Для чего нужен дифавтомат, и какой принцип его работы разного типа: чем отличается, устройство и схема

Назначение [ править | править код ]

УДТ с номинальным отключающим дифференциальным током, не превышающим 30 мА предназначены для дополнительной защиты человека от поражения электрическим током. Используется в составе защиты «автоматическое отключение питания» .

В системах переменного тока дополнительная защита посредством УДТ должна быть предусмотрена для:

• штепсельных и силовых розеток с номинальным током до 32 А;
• передвижного оборудования с номинальным током до 32 А, которое используют вне помещения.

УДТ отключает защищаемую цепь:

• при прямом прикосновении человека или животного к электрооборудованию, находящимуся под напряжением;
• при повреждении основной изоляции и контакте токоведущих частей с открытой проводящей частью.

Читать также: Как сделать заземление в собственном доме

Требования по установке и применению УДТ приведены в серии стандартов на электроустановки зданий МЭК 60364.

Отличия УЗО типа А и АС

Устройства защитного отключения разделяются на подвиды в зависимости от принципа действия и технических характеристик.

Род тока утечки. Разделяют устройства на 2 типа:

1. Тип АС. Срабатывает только на переменный ток утечки (который возникает в первичных цепях электроприборов).
2. Тип А. Реагирует на постоянный и переменный импульсный дифференциальный электроток, т.е. на токи утечки, которые возникают во вторичных цепях электроприборов (платы управления, блоки питания и т.д.).

Аббревиатура указана на корпусе: АС («~») или А.

Рис. 2. Внешний вид УЗО

Качественная маркировка производителя помогает быстро разобраться в схеме и подобрать необходимую модель аппарата зашиты.

Быстродействие. Селективность определяется временем срабатывания защиты:

1. Тип G. Электроаппарат отключается после протекания тока утечки 0,06..0,08с.
2. Тип S. Выдержка времени — 0,15-0,5 с. оптимальный вариант при организации многоуровневой защиты. Это вводные аппараты защиты, а также противопожарные. Срабатывают в случае некорректной работы либо повреждения групповой электрозащиты.

Принцип срабатывания. Различают модели двух типов:

• Электромеханические. Отключение аварийного участка не зависит от наличия напряжения в сети.
• Электронные. Работоспособность электронного усилителя обеспечивается при наличии внешнего источника электропитания. Если целостность нулевого проводника нарушена, то такие устройства не могут обеспечить защиту от поражения электрическим током. Поэтому электронные модели менее надежны.

Современные импортные устройства преимум класса оснащены электромагнитным реле, которое отключает нагрузку при исчезновении потенциала.

В чем разница

• Тип «АС» – обеспечивает защиту только от утечек переменного синусоидального тока.
• Тип «А»– обеспечивает защиту от утечек как импульсного, так и переменного тока.

Со школьной скамьи мы знаем, что у нас в сети протекает переменный ток синусоидальной формы, а вся бытовая техника, как и остальные потребители, работают от этой сети. Получается, ставь тип «АС» и больше ни о чем не думай? Ну, разве что, заняться еще заземлением и молниезащитой . Но на самом деле картина несколько иная.

Какое УЗО лучшее: все ли может АС?

Предлагаем посмотреть, например, на современную «стиралку». Ее сетевой шнур включен в розетку с переменным синусоидальным напряжением 220 В, которое идет к импульсному блоку питания агрегата. Здесь полупроводниковые компоненты делают свою работу, и синусоида принимает другой вид – импульсные полупериоды. И если на этом этапе происходит утечка пульсирующего тока (не синусоидального), то защитное устройство типа «АС» может не среагировать на нее, и не обесточить поврежденную цепь.

Перед тем, как решить, какое УЗО поставить у себя в квартире, стоит учесть несколько моментов:

• Любое устройство производитель тестирует. В случае с аппаратами типа «АС»: их проверяют только на срабатывание утечек синусоидального тока.
• Производитель дает гарантию на безотказную работу своих устройств категории «АС» только в сетях, где присутствует синусоидальный ток.
• Задача УЗО заключается в отключении неисправного участка при появлении тока утечки, равному току уставки. Причем произойти это должно за безопасный для человека временной промежуток.
• Есть вероятность, что защита типа «АС» среагирует на утечку импульсного тока, но произойдет это с задержкой и от большего значения тока утечки, чем уставка. А это уже весьма опасно для жизни!

