какие функции выполняет автоматический выключатель дифференциального тока

АВДТ: автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока

Автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока (АВДТ) [residual current operated circuit-breaker with integral overcurrent protection, RCBO] — это коммутационное устройство, управляемое дифференциальным током, предназначенное выполнять функции защиты от перегрузок и (или) коротких замыканий (определение согласно ГОСТ IEC 60050-442-2015 [1]).

АВДТ некоторые некомпетентные люди некорректно именуют жаргонами «диффавтомат» или «дифференциальный автомат».

Харечко Ю.В. в своей книге [2] характеризует АВДТ следующим образом:

« Автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока представляет собой разновидность устройства дифференциального тока, которая оснащена встроенной защитой от сверхтока. Поэтому АВДТ применяют для защиты от перегрузок и коротких замыканий наряду с устройствами защиты от сверхтока, которыми являются автоматические выключатели и плавкие предохранители. Во всем остальном АВДТ функционирует так же, как УДТ. »

Требования

Международные требования к АВДТ бытового назначения изложены в стандарте МЭК 61009‑1, национальные – в ГОСТ IEC 61009-1-2020. Требования этих стандартов распространяются на АВДТ, которые рассчитаны на работу в электрических цепях переменного тока частотой 50 и (или) 60 Гц, с номинальным напряжением до 440 В, номинальным током до 125 А и максимальным током короткого замыкания до 25000 А включительно. Рассматриваемые АВДТ предназначены для использования обычными лицами и не нуждаются в обслуживании. Их можно использовать в качестве разъединителей.

В ГОСТ IEC 61009-1-2020 [3] установлены основные термины и их определения; дана классификация АВДТ; рассмотрены характеристики АВДТ, их стандартные и предпочтительные значения; перечислена информация, которая должна маркироваться на АВДТ и содержаться в документации изготовителя; изложены требования к конструкции АВДТ, их функционированию, условиям окружающей среды; определены условия, которым должны соответствовать АВДТ при их работе в нормальном режиме, при перегрузках и коротких замыканиях; установлены объемы и представлены методики проведения испытаний АВДТ, а также изложены другие требования и рекомендации.

В приложении G «Дополнительные требования и испытания для АВДТ, состоящих из автоматического выключателя и устройства дифференциального тока, предназначенных для сборки на месте эксплуатации» ГОСТ IEC 61009-1-2020 [3] изложены требования к блокам дифференциального тока. БДТ предназначены для механического и электрического соединения с автоматическими выключателями бытового назначения, которые соответствуют требованиям ГОСТ Р 50345-2010, с целью получения АВДТ.

Конструктивные особенности

Конструктивно автоматические выключатели, управляемые дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока могут быть выполнены в виде единого изделия (рис. 1 и 2) или в виде изделия, которое собирают из блока дифференциального тока и автоматического выключателя перед его установкой в низковольтное распределительное устройство (рис. 3 и 4). Ниже приведена краткая информация об АВДТ, выполненных в одном корпусе или собранных на заводе и представляющих собой единое изделие.

Рассматриваемые АВДТ выпускают в двух модификациях. Ранние модификации АВДТ представляют собой единое устройство, состоящее из двух-, трех- или четырехполюсного автоматического выключателя, который в заводских условиях соединяют соответственно с двух-, трех- или четырехполюсным блоком дифференциального тока (рис. 2). Современные модификации двухполюсных АВДТ (рис. 1) изначально сконструированы так, что их производят в едином корпусе, аналогичном корпусу двухполюсных ВДТ. Они имеют в 1,5–2 раза меньшую ширину, чем разработанные ранее двухполюсные АВДТ.

Для выполнения функции защиты от сверхтока автоматические выключатели, управляемые дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока оснащают расцепителем сверхтока прямого действия, который обычно включает в себя:

Расцепитель перегрузки предназначен для защиты от малых токов перегрузки, а расцепитель короткого замыкания – от больших токов перегрузки и токов короткого замыкания.

