Устройство и принцип действия дифференциального автомата

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.

Рабочий ток и быстродействие

Особенности конструкции дифавтоматов являются причиной того, что они обладают комбинированными характеристиками, используемыми при описании работы как АВ, так и УЗО.

Основной рабочей характеристикой этих электротехнических изделий является номинальный рабочий ток, при котором прибор может оставаться включённым длительное время.

Данная характеристика прибора относится к строго стандартизированным показателям, вследствие чего ток может принимать лишь значения из определённого ряда (6, 10, 16, 25, 50 Ампер и так далее).

Помимо этого в обозначении устройств используется связанный с быстродействием токовый показатель, обозначаемый цифрами «B», «C» или «D», стоящими перед значением номинального тока.

Быстродействие – важная токовая и временная характеристика. Обозначение C16, например, соответствует дифавтомату с временной характеристикой «C», рассчитанный на номинальное значение 16 Ампер.

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.

Виды приборов защитного отключения

К группе технических характеристик дифавтомата относится ток отключения схемы (дифференциальный показатель), определяемый как «уставка по токовой утечке». Для большинства моделей допустимые значения этой характеристики укладываются в следующий ряд: 10, 30, 100, 300 и 500 миллиампер. На корпусе дифавтомата она обозначается значком «дельта» с числом соответствующим току утечки.

Ещё одной характеристикой эксплуатационных возможностей дифавтоматов является номинальное напряжение, при котором они способны работать длительное время (220 Вольт – для однофазной сети и 380 Вольт – для трехфазных цепей). Величина рабочего напряжения защитного дифференциального прибора может указываться под обозначением номинала с буквой или под клавишей выключателя.

Разнообразие автоматических дифференциальных выключателей впечатляет. Благодаря такому разнообразию открываются возможности организации эффективной защиты в проектах любого назначения. Рассмотрим несколько примеров конструктивного исполнения УЗО, чтобы оценить все существующие преимущества.

Основное назначение стандартных приборов, к примеру, серии F, FH – защита обслуживающего персонала. Прямой/непрямой контакт с элементами оборудования, находящимися под напряжением, риск поражения электротоком – подобные ситуации сводятся к нулю, когда применяются выключатели серии F, FH.

Устройство дифференциального тока FH200

Прибор из серии устройств защитного отключения известной компании ABB, выпускаемый серией F и FH. Изделие из категории экономичных, но вполне эффективных продуктов

Оптимальный выбор для применения в схемах бытовой и коммерческой сферы. Приборы также обеспечивают противопожарную защиту, если существуют риски возгорания кабелей в условиях долговременного воздействия тока утечки.

Этот вид устройств рассчитан для внедрения в сетях переменного тока при минимальных уровнях высоких гармоник и отсутствии постоянного напряжения. Ток нагрузки 16 – 63А, запас механической цикличности – 20000.

Ещё один пример стандартных селективных устройств – серия DS фирмы ABB. Они разработаны для установки и эксплуатации в схемах однофазных сетей. С принципом селективности ознакомит статья, прочитать которую мы очень советуем.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Почему выбивает УЗО при подключении стабилизатора напряжения

Назначение автоматических выключателей дифференциального тока серии DS – под организацию защитных схем против перегрузок и КЗ. Модули обеспечивают чёткую работу защитных функций на случайное прикосновение к токоведущим линиям или элементам оборудования.

Устройства дифференциального тока DS

Устройство селективного действия – продукт производства фирмы ABB. Изделия, подобные серийным модулям DS, показали долговременную безупречную работу на практике и поэтому пользуются спросом

Отличительная черта серийной разработки DS – наличие визуально определяемой индикации, сигнализирующей наличие тока утечки. Это одна из тех конструкций защитного устройства, благодаря которой имеется возможность предупреждать возгорание, сигнализировать о нарушении электрической изоляции. Допустимая нагрузка 6 – 40А. Цикличность – 20000.

Устройство и принцип действия дифференциального автомата

«Домашний» дифференциальный выключатель серии АД, БД – продукт немецкой компании «Schneider Electric», был разработан, в первую очередь, для внедрения в состав бытовых электросетей.

Главное предназначение – исключение поражения физического тела электрическим током. Также этот вид защитных устройств вполне эффективно и оперативно защищает электрооборудование, кабели, технику.

Автоматы дифференциальные домовые

Серия приборов специально разработанных для применения в сетях домашнего (квартирного) назначения. Проектировался этот вид дифференциальных выключателей немецким производителем «Schneider Electric»

Чувствительность автомата на предмет прямых (косвенных) контактов с частями электрооборудования под напряжением соответствует нормативу (30 мА). Стандартная чувствительность (100 – 300 мА) обеспечена и на случай определения токовой утечки в результате возгораний. Удачное решение для оснащения жилых домов и служебных помещений.

Комплексно функционируют устройства-моноблоки, и в этом их главное отличие от стандартных разработок. Охватывают весь спектр защитных функций, которыми должны обладать современные приборы защиты. Правда устройства стандартного исполнения также обеспечивают пользователей широкой функциональностью.

