ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

При проектировании электрики частного дома или квартиры часто возникает дилемма, какой автоматический прибор выбрать для защиты человека от косвенного прикосновения — УЗО или дифференциальный автомат?

Данная статья посвящена дифавтомату — что это такое и для чего он нужен.

Дифференциальный автомат является многофункциональным устройством. В число выполняемых им функций входят:

• коммутация электрических цепей;
• защита электрооборудования от сверхтоков короткого замыкания и перегрузок;
• выполнение автоматического защитного отключения при появлении токов утечки.

В состав дифференциального автомата входит автоматический выключатель, конструктивно объединённый с дифференциальным устройством защитного отключения (УЗО).

Такое функциональное объединение позволяет оптимизировать использование внутреннего пространства распределительных щитов, поскольку дифавтомат занимает меньше места, чем автоматический выключатель и УЗО. Кроме этого, устройство «два в одном» всегда дешевле двух отдельных приборов.

В соответствии с устоявшимся трендом последних лет, дифференциальные автоматы выпускаются в основном в модульном исполнении. Конструкция креплений, предназначенная для установки дифавтомата на din-рейку, позволяет легко интегрировать автомат в любой распределительный щит или шкаф с электрооборудованием.

К особенностям дифавтоматов относится то, что они разрывают не только фазную линию питания, но и нулевой провод. То есть, в однофазных цепях применяются двухполюсные дифавтоматы, а в трёхфазных — четырёхполюсные, что отличается от типовой схемы подключения обычных автоматических выключателей.

Конструктивно дифференциальный автомат представляет собой два устройства, включенных последовательно:

• автоматический выключатель;
• устройство защитного отключения.

Цепи фазных полюсов автоматов содержат электромагнитные и тепловые расцепители, обеспечивающие отключение питания при перегрузках и коротких замыканиях.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТЕПЛОВОГО И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАСЦЕПИТЕЛЕЙ

Электромагнитный расцепитель дифавтомата состоит из токовой катушки, внутри которой расположен подвижный магнитный сердечник (боёк). Электромагнитная система расцепителя настроена таким образом, что при достижении в катушке тока определённого значения происходит втягивание магнитного сердечника.

Втягиваясь, сердечник-боёк воздействует на привод защёлки, удерживающей автомат во включенном положении. Выбитая из зацепления защёлка освобождает привод автоматического выключателя, который под воздействием пружин перемещается в отключенное положение, разрывая токовые полюсы дифавтомата.

Тепловой механизм расцепления дифавтомата содержит биметаллический элемент, меняющий свою форму при нагревании. Биметаллический элемент представляет собой соединение двух пластин из разнородных металлических сплавов, имеющих различные коэффициенты теплового расширения.

Нагревание такой конструкции вызывает её изгиб, обусловленный различием линейного расширения разнородных материалов. Нагревание биметалла осуществляется под действием электротока, протекающего непосредственно по пластинам, либо по намотанной на них спирали.

Деформируемый вследствие нагрева биметалл воздействует на защёлку привода автомата, что вызывает его отключение.

Характеристика теплового расцепителя автомата имеет интегральную зависимость. Величина линейного смещения биметалла, пропорциональная количеству теплоты, выделяемому проводником, определяется двумя факторами:

величиной протекающего электротока; продолжительностью его действия.

Таким образом, время автоматического срабатывания теплового расцепителя дифавтомата зависит от токовой величины.

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО МОДУЛЯ

Дифференциальный модуль представляет собой трансформатор тока, вторичная обмотка которого намотана на тороидальном сердечнике. Первичной обмоткой служат проводники фазного и нулевого провода, пропущенные через середину сердечника.

При отсутствии утечек, электротоки фазного и нулевого проводов равны и направлены противоположно в любой момент времени. В этом случае суммарное значение магнитной индукции, наводимой этими токами в сердечнике равно нулю, следовательно, равен нулю и электроток вторичной обмотки трансформатора.

Система настроена таким образом, что при достижении токовой разности определённой величины срабатывает исполнительный орган, воздействующий на защёлку привода выключателя.

Поскольку модуль защитного отключения фактически реагирует на токовую разность фазного и нулевого проводов, он называется дифференциальным. Таким способом осуществляется автоматическая защита от косвенного прикосновения в случае повреждения изоляции электроприборов и оборудования.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИФАВТОМАТОВ

Характеристики дифференциальных автоматов включают параметры устройств, входящих в их состав, то есть, автоматических выключателей и устройств защитного отключения. Рассмотрим их подробнее.

Номинальный ток дифавтомата — токовая нагрузка, на которую рассчитана работа автомата в длительном режиме. Ряд токовых номиналов стандартизован.

Номинальное напряжение — класс напряжения сети, на которое рассчитан данный автомат. Дифавтоматы, предназначенные для работы в однофазной сети имеют номинальное напряжение 220 вольт, трёхфазные приборы — 380 вольт.

Частота переменного тока равна количеству полных периодов колебаний напряжения в единицу времени. Для большинства стран мира принят стандарт номинальной частоты сетевого напряжения 50 герц (50 колебаний в секунду).

Вид время-токовой характеристики автомата (B, C или D) определяет график зависимости времени срабатывания защиты от величины тока. Уставка дифференциального тока — значение тока утечки, при котором происходит отключение дифавтомата.

Тип дифференциальной защиты определяет, на какой род тока утечки реагирует данное устройство. Модули дифференциальной защиты типа AC фиксируют переменный синусоидальный ток утечки, устройства типа A кроме этого реагируют на пульсирующие однонаправленные токи.

Отключающая способность выражается максимальным значением тока, который способно отключить данное коммутационное устройство. Количество полюсов дифавтомата может быть 2 или 4 для однофазных и трёхфазных приборов соответственно.

Степень защиты в соответствии с международной кодировкой IP (International Protection Marking) определяет уровень защищённости оболочки прибора от воздействия внешних факторов.

Основными критериями являются пыле – влаго – защита, а также возможность проникновения внутрь устройства твёрдых частиц определённых размеров. Большинство моделей дифференциальных автоматических выключателей имеют степень защиты IP20.

КАК ПРАВИЛЬНО ВЫБРАТЬ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Установка дифавтоматов целесообразна везде, где планируется размещение устройств защитного отключения. Поскольку дифавтомат совмещает в себе функции двух приборов, его выбор включает две задачи:

• выбор параметров автоматического выключателя;
• выбор характеристики УЗО.

Автомат выбирается в первую очередь по номиналу, который должен с некоторым запасом покрывать токовую нагрузку всех электроприборов на защищаемом участке электропроводки. По возможности должна быть обеспечена селективность работы защит.

Это означает, что при возникновении перегрузки электроприбора должен отключиться автоматический выключатель, непосредственно питающий этот электроприбор.

Для выбора выключателей по условиям селективности сопоставляются время – токовые характеристики приборов. Добиться селективной работы тепловых защит сравнительно несложно. Что же касается электромагнитных расцепителей, то согласовать их работу чаще всего не удаётся.

Например, при коротком замыкании в розетке отключается не только выключатель, питающий данную розеточную группу, а также автомат ввода. Впрочем, в бытовых условиях особых проблем это не создаёт.

При выборе дифференциального защитного модуля главным ориентиром служит токовая уставка утечки. Для защиты от косвенного прикосновения применяются дифавтоматы с номиналом 10-30 мА.

При установке дифференциального автомата на вводе квартиры или дома выбирается модель с номиналом 100-300 мА. Такие номиналы обеспечивают противопожарную защиту при повреждении изоляции электропроводки.