Выключатель дифференциального тока что это такое

Автоматический выключатель дифференциального тока — что это такое и для чего нужен

Чтобы понять, для чего нужны дифавтоматы, в первую очередь потребуется ознакомиться с назначением защитных приборов, используемых в действующих электрических сетях. К ним относят такие разновидности, как автоматические выключатели и устройства защитного отключения. Помимо этого в силовых цепях устанавливаются замещающие их универсальные устройства под общим названием «дифференциальный автомат».

Что такое дифференциальный автомат и как он работает

Дифавтомат – это комбинированное устройство, в корпусе которого объединены сразу два прибора – автоматический выключатель и УЗО. Автомат подобно всем другим изделиям этого класса срабатывает при перегрузке и КЗ на линии. Схема УЗО работает по принципу сравнения токовых составляющих, протекающих через его катушку в прямом и обратном направлениях. При нарушении равенства этих величин разностный сигнал поступает на исполнительное реле, которое за доли секунды отключает аварийный участок цепи питания.

Совмещение в одном корпусе двух функционально связанных между собой приборов обеспечивает следующие преимущества:

• возможность надежно защищать линии электропередач от перегрузок, коротких замыканий и опасных токов утечки на землю;
• использование их в качестве приборов защиты от удара электрическим током;
• экономия пространства при монтаже на DIN-рейку (два посадочных места вместо трех);
• выигрыш по цене при сравнении с отдельным использованием современных образцов автоматов и УЗО.

Единственным недостатком, касающимся только электронных модификаций, считается потеря работоспособности при обрыве нулевой шины. При этом фазная жила остается под напряжением, что при определенных условиях может привести к поражению человека электрическим током.

Устанавливаются дифавтоматы подобно обычным устройствам сразу после электрического счетчика. Каждый из них обеспечивает безопасность работы отдельной питающей линии. По своим функциональным возможностям эти приборы полностью замещают подменяемые ими устройства, принцип работы дифавтоматов тот же.

Виды дифавтоматов

По количеству одновременно обслуживаемых фаз все дифференциальные автоматы электрические подразделяются на однофазные и трехфазные устройства. Первые из них устанавливаются в сетях 220 Вольт путем подвода к ним фазного и нулевого проводов.

Согласно требованиям ПУЭ подводимые к двухполюсным приборам проводники должны подключаться только к верхним клеммам.

К нижним контактам подсоединятся фазная и нулевая жила, отводимая непосредственно к потребителю (в нагрузку). Необходимость ввода в него сразу двух шин объясняется требованием срабатывания дифференциального устройства защиты от утечек тока. В зависимости от марки используемого прибора и серии для монтажа на DIN-рейку потребуется два или более места.

Для установки в трехфазные сети 380 Вольт применяются 4-хполюсные дифавтоматы. К их верхним клеммам со стороны электрического счетчика подводятся три фазных провода и нулевая шина. А от нижних клемм в сторону нагрузки отходят три рабочих проводника и ноль.

В соответствие с особенностями конструкции и внутренней схемой этих приборов все они подразделяются на электромеханические и электронные образцы. В первых моделях выделение разностного тока и расцепление осуществляется комбинированным способом, а во вторых образцах за это «ответственна» встроенная электроника.

По возможностям защиты линии силового питания от опасного потенциала все известные виды дифавтоматов делятся на приборы, подключаемые к заземляющему устройству и обходящиеся без него.

Параметры автоматов дифференциального тока

Универсальность дифференциальных автоматов, позволяющая совмещать функции двух приборов сразу, объясняется их конструкцией и заложенными в них возможностями. К основным параметрам, характеризующим дифференциальный автоматический выключатель, относятся:

• тип электромагнитного расцепителя;
• номинальный ток, при котором прибор может работать длительное время;
• показатель быстродействия и рабочее напряжение;
• ток утечки на землю;
• отключающая способность и класс ограничения по токовой составляющей.

Расцепители, используемые в приборах этого класса, условно делятся на основные и вспомогательные устройства. Первые из них относятся к автоматическому выключателю и могут реагировать на сверхтоки, полностью отключая схему коммутации. Второй тип расцепителей (автовыключателей) позволяет расширить функционал защитного устройства.