Классификация

АВДТ классифицируют по следующим направлениям [3]:

1) По способу управления:

a) автоматически повторно замыкающиеся при восстановлении напряжения электрической цепи;

b) автоматически повторно не замыкающиеся при восстановлении напряжения электрической цепи.

1.2.2. Не размыкающиеся автоматически в случае исчезновения напряжения электрической цепи:

a) способные расцепляться в случае аварийной ситуации (например, при замыкании на землю), возникающей вследствие аварии в электрической цепи (требования в стадии рассмотрения);

b) не способные расцепляться в случае аварийной ситуации (например, при замыкании на землю), возникающей вследствие аварии в электрической цепи.

2) По способу установки:

3) По числу полюсов и путей тока:

Примечание — Полюс, который не является защищенным от сверхтоков, может быть:

В электроустановках зданий наиболее широкое распространение получили двухполюсные АВДТ, применяемые в однофазных электрических цепях. Четырехполюсные АВДТ, применяемые в трехфазных четырехпроводных электрических цепях, имеют меньшую область применения. Еще реже используют трехполюсные АВДТ, применяемые в трехфазных трехпроводных электрических цепях.

4) По условиям регулирования отключающего дифференциального тока:

5) По устойчивости к нежелательному срабатыванию от воздействия импульсов напряжения:

6) По условиям функционирования при наличии составляющей постоянного тока:

Производят АВДТ типа АС, срабатывающие при синусоидальных переменных дифференциальных токах, и АВДТ типа А, которые срабатывают как при синусоидальных переменных, так и при пульсирующих постоянных дифференциальных токах. В электроустановках квартир и индивидуальных жилых домов следует применять АВДТ типа А.

В последнее время приступили к производству АВДТ типа F и типа B. Эти АВДТ предназначены оперировать при более сложных формах дифференциального тока (тип F) и даже при постоянном дифференциальном токе (тип B).

7) По наличию выдержки времени (в присутствии дифференциального тока):

Выпускают АВДТ общего применения, которые срабатывают без выдержки времени, и АВДТ типа S, имеющие выдержку времени и предназначенные для селективного оперирования с ВДТ и АВДТ общего применения.

Большинство производимых АВДТ являются устройствами общего применения, которые при появлении в их главной цепи отключающего дифференциального тока срабатывают без выдержки времени.

АВДТ общего применения устойчивы к импульсам электрического тока с пиковым значением до 250 А. Производят также АВДТ общего применения, характеризующиеся повышенной устойчивостью к импульсным токам – до 3000 А.

8) По способу защиты от внешних воздействий:

9) По способу монтажа:

Примечание — Все эти типы могут предназначаться для установки на рейках.

10) По способу присоединения:

Примечание — Креплениями такого типа являются: втычные, болтовые, резьбовые.

Некоторые АВДТ могут быть втычного или болтового типа только со стороны питания, а со стороны нагрузки — обычные крепления проводами.

11) По току мгновенного расцепления:

АВДТ обычно имеют тип мгновенного расцепления В или С.

АВДТ с типом мгновенного расцепления В используют для защиты от сверхтока большинства конечных электрических цепей в электроустановках жилых зданий, с типом С – для защиты от сверхтока тех электрических цепей, в которых возможны большие пусковые токи при включении электрооборудования, например, электродвигателей, электрических светильников и др.

12) По характеристике I 2 t:

В дополнение к характеристике I 2 t, предоставляемой изготовителем согласно разделу 5 ГОСТ IEC 61009-1-2020, АВДТ могут быть классифицированы по их характеристике I 2 t.

13) По типу выводов:

Примечание — Требования к АВДТ, оснащенным выводами таких типов, приведены в приложении J ГОСТ IEC 61009-1-2020;

Примечание — Требования к АВДТ, оснащенным выводами такого типа, приведены в приложении К ГОСТ IEC 61009-1-2020;

Примечание — Требования к АВДТ, оснащенным выводами такого типа, приведены в приложении L ГОСТ IEC 61009-1-2020.

