Принцип работы дифференциального автомата

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.

• Преимущества
• Недостатки
• Оптимальное применение дифавтомата
• Характеристики и выбор дифавтомата
• Эксплуатационные условия
• Как подключить защитное устройство
• Наиболее популярная схема подключения

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.

Источник: principraboty.ru

Что такое дифференциальный автомат и как он работает

Дифференциальный автомат — защитное устройство, при аварийной ситуации отключающее одновременно и фазу, и ноль. Причем отслеживается одновременно наличие короткого замыкания (КЗ) и отключение линии при этом состоянии, а также наличие токов утечки, также с отключением питания. Если быть точным, то функции этого устройства такие:

• отслеживание токов КЗ и отключение линии при возникновении ситуации;
• отключение при перегрузке (когда ток превышает максимальное значение, что приводит к перегреву проводов, возможному повреждению изоляции);
• наличие токов утечки (кто-то прикоснулся к токоведущим частям, возникла утечка за счет повреждения изоляции).

То есть, дифавтомат выполняет функции связки УЗО+автомат защиты. Фактически это два этих устройства в одном корпусе. Это и хорошо, и плохо.

Плюсы и минусы

Главный аргумент в пользу дифавтомата — ваша проводка и ваша безопасность под защитой (если все сделано правильно). Второй положительный момент в том, что выбрав подходящий номинал по току, нет необходимости думать о правильном подборе УЗО, так как он «встроен» внутрь. Еще один плюс — в шкафу они занимают меньше места, чем два устройства (если брать их одной фирмы, одной линейки). И еще: подключение в электрическом шкафу более простое — меньше шансов запутаться.

Теперь о недостатках. При сработке некоторых моделей, не оснащенных соответствующими флажками, определить что явилось причиной срабатывания — «КЗ» или утечка — невозможно. Это значительно усложняет поиск неисправности. Выход — ставить устройства с флажками. Второй минус — при выходе из строя только одной «части» дифавтомата, придется менять его полностью. А это значительно дороже, чем замена отдельно УЗО или автомата.

Еще такой момент: не во всех населенных пунктах имеется достаточный выбор этих устройств. Так что, при необходимости замены, возможно, придется сидеть без света дольше — ждать пока доставят нужный. Выход есть и тут  — ставить дифференциальные автоматы в ключевых местах. Именно там, где они нужны.

Где лучше установить дифавтомат вместо УЗО

Если сеть простая и не планируется установка защитных автоматов на группы потребителей, вместо УЗО  на входе лучше поставить дифавтомат. Такая простая сеть часто бывает на дачах — несколько розеток да ламп для освещения. После счетчика лучше установить дифференциальный автомат, а не УЗО. Это значительно повысит безопасность вашей сети.

Второй момент, где лучше установить дифференциальную защиту — на мощном потребителе, особенно если в процессе используется вода. Также поступают если линия идет в подвальное помещение, на уличное освещение, баню, другие отдельно стоящие строения.

На этих же позициях можно поставить УЗО+автомат. Это равноценная замена, но сложность схема при этом возрастет. Только учтите, что для того чтобы отключалась не только фаза, но и ноль, необходимо устанавливать двухполюсные автоматы.

С заземлением или без

Дифференциальные автоматы ставят в сетях с заземлением и без. В случае наличия заземления все работает идеально — при появлении проблем отключены фаза и ноль, а «земляной» провод является действующей защитой.

При использовании металлических электрических щитов крайне важно, чтобы из корпус был заземлен, так как всегда есть вероятность, что на нем появится потенциал. Если заземления нет, прикоснувшись к корпусу щита вы окажетесь под напряжением. Что будет дальше зависит от того, на чем и в чем вы стоите, за что держитесь и т.д. При наличии заземления потенциал «уйдет» по цепи наименьшего сопротивления, и все что вы почувствуете, в худшем случае, — некоторый «удар», а вообще, скорее ощущения на уровне «пощипывания». Именно по этой причине ПУЭ настаивает на наличии рабочего заземления, потому что даже грамотно составленная схема без него не полностью безопасна.

Параметры дифавтомата и выбор

Выбирать дифференциальный автомат надо по совокупности характеристик. Прежде всего необходимо определиться с напряжением. Есть устройства, которые предназначены для работы в сетях 220 В, есть — для трехфазных напряжением 380 В. Это прописывают на корпусе, рядом ставится частота тока — 50 Гц.

