Использование дифференциального прибора позволяет заменить собой сразу 2 электрических модуля — пакетный автомат и устройство защитного отключения, поэтому, если правильно подключить дифавтомат, можно одновременно защитить электропроводку от возгорания и живой организм от поражения электрическим током. Для коммутации и расключения оборудования приглашают электрика, но можно сделать всё самостоятельно.
Конструкция и особенности
При построении электрических систем для их защиты, а также обеспечения безопасного использования, применяются различные модули. Одним из них является дифференциальный автомат. Это комбинированное устройство, объединяющее в одном корпусе автоматический выключатель и устройство защитного отключения (УЗО).
Его использование позволяет одновременно защищать электрические кабели и оборудование от аварийных скачков потребления мощности системы и отключать подачу тока при возникновении его утечки. По внешнему виду он напоминает дифференциальное реле (другое название УЗО), но при этом существует ряд различий.
Выяснить, где дифавтомат, а где реле на самом деле несложно. Если сравнить маркировку изделий, то можно заметить, что на УЗО нет обозначения буквенной характеристики расцепителей, то есть, когда на модуле написано C10 — это дифференциальное устройство, а если 10А — это реле.
Кроме того, на изображённой схеме корпуса дифавтомата рисуется электромеханическое реле.
Состав дифавтомата
Конструкцию защитного изделия можно разделить на 2 части — механическую и электронную. Первая состоит из механизмов коммутационного типа и контактной группы, предназначенной для подключения входных и выходных кабелей, а вторая содержит трансформатор дифференциального тока.
Можно выделить следующие основные элементы конструкции модуля:
- винтовые клеммы;
- контактные группы;
электромагнитный расцепитель;- тепловой расцепитель;
- дугогасительная камера;
- канал отвода газов;
- рычаг включения и отключения;
- контрольную схему;
- трансформатор тока;
- регулировочный винт.
Рычаг включения предназначен для подключения нагрузки к линии электропередачи. Тепловой расцепитель собирается на пластине, получаемой методом спрессовки двух металлов с разной теплопроводностью, что при нагреве позволяет ей изгибаться. Электромагнитный прерыватель — это катушка с сердечником, удерживаемым пружиной. При возникновении короткого замыкания в ней возникает магнитный поток, сила которого превышает усилие пружины.
Таким образом, комбинированное устройство, как и пакетный выключатель в своём составе имеет 2 расцепителя — электромагнитное и тепловое. Они отключают электрическую линию в случае возникновения на ней тока короткого замыкания, или если подключенное к ней оборудование начинает потреблять недопустимо высокую мощность. Это может происходить из-за повреждения изоляции кабеля или неисправности техники.
При этом с помощью дифференциального трансформатора модуль может следить за возникновением тока утечки, при появлении которого срабатывает механизм, прекращающий подачу тока в сторону нагрузки.
Принцип действия
В автомате комплексной защиты используется трансформатор. В основе его работы лежит принцип изменения равновесия магнитного потока. Трансформатор представляет собой тороидальный ферромагнетик, на котором намотано 2 обмотки, фактически образующих 2 катушки.
К первой подключается фазовый провод электрической линии, а ко второй — нулевой. Проходя через витки в прямом и обратном направлении, ток создаёт в каждой обмотке магнитное поле. Эти потоки равны друг другу по величине и противоположны по направлению. В результате создаётся сбалансированная ситуация, так как эти поля взаимно уничтожаются.
Если же в подключённой линии происходит пробой изоляции или возникает контур на землю, то баланс магнитных потоков нарушается. В трансформаторе возникает напряжение, которое прикладывается к управляющим выводам реле. Оно срабатывает и разрывает целостность электролинии, обесточивая участок цепи, подключённый к ней.
Работа трёхфазного дифавтомата происходит аналогичным образом, но при намотке трансформатора используется 4 обмотки, 3 из них являются фазовыми и 1 нулевая. Если ток утечки отсутствует, суммарный магнитный поток также будет равен 0. В случае возникновения потерь тока хотя бы на одном из фазовых проводов, появляется магнитное поле, вызывающее срабатывание реле.
Чтобы устройство среагировало на большое значение тока, используется соленоид (катушка с сердечником) и тепловой расцепитель. При возникновении короткого замыкания ток на линии мгновенно возрастает, что приводит к втягиванию сердечника соленоида. Его перемещение приводит в действие механизм расцепителя, размыкающего силовые контакты. При мгновенном разрыве контактов образуется дуга, для гашения которой используется дугогасительная камера, состоящая их набора пластин. Образовавшиеся газы выводятся через вентиляционное отверстие.
Тепловая защита срабатывает за счёт свойства биметаллической пластины деформироваться при нагреве. Когда начинается избыточное потребление энергии, пластинка нагревается и через какое-то время изгибается, размыкая защищаемую цепь.
Характеристики устройства
Перед тем как подключить дифференциальный автомат, необходимо его правильно подобрать. Так как изделие объединяет в себе 2 других устройства, то и характеризуется оно параметрами обоих модулей. Наиболее важные из них :
- Максимальный ток. Обозначает наибольшее значение, которое может пропускать через себя автомат без ухудшения характеристик. Его величина подбирается в зависимости от мощности и подключаемой нагрузки. На розеточные группы обычно устанавливаются модули на 16А, а на осветительные 10А.