Ярким примером автоматических выключателей дифференциального тока, действующих в комплексной функциональности, являются продукты всё той же компании «Schneider Electric». В частности, модели серии «Multi» – выключатели нагрузки селективного и мгновенного действий.

Приборы конструкции Мульти

Ещё один вариант эффективных и надёжных устройств, разработанных в рамках проектов под названием «Multi». Приборы обладают широким спектром свойств, обеспечивающих защитные функции

Автоматы, в зависимости от модели, предназначены для установки в составе распределительных сетей административных (хозяйственных) зданий промышленных производств.

Эти УДТ обеспечивают разрыв цепей при токах утечки от 10 до 500 мА. Конструктивная особенность – возможность регулировки на исключение случайных срабатываний (грозовые разряды, пробой через слой пыли и т.п.).

Пожалуй, отдельным видом приборов следует считать и конструкторские разработки, подобные автоматическим выключателям, исполнение которых предусматривает защиту против импульсных перенапряжений.

Как правило, этот вид устройств наделяется сверхвысоким быстродействием, уровнем чувствительности 10 – 30 мА на случай срабатывания по факту прикосновения к токоведущим поверхностям. Эти же автоматы гарантируют надежную защиту оборудования от сверхтоков.

Дифференциальные автоматы импульсной защиты

Устройства, разработанные под использование в цепях, где существует риск возникновения перенапряжений импульсного характера. Отличаются несколько продвинутой функциональностью

Устройство и принцип действия дифференциального автомата

Диапазон номинальных токов обычно составляет здесь 6 – 63А при напряжениях 230 – 440 вольт. Коммутационная способность достигает значения 4500А. Конструктивно выпускаются под запитывание через 2 или 4 полюса.

Из той же серии, но несколько модифицированными видятся выключатели с характеристикой «А». Наглядный пример – серия АД12М, где отмечено расширение защитной функциональности. Среди дополнений – функция отключения на случай повышения сетевого напряжения свыше 265 вольт в течение 0,3 секунды.

Следует также отметить, что приборы, наделённые характеристикой «А», имеют существенные отличия от исполнения дифференциальных автоматов с характеристикой «АС». Первый вариант способен реагировать на постоянно-пульсирующий дифференциальный ток и на ток синусоидальной формы.

Промышленность (зарубежная и отечественная) выпускает ещё одну разновидность автоматических дифференциальных выключателей в конструктивном исполнении мобильного типа. То есть речь идёт о переносных устройствах, управляемых дифференциальным током.

Мобильное защитное устройство - розетка

Такое исполнение характерно для современных моделей переносного типа. Мобильные защитные устройства дифференциального тока рекомендованы для применения в жилом секторе

Такие мобильные модули выполнены в виде миниатюрного блока, который попросту вставляется в розетку бытового назначения. Между тем, этот вид устройств предназначается под использование внутри помещений, входящих в группу особо опасных (с повышенной опасностью).

Эти приборы нередко устанавливаются как дополнительные модули к уже существующим устройствам защитного отключения.

Этот же вид устройств – переносной конфигурации, рекомендуется применять в бытовых условиях для защиты детей и пожилых людей. Как известно, сопротивление тела молодого и старого организмов несколько отличается от той же величины организма человека среднего возраста.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Индукционные паяльные станции принцип работы обзор как выбрать

Устройство и принцип действия дифференциального автомата

Поэтому переносные УЗО выполнены конструктивно как приборы, имеющие повышенный уровень уставки срабатывания. Это значение настройки обычно не превышает 10 мА для устройств мобильного типа.

Переносные автоматы, к примеру, серии УЗО-ДП, рассматриваются оптимальной защитой для частной городской и загородной недвижимости – коттеджей, дачных построек, гаражей и т.п.

Ток утечки и селективность

Следующая характеристика, по которой различаются все дифавтоматы – тип тока утечки. В соответствии с этим параметром любой из дифавтоматов может иметь следующие обозначения:

  • «A» – реагирующие на утечки синусоидального переменного (пульсирующего постоянного) тока;
  • «AC» – дифавтоматы, рассчитанные на срабатывания от утечек, содержащих постоянную составляющую;
  • «B» – комбинированное исполнение, предполагающее обе указанные ранее возможности.

Характеристика «тип встроенного УЗО» маркируется буквенным индексом или небольшим рисунком.

По аналогии с УЗО дифавтоматы могут работать по селективному принципу, предполагающему наличие задержки по времени срабатывания.

Указанная возможность обеспечивает определённую выборочность отключения прибора от сети и электродинамическую устойчивость системы защиты.

Согласно этой характеристике дифференциальные устройства обозначаются значком «S», что означает задержку порядка 200-300 миллисекунд, либо маркируются знаком «G» (60-80 миллисекунд).

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.

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.

Главной характеристикой АВДТ, благодаря которой этот прибор может защищать цепи и потребителей от токов короткого замыкания, является так называемая предельная коммутационная способность (ПКС). Это максимальный ток короткого замыкания, который выключатель сможет отключить и остаться при этом работоспособным.

