Как подключить дифференциальный автомат: возможные схемы подключения + пошаговая инструкция

Разновидности УЗО по принципу действия

По принципу действия бывает УЗО электронное и электромеханическое.

Для работы электронного устройства недостаточно появления токовой утечки, обязательно необходима ещё питающая сеть. Его схема дополнена электронным встроенным усилителем, получающим питание от внешних источников электричества. И если по какой-то причине на этот усилитель не будет поступать напряжение, устройство не сработает. По этой причине электромеханическое УЗО считается более надёжным, чем электронное, и получило большее распространение.

Рассмотрим, как конструктивно устроено и по какому принципу работает электромеханическое УЗО. Оно состоит из четырёх основных узлов: расцепляющего механизма и электромагнитного реле (они работают в связке), самого трансформатора дифференциального тока и проверочного элемента.

К трансформатору подключены встречные обмотки фазы и ноля. При нормальном режиме сети эти провода способствуют наведению в трансформаторном сердечнике магнитных потоков, имеющих относительно друг друга встречное направление. За счёт противоположной направленности сумма этих потоков равна нулю.

Электромагнитное реле подключено во вторичную трансформаторную обмотку и при нормальном режиме сети находится в покое. Как только появляется утечка, по проводам фазы и нуля начинают течь различные токовые величины. В итоге на трансформаторном сердечнике магнитные поля будут отличаться теперь не только по направлению, но и по величине. Сумма магнитных потоков больше не равна нолю. Ток, появившийся во вторичной трансформаторной обмотке, в определённый момент достигает значения, при котором работает электромагнитного реле. Соответственно сразу же среагирует расцепляющий механизм и УЗО отключается.

Всё-таки до сих пор механика преимущественнее электроники, поэтому при покупке выбирайте электромеханическое УЗО.

Понятие дифференциального автомата

Дифференциальный автомат – это комбинированный электрический аппарат, предназначенный для работы в сетях низкого напряжения и совмещающий в себе функции устройства защитного отключения (УЗО) и автоматического выключателя.

Назначение дифференциального автомата

Дифавтомат, называемый также автоматическим выключателем дифференциального тока (АВДТ), служит для защиты участка электроцепи, подключенного посредством данного автомата к питающей сети, от выхода из строя в случае возникновения в данной сети повышенных токов, возникающих при перегрузках и коротких замыканиях. Данная функция идентичная назначению автоматического выключателя.

Кроме того, дифференциальный автомат может предотвратить возгорания и травмы людей и животных (возможно, со смертельным исходом), возникающие по причине утечки электрического тока через повреждения в изоляционном слое проводника либо неисправное энергопринимающее устройство, что совпадает с функционалом УЗО.

Важно! Основное преимущество дифференциального автомата перед этими двумя устройствами в совокупности – его компактность. Особенно это актуально при необходимости установки в распределительном щитке целого ряда защитных автоматов

Дифференциальный автомат

Дифференциальные автоматические выключатели широко применяются для защиты электрических систем как в быту, так и в офисных и производственных помещениях. Они ничем не уступают по своим характеристикам аналогичным УЗО и автоматическим выключателям, следовательно, не имеет каких-либо особенных ограничений в плане сферы применения. Дифавтоматы возможно устанавливать как на вводе в здание, так и на ответвительных кабельных трассах для обеспечения пожарной безопасности, а также безопасности людей и иных живых организмов.

Устройство дифференциального автомата

Основными рабочими элементами конструкции дифавтомата являются:

• дифференциальный трансформатор;
• электромагнитный расцепитель;
• тепловой расцепитель.

Трансформатор, входящий в состав дифференциального автоматического выключателя, имеет несколько обмоток, количество которых напрямую зависит от числа полюсов устройства. Он предназначен для сравнения токов нагрузки проводников.

В случае их несимметричности на выходе из вторичной обмотки рассматриваемого трансформатора внутри дифференциальногоустройства возникает ток утечки, поступающий на пусковой элемент, который немедленно производит размыкание силовых контактов автомата дифференциального тока.

Электромагнитный расцепитель – это специализированный магнит с сердечником, оказывающий воздействие на отключающий механизм. Срабатывает указанный магнит в случае достижения током нагрузки порога срабатывания (в частности, при коротком замыкании). Электромагнитный расцепитель срабатывает практически мгновенно – за доли секунды.

