Artellie.ru

Дизайн интерьеров
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМАХ

Ток утечки для автоматического выключателя

Библиографическая ссылка на статью:
Сальников А.А., Кузнецов А.И. Особенности применения устройств защитного отключения и дифференциальных автоматических выключателей в электрических схемах // Современные научные исследования и инновации. 2019. № 9 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2019/09/90268 (дата обращения: 19.12.2021).

Со времен создания электричества вопрос о защите человека от поражения его электрическим током всегда оставался актуальным. Опуская эволюцию создания различных защитных автоматов, стоит отметить, что в настоящее время все чаще используются такие элементы, как устройства защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматические выключатели (дифавтомат).

Учитывая то, что в современном мире люди сами пытаются при ремонте налаживать проводку в квартире, ограничиваясь поиском определенной информации в интернете, вопрос выбора устройств защиты всегда остается открытым. У многих людей возникают сложности с выбором этих аппаратов, поэтому разберем, в каком случае выбирается УЗО, а в каком дифавтомат .

Для решения этого вопроса рассмотрим для начала принцип действия УЗО и дифавтомата.

УЗО предназначено для защиты электрической цепи от токов утечки, то есть выполняет дифференциальную защиту [1]. Схема УЗО представлена на рисунке 1.

Фазный провод с протекающим по нему входным током помещен в тороидальный магнитопровод, нейтральный провод с протекающим по нему выходным током также помещен в этот магнитопровод. В нормальном режиме работы входной ток (фазный) равен выходному (нулевой), разница между ними равна нулю, в этом случае УЗО находится в своем рабочем режиме. При возникновении тока утечки появляется разница между входным и выходным токами. Показанная на рисунке 1 логика сравнения входного и выходного токов обнаруживает эту разницу и посылает сигнал на исполнительный элемент, который разъединят силовые контакты, защищая при этом цепь от токов утечки [1].

Рисунок 1 ‒ Схема работы УЗО

Важной особенностью УЗО является то, что это устройство используется лишь для защиты от токов утечки, при этом не защищая от токов перегрузки и токов короткого замыкания [2].

Для защиты от приведенных выше факторов последовательно с УЗО в цепь включается автоматический выключатель (рисунок 2). Автоматический выключатель содержит тепловой и электромагнитный расцепители, выполняющие защиту, соответственно, от перегрузок и токов короткого замыкания [3].

Дифференциальный автомат же объединяет в себе функции УЗО и автоматического выключателя, обеспечивая полноценную защиту цепи от токов утечки, перегрузок и токов короткого замыкания.

Возникает вопрос: если дифавтомат включает в себя вышеперечисленные функции, то зачем использовать УЗО с автоматическим выключателем?

Для этого рассмотрим преимущества и недостатки каждого элемента с учетом требуемых задач.

QD ‒ условное обозначение УЗО [4];

QF‒ условное обозначение автоматических выключателей [4].

Рисунок 2 ‒ Защитная часть электрической цепи с применением (УЗО+ автоматический выключатель)

Рассмотрим самую распространенную схему (рис.3) применения устройств защиты: установка дифавтомата на каждую группу потребителей. Преимуществом будет то, что аппарат будет занимать меньшее место в электрощите относительно использования УЗО и автомата, так как включает в себя данные функции защит. К недостаткам стоит отнести малый выбор и дороговизну дифференциальных автоматов, если существует необходимость в нетиповых характеристиках оборудования. Также стоит отметить, что в бюджетных моделях нет индикации по виду срабатывания. Например, требуется подобрать дифавтомат с отключающей характеристикой D и током утечки 100мА типа АС, что будет весьма проблематично не только финансово, но и физически найти такой аппарат, так как все производители делают упор на отключающую характеристику С с током срабатывания по утечке 30мА. Но выход из этой ситуации есть: используем отдельно УЗО с током утечки 100мА и автоматический выключатель с характеристикой D (рис.2).