Основные обозначения

Более подробно порядок маркировки дифавтомата (расположение его характеристик) рассмотрим на примере отечественного изделия марки «АВДТ32», используемого в цепях защиты промышленных и бытовых электросетей.

Для удобства систематизации излагаемой информации под графическим обозначением будет пониматься определённая маркировочная позиция.

На первой позиции указывается наименование и серия дифавтомата. Из этого обозначения следует, что он является АВ дифференциального типа со встроенной защитой от опасных токов утечки. Дифавтомат предназначен к использованию в электросетях однофазного переменного тока с номинальным напряжением 230 Вольт (50 Герц).

На месте, соответствующем позиции №3 (вверху), указывается такая характеристика, как значение номинального дифференциального тока короткого замыкания.

На той же позиции, но внизу приводится графическое обозначение типа встроенного автомата (в данном случае это тип «А», рассчитанный на работу с утечками пульсирующего постоянного и синусоидального переменного токов).

На месте 4-ой позиции можно увидеть модульную схему дифавтомата, на которой указываются входящие в его состав элементы, участвующие в реализации защитных функций. Для АВДТ32 на этой схеме условными знаками обозначаются следующие модули и узлы:

  • электромагнитные и тепловые расцепители, обеспечивающие защиту линий от токов КЗ и перегрузки соответственно;
  • специальная кнопка «Тест», необходимая для ручной проверки исправности автомата;
  • усилительный электронный модуль;
  • исполнительный узел (коммутирующее линию реле).

На позиции под номером семь на первом месте указывается связанная с быстродействием характеристика аварийного срабатывания электромагнитного расцепителя (для нашего примера – это «С»).

Сразу за ним следует показатель номинального тока, означающего величину этого параметра в рабочем режиме (в течение длительного времени).

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Передача показаний счетчиков воды: рекомендации по снятию и отправке данных

Минимальный ток отключения (срабатывания) расцепителя электромагнитного типа для дифавтомата с характеристикой «С» обычно берётся равным примерно пяти номинальным токам. При данной величине токовой характеристики тепловой расцепитель срабатывает примерно через 1,5 секунды.

На восьмой позиции обычно стоит значок «дельта» с показателем номинального тока утечки, который отключает дифференциальное устройство в случае опасности. Это все основные электрические характеристики.

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.

Информационные знаки

На пятой позиции приводится температурная характеристика защитного устройства (от — 25 до 40 градусов), а на шестой располагаются сразу два знака.

Один из них информирует пользователя о сертификате соответствия, то есть обозначает действующий отечественный ГОСТ на дифавтомат (ГОСТ Р129 – для данного случая).

Непосредственно под ним располагается закодированная в виде букв и цифр характеристика. Это обозначение организации, выдавшей сертификат.

Справа от него приводятся данные по сертификации и ГОСТу этой модели в отношении её пожарной безопасности.

И, наконец, на месте, соответствующем второй позиции, наносится логотип торговой марки компании-изготовителя (в данном случае – «ИЭК»).

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.

Размеры и точки подключения

Основными габаритными характеристиками дифавтомата согласно ГОСТ являются его высота, ширина и толщина, а также размер по высоте и ширине выступающей с лицевой стороны полочки с клавишей управления.

Помимо этого, приводятся размеры расположенных на тыльной стороне полочек, ограничивающих зазор для посадки прибора на фиксирующую его дин-рейку.

Современные модели дифавтомата могут иметь тот или иной размер, с каждым из которых можно ознакомиться в прилагаемой к этому изделию документации. Но в большинстве случаев габаритные характеристики схожи, что упрощает размещение в щитке.

Относительно контактных точек подключения данного прибора к защищаемой схеме необходимо отметить следующее. В однофазной сети устанавливаются дифференциальные устройства, имеющие по два вводных и два выводных контакта.

Одна из этих групп служит для подключения так называемого «фазного» провода, а к другой подсоединяется «нулевая» жила питания. Как правило, все контакты (верхние и нижние) маркируются значками «L» и «N», обозначающими соответственно те места, куда подключаются фаза и ноль.

При включении устройства в электрическую цепь к верхним контактам подсоединяются фазный и нулевой провода, приходящие от вводно-распределительного устройства или электрического счётчика.

Нижние его клеммы предназначаются для коммутации проводников, идущих непосредственно к защищаемой нагрузке (к потребителю).

Подключение дифференциального прибора в силовые цепи трёхфазного питания полностью аналогично рассмотренному ранее варианту. Отличие в данном случае состоит лишь в том, что к дифавтомату при этом подсоединяются сразу три фазы: «A», «B» и «C».

По аналогии со случаем однофазной линии питания 220 Вольт клеммы трёхфазного дифавтомата также маркируются (с целью соблюдать фазировку) и обозначаются как «L1», «L2», «L3» и «N».

Грамотный выбор подходящего для заявленных целей прибора невозможен без внимательного изучения основных рабочих характеристик дифавтомата и соответствующей им маркировки.

В связи с этим перед приобретением дифференциального прибора постарайтесь тщательно изучить весь изложенный в этой статье материал.

Оцените статью
MALIVICE.RU