Тепловой расцепитель предназначен для защиты электрической сети от токовых перегрузок. Конструктивно тепловой расцепитель – это биметаллическая пластина, отличающаяся эффективностью действия именно в подобных режимах. Механизм расцепления при этом срабатывает посредством изгиба пластины как следствия прохождения через нее повышенных токов. Срабатывания теплового расцепителя происходит не мгновенно, а с выдержкой некоторого времени, причем время его срабатывания напрямую зависит от величины тока нагрузки, проходящего через дифавтомат, а также от температуры окружающей среды.

Монтаж

Один раз в месяц рекомендуется осуществлять проверку дифференциального автомата на работоспособность. Для этого в его устройстве предусмотрена кнопка «test», подключаемая последовательно с сопротивлением. При ее нажатии осуществляется подача напряжения на специальный контакт. Если дифавтомат исправен, то в этом случае он должен отключиться.

Важно! Если ваше устройство успешно прошло подобный тест, то вы можете быть уверены только в том, что целостность цепи не нарушена. Но это не дает вам гарантии, что ток утечки отключения и скорость срабатывания дифференциального автомата соответствуют должным требованиям

Помимо прочего, выключатель дифференциального тока может успешно проходить «test»-проверку, но при этом он проигнорирует реальную утечку электроэнергии по причине неверной установки его в сеть.

Производители дифференциальных автоматов

Помимо понятия о том, что это такое, диф автомат, необходимо иметь элементраные знания о фирмах-производителях данных устройств, самыми популярными среди которых на мировом рынке являются ABB, LeGrand, Schneider Electric и Siemens. Среди отечественных производителей можно выделить КЭАЗ, IEK и DEK raft.

4 основные причины ложного срабатывания диф.

1. Срабатывает при отключенной нагрузке.

Проблема возникает при тотальной изношенности изоляции проводки либо при неправильном ее монтаже, механическом повреждении. В таком случае, могут проявиться спонтанные утечки тока, связанные с влажностью воздуха. Чтобы выяснить корень проблемы придется провести ремонт-ревизию проводки. Отключая из распределительной коробки отдельные цепи (розетки, освещение, отдельные комнаты и приборы) ищем неисправный участок.

1. При замыкании нулевого проводника и заземления.

Не смотря на то, что эти два проводника соединяются в коробке щитовой, увеличивая суммарное сечение проводника, мы как бы разделяем ток на 2 потока и соответственно токи линейного и нулевого провода будут отличаться и дифференциальный трансформатор будет ложно выключаться.

1. При включении нагрузки.

Если при включении приборов постоянно отключается дифавтомат – это свидетельствует о неправильной работе прибора и продолжать его эксплуатацию небезопасно. Скорее всего, в приборе повреждена изоляция токоведущих проводников и это может стать причиной электротравматизма или пожара.

1. При скачке напряжения.

Если дифавтомат выполнен по электронной схеме защиты, то при превышении номинального напряжения, он отключает его от управляющей платы и происходит разрыв цепи.

Конструкция и особенности

При построении электрических систем для их защиты, а также обеспечения безопасного использования, применяются различные модули. Одним из них является дифференциальный автомат. Это комбинированное устройство, объединяющее в одном корпусе автоматический выключатель и устройство защитного отключения (УЗО).

Его использование позволяет одновременно защищать электрические кабели и оборудование от аварийных скачков потребления мощности системы и отключать подачу тока при возникновении его утечки. По внешнему виду он напоминает дифференциальное реле (другое название УЗО), но при этом существует ряд различий.

Выяснить, где дифавтомат, а где реле на самом деле несложно. Если сравнить маркировку изделий, то можно заметить, что на УЗО нет обозначения буквенной характеристики расцепителей, то есть, когда на модуле написано C10 — это дифференциальное устройство, а если 10А — это реле.

Состав дифавтомата

Конструкцию защитного изделия можно разделить на 2 части — механическую и электронную. Первая состоит из механизмов коммутационного типа и контактной группы, предназначенной для подключения входных и выходных кабелей, а вторая содержит трансформатор дифференциального тока.

Можно выделить следующие основные элементы конструкции модуля:

• винтовые клеммы;
• контактные группы;
• электромагнитный расцепитель;
• тепловой расцепитель;
• дугогасительная камера;
• канал отвода газов;
• рычаг включения и отключения;
• контрольную схему;
• трансформатор тока;
• регулировочный винт.

Рычаг включения предназначен для подключения нагрузки к линии электропередачи. Тепловой расцепитель собирается на пластине, получаемой методом спрессовки двух металлов с разной теплопроводностью, что при нагреве позволяет ей изгибаться. Электромагнитный прерыватель — это катушка с сердечником, удерживаемым пружиной. При возникновении короткого замыкания в ней возникает магнитный поток, сила которого превышает усилие пружины.

Таким образом, комбинированное устройство, как и пакетный выключатель в своём составе имеет 2 расцепителя — электромагнитное и тепловое. Они отключают электрическую линию в случае возникновения на ней тока короткого замыкания, или если подключенное к ней оборудование начинает потреблять недопустимо высокую мощность. Это может происходить из-за повреждения изоляции кабеля или неисправности техники.

Принцип действия

В автомате комплексной защиты используется трансформатор. В основе его работы лежит принцип изменения равновесия магнитного потока. Трансформатор представляет собой тороидальный ферромагнетик, на котором намотано 2 обмотки, фактически образующих 2 катушки.

К первой подключается фазовый провод электрической линии, а ко второй — нулевой. Проходя через витки в прямом и обратном направлении, ток создаёт в каждой обмотке магнитное поле. Эти потоки равны друг другу по величине и противоположны по направлению. В результате создаётся сбалансированная ситуация, так как эти поля взаимно уничтожаются.

Если же в подключённой линии происходит пробой изоляции или возникает контур на землю, то баланс магнитных потоков нарушается. В трансформаторе возникает напряжение, которое прикладывается к управляющим выводам реле. Оно срабатывает и разрывает целостность электролинии, обесточивая участок цепи, подключённый к ней.

Работа трёхфазного дифавтомата происходит аналогичным образом, но при намотке трансформатора используется 4 обмотки, 3 из них являются фазовыми и 1 нулевая. Если ток утечки отсутствует, суммарный магнитный поток также будет равен 0. В случае возникновения потерь тока хотя бы на одном из фазовых проводов, появляется магнитное поле, вызывающее срабатывание реле.

Чтобы устройство среагировало на большое значение тока, используется соленоид (катушка с сердечником) и тепловой расцепитель. При возникновении короткого замыкания ток на линии мгновенно возрастает, что приводит к втягиванию сердечника соленоида. Его перемещение приводит в действие механизм расцепителя, размыкающего силовые контакты. При мгновенном разрыве контактов образуется дуга, для гашения которой используется дугогасительная камера, состоящая их набора пластин. Образовавшиеся газы выводятся через вентиляционное отверстие.

Монтаж и подключение

Перед тем как непосредственно приступить к подключению дифавтомата в однофазную сеть или трёхфазную, его устанавливают в электрический щиток. Монтаж не связан с какими-то сложными действиями и по силам даже не очень опытному человеку.

По рекомендациям электриков устройство перед установкой необходимо внимательно проверить на отсутствие трещин и сколов. Далее, следует обесточить входную линию. Для этого обычно выключается вводный автомат, располагающийся перед счётчиком.

Сам модуль дифференциальной защиты закрепляется на дин-рейку, заранее установленную в щитке. Эта планка имеет выступы с верхней и нижней стороны, а устанавливаемое изделие защёлку на тыльной стороне.

Для сцепления их между собой на рейку надевается верхнее крепление, а затем с небольшим усилием прижимается низ устройства до щелчка. После чего в горизонтальной плоскости автомат можно перемещать в любое место по всей длине дин-рейки. С нужных проводов снимается изоляция — около 10 мм — после чего они вводятся в гнёзда автомата и прижимаются винтовыми зажимами. Существует правило, что вводные провода заводятся сверху, а идущие к нагрузке снизу. Также выдерживается цветовая маркировка провода: фазовые выполняются коричневым цветом, нейтральные — синим, а заземление — зелёным.

Как только устройство будет установлено на своё место, переходят к его подключению. При этом отличие однофазной сети от трёхфазной заключается в количестве токовых проводов: 1 или 3, а принцип расключения одинаковый. Существуют три вида соединения:

• вводное;
• селективное;
• с заземлением.

Типовое коммутирование

Наиболее распространённым вариантом является схема подключения дифавтомата в качестве вводного устройства. Такое расположение подразумевает его установку сразу же в линии после счётчика или вводного отдельного автомата. Тут принципиальной разницы, где устанавливать устройство: до или после вводного пакетного выключателя, нет.

Расключение происходит следующим образом: фазовый провод, идущий от счётчика, заводится в верхнюю клемму устройства, обозначаемую на корпусе латинской буквой L, нейтральный фиксируется в клемме, подписанной буквой N. С нижних контактов дифавтомата нейтральный провод заводится на нулевую колодку, а фазовый подключается к пакетным выключателям. Затем с каждого выключателя он направляется в сторону защищаемой им нагрузки, туда же протягивается нейтральный провод с клеммой колодки.

Такое подключение позволяет защитить все провода и оборудование от повреждения, а человеческий организм от тока утечки в случае возникновения аварии на любой распределительной линии. Но при этом обесточен будет весь дом, причём это касается как розеточной группы, так и освещения.

Селективная схема

Здесь используется как вводный дифавтомат, так и отдельные модули на различные нагрузочные линии. Начало коммутирования совпадает с предыдущим способом. Но перед расключением пакетных автоматов провода подключаются к групповым комбинированным устройствам. Для этого фазовый проводник подсоединяют к стоящему сразу за ним дифференциальному модулю, а от него уже ставят перемычку ко второму, и так проходят все устройства. Нейтральный же проводник от нулевой шины подводят к каждому автомату своим отрезком провода. С выхода модулей проводники заводят на пакетные выключатели, а затем к нагрузке.

Преимуществом такого варианта является способность системы обесточивать часть схемы, где произошла авария, при этом оставшаяся будет полноценно работать. Селективность схемы подразумевает использование устройств от большего к меньшему, то есть вводное устройство должно иметь большие электрические характеристики срабатывания, чем групповые. Например, устанавливаемый модуль на группу выбирается с током утечки 30 мА, а вводный 100 мА.

В частном секторе электрокабель состоит из 3 проводов для однофазной сети и 5 для трёхфазной. Дополнительным проводником является заземление. В этом случае заземляющий элемент подключается на отдельную колодку и с неё напрямую проводится к нагрузке.

Как только расключение будет закончено, с помощью мультиметра следует проверить, нет ли на линиях короткого замыкания. Если всё в порядке включается вводный автомат. Работоспособность дифференциальных модулей проверяется с помощью кнопки «тест», предусмотренной в их конструкции.

Классификация дифференциальных автоматических выключателей

Продуценты электротехнического оборудования выпускают разнообразные виды дифавтоматов. Выбор конкретно устройства зависит от мощности и вида потребителей электроэнергии, функций, которые предполагается придать изделию, типу электрической сети. Для облегчения поиска требуемого варианта выключателя используется их классификация по типу и назначению.

По токовому расцеплению автоматы делятся на три класса, каждый из которых показывает, при каких значениях тока происходит мгновенный разрыв электрической цепи.

• Тип B. Изделие срабатывает, если ток в сети до 5 раз превышает номинальный показатель.
• Тип С. Критическое значение тока до 10 раз выше номинального.
• Тип D. Реакция автомата происходит при 10—20-кратном превышении тока в сети над нормой.

Показатели электромагнитного разрыва цепи маркируются на корпусе автомата. Обозначение D 15 показывает, что устройство рассчитано на номинальный ток в 15 А, а срабатывает при 150—300 А.

По виду электросети. Делятся на однофазные (U = 220 В) и трёхфазные (U = 380 В). Им соответствует однополюсное и четырехполюсное электрооборудование.
По времени срабатывания систематизируются: на немедленного действия и селективные. Функции селективных устройств — предотвращение пожара в случае повреждения изоляции проводов и кабелей. Отключение сети происходит при I = 100 — 500 мА. Время — до 0,5 секунды. Для аппаратов мгновенного действия показатели токов отключения находятся в коридоре 6—30 мА, времени — не дольше 0,05 секунды.
По предельному току отключения: Маркировка от 3000 до 10000 указывает на максимальное значение тока в А, которое выдержит дифференциальный выключатель при коротком замыкании без нарушения эксплуатационных и функциональных качеств. В городской квартире, где немного мощных потребителей и в частном домовладении применяют аппараты, рассчитанные на низшие показатели тока (до 4500 А). Высшие показатели характерны для промышленных объектов

При выборе изделий обязательно принимают во внимание состояние электропроводки. При слабых линиях с обветшалой изоляцией проводов рискованно применять выключатели с высокими пороговыми значениями устройства.

Как подключить дифавтомат

Схема подсоединения дифференциального автомата довольно просто читается любым человеком с электротехническим образованием. Эта схема практически не отличается от способа подключения других устройств, которые устанавливаются в распределительной аппаратуре. Дифференциальный автомат должен быть правильно подсоединен к нулю и фазным проводам лишь той линии, которую он должен будет защищать.

Схема подключения вводного дифавтомата

Стоит рассмотреть несколько популярных способов подключения дифавтоматов. Один из них принято называть «вводной автомат», потому что устройство устанавливается в распределительном щите на вводном кабеле и выполняет защиту совершенно всех цепей в этой сети.

Дифференциальный автомат для подобной схемы необходимо выбирать очень внимательно, учитывая максимальную рабочую мощность и другие характеристики электрической сети. Основными преимуществами данного метода защиты являются:

• довольно небольшая цена одного устройства;
• хорошая компактность дифавтомата.

А также стоит упомянуть про такие недостатки дифференциального автомата:

• при возникновении поломки выключается подача напряжения на все помещение;
• процесс ремонта займет большое количество времени, потому что тяжело определить точное место поломки и причину отключения.

Схема подключения отдельного дифавтомата

Следующий способ считается оптимальным. Дифавтомат нужно поставить перед каждой группой потребителей электрической энергии. К примеру, дифференциальные автоматы ставятся на освещение, водонагревательный бак и розетки. Такой способ является наиболее безопасным для защиты устройств и человека.

При сборке подобной схемы необходимо установить общий дифавтомат с большими рабочими характеристиками, чем у отдельных устройств. Например, когда отдельные устройства рассчитаны на утечку тока 30 миллиампер, то у общего автомата это значение обязано быть не менее 100 миллиампер. В случае если эти дифавтоматы будут совершенно одинаковыми, то при поломке в одной группе, сразу сработает основной и групповой автомат. Это способно привести к выключению всей электрической сети. Чтобы этого не произошло, стоит поставить устройство селективного типа. Он срабатывает с маленькой задержкой, поэтому появляется возможность организации последовательного выключения дифавтоматов.

Главные достоинства данного способа такие:

• наиболее высокий уровень защиты;
• при выключении становится понятно, на какой группе электрической сети произошла поломка.

Недостатки этой схемы такие:

• высокая цена комплекта дифференциальных автоматов;
• устройства занимают много места в распределительном щите;
• установка автоматов представляет большую сложность.

Схема подключения дифавтомата без использования заземления

Раньше практически все здания оборудовались заземлением. Для этого от дома к земле отводился специализированный контур, к которому подсоединялись все крупные элементы электрической сети. Сейчас технологии строительства редко предполагают присутствие в здании системы заземления. В этом случае установка дифференциального автомата считается не только рекомендацией, но и требованием по электрической безопасности

Дифавтомат будет являться заземляющим устройством, что очень важно для обеспечения защиты от большой утечки тока

Правила подключения

При использовании в схеме электропроводки нескольких дифференциальных устройств, возможны случаи некорректной работы дифавтоматов. Они могут либо отключаться при подключении нагрузки, либо могут не срабатывать, даже при наличии утечки.

Если знать, как правильно подключать дифавтомат в сети без заземления, можно избежать многих ошибок и сэкономить время на отладке схемы. Простые правила подключения описаны ниже:

• подключение питания дифавтомата производится сверху к клеммам с винтовыми зажимами. Нагрузка подключается к нижним клеммам. При этом обязательно соблюдается фазность или полярность;
• дифавтомат должен подключаться в разрыв обоих проводников при однофазной проводке, иначе, если какой-либо проводник минует прибор, он будет срабатывать при подключении нагрузки;
• фаза и ноль в одной отдельно взятой розетке должны приходить с одного дифавтомата, если в розетке фаза с одного дифавтомата, а ноль – с другого, оба автомата будут отключаться;
• электроприбор или группа, подключенная к одному автомату, не должны иметь контакта с приборами другой группы. Нередко, для экономии места в распределительном щите, все нулевые проводники от нагрузок подключают к общей шине, соединяя все дифавтоматы по нулевому проводу. В результате каждый дифавтомат фиксирует нуль соседней группы, как проводник с утечкой, так как часть тока возвращается через соседний прибор.

Проверка правильности подключения может контролироваться путем нажатия на кнопку «ТЕСТ» на корпусе дифавтомата. При корректном подключении он должен отключаться. Это обязательное условие, но недостаточное.

Иногда при срабатывании кнопки «ТЕСТ», автомат все равно отключается при подключении нагрузки. Причина может скрываться в нарушении правил, описанных выше.

Если параметры дифференциального автомата соответствуют схеме электропроводки и подключение произведено правильно, то этот прибор является единственным надежным средством обеспечения электробезопасности при отсутствии заземления.