой и фазный провод.В закрытой цепи электроток стремиться от точки с высоким потенциалом, то есть от фазного провода, к точке с наименьшим потенциалом, — нулевому проводу. Значения тока, протекающего по нулевому и фазному проводам, как и в цепи приемника, одинаковая. Это утверждение справедливо для замкнутой и хорошо изолированной цепи.

В дифавтомате цепь фазного и нулевого провода проходит через сердечник трансформатора. При равенстве электротоков в проводах, результирующий поток в сердечнике равен нуля. Во вторичных цепях тока нет, следовательно, реле находится в нерабочем состоянии.

В случае ухудшения изоляции, из-за разности потенциалов между заземлением, нулевым и фазным проводом, происходит утечка тока. Появление утечки нарушает баланс в проводах, как следствие, в сердечнике наблюдается нарушение равенства электромагнитных потоков.

На вторичной обмотке трансформатора также появляется разность потенциалов, которая имеет прямую зависимость от дисбаланса на проводах. При достижении критического значения, разность потенциалов на выходе трансформатора вызывает срабатывание реле, которое выбивает защелку и выключает автомат из сети.

Важным условием дифзащиты является надежное и правильно заземление токопроводящих деталей, которые при утечке могут оказаться под напряжением. От данного нюанса зависит скорость срабатывания дифавтомата.

В соответствии с Правилами устройства электроустановок, использование УЗО, в том числе и дифавтоматов, обязательно для систем заземления TN-S и TN-C-S.

При этом дифзащита в сетях с соединенными нулевым и рабочим проводами, а также в электросетях без нулевого защитного провода не возможно. В первом случае ток утечки будет присутствовать всегда, а во-втором – утечки не будет, пока человек своим телом не замкнет цепь для утечки.

Видео

electrikagid.ru

Что такое дифференциальный автомат

Дифференциальный автоматический выключатель – электроприбор, которому присущи вместе функции защитного отключения и выключателя-автомата.

Дифавтомат нужен для того, чтобы предотвратить поражение человека током при касании токоведущих поверхностей электрического оборудования. В этой ситуации будет задействована функция УЗО.
Прибор также спасает электрическую сети от перегрузки и, работая как автомат и предотвращая короткие замыкания.

Как работает дифференциальный автомат

Дифференциальный автомат имеет два модуля: защитный и рабочий.
Рабочий — автоматический выключатель с особым механизмом расцепления и рейкой сброса. Дифавтоматы разных типов комплектуются автоматами с двумя или четырьмя полюсами.

В дифавтомате как и в автомате, имеется два вида расцепителей:

• электромагнитный, выключающий цепь при КЗ;

• тепловой, срабатывание которого происходит при перегрузке.

Функцию защиты в приборе представляет модуль, выполняющий дифференциальную защиту. Он способен определить ток утечки. Помимо этого, модуль превращает электроток в механическую энергию, которая помогает сбросить выключатель.

Защитный модуль имеет в своем составе вспомогательные устройства, включающие трансформатор, определяющий остаточный ток и усилитель.

Для чего нужен дифференциальный автомат

В устройстве, так же как и в УЗО, роль определителя тока утечки играет особый трансформатор. Он функционирует, основываясь на изменениях, происходящих с дифференциальным током в кабелях, снабжающих электроэнергией электроустановку, обеспечиваемую защитой.

Тока утечки не будет, если изоляция не повреждена или никто не касается токоведущих поверхностей. В этой ситуации нуль и фаза будут иметь равные токи.

Эти токи вызывают в трансформаторе одинаковые встречные магнитные потоки. В итоге ток вторичной обмотки нулевой и магнитная защелка не сработает.
Если образуется утечка, например, если кто-то касается фазного кабеля или повреждается изоляция, нарушается баланс тока и раз балансируются магнитные потоки.

Во вторичной обмотке наводится ток, активизирующий защелку. Сработав, она оказывает влияние на механизм, который расцепляет дифавтомат и контактную цепь.

В каких случаях ставят диф. автомат

Дифференциальный автомат успешно используются в сетях переменного тока. Они увеличивают степень безопасности во время работы разнообразных электроприборов.
Дифференциальный автомат помогают спастись от пожаров, вследствие возгорания изоляции в некоторых электрических приборах.

www.malolikto.ru

Дифференциальный автомат Википедия

ВДТ с отключающим дифференциальным током IΔn 0,03 А

Устройство дифференциального тока (УДТ)^[1], (англ. residual current device, RCD): Контактное коммутационное устройство, предназначено для того чтобы включать, проводить и отключать электрические токи при нормальных условиях эксплуатации и размыкать контакты, когда дифференциальный ток достигает заданного значения при установленных условиях^[2]. В качестве УДТ используют автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, без встроенной защиты от сверхтока (ВДТ) и автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока (АВДТ).