Обычно он устанавливается только в специальных приборах, изготавливаемых на заказ, которые могут быть:

• независимого типа с возможностью дистанционного отключения по специальному сигналу;
• минимального напряжения – срабатывают при его падении ниже допустимого уровня.
• устройства нулевого потенциала.

По токовому показателю все известные образцы дифавтоматов подобно АВ подразделяются на ряд приборов, имеющих строго нормируемые значения из следующего ряда: 6, 10, 16, 25, 50 Ампер и т. д.

Помимо этого в их маркировке применяется токовый показатель, обозначаемый буквами «B», «C» или «D». Они располагаются перед маркировочным кодом номинального тока (амперажем) и указывают на быстродействие данной модели.

К еще одной группе технических характеристик относят ток отключения схемы УЗО (дифференциальный показатель), называемый «утечкой». Для большинства образцов автоматов защиты сети эти значения укладываются в типовой ряд: 10, 30, 100, 300 и 500 миллиампер.

На корпусе типового прибора токи утечки обозначаются значком «дельта» с соответствующей цифрой.

Следующая характеристика защитных дифавтоматов – значение рабочего напряжения, при котором они способны функционировать в нормальном режиме: 220 Вольт – для однофазных цепей и 380 Вольт – для их трехфазных аналогов. Его величина указывается под обозначением номинала или под клавишей прибора.

По току утечки и показателю селективности известные виды выключателей дифференциального тока имеют следующие обозначения:

• «A» – образцы, реагирующие на утечки переменного (пульсирующего) тока.
• «AC» – модели электроавтоматов, срабатывающие от утечек с постоянной составляющей.
• «B» – комбинированный вариант, сочетающий в себе обе эти возможности.

Характеристика «тип УЗО» обозначается буквенным индексом или символичным рисунком.

По аналогии с АВ, дифавтоматы срабатывают при перегрузках в электропроводке по селективному принципу, учитывающему задержку по времени. Такой подход позволяет отключать сеть выборочно по предельному току и обеспечивает хорошую электродинамическую устойчивость всей защитной системы. По этому важнейшему для безопасности человека показателю отличия устройств дифференциального тока учитываются следующими значками:

• символом «S», означающим задержку величиной примерно в 200-300 миллисекунд;
• английской буквой «G» (временная пауза в 60-80 миллисекунд).

Условия эксплуатации автоматов электрических однофазных определяются местом их размещения в распределительном шкафу на DIN-рейке. Согласно требованиям производителя, нормированию подлежат влажность и температура воздуха, а также запыленность в помещении, где размещается шкаф.

Электронный или электромеханический

Для выбора подходящей модели в первую очередь нужно определиться с тем, какой тип автомата подобрать: традиционный электромеханический или более современный электронный. Правильному выбору поможет знакомство с особенностями каждого из этих исполнений.

Электромеханические автоматы

Эти модели энергонезависимы, то есть сохраняют свою функциональность даже в отсутствие электричества. В отличие от них электронные модели могут работать только при наличии напряжения питания, расходуемого на собственные нужды.

В первых образцах за отключение и формирование полезных сигналов «ответственны» следующие электрические и механические узлы:

• электромагнитные прерыватели цепи;
• тепловые расцепители;
• индуктивные катушки, выделяющие дифференциальный ток;
• электромагнитные реле и другие модули.

Все эти элементы не имеют никакого отношения к электронным схемам и работают за счет собственных энергетических резервов. Для срабатывания дифавтомата этого класса достаточно тока утечки или КЗ в обслуживаемой линии.

Электронный вариант

Электронные устройства нуждаются в дополнительном электропитании и имеют большее быстродействие в сравнении с их электромеханическими аналогами. За выделение дифференциальных токов и выработку управляющих сигналов в них «ответственна» электронная схема, собираемая обычно на микропроцессоре или на транзисторах.

Электронной эту схему называют условно, поскольку в ней все равно присутствуют электрические узлы.

Для выделения токов утечки в этих устройствах применяется дифференциальный трансформатор электромагнитного типа, а для отключения силовой цепи используется реле того же класса.

