Принцип работы дифавтомата, как работает дифференциальный автомат

Принцип работы дифавтомата, как работает дифференциальный автомат

Difference (англ.)- разница. Именно от этого слова произошло название «дифференциальный автомат», в этом случае имеется в виду разница между величинами входных токов в сети. Устройство, которое срабатывает в случае возникновения аварийной ситуации из-за несовпадения силы тока «туда и оттуда» и одновременно отключает фазу и ноль, называется дифференциальным автоматом.


Автоматический выключатель дифференциальный IEK АВДТ 32

Главным его предназначением и основным принципом работы является единовременное отслеживание возможного короткого замыкания (КЗ) и последующее отключение питания. Кроме этого, контролируется наличие токов утечки, в случае отклонения от нормы, производится обесточивание линии. Можно выделить несколько основных функций, выполняемых этим устройством:

  1. Контроль значений токов, недопустимость КЗ и обесточивание линии при возникновении нештатной ситуации.
  2. Отслеживание превышения максимально допустимых значений напряжения и отключение при возможной перегрузке (исключает возможность перегрева проводов и повреждение изоляции).
  3. Проверка наличия токов утечки в связи с повреждением токоведущих или изоляционных составляющих.


Схема дифавтомата

Таким образом, дифференциальный автомат совмещает в себе два устройства и образует комплекс устройства защитного отключения (УЗО) и автомата защиты. Как и у всех универсальных устройств, у него есть свои сильные и слабые стороны.

Преимущества

  • при условии правильного подключения, одним из главных преимуществ дифавтомата является безопасное для человека подключение к электрической сети;
  • комплексное решение правильного совмещения УЗО и номинала по току;
  • контроль и защита электрической сети от перепадов напряжения;
  • компактное размещение;
  • несложное подключение.

Недостатки

  1. При отсутствии соответствующих флажков на определенных моделях дифавтоматов, отсутствует возможность определения причины срабатывания устройства, что делает устранение неисправности более сложным процессом.
  2. Невозможность менять поломавшиеся составляющие дифференциального автомата по отдельности. К примеру, если выйдет из строя только УЗО или автомат, все равно придется менять все устройство. Таким образом, в случае поломки придется заплатить полную стоимость дифавтомата.
  3. Ограниченность выбора. Не всегда нужная модель может оказаться в наличии, поэтому существует вероятность остаться без света на неопределенное время, необходимое для ее доставки.

Оптимальное применение дифавтомата

Для бытового размещения в простой сети с минимальным количеством подключенных электроприборов, рассчитанной на одного потребителя (например, на дачах) наиболее приемлемым вариантом будет установка дифавтомата вместо УЗО. Этим можно существенно улучшить защиту вашей сети от резких скачков напряжения.

Применение дифавтомата будет достаточно эффективным в случае, если сеть периодически подвержена воздействию влаги (баня, подвальные помещения, уличное освещение) и нуждается в мощном потреблении электроэнергии.

Если нет возможности поставить дифавтомат, можно заменить его связкой устройств УЗО+ двухполюсной автомат. По функционалу это практически то же самое, разница лишь в более сложном подключении.

Характеристики и выбор дифавтомата

Выбирая устройство, прежде всего надо определиться с выбором места его установки, и уже после этого подбирать дифференциальный автомат с техническими характеристиками, соответствующими вашим требованиям.

Кроме того, необходимо точно знать напряжение сети, в которой будет устанавливаться устройство. В зависимости от его величины (напряжения), существуют разные типы дифавтоматов. Различить их можно по надписям на корпусе устройства, рядом с отметкой о частоте тока( 50 Гц).

Номинал, равный сечению провода, следит за недопустимостью превышения током нагрузки допустимых показателей, а в случае отклонения от нормы, отключает питание.

Различаются дифавтоматы и по типу электромагнитного расцепителя, в зависимости от величины пускового тока они могут быть разной чувствительности:

B — предназначена для работы с превышениями норм от 3 до 5 раз. Этот вариант наиболее приемлем в случаях минимальной нагрузки на сеть, его часто устанавливают на дачах;

С — максимальная перегрузка колеблется в интервале от 5-10 раз. Оптимальное место установки – жилые квартиры и дома;

D — отключение происходит, если номинал превышен в 10-20 раз. В основном устанавливаются на предприятиях, фабриках или офисных помещениях, требующих больших энергозатрат.


Автоматический дифференциальный выключатель в разрезе

Еще один параметр, на который стоит обратить внимание при выборе такого устройства – это отключающий дифференциальный ток и его класс. Обычно для потребительских сетей используют дифавтоматы с номиналом тока утечки 10 мА (линия с единственным потребителем) или 30 мА (более распространенные устройства, применяемые для нескольких потребителей).

Немаловажной характеристикой защитного устройства является и его класс ограничения силы тока, а также номинальная отключающая способность. В случае резких перепадов напряжения или максимальной сетевой нагрузки, необходимо понимать, насколько быстро отреагирует защитное устройство на нештатную ситуацию. Именно это показывает класс токоограничения дифавтомата, в зависимости от класса (по нарастающей от 1 до 3), устройство отключает электропитание в случае аварии. Предпочтение отдается дифавтоматам 3 класса, как самым быстродействующим. К сожалению, стоимость такого устройства будет гораздо выше подобных дифавтоматов более низкого уровня.

Эксплуатационные условия

Основные модели дифференциальных автоматов довольно чувствительны к погодным условиям и предполагают эксплуатацию при температурах от -7°C до +30°С. В случаях, когда дифференциальный автомат будет расположен на улице, в неотапливаемом здании, а также в помещениях с резкой сменой температур или периодическим посещением, необходимо выбирать модели защитных устройств, устойчивые к минусовым температурам. На внешнем корпусе такого устройства производители ставят специальный значок в форме снежинки, обозначающий, что данный дифавтомат будет корректно работать даже при очень низких температурах (до -30°С). Цена таких устройств тоже будет значительно выше стоимости обыкновенных моделей.


Дифференциальный автомат IEK ВД1-63

Как подключить защитное устройство

В верхней части корпуса дифавтомата находятся юстировочные винты и контактные пластины для подсоединения фазы и нуля, идущих со счетчика. Снизу расположены контакты для подключения самой линии.

Читайте также:  Как правильно собрать электрощит в квартире

Подключить устройство непосредственно в электрическом шкафу тоже довольно просто. Единственный нюанс – по окончании сборки необходимо дополнительно, с максимальным усилием, закрепить контакты. Делается это потому, что обычно применяются медные провода, а, как известно, медь довольно мягкий металл.

Наиболее популярная схема подключения


Схема подключения дифавтомата на входе

Существует несколько способов подключения дифавтомата. Наиболее востребованной стала схема с установкой устройства сразу после счетчика – на входе. Преимущество такого подключения состоит в том, что в случае возникновения аварийной ситуации, отключение электропитания будет произведено по всем потребителям одновременно. Недостаток состоит в том, что из-за полного обесточивания становится довольно сложно определить, где именно случилась поломка. Эта проблема решается установкой после основного дифавтомата отдельных защитных устройств для каждой группы потребителей. В этом случае, существует возможность поочередного включения и определения причины поломки после срабатывания защиты.

Дифавтомат устройство и принцип работы

Приветствую Вас уважаемые гости и постоянные читатели сайта elektrik-sam.info!

Начинаем очередную серию публикаций в рамках курса «Автоматические выключатели, УЗО и дифавтоматы — подробное руководство», на этот раз посвященную дифференциальным автоматам. Начнем с рассмотрения устройства и принципа работы дифавтоматов.

Автоматический выключатель дифференциального тока или дифавтомат — это устройство, объединяющее в одном корпусе функции автоматического выключателя и УЗО. Т.е. он позволяет защитить контролируемую цепь от токов перегрузки и токов короткого замыкания (функции автоматического выключателя) и от токов утечки (функции УЗО), позволяя защитить человека от возможного поражения электрическим током и предотвратить возможность возгорания в результате нарушения изоляции токоведущих частей электроустановки.

Конструктивно дифавтоматы изготавливаются из диэлектрического материала и имеют защелку для установки на DIN-рейку. Установка производится так же, как и установка УЗО.