Тип расцепителя. Обозначается латинскими буквами и характеризуется времятоковой характеристикой, то есть во сколько раз должен быть превышен номинал тока.- Рабочее напряжение. Осуществить подключение дифференциального автомата возможно в однофазной и трёхфазной сети. Для сети 220 В предназначены устройства с 3 винтовыми клеммами, а 380 В — четырьмя.
- Ток уставки. Определяется минимальным значением тока утечки. В бытовых помещениях используются номиналы на 10 и 30 мА.
- Класс дифференциального реле. Показывает, на какую форму сигнала реагирует модуль. Это может быть переменный, постоянный или пульсирующий ток с различным временем выдержки отключения. Выбор нужного класса происходит по типу нагрузки. В частных домах и квартирах используются автоматы A класса, для осветительных приборов AC.
- Ток отключения. Характеризуется величиной, при достижении которой происходит срабатывание устройства. Наиболее распространёнными являются автоматы, рассчитанные на 6000 А.
- Степень токоограничения. Существуют 3 класса, обозначающих время обесточивания нагрузки устройства при возникновении аварийной величины тока. Самым быстрым является третий класс.
- Температурный режим использования. Обычно он находится в интервале от -5 С до +40 С.
- Вид исполнения. При производстве дифавтоматов используются 2 типа устройств — электромеханические и электронные. Принципиальная разница между ними заключается в том, что первые могут отключать нулевой провод, а вторые — требуют для своей работы источник питания, но имеют меньшие габариты.
Монтаж и подключение
Перед тем как непосредственно приступить к подключению дифавтомата в однофазную сеть или трёхфазную, его устанавливают в электрический щиток. Монтаж не связан с какими-то сложными действиями и по силам даже не очень опытному человеку.
По рекомендациям электриков устройство перед установкой необходимо внимательно проверить на отсутствие трещин и сколов. Далее, следует обесточить входную линию. Для этого обычно выключается вводный автомат, располагающийся перед счётчиком.
Сам модуль дифференциальной защиты закрепляется на дин-рейку, заранее установленную в щитке. Эта планка имеет выступы с верхней и нижней стороны, а устанавливаемое изделие защёлку на тыльной стороне.
Для сцепления их между собой на рейку надевается верхнее крепление, а затем с небольшим усилием прижимается низ устройства до щелчка. После чего в горизонтальной плоскости автомат можно перемещать в любое место по всей длине дин-рейки. С нужных проводов снимается изоляция — около 10 мм — после чего они вводятся в гнёзда автомата и прижимаются винтовыми зажимами. Существует правило, что вводные провода заводятся сверху, а идущие к нагрузке снизу. Также выдерживается цветовая маркировка провода: фазовые выполняются коричневым цветом, нейтральные — синим, а заземление — зелёным.
Как только устройство будет установлено на своё место, переходят к его подключению. При этом отличие однофазной сети от трёхфазной заключается в количестве токовых проводов: 1 или 3, а принцип расключения одинаковый. Существуют три вида соединения:
- вводное;
- селективное;
- с заземлением.
Типовое коммутирование
Наиболее распространённым вариантом является схема подключения дифавтомата в качестве вводного устройства. Такое расположение подразумевает его установку сразу же в линии после счётчика или вводного отдельного автомата. Тут принципиальной разницы, где устанавливать устройство: до или после вводного пакетного выключателя, нет.
Расключение происходит следующим образом: фазовый провод, идущий от счётчика, заводится в верхнюю клемму устройства, обозначаемую на корпусе латинской буквой L, нейтральный фиксируется в клемме, подписанной буквой N. С нижних контактов дифавтомата нейтральный провод заводится на нулевую колодку, а фазовый подключается к пакетным выключателям. Затем с каждого выключателя он направляется в сторону защищаемой им нагрузки, туда же протягивается нейтральный провод с клеммой колодки.
Такое подключение позволяет защитить все провода и оборудование от повреждения, а человеческий организм от тока утечки в случае возникновения аварии на любой распределительной линии. Но при этом обесточен будет весь дом, причём это касается как розеточной группы, так и освещения.
Селективная схема
Здесь используется как вводный дифавтомат, так и отдельные модули на различные нагрузочные линии. Начало коммутирования совпадает с предыдущим способом. Но перед расключением пакетных автоматов провода подключаются к групповым комбинированным устройствам. Для этого фазовый проводник подсоединяют к стоящему сразу за ним дифференциальному модулю, а от него уже ставят перемычку ко второму, и так проходят все устройства. Нейтральный же проводник от нулевой шины подводят к каждому автомату своим отрезком провода. С выхода модулей проводники заводят на пакетные выключатели, а затем к нагрузке.
Преимуществом такого варианта является способность системы обесточивать часть схемы, где произошла авария, при этом оставшаяся будет полноценно работать. Селективность схемы подразумевает использование устройств от большего к меньшему, то есть вводное устройство должно иметь большие электрические характеристики срабатывания, чем групповые. Например, устанавливаемый модуль на группу выбирается с током утечки 30 мА, а вводный 100 мА.
В частном секторе электрокабель состоит из 3 проводов для однофазной сети и 5 для трёхфазной. Дополнительным проводником является заземление. В этом случае заземляющий элемент подключается на отдельную колодку и с неё напрямую проводится к нагрузке.
Как только расключение будет закончено, с помощью мультиметра следует проверить, нет ли на линиях короткого замыкания. Если всё в порядке включается вводный автомат. Работоспособность дифференциальных модулей проверяется с помощью кнопки «тест», предусмотренной в их конструкции.
