Назначение дифференциальных автоматических выключателей

Какой дифавтомат поставить?

Технологии не стоят на месте. Наверняка, каждому знакомо выражение «выбило пробки». Так обычно говорили, когда вдруг в квартире по каким то причинам пропадало электричество.

На сегодняшний день пробки уже никакие не выбивает. Более того, современная автоматика в квартире стала намного компактней и, в то же время, более функциональной. В современном электромонтаже все чаше используются устройства под названием «дифференциальные автоматические выключатели». В этой статье мы хотели бы немного разобрать, что это «за зверь», и ответить на вопрос какой дифавтомат выбрать для Вашего жилья.

Принцип действия

Дифференциальный автомат отличается от простого автоматического выключателя тем, что в нем используется еще один канал отключения, который срабатывает при утечке тока на «землю». Можно сказать, что к автоматическому выключателю добавлено УЗО (устройство защитного отключения).

Сравнительная характеристика устройств по назначению

В основе работы УЗО лежит сравнение тока «втекающего» (фаза) и «вытекающего» (ноль). Сравнение токов происходит с помощью дифференциального трансформатора на тороидальном сердечнике.

Схема работы УЗО

На этом сердечнике размещают три обмотки: одна – фазная, другая – нулевая, третья – сигнальная. При нормальном функционировании сети по фазной и нулевой обмоткам текут одинаковые токи в противоположных направлениях. Они создают в сердечнике магнитные поля, которые также направлены в разные стороны. В результате магнитное поле в сердечнике практически нулевое, из-за этого в сигнальной обмотке напряжение также равно нулю. Для проверки работоспособности служит ограничительный резистор R и кнопка «Тест», при нажатии на нее происходит срабатывание выключателя, это позволяет убедиться, что система в порядке.

Следует заметить, что под дифференциальным автоматом понимают устройство, объединяющее в одном корпусе УЗО и автоматический выключатель. Это замечание справедливо, потому что в точках продажи часто за диффавтомат выдают УЗО.

Если произошло нарушение целостности изоляции или человек коснулся оголенного провода, то часть фазного тока потечет не к нулевому проводу, а на «землю». Баланс токов и магнитного поля в трансформаторе нарушится, из-за этого в сигнальной катушке появится напряжение. Это напряжение вызывает срабатывание исполнительного устройства и отключает автомат. Время срабатывания составляет примерно 0,04 сек.

Схема работы дифференциальной защиты

На рисунке видно, что нарушилась изоляция какого-то прибора (R_н), к примеру, холодильника, напряжение фазы попало на корпус, прикосновение человека к нему замкнуло эту цепь на «землю». Через фазный провод потечет суммарный i₁+Δi ток, а через нулевой – только часть i₂. Поэтому i₁+Δi>i₂, магнитный поток в кольце не равен нулю, и наведенный в сигнальной обмотке (1) ток поступает на исполнительный механизм, он и отключает сеть.

Классификация дифавтоматов АВВ

Автоматы ABB можно классифицировать по таким признакам:

• по типу конструкции;
• по форме дифференциального тока (переменный, постоянный, пульсирующий постоянный);
• по чувствительности, которая определяется дифференциальным током срабатывания защиты (величиной утечки);
• по времени срабатывания, которое показывает, как быстро произойдет отключение.

По типу конструкции различают:

• без защиты от сверхтоков, которые обозначаются ВДТ. Эти устройства чувствительны только к току утечки, для защиты от возможного повреждения от перегрузок их нужно подключать последовательно с предохранителем или автоматическим выключателем;
• соединенные с автоматическим выключателем БДТ. На месте установки объединяются со стандартными автоматическими выключателями только один раз без попыток демонтажа, которые приведут к повреждению всего устройства. В собранном виде обладают как характеристиками выключателя дифференциального тока, так и свойствами автоматического выключателя;
• новые устройства со встроенным автоматическим выключателем АВДТ как раз и являются дифференциальными автоматами.

По форме тока утечки дифавтоматы могут быть трех типов:

• АС — для защиты от дифференциального тока синусоидальной формы (только переменный ток);
• А — для защиты от пульсирующего постоянного или синусоидального тока утечки;
• В — для защиты от токов утечки всех форм.