Назначение

УДТ с номинальным отключающим дифференциальным током, не превышающим 30 мА предназначены для дополнительной защиты человека от поражения электрическим током. Используется в составе защиты «автоматическое отключение питания»^[3].

В системах переменного тока дополнительная защита посредством УДТ должна быть предусмотрена для:

• штепсельных и силовых розеток с номинальным током до 32 А;
• передвижного оборудования с номинальным током до 32 А, которое используют вне помещения.

УДТ отключает защищаемую цепь:

• при прямом прикосновении человека или животного к электрооборудованию, находящимуся под напряжением;
• при повреждении основной изоляции и контакте токоведущих частей с открытой проводящей частью.

Требования по установке и применению УДТ приведены в серии стандартов на электроустановки зданий МЭК 60364.

Принцип действия

Схема, поясняющая принцип работы УДТ УДТ в разобранном виде

Главным компонентом УДТ является дифференциальный трансформатор, который предназначен для обнаружения дифференциального тока. Если дифференциальный ток превысит значение отключающего дифференциального тока или равен ему произойдёт размыкание электрической цепи.

Внутреннее устройство УДТ, подключаемого в разрыв провода

На фотографии показано внутреннее устройство одного из типов УДТ. Данное УДТ предназначено для установки в разрыв провода. Линейный и нейтральный проводники от источника питания подключаются к контактам (1), главная цепь УДТ подключается к контактам (2).

При нажатии кнопки (3) контакты (4) (а также ещё один контакт, скрытый за узлом (5)) замыкаются, и УДТ пропускает ток. Соленоид (5) удерживает контакты в замкнутом состоянии после того, как кнопка отпущена.

Вторичная обмотка (6), к которой подключён расцепитель дифференциального тока. В нормальном состоянии ток линейного проводника, равен току нейтрального проводника, однако эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг друга и в катушке дифференциального трансформатора ЭДС отсутствует.

Ток замыкания на землю приводит к нарушению баланса в дифференциальном трансформаторе: через линейный проводник протекает больший ток, чем по нейтральному проводнику (часть тока протекает через тело человека, то есть в обход трансформатора). Дифференциальный ток в первичной обмотке дифференциального трансформатора приводит к появлению ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС сразу же регистрируется следящим устройством (7), которое отключает питание соленоида (5). Отключённый соленоид больше не удерживает контакты (4) в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины.

Устройство спроектировано таким образом, что отключение происходит за доли секунды, что значительно снижает тяжесть последствий от поражения электрическим током.

Кнопка проверки (8) позволяет проверить работоспособность устройства путём пропускания небольшого тока через оранжевый тестовый провод (9). Тестовый провод проходит через сердечник дифференциального трансформатора, поэтому ток в тестовом проводе эквивалентен нарушению баланса токонесущих проводников, то есть УДТ должно отключиться при нажатии на кнопку проверки. Если УДТ не отключилось, значит оно неисправно и должно быть заменено.

Ограничения

УДТ не сработает, если человек оказался под напряжением, но тока замыкания на землю при этом не возникло, например, при прикосновении одновременно к линейному и нейтральному проводникам защищаемой цепи. Предусмотреть защиту от таких прикосновений невозможно, так как нельзя отличить протекание тока через тело человека от нормального протекания тока в нагрузке. В подобных случаях действенны только механические защитные меры (изоляция, непроводящие кожухи и т. п.), а также отключение электроустановки перед её обслуживанием.

УДТ, функционально зависимое от напряжения сети, нуждается в питании, которое получает от защищаемой цепи. Поэтому потенциально опасной является ситуация, когда выше УДТ произошёл обрыв нейтрального проводника, а линейный остался под напряжением. В этом случае УДТ будет неспособно отключить цепь, так как напряжения в защищаемой цепи недостаточно для функционирования. УДТ функционально не зависимое от напряжения свободно от указанного недостатка.