Дифференциальный выключатель: что нужно знать

Сейчас вы познакомитесь с таким чудо-юдо зверем, как дифференциальный выключатель. В магазинах можно встретить и другое его название – дифавтомат. В большинстве случаев он обозначается АВДТ, что расшифровывается как автоматический выключатель дифференциального тока.

Чтобы вы не пугались слова «дифференциал», давайте и его расшифруем. С латинского языка это слово переводится, как разность. Ну а теперь можно прочитать аббревиатуру по другому – автоматический выключатель разного тока и здесь мы подходим к одному важному понятию работы дифавтомата – он размыкает цепь, если «видит» разный ток. Что это значит? По замкнутой цепи протекает один ток (школьный курс физики). Если это однофазный дифавтомат, то по фазному и нулевому проводнику должен протекать один и тот же ток, но с разным направлением, если дифавтомат трёхфазный, то сумма токов по фазам равна току по нулевому проводу. Как только эти токи начнут отличаться на заданную величину уставки, дифавтомат срабатывает и размыкает цепь. Точно такие же функции и у другого устройства, которое называется УЗО – устройство защитного отключения. В чём же тогда разница? Есть два отдельных устройства: автоматический выключатель и УЗО. А если эти устройства объединить в одно, то получится дифавтомат, который работает и как автомат, и как УЗО одновременно. С одной стороны это удобно, потому что есть дифавтоматы которые занимают столько же посадочных мест в электрощите, что и автоматы, но обладают свойствами УЗО. С другой стороны, это устройство, как правило, обходится в два раза дороже по сравнению с парой «УЗО-автомат». Больше никаких принципиальных отличий нет.

ЭТО ВАЖНО! Нельзя включать УЗО без автомата. УЗО не отключает токи короткого замыкания, только дифференциальные токи.

Зачем вообще были придуманы дифавтоматы и УЗО? Посмотрите внимательно на схему.

Ток I₃, который протекает через человека, очень мал для срабатывания обычного автомата или предохранителя, но человеку много и не надо – смертельный для нас ток составляет всего 60 мА. Такой ток потребляет лампочка мощностью 13,2 ватта в сети 220 вольт. Хотя на самом деле не важно, сколько будет вольт, смертелен именно ток, протекающий через тело человека. Дифференциальные автоматы выпускаются на следующие уставки: 10 мА (для сырых и особо опасных помещений), 30 мА (наиболее применяемый в повседневной жизни), 100 мА и 300 мА (для групповой защиты от токов утечки, применяются на выводах электростанций и подстанций или на вводах ВРУ). Срабатывание дифавтоматов – доли секунды. То есть, если вас ударит током и ток, протекающий через ваше тело превысит ток уставки (обычно 10 или 30 мА), то дифавтомат разомкнёт цепь, и вы отделаетесь лёгким испугом. В быту наиболее широко распространена именно такая цель применения дифференциальных выключателей.

Типы дифференциальных выключателей

По сути их всего два: электронный и электромеханический. Разница заключается в схеме, которая отвечает за срабатывание по дифференциальному току. Как можно понять из названия, в электронном АВДТ за это отвечает электроника, а в электромеханическом применена аналоговая схема – как правило, это специальный трансформатор и устройство расцепления. А вот характеристик будет немного больше.

Поскольку АВДТ это автомат и УЗО в одном флаконе и выпускается он на стандартные значения токов, то обозначения очень похожи на те, что вы видели у автоматических выключателей. В общем, у АВДТ есть две главные характеристики: дифференциальный ток и номинальный. Дифференциальный мы уже рассмотрели. Номинальный обозначается буквой и цифрой. Никаких отличий от автоматов здесь нет:

В – срабатывает при токе, кратном 3 и более от In;

С – срабатывает при токе, кратном 5 и более от In;

D – срабатывает при токе кратном 10 и более от In.

Цифра показывает номинальное значение тока. Если ток в цепи превышает это значение на 13% и более, то сработает тепловой расцепитель.

Характеристика А или АС

Класс А – защита от переменного (синусоидального), пульсирующего и постоянного дифференциального тока.

Класс АС – защита только от переменного (синусоидального) дифференциального тока.

Максимальная отключающая способность – это максимальный ток короткого замыкания, который, по гарантии производителя, будет отключен. Если ток короткого замыкания превысит данное значение, то отключения дифавтомата может и не произойти по разным причинам.

