Дифференциальный автомат или автоматический выключатель дифференциального тока (АВДТ) – это устройство, обеспечивающее тройную защиту от короткого замыкания, перегрузки и тока утечки на землю. Таким образом АВДТ защищает не только проводку и подключенное в цепь оборудование, но и человека от поражения электрическим током при прямом или косвенном прикосновении к элементам под напряжением.
Конструктивные особенности и характеристики срабатывания
Дифференциальный автомат представляет собой устройство в одном корпусе, сочетающее в конструкции автоматический выключатель и блок дифференциальной защиты.
Дифференциальная защита
Такая защита основана на сравнении токов на фазном и нулевом контактах. При нормальной работе сети и оборудования ток будет одинаковый. При возникновении утечки баланс нарушается, что становится прецедентом для мгновенного отключения питания.
Основной характеристикой дифференциальной защиты является сила тока утечки, при которой устройство срабатывает. Для защиты человека от поражения электрическим током устройство откалибровано на дифференциал 30 мА, что составляет всего 3/5 порога опасного для жизни и здоровья тока.
Также значения дифференциального тока могут составлять 100, 300, 1000 и 3000 мА. Такие устройства применяются для защиты оборудования и человека при косвенном касании. В некоторых устройствах уставка дифференциала настраивается вручную миниатюрным переключателем.
Защита от короткого замыкания
При прямом контакте фазы и нуля или разноименных фаз происходит короткое замыкание, при котором ток достигает пикового значения, равного отношению напряжения и сопротивления сети без нагрузки. Такой ток может всего за доли секунды повредить проводку, оборудование и даже вызвать пожар, поэтому защита от короткого замыкания срабатывает мгновенно.
АВДТ может иметь различный показатель тока короткого замыкания, при котором он срабатывает. Подбор устройства по этой характеристике производится на основе экспериментального замера петли фаза-ноль или фаза-фаза. Или же расчета тока короткого замыкания, исходя из отношения напряжения и сумы сопротивления цепи и переходного сопротивления контактных устройств.
Для защиты от короткого замыкания в устройстве используется электромагнитный размыкатель, который представляет собой катушку с подвижным подпружиненным сердечником. При возникновении в цепи пиковой нагрузки, в катушке наводится ток, достаточный для выдвижения сердечника под воздействием генерируемого ей магнитного поля. При этом сердечник нажимает на расцепитель, и цепь размыкается. Заводская калибровка такого устройства выполняется винтом упора пружины сердечника.
Защита от перегрузки
Такая защита является тепловой и основана на свойстве биметаллической пластины изгибаться под воздействием повышения температуры вследствие протекания через нее электрического тока. Как и любой автоматический выключатель, АВДТ имеет такую характеристику как номинальный ток, при котором биметаллическая пластина практически не нагревается. При превышении в цепи номинального тока, пластина начинает нагреваться и постепенно выгибается, пока не нажмет на шток расцепителя.
Тепловая защита срабатывает не сразу, так как в этом нет необходимости. Сама по себе перегрузка вызывает постепенное нагревание проводки. Если устройство выбрано правильно по номинальному току, не превышающему максимально допустимый ток для проводки, то какое-то время перегрузка не причиняет вреда.
Когда же нагрев проводки приближается к недопустимому уровню, устройство срабатывает. Таким образом, чем выше перегрузка, тем быстрее сработает защита. И это могут быть секунды или часы. Если бы тепловая защита срабатывала мгновенно, то питание сети отключалось бы довольно часто, так как даже при нормальной работе электрооборудования могут возникать кратковременные перегрузки.
Рабочие характеристики срабатывания защиты от короткого замыкания и перегрузки
С учетом времени отключения, для АВДТ существуют время-токовые характеристики срабатывания. Они определяются кривой зависимости время срабатывания расцепителя от токовой нагрузки. По время-токовым характеристикам дифференциальные автоматы подразделяются на категории: A, B, C, D, K, Z и MA. Заметим, что данные характеристики не касаются дифференциальной защиты, а относятся исключительно к электромагнитной и тепловой защите от КЗ и перегрузки.
Категория A
Тепловая защита срабатывает через час при превышении номинального тока в 1,3 раза. При этом время срабатывания сокращается, если превышение нагрузки увеличивается. Например, если ток превысит номинальное значение в 2 раза, тепловая защита сработает через 25-30 секунд. В случае превышения номинальной нагрузки в 3 раза, срабатывает электромагнитная защита через 0,05 секунды.
АВДТ с характеристикой срабатывания A применяются для защиты чувствительного к перегрузкам оборудования, например, полупроводникового оборудования.
Категория B
Срабатывание тепловой защиты происходит при длительном превышении номинала в 2 раза и сокращается до 5 секунд при пятикратной перегрузке. Хотя до этого не дойдет, так как при такой перегрузке сработает электромагнитная защита всего за 0,015 секунд.
Дифференциальные автоматы с такой характеристикой менее чувствительны к перегрузке и применяются в осветительных и силовых цепях с минимальной пусковой нагрузкой.
Категория C
Защита с характеристикой срабатывания C является самой распространенной. Срабатывание тепловой защиты происходит при превышении номинального тока в 2-5 раз за время от 1,5 часа до 1,5 секунды соответственно. Электромагнитная защита гарантированно сработает при десятикратном превышении номинала за сотые доли секунды.
Устройство с такими характеристиками применяют для защиты цепей со смешанной нагрузкой с умеренными пусковыми токами. Основное применение АВДТ категории C – в бытовых электросетях жилых и коммерческих зданий.
Категория D
Устройства защиты с характеристикой срабатывания D могут иметь порог мгновенного срабатывания электромагнитной защиты от 10- до 20-кратного превышения нагрузочного номинала. При этом тепловая защита срабатывает при 3-10-кратном превышении нагрузки за время от часа до 0,4 секунд.
В основном устройства с такой характеристикой применяют для подключения электродвигателей, при пуске которых возникают пусковые токи, создающие кратковременные перегрузки.
Категория K
У этих устройств большой разброс между тепловой и электромагнитной защиты. Тепловая защита срабатывает при превышении нагрузки всего в 1,05 раза, а электромагнитная – при 8-12-кратном превышении.
Защита с такими характеристиками предназначена для индуктивной нагрузки с минимальными пусковыми скачками тока.
Категория Z
Устройства с характеристиками срабатывания Z довольно чувствительны и имеют небольшой диапазон срабатывания. Тепловая защита срабатывает в диапазоне превышения номинала в 1,2-2 раза, а электромагнитная – при трехкратной нагрузке.
Основное назначение защиты Z – это подключение электронного оборудования с высокой чувствительностью к перегрузкам.
Категория MA
Блоки автоматической защиты с такой характеристикой лишены тепловой защиты и мгновенно срабатывают исключительно при коротком замыкании. Обычно их применяют для подключения мощных электродвигателей с большими пусковыми токами. Тепловая защита в этом случае осуществляется использованием отдельных тепловых реле с максимально-токовыми характеристиками.
Ассортимент АВВ
В линейке устройств дифференциальной защиты производителя представлена серия АВДТ DS 200 и DS 200 M. В каждой серии можно выбрать устройства:
- типа AC – для защиты от утечек переменного синусоидального тока и A – для защиты от утечек переменного и постоянного импульсного тока с дифференциалом 30 мА;
- с время-токовыми характеристиками срабатывания B или C;
- в 2-, 3- или 4-полюсном исполнении;
- с номинальным током: 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 А.
При необходимости применения защитного оборудования с другими время-токовыми характеристиками производитель предлагает блоки дифференциальной защиты ВДТ DDA800. Эти устройства собираются в один узел с автоматическими выключателями серии S800, которые всегда можно подобрать с необходимыми рабочими характеристиками.