История

Первый патент (патент Германии № 552678 от 08.04.28) на УДТ был получен в 1928 году германской фирмой RWE (Rheinisch — Westfälisches Elektrizitätswerk AG). Первый действующий образец устройства защиты был изготовлен этой же фирмой в 1937 году. В качестве датчика использовался маленький дифференциальный трансформатор, а исполнительным элементом служило поляризованное реле с чувствительностью 0,01 ампер и быстродействием 0,1 с^[4].

Чувствительность прототипа устройства была 80 мА^[5] дальнейшее повышение чувствительности тормозилось отсутствием материалов с нужными магнитными свойствами. В 1958 году доктором Биглмайером из Австрии было предложено новое схемное решение конструкции УДТ. Сейчас такие УДТ маркируются буквой G. В конструкции были устранены ложные срабатывания от грозовых разрядов и увеличена чувствительность до 30 мА^[5].

Граничные кривые переменного тока и физиологическое действие тока на организм человека^[6] были установлены путём тестов в 1940—1950 годы в университете Berkeley американским учёным Чарльзом Дальцилом. В ходе тестов добровольцы подвергались воздействию электрического тока с известным напряжением и силой тока^[4].

В начале 1970-х годов большинство УДТ выпускались в корпусах типа автоматических выключателей. С начала 1980-х годов в США большинство бытовых УДТ были уже встроенными в розетки.

В СССР первые эксперименты по проектированию УДТ начались в 1964 году^[7]. Первое серийное УДТ для укомплектования трёхфазного электрифицированного инструмента было изготовлено в 1966 г. Выборгским заводом «Электроинструмент» по разработке ВНИИСМИ. Первое бытовое УДТ в СССР было разработано в 1974 году, но в серию не пошло^[8]. Серийное бытовое УДТ производилось с 1988 года в значительных количествах (до 200 тысяч штук в год). Типичный вид УДТ того времени — удлинитель с розеткой на шнуре. С 1982 года всё учебное электротехническое оборудование, поступавшее в школы, в обязательном порядке оснащалось УДТ, которое получило наименование «школьное». Серийность изделия доходила до 60 тыс. штук в год. Для нужд промышленности и сельского хозяйства выпускались защиты ИЭ-9801, ИЭ-9813, УЗОШ 10.2 (ещё выпускается), РУД-0,5.

В настоящее время используются преимущественно УДТ для монтажа в электрощите на DIN-рейку, а встроенные УДТ пока широкого распространения не получили.

Классификация

По способу управления

• УДТ без вспомогательного источника питания
• УДТ со вспомогательным источником питания:
  • выполняющие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника с выдержкой времени и без неё:
    • производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
    • не производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
  • не производящие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника:
    • способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника
    • не способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника

По виду установки

• стационарные с монтажом стационарной электропроводкой
• переносные с монтажом гибкими проводами с удлинителями

По числу полюсов

• двухполюсные;
• четырёхполюсные.

По возможности регулирования отключающего дифференциального тока

• нерегулируемые;
• регулируемые:
  • с дискретным регулированием;
  • с плавным регулированием.

По стойкости при импульсном напряжении

• допускающие возможность отключения при импульсном напряжении;
• стойкие при импульсном напряжении.

По условиям функционирования при наличии составляющей постоянного тока

УДТ типа АС: УДТ, срабатывание которого обеспечивается дифференциальным синусоидальным переменным током путём или внезапного его приложения, или при медленном нарастании^[9].

УДТ типа А: УДТ, срабатывание которого обеспечивается и синусоидальным переменным, и пульсирующим постоянным дифференциальным током путём или внезапного приложения, или медленного нарастания^[9].

УДТ типа В: УДТ, которое гарантирует срабатывание как устройство типа А и дополнительно срабатывает:

• при дифференциальном синусоидальном переменном токе частоты до 1000 Гц;
• при дифференциальном синусоидальном переменном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток;
• при дифференциальном пульсирующем постоянном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток;
• при дифференциальном пульсирующем выпрямленном токе от двух или более фаз;
• при дифференциальном сглаженном постоянном токе, приложенном внезапно или постепенно возрастающем, вне зависимости от полярности^[10].

УДТ типа F: УДТ, которое гарантирует срабатывание как устройство типа А в соответствии с требованиями МЭК 61008-1 и МЭК 61009-1 и дополнительно срабатывает:

• при составном дифференциальном токе, приложенном внезапно или постепенно возрастающем между фазой и нейтралью или фазами и средним заземлённым проводником;
• при дифференциальном пульсирующем постоянном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток^[10].

