Меню

Сверхток или дифференциальный ток

Дифференциальные токи электрической цепи

Что такое дифференциальные токи электрической цепи

Чтобы понять, что такое дифференциальный ток, ответим на другой вопрос, почему нас не бьет электрическим током. Ответ кажется простым, потому что, все жилы проводов покрытии изолирующими материалами. Этот так, но если вы встанете на изолирующий коврик и коснетесь токоведущей жилы, вас ударит током? Нет, не ударит. Почему? Потому, что коврик не дает замкнуться электрической цепи от токопроводящей жилы, через вас в землю.

Дифференциальный ток, это не физический процесс, а значение векторной суммы токов в цепи в среднеквадратичном значении. Часто, дифференциальный ток называют током повреждения. Физический процесс, который приводит к появлению дифференциального тока в цепи, называют утечкой тока.

При появлении тока утечки, дифференциальный ток может не появляться. Например, по каким либо причинам, появился ток утечки на металлический корпус стиральной машины, но корпус машины не заземлен и электрически изолирован, значит, дифференциального тока в цепи нет. Человек, касается корпуса стиральной машины и своим телом замыкает электрическую цепь, по которой и потечет дифференциальный ток, являющийся проявлением тока утечки. Если бы корпус стиральной машины был изначально заземлен, то сразу после появления тока утечки, появился дифференциальный ток, через корпус на землю, а УЗО отключило цепь от электропитания.

В чем разница между током утечки и дифференциальным током

Фактической разницы между током утечки и дифференциальным током электрической цепи нет. Дело в применении определений и понятий. Понятие ток утечки, относится к названию тока, который стекает с токоведущих частей цепи (жилы проводов, шины) на токопроводящие элементы цепи (металлические корпуса, трубы). Причем, в отличие от тока короткого замыкания, утечка тока происходит без явного повреждения цепи. Понятие дифференциальный ток, относится к физическим величинам и определяет действующее значение векторной суммы токов в цепи, где установлено УЗО (ВТД).

УЗО и ВДТ это разные аббревиатуры одного и того же устройства. УЗО – устройство защитного отключения (по МЭК RSD), ВДТ – выключатель дифференциального тока (по ГОСТ Р. 51326.1).

Появление тока утечки в цепи, не означает безусловное появление дифференциального тока. Для его появления, нужно замкнуть цепь корпуса на землю.

Стоит отметить, что часто на практике, дифференциальный ток называют током утечки, а ток утечки называют дифференциальным током.

Вывод

Появление в цепи токов утечки выражается в появлении дифференциальных токов повреждения цепи. Математически дифференциальные токи электрической цепи это разница (векторная) между токами от источника тока (выходной ток), и токами после приемника (обратный ток).

Дифференциальные токи электрической цепи

дифференциальные токи электрической цепи

Что такое отключающий дифференциальный ток

Отключающий дифференциальный ток, он же ток срабатывания, это значение дифференциального тока повреждения приводящего отключение УЗО (ВДТ).

Что такое неотключающий дифференциальный ток

Неотключающий дифференциальный ток, он же ток не срабатывания, значение дифференциального тока, допустимое в данной цепи и не приводящее к отключению УЗО (ВДТ).

На самом деле в цепях, где есть импульсные устройства, выпрямители, цифровые дискретные устройства регулирующие мощность, а это все современные бытовые приборы, есть фоновое значение дифференциальных токов (импульсных). Импульсные дифференциальные токи нельзя относить к токам повреждения, это рабочий фон. Именно поэтому все устройства защитного отключения имеют определенное значение тока срабатывания, ниже которого устройство срабатывать не будет.

Источник

Что такое дифференциальный ток

Нередко возникают такие ситуации, когда происходит утечка электрического тока из цепи, не имеющей повреждений, какими-либо токопроводящими путями. Это явление известно, как дифференциальный ток, существующий при определенных условиях.