Далее определяемся с номиналом. Он должен соответствовать сечению провода — должен отключать питание до того момента, как ток нагрузки превысит длительно допустимый. Выбор дифавтомата по этому параметру ничем не отличается от выбора автомата защиты (читать тут). Далее придется углубляться в технические характеристики.

Тип электромагнитного расцепителя

Многие устройства в момент включения потребляют намного больше тока, чем во время последующей работы. Эти токи называются пусковыми и иногда в десятки раз превышают «рабочие» значения. Чтобы питание не отключалось всякий раз при старте какого-нибудь мотора, например, устройство (а конкретно — электромагнитный расцепитель) разработано так, чтобы отключение происходило только если ток в разы превысит номинал автомата. Еще раз о том, что такое тип электромагнитного расцепителя: эта характеристика показывает, при каком превышении номинального тока сработает защита.

Так как оборудование бывает разным, пусковые токи — также разные, то и электромагнитные расцепители делают различной чувствительности. Обозначается чувствительность буквами:

• B — сработает при превышении тока в 3-5 раз;
• С — выдержит перегрузку в 5-10 раз;
• D — отключит питание если ток превысит номинал в 10-20 раз.

Выбор по этому параметру прост. Если сеть простая, стоит минимум техники (например, на даче), подойдет тип B, в большинстве городских домов и квартир целесообразно установить тип C, а на предприятиях с мощным оборудованием ставят диффавтоматы типа D.

Эта характеристика (буква) отображается прямо рядом с номинальным током. В некоторых случаях на корпусе она не пишется, но указывается в технических характеристиках.

Ток утечки (отключающий дифференциальный ток) и его класс

Как определяется наличие тока утечки? Сравнивается величина тока «туда и оттуда». Когда появляется разница (в английском difference —  откуда и название) в этих величинах, дифференциальный автомат срабатывает. Ток утечки — это та величина, при которой происходит отключение. Для бытовых сетей применяют дифавтоматы двух номиналов:

• С током утечки 10 мА. Такие защитные устройства устанавливают на линии с одним-двумя потребителями.
• С дифференциальным током 30 мА. Эти устройства используются чаще, их ставят на линии с несколькими потребителями.

Так что выбор тут не такой сложный. На корпусе ток утечки прописывают рядом с напряжением сети, для которой предназначено устройство. Может указываться в амперах или милиамперах.

Класс дифференциальной защиты  — это еще один параметр, по которому надо выбирать дифавтомат. Он показывает, на какие именно токи утечки реагирует устройство. Этот параметр обычно отображается графически, небольшой пиктограммой, но некоторые производители ставят буквенное обозначение. Какие бывают классы дифзащиты и для каких случаев они предназначены видно из таблицы.

В частных домах и квартирах используются устройства двух типов — AC и A. Более актуальный на сегодняшний день аппараты с классом A, так как большая часть техники сегодня имеет электронное управление. Даже некоторые люстры и светодиодная подсветка. Класс AC может устанавливаться на дачах, где электроники почти нет.

Номинальная отключающая способность и класс токоограничения

Так как дифференциальный автомат отключает питание при токах КЗ, его контактные пластины должны быть изготовлены с учетом того, что через них может проходить ток большого номинала. Делают эти пластины из различных сплавов, а различают их по способности выдержать определенный ток и остаться после отключения в работоспособном состоянии.

Выбирают их в зависимости от расположения относительно трансформаторной подстанции. Есть несколько стандартных номиналов:

• 3000 А  и 4500 А — эти номиналы сейчас не актуальны, так как рассчитаны на очень «небольшие» перегрузки. Могут быть использованы в дальних деревнях или дачных поселках с электроснабжением по воздушке.
•  6000 А. Дифавтоматы с этой номинальной отключающей способностью ставят в домах и квартирах, находящихся на достаточно большом расстоянии от подстанции.
• 10000 А — понадобиться, если подстанция расположена недалеко.

Выбор тоже не самый сложный. Конечно, лучше брать более «устойчивые» к перегрузкам устройства. Тогда даже в случае короткого замыкания велика вероятность того, что переключатель останется в рабочем состоянии. Но цена их значительно выше.

Класс токоограничения дифференциального автомата показывает, насколько быстро при возникновении критических токов, линия будет отключена. Обозначается цифрами от 1 до 3, самый «медленный» — первый, самый «быстрый» — третий. Естественно, лучше, если при замыкании отключение произойдет быстрее — больше шансов уберечь проводку и аппаратуру от повреждений. Но дело снова-таки в цене. С повышением класса она тоже значительно повышается.

На изделии эти характеристики расположены рядом — отключающая способность в прямоугольнике, а под ней — класс токоограничения в маленьком квадратике.

 Условия эксплуатации

Большая часть дифференциальных автоматов рассчитана на работу в отапливаемом помещении и могут эксплуатироваться при температуре от -5°C до +35°С. Если дифавтомат ставить надо на улице (в боксе) или, например, в бане периодического посещения, такие условия эксплуатации не подойдут, так как зимой температура будет опускаться ниже. Для таких случаев выпускают «морозоустойчивые» модели, которые выдерживают понижение температуры до -25°C.

На корпусе это отображается наличием значка, напоминающего снежинку. Некоторые фирмы внутри проставляют самую низкую температуру, при которой оборудование сохраняет работоспособность.  Других внешних признаков  «морозоустойчивости» нет. Естественно, стоимость таких моделей выше (при аналогичных характеристиках).

Электронный или электромеханический

Внутреннее устройство дифференциального автомата может быть электромеханическим или электронным. Первые не требуют для работы наличия внешнего источника питания, то есть работоспособны всегда. Вторые — берут питание с подключенной фазы. При пропадании питания они неработоспособны. По этой причине считаются более надежными электромеханические.

Как проверить, какого типа устройство перед вами? Нужна обычная батарейка и два провода. Один провод подсоединяем к одному выходу батарейки, второй — к другому (можно просто примотать изолентой, но чтобы контакт был хороший). Переводим рубильник в положение «включено» и зачищенными концами проводов прикасаемся к контактным пластинам дифавтомата — сверху и снизу, создавая условия для срабатывания. Если переключатель сработал, перед вами электромеханическое устройство — оно работает без наличия постороннего источника питания.

Подключение дифференциального автомата

В подключении дифференциального автомата нет ничего необычного — вверху расположены контактные пластины и зажимные винты для подключения фазы и нуля, которые приходят со счетчика. В нижней части находятся контакты, к которым подключается линия, идущая на нагрузку.

Физическое подключение тоже обычное:

• концы проводников зачищают от изоляции на 0,8-1 см,
• ослабляют крепежный винт (пару оборотов против часовой стрелки);
• вставляют проводник;
• затягивают крепежный винт (усилие надо приложить солидное);
• проверяют надежность крепления, пару раз хорошо дернув за провод.

При разводке проводки обычно используют медные провода, а медь — металл мягкий. Потому, после сборки схемы не мешает еще раз «докрутить» контакты насколько это возможно.

Схема с дифавтоматом на входе

Одна из самых популярных схем подключения дифференциального автомата — с установкой его на входе — сразу после счетчика. При таком построении схемы получается, что все потребители находятся под защитой этого автомата — при возникновении неполадок, питание будет отключено.

Недостаток этой схемы в том, что в этом случае обесточивается все. И искать источник проблем непросто. Реально это сделать, если после дифавтомата на каждую группу потребителей или на отдельные мощные установки установлены собственные автоматы защиты. В этом случае их включают поочередно. Источник проблем находится в той группе, после включения которой срабатывает защита.

С дифавтоматами на «опасных» группах потребителей

О целесообразности такой схемы спорят часто — есть варианты добиться тех же результатов, но с меньшими затратами. Тем не менее, она рабочая, а ее недостаток — перерасход средств.

Эта схема подключения дифференциального автомата обеспечивает отдельное отключение каждой группы потребителей. При срабатывании защиты вы точно знаете, где проблема. Никаких сложностей с выявлением. Но подобных результатов можно добиться меньшими средствами. Намного меньшими. В принципе, тот же уровень защиты будет при установке после счетчика двухполюсного УЗО (соответствующего номинала), а затем — по автомату на каждую линию. Проблема будет только в определении источника проблемы. Но его механизм известен — поочередно включать автоматы до срабатывания защиты.

Источник: elektroznatok.ru

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.

Источник: EvoSnab.ru