Читайте так же:
Установка коробки с блоком выключателя

Таким образом, получаем преимущество использования УЗО: широкий выбор требуемых защитных функций, а также визуальное определение, какая из защит сработала, так как УЗО и автоматический выключатель находятся в разных корпусах. При этом к недостаткам можно выделить то, что использование совместно (QF+QD) приведет к увеличению площади занимаемого пространства в щите, также потребуется дополнительное монтаж проводов между QF и QD.

QFD‒ условное обозначение дифавтоматов 1-4 [4];

Рисунок 3 ‒ Защитная часть электрической цепи с применением дифавтоматов

Представленные выше схемы, в основном, используются для ответственных потребителей с установкой защитного устройства на каждую группу (холодильные установки). Если есть задачи в бюджетной установки устройств защит на неответственные потребители (розетки в частном доме), то можно использовать оптимизированные схемы с применением одного группового УЗО (рис. 4). Такое применение экономически более целесообразно, однако при возникновении тока утечки больше порога срабатывания произойдет отключение всех групп. Данное схемное решение применимо для неответственных потребителей.

Рисунок 4 ‒ Защитная часть оптимизированной схемы с применением одного группового УЗО

Проанализировав все выше изложенное, можно сказать, что выбор устройств защиты будет зависеть от поставленных целей и задач. Использование дифференциального автомата целесообразно, если требуется защита каждой группы потребителей отдельно (рис.3) при условии типовых характеристик, либо стоит задача в минимизации размеров электрощита. Использование УЗО (рис.2) с автоматическим выключателем приемлемо, когда потребуются нетиповые характеристики теплового и электромагнитного расцепителя или предполагается использование группового УЗО для неответственных потребителей (рис.4).

Как выбирать автоматические выключатели и УЗО?

Как выбирать автоматические выключатели и УЗО?При ремонте или замене электропроводки обязательно встает вопрос о выборе аппаратов защиты — автоматических выключателей, УЗО и дифавтоматов.

Автоматические выключатели позволяют защитить линию от токов перегрузки и токов короткого замыкания. Например, Вы включили слишком мощный нагреватель или электродуховку в обычную розетку, ток в линии превышает допустимое для нее значение, провод начинает нагреваться и, чтобы не допустить перегрева и оплавления изоляции, автоматический выключатель через некоторое время срабатывает и отключает эту линию.

При коротком замыкании в линии автоматический выключатель практически мгновенно срабатывает, отключая защищаемую цепь.

Устройства защитного отключения (УЗО) применяются для защиты человека от поражения электрическим током при прикосновении к токоведущим частям и для предотвращения опасной утечки тока при повреждении изоляции электропроводки или бытовых приборов, что может привести к пожару.

Например, в результате повреждения изоляции на корпусе электроплиты может появиться опасный для человека потенциал. Также человек может случайно прикоснуться к оголенному фазному проводу, находящемуся под напряжением, или ребенок, играя, засунет в розетку что-то металлическое. Также в результате естественного старения или повреждения изоляции проводов, ослабления контактных соединений возникают утечки тока, которые приводят к искрению и могут стать причиной возгорания. Для защиты от таких ситуаций и применяются УЗО.

Как выбирать автоматические выключатели и УЗО?Для того чтобы защита была эффективной, необходимо правильно рассчитывать и выбирать аппараты защиты. От этого зависит надежность и безопасность эксплуатации электропроводки и подключаемых к ней электроприборов.

Я считаю, что для того, чтобы правильно рассчитать и выбрать аппараты защиты, необходимо выполнение трех основных факторов:

— знать назначение, конструкцию аппарата защиты и понимать принцип действия всех его компонентов;

— необходимо четко разбираться в основных параметрах и характеристиках;

— знать нормативы и методику выбора.

Не зная назначения и конструкции, не понимая принцип действия, приступать к выбору не имеет смысла.

Основная характеристика автоматического выключателя – номинальный ток, а УЗО — номинальный отключающий дифференциальный ток (уставка по току утечки). Помимо основных характеристик, каждый из аппаратов защиты имеет еще несколько важных параметров, которые необходимо учитывать при их выборе.

Необходимо принимать во внимание возраст и материал электропроводки (она новая или старая ветхая, медная или алюминиевая), качество и состояние соединений. Проводка может быть в новом доме, а может быть в старом, дом может находиться вблизи с трансформаторной подстанцией — эти факторы влияют на характеристики аппаратов защиты, и это следует учитывать при их выборе.

Температура помещения, в котором установлен электрощит, количество рядом установленных аппаратов, загрузка линии, все эти параметры также необходимо учитывать. Как эти факторы влияют на работу автоматического выключателя читайте в этой статье.

Автоматические выключатели и УЗО обычно подключаются по многоступенчатой (древовидной) схеме.

Например, типовая схема электросети частного дома: вводной автомат на вводе в дом, общий автомат в электрощите первого этажа, общий автомат в электрощите второго этажа. На каждом из этажей сеть делится на отдельные группы: розетки, освещение, отдельно подключаемые приборы (электроплита, бойлер, стиральная машина, кондиционеры и др.)

При возникновении аварии в любой из групп, должен срабатывать только аппарат защиты этой группы, будь-то автоматический выключатель или устройство защитного отключения. Т.е. должна выполняться селективность, она обеспечивается правильным сочетанием параметров выше- и нижестоящих аппаратов.

Так несоблюдение селективности для УЗО будет приводить к тому, что в большинстве случаев будет срабатывать вышестоящее УЗО, либо сразу оба одновременно. А это затрудняет поиск и устранение неисправности, приведшей к срабатыванию УЗО.

Различные типы электроприборов при неисправности могут создавать различные виды токов утечки. Для максимально эффективной защиты людей от поражения электрическим током, необходимо выбирать УЗО соответствующего типа.

Также различные типы УЗО по-разному ведут себя при аварийных режимах электросети. Так при обрыве нулевого провода некоторые типы УЗО оказываются неработоспособными, а это довольно частое явление в наших домах.

Ну, а без знания ПУЭ и других нормативных документов, приступать к выбору и расчету аппаратов защиты просто нельзя.

После того, как было выбрано УЗО очень важно правильно его подключить в электрощите: Схемы подключения УЗО

Мультимедийный видеокурс «Автоматические выключатели и УЗО — стратегия выбора» предлагает комплексное решение по конструкции, принципу действия, основным параметрам, методике выбора автоматических выключателей, УЗО, дифференциальных автоматов, в нем Вы найдете ответы на многие вопросы, сможете свободно приступать к ремонту или замене электропроводки в своей квартире.

Ток утечки для автоматического выключателя

УЗО против дифавтомата – что лучше?

Оговоримся сразу, что название было задумано другое — «Решение электрической схемы на УЗО или дифавтоматах – что лучше?», и оно звучит правильнее. Но поскольку запросы в поисковиках задаются именно такие, как в названии во главе, решили его не менять.

Итак, УЗО защищает жизнь человека при его прикосновении к токоведущим частям на которых имеется фазное напряжение. УЗО в момент прикосновения должно отключиться, сохранив человеку жизнь. Кроме того, протекание тока через не предназначенные для этого материалы может привести к возгоранию. В зданиях с ветхой электропроводкой пожары от повреждения изоляции случаются довольно часто. Тогда УЗО выполняет противопожарную функцию. Помним, что УЗО не защищает от перегрузки и короткого замыкания, для такой защиты УЗО устанавливают с одним автоматом или группой автоматических выключателей. С другой стороны, дифавтомат – это и есть УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе. И он защищает линию от перегрузки, короткого замыкания и утечки тока. И, поскольку дифавтомат выполняет больше защитных функций линии, получается – это лучшее решение по сравнению с УЗО. Когда мы сравниваем одно УЗО и один дифавтомат так и есть.

Однако когда мы сравниваем УЗО с группой автоматических выключателей и группу дифавтоматов для группы линий, сравнение уже не в пользу дифавтомата. Почему? Потому что становится актуальной стоимость решения. А оно лучше у УЗО с группой автоматов. Автоматический выключатель значительно дешевле дифавтомата, а УЗО можно поставить общее не на один автомат, а на группу. При том, что функционал решения будет таким же, как в случае с группой дифавтоматов.

Как работает УЗО

На схеме УЗО изображен человек, который прикосновением к токоведущему проводнику создал ток утечки. Сразу возникла разница между входящим и выходящим током, и когда эта разница достигает 30 мА, дифференциальный трансформатор формирует сигнал на расцепитель, который отключает линию, и сохраняет человеку жизнь.

Следующая схема отображает наглядную разницу в подключение УЗО и группы автоматических выключателей и подключения группы дифференциальных выключателей.

Итак, по стоимости первое решение (на УЗО) будет ниже, чем второе, т.к. дифавтомат – дорогое устройство.

    Кроме того есть другие различия:

Мы считаем, что решение на УЗО и группе автоматических выключателей рациональнее и правильнее применять при распределении тока по четырем и более линиям. Если линий меньше, несколько дифавтоматов станут простым и однозначным решением по защите цепи. Самое главное, правильно подключить все приборы и обеспечить надежную защиту от пожара или удара током.

Что нужно знать о защите от поражения током

В предыдущих статьях мы рассматривали для чего нужен автоматический выключатель и как правильно его выбрать. Автоматические выключатели эффективно защищают электрооборудование и электропроводку, но не всегда защищают человека от поражения током, так как обычные автоматы просто не реагируют на утечку тока в 30 мА, которого будет достаточно, чтобы парализовать дыхание человека. Это действительно очень малое значение, так как, например, лампа накаливания на 95 Вт потребляет ток 400 мА.

Специально для защиты человека от поражения током, а также для противопожарной защиты разработаны устройства, реагирующие на утечку даже малых токов — УЗО и дифавтоматы.

Как выполнить защиту от поражения током

Первичным мероприятием по защите человека от электротравмы является подключение корпусов электроприборов к контуру заземления. При повреждении изоляции в электроприборе происходит короткое замыкание на корпус, которое отключается автоматом за очень малый промежуток времени, поэтому человек не успеет получить электротравму.

Однако повреждение изоляции может возникнуть и в электропроводке, например, вследствие механического повреждения или ее естественного старения. Также стоит иметь в виду, что до 21 века в России однофазную проводку делали двухпроводной, поэтому корпуса электроприборов могут быть не заземлены.

Рисунок 1 — Поражение током из-за отсутствия АВДТ

В такой ситуации защиту от поражения током могут обеспечить автоматы, реагирующие на дифференциальный ток — автоматические выключатели дифференциального тока (АВДТ). АВДТ — это устройство дифференциальной защиты, предназначенное для защиты человека от поражения электрическим током, а также имущества от пожара.

Потребителям они известны как УЗО (устройство защитного отключения), ВДТ (выключатель дифференциального тока) и дифавтомат. При этом принято, что УЗО и ВДТ не имеет встроенной защиты от перегрузки, а у дифавтомата она встроена.

Как работает АВДТ

Трансформатор тока, установленный в АВДТ, измеряет ток, проходящий через устройство, и передает измерения на дифференциальное реле или электронную плату (в зависимости от конструктивного исполнения устройства). Если входящий и исходящий токи равны, то изоляция электропроводки исправна.

Если же происходит утечка тока, то есть ток находит дорогу в обход АВДТ, например, через человека в землю, что СМЕРТЕЛЬНО опасно, то аппарат моментально отключается (Рис.2). Таким образом исключается возможность смертельного случая при поражении электрическим током, особенно если выполнено правильное заземление корпуса электроприборов.

Рисунок 2 — Принцип работы АВДТ

Человек на рисунке 2 из-за отсутствия защитного проводника в электропроводке старого типа может получить удар током, но, при наличии АВДТ, поврежденный участок будет быстро отключен.

УЗО или дифавтомат

  • Если требуется повышенная надежность защиты от поражения током, то стоит применять УЗО или ВДТ (выключатель дифференциального тока);
  • Если требуется экономия места в щите, то стоит обратить внимание на дифавтоматы.

Через АВДТ без встроенной защиты от перегрузки (УЗО или ВДТ) не должен протекать ток больше номинального, поэтому последовательно с УЗО должен быть установлен автоматический выключатель. (Рис.3).

Рисунок 3 — Комбинация ВА+УЗО

Номинальный ток теплового расцепителя вышестоящего автомата или сумма токов нижестоящих автоматов должны быть хотя бы на одну ступень ниже, чем номинальный ток АВДТ. Например, на рисунке 3 автоматический выключатель номиналом С16 защищает УЗО номиналом 25А от перегрузки и КЗ.

АВДТ со встроенной защитой от сверхтоков, или иначе, дифференциальный автомат, не нужно дополнительно защищать, в них совмещены функции автоматического выключателя и УЗО (Рис.4). Визуально на таких аппаратах перед номинальным током указана буква В, С или D.

Очень удобно, когда на АВДТ есть индикация срабатывания по току КЗ или перегрузки (Рис.6) и по утечке тока. Это позволит быстрее найти неисправность в электропроводке.

Рисунок 4 — АВДТ со встроенной защитой от сверхтоков (дифавтомат) с индикацией срабатывания по току утечки

Параметры выбора АВДТ:

Самая главная характеристика АВДТ, на которую необходимо обратить внимание — это номинальный дифференциальный ток. Устройства с номинальным дифференциальным током (током утечки) 10 мА могут применяться для питания отдельных электроприборов (например, отдельной розетки), 30 мА для групповых линий (например, все розетки в одной комнате), а устройства 100, 300 и 500 мА должны применяться на вводе в квартиру, дом или производственное помещение. Связано это с тем, что даже новая изоляция проводников не является идеальной и имеет токи утечки, что требует загрубления защиты с увеличением длины проводников.

Для противопожарной защиты обязательно применение АВДТ на вводе номиналом 100 или 300 мА с характеристикой «S» — селективное. Селективный АВДТ работает с небольшой выдержкой времени, что позволяет отключить только групповой АВДТ, не обесточивая всю электроустановку и выполняет противопожарную функцию.

Применение АВДТ типа «АС» защищает от утечки только синусоидального тока промышленной частоты 50 Гц, такие аппараты дешевле, но не способны обнаружить утечку тока за выпрямительным устройством, например в бытовой стиральной машине.

Аппараты типа «А» чувствуют утечку как синусоидального, так и выпрямленного тока и являются многофункциональными. Они реагируют на токи утечки от компьютеров, стиральных машин, телевизоров и прочих устройств с импульсными блоками питания, которые широко распространены в бытовом применении. Поэтому для установки в бытовых сетях лучше выбрать АВДТ типа «А».

Температура эксплуатации АВДТ

Если планируется применение дифференциальной защиты в щите наружной установки (в качестве вводного устройства противопожарной защиты), то необходимо убедиться, что диапазон его рабочих температур оптимален для ваших климатических условий.

Рисунок 5 — Щит наружной установки из полиэстера, армированный стекловолокном

Как подключить АВДТ

АВДТ применяются в однофазных и трехфазных цепях переменного тока в двухполюсном (2р) и четырехполюсном (4р) исполнении. При этом к АВДТ должны подключаться все фазные L1. L3 и нулевые N проводники электропроводки. Обратите внимание, что защитные PE проводники, а также совмещенные PEN проводники ни в коем случае не должны быть подключены к АВДТ.

Аппараты обязательно требуют подключения источника питания к верхним зажимам, а нагрузки — к нижним. Также нужно соблюдать маркировку подключаемых проводников.

Проверка работоспособности

Проверять работоспособность УЗО необходимо 1 раз в месяц. На лицевой панели устройства есть кнопка «Тест» (Рис.6), которая производит имитацию утечки тока. После нажатия на кнопку, УЗО должно моментально отключиться. Это означает, что оно исправно.

Рисунок 6 — АВДТ со встроенной защитой от сверхтоков

Знайте, что правильное применение дифференциальной защиты существенно снижает электротравматизм, защищает жизнь ваших близких и ваше имущество!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector