Что такое дифференциальный автомат и как его подключают?

Автоматические выключатели способны обеспечить безопасность проводки, поддерживая условия, влияющие на работоспособность приборов. Однако эти устройства не могут защитить людей и животных от поражения электротоком при случайном касании к токоведущим частям подключённого оборудования. Дифференциальный автомат сочетает в себе функции автоматического выключателя нагрузки и УЗО. Он чувствителен не только к перегрузкам, но и к току утечки, что позволяет применять его для защиты людей от опасного напряжения.

Отключение питания дифавтоматом происходит за доли секунды (менее 0,04 с) после изменения параметров дифференциальных токов. За это время человек, попавший под напряжение, не успевает получить серьёзную травму, находясь под защитой автомата. Так же быстро расцепитель срабатывает при возникновении условий, соответствующих короткому замыканию, либо в результате других аварийных ситуаций, угрожающих разрушением электропроводки.

Содержание

1. Назначение
2. Конструкция и принцип работы
3. Отличие дифавтомата от УЗО
4. Расшифровка обозначений на корпусе
5. Технические параметры
6. Типовые схемы подключения
7. Как выбрать?
8. Видео в дополнение темы

Назначение

Дифференциальные автоматы разрабатывались с целью комплексной защиты от опасных напряжений:

• человека, случайно коснувшегося оголенного провода или других токоведущих элементов различных электрических приборов;
• электрооборудования и бытовых приборов от перегрузок и сверхтоков, возникающих при КЗ;
• электрической проводки, оказавшейся под перенапряжениями в локальных электрических сетях.

Благодаря компактным габаритам и удобным крепёжным приспособлениям, упрощающим монтаж в электрическом щитке, эти устройства активно применяются в домашних сетях, офисных и производственных помещениях. Современные дифференциальные автоматы обладают функциями защиты, которые есть как у автоматических выключателей, так и в УЗО.

Сегодня всё чаще дифференциальные автоматы устанавливаются для защиты электрооборудования и людей в однофазных сетях (рисунок 1), так и в цепях с трёхфазным питанием. При этом контакты дифавтомата защищены дугогасительными камерами, поэтому способны выдерживать многократные коммутации в диапазоне номинальных напряжений, поддерживаемых в однофазных и трехфазных сетях.

Несмотря на многофункциональность данного электромеханического устройства, его не целесообразно устанавливать в сетях со старой электропроводкой. Дело в том, что в случае утечки электрического тока, имеющей место в цепях с изношенной изоляцией проводов, работа дифференциального автомата, будет сопровождаться частыми защитными отключениями. По той же причине не рекомендуется установка дифавтомата для защиты линий с подключенными компьютерами.

Конструкция и принцип работы

Конструктивно дифференциальный автомат сочетает в себе два устройства: автоматический выключатель и встроенный узел УЗО. Общий принцип построения дифференциального автомата прекрасно объясняет иллюстрация, показанная на рисунке 2. Обратите внимание на синюю кнопку «Тест». С её помощью в любое время можно проверить работоспособность автомата.

В реальности эти устройства смонтированы в одном корпусе. У них имеется один рычаг управления, а размыкание контактов происходит под действием общего расцепителя. Разумеется, датчик срабатывания дифавтомата состоит из двух независимых механизмов: биметаллических пластин автоматического выключателя и дифференциального устройства УЗО.

Дифавтомат в разрезе показан на рис. 3.

Защита цепей от перегрузок работает довольно просто. При значительном превышении допустимых величин номинальных токов или при длительной перегрузке линии происходит нагревание пластин. Одна из них выгибается, воздействуя на коромысло механизма расцепителя. Под действием пружины происходит резкое срабатывание защиты и контакты размыкаются. Для защиты от сверхтоков, возникающих при КЗ, применяется катушка токовой отсечки.

Рассмотрим более детально принцип работы модуля защиты УЗО. Для этого приведём пример структурной схемы дифференциального автомата (рис. 4).

На схеме видно 2 взаимосвязанных узла: дифференциальный трансформатор (обозначен цифрой 3) и реле напряжения (4). Они образуют модуль дифференциальной защиты. В некоторых конструкциях дополнительно применяются электронные усилители с зависимым или с независимым питанием.

Дифференциальный трансформатор являет собой тороид с обмоткой. Сквозь него проходят силовые проводники (в данном примере их 2 – фаза и ноль). При протекании по ним токов нагрузки, образуются одинаковые по значению, но противоположно направленные магнитные потоки. При таких условиях они не могут наводить напряжения в обмотке трансформатора. Поэтому модуль дифференциальной защиты находится в стабильном равновесии и электричество свободно протекает сквозь замкнутые контакты.

Равновесие системы нарушается при появлении утечки в результате повреждения изоляции, пробивании на корпус и по другим причинам, включая прикосновение человека к токоведущим элементам, например к корпусу прибора, находящемуся под напряжением. В таких случаях возбуждаются обмотки трансформатора, а токи наводки поступают (обычно через усилитель с электронным модулем) на катушку магнитоэлектрического реле. Магнитное поле через якорь воздействует на шток, который запускает механизм расцепителя, в результате чего происходит молниеносное отключение участка защищаемой линии.

Защитный модуль реагирует появление дифференциального тока, а при его обнаружении процесс завершается защитным отключением. Порог срабатывания автомата задают путём регулировки уставок. В зависимости от конкретного предназначения дифавтомата его порог чувствительности может иметь разные значения. В частности, для защиты персонала, селективный дифавтомат должен среагировать при обнаружении дифференциального тока, величина которого не более 30 миллиампер.

Замыкание контактов выполняется внешним усилием на управляющий рычаг.

Обратим ваше внимание на одну важную деталь: трансформаторы тока возбуждаются только при утечке «на землю», например, при наличии защитного заземления. Это значит, что если человек попал под напряжение между проводом фазы и нейтралью (то есть, нет замыкания на землю) то прибор не сработает. Данное обстоятельство следует учитывать при обслуживании линий различных электросетей.

Аналогичная ситуация происходит при обрыве нулевых проводов или в случае отсутствия напряжения питания усилителя. Неисправность можно проверить кнопкой «Тест». Для обеспечения полной безопасности при выполнении ремонтных работ следует отключать дифференциальный автомат вручную, или вводный автомат.

Отличие дифавтомата от УЗО

Всякое устройство, предназначенное для защитного отключения, реагирует только на наличие дифференциальных токов, а дифавтомат отсекает ещё токи перегрузок и сверхтоки при КЗ. В этом главное отличие этих защитных аппаратов.

Визуально дифференциальный автомат от УЗО трудно отличить. У них одинаковые корпуса и даже габариты не слишком отличаются. Но эти устройства можно отличить по другим признакам:

• способу маркировки по номинальному току;
• по изображению электрической схемы на корпусе электроприбора;
• аббревиатурной надписи;
• названию устройства.

Рассмотрите внимательно рис. 5. На изображении видно условные надписи и схемы. По некоторым из них различают указанные приборы.

Расшифровка обозначений на корпусе

Маркировка.

На корпусе устройства указаны параметры по номинальному току. В нашем случае, на рисунке указано «50 А». Такая надпись проставляется на УЗО. В случае с дифавтоматом перед цифрой 50 добавляются большие латинские буквы B, C либо D, характеризующие тип расцепителя. Например, С32 означает что перед нами дифференциальный автомат, рассчитанный на номинальный ток 32 А, со встроенным расцепителем типа C.

Изображение схемы.

Смотрим на рисунок 5, справа. На схеме дифавтомата присутствуют дополнительные элементы: электромагнитный и тепловой расцепители. Этих элементов нет на схеме УЗО.

Аббревиатура.

На нашем рисунке указана серия устройства: ВД1-63. Буквы ВД обозначают выключатель дифференциальный, то есть УЗО. На дифавтомате будет красоваться надпись: «АВДТ», что расшифровывается как автоматический выключатель дифференциального тока.

Название.

Некоторые производители пишут название устройства на корпусе сбоку. Для УЗО – «Выключатель дифференциальный», а для дифавтомата – «Автоматический выключатель дифференциального тока».

Общие обозначения для обоих типов выключателей (см. рис. 5):

• напряжение переменного тока;
• дифференциальный ток;
• условный сверхток КЗ;
• тип УЗО;
• температурный диапазон.

Технические параметры

Приводим основные характеристики двухполюсных дифавтоматов, наиболее часто применяемых для защиты в однофазных сетях.

Таблица 1

Наименование дифавтомата	Количество полюсов	Номинальный ток, А	Ток утечки, мА
АВДТ 32 C40 30мА	2	40	30
АВДТ 32 C40 100мА	2	40	100
АВДТ 32 C50 100мА	2	50	100
АВДТ 32 C63 100мА	2	63	100
АВДТ 32 B16	2	16	10
АВДТ 32 B25	2	25	10
АВДТ 32 C6	2	6	30
АВДТ 32 C10	2	10	30
АВДТ 32 C16	2	16	30
АВДТ 32 C20	2	20	30
АВДТ 32 C25	2	25	30
АВДТ 32 C32	2	32	30

Типовые схемы подключения

Выбор схемы подключения дифавтомата зависит от того, какие задачи мы стремимся решить. Условно их можно разделить на два типа:

• схемы для защиты одним автоматом всех электрических групп;
• использование отдельных устройств, для каждой защищаемой группы (рис. 6).

Схема защиты отдельных групп более приемлема, так как при возникновении неполадок в группе, отключается не вся сеть, а лишь проблемные цепи. Такое подключение требует больше устройств АВДТ, но это оправдано.

При подключении дифференциального автомата мы советуем руководствоваться правилами:

1. Дифавтомат всегда устанавливается после вводного автомата и электросчётчика.
2. Нулевой провод на выходе АВДТ нельзя подсоединять к нейтралям других линий.
3. В старых домах с обветшавшей проводкой возможны утечки из-за плохой изоляции. Если защита дифавтоматом всё-таки нужна, то лучше использовать устройства с настройкой по токам утечки на грани 30 мА.

Как выбрать?

ПУЭ рекомендуют устанавливать дифференциальные автоматы в тех сетях, которые имеют защитный нулевой проводник. Для однофазных сетей выбираем двухполюсный автомат, а для трёхфазных – с четырьмя полюсами (других не бывает).

Обращаем внимание на два основных параметра: величину номинального электричества и показатель тока утечки. Важно, чтобы номинальный ток соответствовал расчётным значениям вашей защищаемой электрической группы. Для защиты от поражения электричеством следует выбирать устройства с минимальным показателем по току утечки. Считается, что 30 мА – это верхний предел, который нельзя превышать.

Тип встроенного УЗО учитывают в зависимости от того какие дифференциальные токи могут быть в защищаемых устройствах – синусоидальные (используем класс АС) или постоянные (защитят устройства класса А).

Менее важны параметры питания электронных усилителей, наличие защиты от обрыва нейтрали. Если вам трудно сделать правильный выбор – совет специалиста – лучший способ не ошибиться.

Видео в дополнение темы