Свойства и причины дифференциального тока

Протекание тока не может происходить просто по воздуху, необходимо обязательное наличие электрического проводника. В большинстве случаев, в роли такого проводника выступает тело человека. Дифференциальный ток появляется в тех случаях, когда пробита изоляция кабеля или провода, при их некачественном соединении. В результате, когда происходит контакт тела с токопроводящими частями, существует реальная возможность получения серьезных электротравм, которые нередко приводят к летальному исходу.

Что такое дифференциальный ток

Нормальная работа сети обеспечивается упорядоченным потоком электронов, передвигающихся по жилам в разные стороны, обеспечивая нулевую разницу силы тока в обеих проводах. При аварийном пробое, проводник замыкается на корпус, проводящий ток. Во время прикосновения происходит образование новой электрической цепи, где тело человека становится ее частью, после чего, начинает протекать дифференциальный ток.

Таким образом, в проводах возникает разница токов, равная величине уходящего тока. Основной причиной этого явления считается нарушение изоляции.

Борьба с дифференциальными токами

Дифференциальный ток, по своей природе, всегда являлся отрицательным фактором. Возникают негативные последствия, начиная от элементарных потерь электроэнергии и заканчивая возникновением пожаров.

Борьба с этим явлением успешно ведется с помощью специальных электротехнических устройств, представляющих собой дифференциальную защиту. Эти устройства оборудованы датчиком в виде дифференциального трансформатора, осуществляющего слежение за входящими и выходящими токами. При нормальном режиме работы в равном значении тока в проводах, никаких утечек не происходит.

При возникновении утечки, отслеживающая обмотка датчика зафиксирует разницу напряжения, передаваемого тому или иному устройству. В этом случае происходит срабатывание защиты и разрыв контактов между потребителем и источником электрической энергии. Далее происходит аварийное отключение, благодаря которому предотвращаются все негативные последствия.

Чтобы избежать подобных ситуаций, необходимо следить за состоянием электрических сетей, своевременно проводить их ремонт и обслуживание.

Источник



Дифференциальный автоматический выключатель: назначение, виды, маркировка + советы по выбору

Василий Боруцкий

Алгоритм действия дифференциальных выключателей строится на обеспечении надёжной защиты от возможных токов утечки. Например, в случаях косвенного касания с токопроводящими элементами или в моменты замыкания токоведущих частей на корпус. К выбору защитного устройства следует отнестись ответственно. Согласны?

Мы расскажем, как грамотно подобрать дифференциальный автоматический выключатель, наделенный расширенным защитным функционалом. В представленной нами статье детально описаны разновидности устройства, способного предотвратить массу угрожающих ситуаций. Даны ценные рекомендации будущим покупателям.

Работа устройства дифференциального тока

Рассматривая стандартную конструкцию УЗО (УДТ), следует особо выделить три главных модуля:

  1. Трансформатор тока суммирующий.
  2. Расцепитель-преобразователь.
  3. Устройство блокировки коммутирующих элементов.

Токоведущие проводники текущей схемы подключаются на контакты суммирующего трансформатора. Учитывая закон Ома, согласно которому сумма всех токов даёт нуль, магнитное действие токоведущих проводников трансформатора взаимно компенсируется.

Магнитного поля, вызывающего за счёт эффекта индукции появление напряжения вторичной обмотки трансформатора, не образуется. Такое состояние соответствует нормальным условиям прохождения тока в схеме.

Внутреннее устройство УДТ

Однако формирование даже небольшого тока утечки этот баланс нарушает. Область сердечника трансформатора оказывается под действием остаточного магнитного поля. Как результат – вторичная обмотка выдаёт напряжение.

Естественным образом срабатывает расцепитель, преобразующий электрическую величину в механическое действие. Далее срабатывает блокирующее устройство дифференциального тока.

Подобная техника защиты характеризуется как высокоуровневая, потому что разрыв цепи осуществляется независимо от напряжения сети или напряжения вспомогательного источника энергии. Именно такой принцип действия на 100% гарантирует срабатывание защиты в любых обстоятельствах.

Конструкция каждого выключателя дифференциального тока, как правило, оснащается тестовой клавишей. Так называемая «контрольная кнопка» специально выведена на фронтальную панель устройства, чтобы пользователи могли проверять эксплуатационную готовность защитного устройства.

