Дифференциальный ток. Дифференциальный автомат: характеристики, назначение

Для более легкого понимания дифференциального тока следует рассмотреть один физический процесс. Когда происходит прикосновение к изолированной токоведущей линии, почему отсутствует поражение электрическим током? Ответ очевиден: изоляция не дает току течь через человеческое тело. Но если жилу оголить, встать на изолирующую подложку и прикоснуться к проводу? Эффект тот же – электрического удара нет. Подложка не дает цепи замыкаться через туловище на землю.

Понятие дифференциального тока

В природе нет такого физического процесса, как дифференциальный ток. Это понятие является векторной величиной, выраженной как сумма токов, присутствующих в цепи, взятых в значении среднеквадратичном. Чтобы появился ток дифференциальный, должен произойти физический процесс, именуемый током утечки. Но необходимо, чтобы было соблюдено одно условие: корпус оборудования, где появился ток утечки, должен быть соединен с землей. В противном случае, если тело не заземлено, то возникновение тока утечки не приводит к появлению дифференциального тока. И выключатель дифференциального тока (ВДТ) не сработает.

Связь между дифференциальным и током утечки

Когда происходит утечка тока в цепи, то он переходит на элементы, имеющие токопроводящий материал (корпуса из металла для приборов, отопительные трубы и др.) с частей, находящихся под напряжением (электрические схемы, провода). Во время этих утечек короткозамкнутых участков нет. И поэтому отсутствует факт нарушения работоспособности цепи (явное ее повреждение).

Так как дифференциальный ток, если выразить его математически, являет собой разницу (в векторном значении) между током на выходе источника и током после нагрузки, то понятно, что он практически идентичен току утечки. Но если последний реально существует при нарушении, например, изоляции, повышенной влажности среды, через которую он может пройти, или еще чего-либо, то ток дифференциальный появляется при соединении с землей.

Отключающий и неотключающий дифференциальные токи

Под током срабатывания (или отключающим) понимают такой дифференциальный ток, протекание которого приводит к отключению ВДТ при утечках в цепи.

Ток, протекание которого допустимо в цепи устройства защитного отключения (УЗО) и не происходит его срабатывания, называется дифференциальным неотключающим током.

В нагруженной цепи, где работают устройства импульсного типа: выпрямители, дискретные цифровые приборы для регулировки мощности – все это современная бытовая техника, присутствуют фоновые токи дифференциальные. Но такие токи не являются токами повреждения, и электрическую цепь в этом случае отключать нельзя. Поэтому порог срабатывания УЗО выбран таким, чтобы не реагировать на рабочее значение фона, а отключать ток утечки, превышающий эту величину.

УЗО или дифференциальный автомат

Для того чтобы защитить цепь от замыкания на землю токов большой величины, разработаны специальные автоматические выключатели. Схема устройства постоянно тестирует контролируемую цепь на наличие электрических утечек. Как только сумма векторных значений токов линейных станет больше нуля и перейдет предел чувствительности прибора, он сразу отключит цепь. Такие системы ставят и в однофазных, и в трехфазных линиях.

Характеристики дифференциальных выключателей

Различные модификации устройств защитных отличаются друг от друга по:

• особенностям конструкции;
• виду электричества утечки;
• параметрам чувствительности;
• быстродействию.

В зависимости от конструктивных особенностей бывают:

• Устройства ВДТ (дифференциальный выключатель), где отсутствует защита от больших токов. Они реагируют на токи утечки, но чтобы обеспечить защиту их схемы, последовательно нужно включать предохранители.
• Устройство АВДТ, где предусмотрен выключатель автоматического типа. Это универсальные приборы с двойной функцией – для защиты от КЗ и перегрузок, а также контроля утечек.
• Устройство БДТ с возможным подключением автомата срабатывания в точке подключения. Прибор, предназначенный для совместной установки с автоматическим выключателем. Его конструкция проработана таким образом, что допускает только одноразовое соединение с автоматом.

