Принцип работы дифференциального автомата

Принцип работы дифавтомата, как работает дифференциальный автомат

Difference (англ.)- разница. Именно от этого слова произошло название «дифференциальный автомат», в этом случае имеется в виду разница между величинами входных токов в сети. Устройство, которое срабатывает в случае возникновения аварийной ситуации из-за несовпадения силы тока «туда и оттуда» и одновременно отключает фазу и ноль, называется дифференциальным автоматом.

Автоматический выключатель дифференциальный IEK АВДТ 32

Главным его предназначением и основным принципом работы является единовременное отслеживание возможного короткого замыкания (КЗ) и последующее отключение питания. Кроме этого, контролируется наличие токов утечки, в случае отклонения от нормы, производится обесточивание линии. Можно выделить несколько основных функций, выполняемых этим устройством:

1. Контроль значений токов, недопустимость КЗ и обесточивание линии при возникновении нештатной ситуации.
2. Отслеживание превышения максимально допустимых значений напряжения и отключение при возможной перегрузке (исключает возможность перегрева проводов и повреждение изоляции).
3. Проверка наличия токов утечки в связи с повреждением токоведущих или изоляционных составляющих.

Схема дифавтомата

Таким образом, дифференциальный автомат совмещает в себе два устройства и образует комплекс устройства защитного отключения (УЗО) и автомата защиты. Как и у всех универсальных устройств, у него есть свои сильные и слабые стороны.

Преимущества

• при условии правильного подключения, одним из главных преимуществ дифавтомата является безопасное для человека подключение к электрической сети;
• комплексное решение правильного совмещения УЗО и номинала по току;
• контроль и защита электрической сети от перепадов напряжения;
• компактное размещение;
• несложное подключение.

Недостатки

1. При отсутствии соответствующих флажков на определенных моделях дифавтоматов, отсутствует возможность определения причины срабатывания устройства, что делает устранение неисправности более сложным процессом.
2. Невозможность менять поломавшиеся составляющие дифференциального автомата по отдельности. К примеру, если выйдет из строя только УЗО или автомат, все равно придется менять все устройство. Таким образом, в случае поломки придется заплатить полную стоимость дифавтомата.
3. Ограниченность выбора. Не всегда нужная модель может оказаться в наличии, поэтому существует вероятность остаться без света на неопределенное время, необходимое для ее доставки.

Оптимальное применение дифавтомата

Для бытового размещения в простой сети с минимальным количеством подключенных электроприборов, рассчитанной на одного потребителя (например, на дачах) наиболее приемлемым вариантом будет установка дифавтомата вместо УЗО. Этим можно существенно улучшить защиту вашей сети от резких скачков напряжения.

Применение дифавтомата будет достаточно эффективным в случае, если сеть периодически подвержена воздействию влаги (баня, подвальные помещения, уличное освещение) и нуждается в мощном потреблении электроэнергии.

Если нет возможности поставить дифавтомат, можно заменить его связкой устройств УЗО+ двухполюсной автомат. По функционалу это практически то же самое, разница лишь в более сложном подключении.

Характеристики и выбор дифавтомата

Выбирая устройство, прежде всего надо определиться с выбором места его установки, и уже после этого подбирать дифференциальный автомат с техническими характеристиками, соответствующими вашим требованиям.

Кроме того, необходимо точно знать напряжение сети, в которой будет устанавливаться устройство. В зависимости от его величины (напряжения), существуют разные типы дифавтоматов. Различить их можно по надписям на корпусе устройства, рядом с отметкой о частоте тока( 50 Гц).

Номинал, равный сечению провода, следит за недопустимостью превышения током нагрузки допустимых показателей, а в случае отклонения от нормы, отключает питание.

Различаются дифавтоматы и по типу электромагнитного расцепителя, в зависимости от величины пускового тока они могут быть разной чувствительности:

B — предназначена для работы с превышениями норм от 3 до 5 раз. Этот вариант наиболее приемлем в случаях минимальной нагрузки на сеть, его часто устанавливают на дачах;

С — максимальная перегрузка колеблется в интервале от 5-10 раз. Оптимальное место установки – жилые квартиры и дома;

D — отключение происходит, если номинал превышен в 10-20 раз. В основном устанавливаются на предприятиях, фабриках или офисных помещениях, требующих больших энергозатрат.

Автоматический дифференциальный выключатель в разрезе

Еще один параметр, на который стоит обратить внимание при выборе такого устройства – это отключающий дифференциальный ток и его класс. Обычно для потребительских сетей используют дифавтоматы с номиналом тока утечки 10 мА (линия с единственным потребителем) или 30 мА (более распространенные устройства, применяемые для нескольких потребителей).