Конструкция дифференциального автомата

Если клавишу «Тест» нажать, механизм устройства искусственно формирует ток утечки. В этом случае исправный прибор обязательно срабатывает. Обычно кнопкой «Тест» пользуются сразу после установки автомата в схему, при первом подключении электричества. В последующем тестируют по графику, примерно один раз в квартал.

Виды приборов защитного отключения

Разнообразие автоматических дифференциальных выключателей впечатляет. Благодаря такому разнообразию открываются возможности организации эффективной защиты в проектах любого назначения. Рассмотрим несколько примеров конструктивного исполнения УЗО, чтобы оценить все существующие преимущества.

Устройства стандартного исполнения

Основное назначение стандартных приборов, к примеру, серии F, FH – защита обслуживающего персонала. Прямой/непрямой контакт с элементами оборудования, находящимися под напряжением, риск поражения электротоком – подобные ситуации сводятся к нулю, когда применяются выключатели серии F, FH.

Устройство дифференциального тока FH200

Оптимальный выбор для применения в схемах бытовой и коммерческой сферы. Приборы также обеспечивают противопожарную защиту, если существуют риски возгорания кабелей в условиях долговременного воздействия тока утечки.

Этот вид устройств рассчитан для внедрения в сетях переменного тока при минимальных уровнях высоких гармоник и отсутствии постоянного напряжения. Ток нагрузки 16 – 63А, запас механической цикличности – 20000.

Ещё один пример стандартных селективных устройств – серия DS фирмы ABB. Они разработаны для установки и эксплуатации в схемах однофазных сетей. С принципом селективности ознакомит статья, прочитать которую мы очень советуем.

Назначение автоматических выключателей дифференциального тока серии DS – под организацию защитных схем против перегрузок и КЗ. Модули обеспечивают чёткую работу защитных функций на случайное прикосновение к токоведущим линиям или элементам оборудования.

Устройства дифференциального тока DS

Отличительная черта серийной разработки DS – наличие визуально определяемой индикации, сигнализирующей наличие тока утечки. Это одна из тех конструкций защитного устройства, благодаря которой имеется возможность предупреждать возгорание, сигнализировать о нарушении электрической изоляции. Допустимая нагрузка 6 – 40А. Цикличность – 20000.

Читайте также:  Магнитный пускатель 24в переменного тока

«Домашний» дифференциальный выключатель серии АД, БД – продукт немецкой компании «Schneider Electric», был разработан, в первую очередь, для внедрения в состав бытовых электросетей.

Главное предназначение – исключение поражения физического тела электрическим током. Также этот вид защитных устройств вполне эффективно и оперативно защищает электрооборудование, кабели, технику.

Автоматы дифференциальные домовые

Чувствительность автомата на предмет прямых (косвенных) контактов с частями электрооборудования под напряжением соответствует нормативу (30 мА). Стандартная чувствительность (100 – 300 мА) обеспечена и на случай определения токовой утечки в результате возгораний. Удачное решение для оснащения жилых домов и служебных помещений.

Дифференциальные автоматы-моноблоки

Комплексно функционируют устройства-моноблоки, и в этом их главное отличие от стандартных разработок. Охватывают весь спектр защитных функций, которыми должны обладать современные приборы защиты. Правда устройства стандартного исполнения также обеспечивают пользователей широкой функциональностью.

Ярким примером автоматических выключателей дифференциального тока, действующих в комплексной функциональности, являются продукты всё той же компании «Schneider Electric». В частности, модели серии «Multi» – выключатели нагрузки селективного и мгновенного действий.

Приборы конструкции Мульти

Автоматы, в зависимости от модели, предназначены для установки в составе распределительных сетей административных (хозяйственных) зданий промышленных производств.

Эти УДТ обеспечивают разрыв цепей при токах утечки от 10 до 500 мА. Конструктивная особенность – возможность регулировки на исключение случайных срабатываний (грозовые разряды, пробой через слой пыли и т.п.).

Защитники от импульсных перенапряжений

Пожалуй, отдельным видом приборов следует считать и конструкторские разработки, подобные автоматическим выключателям, исполнение которых предусматривает защиту против импульсных перенапряжений.