Технические характеристики

Ниже приведу некоторые основные технические характеристики АВДТ:

1. Номинальное напряжение U_n двухполюсных АВДТ обычно равно 230 В, трех- и четырехполюсных – 400 В.

2. Предпочтительными значениями номинального тока I_n являются: 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125 А (согласно п. 5.3.2. [3]).

Выпускаемые АВДТ (с номинальным током до 32 А) обычно относятся к токоограничивающим устройствам защиты от сверхтока, которые характеризуются очень малым временем отключения токов короткого замыкания. Действующее значение тока короткого замыкания в течение такого малого промежутка времени не успевает достичь своего максимального значения.

3. Номинальный отключающий дифференциальный ток I_Δn АВДТ может быть равным 6, 10, 30, 100, 300 и 500 мА (согласно п. 5.3.3. [3]).

АВДТ в большинстве случаев имеют номинальный отключающий дифференциальный ток I_Δn, равный 10 или 30 мА (АВДТ
с I_Δn = 30 мА являются наиболее распространенными изделиями). Их используют для дополнительной защиты от поражения электрическим током. АВДТ общего применения с I_Δn, равным 100 и 300 мА, выпускают в меньших количествах.

4. Стандартные значения номинальной наибольшей отключающей способности до 10000 А: 1500, 3000, 4500, 6000, 10000 А (согласно п. 5.3.6 [3]).

Для значений свыше 10000 А до 25000 А включительно предпочтительными значениями являются 15000 А и 20000 А.

Номинальная коммутационная способность при коротком замыкании большинства выпускаемых АВДТ обычно равна 4500, 6000 или 10000 А.

5. Стандартные значения номинальной частоты: 50, 60 Гц и 50/60 Гц (п. 5.3.5 [3]).

Один АВДТ может быть рассчитан на несколько значений номинальной частоты.

Автоматические выключатели, управляемые дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока предназначены для использования в электрических цепях переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Некоторые специальные АВДТ могут работать при более высокой номинальной частоте, например – 400 Гц.

Примерная номенклатура АВДТ общего применения, серийно выпускаемых различными фирмами в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ IEC 61009-1-2020, приведена ниже в таблице. Модификации АВДТ отмечены знаком «+». Знак «–» означает, что АВДТ с указанными характеристиками, как правило, не производят.

Маркировка

Пример реальной маркировки двухполюсного АВДТ (смотрите рисунок 6):

Рис. 6. Маркировка двухполюсного АВДТ серии DS 202 (рисунок заимствован из книги [4] автора Харечко Ю.В.)

На рисунке 6 обозначено:

Маркировка должна быть чётко видна после установки АВДТ. Если размеры устройств не позволяют разместить всю перечисленную информацию, то данные, указанные в п. 4, 7, 8 и 9 должны быть видны после их монтажа.

Разомкнутое (отключённое) положение устройства дифференциального тока, управляемого органом оперирования, перемещаемым вверх–вниз (вперёд–назад), должно обозначаться символом О (окружностью), замкнутое (включённое) его положение маркируется символом I (вертикальной чертой). Эти обозначения должны быть хорошо видны после установки УДТ. Для обозначения включённого и отключённого положений УДТ допускается также использование дополнительных символов.

Выводы устройства дифференциального тока, предназначенные только для присоединения нейтрального проводника, должны быть маркированы буквой «N».

Покажем еще один пример маркировки (рисунок 7):

На рисунке 7 обозначено:

Источник

Что такое дифференциальный автомат (дифавтомат)?

Прибор, предназначенный для отключения электропитания в сети при появлении в ней нарушений, способных привести к выходу из строя проводки и подключенной к ней аппаратуры, в электрике называется автоматическим выключателем (АВ). Это устройство обычно называют проще – автоматом. Одной из его разновидностей является устройство защитного отключения, которое обесточивает линию при обнаружении утечки тока, тем самым предотвращая поражение людей электричеством при касании кабеля. Особенность УЗО такова, что его нельзя ставить без АВ, защищающего линию от КЗ и перенапряжения. Чтобы не подключать к линии два защитных прибора, был создан дифференциальный автомат – прибор, сочетающий в себе функции УЗО и автоматического выключателя.