По чувствительности IΔn дифавтоматы подразделяются на:

• устройства с низкой чувствительностью больше 30 мА, которые обеспечивают защиту в случае непрямого контакта при возникновении неисправности изоляции;
• устройства с высокой чувствительностью от 10 до 30 мА защищают в случае прямого прикосновения (непосредственного контакта с токоведущими частями, находящимися под напряжением). Они должны обязательно устанавливаться в помещениях с повышенной влажностью, где используются электроприборы без понижающих или изолирующих трансформаторов;
• противопожарные с чувствительностью до 500 мА.

По времени срабатывания автоматы бывают:

• мгновенного отключения или быстродействующие;
• селективные – с задержкой срабатывания. С их помощью отключается только та часть оборудования, где возникла проблема. Время срабатывания в этих устройствах не регулируется и при низких значениях чувствительности оно велико и сокращается до минимума с ее увеличением. Такие автоматы лучше ставить на входе – противопожарные с чувствительностью не меньше 300 мА и задержкой срабатывания, чтобы сначала срабатывали при необходимости дифы на внутренних линиях.

Устройство и принцип действия

Для начала приведем обозначение на схеме по ГОСТ, по которому наглядно видно, из чего состоит дифавтомат:

На обозначении видно, что основными элементами конструкции дифавтомата является дифференциальный трансформатор (1), электромагнитный (2) и тепловой (3) расцепители. Ниже кратко охарактеризуем каждый из приведенных элементов.

Дифференциальный трансформатор имеет несколько обмоток, в зависимости от количества полюсов устройства. Данный элемент осуществляет сравнение токов нагрузки по проводникам и в случае их несимметричности на выходе вторичной обмотки данного трансформатора появляется так называемый ток утечки. Он поступает на пусковой орган, который без выдержки времени осуществляет расцепление силовых контактов автомата.

Также следует упомянуть о кнопке проверки работоспособности защитного аппарата «TEST». Данная кнопка подключается последовательно с сопротивлением, которое включается или отдельной обмоткой на трансформатор либо параллельно одной из имеющихся. При нажатии на данную кнопку сопротивление создает искусственный небаланс токов – возникает дифференциальный ток и дифавтомат должен сработать, что свидетельствует о его исправном состоянии.

Электромагнитный расцепитель представляет собой электромагнит с сердечником, который воздействует на механизм отключения. Данный электромагнит срабатывает в случае достижения тока нагрузки порога срабатывания — обычно это случается при возникновении короткого замыкания. Данный расцепитель срабатывает мгновенно, за доли секунд.

Тепловой расцепитель осуществляет защиту электрической сети от перегрузки. Конструктивно представляет собой биметаллическую пластину, которая деформируется при протекании через нее тока нагрузки, превышающего номинальный для данного аппарата. При достижении определенного положения биметаллическая пластина воздействует на механизм отключения дифавтомата. Срабатывание теплового расцепителя происходит не сразу, а с выдержкой времени. Время срабатывания прямо пропорционально величине тока нагрузки, протекающего по дифференциального автомату, а также зависит от температуры окружающей среды.

На корпусе указывается порог срабатывания дифференциального трансформатора — ток утечки в мА, номинальный ток теплового расцепителя (при котором работает неограниченное время) в А. Пример маркировки на корпусе — С16 А / 30 мА. В данном случае маркировка “С” перед значением номинала показывает кратность срабатывания электромагнитного расцепителя (класс аппарата). Буква “С” указывает, что электромагнитный расцепитель сработает при превышении номинала 16А в 5-10 раз.

На видео ниже подробно рассказывается, как работает и из чего состоит дифавтомат:

Схемы подключения

Если автомат защиты ставится на все группы, то его провода подсоединяются к клеммам, расположенным наверху. К клеммам, расположенным внизу, подводится нагрузка, которая идет от каждой из групп. Следует заранее разделить выключатели. У такой схемы есть преимущества, но есть и недостатки: группы деактивируются, если автомат срабатывает в аварийном режиме. То же самое происходит и в условиях появления проблем в работе любой из имеющихся групп. Чтобы свести к минимуму риск такого срабатывания в помещениях жилого типа, в том числе, с ветхой проводкой, можно установить дифференцированный автомат защиты по току, запрограммированный на включение в условиях с определенными показателями утечки — 30 мА.

Сборка электрического щитка в помещении

Специалисты рекомендуют выбирать для подключения вторую схему: автомат защиты сети подсоединяется к конкретной электрической группе. Схема актуальна даже для тех помещений, в которых уровень влажности воздуха является достаточно высоким. Это кухни, санузлы. Подобная схема выбирается и для помещений, к безопасности которых предъявляются особые требования.

Следует отметить, что защита конкретной группы является более эффективной, чем защита сразу нескольких групп. И речь идет не только о безопасности. Важным аргументом в пользу выбора второй схемы можно считать функциональность.

Важно! При срабатывании одного автомата, сеть не будет полностью обесточена, если оборудование подключено по второй схеме. Эта схема обеспечивает гарантированное и бесперебойное снабжение электричеством в любых условиях. Минус у такого подключения один — высокая стоимость.

Основные параметры

Любой дифференциальный автомат располагает 8-ю клеммами для трёхфазной сети и 4-мя для однофазной. Само устройство является модульным и состоит из:

• Корпуса, изготовленного из негорючего тугоплавкого материала;
• Клемм с маркировкой, предназначенных для подключения проводников;
• Рычага включения-выключения. Количество зависит от модели конкретного устройства;
• Кнопки тестирования, позволяющей вручную проверить работоспособность дифференциального автомата;
• Сигнального огонька, информирующего о выбранном типе срабатывания (утечка или перегрузка).

При выборе дифференциального автомата со всей интересующей информацией можно ознакомиться непосредственно на самом корпусе устройства.

Выбор дифавтомата нужно производить исходя из множества параметров:

1. Номинальный ток – показывает, на какую нагрузку рассчитан дифавтомат. Эти значения стандартизированы и могут принимать следующие значения: 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63А.
2. Время-токовая характеристика – значения могут быть равны B, C и D. Для простой сети с маломощным оборудованием (используется редко) подойдёт тип В, в городской квартире – С, на мощных производственных предприятиях – D. Например, при запуске двигателя ток резко возрастает на доли секунд, ведь необходимы определённые усилия для его раскрутки. Данный пусковой ток может в несколько раз превышать номинальный ток. После запуска потребляемый ток становится в несколько раз меньше. Для этого и нужен этот параметр. Характеристика B означает кратковременное превышение такого пускового тока в 3-5 раз, C – 5-10 раз, D – 10-20 раз.
3. Дифференциальный ток утечки – 10 или 30 мА. Первый тип подойдёт для линии с 1-2 потребителями, второй – с несколькими.
4. Класс дифференциальной защиты – определяет, на какие утечки будет реагировать дифавтомат. При выборе устройства для квартиры подойдут классы АС или А.
5. Отключающая способность – значение зависит от номинала автомата и должно быть выше 3 кА для автоматов до 25 А, 6 кА для автоматических выключателей на ток до 63 А и 10 кА для автоматических выключателей на ток до 125 А.
6. Класс токоограничения – показывает, как быстро будет отключена линия при возникновении критических токов. Существует 3 класса дифавтоматов с самого «медленного» — 1 к самому «быстрому» — 3 по срабатыванию соответственно. Чем выше класс, тем выше цена.
7. Условия использования – определяются исходя из потребностей.

Выбор дифавтомата по мощности

Для того чтобы выбрать дифавтомат по мощности необходимо учитывать состояние проводки. При условии, что проводка качественная, надёжная и отвечающая всем требованиям, для расчёта номинала можно применить следующую формулу – I=P/U, где P – это суммарная мощность используемых на линии дифференциального автомата электрических приборов. Выбираем дифавтомат ближайший по номиналу. Ниже приведена таблица зависимости номинала дифавтомата от мощности нагрузки для сети 220 В.

Внимание! Электрические провода должны быть правильно подобраны, исходя из мощности нагрузки.

Все характеристики дифавтоматов указываются непосредственно на самом корпусе устройства, что облегчит подбор подходящего дифференциального автомата и поможет определиться с тем, какой дифавтомат для квартиры подойдёт лучше всего.

На данный момент в продаже имеются дифавтоматы с двумя типами расцепителя:

• Электронный – имеет электронную схему с усилителем сигнала, которая питается от подключённой фазы, что делает устройство уязвимым при отсутствии питания. При пропаже нуля такой он не сработает.
• Электромеханический — не потребует для работы внешних источников питания, что делает его автономным.

Видео: устройство и принцип работы устройства

Обеспечение своего жилого пространства защитой — это всегда актуальный вопрос. А обеспечение защитой близких — ещё более актуальный. Автоматические выключатели дифференциального тока помогают решить одну из наиболее важных задач — задачу безопасного использования электроэнергии. Важно, что решение вопроса построено комплексно. Это позволяет оптимально использовать средства монтажа, пространство и время работы, потраченное на оборудование схемы защиты.