Как правило, этот вид устройств наделяется сверхвысоким быстродействием, уровнем чувствительности 10 – 30 мА на случай срабатывания по факту прикосновения к токоведущим поверхностям. Эти же автоматы гарантируют надежную защиту оборудования от сверхтоков.

Дифференциальные автоматы импульсной защиты

Диапазон номинальных токов обычно составляет здесь 6 – 63А при напряжениях 230 – 440 вольт. Коммутационная способность достигает значения 4500А. Конструктивно выпускаются под запитывание через 2 или 4 полюса.

Из той же серии, но несколько модифицированными видятся выключатели с характеристикой «А». Наглядный пример – серия АД12М, где отмечено расширение защитной функциональности. Среди дополнений – функция отключения на случай повышения сетевого напряжения свыше 265 вольт в течение 0,3 секунды.

Следует также отметить, что приборы, наделённые характеристикой «А», имеют существенные отличия от исполнения дифференциальных автоматов с характеристикой «АС». Первый вариант способен реагировать на постоянно-пульсирующий дифференциальный ток и на ток синусоидальной формы.

Мобильные устройства защитного отключения

Промышленность (зарубежная и отечественная) выпускает ещё одну разновидность автоматических дифференциальных выключателей в конструктивном исполнении мобильного типа. То есть речь идёт о переносных устройствах, управляемых дифференциальным током.

Мобильное защитное устройство - розетка

Такие мобильные модули выполнены в виде миниатюрного блока, который попросту вставляется в розетку бытового назначения. Между тем, этот вид устройств предназначается под использование внутри помещений, входящих в группу особо опасных (с повышенной опасностью).

Эти приборы нередко устанавливаются как дополнительные модули к уже существующим устройствам защитного отключения.

Этот же вид устройств – переносной конфигурации, рекомендуется применять в бытовых условиях для защиты детей и пожилых людей. Как известно, сопротивление тела молодого и старого организмов несколько отличается от той же величины организма человека среднего возраста.

Поэтому переносные УЗО выполнены конструктивно как приборы, имеющие повышенный уровень уставки срабатывания. Это значение настройки обычно не превышает 10 мА для устройств мобильного типа.

Переносные автоматы, к примеру, серии УЗО-ДП, рассматриваются оптимальной защитой для частной городской и загородной недвижимости – коттеджей, дачных построек, гаражей и т.п.

Маркировка УЗО (УДТ) на корпусе приборов

Нужно заметить, что корпусная характеристика (обозначения на корпусе) современных устройств показывает практически полную информацию относительно электромеханических и температурных параметров приборов.

Маркировка защитного устройства

По сути, пользователю даже нет необходимости обращаться к сопроводительной документации, так как, зная обозначения, все сведения можно получить прочтением информации с фронтальной части корпуса.

Среди обозначений рекомендуется изучить графику, показывающую характеристику автоматов относительно условий функционирования: «А», «В», «АС», «F», которая определяет чувствительность прибора к переменному и постоянному току разной формы.

Аббревиатурное же обозначение приборов часто отражает их типичную и серийную принадлежность. Например, «АД12М» – автомат дифференциальный, серийный номер – 12, модернизированный. Или так: «ВД63» – выключатель дифференциальный, 63 серии.

Правда встречаются модели (как правило, импортные), имеющие несколько запутанную аббревиатуру, скажем – FH200. Здесь: символ F – это серия устройства, H – вариант исполнения корпуса, 200 – серийный номер.

Или ещё пример: прибор, обозначенный аббревиатурой DS. Первый символ понятен без «перевода» – дифференциальный. Второй указывает на принадлежность устройства к разряду селективных устройств.

Вопрос выбора между дифференциальным автоматом и УЗО требует детально изучения. Рекомендуем ознакомиться с материалом, разбирающим их отличия, специфику использования, а также преимущества с недостатками.

Как выбрать устройство дифференциального тока?

Выбирают устройства дифференциального тока аналогично тому, как делают это, к примеру, с автоматическими выключателями.