Класс токоограничения. Их всего три. 1 класс никак не отображается на АВДТ. Время отключения таких устройств более 10 миллисекунд. Время отключения 2 класса до 10 миллисекунд. И, наконец, время отключения 3 класса от 3 до 6 миллисекунд.

Кнопка проверки работоспособности АВДТ – имитирует замыкание на землю. Рекомендуется проверять раз в месяц, ибо срабатывание дифавтомата с помощью этой кнопки гарантирует вашу безопасность.

Кнопка возврат – выскакивает, если произошло срабатывание по дифференциальному току, пока не будет вновь утоплена, АВДТ включить не получится.

Принципиальная схема включения дифавтомата показывает элементы (тепловое и электромагнитное реле, электромеханическое или электронное дифференциальное устройство, схему включения тестовой кнопки и т.д.) в графическом виде по общепризнанным нормам.

Монтаж дифавтомата

В монтаже ничего сложного нет. Устанавливается он на специальную din-рейку. Для этого надо плоской отвёрткой оттянуть один или два специальных пластиковых крепления, установить на din-рейку дифавтомат и отпустить пластиковое крепление. Если крепление с фиксацией, то пальцем защёлкнуть крепление. Фазу и ноль подвести сверху (если только вдруг каким-то непостижимым образом не указано иное в паспорте, прилагаемом к дифавтомату или в принципиальной схеме, нанесенной на дифавтомат).

ВАЖНО. Практически во всех АВДТ имеется обозначение фазной и нулевой клеммы – не перепутайте, когда будете производить монтаж.

У одножильных проводов достаточно снять изоляцию (обычно 10-12 мм), для многожильных проводов желательно использовать специальные наконечники (типа НШВИ или НШВ подходящего диаметра, либо наконечник под опрессовку). Монтаж дифавтомата ничем не отличается от УЗО. Единственное, чего нельзя допускать, чтобы нулевой провод после дифавтомата не замыкался электрически с нулевым проводом до дифавтомата или с заземляющим проводником. То есть, взять фазу после дифференциального выключателя, а ноль до него не получится, ибо вызовет срабатывание дифференциальной защиты.

В зависимости от желаемого результата, дифавтомат устанавливается либо на вводе, либо на каждую защищаемую линию. Если поставить на ввод, то под защитой будет все оборудование, подключенное к щиту. В этом есть только одно неудобство – при срабатывании дифференциального реле отключится всё электричество в доме, но есть преимущество – значительная экономия средств. Если защищать каждую линию по отдельности, то это приведет к значительным расходам, но зато можно будет ставить АВДТ на меньший дифференциальный ток, что приведет к лучшей электробезопасности и касание к токоведущим элементам будет менее болезненным.

Рассмотрим общие вопросы

Можно ли заменить автомат на дифавтомат если в доме нет заземления?

Да, можно. Если через человека на землю начнёт протекать ток, то АВДТ сработает в любом случае, если значение превысит значение дифференциального тока. Единственное, что изменится в работе АВДТ, он не отключится, если произойдет пробой изоляции на корпус какого либо устройства. То есть, если, к примеру, возник пробой изоляции заземлённой стиральной машинки, то АВДТ сработает сразу. Если же машинка не была заземлена, то только после того, как к корпусу прикоснётся человек, через которого потечёт ток на землю.

Можно ли ставить дифавтоматы в старых домах на ток 10 мА. Теоретически можно, если состояние проводки удовлетворительное. Чем старее проводка, тем больше вероятность возникновения токов утечки. То есть, часть тока через постаревшую изоляцию уходит в землю и чем больше повреждений у изоляции, тем больше может быть ложных срабатываний. Решается установкой дифавтоматов на 30 мА или (если всё равно наблюдаются ложные срабатывания) нескольких дифавтоматов – по одному на каждую линию. Но лучшим вариантом будет замена электропроводки.

Можно ли ставить дифавтоматы на 100 и 300 мА, если нет на 30 мА?

Нет, нельзя. Для человека смертелен ток 60 мА. Поэтому АВДТ с дифференциальным током 100 и 300 мА считаются потенциально опасными для человека.

