От мелких электроработ - до комплексного электромонтажа в квартирах, коттеджах, офисах

Устройства защиты

Автомат защиты

Плавкие предохранители, о которых мы говорили выше, конечно справляются со своими функциями защиты от превышения потребляемого тока или короткого замыкания. Однако, на сегодняшний день, особенно в бытовом секторе, плавкие вставки становятся раритетом. Плюс ко всему – это довольно опасные в пожарном плане устройства. Ведь сегодня многие считают себя электриками и при перегорании «пробки» некоторые «специалисты» устанавливают «жучки» из некалиброванной проволоки. Причём, иногда, довольно экзотические. Характерный пример я описывал в предыдущем обзоре. А чем всё это чревато – далеко ходить не нужно – посмотрите хронику ЧП по любому телеканалу. Поэтому вполне закономерно, что на смену плавким вставкам пришли более надёжные устройства – автоматические выключатели.

Многие помнят советские автоматические выключатели - пробки. Они вворачивались вместо обычных керамических пробок в щиток электросчётчика. Это было компромиссное решение, которое, в общем-то, себя оправдывало. Ведь благодаря этому, пробки становились «многоразовыми», причём без изменения существующей конструкции электрощитка. А вообще изобретателем автоматических устройств защиты является компания АВВ, которая запатентовала малогабаритный автоматический выключатель в 1923 году. С тех прошло много времени, но принцип работы автоматического выключателя остался неизменным – восстановление его нормальной работоспособности одним движением руки.

Автоматический выключатель (АВ), - это коммутационный электрический аппарат, предназначенный для проведения тока в нормальных режимах и для автоматического отключения электроустановок при возникновении токов короткого замыкания и перегрузок. Самыми распространенными и популярными на сегодняшний день являются автоматические выключатели, которые монтируются на 35-миллиметровую DIN-рейку в распределительном щите.

Главным параметром АВ является номинальный ток. Это ток, значение которого в конкретной цепи считают нормальным, т.е. на который рассчитано электрооборудование. Для электроустановок жилых зданий значение номинального тока (In) автоматического выключателя может составлять 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40 , 63 А. Наиболее часто применяют АВ в диапазоне 16 – 63А как для однофазных потребителей, так и трёхфазных. Так же существует такой параметр, как номинальное напряжение –220/230 В или 380/400 В.

АВ разрывают цепь, когда ток в ней превышает допустимую величину. Такая ситуация возникает, когда включено больше разрешённого числа потребителей или при коротком замыкании. При этом, происходят различные процессы, из-за чего приходится использовать в АВ два вида защиты - тепловую и электромагнитную.

При потреблении тока больше номинала не более чем в 3 раза, срабатывает тепловой расцепитель АВ. Принцип его действия: цепь разрывает биметаллическая пластина, которая изменяет свою форму от нагрева проходящим током. Защитное устройство может довольно долго пропускать ток, немного превышающий номинальный, что позволит избежать ложных срабатываний, но при дальнейшем возрастании тока отключит нагрузку. Поэтому, тепловая защита обладает довольно большой инерционностью по отношению к превышениям тока

При значительно большем токе (при коротких замыканиях) инерционность защиты является большим минусом, потому для данного случая используют электромагнитный расцепитель. В отличии от теплового, он обладает мгновенным действием.

Электромагнитный расцепитель состоит из соленоида (электромагнита), сердечник которого ударяет в подвижный контакт и размыкает цепь. Но здесь не всё так просто. Ведь электромагнит должен сработать при определённом токе. Нижний порог, судя по тому, что тепловая защита срабатывает до 3 In, будет иметь именно это значение. А верхний порог? Вот здесь выплывает ещё одна характеристика АВ – тип автомата.

Различают АВ трех типов - «В», «С», и «D». Автоматические выключатели типа «В» имеют срабатывание электромагнитного расцепителя в диапазоне от 3 до 5 In. Тип «С» имеет диапазон от 5 до 10 In. И наконец тип «D», срабатывает в диапазоне от 10 до 50 In. На конкретном примере это будет выглядеть следующим образом - если мы имеем два автомата на 25А класса «В» и «С», то при коротком замыкании первый отключится при достижении величины тока короткого замыкания от 75 до 125 А, а второй – от 125 А и выше. Ток короткого замыкания, с которым АВ справляется без ухудшения эксплуатационных свойств, определяет «номинальную отключающую способность» - ещё одну характеристику автоматического выключателя. Чем лучше этот параметр, тем надежней выключатель. Процесс расцепления контактов происходит очень быстро, при этом ток короткого замыкания не успевает достичь максимального значения.

Автоматические выключатели «В» и «С» устанавливают в сетях жилых зданий. Тип «В» используют, если нет бросков тока, появляющихся из-за включения каких-либо двигателей. Тип «С» рекомендуется для защиты электроприемников с небольшими пусковыми токами. И последний тип «D» устанавливают в основном в помещениях промышленного назначения, где задействованы мощные двигатели. Смотреть таблицу "пусковые токи бытовыых электроприборов"

Важным узлом любого АВ является камера гашения дуги. Как вы понимаете, при коротком замыкании образовывается дуга, и какое короткое время она не существовала бы, её действие отрицательно сказывается на общей надёжности АВ и, следовательно, сроке его службы. Камера гашения дуги состоит из набора параллельных, изолированных друг от друга, металлических пластин. В ней дуга разбивается на последовательность множества маленьких дуг. Они сразу же гаснут из-за небольшой величины напряжения между соседними пластинами. Это классическая схема построения «искрогасителей».

Кроме автоматического отключения, АВ может отключаться и вручную. Поэтому автоматический выключатель называют коммутационно-защитным устройством. Ведь помимо свойств защиты, он предоставляет возможность обесточить цепь в ручном режиме, что необходимо при ремонте электрооборудования.

Выключатель Дифференциального Тока (УЗО)

Защита от токов утечки

Защита при косвенном касании, в форме защиты от токов утечки путем отключения при недопустимо высоком напряжении прикосновения вследствие замыкания электрооборудования на корпус.

Иными словами, выключатель дифференциального тока (УЗО) - быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводах (ток утечки).

Это устройство защищает человека при поражении электрическим током, а также осуществляет надежную защиту от возгораний и пожаров, возникающих вследствие неисправности электропроводки.

Случаи использования УЗО:

В случаях повреждения изоляции проводов в электроприборах. Например, внутри стиральной машинки повреждена изоляция на фазном проводе, в результате чего он коснулся корпуса. УЗО тут же отключит электричество, потому что ток, ушедший в квартиру по фазному проводу, не вернулся в УЗО (с корпуса машинки он по проводу "заземления" вернулся в щиток, минуя УЗО и следовательно, входящий и исходящий токи через УЗО оказались различны).

При неосторожном обращении с электропроводкой. Вот классический пример. Мужчина сверлит стену, опираясь голой ногой на батарею, и попадает в фазный провод. Ток, пройдя по цепи "металлический корпус дрели - рука - грудная клетка - нога - батарея" вызывает паралич сердца и/или остановку дыхания. Но если есть УЗО, то оно сразу "почувствует", что часть тока не вернулось (та часть, которая прошла через человека и ушла в батарею). Напряжение будет отключено столь быстро, что беды не случится. Конечно, человека током дернет, но не более того.

При неосторожном обращении с электроприборами. Вот классический пример. Мужчина сидит на краю ванной, а в ванной - его жена, застрахованная на приличную сумму. И он случайно роняет ей в воду радиоприемник, включенный в розетку... Думаю, принцип ясен - ток не вернулся в УЗО, а ушел по трубам в землю и т.д.

Отметим, что ситуация, когда часть тока не возвращается в УЗО, называется "утечка тока.

УЗО не сработает при одновременном прикосновении человека к фазному и нулевому проводу, т.к. оно не так уж интеллектуально, чтобы различить, что именно включено в электрическую цепь - человек или лампочка. Если утечки тока нет - все в порядке.

У различных производителей электрооборудования, а также в российских стандартах, а даётся различное определение УЗО:

1.дифференциальный выключатель нагрузки
2.выключатель дифференциального тока
3.устройство защитное, управляемое дифференциальным (остаточным) током (УЗО-Д)
4.устройство защитного отключения переносное (УЗО-ДП)
5.автоматический выключатель со встроенным защитным устройством, управляемым дифференциальным током
6.автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, без встроенной защиты от сверхтока (ВДТ)
В нормативной документации, научно-технических изданиях и публикациях подобные изделия именуются как "УЗО".

Но несмотря на привычное звучание названия этого устройства, существует относительно новый стандарт (ГОСТ Р 51326.1-99 (МЭК 61008-1-96)), в соответствии с которым его полагается называть ВДТ - выключатели дифференциального тока.

Минимальный ток, протекание которого ощущается человеческим телом, но при этом не вызывает опасных последствий равен 5мА. Следующая величина именуется «током не отпускания» и равна 10мА. При протекании через человеческое тело тока такой силы происходит самопроизвольное сокращение мышц. Ток силой 30мА уже может вызвать паралич дыхания. Необратимые процессы, связанные с кровотечениями и сердечной аритмией, начинаются в организме человека при протекании тока величиной 50мА. Летальный же исход возможен при протекании тока в 100мА.

Таким образом, своевременное реагирование устройств защиты на ток менее 500мА защищает объект от возгорания, а на ток менее 10мА - защищает человека от случайного прикосновения к токоведущим частям.

Конструкция и принцип действия

В конструкции УЗО определяют 3 основных узла:

Суммирующий трансформатор тока для обнаружения тока утечки

Расцепитель, преобразующий электрическую измеряемую величину в механическое разъединение.

Блокировочное устройство коммутационного аппарата с контактами

Суммирующий трансформатор тока подключен ко всем токоведущим проводам. В неповрежденной установке намагничивающее действие токоведущих проводов в суммирующем трансформаторе тока взаимо компенсируется, поскольку согласно закона Ома сумма всех токов равна нулю. Таким образом остаточное магнитное поле, которое могло бы индуцировать напряжение вторичной обмотки отсутствует. Если в результате неисправности появляется ток утечки, то вышеупомянутое равновесие нарушается и в сердечнике трансформатора сохраняется остаточное магнитное поле. Вследствие этого во вторичной обмотке возникает напряжение, которое через расцепитель и блокировочное устройство коммутационного аппарата отключает электрическую цепь с дефектом изоляции. Такой принцип разрыва в цепи работает независимо от сетевого напряжения или наличия энергии от сетевого напряжения или наличия энергии от вспомогательного источника, что является условием высокого уровня защиты. Только благодаря этому гарантируется, что даже при повреждении сети, например при выходе из строя фазного провода или при разрыве в нейтральном проводе, по прежнему сохраняется защитное действие ВДТ.

Для защиты от возможного повреждения сверхтоками ВДТ следует подключать последовательно с автоматическим выключателем или предохранителем.

Перед ВДТ должен быть установлен автоматический выключатель, который является главным по отношению к нижестоящим автоматам (установленным, например, в квартирных электрощитах).

Кнопка «ТЕСТ»

Эксплуатационную готовность ВДТ можно проверить с помощью контрольной кнопки. При нажатии кнопки искусственно создается ток утечки и ВДТ должен сработать. Рекомендуется проверять работоспособность ВДТ при вводе в эксплуатацию и через регулярные промежутки времени - примерно раз в полгода.