Выбор дифференциальных устройств тока

То есть выбор делается на основании традиционных критериев подбора электрооборудования подобного типа:

  1. Цель применения.
  2. Соответствие току нагрузки.
  3. Критерий чувствительности на срабатывание.
  4. Корпусное исполнение.

Для применения в условиях привычного быта обычно выбор приходится на однофазные приборы характеристики «АС» или «А». Для использования на бытовых сетях жилых строений лучше брать устройства чувствительностью 10-30 мА (на прикосновение) и 100 мА (пожарная защита и КЗ). Корпусное исполнение – максимально удобное под монтаж и в плане эксплуатации.

Следует отметить: устройство дифференциального тока монтируется всегда последовательно с автоматическим выключателем. Поэтому токовые характеристики обоих приборов должны совпадать либо номинальный ток УДТ должен быть выше.

Выводы и полезное видео по теме

Еще больше интересной информации об устройстве, видах и принципе работы диффавтоматов можно узнать из следующего видеоролика:

Защитные устройства дифференциального тока фактически являются автоматическими выключателями, дополненными чувствительной системой определения токовой утечки.

Подобными приборами в обязательном порядке необходимо оснащать электросети, исполнение которых сопряжено с риском контакта людей и токоведущих частей оборудования. Схемы современного исполнения по умолчанию предполагают внедрение УДТ.

Хотите рассказать о том, как подбирали дифференциальный выключатель для защиты домашней или дачной сети? Располагаете полезной информацией по теме, которой стоит поделиться с посетителями сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящейся ниже блок-форме, размещайте фото и задавайте вопросы.

Источник

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.

дифференциальный ток

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).

выключатель дифференциального тока

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.

Читайте также:  Плотность полного тока равна

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.

дифференциальный выключатель

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.

защитное устройство дифференциального тока

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.

реле дифференциального тока

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.

узо или дифференциальный автомат

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.

номинальный ток

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.

Источник

Дифференциальный ток: что это такое, определение, особенности, виды

Дифференциальный ток ( IΔ ) [residual current] (для устройства дифференциального тока) — это среднеквадратическое значение векторной суммы токов, протекающих через главную цепь устройства дифференциального тока [пункт 20.6, 1].

Примечание — Поскольку через главную цепь любого устройства дифференциального тока проходит не менее двух проводников, в главной цепи УДТ протекает не менее двух электрических токов.

Дифференциальный ток ( IΔ ) [residual current] (для электрической цепи) — это алгебраическая сумма значений электрических токов во всех проводниках, находящихся под напряжением, в одно и то же время в данной точке электрической цепи в электрической установке [пункт 20.7, 1].

Примечание [пункт 20.7 , 1] — Определение термина «дифференциальный ток» в МЭС 826-11-19 сформулировано для электрической цепи. Через главную цепь устройства дифференциального тока, защищающего электрическую цепь, проходят все ее проводники, находящиеся под напряжением. Поэтому дифференциальный ток электрической цепи равен дифференциальному току, определяемому устройством дифференциального тока.

Вышеприведенное примечание из пункта 20.7 ГОСТ 30331.1-2013 [1] очень грамотно, на мой взгляд, прокомментировал Харечко Ю.В. в своей книге [2]:

« Это примечание устанавливает эквивалентность между дифференциальными токами для УДТ и защищаемой им электрической цепи. Продекларированное равенство дифференциальных токов возможно только в тех электрических цепях переменного тока, в состав которых входят фазные и нейтральный проводники. Однако, учитывая запрет на применение PEN-проводников в электроустановках жилых и общественных зданий, торговых предприятий и медицинских учреждений, указанная эквивалентность будет распространяться на большинство вновь монтируемых и реконструируемых электроустановок зданий. Поскольку подавляющая часть электрических цепей в существующих электроустановках зданий выполнена проводниками, имеющими сечение меньше минимально допустимого сечения PEN-проводника – 10 мм 2 для медного и 16 мм 2 для алюминиевого, эти электрические цепи состоят только из фазных и нейтральных проводников. »

[2]

Дифференциальный ток не является электрическим током. Поэтому он не может представлять никакой опасности для человека.