Практически любая современная техника оборудована импульсным блоком питания. Присутствие электроники, регулирующей режим работы, время или частоту оборотов мотора, говорит именно о таком оснащении. Как раз такие потребители и нуждаются в защите УЗО типа «А».

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.

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.

Как отличить электронное УЗО или дифавтомат от неэлектронного?

Широко распространен «тест с батарейкой»: не подключенное к сети УЗО включается (взводится) и к одному из его полюсов подключается обычная пальчиковая батарейка (фактически устраивается КЗ батарейки через замкнутые контакты УЗО). От броска тока, а этот ток с точки зрения УЗО является дифференциальным, т. к. течет только через один полюс, неэлектронное (электромеханическое) УЗО срабатывает. Причем, УЗО типа «А» обязано срабатывать при любой полярности подключения батарейки, а типа «АС» — скорее всего будет срабатывать только при одной, поэтому если УЗО не сработало с первой(ых) попытки, нужно перевернуть батарейку и попробовать еще раз. Электронные УЗО в этом тесте не срабатывают, поскольку отсутствует необходимое для их работы питание 220 В.

О необходимости использования устройств защитного отключения категории «А»

Речь пойдет не о том, как правильно подключить УЗО или автоматы в распределительном щите. Здесь мы приведем аргументы в пользу необходимости установки именно устройств класса «А».

Аргумент №1

Чтобы не быть голословными, начнем с нормативных документов, а именно с ГОСТ Р МЭК 60755-2012, где выложены требования к защитным устройствам.

Есть там интересная таблица В.1, которая демонстрирует зависимость формы тока от электронной схемы потребителя. В левом столбце показана элементарная схема электронной оснастки большинства видов домашней техники. В столбце справа показаны формы дифференциального тока при повреждениях.

Как можно наблюдать, выбор в пользу автомата УЗО типа «АС» в большинстве случаев принесет мало пользы, потому что дифференциальный ток при повреждениях не будет форму синусоиды. У производителя ABB есть убедительная формулировка насчет применения таких устройств:

«Они предназначены для использования в установках, где имеются электронные выпрямители и фазоимпульсные регуляторы физической величины (скорости, температуры, интенсивности освещения)».

Это как раз касается нашей бытовой техники, где физические величины регулируются в обязательном порядке. Взять ту же стиральную машину, где скорость вращения барабана меняется в процессе, или температура кондиционера, или духовки.

Аргумент№2

Инструкция на саму технику – вот второй довод, чтобы использовать УЗО типа «А». Для этого достаточно ознакомиться с разделом о способах подключения к электросети. Учтите, что это рекомендации инженеров, которые разработали сей прибор, а они-то уж наверняка знают условия его эксплуатации.

Например, возьмем в руки паспорт посудомоечной машины Bosch. Пиктограмма означает автомат защитного отключения типа «А».

Типоисполнения

Предназначение аппарата защиты

Устройство контура заземления УЗО является РЕ-проводником нейтральных токопроводящих корпусов или деталей электрических механизмов с сопротивлением не выше 4 Ом.

При возникновении тока утечки указанные элементы оборудования могут быть под напряжением, что представляет опасность для жизни человека и животных при соприкосновении с ними, а также для имущества в целом.

Спасти от получения электротравм — призвание обзорных аппаратов. При обнаружении тока утечки они отключают напряжение.

Наибольшая опасность кроется в том, что такие нарушения в цепи являются невидимыми и в редких случаях ощутимыми, когда при касании к прибору можно почувствовать легкий удар током.

Основной причиной этого явления служит нарушение изоляционного слоя проводки. Неконтролируемые процессы могут нанести большой вред, поэтому защитное оборудование обретает большую популярность в бытовых условиях.

Воздействие токопроводящих сетей на человеческий организм может обернуться плачевными последствиями. Эта проблема была решена с помощью контрольно-измерительных приборов УЗО, относящихся к защитному сегменту. Основные требования по монтажу и использованию описаны в МЭК 60364

Применение УЗО получило наибольшее распространение в однофазных сетях с переменным током и заземлением нейтральной линии, а также с показателями напряжения до 1 кВт в формате бытового электроснабжения.

