Дифавтомат (УЗО) принцип работы + схема подключения

Дифавтомат (УЗО) – принцип работы + схема подключения

Дифавтомат — устройство мониторинга остаточного тока или защитного отключения (УЗО). Также нередко упоминается выключателем дифференциального тока. Электрический прибор часто применяют в схемах низковольтных электроустановок как средство защиты от поражения электротоком. По сути, налицо конструкция контроля несимметричного тока, проходящего через токоведущие проводники распределительных цепей. Конструкцией обеспечивается моментальное отключение напряжения по факту обнаружения опасных токовых значений.

Дифавтомат — принцип действия электроприбора

Каждый дифавтомат (система защитного отключения) имеет три основных схемных компонента:

  1. Суммирующий трансформатор,
  2. Реле отключения,
  3. Механизм переключения.

Функционал всех деталей в целом заключается в обнаружении и оценке остаточных токовых значений с последующим прерыванием подачи питания, когда остаточная величина превышает определённое значение.

Для правильной работы дифавтомата все токоведущие проводники защищаемой цепи (или, как минимум количество, необходимое для правильной работы устройства) необходимо пропускать через суммирующий трансформатор.

TDM SQ 0221

Дифавтомат (УЗО) – принцип работы + схема подключения + обозначения на корпусе
Корпусные обозначения на дифавтомат: 1 — напряжение рабочее; 2 — тип напряжения; 3 — температура окружающей среды; 4 — номинальный остаточный ток; 5 — характеристика отключения; 6 — отключающая способность; 7 — состояние (вкл, откл); 8 — класс энерголимита; 9 — тип устройства

Дифавтомат действует по принципу сравнения потенциалов токоведущих проводников, проходящих через суммирующий трансформатор. В нормальных условиях (отсутствие замыкания фазы на землю) суммарные (мгновенные) токовые значения равны нулю.

Магнитный поток от различных рабочих проводников индуцируется внутри сердечника суммирующего трансформатора дифавтомата, сумма мгновенных значений равна нулю (векторная сумма).

Только когда фиксируется потенциал тока земли, определённая часть потенциала начинает течь за пределы токоведущих проводников, чем создаётся состояние дисбаланса. Таким состоянием вызывается возбуждение соответствующего магнитного потока внутри сердечника суммирующего трансформатора. Выходная обмотка генерирует потенциал, который активирует реле отключения и даёт импульс для отключения контактов дифавтомата.

Конструкция суммирующего трансформатора дифавтомата

Один из компонентов устройства – суммирующий трансформатор, как правило, выполняется в виде кольцевой структуры. Материалом такой структуры является пермалой — магнитный материал. Правда, некоторое современное исполнение предполагает использование специальных магнитных материалов, обладающих нанокристаллической структурой.

Ядром дифавтомата с характеристикой независимой от напряжения, является реле отключения с постоянным магнитом. В состоянии покоя якорь реле стабильно удерживается. Если же в катушке возбуждения наводится потенциал, сила притяжения постоянного магнита ослабевает, сила пружины отбрасывает якорь реле.

Благодаря простоте конструкции и практически проверенной надёжности, поляризованные реле такого типа применяются чаще всего.

Механизм переключения дифавтомата высокочувствителен, но конструкция гарантирует достаточное усилие на контакты. Надёжная работа обеспечивается при любом монтажном положении. Каждый токовый проводник нагрузки обеспечивает проводку номинального тока в течение всего срока службы.

GEYA GYL8 25A

Дифавтомат (УЗО) – принцип работы + схема подключения трансформатора тока
Схематично подключение защитного проводника при прокладке кабеля через трансформатор тока: 1 — защитный проводник PE; 2 — проводники рабочего питания; 3 — датчик остаточного тока

Расстояние между сработавшими контактами прибора, как правило, обеспечивает безопасную электрическую изоляцию. В свою очередь, контактная группа выполняется защищённой от импульсных токов и коротких замыканий с токовым потенциалом КЗ.

Для многополюсных типов устройств контакты нейтрального проводника N замыкаются «до» и размыкаются «после» контактов линейного проводника L. Причина заключается в ограничении нежелательных скачков напряжения на фазах. Все дифавтоматы оборудуются тестовым устройством, состоящим из тестовой кнопки (Т) и сопротивления (R), зависящего от рабочего напряжения.

Кнопка тестирования всегда остаётся доступна пользователю. При активации кнопки остаточный токовый потенциал моделируется посредством тестового резистора, через который ток течёт за пределы суммирующего трансформатора.

Чувствительные дифавтоматы обеспечивают защиту от смертельного исхода на случай возникновения остаточного тока, то есть потенциала текущего вне дифавтомата. Однако функциональный принцип дифавтоматов не обеспечивает реакцию на ситуации короткого замыкания только между двумя токоведущими проводниками. Например, в случае короткого замыкания рабочих проводников.

Стандартные технические параметры на дифавтомат

Номинальный остаточный рабочий ток (IΔn): потенциал срабатывания в определённых условиях. Это значение указано непосредственно на корпусе автомата. По сути, основной параметр устройства защитного отключения, с которым связаны условия защиты от опасного прикосновения.

Остаточный дифференциальный ток (): действующее значение результирующего вектора мгновенных токовых значений главной цепи дифавтомата. Фактически — любое значение, меньшее, равное или превышающее значение IΔn.

Остаточный ток без отключения (IΔno): потенциал, при котором (включая более низкие значения) дифавтомат при определённых условиях не сработает. Определяется порогом 0,5 IΔn. Номинальная и дифференциальная величины, предварительно устанавливаются на заводе-изготовителе на 0,75 IΔn.

Предельное время задержки (tΔa): максимальное время, в течение которого дифавтомат подвергается воздействию более высокого остаточного токового потенциала, по сравнению с номинальным значением IΔn.

 

В момент задержки дифавтомат не реагирует на остаточный потенциал. Основным параметром аппарата является номинальный рабочий ток утечки IΔn. Нормализованные значения в амперах:

  • 0,01
  • 0,03
  • 0,1
  • 0,3
  • 0,5
  • 1

Если остаточное значение достигает величины 100% IΔn или более, дифавтомат отключится. Если остаточное значение тока меньше величины 50% IΔn, устройство не отключается.

МОЩНЫЕ 25А+

Дифавтомат (УЗО) – принцип работы + схема подключения на два поля
Схема подключения на цифровой комбинированный выключатель RCBO с сигнализацией уровня остаточного тока в качестве практического примера: A — однополюсная; B — двухполюсная

Таким образом, дифавтомат срабатывает от 50% до 100% IΔn. Практически это означает, что при чувствительности аппарата на уровне 30 мА, отключение автомата активируется уже после достижения тока утечки на землю на уровне 15 мА. Такое состояние вызывает проблемы на электроустановках с более высокими токами утечки, что увеличивает применимость автоматов в таких цепях.

Электрический воздушный компрессор, 220В/110В 30 мпаЭлектрический воздушный компрессор высокого давленияЭлектрический воздушный насос высокого давления

Приспособление тестирования (тестовая кнопка)

Каждый дифавтомат оборудуется доступной и чётко обозначенной кнопкой тестирования. Функциональность прибора проверяется посредством этой кнопки через регулярные промежутки времени, в соответствии с рекомендациями производителя. Как правило, тест необходимо выполнять один раз в месяц.

Для новых типов приборов с повышенной эксплуатационной надежностью, этот интервал составляет от шести месяцев до одного года. Схема тестовой кнопки устроена таким образом, чтобы генерировать остаточное токовое значение, превышающее номинальное остаточное токовое значение IΔn.

Стандарты на продукцию предписывают, что при номинальном напряжении магнитный поток, создаваемый в суммирующем трансформаторе, не должен превышать в 2,5 раза поток, создаваемый номинальным остаточным значением IΔn. Испытательное устройство должно оставаться работоспособным при напряжении, равном 0,8 номинального значения.

СТАБИЛИЗАТОР

Дифавтомат (УЗО) – принцип работы + схема подключения на четыре поля
Ещё один схематический пример на подключение через четыре полюса (тип B) с поддержкой сигнализации уровня дифференциального тока (серия FRBdM)

Четырёхполюсные приборы допустимо применять также в цепях с меньшим количеством токоведущих проводников. В то же время проводники необходимо корректно подключать на клеммы, чтобы обеспечить функцию испытательной цепи.

Тестовая схема типовых конструкций рассчитана под напряжение 400 вольт. Вместе с тем тестовая схема работает с фазным напряжением 230 вольт. Универсальным решением является подключение всех входных зажимов ко всем токоведущим проводам сети, и только необходимое количество проводов может быть подключено к выходным клеммам.

Видео-обзор отечественного дифавтомата + тестирование

Ниже на видеоролике рассматривается одна из версий аппарата отечественного производства. В рамках обзора показан простой способ проверки дифавтомата на работоспособность:


При помощи информации: Eaton