Особенности для электрических цепей.

Далее Харечко Ю.В. рассказывает на примерах, чему равен дифференциальных ток:

  1. « В трехфазной четырехпроводной электрической цепи, состоящей из трехфазных проводников и нейтрального проводника, алгебраическая сумма электрических токов в указанных четырех проводниках, находящихся под напряжением, будет равна току защитного проводника (току утечки).
  2. В трехфазной четырехпроводной электрической цепи, состоящей из трех фазных проводников и PEN-проводника, алгебраическая сумма электрических токов в трех проводниках, находящихся под напряжением, то есть фазных проводниках, будет равна току, протекающему в PEN-проводнике.
  3. Электрический ток в PEN-проводнике, как правило, равен сумме токов в нейтральном и защитном проводниках. Причем ток в нейтральном проводнике на несколько порядков больше тока защитного проводника.
  4. В условиях единичного повреждения, когда произошло замыкание на землю, представляющее собой замыкание фазного проводника на защитный проводник в первой электрической системе или на PEN-проводник во второй, алгебраическая сумма электрических токов равна току замыкания на землю.
  5. При нормальных условиях в однофазной двухпроводной электрической цепи, состоящей из фазного и нейтрального проводников, алгебраическая сумма электрических токов в двух проводниках, находящихся под напряжением, также будет равна току защитного проводника. Если однофазную двухпроводную электрическую цепь выполнить фазным проводником и PEN проводником, то для нее нельзя будет определить дифференциальный ток, поскольку имеется только один проводник, находящийся под напряжением. »

Особенности для устройства дифференциального тока.

Обратимся к книге [2], в которой её автор Харечко Ю.В. определил основной фактор воздействующий на УДТ следующим образом:

« Основным фактором, воздействующим на устройство дифференциального тока и инициирующим его оперирование, является дифференциальный ток, который определен в нормативной документации как действующее значение векторной суммы токов, протекающих в главной цепи УДТ. Для определения дифференциального тока УДТ оснащено дифференциальным трансформатором, принцип действия которого проиллюстрирован на рис. 1. »

[2]

Принцип действия УДТ

Рис. 1. Функционирование дифференциального трансформатора устройства дифференциального тока (рисунок на базе рисунка 1 из [5])

Читайте также:  Расчет максимальных токов нагрузки

Дифференциальный трансформатор двухполюсного устройства дифференциального тока имеет две первичные обмотки, выполненные двумя проводниками главной цепи УДТ, и одну вторичную обмотку, к которой подключен расцепитель дифференциального тока.

« Под расцепителем дифференциального тока понимают расцепитель, вызывающий срабатывание УДТ с выдержкой времени или без нее, когда дифференциальный ток превышает заданное значение. »

[2]

Рассмотрим нормальные условия оперирования электрической цепи, когда отсутствуют какие-либо повреждения основной изоляции опасных частей, находящихся под напряжением. Через главную цепь УДТ не протекает ток замыкания на землю, поскольку в электрической цепи нет замыкания на землю.

В обоих проводниках главной цепи устройства дифференциального тока протекают электрические токи, равные по своему абсолютному значению току нагрузки Iн (смотрите примечание 1 ниже). То есть электрические токи I1 и I2, протекающие в первичных обмотках дифференциального трансформатора, равны между собой по абсолютному значению:

« Примечание 1. При отсутствии тока утечки. Если в электрической цепи протекает ток утечки, электрические токи, протекающие в фазном и нейтральном проводниках главной цепи УДТ, отличаются друг от друга приблизительно на величину тока утечки. »

[2]

Поскольку электрические токи, протекающие в главной цепи УДТ, направлены навстречу друг другу, их векторная сумма равна нулю.

Магнитные потоки Ф1 и Ф2, создаваемые электрическими токами I1 и I2 в сердечнике дифференциального трансформатора, также направлены навстречу друг другу и равны между собой по абсолютному значению. Поскольку указанные магнитные потоки взаимно компенсируют друг друга, суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора равен нулю.