Типы УЗО и дифавтоматов по роду тока утечки

В схемах используются разные виды токов, потому и УЗО бывают различных классов:

• тип АС. Пока еще наиболее распространены в жилых зданиях и стоят дешевле аналогов. Они рассчитаны на утечки переменного синусоидального тока. На таком токе работает большинство бытовых электроприемников. На корпусе УЗО класса АС наносят обозначение «

»;

• тип А. Распознает утечки не только переменного синусоидального, но и пульсирующего постоянного тока. Аналоги класса АС на такие утечки не реагируют. В последнее время пульсирующий постоянный ток применяется во все большем количестве бытовых приборов: стиральные машины, индукционные плиты и варочные поверхности, компьютеры, телевизоры, DVD-проигрыватели, новые модели электроинструмента, светильники с регулировкой яркости. В них применяются импульсные блоки питания (компьютеры и пр.) либо осуществляется регулировка мощности, путем отсечения части синусоиды тиристорным или симисторным преобразователем (светильники, электроинструмент). Из-за увеличения числа таких потребителей рекомендуется в бытовых электросетях вместо класса АС применять аппараты класса А. К тому же они более надежны, а стоят всего на 20-30% дороже;
• тип В. Способно реагировать на утечки тока всех форм: синусоидального, выпрямленного пульсирующего и постоянного. Такие аппараты применяются на промышленных предприятиях, приобретать их для установки в квартире или частном доме нецелесообразно.

Промышленные и бытовые автоматы

Рядовой пользователь в отличие от опытного эл.монтажника не понимает или не знает, что существует так называемая промышленная и бытовая (домашняя) серия автоматических выключателей.

При этом внешне они могут выглядеть абсолютно одинаково. Тот же самый корпус, клеммы, тот же язычок для вкл-откл., только надписи немного отличаются.

Очень хорошо все различия в линейках прослеживаются у ABB. Самые бюджетные модели – это серия basic M.

Далее идет серия SH.

И самая дорогая – S.

В чем их существенные отличия?

Промышленные автоматы (S) в отличие от бытовых, имеют повышенную износостойкость. То есть, вы сможете включать и отключать их под нагрузкой гораздо большее количество раз, плюс у них увеличенный ресурс работы при коротких замыканиях.

Однако задумайтесь, сколько раз за всю вашу жизнь автомат может отключиться от КЗ, или как часто вы им будете выключать свет во всем доме? Дай Бог, если за несколько десятилетий это произойдет хотя бы сотню раз.

Кроме того, более дорогие автоматы имеют повышенную стойкость к агрессивным средам – влажность, пыльные помещения, наличие вибраций. Все подобные аппараты даже снабжаются морским сертификатом.

Их можно устанавливать на объектах в прибрежных районах рядом с морем или океаном, там где постоянно соленый воздух или же монтировать напрямую на кораблях.

Неужели все эти условия эксплуатации автоматов присутствуют в вашем доме? Когда эл.щиток располагается не в подъезде, а внутри квартиры, то это вообще можно считать идеальными условиями для их работы.

Постоянная плюсовая температура, никакой пыли и влажности. Практически тепличные условия.

Ну и зачем вам здесь переплачивать за сверхзащиту?

Классификация защитных устройств

Несмотря на простоту внутреннего устройства, выбор моделей УЗО на рынке довольно велик. Каждый прибор имеет определенный набор технических параметров, которые невозможно настроить в процессе эксплуатации.

Производитель и размеры УЗО не влияют на возможность совместного использования в рамках одной схемы. Их можно монтировать в любой комбинации

Для облегчения выбора УЗО следует рассмотреть варианты классификации этих устройств.