По наличию задержки по времени (в присутствии дифференциального тока)

• УДТ без выдержки времени — тип для общего применения;
• УДТ с выдержкой времени — тип S для обеспечения селективности.

См. также

Примечания

1. ↑ В нормативных документах наряду с термином «устройство дифференциального тока» применяют устаревший термин «устройство защитного отключения»
2. ↑ ГОСТ IEC 60050-442—2015. Международный электротехнический словарь. Часть 442. Электрические аксессуары
3. ↑ ГОСТ Р 50571.3—2009. Электроустановки низковольтные. Часть 4-41. Требования для обеспечения безопасности. Защита от поражения электрическим током.
4. ↑ ^{1 2} Гуревич В. И. Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга электротехника. Серия «Компоненты и Технологии». — М.: СОЛОН-Пресс, 2011. — С. 341.
5. ↑ ^{1 2} Штепан Ф. Устройства защитного отключения, управляемые дифференциальным током. — Прага, 2004. — С 10.
6. ↑ Штепан Ф. Устройства защитного отключения, управляемые дифференциальным током. — Прага, 2004. — С. 13—16.
7. ↑ Развитие и современное состояние УЗО в СССР и России / Ю. Водяницкий // Автоматизация и производство. — 1996. — № 3.
8. ↑ Развитие и современное состояние УЗО в СССР и России / Ю. Водяницкий // Автоматизация и производство. — 1996. — № 4.
9. ↑ ^{1 2} ГОСТ IEC 61008-1—2012. Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной защиты от сверхтока. Часть 1. Общие требования и методы испытаний
10. ↑ ^{1 2} ГОСТ IEC 62423—2013. Автоматические выключатели, управляемые дифференциальным током, типа F и типа В со встроенной и без встроенной защиты от сверхтока бытового и аналогичного назначения

Литература

• IEC/TR 60755:2008. General requirements for residual current operated protective devices. Edition 2.0 — Geneva: IEC, 2008‑01.
• IEC 60947-2:2016. Low-voltage switchgear and controlgear. Part 2: Circuit-breakers. Edition 5.0. — Geneva: IEC, 2016‑06.
• IEC 61008‑1:2013. Residual current operated circuit-breakers without integral overcurrent protection for household and similar uses (RCCBs). Part 1: General rules. Edition 3.2. — Geneva: IEC, 2013‑09.
• IEC 61009-1:2013. Residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent protection for household and similar uses (RCBOs). Part 1: General rules. Edition 3.2. — Geneva: IEC, 2013‑09.
• IEC 61540:1999. Electrical accessories. Portable residual current devices without integral overcurrent protection for household and similar use (PRCDs). Edition 1.1. — Geneva: IEC, 1999‑03.
• IEC/TR 62350:2006. Guidance for the correct use of residual current-operated protective devices (RCDs) for household and similar use. First edition. — Geneva: IEC, 2006‑12.
• IEC 62423:2009. Type F and type B residual current operated circuit-breakers with and without integral overcurrent protection for household and similar uses. Edition 2.0. — Geneva: IEC, 2009‑11.
• IEC 60050-442:1998. International Electrotechnical Vocabulary. Part 442: Electrical accessories. Edition 1.0. — Geneva: IEC, 1998‑11.
• ГОСТ Р МЭК 60755-2012. Общие требования к защитным устройствам, управляемым дифференциальным (остаточным) током.
• ГОСТ IEC 61009-1-2014. Выключатели автоматические, срабатывающие от остаточного тока, со встроенной защитой от тока перегрузки, бытовые и аналогичного назначения. Ч. 1. Общие правила.
• ГОСТ Р 51328-99 (МЭК 61540-97). Устройства защитного отключения переносные бытового и аналогичного назначения, управляемые дифференциальным током, без встроенной защиты от сверхтоков (УЗО-ДП). Общие требования и методы испытаний.
• Харечко Ю. В. Защитные устройства модульного исполнения. — М.: ООО «АББ Индустри и Стройтехника», 2008. — 336 с.
• Харечко Ю. В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 4// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». — 2015. — № 6. — 160 c.
• Гуревич В. И. Ложные срабатывания УЗО: кто виноват и что делать? / Владимир Гуревич (к. т. н.) // Силовая электроника. — 2013. — № 5. — С. 48 — 54.

Ссылки

wikiredia.ru

Для чего нужен 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.

Характеристики дифавтомата

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.

Внутренности УЗО

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.

infoelectrik.ru