Особенности и назначение дифавтомата

Если об обычных электрических автоматах известно практически всем, то, услышав слово «дифавтомат», многие спросят: «А это что такое?» Если говорить упрощенно, дифференциальный автоматический выключатель – это устройство защиты цепи, отключающее питание при любых неполадках, способных привести к повреждению лини или поражению людей током.

Аппарат состоит из нескольких основных частей:

В последних моделях этих автоматов устанавливается также сигнальный индикатор, позволяющий дифференцировать причины срабатывания. Благодаря ему можно определить, из-за чего отключился прибор – из-за утечки тока или по причине перегрузки линии. Такая функция облегчает поиск неисправности.

Наглядно про устройство дифавтомата на видео:

Автоматические защитные выключатели дифференциального тока могут устанавливаться и в однофазных, и в трёхфазных линиях. Они предназначены для:

Выключатель дифференциального тока для бытовых линий с одной фазой и рабочим напряжением 220В имеет два полюса. В промышленных сетях на 380В устанавливается трехфазный четырехполюсный дифференциальный автомат. Четырехполюсники занимают в распределительном щитке больше места, поскольку вместе с ними устанавливается блок дифференциальной защиты.

Внешний вид дифавтомата

При взгляде на УЗО и дифференциальный АВ можно заметить, что они очень похожи по конструктивному исполнению и размерам. Даже кнопка «Тест» имеется на обоих аппаратах. Но это не значит, что они полностью одинаковы. Устройство защитного отключения не является самостоятельным прибором и не должно, как было сказано выше, монтироваться в цепь без защитного автоматического выключателя. Дифавтомат же объединяет в себе УЗО и АВ, поэтому в установке дополнительных аппаратов не нуждается.

Чтобы не путать УЗО и дифференциальный защитный выключатель, большинство отечественных производителей маркируют свою продукцию соответствующей аббревиатурой – УЗО или АВДТ. Импортные приборы можно различить по другим признакам. Например, номинал тока устройства защитного отключения обозначается цифрой и буквой «А» (Ампер) после нее – например, 16А. Токовый номинал дифавтомата пишется по другому: впереди ставится латинский литер, соответствующий характеристике встроенных расцепителей. После него идет цифра, означающая величину номинального тока – к примеру, С16.

Работа дифференцированного АВ при утечках электротока

Защита от утечек обеспечивается реле, входящим в состав дифавтомата. Когда параметры линии в норме, на него воздействуют равномерные магнитные потоки, и элемент не препятствует подаче тока к потребителям. При пробое изоляционного слоя возникает утечка, в результате которой нарушается равномерность потоков, и реле вызывает срабатывание автомата.

Защита от перегрузок и короткого замыкания

Теперь поговорим о том, как работает дифференциальный защитный автомат при возникновении в цепи короткого замыкания и при значительном росте напряжения. В этих случаях его принцип действия аналогичен тому, по которому функционирует обычный автоматический выключатель.

В составе АВДТ имеется два расцепителя, работающих независимо друг от друга. Каждый из них предназначен для обесточивания сети при появлении разных нарушений.

На видео внутреннее устройство дифавтомата:

Защиту от перегрузок линии обеспечивает тепловой расцепитель, роль которого выполняет пластина из двух металлов с разным коэффициентом расширения (биметаллическая).

Когда напряжение в цепи превышает величину номинального, пластинка начинает нагреваться, что приводит к ее изгибанию в сторону отключающего элемента. Касаясь его, она вызывает срабатывание АВ.

От сверхтоков короткого замыкания сеть защищена электромагнитным расцепителем, который представляет собой соленоид с сердечником. При резком росте силы тока, свойственной КЗ, возникает электромагнитный импульс. Под его воздействием в течение долей секунды расцепитель вызывает срабатывание выключателя и прекращение подачи электроэнергии в линию.

Когда неисправность будет устранена, прибор можно снова включить вручную. Следует, однако, помнить, что если параметры сети после отключения АВ нормализовались очень быстро, устройству нужно дать немного времени на полное остывание. Если включать нагретый аппарат, это отрицательно повлияет на срок его службы.

Порядок установки

Монтаж АВДТ осуществляется на DIN-рейку. При подключении нужно быть очень внимательным, чтобы не перепутать порядок подсоединения кабелей. В бытовых однофазных линиях входной проводник подключается к клемме под номером 1, а выходной вставляется в зажим под номером 2. Подключение нулевого провода производится к клемме, обозначенной буквой N. Входные кабели подсоединяются к верхней части прибора, а выходные – к нижней.

Подключать выходы к линии можно напрямую. Если же параметры сети не отличаются стабильностью, или вы хотите обеспечить максимально высокий уровень защиты, следует установить дополнительные АВ.

Нулевые провода от автоматов должны подсоединяться к изолированной нулевой шине. Во избежание выхода устройства из строя или его некорректной работы нужно проследить, чтобы выходной нулевой кабель не контактировал с другими проводниками или с корпусной частью электрического щита.

Наглядно про подключение дифавтомата на видео:

Заземление АВДТ

Заземлять нулевой кабель следует только перед прибором дифференциальной защиты. Неправильное подключение приведет к тому, что дифавтомат будет отключаться даже при подаче незначительной нагрузки.

Если несколько дифференциальных автоматов подключены параллельно, то менять местами нулевые проводники на их выходах или подключать их к общей нулевой шине нельзя. Это также приведет к сбою в работе устройств.

Ноль АВДТ следует подсоединять в паре со своей фазой. Использовать его в качестве нулевого проводника для аппаратов с другим источником фазы нельзя.

Чтобы не перепутать нули, рекомендуется пользоваться промаркированными кабелями.

Для перемычек и соединений необходимо использовать проводник, сечение которого соответствует сетевой нагрузке.

Если автомат оборудован индикатором неисправности, то причина срабатывания будет ясна сразу. При отсутствии «маячка» причину сбоя придется искать методом «научного тыка». Если АВДТ начал срабатывать после подключения в сеть дополнительной нагрузки, то, скорее всего, прибор неисправен или при его подсоединении была допущена ошибка.

Заключение

В этом материале мы рассказали о том, что такое дифавтомат, для чего он нужен и по какому принципу работает, а также разобрались с важными нюансами его подключения. Если вы собираетесь устанавливать АВДТ самостоятельно, перед этим тщательно изучите порядок монтажа, а во время работы строго соблюдайте технику безопасности.

Источник

Дифференциальный автоматический выключатель. Обзор.

Дифференциальный автоматический выключатель (дифавтомат) — это коммутационный аппарат предназначенный для защиты электрической цепи от сверхтоков, а так же от токов утечки.

Определение «коммутационный» означает, что данный аппарат может включать и отключать электрические цепи, другими словами производить их коммутацию.

Другими словами дифавтомат — это устройство совмещающее в себе функции автоматического выключателя и УЗО.

У дифавтомата есть множество вариантов названий: автоматический выключатель дифференциального тока, дифференциальный автоматический выключатель, автоматический выключатель дифференциального тока и т.п.

Для чего нужен дифавтомат?

Как следует из определения дифавтомат выполняет следующие функции:

В чем отличие УЗО от дифавтомата?

В отличие от УЗО, которое защищает электрическую сеть только от токов утечки, дифавтомат дополнительно обеспечивает защиту от перегрузок и коротких замыканий, и потому не требует дополнительной установки автоматического выключателя для своей защиты.

Устройство и принцип работы дифавтомата.

Как уже было написано выше дифавтомат представляет собой объединенные в общем корпусе автоматический выключатель и УЗО:

Для того что бы описать устройство и принцип работы дифавтомата необходимо в отдельности разобрать устройство и принцип работы автоматического выключателя, и УЗО, т.к. эти вопросы уже рассматривались в соответствующих статьях, здесь мы на этом останавливаться не будем.

Схемы подключения дифавтомата.

