Дифференциальный автомат – это устройство, включающее в себе функциональность УЗО и автовыключателя. Используется данный аппарат в электросетях с частотой в 50 Герц, напряжением 220 Вольт и с глухозаземленной нейтралью.
Функции дифавтомата:
- отключение цепи при нагрузках и коротком замыкании;
- защита сооружения от возгорания вследствие утечки электротока при нарушении целостности изоляционного материала;
- защита человека от поражения электричеством, которое может возникнуть на корпусе электрооборудования при его неисправности;
- проведение электротока в нормальном режиме.
Конструкция дифференциального автомата
- электродинамического расцепителя;
- корпуса;
- расцепителей: теплового и электродинамического;
- рычага управления;
- реле;
- исполнительного механизма;
- трансформатора с сердечником тороидального вида;
- системы пружин и рычагов, удерживающих автомат в рабочем состоянии и отключающих его при срабатывании реле.
Корпус автомата изготавливается из негорючего полимера. Электродинамический расцепитель состоит из катушки с динамическим сердечником, который подключается к основным контактам дифавтомата.
При прохождении электротоков короткого замыкания с высокими параметрами по катушке, сердечник со значительной силой и скоростью выбивает защелку, которая удерживает автомат рабочем состоянии. Время срабатывания расцепителя минимально, а величина тока срабатывания выражается значением Iн и зависит от его исполнения.
Электродинамический расцепитель относится к независимому типу устройств, так как на скорость его срабатывания величина тока никакого влияния не оказывает. Тепловой расцепитель изготовляется из пластин, изготовленных из сплава двух металлов с отличающимся коэффициентом температурного расширения.
Прохождение электротока по пластинам приводит к их нагреву – разность показателей линейного расширения металлов приводит к их изгибанию. Если величина тока достигает предельного значения, то пластины прогибаются таким образом, что выбивают защелку, которая удерживает автомат во включенном состоянии.
Тепловой расцепитель является зависимым – скорость его срабатывания зависит от величины электротока и скорости нагрева.
Комбинация теплового и электродинамического расцепителей характеризует защитное свойство выключателя, которое изображается в виде графика с координатами времени и тока. Данный график представляет собой совмещенные кривые работы электродинамического и теплового расцепителя.
Виды дифференциальных автоматов
Для их обозначения используются буквы латинского алфавита:
А. Автоматы данного типа используются в электросетях длинной протяженности и для защиты полупроводниковых устройств с кратностью отсечки в 2-4 Iн.
B. Применяется в осветительных сетях общего назначения. Кратность отсечки – 3-6 Iн.
C. Перегрузочная способность таких выключателей – 5-10 Iн. Используются в установках с умеренными пусковыми электротоками.
D. Дифавтоматы типа D предназначены для зажиты электрических двигателей с тяжелым запуском. Кратность срабатывания электродинамического расцепителя – 8-15 Iн.
K. Используются только для индуктивной нагрузки. Кратность срабатывания расцепителя – 8-15 Iн.
Z. Применяются в цепях с различными электронными приборами. Кратность срабатывания – 2-3 Iн.
Принцип работы дифзащиты основан на сравнении тока в нулевом проводе и тока направленного к нагрузке. В условиях нормального функционирования данные значение идентичны. Источником электродвижущей силы в домашней сети является нулевой и фазный провод.В закрытой цепи электроток стремиться от точки с высоким потенциалом, то есть от фазного провода, к точке с наименьшим потенциалом, — нулевому проводу. Значения тока, протекающего по нулевому и фазному проводам, как и в цепи приемника, одинаковая. Это утверждение справедливо для замкнутой и хорошо изолированной цепи.
В дифавтомате цепь фазного и нулевого провода проходит через сердечник трансформатора. При равенстве электротоков в проводах, результирующий поток в сердечнике равен нуля. Во вторичных цепях тока нет, следовательно, реле находится в нерабочем состоянии.
В случае ухудшения изоляции, из-за разности потенциалов между заземлением, нулевым и фазным проводом, происходит утечка тока. Появление утечки нарушает баланс в проводах, как следствие, в сердечнике наблюдается нарушение равенства электромагнитных потоков.
На вторичной обмотке трансформатора также появляется разность потенциалов, которая имеет прямую зависимость от дисбаланса на проводах. При достижении критического значения, разность потенциалов на выходе трансформатора вызывает срабатывание реле, которое выбивает защелку и выключает автомат из сети.
Важным условием дифзащиты является надежное и правильно заземление токопроводящих деталей, которые при утечке могут оказаться под напряжением. От данного нюанса зависит скорость срабатывания дифавтомата.
В соответствии с Правилами устройства электроустановок, использование УЗО, в том числе и дифавтоматов, обязательно для систем заземления TN-S и TN-C-S.
При этом дифзащита в сетях с соединенными нулевым и рабочим проводами, а также в электросетях без нулевого защитного провода не возможно. В первом случае ток утечки будет присутствовать всегда, а во-втором – утечки не будет, пока человек своим телом не замкнет цепь для утечки.