Следовательно, абсолютная величина электрического тока, который может протекать в электрической цепи, подключенной к вторичной обмотке дифференциального трансформатора, также будет равна нулю:

Поэтому в нормальных условиях расцепитель дифференциального тока не может инициировать срабатывание УДТ, которое, в свою очередь, не отключает присоединенные к нему внешние электрические цепи.

Рассмотрим оперирование электрической цепи в условиях повреждения основной изоляции опасной части, находящейся под напряжением и ее замыкания на землю, когда через главную цепь УДТ протекает ток замыкания на землю.

В условиях повреждения по одному из проводников главной цепи УДТ помимо тока нагрузки Iн протекает ток замыкания на землю IEF. Поэтому абсолютное значение электрического тока, протекающего в одной из первичных обмоток дифференциального трансформатора, превышает абсолютное значение электрического тока, который протекает в другой его первичной обмотке:

Следовательно, векторная сумма электрических токов, протекающих в главной цепи УДТ, будет отлична от нуля.

Магнитные потоки Ф1 и Ф2 в сердечнике дифференциального трансформатора, прямо пропорциональные электрическим токам I1 и I2, не равны между собой по абсолютному значению. Они не могут компенсировать друг друга. Поэтому суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора отличен от нуля.

Следовательно, абсолютная величина электрического тока, который протекает в электрической цепи, подключенной к вторичной обмотке дифференциального трансформатора, также не равна нулю:

Поэтому в указанных условиях расцепитель дифференциального тока сработает под воздействием электрического тока Iр, побуждая устройство дифференциального тока разомкнуть свои главные контакты и отключить присоединенные к нему внешние электрические цепи.

Харечко Ю.В. подчеркивает особенности функционирования трехполюсных и четырехполюсных УДТ [2]:

« В трехфазных трехпроводных электрических цепях применяют трехполюсные устройства дифференциального тока, а в трехфазных четырехпроводных электрических цепях – четырехполюсные УДТ, которые оснащены дифференциальными трансформаторами, имеющими соответственно три и четыре первичные обмотки. Эти дифференциальные трансформаторы функционируют так же, как и дифференциальный трансформатор двухполюсного УДТ. Векторные суммы электрических токов, протекающих в главных цепях УДТ, они определяют с учетом запаздывания и опережения по фазе электрических токов в проводниках разных фаз, подключенных к УДТ. »

[2]

Таким образом, посредством определения дифференциального тока выполняют обнаружение и оценку тока замыкания на землю, например, через тело человека, прикоснувшегося к фазному проводнику. От токов замыкания на землю защищают и людей, и электроустановки зданий.

При замыкании на землю какой-либо токоведущей части дифференциальный ток практически равен току замыкания на землю. В нормальных условиях дифференциальный ток приблизительно равен току утечки, протекающему в электрической цепи.

Виды дифференциальных токов

Все многообразие дифференциальных токов, которые могут возникнуть в главной цепи устройства дифференциального тока бытового назначения, в стандартах ГОСТ IEC 61008-1-2020 [3] и ГОСТ IEC 61009-1-2020 [4] сведено к следующим двум видам: синусоидальному дифференциальному току и пульсирующему постоянному дифференциальному току.

Харечко Ю.В. в своей книге [2], на мой взгляд, максимально простым языком расписал особенности этих 2 видов дифференциального тока. Приведу основные цитаты:

« Синусоидальный дифференциальный ток имеет место в тех случаях, когда в электрических цепях переменного тока, которые подключены к устройству дифференциального тока, не применяют выпрямители, светорегуляторы, регулируемые электроприводы и аналогичные им устройства, существенно изменяющие форму синусоидального тока. Ток утечки и ток замыкания на землю в таких электрических цепях имеют форму, близкую к синусоиде. Такую же синусоидальную форму имеет и дифференциальный ток (рис. 2).

Синусоидальный ток частотой 50 Гц

Рис. 2. Синусоидальный ток частотой 50 Гц (на основе рисунка 2 из [2] автора Харечко Ю.В.)