Обязательно ли на линию в ванную ставить АВДТ с дифференциальным током только 10 мА?

Нет, не обязательно, но крайне желательно. По-крайней мере, ГОСТ гласит так: если линия только на ванную, то следует устанавливать АВДТ на 10 мА, если ванная и другие помещения, то 30 мА.

Сработает ли дифавтомат, если я возьмусь за фазу и ноль, но буду стоять на диэлектрическом коврике?

Нет, не сработает. Это самая опасная ситуация от которой пока ещё не придумали защиты. Ток, который будет протекать через человека в этом случае будет считаться нормальным током как для дифавтомата, так и для автомата, и для УЗО.

Что такое дифференциальный автомат (дифавтомат)?

Прибор, предназначенный для отключения электропитания в сети при появлении в ней нарушений, способных привести к выходу из строя проводки и подключенной к ней аппаратуры, в электрике называется автоматическим выключателем (АВ). Это устройство обычно называют проще – автоматом. Одной из его разновидностей является устройство защитного отключения, которое обесточивает линию при обнаружении утечки тока, тем самым предотвращая поражение людей электричеством при касании кабеля. Особенность УЗО такова, что его нельзя ставить без АВ, защищающего линию от КЗ и перенапряжения. Чтобы не подключать к линии два защитных прибора, был создан дифференциальный автомат – прибор, сочетающий в себе функции УЗО и автоматического выключателя.

Особенности и назначение дифавтомата

Если об обычных электрических автоматах известно практически всем, то, услышав слово «дифавтомат», многие спросят: «А это что такое?» Если говорить упрощенно, дифференциальный автоматический выключатель – это устройство защиты цепи, отключающее питание при любых неполадках, способных привести к повреждению лини или поражению людей током.

Аппарат состоит из нескольких основных частей:

• Пластиковый корпус, устойчивый к плавлению и возгоранию.
• Один или два рычага подачи и отключения питания.
• Маркированные клеммы, к которым подключаются входящие и выходящие кабели.
• Кнопка «Тест», предназначенная для проверки исправности прибора.

В последних моделях этих автоматов устанавливается также сигнальный индикатор, позволяющий дифференцировать причины срабатывания. Благодаря ему можно определить, из-за чего отключился прибор – из-за утечки тока или по причине перегрузки линии. Такая функция облегчает поиск неисправности.

Наглядно про устройство дифавтомата на видео:

Автоматические защитные выключатели дифференциального тока могут устанавливаться и в однофазных, и в трёхфазных линиях. Они предназначены для:

• Защиты электросети от сверхтоков КЗ и чрезмерного напряжения.
• Предотвращения утечки электротока, которая может привести к пожару или поражению электричеством людей и домашних животных.

Выключатель дифференциального тока для бытовых линий с одной фазой и рабочим напряжением 220В имеет два полюса. В промышленных сетях на 380В устанавливается трехфазный четырехполюсный дифференциальный автомат. Четырехполюсники занимают в распределительном щитке больше места, поскольку вместе с ними устанавливается блок дифференциальной защиты.

Внешний вид дифавтомата

При взгляде на УЗО и дифференциальный АВ можно заметить, что они очень похожи по конструктивному исполнению и размерам. Даже кнопка «Тест» имеется на обоих аппаратах. Но это не значит, что они полностью одинаковы. Устройство защитного отключения не является самостоятельным прибором и не должно, как было сказано выше, монтироваться в цепь без защитного автоматического выключателя. Дифавтомат же объединяет в себе УЗО и АВ, поэтому в установке дополнительных аппаратов не нуждается.

Чтобы не путать УЗО и дифференциальный защитный выключатель, большинство отечественных производителей маркируют свою продукцию соответствующей аббревиатурой – УЗО или АВДТ. Импортные приборы можно различить по другим признакам. Например, номинал тока устройства защитного отключения обозначается цифрой и буквой «А» (Ампер) после нее – например, 16А. Токовый номинал дифавтомата пишется по другому: впереди ставится латинский литер, соответствующий характеристике встроенных расцепителей. После него идет цифра, означающая величину номинального тока – к примеру, С16.

