Дифавтомат – УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе

При использовании электроэнергии рано или поздно возникают нештатные ситуации, например: перегрузки, короткие замыкания и утечки тока. Для защиты от них применяют автоматические выключатели и устройства защитного отключения (сокращённо УЗО) вместе или по отдельности. А чтобы защитить проводку и от перегрузок с короткими замыканиями, и от утечек, сэкономив место в электрощите, используют автоматические выключатели дифференциального тока (АВДТ), они же дифавтоматы. Это устройства выполняют функции автоматических выключателей и УЗО.

В этой статье я хочу рассказать, что такое дифавтомат и чем он отличается от обычного автомата или от УЗО. Но прежде давайте разберемся, какие бывают аварии в электросети и как им противодействовать.

Дифавтомат – УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе

Автоматический выключатель и защита от сверхтока

Начнём с того, что для каждого участка электросети или проводки есть определённый номинальный ток, и он зависит от того, какое сечение у проводников на этом участке. Любой ток больше номинального называется сверхтоком. Последний может возникнуть из-за короткого замыкания или когда подключают нагрузку мощнее, чем рассчитана проводка.

Дифавтомат – УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе

Проводник при протекании тока всегда греется. При номинальном токе проводник успевает отдавать тепло окружающей среде, и его температура остаётся в нормальных пределах. Когда по проводнику протекают сверхтоки, он не успевает отдать тепло, поэтому температура токопроводящей жилы растёт. При этом увеличение температуры тем быстрее, чем больший ток по ней протекает. В итоге доходит до значений, при которых изоляция жилы плавится.

В многожильном кабеле повреждаются оболочки жил, в результате чего они соприкасаются и случается короткое замыкание, из-за которого ток в цепи ещё больше возрастает. Если не остановить этот лавинообразный процесс, то раскалённые жилы буквально сплавляются и легко могут поджечь поверхность, по которой они проложены. Это особенно опасно в деревянных постройках.

Чтобы этого избежать, используют автоматические выключатели, или как их чаще называют, автоматы. Это такие защитные коммутационные аппараты, которые размыкают цепь, когда ток в цепи становится больше номинального. Но отключение происходит не мгновенно — чем больше ток в цепи, тем быстрее автоматический выключатель разомкнёт цепь и отключит защищаемый участок.

Для «реагирования» на повышенный ток в автомате устанавливают два элемента: электромагнитный и тепловой расцепители.

  • Электромагнитный расцепитель реагирует на короткие замыкания, когда ток в цепи в 3, 5 и более раз превышает номинальное значение. Ток, при котором сработает электромагнитный расцепитель, зависит от время-токовой характеристики конкретного аппарата.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос эксперту
Время-токовые характеристики обозначаются латинскими буквами B, C, D и другими. Чем дальше по алфавиту буква, тем больший ток должен быть для срабатывания электромагнитного расцепителя.
  • Тепловой расцепитель реагирует при меньших перегрузках, например, когда ток в цепи превышает номинальный на 13% и более. Чем больше ток, тем сильнее греется тепловой расцепитель и тем быстрее отключит цепь. Например, при превышении номинального тока на 45% он сработает в течение 1 часа.

Интересно: величина 13% взята не из воздуха, это ток условного нерасцепления (1.13In), согласно ГОСТ Р 31225.2.1 (ГОСТ 51327.1), по которому изготавливаются все дифференциальные автоматические выключатели. А превышение в 45% — это ток условного расцепления, при котором автоматический выключатель отключит нагрузку в течение 1 часа.

к содержанию ↑

УЗО для защиты от дифференциального тока

Если посмотреть определение по ГОСТ 31255.2.1 (ГОСТ 51327.1), то дифференциальный ток – это действующее значение векторной суммы мгновенных значений токов, протекающее в главной цепи АВДТ. Не слишком понятно, не так ли? Давайте разбираться!

Векторная сумма мгновенных значений токов – это сумма токов с учётом их направления. То есть условно ток, который протекает по фазному проводнику, берётся со знаком «плюс», а ток в нулевом проводнике – со знаком «минус». Если эти токи равны, то их векторная сумма равна нулю:

10 А — 10 А = 0 А

А если токи хоть немного отличаются, то сумма уже не будет равной нулю:

10 А – 9.97 А = 0.03 А = 30 мА ≠ 0

Само слово «дифференциальный» значит «отличающийся, различный, разностный». То есть такой ток, величина которого отличается в каждом из полюсов источника питания (в фазном и нулевом проводе) из-за его утечки, например, на землю. Подобное может произойти, если изоляция обмотки двигателя повредилась и касается заземлённого статора или если корпус и его изолирующий наполнитель ТЭНа повредились, и нагревающая нихромовая нить напрямую касается корпуса или есть электрический контакт через воду.

Если корпус заземлён, утечка произойдёт через защитный проводник, защемляющую шину в заземлитель.

Дифавтомат – УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе
Утечка на землю через заземление (Iу – ток утечки, Rи – сопротивление изоляции, R – сопротивление нагрузки)

Если же корпус электроприбора не подключён к шине заземления, то на нём будет опасный потенциал, и утечки тока не будет. Но когда человек коснётся такого корпуса, он неизбежно получит удар током, и утечка на землю произойдёт через его тело.

Дифавтомат – УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе
Утечка через тело человека

Заземление в этом случае снизит напряжение прикосновения до безопасных значений. А чтобы прекратить подачу напряжения в случае утечки на корпус, используют выключатели, управляемые дифференциальным током.

Эти же аппараты называются «выключатель дифференциального тока» (ВДТ) или «устройство защитного отключения» УЗО.

к содержанию ↑

Дифференциальный автомат – защищает от всего

Автоматический выключатель дифференциального тока или дифавтомат – это устройство, которое совмещает в себе функции защиты от коротких замыканий и перегрузок, а также от утечки тока. Простыми словами: дифавтомат – это автоматический выключатель и УЗО в одном корпусе.

Давайте разберемся в особенностях дифавтоматов и их обозначениях. Для примера рассмотрим АВДТ32ЕМ от IEK.

Дифавтомат – УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе

На лицевой панели видим внутреннюю схему аппарата, где чётко видны элементы, отвечающие за отключение цепи при перегрузках: тепловой расцепитель обозначен красной цифрой 1, а электромагнитный расцепитель – красной цифрой 2. Силовые контакты размыкают фазный и нулевой проводник, но расцепители установлены только в фазном полюсе (автоматы такой конструкции называются 1P+N).

Дифавтомат – УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе

У дифференциальных автоматов АВДТ32ЕМ от IEK время-токовая характеристика электромагнитных расцепителей может быть двух типов: B и C. Чувствительность к перегрузке при этих характеристиках такая же, как и у обычных автоматов, то есть АВДТ32ЕМ типа В сработает при токах выше номинального в 3-5 раз, а АВДТ типа С – при перегрузках в 5-10 раз.

Дифавтомат – УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе

ВАЖНО! При подключении защитных аппаратов с такой внутренней схемой обязательно подключайте фазный провод к полюсу с расцепителями!

АВДТ32ЕМ – защищает и от утечек тока. Красной цифрой 3 на схеме и пунктирной линией выделен дифференциальный трансформатор и исполнительное реле. Как только сила тока в нуле и в фазе будет отличаться на величину, большую, чем половина от номинального дифференциального тока отключения, аппарат сразу же разомкнёт цепь и отключит неисправную линию.

ВАЖНО! Любые УЗО и АВДТ защищают, только когда вы коснулись фазы и утечка произошла через ваше тело на землю. Если вы возьметесь обеими руками за фазу и ноль, то дифференциальный ток не возникнет и никакой аппарат не сработает!

По схеме видно и то, что это электромеханический дифавтомат, а об этом же говорят буквы «ЕМ» в названии АВДТ32ЕМ.

Дифавтомат – УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе
Отличия схемы на лицевой панели у электромеханического и электронного АВДТ

Теперь разберемся, в чем эти отличия заключаются на практике. Для работы электромеханических АВДТ не нужно напряжение питания. Они срабатывают, если есть разница между токами в проводах, а для работы электронных аппаратов нужно наличие питания (фазы и нуля).

С точки зрения безопасности, разница заключается в том, что если у вас «отгорит» ноль на вводе и при этом произойдёт утечка тока или вы попадёте под напряжение по другой причине, то электронный АВДТ не сработает. У него не будет питания, а электромеханический АВДТ сработает в любом случае. Тоже самое касается и УЗО.

То есть у электромеханических дифференциальных выключателей есть следующие преимущества:

  1. Не зависят от напряжения питания, сохраняют работоспособность при обрыве нулевого проводника.
  2. Не выходят из строя от импульсного перенапряжения.
  3. Не потребляют энергию для собственного питания.

Отметим, что АВДТ32ЕМ выпускаются с разным номинальным отключающим дифференциальным током. Это могут быть 10, 30 или 100 миллиампер, что позволяет их использовать в «мокрых» линиях, на групповых линиях розеток или освещения и в качестве общего дифавтомата для нескольких групп или на вводе.

Дифавтомат – УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе

Кстати, в некоторых случаях, если во время пожара при возгорании изоляции через неё возникнет ток утечки на землю, дифавтомат также среагирует на это и отключит линию, не дав развиться пожару.

При выборе дифавтомата стоит обращать внимание на еще две характеристики: тип тока утечки, на который он реагирует (1 на иллюстрации ниже), и коммутационная способность (2).

Дифавтомат – УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе

У рассматриваемого дифавтомата АВДТ32ЕМ рабочая характеристика по виду дифференциального тока типа А – он сработает при утечках как синусоидального тока, так и постоянного пульсирующего тока. Дифавтоматы типа АС срабатывают только при синусоидальном токе.