1. По скорости срабатывания механизма УЗО разделяются на обычные и селективные модели. Первые отключают силовые контакты практически мгновенно, а вторые – с задержкой. Селективные УЗО применяют в многоуровневых системах, где важна последовательность срабатывания.
2. По виду реле УЗО разделяют на электромеханические, разрывающие контакт механическим способом, и электронные, предотвращающие подачу тока с помощью полупроводниковой схемы.
3. По виду тока. УЗО типа AC отключается от утечки переменного тока, типа A – от переменного и постоянного.
4. По дополнительным функциям: без защиты от перегрузок сети и с таковой. УЗО с механизмом срабатывания от короткого замыкания или высокого тока обычно называют дифавтоматами.
5. По конструкционному исполнению. Существуют УЗО, прикрепляемые на DIN-рейку, на стену, а также приборы в виде розетки, переносного устройства, адаптера.
6. По рабочему напряжению: для 220В, 380В, комбинированные.
7. По энергозависимости. Есть модели УЗО, способные и неспособные отключать силовую нагрузку при отсутствии рабочего напряжения.
8. По количеству подключенных полюсов: двухполюсные и четырехполюсные.

Для правильного выбора УЗО мало знать его технические характеристики. Чтобы устройство эффективно выполняло свою защитную функцию, нужно учитывать при его покупке длину домашней электропроводки, мощность подключаемых приборов и некоторые другие параметры.

Разделение по технологическому исполнению

По принципу своевременного отключения различают электромеханические и электронные агрегаты. УЗО электромеханическое не зависит от того есть напряжение в сети или нет, и срабатывает непосредственно при утечке тока.

Электронное УЗО, наоборот зависит от напряжения сети и для его работы требуется электрическое питание, в связи с этим оно получило меньшее распространение из-за малой надежности.

Если произошел обрыв нулевого провода, то электронное устройство перестает работать, а ток опасный для жизни человека будет продолжать поступать к потребителю.

Однако прогресс не стоит на месте, производители учли недостатки электронных защитных устройств и, благодаря этому налажен выпуск узо-д. Данные устройства обеспечивают качественную работу при отсутствии напряжения.

Часто возникает вопрос, как визуально определить, электронное и электромеханическое узо. Для этого необходимо внимательно изучить схему, изображенную, на корпусе изделия.

Трансформатор электромеханического узо не имеет прямого соединения с напряжением питания. Если же перед вами электронное защитное устройство, то на схеме можно увидеть плату, к которой подведены проводники.

Хотя и электромеханическое устройство защитного отключения дороже электронного, для большей безопасности стоит отдать ему предпочтение. Не экономьте на своем здоровье.

Конструктивное исполнение УЗО

Опциональные особенности защитного механизма помогут разобраться в принципе действия УЗО, а именно воспроизводимую реакцию аппарата на утечку тока.

К ключевым рабочим узлам относятся:

• трансформаторный дифференциальный датчик;
• пусковой орган — механизм, разрывающий некорректно функционирующую электроцепь;
• электромагнитное реле;
• контрольный блок.

К датчику подключены встречные обмотки – фаза и ноль. При нормальном режиме работы сети, эти полупроводниковые элементы образуют в сердечнике магнитные потоки, имеющие противоположное направление по отношении друг к другу. За счет этого магнитный поток равен нулю.

Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, на который надеты две катушки: первичная – подключена к источнику переменного тока, вторичная – подсоединена к нагрузке. Во сколько раз трансформатор увеличивает напряжение переменного тока, во столько же раз уменьшается сила тока

Ко вторичной обмотке, намотанной на магнитопровод трансформатора, подключено реле электромагнитного типа. Если в сети соблюдены стандартные условия работы, оно не задействовано.

При возникновении утечки тока вся работа кардинально меняется. Фазный и нейтральный проводники начинают пропускать разные величины тока. Теперь силовое значение и направление магнитных потоков на сердечнике трансформатора также будут иметь различные параметры.

Во вторичных витках появляется ток и при достижении заданных значений, воспроизводится срабатывание электромагнитного реле. Оно подсоединено в паре с механизмом расцепления. Эта связка в нужный момент реагирует и расцепляет электросеть.

Согласно требованиям пожарной безопасности контрольные проверки устройства дифференциальной защиты производится регулярно, не менее одного раза в месяц. Для этого на приборе есть специальная кнопка «ТЕСТ»

Принцип действия/работы УЗО состоит в следующем: подача тока с фазной линии на контрольное сопротивление и после этого — на нейтральный провод, минуя датчик.

Таким образом создаются условия разных показателей тока на входе и выходе прибора. Этот дисбаланс и должен привести к запуску узла отключения.

В зависимости от разработчиков, схемотехническое устройство может разниться, однако принцип, используемый в работе УЗО, будет идентичный у всех моделей.

Принцип работы УЗО. 2 главных узла

Работа электроаппарата основана на принципе постоянного сравнения величины тока на входе и выходе. При равенстве значений сеть считается стабильной и безопасной. Если появляется разница, то чувствительный элемент реагирует на изменение параметров и срабатывает механизм защиты.

Главный узел прибора — дифференциальный трансформатор, который реагирует на изменения параметров в электросети. В нормальном режиме результирующий ток, проходящий через сердечник равен нулю. При появлении тока утечки величина тока в фазном и нулевом проводе различна, что провоцирует отключение соленоида и размыкание контактов электроаппарата.

Дифференциальный автомат совмещает в себе 2 устройства: УЗО и автоматический выключатель, защищая одновременно электрические сети от токов утечки и коротких замыканий.

Рис. 3. Принцип работы УЗО

Как избежать некорректной работы дифзащиты при отсутствии заземления. 2 способа

При строительстве гражданских объектов в советский период не было норм, обязывающих выполнять заземление в каждой квартире. Конечная точка заземления в таких случаях — домовой электрощиток. Пользование современными электроприборами при схеме подключения без заземления — крайне опасно. Использование электрозащиты позволяет снизить риск поражения электротоком.

Без заземления электроаппарат обеспечивает отключение сети при протекании тока утечки через тело человека. При этом быстродействие защиты таково, что ток не успевает поразить организм.

В бытовых сетях УЗО без заземления для защиты от пожаров равноценно корректно работает, как и в случае трехпроводных линий.

Условно можно считать подключение электрозащиты без заземления, как частный случай работы устройства при обрыве заземляющего проводника, стабильно выполняя при этом свою основную функцию.

История [ править | править код ]

Первый патент (патент Германии № 552678 от 08.04.28) на УДТ был получен в 1928 году германской фирмой RWE (Rheinisch — Westfälisches Elektrizitätswerk AG). Первый действующий образец устройства защиты был изготовлен этой же фирмой в 1937 году. В качестве датчика использовался маленький дифференциальный трансформатор, а исполнительным элементом служило поляризованное реле с чувствительностью 0,01 ампер и быстродействием 0,1 с .

Чувствительность прототипа устройства была 80 мА дальнейшее повышение чувствительности тормозилось отсутствием материалов с нужными магнитными свойствами. В 1958 году доктором Биглмайером из Австрии было предложено новое схемное решение конструкции УДТ. Сейчас такие УДТ маркируются буквой G. В конструкции были устранены ложные срабатывания от грозовых разрядов и увеличена чувствительность до 30 мА .

Граничные кривые переменного тока и физиологическое действие тока на организм человека были установлены путём тестов в 1940—1950 годы в университете Berkeley американским учёным Чарльзом Дальцилом. В ходе тестов добровольцы подвергались воздействию электрического тока с известным напряжением и силой тока .

В начале 1970-х годов большинство УДТ выпускались в корпусах типа автоматических выключателей. С начала 1980-х годов в США большинство бытовых УДТ были уже встроенными в розетки.

В СССР первые эксперименты по проектированию УДТ начались в 1964 году . Первое серийное УДТ для укомплектования трёхфазного электрифицированного инструмента было изготовлено в 1966 г. Выборгским по разработке ВНИИСМИ. Первое бытовое УДТ в СССР было разработано в 1974 году, но в серию не пошло . Серийное бытовое УДТ производилось с 1988 года в значительных количествах (до 200 тысяч штук в год). Типичный вид УДТ того времени — удлинитель с розеткой на шнуре. С 1982 года всё учебное электротехническое оборудование, поступавшее в школы, в обязательном порядке оснащалось УДТ, которое получило наименование «школьное». Серийность изделия доходила до 60 тыс. штук в год. Для нужд промышленности и сельского хозяйства выпускались защиты ИЭ-9801, ИЭ-9813, УЗОШ 10.2 (ещё выпускается), РУД-0,5.

В настоящее время используются преимущественно УДТ для монтажа в электрощите на DIN-рейку, а встроенные УДТ пока широкого распространения не получили.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине