Дифференциальный автомат. Электромеханические или электронные. Технические характеристики

Что такое автоматический выключатель? Устройство, защищающее электропроводку и электроприборы от коротких замыканий и перегрузок. Что такое УЗО? Это другое устройство, реагирующее на ток утечки, возникающий при ухудшении изоляции или прикосновении человека к токоведущим частям.

Эти приборы разного принципа действия, но объединены одной задачей: защитить электрооборудование и потребителя от проблем, возникающих при авариях в электрической сети. Устанавливаются они в распределительных или групповых щитках, к ним подключаются кабельные линии, идущие к розеткам.

От коротких замыканий и перегрузок кабельные линии защищают всегда. Но при необходимости обеспечить защиту от утечки приходится устанавливать УЗО как дополнительное защитное устройство.

ПУЭ обязывает устанавливать УЗО в случаях:

• когда потребители (розетки) находятся вне помещений (на улице);
• для защиты розеток и потребителей в помещениях с повышенной опасностью (ванные комнаты, душевые);
• в случае, когда автоматические выключатели не смогут эффективно защитить из-за низких токов короткого замыкания.

Последний пункт требует пояснений. Чем дальше потребитель от источника энергоснабжения (трансформатора на подстанции), тем большая длина электропроводки между ними. Проводники обладают электрическим сопротивлением, поэтому между источником и приемником оно вырастает. При коротком замыкании ток, проходящий по электропроводке, ограничивается небольшим внутренним сопротивлением источника (сопротивлением вторичной обмотки трансформатора) и эквивалентным сопротивлением проводников между точкой КЗ и источником.

Поэтому величина тока короткого замыкания убывает с увеличением расстояния от подстанции. В удаленных точках возможна ситуация, когда автомат не почувствует этот ток. Конечно, с выдержкой времени сработает его тепловая защита. Но при замыкании на корпус, соединенный с РЕ-шиной щитка, на это время он окажется под опасным для жизни потенциалом. Этого допустить нельзя, для этого ПУЭ и предписывает защищать такие потребители УЗО.

ПУЭ запрещает устанавливать УЗО без установки последовательно с ним автоматического выключателя. Поэтому при применении дифференциальной защиты кабельную линию защищают два аппарата. В щитке появляются дополнительные провода, его сложность немного увеличивается. К тому же УЗО занимает еще и дополнительное место на DIN-рейке. А если его и так не хватает?

Для упрощения конструкции распределительных щитков и компактного размещения элементов внутри них применяются дифференциальные автоматические выключатели. В их корпусе установлены устройства защиты и от замыканий, и от перегрузок, и от токов утечки. По сути это – автоматический выключатель и УЗО в одном корпусе.

Технические характеристики дифференциальных автоматов

Дифференциальный автомат имеет технические характеристики, свойственные и автоматам, и УЗО.

Номинальный ток. Под ним подразумевается максимально возможный ток, который способна пропустить контактная система прибора без его повреждения. Эта же величина используется для расчетов других характеристик устройства.

Характеристика срабатывания отсечки. Самые распространенные:

Маркируется нанесением соответствующей буквы перед цифрой, означающей номинальный ток.

Пример:

С40 – номинальный ток дифавтомата 40 А, отсечка работает в пределах (5-10)∙40 = 200-400 А.

Значение тока для конкретного устройства лежит в этом диапазоне. Узнать его можно только путем измерения с помощи устройств, способных выдавать и измерять такие токи.

Дифференциальный ток срабатывания. Принимает значения:

Эта цифра – верхний потолок значения тока утечки, при котором дифавтомат сработает. Реальный ток измеряется специальными устройствами, моделирующими возникновение дифтока и измеряющими его значения в момент срабатывания.

Тип устройства защитного отключения. Маркируется буквенным индексом или рисунком.

Означает, на какую форму кривой тока реагирует устройство защитного отключения дифавтомата.

Также, как и УЗО, дифференциальные автоматы выполняют и селективными. Отличаются от обычных они только наличием выдержки времени на отключение и повышенной электродинамической устойчивостью.

Применяют селективные дифавтоматы в качестве вводных защитных аппаратов. Выдержка времени нужна им, чтобы дать отключить дифференциальный ток устройствам, подключенным после вводного. Если этого не происходит, срабатывает селективный автомат. Электродинамическая устойчивость – это максимальный ток короткого замыкания, выдерживаемый устройством без повреждения. У селективных дифавтоматов она увеличена, чтобы они без труда переносили длительные аварийные режимы с большими токами.

Маркируются селективные дифавтоматы буквами, в зависимости от задержки на срабатывание.

Электромеханические или электронные – какие лучше?

По аналогии с УЗО, дифавтоматы изготавливают либо с электромеханическим устройством защитного отключения, либо с электронным.

Электромеханическое устройство не требует для работы дополнительного электропитания. Энергия для срабатывания катушки отключения, выводящей дифавтомат из включенного состояния, берется от источника тока утечки. Поэтому дифференциальный трансформатор, регистрирующий эти токи, у электромеханических устройств имеет большие габариты. Его задача: не только почувствовать утечку, но и преобразовать ее небольшую величину в напряжение, достаточную для срабатывания устройства.

Большие габариты трансформатора увеличивают размеры устройства в целом. Поэтому объем, занимаемый ими в щитке, больше, чем у электронных.

Электронные дифавтоматы, помимо датчика тока утечки и отключающей катушки, содержат электронную схему с усилителем сигнала. Небольшой по величине сигнал от датчика увеличивается до амплитуды и мощности, достаточной для работы катушки расцепителя.

Эти дифавтоматы компактнее, а значит ли, что они лучше? На самом деле компактностью их достоинства и ограничиваются. Есть ситуации, в которых этот прибор не поможет.

При обрывах нуля питающей линии дифференциальные автоматы и УЗО с электронной схемой управления становятся бесполезными. Напряжение питания электроники пропадает, она не работает и не способна отключить устройство. А необходимость в этом в такие моменты более, чем актуальна. При обрывах нулевых проводников в сетях происходит перераспределения величин напряжения между фазами. На фазах с большей нагрузкой напряжение уменьшается. Хуже всего, что на ненагруженных фазах напряжение может увеличиться до 380 В включительно. Вынесет дифавтомат такой режим или нет – вопрос спорный.

А результатом такого режима работы могут быть и пробои изоляции на корпуса электроприборах, устранять и локализовывать которые как раз и призваны дифавтоматы и УЗО. Если они полупроводниковые, то реакции от них ждать не стоит.

Поэтому, несмотря на компактность, применять такие приборы следует только в комплекте с реле напряжения.

Как отличить дифавтоматы и УЗО с электронной схемой управления от электромеханических? На передней панели этих устройств нанесена их схема. Если в ней присутствует значок усилителя, то прибор – электронный, если нет – электромеханический.

Убедиться в том, что дифавтомат электромеханический, можно с помощью несложного теста с применением пальчиковой батарейки. Для этого подключаем к ней провода и касаемся ими выводов одного из полюсов защитного устройства, перед этим включив его. Электромеханический дифавтомат отключится, электронный нет – ведь ему для работы нужно еще и 220 В питания. Дополнительно можно определить и тип устройства по роду дифференциального тока. Приборы типа «А» отключаются при любой полярности тока от батарейки. Приборы типа «АС» срабатывают только при определенной полярности. Поэтому, если первоначально тест не удался, не делайте поспешных выводов о полупроводниковом характере начинки прибора, а попробуйте поменять полярность подключения проводников.

Два прибора или один?

Применение дифференциальных автоматов с виду оправдано: и схема подключения проще, и место в щитке экономится. Но у этой медали есть и обратная сторона.

Начнем со стоимости. Цена одного дифференциального автомата перевешивает сумму цен автоматического выключателя и УЗО. Если это не так, то рассматриваемый прибор произведен малоизвестной фирмой. А удешевление продукции возможно только в ущерб ее качеству.

Второй фактор связан с необходимостью замены вышедшего из строя устройства. А такое случается не только с дешевыми поделками, но и с продукцией известных и раскрученных фирм. Никто не застрахован от поломки. Добавим, что чем сложнее устройство прибора, тем больше вероятность его выхода из строя.

Если сломался дифференциальный автомат, то его придется поменять целиком, если кто-то из тандема автоматический выключатель – УЗО, то замене подлежит неисправный элемент. Его партнер останется в работе, а владелец потратит деньги только на покупку для него нового напарника.

Еще одно неудобство в эксплуатации дифференциального автомата: невозможно по его состоянию определить, из-за чего произошло отключение. А это важно знать перед тем, как искать причину срабатывания. Конечно, если поломка произошла при включении в розетку вилки от утюга – вопросов нет. Но если отключение произошло внезапно, без вмешательства жильцов квартиры, а после включения дифавтомата все осталось по-прежнему – тут впору задуматься. А если такие отключения стали регулярными? Что искать: короткое замыкание или повреждение изоляции? Алгоритмы поиска этих неисправностей отличаются друг от друга.

Для тандема автомат–УЗО вопросы такого характера не возникают. Отключился автомат – ищем короткое замыкание, а если при попытке включить его снова сразу после срабатывания он не желает взводиться, то виной всему – перегрузка. Если отключилось УЗО – где-то есть утечка. Работа связки автомата с УЗО намного показательней, чем дифавтомата.

Некоторые производители устанавливают в корпусах своих дифавтоматов устройства индикации срабатывания дифференциальных элементов. Некоторые – но не все.

Все сказанное выше – не повод совсем отказываться от дифференциальных автоматических выключателей. Иногда их установка оправдана. Ведь специалист разберется с причинами проблем с электропроводкой, даже не зная, от чего и как отключился аппарат защиты. При количестве отходящих линий в щитке более десяти сопоставить автоматические выключатели линий их же УЗО затруднительно. Нагляднее иметь один элемент, защищающий отходящую линию, чем два, да еще и расположенных в разных углах и рядах.

И намного компактнее установить в стандартный пластиковый бокс на 4 модуля дифференциальный автомат, чем устанавливать для этой цели модульный щиток на 12 модулей. Затем ставить в него трехполюсный автоматический выключатель и трехполюсное УЗО, закрыв неиспользуемые отверстия. Оставшееся место (половина объема щитка) будет простаивать.

Поэтому вопрос о применении дифавтомата или связки автомата с УЗО решать следует при проектировании конкретного объекта, взвесив все доводы «за» и не забыв, что есть и «против».