Существуют разные способы защиты при использовании электрических сетей. Чтобы защитить энергосеть от возгорания, применяется автоматический выключатель, а для защиты живого организма от негативного воздействия тока — устройство защитного отключения (УЗО). Объединение выключателя и УЗО в одном устройстве получило название дифференциальный автомат (дифавтомат).
Принцип работы и конструкция
Дифференциальный автомат обеспечивает защиту электрической проводки на объекте и от короткого замыкания, и от перегрузки, а также и от дифференциальных токов. Установив вместо начального автомата дифавтомат, можно практически обезопасить и себя, и электропроводку в доме.
При изготовлении корпуса дифавтоматов используется диэлектрический материал. Конструктивно они выглядят похоже на УЗО или автоматический выключатель, только имеют большие размеры. Снизу присутствует защёлка для установки на DIN-рейку.
Дифференциальный автомат — это устройство, способное работать в режиме УЗО или как обычный автоматический выключатель. Для подключения устройства к электрической сети необходимо взвести управляющий переключатель в положение «включено». Устройство имеет клеммы под зажим, предназначенные для подключения входной и выходной линий.
Дифавтомат состоит из двух частей. Первая часть, защитная, не что иное как модуль дифференциальной защиты. Главная его задача — проведение анализа тока утечки (дифференциальный ток). Вторая часть, выключатель, используется для механического разрыва линии электропередачи, при появлении нештатных ситуаций. Рассмотрим принцип работы на примере дифференциального автомата АВВ.
Защитная часть работает по принципу УЗО. Главным элементом является трансформатор, он состоит из тороидального сердечника с двумя обмотками. Протекая по цепи в прямом и обратном направлении, ток создаёт в каждой обмотке своё переменное магнитное поле, магнитные потоки которых равны по величине, но различны по направлению. В результате чего результирующий магнитный поток в сердечнике равен нулю.
Если где-то на электрической линии происходит нарушение изоляционного слоя или корпус оборудования находится под разностью потенциалов, в этих местах при касании происходит утечка тока. В результате нарушается уравновешенность магнитных потоков и под воздействием поля во вторичной обмотке наводится электродвижущая сила (ЭДС). При появлении ЭДС возникает ток, воздействующий на реле, подключённое к силовым контактам.
Для проверки этой части устройства на лицевую поверхность выводится кнопка, которая имитирует появление тока утечки. Обычно она маркируется как «Тест». Если её нажать, электрическая цепь разорвётся. Производители рекомендуют проводить проверку устройства не реже одного раза в месяц.
Вторая часть работает следующим образом. Ток подводится к катушке соленоида, а с неё на биметаллическую пластину. Пластина имеет вид полоски из двух спрессованных металлов с отличающимися коэффициентами теплового линейного расширения. Пластина и соленоид называются расцепителями. Существует два условия, при которых автоматический выключатель рассоединит электрическую цепь: перегрузка и короткое замыкание.
В режиме перегрузки выключение происходит с помощью биметаллической пластинки, способной изгибаться под действием тепла. При возрастании потребляемой мощности растёт ток. В результате пластинка нагревается, меняет форму и разрывает контакт. Соответственно, разрывается и электрическая цепь. Величина тока, при котором пластина разрывает контакт, настраивается на заводе изготовителе.
В режиме короткого замыкания используется принцип соленоида. При увеличении магнитного поля приводится в движение соленоид, который и разрывает электрическую цепь. Для рассевания искры, которая возникает при разрыве цепи, в конструкции используется дугогасящая камера. Рассеивающая её на параллельно стоящих в ней пластинах.
Таким образом можно отметить основные части конструкции:
токовые клеммы;- расцепитель:
- рычаг управления;
- регулировочный винт расцепителя;
- дугогасящая камера;
- магнитоэлектрические реле;
- дифференциальный трансформатор.
Устройство защитного отключения выпускается либо электромеханическое, либо электронное. Отличие их в том, что первый тип не требует дополнительного питания, так как ток для срабатывания реле берётся из промышленной сети. Трансформатор для получения требуемой величины силы тока делается большим, соответственно и сам автомат имеет крупнее габариты, чем электронный. Электронные устройства дополняются усилителем для сигнала, регистрируемый ток утечки, проходя через него, увеличивает своё значение.
Такой конструктив характерен не только для дифавтомата abb, но и для других производителей.
Технические характеристики
Можно выделить следующие технические характеристики автоматов:
- Рабочий ток. Значение силы тока, который, протекая через дифавтомат, не вызывает его срабатывания.
- Временно-токовая характеристика. Обозначает соотношение действительной силы тока, пропускаемого через автомат, к его номинальному значению. Характеризует степень чувствительности срабатывания автомата.
Выключающий рабочий ток утечки. Выпускаются номиналами 10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA, 500 mA.- Рабочее напряжение. Существуют устройства, используемые для работы в электрической сети 220 и 380 вольт.
- Отключающая способность. Пороговое значение тока короткого замыкания. Величина тока которую устройство отключает без последствий для своих компонентов. Маркируется на лицевой стороне в прямоугольнике, имеет значения 3000 A, 4500 A, 6000 A, 10 000 А.
- Класс токоограничения. Значение определяется скоростью реакции устройства на появление нештатной ситуации. Классификация происходит по трём классам, с 1 по 3. На приборе отмечается в середине квадрата цифрой, соответствующей классу.
- Тип управления дифзащиты. Бывает электромеханическое или электронное.
- Тип дифференциальной защиты. Зависит, с каким типом тока утечки работает автомат. Тип A. C. работает при синусоидальном сигнале. Тип A при синусоидальном и постоянном сигнале.