Работа дифференцированного АВ при утечках электротока

Защита от утечек обеспечивается реле, входящим в состав дифавтомата. Когда параметры линии в норме, на него воздействуют равномерные магнитные потоки, и элемент не препятствует подаче тока к потребителям. При пробое изоляционного слоя возникает утечка, в результате которой нарушается равномерность потоков, и реле вызывает срабатывание автомата.

Защита от перегрузок и короткого замыкания

Теперь поговорим о том, как работает дифференциальный защитный автомат при возникновении в цепи короткого замыкания и при значительном росте напряжения. В этих случаях его принцип действия аналогичен тому, по которому функционирует обычный автоматический выключатель.

В составе АВДТ имеется два расцепителя, работающих независимо друг от друга. Каждый из них предназначен для обесточивания сети при появлении разных нарушений.

На видео внутреннее устройство дифавтомата:

Защиту от перегрузок линии обеспечивает тепловой расцепитель, роль которого выполняет пластина из двух металлов с разным коэффициентом расширения (биметаллическая).

Когда напряжение в цепи превышает величину номинального, пластинка начинает нагреваться, что приводит к ее изгибанию в сторону отключающего элемента. Касаясь его, она вызывает срабатывание АВ.

От сверхтоков короткого замыкания сеть защищена электромагнитным расцепителем, который представляет собой соленоид с сердечником. При резком росте силы тока, свойственной КЗ, возникает электромагнитный импульс. Под его воздействием в течение долей секунды расцепитель вызывает срабатывание выключателя и прекращение подачи электроэнергии в линию.

Когда неисправность будет устранена, прибор можно снова включить вручную. Следует, однако, помнить, что если параметры сети после отключения АВ нормализовались очень быстро, устройству нужно дать немного времени на полное остывание. Если включать нагретый аппарат, это отрицательно повлияет на срок его службы.

Порядок установки

Монтаж АВДТ осуществляется на DIN-рейку. При подключении нужно быть очень внимательным, чтобы не перепутать порядок подсоединения кабелей. В бытовых однофазных линиях входной проводник подключается к клемме под номером 1, а выходной вставляется в зажим под номером 2. Подключение нулевого провода производится к клемме, обозначенной буквой N. Входные кабели подсоединяются к верхней части прибора, а выходные – к нижней.

Подключать выходы к линии можно напрямую. Если же параметры сети не отличаются стабильностью, или вы хотите обеспечить максимально высокий уровень защиты, следует установить дополнительные АВ.

Нулевые провода от автоматов должны подсоединяться к изолированной нулевой шине. Во избежание выхода устройства из строя или его некорректной работы нужно проследить, чтобы выходной нулевой кабель не контактировал с другими проводниками или с корпусной частью электрического щита.

Наглядно про подключение дифавтомата на видео:

Заземление АВДТ

Заземлять нулевой кабель следует только перед прибором дифференциальной защиты. Неправильное подключение приведет к тому, что дифавтомат будет отключаться даже при подаче незначительной нагрузки.

Если несколько дифференциальных автоматов подключены параллельно, то менять местами нулевые проводники на их выходах или подключать их к общей нулевой шине нельзя. Это также приведет к сбою в работе устройств.

Ноль АВДТ следует подсоединять в паре со своей фазой. Использовать его в качестве нулевого проводника для аппаратов с другим источником фазы нельзя.

Чтобы не перепутать нули, рекомендуется пользоваться промаркированными кабелями.

Для перемычек и соединений необходимо использовать проводник, сечение которого соответствует сетевой нагрузке.

Если автомат оборудован индикатором неисправности, то причина срабатывания будет ясна сразу. При отсутствии «маячка» причину сбоя придется искать методом «научного тыка». Если АВДТ начал срабатывать после подключения в сеть дополнительной нагрузки, то, скорее всего, прибор неисправен или при его подсоединении была допущена ошибка.

Заключение

В этом материале мы рассказали о том, что такое дифавтомат, для чего он нужен и по какому принципу работает, а также разобрались с важными нюансами его подключения. Если вы собираетесь устанавливать АВДТ самостоятельно, перед этим тщательно изучите порядок монтажа, а во время работы строго соблюдайте технику безопасности.

{SOURCE}