В зависимости от формы токов утечки, разработаны группы защитных устройств следующей модификации:

• AC – устройства, работающие с переменным синусоидальным током. Они не реагируют на дифференциальные импульсные токи, которые возникают в момент включения, например, ламп люминесцентных, рентгеновских аппаратов, устройств для обработки информационных сигналов, преобразователей на тиристорах.
• A – приборы для защиты от постоянного пульсирующего и переменного тока. Не распознают пиковые значения утечек импульсных дифференциальных токов. Они работают в цепях выпрямителей электронного типа, регуляторов фазоимпульсного преобразования. Предотвращают утечки на землю пульсирующего электричества, в котором имеется постоянная составляющая напряжения.
• B – системы, работающие с переменными, постоянными и пульсирующими токами утечки.

По чувствительности дифференциальный выключатель имеет следующие типы:

• Системы низкочувствительные, которые отключают цепь при косвенном прикосновении.
• Системы с чувствительностью высокого порядка. Защищают, если произошло прямое прикосновение к токопроводу.
• Противопожарного действия.

По времени, которое требуется для срабатывания устройства:

• Действия мгновенного.
• Быстродействующие.
• Для общего назначения.
• С задержкой – селективного типа.

Приборы защиты тока дифференциального селективного устройства способны отключать лишь ту часть оборудования, где произошло нарушение.

Как работает выключатель дифференциального тока

УЗО состоит из сердечника в виде кольца и двух обмоток. Эти обмотки совершенно одинаковы, то есть выполнены проводом одного сечения и количество витков идентично. Через одну обмотку проходит ток в направлении входа нагрузки, а далее через нагрузку возвращается на вторую обмотку. Так как в каждой нагрузке проходит номинальный ток, то суммированные токи на входе и на выходе, по Киргофу, должны быть равны. В итоге токи создают в обмотках одинаковые магнитные потоки, направленные в противоположном направлении. Эти потоки компенсируют друг друга, и система остается в неподвижном состоянии. Если только появился ток утечки, то магнитные поля будут различными, сработает реле дифференциального тока, что приведет к размыканию электрических контактов. Электрическая линия будет полностью обесточена.

Где применимо устройство защитное дифференциального тока

В современном строительстве и электрическом оборудовании площадей, а также при реконструировании все больше применяют устройства, которые отключают дифференциальный ток. Это обосновано повышением безопасности эксплуатации электрических сетей, а также снижением травматизма. УЗО применяют в:

• зданиях общественного назначения: учебных заведениях, зданиях культуры, лечебницах, гостиничных комплексах, спортивных учреждениях;
• зданиях индивидуальных жилых и многоквартирных: домах, дачах, общежитиях, подсобных постройках;
• торговых площадях, особенно изготовленных на основе металлоконструкций;
• зданиях административного назначения;
• промышленных предприятиях.

Варианты схем подключения УЗО

Защитное устройство дифференциального тока выпускают на разное число контролируемых фаз. Бывают однофазные, двухфазные и трехфазные выключатели дифференциального тока.

Если линия однофазная и нужно подключить к ней УЗО и одинарный автоматический выключатель, то не имеет принципиальной разницы, что ставить в первую очередь. Все эти приборы ставятся на входе цепи. Просто удобнее ставить вначале автомат на фазу, а выключатель дифференциального тока после. Так как нагрузка тогда подключается к обоим контактам УЗО, вместо фазы - на автомат, а вместо ноля - на защитное устройство.

Если основная линия делится на несколько линий с нагрузками, то УЗО ставят вначале, а далее на каждую линию свой автоматический выключатель. Важно, чтобы номинальный ток, который может пропустить УЗО, был больше тока срабатывания автомата, иначе защитить само устройство не получится.

Заключение

Все работы по организации электрической проводки и систем защиты цепей лучше доверить профессиональным электрикам! Своими руками можно собирать только несложные электрические схемы, а подключая защитные устройства, четко следовать инструкции. Обычно каждый контакт имеет соответствующую маркировку.