Немаловажной характеристикой защитного устройства является и его класс ограничения силы тока, а также номинальная отключающая способность. В случае резких перепадов напряжения или максимальной сетевой нагрузки, необходимо понимать, насколько быстро отреагирует защитное устройство на нештатную ситуацию. Именно это показывает класс токоограничения дифавтомата, в зависимости от класса (по нарастающей от 1 до 3), устройство отключает электропитание в случае аварии. Предпочтение отдается дифавтоматам 3 класса, как самым быстродействующим. К сожалению, стоимость такого устройства будет гораздо выше подобных дифавтоматов более низкого уровня.

Эксплуатационные условия

Основные модели дифференциальных автоматов довольно чувствительны к погодным условиям и предполагают эксплуатацию при температурах от -7°C до +30°С. В случаях, когда дифференциальный автомат будет расположен на улице, в неотапливаемом здании, а также в помещениях с резкой сменой температур или периодическим посещением, необходимо выбирать модели защитных устройств, устойчивые к минусовым температурам. На внешнем корпусе такого устройства производители ставят специальный значок в форме снежинки, обозначающий, что данный дифавтомат будет корректно работать даже при очень низких температурах (до -30°С). Цена таких устройств тоже будет значительно выше стоимости обыкновенных моделей.

Дифференциальный автомат IEK ВД1-63

Как подключить защитное устройство

В верхней части корпуса дифавтомата находятся юстировочные винты и контактные пластины для подсоединения фазы и нуля, идущих со счетчика. Снизу расположены контакты для подключения самой линии.

Подключить устройство непосредственно в электрическом шкафу тоже довольно просто. Единственный нюанс – по окончании сборки необходимо дополнительно, с максимальным усилием, закрепить контакты. Делается это потому, что обычно применяются медные провода, а, как известно, медь довольно мягкий металл.

Наиболее популярная схема подключения

Схема подключения дифавтомата на входе

Существует несколько способов подключения дифавтомата. Наиболее востребованной стала схема с установкой устройства сразу после счетчика – на входе. Преимущество такого подключения состоит в том, что в случае возникновения аварийной ситуации, отключение электропитания будет произведено по всем потребителям одновременно. Недостаток состоит в том, что из-за полного обесточивания становится довольно сложно определить, где именно случилась поломка. Эта проблема решается установкой после основного дифавтомата отдельных защитных устройств для каждой группы потребителей. В этом случае, существует возможность поочередного включения и определения причины поломки после срабатывания защиты.

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:

Устройство и принцип действия дифференциального автомата

Дифференциальный автомат является совокупностью двух приборов совмещенных в одном корпусе. Первый – это автоматический выключатель, защищающий от токов короткого замыкания и перегрузок. Второй – устройство защитного отключения (УЗО), предохраняющее от поражения человека электротоком и от пожара из-за повреждения изоляции проводников. Принцип работы дифавтомата основывается на тех же методах и способах защиты, которые используются в автоматических выключателях и УЗО.

Составные части дифавтомата

Дифференциальные автоматы производятся двух или четырехполюсными. Двухполюсные устройства работают в однофазной электросети, четырехполюсные – в трехфазных сетях.

Стандартизация и унификация привела к тому, что практически все дифференциальные автоматы выпускаются в виде модулей определенных размеров с креплением, рассчитанным для монтажа на DIN-рейку.

Двухполюсный автоматический выключатель дифференциального тока представляет собой прибор состоящий из:

• устройства включения и отключения электрического тока;
• контактной группы;
• дугогасящей камеры;
• токовых расцепителей.

Четырехполюсные дифавтоматы имеют такое же устройство, как и двухполюсные, только контролируют три фазы вместо одной. При срабатывании токовых расцепителей в любой фазе отключаются все три.

Группа включения-выключения

Устройство включения/отключения представляет собой систему рычагов и пружин, которая обеспечивает быстрое срабатывание (замыкание/размыкание контактов) независимо от скорости перевода рычага автомата в ручном режиме в положение включено/выключено.

При срабатывании расцепителей оно также быстро размыкает контакты. Это необходимо для того, чтобы избежать образования дуги и преждевременного выгорания контактов. Конструкция устройства такова, что при любом состоянии дифференциального автомата, переключение происходит за счет энергии заранее взведенной пружины.

Контакты и дугогасящая камера

Контактная группа представляет собой систему подвижных и неподвижных контактов, которые соединены с выходными клеммами дифференциального автомата.

Для увеличения износостойкости и уменьшения переходного сопротивления контактов, некоторые производители покрывают их металлокерамикой. В качестве металла используется серебро, как имеющее наименьшее удельное сопротивление. Для более надежного контакта, они подпружиниваются.

Дугогасящая Камера изготавливается из фибры. Внутри находятся металлические пластины, которые рассекают дугу, распределяют в пространстве, уменьшая тем самым ее мощность.

Фибра при нагревании мгновенно выделяет газы, которые вызывают гашение дуги. Во избежания разрыва корпуса от избыточного давления, возникающего при гашении электрической дуги, в нем предусмотрены отверстия. Корпус изготавливается из негорючего пластика.

Токовые расцепители

В дифференциальном автомате имеется три токовых расцепителя, действующих от превышения каких-либо значений тока, и механический, который осуществляет включение/отключение автомата за счет давления на внешний рычаг. Действие дифавтомата как раз и основывается на работе этих расцепителей.

Электромагнитный

Электромагнитный расцепитель по сути является соленоидом. Принцип действия заключается в следующем. Когда проходящий через катушку ток превышает определенное пороговое значение, магнитный сердечник втягивается, давит на рычаг, тот освобождает пружину, которая мгновенно разъединяет контакты.

Это пороговое значение называется током отсечки. Такой тип защиты мгновенного действия используется для предохранения от короткого замыкания.

По превышению отсечки в сравнении с номинальным током, дифференциальные автоматы делятся на несколько классов. Наиболее распространенные: В (3-5 кратное превышение от номинала), С (в 5-10 раз), D (в 10-20 раз больше номинала).

Тепловой

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, обвитую изолированным проводом. При длительном превышении номинального тока провода греются, нагревают пластину.

При достижении определенной температуры пластина изгибается и давит на рычаг, который освобождает предохранительную планку. Та в свою очередь позволяет пружине разомкнуть контакты. Здесь проявляется тепловое действие тока.

Расцепитель настроен таким образом, что начинает срабатывать при превышении номинала в 1,2 раза. При таком превышении он может сработать, примерно, через час.

Если превышение больше, то срабатывание происходит значительно быстрее. Такая защита не позволяет отключаться автомату при запуске электродвигателя, когда кратковременные пусковые токи в несколько раз превышают номинальный. Ее еще называют защитой от перегрузок.

Дифференциальный

Расцепитель дифференциального типа срабатывает при различии тока, проходящего через нулевой и фазовый проводники свыше определенного значения, называемого током уставки или отключения.

Он состоит из измерительной части (трансформатора тока) и исполнительной (поляризационного реле).

Первичной обмоткой является фазовый и нулевой проводники, проходящие сквозь кольцо магнитопровода. Для увеличения индукции первичную обмотку делают многовитковую.

Выводы вторичной обмотки подсоединяются к управляющим контактам поляризованного реле. При наведении в ней электродвижущей силы, реле размыкает контакты дифференциального автомата.

При отсутствии токов утечки суммарное поле будет равно нулю, и во вторичной обмотке ток не наведется. Если нарушается изоляция проводников или человек случайно касается оголенного провода находящегося под напряжением, возникает разность токов в фазном и нулевом проводниках.

Это приводит к наведению ЭДС во вторичной обмотке, которая посредством поляризованного реле размыкает контакты дифференциального автомата.

Для защиты человека от электротока применяется уставка 10 мА или 30 мА. Для предотвращения пожара от повреждения изоляции уставка обычно составляет 100 мА или 300 мА.

В дифавтомате все расцепители действуют на один и тот же рычаг сложной формы, только точки приложения разные. Рычаг освобождает планку, удерживающую размыкающую пружину.

Проверка работы

Чтобы проверить, как работает система защиты от токов утечки, в дифференциальных автоматах устанавливают резистор и последовательно с ним кнопку «тест». Эта цепочка включается в обход трансформатора тока. Один конец подсоединяется к нулевому проводнику перед навивкой на ферромагнитное кольцо.

Второй подключается к фазе на выходе из магнитопровода трансформатора. При нажатии кнопки ток начинает течь через сопротивление, минуя трансформатор.

Таким способом моделируется утечка в линии. Если прибор исправен, то он должен отключиться.

Для правильного функционирования дифференциальные автоматы необходимо применять в линиях с глухо заземленной нейтралью. Корпуса оборудования и устройств, находящихся под защитой дифференциального автомата должны быть надежно заземлены.

{SOURCE}