Дифференциальный автомат: что это и для чего нужен

Дифференциальный автомат — это коммутационное устройство, которое защищает электропроводку и оборудование от сверхтоков и токов утечки. Свое название оно получило из-за принципа работы, который заключается в сравнении тока в проводах. Исходя из полученных данных прибор срабатывает и предотвращает аварии, защищая человека от поражения электрическим током.

Устройство сочетает в себе защиты автоматического выключателя и УЗО. Дифференциальный автомат (дифавтомат) может заменить обычный аналог тогда, когда нет места для установки УЗО. Также дифавтомат может использоваться для экономии места в распределительном щитке. Прибор используют в быту и на производстве, при этом важно подобрать модель, подходящую под электронагрузку в каждом конкретном случае. Эксперты интернет-магазина

В этой статье вы узнаете, из чего состоит конструкция дифавтомата, какие типы приборов существуют, как они работают, и как правильно подбирать устройство.

Конструкция дифавтоматов: из чего состоит прибор

Дифференциальный автомат состоит из УЗО и автоматического выключателя, встроенных в отдельные отсеки прибора. Снаружи дифавтомат представляет собой корпус с двумя отсеками, где и располагаются его составные элементы. Обычно схема внутреннего устройства приводится на лицевой стороне аппарата.

Силовые контакты. Это элементы, обеспечивающие коммутацию. В дифавтомате два фазных контакта — неподвижный и подвижный.
Дифференциальный трансформатор. Именно эта деталь расцепляет силовые контакты, если возникает несимметричность токов нагрузки — причина тока утечки.
Клеммы. Сюда относятся верхние и нижние клеммы для подключения кабеля или провода. Их называют фазными или нулевыми.
Рычаг управления. Центр, обеспечивающий работу всего механизма. Сюда же относится и совмещенный механизм ввода и расцепления, который отключает устройство по всем видам защиты.
Расцепители. В дифавтомате их два: электромагнитный и тепловой. В первом случае в состав входит подвижный сердечник (якорь), работающий как толкатель. Тепловой вариант представлен в виде биметаллической пластины, защищающей участки цепи от повышенной нагрузки.
Регулировочный винт. Этот элемент относится к тепловому расцепителю. Он регулирует значение тока, при котором расцепитель должен сработать.

Дугогасительная камера. Она обеспечивает быстрое гашение дугового разряда, который образуется в момент размыкания контактов и канала отвода газов.

Среди рабочих узлов дифференциального автомата можно также назвать поляризованное реле, токоограничивающий резистор, имитирующий ток утечки, и выпрямительное устройство — плату с диодным мостом и сглаживающими конденсаторами. А на передней панели каждого аппарата также устанавливается кнопка “TEST”, с помощью которой можно проверить работоспособность устройства.

Разновидности дифавтоматов: классификация по признакам

В свою очередь дифференциальные автоматы различают по нескольким критериям. Они отличаются функциональными возможностями, и именно на них опираются при выборе прибора для тех или иных целей.

По току мгновенного расцепления

По времятоковой характеристике дифавтоматы делятся на несколько классов. Каждый тип указывает, во сколько раз ток мгновенного расцепления должен превышать номинальный, чтобы прибор срабатывал. По ГОСТу таких классов три:

Класс В. Прибор срабатывает мгновенно при превышении тока в 3-5 раз по сравнению с номинальным.
Класс С. Здесь аппарат реагирует на превышение номинального тока в 5-10 раз.
Класс D. Дифавтомат сработает, если значение тока превысит номинал в 10-20 раз.

Обозначения классов тока мгновенного расцепления указываются перед определением номинала тока. Например, в обозначении С16 величина базового тока будет 16 А, а мгновенное расцепление составит от 80 до 160 А.

По токоограничению

Расцепители срабатывают за какое-то конечное время. Механическое размыкание контактов образует электрическую дугу, однако она не сможет формироваться при слишком большом расстоянии между контактами. Класс токоограничения показывает именно то, за какой интервал времени произойдет размыкание контактов с начала размыкания и до гашения дуги.

1 класс. Устройства в данном случае осуществляют гашение дуги более 10 мс.
2 класс. Здесь гашение в дифавтоматах происходит за 6-10 мс.
3 класс. Самое короткое время гашения происходит в 3 классе: 2,5-6 мс.

Смысл токоограничения — отключение защищаемой линии раньше, чем короткое замыкание набирает полную силу. Это позволяет защитить изоляцию от нагрева проводов и возникновения возгорания. Здесь дифавтомат работает как автоматический выключатель.

По номинальной отключающей способности

Деление по номиналу указывает на то, какой ток короткого замыкания выдержит дифавтомат без нарушения работоспособности в применении. На корпусе прибора указаны цифровые значения, которые измеряются в амперах (А) и показывают величину тока:

10 000 А. Приборы с максимальным значением используют в производственных помещениях и мастерских.
6 000 А. Устанавливаются в зданиях с новой электропроводкой, которая может кратковременно выдерживать большие токи.
4 500 А. Такие приборы обычно используют в сельской местности, где проводка устаревшая, или снабжение электричеством слабее.

По типу сети и току утечки

По типу контролируемой электрической сети дифференциальные автоматы делятся на однофазные напряжением 220 В и трехфазные напряжением 380 В. Также они разделяются на 2-полюсные для однофазных и 4-полюсные для трехфазных сетей. А в зависимости от тока утечки, который возникает в контролируемой сети, дифавтоматы делятся и на следующие категории:

Тип АС. Прибор этого типа реагирует на синусоидальный переменный ток утечки, появляющийся мгновенно или нарастающий постепенно. Когда пороговое значение тока превышает норму, он разрывает защищаемую линию.
Тип А. Этот класс приборов также реагирует на мгновенное возникновение и постепенное увеличение тока, причем как переменного, так и постоянного (пульсирующего). Дифавтомат срабатывает при достижении значения уставки.
Тип В. В данном случае прибор срабатывает при наличии постоянного, переменного или выпрямленного тока утечки. Это не зависит от того, как происходит превышение порогового значения — мгновенно или постепенно.

По времени срабатывания

Здесь подразумевается задержка времени срабатывания. Выделяют два типа дифавтоматов при такой классификации:

Селективные. Время задержки составляет 0,15-0,5 секунды, устройства имеют значения отключающего тока от 100 до 500 мА. Такие приборы служат защитой от пожаров или нарушений изоляции электропроводки.
Мгновенного действия. Срабатывание происходит за тысячные доли секунды (0,015 секунды), а значение отключающего тока находится в пределах 6-30 мА. Дифавтоматы защищают от всех видов аварий электропроводки.

Принцип действия дифавтоматов: как работает прибор в разных ситуациях

Дифференциальные автоматы призваны защищать электропроводку при возникновении аварийных случаев. Причины, по которым обычно “выбивает” дифавтомат, делят на 3 категории: дефект в приборе, некорректная нагрузка и проблемы в контролируемой зоне. При этом в разных видах чрезвычайных ситуаций устройство ведет себя по-разному.

Для понимания того, как прибор реагирует на аварии, нужно знать, как он работает в нормальном состоянии.

Нормальный режим

При исправной работе дифавтомата ток проходит от фазного провода или жилы кабеля к катушке соленоида. При этом кабель должен быть подключен сверху к винтовому зажиму клеммы “1”. Затем заряд движется по подвижному и неподвижному контактам, через гибкую связь, по биметаллической пластине и проводам первичной обмотки трансформатора. После этого возвращается на нижний фазный винтовой зажим клеммы “2”, и через жилу кабеля к нагрузке.

В обратном направлении ток проходит от нагрузки и через жилу кабеля, который подключен к нижней клемме, а также через гибкую связь к подвижному контакту, по неподвижному контакту и по виткам нулевого провода первичной обмотки трансформатора. В результате он приходит к верхней клемме дифавтомата.

Короткое замыкание

В этой ситуации отключением нагрузки занимается электромагнитный расцепитель. Если ток, протекающий через обмотку, сильно превышает значение номинального тока, в катушке мгновенно образуется сильное магнитное поле. Оно приводит якорь в движение, который надавливает на рычаг спускового механизма. Он срабатывает и отключает нагрузку, предотвращая появление замыкания.

В момент размыкания между подвижным и неподвижным контактами может возникнуть дуговой разряд, который движется в сторону дугогасительной камеры. Затем разряд соприкасается с пластинами, разделяется и затухает. При этом избыточное давление и газовыделения, возникшие при горении дуги, выходят наружу через специальное отверстие в корпусе, а затем и в электрощитке.

Перегрузка

В ситуации защиты от перегрузки участвует тепловой расцепитель. Если через дифавтомат протекает ток, который превышает номинальные значения в 13-45% (при горячем и холодном состоянии), биметаллическая пластина нагревается и постепенно начинает выгибаться. Изогнувшись под определенным углом, она давит на рычаг спускового механизма, что приводит к отключению дифавтомата.

Для того, чтобы тепловой расцепитель сработал, требуется больше времени, чем при срабатывании электромагнитного аналога. Однако тепловой вариант более точный и поддается тонкой настройке.

Ток утечки

Этот вид аварии возникает вследствие пробоя изоляции кабеля. В трансформаторе образуется магнитный поток, который вызывает напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Оно, в свою очередь, подается на поляризованное реле через выпрямительное устройство, и при превышении предельных значений тока утечки дифавтомат срабатывает и отключается.

В случае, если заземление отсутствует, то дифавтомат не будет реагировать на ток утечки до тех пор, пока в цепи не возникнет утечка на землю. Это может произойти, если человек дотронется до металлического корпуса электроприбора. При касании возникает разность токов, которая и приводит к срабатыванию устройства.

Выбор дифавтомата: что нужно учитывать

Дифавтоматы защищают от возникновения чрезвычайных ситуаций в электропроводке и могут заменить автоматические выключатели и УЗО. Это удобно, поскольку такая универсальность приборов позволяет сэкономить пространство в распределительном щитке. При этом устройства отличаются по функционалу и назначению, и при выборе прибора необходимо смотреть на все показатели.

Учитывать фазность. Дифавтомат — аппарат защиты, который нужно подбирать исходя из фазности сети. Так, трехфазные приборы имеют 3 полюса для подключения фаз и 1 полюс для нулевого проводника. Такой аппарат довольно крупногабаритный и занимает 6-7 модулей. Однофазные же устройства занимают 3-4 модуля, и являются более компактными.
Выбирать номинал по напряжению и току утечки. В первом случае нужно обращать внимание на фазность и цифровой показатель вольт. При токе утечки же ключевым показателем является миллиампер, где 10 мА применяются для розеток, а 30 мА — для групповых сетей.
Смотреть на характеристику расцепителей. В данном случае важно учитывать номинал токовой нагрузки. В бытовых помещениях чаще используют приборы класса С, а для розеточных сетей устанавливают С16. Еще реже применяют классы В, которые по своим характеристикам являются слабее.
Проверить защиту от обрыва нулевого проводника. Для работы встроенного УЗО требуется электрическое питание блоку дифференциальной защиты, которое берется именно с ввода аппарата. Чтобы защита сработала, необходимо напряжение. Если же защиты нет, то может произойти утечка.
Уточнить температурный режим использования. Большинство дифавтоматов рассчитаны на работу внутри помещений, и для них предусмотрен режим от -5°C до + 35°C. Некоторые приборы устанавливают на улице — тогда следует подбирать устройство с диапазоном работы от -25°C до +40°C.
Подобрать тип конструктивного исполнения. Дифавтоматы бывают электромеханическими и электронными. В первом случае они работают даже когда пропадает питание. Электронные же устройства требуют питания, которое берется с фазного провода, а при пропадании фазы — теряют способность работать.
Убедиться в наличии маркеров причины сработки. В дифавтоматы должны быть встроены флажки, которые показывают причину сработки прибора. Если отключение вызвано перегрузкой, то индикатор остается наравне с корпусом, если же произошел ток утечки, то флажок выступает на небольшое расстояние от корпуса.

Дифференциальные автоматы широко применяются для защиты электропроводок практически везде — в быту, на предприятиях и промышленных объектах. Они ничем не уступают аналогичным автоматическим выключателям и УЗО, поэтому в их применении нет никаких ограничений. Приобретать устройства следует исходя из назначения помещения, а для монтажа лучше обратиться к специалистам.