При использовании в электроустановках зданий выпрямителей, светорегуляторов, регулируемых электроприводов и аналогичных им устройств форма синусоидального тока в электрических цепях может существенно изменяться.

Если в каком-то электроприемнике в качестве дискретного регулятора потребляемой им мощности использован диод, в случае повреждения основной изоляции токоведущей части, подключенной после диода, может возникнуть ток замыкания на землю, который будет протекать только в течение половины периода (180° или 10 мс). Такой электрический ток в стандартах ГОСТ IEC 61008-1-2020 и ГОСТ IEC 61009-1-2020 назван пульсирующим постоянным током. Протекание пульсирующего постоянного тока в главной цепи устройства дифференциального тока существенно изменяет его характеристики по сравнению с синусоидальным током.

В электроустановках жилых зданий применяют большое число электроприемников, имеющих встроенные выпрямители. Все они характеризуются небольшими постоянными токами утечки, которые могут создавать суммарный (фоновый) постоянный ток утечки, протекающий через главную цепь устройства дифференциального тока. Протекание даже малого постоянного тока через первичную обмотку дифференциального трансформатора УДТ существенно изменяет (ухудшает) его характеристики. Поэтому в стандартах ГОСТ IEC 61008-1-2020 и ГОСТ IEC 61009-1-2020 учтена возможность протекания небольшого постоянного тока через главную цепь устройства дифференциального тока.

Пульсирующий постоянный ток определен в международных и национальных стандартах как волнообразные импульсы электрического тока длительностью (в угловой мере) не менее 150° за один период пульсации, следующие периодически с номинальной частотой и разделенные промежутками времени, в течение которых электрический ток принимает нулевое значение или значение, не превышающее 0,006 А постоянного тока.

Пульсирующий постоянный ток характеризуют также углом задержки тока, под которым понимают промежуток времени в угловой величине, в течение которого устройство фазового управления задерживает момент протекания электрического тока в электрической цепи. На рис. 3 и 4 показан пульсирующий постоянный ток при углах задержки тока α, равных 0°, 90° и 135°.

Пульсирующий постоянный ток частотой 50 Гц без составляющей постоянного токаРис. 3. Пульсирующий постоянный ток частотой 50 Гц без составляющей постоянного тока (на основе рисунка 3 из [2] автора Харечко Ю.В.) Пульсирующий постоянный ток частотой 50 Гц с составляющей постоянного тока до 0,006 А включительноРис. 4. Пульсирующий постоянный ток частотой 50 Гц с составляющей постоянного тока до 0,006 А включительно ((на основе рисунка 4 из [2] автора Харечко Ю.В.)

Появление в главной цепи устройства дифференциального тока пульсирующего постоянного тока существенно изменяет характеристики УДТ. Устройства дифференциального тока типа АС, которые рассчитаны на работу только при синусоидальном токе, не могут корректно функционировать при появлении пульсирующего постоянного тока. Поэтому в некоторых странах их применение в электроустановках зданий запрещено или существенно ограничено. Устройства дифференциального тока типа АС заменяют более современными УДТ типа A, которые предназначены для применения и при синусоидальном, и при пульсирующем постоянном токе.

В 2016 году был введен в действие ГОСТ IEC 62423-2013, который распространяется на УДТ типа F и типа B бытового назначения. УДТ типа F предназначены для защиты электрических цепей, к которым подключены частотные преобразователи. Они оперируют так же, как УДТ типа A, и дополнительно:

  • при сложных дифференциальных токах;
  • при пульсирующем постоянном дифференциальном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток 0,01 А.

Устройства дифференциального тока типа B оперируют так же, как УДТ типа F, и дополнительно:

  • при синусоидальных переменных дифференциальных токах, имеющих частоту до 1000 Гц включительно;
  • при пульсирующем постоянном дифференциальном токе, который появляется в двух и более фазах;
  • при сглаженных постоянных дифференциальных токах.

Таким образом, самые современные УДТ типа B корректно оперируют в электрических цепях переменного тока при протекании в них токов замыкания на землю различных форм, начиная от синусоидального тока частотой 50 Гц и заканчивая постоянным током. »

Источник