Подключение дифавтомата в однофазной и трехфазной сети

Дифавтомат
2
06/02/2018 21:50:35
Содержание:

Дифференциальный автомат сочетает в себе два механизма защиты: защиту от слишком большого тока и защиту от утечки тока.

Как мы знаем, неприемлемо большой ток бывает в двух случаях:

  • когда ток потребления устройств в данной цепи превысил некоторый предел;
  • когда ток в цепи потребления скачком перешел вообще все мыслимые пределы, как это бывает в случае короткого замыкания.

Эти два случая отличаются, кроме значений тока, еще временем возрастания. Если в цепь поставили слишком мощный электрический аппарат, то не будет скачкообразного изменения, ток возрастет плавно до номинала потребления и остановится на нем, даже и превысив предел автомата. В случае же короткого замыкания все будет наоборот, сначала нормальное потребление, потом скачкообразный выход за пределы.

Такие вопросы решает обычный автоматический выключатель, в нем есть несколько размыкателей, реагирующих как на ток, так и на время изменения. Все это — защита нас от пожара или других действий тока, связанных с его тепловым воздействием: воспламенение, задымление, выход из строя проводки и так далее.

Дифференциальная защита

Защита вторая более «интеллектуальная». Она включается, чтобы защитить нас от поражения, внезапного тока, уходящего из «обслуживаемой» цепи за ее пределы — скорее всего, через нас. На такой ток простой автоматический выключатель может не сработать — ничего не перегорело в схеме и не замкнуло, то есть нагрузка, вообще говоря, нормальная. Просто это случилось при подсоединении к сети еще одной цепочки, через которую ток уходит туда, где потребление не предусмотрено. А это как раз и может быть человек, нечаянно коснувшийся токоведущих частей. Через него и потечет ток в пол или в батарею отопления и далее в землю.

Для обычного установленного автомата этот добавочный ток может оказаться и невелик. Но, начиная с 30 миллиампер, он человеку опасен, такой ток вызывает судорожные сокращения мышц, которые препятствуют, например, высвобождению кисти руки, если она схватилась за провод под напряжением. Вот на такой порог срабатывания и настроены обычно дифференциальные автоматы. 

В них такой ток выявляется сравнением двух токов: текущего в цепь по фазовой линии и вытекающего из нее по нулевой. Эта схема сравнения УЗО и называется «дифференциальная», то есть разностная.

Схема работы дифференциальных автоматов по защите от пробоя
Схема работы дифференциальных автоматов по защите от пробоя

1 – входной контакт фазы дифавтомата
2 – выходной контакт фазы дифавтомата
N – нулевой провод

I1 – ток в нагрузку
I2 – ток из нагрузки
I0 – ток утечки

Ток по фазной линии протекает под вторичной обмоткой дифференциального трансформатора в одну сторону, а по нулевой линии — в противоположную. Когда они равны, то индукция от них во вторичной обмотке взаимно компенсируется, и разностный ток получается нулевой. Если в схеме потребления происходит утечка, то, в соответствии с первым законом Кирхгофа, ток по нулевой линии станет меньше тока по фазовой. Появившаяся разница будет усилена схемой логического управления, и в случае превышения ей некоторого порога произойдет размыкание реле дифавтомата.

Устройство и схема

Дифференциальный автомат сочетает в себе две защиты: защиту от чрезмерного тока в цепи как обыкновенный автомат отключения и защиту от тока утечки. Оби эти схемы включены последовательно.

Есть еще одна особенность. Механизм дифференциального реагирования на расход тока в сети может сам быть запитан от того же напряжения, цепь которого  он контролирует. Это нормально, когда происходит ситуация его реагирования в ней. Тогда отключаются и фазовый провод, и нулевой, и цепь оказывается полностью отделенной от питающего напряжения, что и нужно для защиты.

Но если по какой-то причине на дифавтомат подано фазовое напряжение, а нулевой провод оборван где-то раньше, на дифавтомате не будет полноценного питания, но сам он окажется в замкнутом состоянии. То есть фаза пройдет через него в сеть, и в этом случае возможны утечки — то есть аварийные ситуации в этой цепи, — а он на них не среагирует.

В этом случае два выхода: или сделать так, чтобы дифавтомат был в замкнутом состоянии только при наличии приходящих и фазы, и нуля, а при пропадании любого из них сразу размыкался, или  делать отдельную схему питания дифференцирующего механизма, независимо от напряжения на его входных клеммах.

Устройства, в которых имеется указанный недостаток, — это наиболее простые дифавтоматы, в них ток утечки усиливается операционным усилителем, который сам питается от того же напряжения. Такие дифавтоматы называются электронными, и они более дешевы, чем дифавтоматы без такого недостатка, называемые электромеханическими. Электронные дешевле, электромеханические дороже.

Две схемы дифавтоматов
Две схемы дифавтоматов

а) – слева, схема, не зависящая по питанию от контролируемого
напряжения
 б) – справа, схема дифавтомата, в которой питание логической схемы А
заведено от L и от N, то есть подконтрольных фазы и нуля.
При обрыве N питание А прекращается, и дифавтомат
перестает выполнять свою функцию (справа – перечеркнуто),
хотя фаза так и будет поступать на выход L2

Схемы автоматов, которые приведены на картинке, рисуются на лицевой панели устройства, и легко выбрать, какой из них вам подойдет больше: дешевый или более точный. Казалось бы, банальный вопрос.

Однако и тут есть нюансы.

Общая и селективная защита

То, что такая защита — вещь, безусловно, хорошая и нужная, спору нет. Только будет ли обеспечена полная безопасность в большой и структурированной схеме потребления? Ведь таких схем теперь стало очень много, и все больше потребителей переходят к развитым системам потребления.

А для таких схем характерно использование множества потребляющих устройств с разными параметрами потребления. Различные мощности, токи, режимы включения и выключения, различная фазность.

Сумеет ли один дифференциальный автомат обеспечить одинаковую безопасность в совершенно разных цепях потребления? А один дифавтомат на распределительном щитке — это и есть самое дешевое решение. Пусть дорогой, совсем лишенный недостатков, но все-таки один?

Схема подключения дифференциального автомата: самый простой вариант
Схема подключения дифференциального автомата: самый простой вариант

 Двухполюсный дифференциальный автомат — это и есть самый минимальный вариант общей защиты. Защита сработает при появлении тока утечки в любой из подсетей, хотя какой именно, автомат не скажет. Кроме того, суммарные мощности подсетей (следовательно, и номиналы токов) должны быть примерно равны, это диктует выбор номинала автомата по току.

В случае подключения более мощного потребителя вся картина будет нарушена.

Схема подключения дифавтомата: два дифавтомата без заземления
Схема подключения дифавтомата: два дифавтомата без заземления

Если у дифавтомата схема подключения именно такая, то стоимость защиты возросла почти вдвое, а защиту нельзя считать надежной. Есть способ выставить свои параметры защиты на каждом из дифавтоматов, обслуживающих конкретные сети потребления — например, сеть мощную и сеть «мокрую». А отдельно поставить еще дифавтомат групповой защиты или селективный дифавтомат. Такие автоматы маркируются символом G или S.

Дифференциальные автоматы. Схема подключения селективная с заземлением
Дифференциальные автоматы. Схема подключения селективная с заземлением

 

Конечно, сразу получаем скачок роста стоимости такой защиты.

Но вот тут и можно вспомнить о дешевых дифавтоматах. А их уже делали еще в 1970-е и 1980-е годы и в самых компактных исполнениях. Ведь задача перед дифавтоматом не стоит защитить провода, ведущие к нагрузке. При качественном выполнении схемы проводок провода, спрятанные в стену, опасности не представляют. Опасность исходит именно от устройств потребления электроэнергии, от их вставленных в розетки шнуров, от их внутренних казусов, могущих пробить изоляцию, от влаги, проникшей в электроприбор и замкнувшей фазу на корпус. Логично и защиту ставить где-то здесь, совсем близко от прибора.

Розетка-УЗО
Розетка-УЗО
Адаптер-УЗО
Адаптер-УЗО
Удлинитель-УЗО
Удлинитель-УЗО

Для защиты детей выпущены УЗОШ — устройства защитного отключения школьного исполнения

УЗОШ
УЗОШ

Такие средства защиты недешевы, но бесспорным плюсом является их универсальность и мобильность. Они представляют собой защиту конкретного устройства (стиральной машины или бойлера), не занимают места на щитке питания, а адаптеры, вилки, удлинители не требуют вносить никаких изменений в существующие схемы. Кроме того, процесс «наращивания безопасности» может быть постепенным по необходимости. А некоторые могут быть связаны с производством наружных работ для защиты работающих с дрелью, болгаркой, и так далее — удлинители — и использоваться только в случае необходимости.

Маркировка дифавтоматов

На лицевую панель нанесена схема дифавтомата и другая информация.

Обозначения на лицевой панели дифавтоматов и УЗО
Обозначения на лицевой панели дифавтоматов и УЗО

Время реагирования устройства очень важно. Для человека это время должно быть меньше времени начала фибрилляции сердца при поражении током.

Время отключения дифавтомата по току утечки
Время отключения дифавтомата по току утечки

Как видим, в селективном дифавтомате время реагирования больше, чем в обыкновенном.

Это правильно, время реакции и ток утечки должны быть больше, это делается для того, чтобы сначала срабатывали дифавтоматы, непосредственно защищающие конкретную подсеть или конкретное устройство.

Времена отключения и пороговые токи утечки
Времена отключения и пороговые токи утечки

Еще дифавтоматы различаются по токам, в которых предназначены работать.

Типы дифавтоматов по форме рабочего тока
Типы дифавтоматов по форме рабочего тока

Ток типа АС — обычный переменный ток, который используется в бытовой сети. Тип А — срезанный ток, как это делается в некоторых схемах управления для снижения мощности. Тип В — токи разной непредсказуемой формы. Типы А и В ставят в сетях промышленных предприятий с различными характерами потребляющих устройств возникающих при этом токов.

Трехфазный вариант

Если в системе потребления используются три фазы, то, если фазы разведены раздельно, можно на каждой из них поставить по дифавтомату — обыкновенному, двухполюсному.

Но когда используется именно трехфазная схема питания, то есть смысл ставить и трехфазный дифавтомат, четырехполюсный.

Работа трехфазного дифавтомата
Работа трехфазного дифавтомата

В нем на дифференциальный трансформатор подается один нейтральный провод и три фазных. Нулевой, так же, как и в двухполюсном дифавтомате, положен в обратном направлении, то есть образуемый им магнитный поток является компенсирующим для остальных трех обмоток. В результате в нормальном состоянии ток утечки равен нулю

Формула
Формула

Установка дифференциального автомата

Рассмотрим установку дифавтомата в распределительном щите. При наличии дифавтомата в нашей сети потребления нулевая шина не должна объединяться с шиной заземления, так как именно через  заземляющий провод и происходит утечка тока, которую измеряет дифавтомат. Если их объединить, то «фокус не получится» — ток, убегающий в заземление, вернется в ту же самую нулевую шину.

В случае отсутствия заземления вообще, как это часто у нас бывает, утечка при поражении током обычно происходит через какие-то металлические предметы (трубу, батарею), которые и можно считать «плохим заземлением».

Поэтому дифавтомат в сети без заземления работать будет, а в сети с нулевой шиной, объединенной с заземлением, нет.

В щите дифавтомат устанавливаем на DIN-рейку после счетчика, но перед группой автоматов.

Как и у всего остального модульного оборудования, сверху подаются входные провода, снизу отходят выходные. Как правильно подключить АВДТ в трехфазной сети, проблемы не составляет: надо подключать его не к одной фазе, а сразу к трем:

Монтаж дифференциального автомата
Монтаж дифференциального автомата

Правильно подключить дифавтомат своими руками — это не просто подать провода к входным и выходным клеммам. После того как автомат в щитке, надо еще проверить его работу.

На нем имеется кнопка «Тест», которая подключает сопротивление, имитирующее ток утечки. При нажатии кнопки дифавтомат должен среагировать — отключиться. Если этого не произойдет, это значит, что в аппарате имеется неисправность и необходимо его заменить.

Изображение пользователя Кононенко Владимир
Кононенко Владимир Инженер-электрик
комментарии:
Чтобы оставить отзыв, пожалуйста, авторизируйтесь используя социальные сети.
добавить комментарий:
Нажимая кнопку Отправить вы соглашаетесь с Пользовательским соглашением и Правилами размещения информации.
Мнение редакции может не совпадать с мнением автора отзыва.
Сколько денег вы тратите на ремонтные работы в год?
от 10 000 до 100 000 рублей
60% (6 ответов)
от 1 000 до 10 000 рублей
40% (4 ответа)
до 1 000 рублей
0% (0 ответов)
Всего проголосовало: 10