Для однофазной сети 220В выпускаются двухполюсные дифавтоматы. К клеммам верхних полюсов подключается фазный и нулевой проводник питающей сети, а к зажимам нижних полюсов – фазный и нулевой проводник от нагрузки. При этом, в зависимости от марки производителя и серии они для своей установки на DIN-рейку могут занимать как два, так и более модулей.

Для трехфазной сети 380В выпускаются четырехполюсные дифавтоматы. К верхним клеммам подключаются три фазных провода и ноль со стороны питания. К нижним клеммам три фазных провода и ноль от нагрузки.

При установке на DIN-рейку четырехполюсные дифавтоматы занимают место больше четырех модулей, в зависимости от марки производителя. Т.е. полюсов для подключения проводов четыре, а занимаемое место в электрощите более четырех модулей, за счет блока дифференциальной защиты.

Применение двухполюсных дифавтоматов, которые при установке занимают два модуля, позволяет сэкономить место в электрощите и упростить монтаж, вместо отдельно установленных автоматического выключателя и УЗО (которые вместе занимают три модуля).

Мы помним из раздела, посвященного устройствам защитного отключения, что УЗО не защищает от сверхтоков и требует установки последовательно с ним автоматического выключателя.

При разветвленной проводке с большим количеством групп, экономия места в электрощите может быть довольно существенной. Однако, зачастую стоимость дифавтомата больше, чем стоимость отдельно установленных автомата и УЗО.

Конструктивно дифавтомат состоит из двух- или четырехполюсного автоматического выключателя и включенного последовательно с ним модуля дифференциальной защиты. Подробно конструкцию и принцип работы автоматических выключателей и УЗО мы рассматривали в предыдущих разделах, ссылки на них внизу этой статьи.

Повторим вкратце основные моменты.

Модуль автоматического выключателя обычно устанавливается в фазные проводники и содержит тепловой расцепитель для защиты от токов перегрузки и электромагнитный расцепитель (катушку соленоида с подвижным сердечником) для защиты от токов короткого замыкания.
Принцип действия такой же, как и у обычного автоматического выключателя.

При возникновении тока перегрузки биметаллическая пластина нагревается проходящим через нее электрическим током, изгибается, и, если ток в цепи не уменьшается, приводит в действие механизм расцепления, размыкая защищаемую цепь.

При коротком замыкании ток в цепи мгновенно возрастает, наводимое в катушке соленоида магнитное поле перемещает сердечник, который приводит в действие механизм расцепителя и размыкает силовые контакты.

Для защиты силовых контактов дифавтомата от разрушающего действия электрической дуги, применяется дугогасительная камера.

Модуль дифференциальной защиты представляет собой дифференциальный трансформатор тока, через который проходит фазный и нулевой проводник (первичная обмотка) и обмотка управления (вторичная обмотка). В четырехполюсных дифавтоматах через дифференциальный трансформатор тока проходит три фазных проводника и нулевой.

В обычном режиме работы через фазный провод проходит ток к нагрузке, а через нулевой проводник от нагрузки, т.е. токи равны и направлены встречно. Геометрическая сумма токов равна нулю, наводимые ими магнитные потоки в обмотке трансформатора тока взаимно компенсируют друг друга, и результирующий магнитный поток равен нулю.

При возникновении тока утечки баланс токов нарушается, поскольку в фазном проводе вместе с током нагрузки протекает и ток утечки. Токи в фазном и нулевом проводниках наводят разные по величине магнитные потоки, их баланс нарушается и в тороидальном сердечнике трансформатора тока возникает разностный магнитный поток. Под действием разностного магнитного потока во вторичной обмотке управления возникает ток. Когда величина этого тока превысит пороговое значение, срабатывает механизм расцепления и силовые контакты дифавтомата отключаются от питающей сети.

Как и УЗО, модуль дифференциальной защиты дифавтоматов может быть электромеханическим или электронным. В электронных при возникновении утечки, ток в обмотке управления подается на плату электронного усилителя с катушкой электромагнитного сброса и через механизм расцепителя отключает силовые контакты дифавтомата от питающей сети.

Дифавтоматы с электронным модулем дифференциальной защиты, в отличие от электромеханических, могут потерять работоспособность при обрыве фазного или нулевого проводника со стороны питающей сети (подробно об этом смотрите видео работа УЗО при обрыве нуля), поскольку отсутствует питание, необходимое для работы платы усилителя.

Читайте также:  Как мерить сопротивление мультиметром

Дифавтоматы некоторых производителей имеют встроенные индикаторы, которые позволяют определить причину срабатывания:

— дифавтомат сработал от перегрузки по току: тепловая защита или электромагнитный расцепитель от токов короткого замыкания;
— или сработал модуль дифференциальной защиты дифавтомата в результате утечка тока.

Если таких индикаторов нет, тогда в случае отключения дифавтомата, неясно что вызывало срабатывание – перегрузка по току, или дифавтомат сработал в результате возникновения тока утечки.

Для проверки исправности модуля дифференциальной защиты на корпусе устройства расположена специальная кнопка «Тест». При нажатии на эту кнопку создается искусственный ток утечки и если дифавтомат отключился, значит он исправен.

Более наглядно принцип работы смотрите в видео Дифавтомат устройство и принцип работы:

Интересные материалы по теме:

Как устроен дифавтомат и для чего его применяют

Дифавтомат или дифференциальный автоматический выключатель – это устройство которое комбинирует в себе два защитных коммутационных прибора – УЗО и автоматический выключатель. Их используют в электрощитах 220/380 Вольт в быту и на производстве. В этой статье мы рассмотрим, что такое дифавтомат, как он устроен и где применяется.

Предназначение

Дифавтоматы используют для защиты проводки от перегрузки, сверхтоков, короткого замыкания, а также для защиты человека от поражения электрическим током при утечках. Утечки могут возникать в результате пробоя на корпус электрических нагревателей (ТЭНов), например, в бойлерах – водонагревательных баках, электрических духовых шкафах, плитах, стиральных или посудомоечных машинах, а также в результате старения или при повреждении изоляции.

Все эти проблемы можно локализировать, установив устройство, которое сравнивает токи между фазой и нулем, а если через фазу протекает больше, например, на 30 мА, чем через ноль – значит где-то есть утечка и цепь разорвется. Оно называется УЗО (устройство защитного отключения).

Интересно:

Слово «дифференциальный», значит разницу между чем-либо или между какими-либо состояниями тела, схемы или системы. Синонимами этого слова будут: различный, неодинаковый. Поэтому устройство, сравнивающее токи в проводах, называют дифференциальным автоматом или дифзащитой.

Те же причины могут вызвать короткие замыкания. И если вы подключите на одну линию слишком много электроприборов – ваша проводка выйдет из строя от перегрева, поэтому её защищают автоматическими выключателями.

Дифференциальный автомат совмещает в себе УЗО и автоматический выключатель, поэтому он является универсальным защитным аппаратом.

Устройство и характеристики

Как уже было сказано дифавтомат состоит из УЗО и автоматического выключателя, это изображено на схеме, которую приводят на лицевой стороне таких устройств. Это помогает определить, что установлено в электрощите при его обслуживании. Ниже мы расскажем, как отличить УЗО, автомат и дифавтомат.

На рисунке подписаны составляющие функциональные узлы дифавтомата.

Электромагнитный расцепитель нужен для того чтобы мгновенно разорвать цепь при коротком замыкании, то есть, когда токи внезапно возрастают в десятки и тысячи раз свыше номинальных.

Тепловой расцепитель – работает медленнее. Это биметаллическая пластина, которая под действием повышенной нагрузки (больше номинальной на 10%, например) изгибается и также разрывает силовые контакты.

Дифференциальный трансформатор сравнивает токи между проводами (фазой и нулем), и, если есть утечка – силовые контакты размыкаются.

Кнопка тест просто замыкает через сопротивление фазу до дифтрансформатора на ноль – после него. Возникает большая разница токов и контакты разрываются. Нужна для безопасной проверки срабатывания дифференциальной части устройства.

Что внутри дифавтомата? Такой вопрос часто задают те, кто впервые столкнулся с этим видом коммутационных аппаратов.

Что такое и как устроен дифавтомат

Опасность возгорания от тока короткого замыкания, электрического травматизма, вызванного появлением токовой нагрузки на корпусах бытовых приборов, согласно «Правил Устройства Электроустановок» требует защиты смонтированными в домашнюю электрическую цепь специальными приборами. Автоматические выключатели (АВ) по токовой нагрузке и УЗО (устройства защитного отключения) успешно справляются с функцией обеспечения электробезопасности. Однако при монтаже приборов в ранее установленные электрощитки возникают проблемы нехватки места. Для таких случаев используются дифавтоматы (сокращенно «дифы» или аббревиатура АВДТ), которые совмещают функции автоматического выключателя и УЗО в одном корпусе. Что такое дифференциальный автомат, особенности этого прибора описаны в данной статье.

Принцип работы и устройство дифавтомата

В диэлектрическом корпусе, состоящем из двух частей, расположены отдельно друг от друга элементы УЗО и автоматического выключателя каждый в специально отведенном месте. Принципиальная схема как работает типовой дифференциальный автомат представлена на изображении:

Модульный блок автоматического выключателя состоит из теплового и электромагнитного расцепителей. Биметаллическая пластина теплового расцепителя срабатывает от нагрева током перегрузки, а сердечник соленоида электромагнитного расцепителя своим движением размыкает цепь при наличии короткого замыкания.

Другой модульный блок отслеживает появление токовой нагрузки, с выполнением задач, решаемых УЗО. Основным его элементом является дифференциальный трансформатор, в котором при нормальном рабочем режиме ток первичной обмотки равен току вторичной (отличие только в векторе направления). При прикосновении человека, например, к проводнику с нарушенной изоляцией, часть тока не будет возвращаться через вторичную обмотку, а будет уходить через человека в землю. На ней, вследствие изменения магнитного потока будет индуцироваться напряжение, которое при достижении определенной величины подает сигнал на размыкающее реле.

Основные технические характеристики

Чтобы не ошибиться в выборе дифавтомата следует ориентироваться в основных технических характеристиках. Они представляют разновидности параметров, относящихся как к автоматическим выключателям, так и к УЗО.

  • Номинальное или рабочее напряжение для однофазной или трехфазной сетей.
  • Рабочий ток, при его величине защитное устройство способно работать длительное время.
  • Ток мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя. «Время-токовые» характеристики дифавтоматов зависят от конструкции автоматического выключателя устройства, имеют в основном виды В, С, и Д.
  • Дифференциальный ток утечки — показывает величину, при которой устройство защиты сработает на отключение цепи.
  • Диф реагирует на определенный характер источника тока, который может быть синусоидальным, пульсирующим или постоянным.
  • По принципу работы исполнительного механизма УЗО на дифах он может быть электронный или электромеханический.
  • Дифы выполняют с разными задержками срабатывания. Защитные аппараты на вводе имеют выдержку времени большую, чем установленные после вводных. Такая селективность создает возможность последним отработать защитное отключение.
  • В конструкцию большинства дифов заложена проверка УЗО на работоспособность, зачем собственно находится кнопка «ТЕСТ».
Читайте также:  Как собрать электрощиток в частном доме 220в

Маркировка

На изображении представлены основные буквенные и цифровые обозначения, которые присутствуют для маркировки большинства дифавтоматов.

На изображении автоматический выключатель дифференциального тока обозначается аббревиатурой АВДТ 63, где цифрами указан номинальный ток устройства 63 А. Сверху указан бренд производителя. Внизу — тип конструктивного исполнения УЗО (здесь электронное).

Нештатные варианты проверки

Следует обозначить, что проверка не касается автоматических выключателей, распространяется только на устройства, реагирующие на утечку тока (УЗО). Для проверки на перегрузочные токи и короткое замыкания нужен лабораторный вариант, в условиях дома это сделать невозможно.

Кроме штатного, с помощью кнопки, существуют другие способы, как проверить дифавтомат.

  • Проверить дифференциальный автомат обычным способом с помощью батарейки. Схема подключения простая: плюсовой контакт батарейки соединяется со входным контактом, минусовой с выходным:Замкнув контакты на полюсах автомата, тем самым создаем магнитное возмущение на обмотках дифференциального трансформатора и механизм отключения у исправного дифа срабатывает. Эффективный способ как выбрать дифференциальный автомат при его покупке в магазине в рабочем состоянии.
  • Проверка на работоспособность магнитом. Следует приблизить магнит к взведенному АВДТ — устройство дифференциальной защиты должно его отключить.

Важно: УЗО должно работать под действием электромагнитного поля, для электронного устройства такой принцип проверки не подойдет.

  • Подобранным по величине сопротивлением. Сопротивление, которое подключается между розеткой и устройством заземления, определяется с помощью известного в электрике закона Ома R = U/I, где U — входное напряжение (220 В или 380 В), I — ток утечки, указанный на дифавтомате. Рассчитанное, таким образом, сопротивление вызовет ток утечки, при котором он выбивает дифавтомат . Включив последовательно в цепь мультиметр, выставив режим работы на «амперметр», можно проконтролировать показания тока цепи.
  • Электронные устройства. Применение многофункциональных электронных измерительных приборов с подключением через розетку позволяют проверить сразу несколько параметров дифавтомата. Помимо определения работоспособности можно выяснить время срабатывания, убедиться, в правильности значения тока утечки, указанного на корпусе защитного устройства. Однако для дома это будет дорогое удовольствие.
  • Обозначение дифавтомата в условном виде на однолинейной схеме

    «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» регламентируют создание технической документации максимально удобной в работе. Одной из них является однолинейная схема в упрощенном виде отображающая соединения силовых линий, распределительных пунктов и расположение других электрических элементов. Так вот, обозначения дифавтомата на схеме, соответствующего нормативной документации нет. С молчаливого согласия пользователей они обозначаются следующим образом:

    Буквенное обозначение дифференциального автомата на схеме — в виде латинских букв QF.

    Критерии выбора

    Основным критерием как подобрать дифатомат для квартиры будет способность его обеспечить потребляемую энергию всеми электроприборами. Как выбрать дифавтомат по мощности, достаточно ли одного или установить несколько покажет расчет расхода электричества домашними электроприборами с учетом реального времени их работы. В качестве исходных данных можно воспользоваться информацией из технических паспортов или рассчитать по данным обозначенным на корпусе приборов.

    Кроме варианта, связанного с расчетами, можно измерить мощность бытового электрического устройства с помощью энергометра. Для чего его включают в розетку, а к нему подключают сам прибор. Трудоемким, но простым будет включение по одному прибору в работу на час. Сняв показания с электросчетчика, получим нужную информацию. Выбираете АВДТ с техническими характеристиками соответствующими расчетным данным.

    Высокую надежность работы дифавтоматов гарантирует принадлежность к бренду, завоевавшему доверие потребителей безупречным качеством своей продукции.

    Из зарубежных производителей можно выделить: шведско-швейцарскую АВВ, французские LeGrand, Schneider Electric, немецкий Siemens и другие.

    Среди российских производителей, по качеству уступающим представленным выше, следует отметить бренды КЭАЗ, IEK, DEKraft и другие.

    Дифавтомат какой фирмы выбрать поможет изучение рейтингов, которые есть в интернете.

    Преимущества и недостатки

    К положительным характеристикам дифавтоматов необходимо отнести следующие.

    • Повышается пожаробезопасность объектов — имеется защита от перегрева электропроводки.
    • Отсутствует необходимость установки УЗО, его функции выполняет интегрированное в дифах аналогичное устройство.
    • Занимает в щитке на вводе минимальное пространство, одномодульные блоки дифов все компактно монтируются на его DIN-рейку.
    • За счет уменьшения контактных групп прост в монтаже.

    Имеются у прибора и отрицательные характеристики.

    • Многофункциональность создает проблемы в определении причины срабатывания — от короткого замыкания или от тока утечки. Далеко не все дифавтоматы снабжаются специальными индикаторами, назначение которых указывать обозначение критического фактора. Это усложняет нахождение, а следовательно, устранение неисправности поврежденного участка цепи.
    • Выход из строя одного из составляющих — автоматического выключателя или УЗО, приводит к замене всего, самого по себе недорогого устройства. Экономически установка раздельно УЗО и защитного автомата более выгодна.
    • Следует учитывать, что электронные дифавтоматы утрачивают работоспособность при обрыве нулевого провода. Внимание: при нахождении фазы под напряжением это может привести к удару человека электрическим током. Электромеханический вариант дифавтомата такого недостатка не имеет.

    Видео по теме