Диференціальний струм. Диференціальний автомат: характеристики, призначення

Для більш легкого розуміння диференціального струму слід розглянути один фізичний процес. Коли відбувається дотик до ізольованої струмоведучої лінії, чому відсутнє ураження електричним струмом? Відповідь очевидна: ізоляція не дає струму текти через людське тіло. Але якщо жилу оголити, встати на ізолюючу підкладку і доторкнутися до проводу? Ефект той самий – електричного удару немає. Підкладка не дає ланцюга замикатися через тулуб на землю.

Поняття диференціального струму

В природі немає такого фізичного процесу, як диференціальний струм. Це поняття є векторною величиною, вираженої як сума струмів, присутніх в ланцюзі, взятих у значенні среднеквадратичном. Щоб з'явився диференціальний струм, повинен відбутися фізичний процес, який називається струмом витоку. Але необхідно, щоб була дотримана одна умова: корпус обладнання, де з'явився струм витоку, повинен бути з'єднаний з землею. В іншому випадку, якщо тіло не заземлено, то виникнення струму витоку не призводить до появи диференціального струму. І вимикач диференціального струму (ВДТ) не спрацює.

Зв'язок між диференціальним і струмом витоку

Коли відбувається витік струму в ланцюзі, то він переходить на елементи, що мають струмопровідний матеріал (корпуси з металу для приладів, опалювальні труби та ін) з частин, перебувають під напругою (електричні схеми, дроти). Під час цих витоків короткозамкнених ділянок немає. І тому відсутній факт порушення працездатності ланцюга (явне її ушкодження). Так як диференціальний струм, якщо виразити математично, являє собою різницю (в векторному значенні) між струмом на виході джерела і струмом після навантаження, то зрозуміло, що він практично ідентичний струму витоку. Але якщо останній реально існує при порушенні, наприклад, ізоляції, підвищеної вологості середовища, через яку він може пройти, або ще чого-небудь, то диференціальний струм з'являється при з'єднанні із землею.

Відключає та неотключающий диференційні струми

Під струмом спрацьовування (або відключає) розуміють такий диференціальний струм, перебіг якого призводить до відключення ВДТ при витоках в ланцюзі. Струм, перебіг якого допустимо в ланцюзі пристрої захисного відключення (УЗО) і не відбувається його спрацьовування, називається диференціальним неотключающим струмом. У навантаженої ланцюга, де працюють пристрою імпульсного типу: випрямлячі, дискретні цифрові прилади для регулювання потужності – все це сучасна побутова техніка, присутні фонові диференційні струми. Але такі струми не є струмами пошкодження, і електричний ланцюг в цьому випадку не можна відключати. Тому поріг спрацьовування УЗО обраний таким, щоб не реагувати на робоче значення фону, а відключати струм витоку, що перевищує цю величину.

УЗО або диференціальний автомат

Для того щоб захистити ланцюг від замикання на землю струмів великої величини, розроблені спеціальні автоматичні вимикачі. Схема пристрою постійно тестує контрольовану ланцюг на наявність електричних витоків. Як тільки сума векторних значень струмів лінійних стане більше нуля і перейде межу чутливості приладу, він відразу відключить ланцюг. Такі системи ставлять і в однофазних, і в трифазних лініях.

Характеристики диференціальних вимикачів

Різні модифікації пристроїв захисних відрізняються один від одного по:

особливостям конструкції;

увазі струму витоку;

параметрами чутливості;

швидкодії.

В залежності від конструктивних особливостей бувають:

Пристрої ВДТ (диференціальний вимикач), де відсутній захист від великих струмів. Вони реагують на струми витоку, але щоб забезпечити захист їх схеми, послідовно потрібно включати запобіжники.

Пристрій АВДТ, де передбачений вимикач автоматичного типу. Це універсальні прилади з подвійною функцією – для захисту від КЗ і перевантажень, а також контролю витоків.

Пристрій БДТ з можливим підключенням спрацьовування автомата в точці підключення. Прилад, призначений для спільної установки з автоматичним вимикачем. Його конструкція розроблена таким чином, що допускає тільки одноразове з'єднання з автоматом.

В залежності від форми струмів витоку, розроблені групи захисних пристроїв наступної модифікації:

AC – пристрої, що працюють із змінним синусоїдальним струмом. Вони не реагують на диференціальні імпульсні струми, які виникають у момент включення, наприклад, ламп люмінесцентних, рентгенівських апаратів, пристроїв для обробки інформаційних сигналів, перетворювачів на тиристорах.

A – прилади для захисту від пульсуючого постійного і змінного струму. Не розпізнають пікові значення витоків імпульсних диференціальних струмів. Вони працюють в ланцюгах випрямлячів електронного типу, регуляторів фазо-імпульсного перетворення. Запобігають витоку на землю пульсуючого електрики, в якому є постійна складова напруги.

B – системи, що працюють з змінними та постійними і пульсуючими струмами витоку.

По чутливості диференціальний вимикач має наступні типи:

Системи низькочуттєві, які відключають ланцюг при непрямому дотику.

Системи з чутливістю високого порядку. Захищають, якщо відбулося прямий дотик до струмопроводу.

Протипожежного дії.

За часом, який потрібен для спрацьовування пристрою:

Дії миттєвого.

Швидкодіючі.

Для загального призначення.

Із затримкою – селективного типу.

Прилади захисту струму диференціального селективного пристрої здатні відключати лише ту частину обладнання, де відбулося порушення.

Як працює вимикач диференціального струму

УЗО складається з сердечника у вигляді кільця і двох обмоток. Ці обмотки абсолютно однакові, тобто виконані проводом одного перерізу і кількість витків ідентично. Через одну обмотку проходить струм у напрямку входу навантаження, а далі через навантаження повертається на другу обмотку. Так як в кожній навантаженні проходить номінальний струм, то підсумовані струми на вході і на виході, за Киргофу, повинні бути рівні. У підсумку струми створюють в обмотках однакові магнітні потоки, спрямовані в протилежному напрямку. Ці потоки компенсують один одного, і система залишається в нерухомому стані. Якщо тільки з'явився струм витоку, то магнітні поля будуть різними, спрацює реле диференціального струму, що призведе до розмикання електричних контактів. Електрична лінія буде повністю знеструмлена.

Де застосовується пристрій захисне диференціального струму

У сучасному будівництві та електричному обладнанні площ, а також при реконструюванні все більше застосовують пристрої, що відключають диференціальний струм. Це обгрунтовано підвищенням безпеки експлуатації електричних мереж, а також зниженням травматизму. УЗО застосовують:

будівлях громадського призначення: навчальних закладах, будинках культури, лікарнях, готельних комплексах, спортивних закладах;

будинках індивідуальних житлових і багатоквартирних: будинках, дачах, гуртожитках, підсобних будівлях;

торгових площах, особливо виготовлених на основі металоконструкцій;

будівлях адміністративного призначення;

промислових підприємствах.

Варіанти схем підключення ПЗВ

Захисний пристрій диференціального струму випускають на різне число контрольованих фаз. Бувають однофазні, двофазні і трифазні вимикачі диференціального струму. Якщо лінія однофазна і потрібно підключити до неї УЗО і автоматичний вимикач одинарний, то не має принципової різниці, що ставити в першу чергу. Всі ці прилади ставляться на вході ланцюга. Просто зручніше ставити спочатку автомат на фазу, а вимикач диференціального струму. Так як навантаження тоді підключається до обох контактів УЗО, замість фази - на автомат, а замість нуля - на захисний пристрій. Якщо основна лінія ділиться на кілька ліній з навантаженнями, то ПЗВ ставлять спочатку, а далі на кожну лінію свій автоматичний вимикач. Важливо, щоб номінальний струм, який може пропустити УЗО, був більше струму спрацювання автомата, інакше захистити сам пристрій не вийде.

Висновок

Всі роботи по організації електричної проводки і систем захисту ланцюгів краще довірити професійним електрикам! Своїми руками можна збирати тільки нескладні електричні схеми, а підключаючи захисні пристрої, чітко слідувати інструкції. Зазвичай кожен контакт має відповідне маркування.