- Количество полюсов. Каждый полюс — это вход для линии электропередачи. Количество зависит от типа сети. Выпускаются устройства с количеством полюсов от двух до четырёх.
- Температурный диапазон. Чаще всего используется от -25 до +40 C. На корпусе устройства обозначается снежинкой.
Подключение автомата
Подключение устройства происходит в разрыв электрической сети, путём зажатия электрических проводов в специальных клеммах устройства. Обычно само устройство устанавливается в щитке на DIN-рейку. При этом нужно понимать, что к устройству подключается только нейтральный и фазовый провод лишь того ответвления, которое защищается. Например, нельзя объединять нейтральные провода различных цепей.
Вот как выглядит рекомендация по подключению фирмы abb:
Дифференциальный автомат устанавливается выше линии электросети, на DIN-рейку, c возможностью свободного доступа к нему.- Провода коммутируются последовательно. Кабели разных цепей соединять запрещено. В случае такого подсоединения селективная схема работать не будет.
- Металлические выводы заземлить.
- После выполнения монтажа проверить работоспособность нажатием контрольной кнопки.
Отличие селективной схемы подключения от неселективной схемы в том, что при нарушениях в работе отключается только аварийная цепь, а другие остаются в функциональном состоянии. Маркируются селективные устройства буквой S.
Например, селективная система подключения — это один селективный дифавтомат для общей группы из трёх устройств и три дифавтомата на различное оборудование. Если произойдёт авария на любом одном устройстве, то сработает только его защита, а остальные два прибора продолжат работать. В то время как при использовании неселективного автомата выключатся все устройства.
Критерии выбора дифавтомата
Перед покупкой устройства необходимо определиться с его назначением. По номинальному току утечки для розеток и осветительных электросетей применяются дифавтоматы с номиналом 10−30 mA. Если сети объединены в группы, то используются на 30 mA, а для отдельных розеток на 10 mA. Дифавтомат, устанавливаемый на входе выбирается в диапазоне 100−300 mA.
Чтоб подобрать из всех разновидностей дифавтомат, который будет служить долго и качественно, нужно рассчитать суммарную мощность нагрузки, которую планируется к нему подключить.
Например, для подключения домашней электрической линии, к которой подключена стиральная машинка с мощностью 700 Вт и бойлер на 1,8 кВт, потребуется устройство с током (700 ватт + 1800 ватт) / 220 вольт = 12 ампер. Из модельного ряда устройств подойдёт автомат с номинальным током 16 А. При выборе необходимо обратить внимание на маркировку.
Примеры обозначений
Расположение значков на лицевой панели зависит от производителя, но основные данные указываются однотипно. Строгого указания в надписях нет, поэтому в прайс-листах или каталогах, можно встретить разное обозначение. Вот так обозначает свои модели дифференциального автомата шведско-швейцарская компания АББ, специализирующаяся в области электроники: AC-C 2P 40A/30 ma тип 6M:
- AC-C — автомат селективный.
- 2P — однофазный двухполюсный автомат.
- 40 A — максимальный ток 40 ампер.
- 30 mA — чувствительность тока утечки величиной в 30 mA.
- 6M — типовой размер. Имеется крепление под DIN-рейку.
А вот как обозначает популярная немецкая фирма Хагер: Дифференциальный автоматический выключатель 1+N, 40A, 30 mA, С, 6 КА, A, 2 м AD990J:
1+N — однофазный дифавтомат, двухполюсный.- 40 А — рабочая нагрузка.
- 30 мА — рабочий ток утечки.
- С — характеристика отключения.
- 6 кА — максимальная отключающая способность.
- А — чувствительность к синусоидальному и пульсирующему постоянному току.
- 2 м — количество мест, занимаемое на din-рейке в щите.
- AD990J — номенклатурный номер.
Цена дифференциального устройства зависит от производителя и рабочих характеристик. Чем значения показателей выше, тем дороже будет стоить автомат.
При покупке требуется различать УЗО от дифавтомата, так как их внешний вид схож. Внешние способы отличия в следующем:
- Название устройства. К сожалению, не все производители указывают название, но большинство отмечают его на лицевой стороне устройства или боковых гранях.
- Маркировка. Когда на устройстве обозначен один лишь номинальный ток, то это УЗО, а если вместе с величиной тока указан и тип характеристики, то это дифференциальный автомат, например, С16. Другой метод отличить устройство защитного отключения от дифавтомата — внимательно изучить надписи на корпусе прибора.
- На устройстве должна быть указана схема коммутации. Если на схеме присутствуют обмотки электромагнитного и теплового расцепителей, то это дифавтомат.
Какой тип работы лучше
Ответить на вопрос о том, какой лучше выбрать тип электронный или механический, довольно сложно. Преимущества электронного дифавтомата — цена, размеры и более точная чувствительность. Электромеханическое устройство отличается надёжностью и простотой конструкции. Но самый большой недостаток электронных автоматов в том, что если не будет питания, он не сработает.
Кажется, что если нет напряжения, то и его работа не нужна, но это в корне не так. В случае отгорания нулевого провода, света не будет, но опасное напряжение сохранится. В таком случае при утечке тока механический дифавтомат сработает, а электронный — нет. При этом электронный дифавтомат подвержен влиянию перепадов напряжения в сети и может выйти из строя.
На рынке присутствуют модели как отечественных, европейских, так и азиатских производителей. Но в первую очередь нужно обращать внимание на известные бренды, такие как ABB, Schneider Electric, Siemens, Hager. Продукция этих изготовителей всегда имеет сертификат качества и привлекательный гарантийный срок.