Подключение дифавтомата без заземления осуществляется по одной из следующих схем:

Подключение дифавтомата с заземлением осуществляется по одной из следующих схем:

При системе ТN-C-S (когда нулевой проводник разделяется на нулевой рабочий и нулевой защитный):

Подключение дифавтомата в трехпроводную однофазную и пятипроводную трехфазную электросеть, (так называемая система TN-S (когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены):

ВАЖНО! В зоне действия дифавтомата нельзя объединять нулевой защитный (провод заземления) и нулевой рабочий проводники! Другими словами нельзя в схеме, после установленного дифавтомата, соединять между собой рабочий ноль (синий провод на схеме) и провод заземления (зеленый провод на схеме).

Маркировка и характеристики дифавтоматов.

Выбор дифавтомата:

Выбор дифавтомата осуществляется по следующим критериям:

— По номинальному напряжению и типу сети: Номинальное напряжение дифавтомата должно быть больше либо равно номинальному напряжению защищаемой им цепи:

U_{ном. ДА}⩾ U_{ном. сети}

При однофазной сети требуется двухполюсный дифавтомат, при трехфазной сети — четырехполюсный.

— По номинальному току: так как дифференциальный автоматический выключатель сочетает в себе функции автоматического выключателя номинальный ток дифавтомата определяется по той же методике, что и для обычного автомата. Таким образом определить необходимый номинальный ток дифавтомата можно одним из следующих способов:

Таблица автоматических выключателей для однофазной сети 220 В

Таблица автоматических выключателей для трехфазной сети 380 В

— По характеристике срабатывания — зачастую характеристику срабатывания аппаратов защиты выбирают исходя из назначения защищаемой ими сети (согласно таблице характеристик срабатывания приведенной ниже) однако дифавтомат выбранный таким образом может не обеспечить своевременное отключение цепи при коротком замыкании, характеристику срабатывания необходимо определять по методике приведенной здесь.

— По дифференциальному току:

Дифференциальный ток — является одной из важнейших характеристик дифавтомата которая показывает при какой величине тока утечки дифавтомат отключит цепь.

В соответствии с пунктом 7.1.83. ПУЭ: Суммарный ток утечки сети с учетом присоединяемых стационарных и переносных электроприемников в нормальном режиме работы не должен превосходить 1/3 номинального тока дифавтомата. При отсутствии данных ток утечки электроприемников следует принимать из расчета 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки сети — из расчета 10 мкА на 1 м длины фазного проводника. Т.е. дифференциальный ток сети можно рассчитать по следующей формуле:

где: I_сети — ток сети (рассчитанный по формуле выше), в Амперах; L_{провода} — общая длина проводки защищаемой электросети в метрах.

Рассчитав ΔI_сети принимаем ближайшее большее стандартное значение дифференциального тока дифавтомата ΔI_ДА:

ΔI_ДА⩾ ΔI_сети

Стандартными величинами дифференциального тока дифавтомата являются: 6, 10, 30, 100, 300, 500мА

Дифференциальные токи: 100, 300 и 500мА применяются для защиты от пожаров, а токи : 6, 10, 30мА — для защиты от поражения человека электрическим током. При этом токи 6 и 10мА применяются, как правило, для защиты отдельных потребителей и помещений с повышенной опасностью, а дифференциальный ток 30мА подходит для общей защиты электросети.

В случае если дифавтомат необходим для защиты от поражения электрическим током, а по произведенному расчету ток утечки составил более 30мА необходимо предусмотреть установку нескольких дифавтоматов на разные группы линий, например один дифавтомат для защиты розеток в комнатах, а второй — для защиты розеток в кухне, снизив тем самым мощность проходящую через каждый дифавтомат и как следствие снизив ток утечки сети, т.е. в таком случае расчет необходимо будет производить для двух или более дифавтоматов которые будут установлены на разные линии.

— По типу исполнительного механизма:

Ну и в завершении не забывайте, что как и УЗО, дифавтомат может быть электронным и электромеханическим. Предпочтительным является электромеханическое исполнение, так как оно считается более надежным.

Источник