Диференціальний струм. Диференціальний автомат: характеристики, призначення

Для легшого розуміння диференціального струму слід розглянути один фізичний процес. Коли відбувається дотик до ізольованої струмоведучої лінії, чому відсутня Відповідь очевидна: ізоляція не дає струму текти через людське тіло. Але якщо жилу оголити, стати на ізолюючу підкладку і доторкнутися до дроту? Ефект той самий - електричного удару немає. Підкладка не дає ланцюжку замикатися через тулуб на землю.

Поняття диференціального струму

У природі немає такого фізичного процесу, як диференціальний струм. Це поняття є векторною величиною, вираженою як сума струмів, присутніх у ланцюзі, взятих у середньоквадратичному значенні. Щоб виник струм диференціальний, повинен відбутися фізичний процес, що називається струмом витоку. Але необхідно, щоб була дотримана одна умова: корпус обладнання, де з'явився струм витоку, має бути з'єднаний із землею. Інакше, якщо тіло не заземлено, виникнення струму витоку не призводить до появи диференціального струму. І вимикач диференціального струму (ВДТ) не спрацює.

Зв'язок між диференціальним та струмом витоку

Коли відбувається витік струму в ланцюзі, він переходить на елементи, що мають струмопровідний матеріал (корпуси з металу для приладів, опалювальні труби та ін.) з частин, що знаходяться під напругою (електричні схеми, проводи). Під час цих витоків короткозамкнених ділянок немає. І тому відсутній факт порушення працездатності ланцюга (явне його ушкодження).

Так як диференціальний струм, якщо висловити його математично, є різницею (у векторному значенні) між струмом на виході джерела і струмом після навантаження, то зрозуміло, що він практично ідентичний струму витоку. Але якщо останній реально існує при порушенні, наприклад, ізоляції, підвищеної вологості середовища, через яку він може пройти, або ще чогось, то диференційний струм з'являється при з'єднанні з землею.

Диференціальні струми, що відключають і не відключають

Під струмом спрацьовування (або відключає) розуміють такий диференціальний струм, перебіг якого призводить до відключення ВДТ при витоках в ланцюзі.

Струм, протікання якого допустимо в ланцюгу і не відбувається його спрацьовування, називається диференціальним струмом, що не відключає.

У навантаженому ланцюзі, де працюють пристрої імпульсного типу: випрямлячі, дискретні цифрові прилади для регулювання потужності - все це сучасна побутова техніка, є фонові струми диференціальні. Але такі струми не є струмами пошкодження, і електричний ланцюг у цьому випадку не можна відключати. Тому поріг спрацьовування ПЗВ обраний таким, щоб не реагувати на робоче значення фону, а відключати струм витоку, що перевищує цю величину.

ПЗВ або диференціальний автомат

Для того щоб захистити ланцюг від замикання на землю струмів великої величини, розроблені спеціальні схеми пристрою постійно тестує контрольований ланцюг на наявність електричних витоків. Як тільки сума векторних значень лінійних струмів стане більше нуля і перейде межу чутливості приладу, він відразу відключить ланцюг. Такі системи ставлять і в однофазних, і трифазних лініях.

Характеристики диференціальних вимикачів

Різні модифікації пристроїв захисних відрізняються один від одного за:

• особливостям конструкції;
• виду електрики витоку;
• параметрів чутливості;
• швидкодію.

Залежно від конструктивних особливостей бувають:

• Пристрої ВДТ (диференціальний вимикач), де немає захисту від великих струмів. Вони реагують на струми витоку, але щоб забезпечити захист їхньої схеми, послідовно потрібно включати запобіжники.
• Пристрій АВДТ, де передбачено вимикач автоматичного типу. Це універсальні прилади з подвійною функцією – для захисту від КЗ та перевантажень, а також контролю витоків.
• Пристрій БДТ із можливим підключенням автомата спрацьовування у точці підключення. Прилад призначений для спільного встановлення з автоматичним вимикачем. Його конструкція опрацьована таким чином, що допускає лише одноразове з'єднання з автоматом.

Залежно від форми струмів витоку, розроблені групи захисних пристроїв наступної модифікації:

• AC - пристрої, що працюють зі змінним Вони не реагують на диференціальні імпульсні струми, що виникають у момент включення, наприклад, ламп люмінесцентних, рентгенівських апаратів, пристроїв для обробки інформаційних сигналів, перетворювачів на тиристорах.
• A - прилади для захисту від постійного пульсуючого та змінного струму. Чи не розпізнають пікові значення витоків імпульсних диференціальних струмів. Вони працюють у ланцюгах випрямлячів електронного типу, регуляторів фазоімпульсного перетворення. Запобігають витоку на землю пульсуючої електрики, в якій є постійна складова напруги.
• B - системи, що працюють зі змінними, постійними та пульсуючими струмами витоку.

За чутливістю диференціальний вимикач має такі типи:

• Системи низькочутливі, що відключають ланцюг при непрямому дотику.
• Системи із чутливістю високого порядку. Захищають, якщо стався прямий дотик струмопроводу.
• Протипожежна дія.

За часом, який потрібний для спрацьовування пристрою:

• Події миттєвого.
• Швидкодіючі.
• Для загального призначення.
• Із затримкою – селективного типу.

Прилади захисту струму диференціального селективного пристрою здатні відключати лише частину обладнання, де сталося порушення.

Як працює вимикач диференціального струму

ПЗВ складається з сердечника у вигляді кільця та двох обмоток. Ці обмотки абсолютно однакові, тобто виконані дротом одного перерізу і кількість витків ідентична. Через одну обмотку проходить струм у напрямку входу навантаження, а далі через навантаження повертається на другу обмотку. Так як у кожному навантаженні проходить номінальний струм, то сумовані струми на вході та на виході, по Кіргофу, мають бути рівними. У результаті струми виробляють в обмотках однакові магнітні потоки, спрямовані у протилежному напрямку. Ці потоки компенсують один одного і система залишається в нерухомому стані. Якщо з'явився струм витоку, то магнітні поля будуть різними, спрацює реле диференціального струму, що призведе до розмикання електричних контактів. Електрична лінія буде повністю знеструмлена.

Де застосовується пристрій захисний диференціального струму

У сучасному будівництві та електричному обладнанні площ, а також при реконструюванні все більше застосовують пристрої, що відключають диференціальний струм. Це обумовлено підвищенням безпеки експлуатації електричних мереж, а також зниженням травматизму. ПЗВ застосовують у:

• будинках громадського призначення: навчальних закладах, будинках культури, лікарнях, готельних комплексах, спортивних установах;
• будинках індивідуальних житлових та багатоквартирних: будинках, дачах, гуртожитках, підсобних спорудах;
• торгових площах, особливо виготовлених на основі металоконструкцій;
• будинках адміністративного призначення;
• промислові підприємства.

Варіанти схем підключення ПЗВ

Захисний пристрій диференціального струму випускають різне число контрольованих фаз. Бувають однофазні, двофазні та трифазні вимикачі диференціального струму.

Якщо лінія однофазна і потрібно підключити до неї ПЗВ та одинарний автоматичний вимикач, то не має принципової різниці, що ставити в першу чергу. Всі ці пристрої ставляться на вході ланцюга. Просто зручніше ставити спочатку автомат на фазу, а вимикач диференціального струму після. Оскільки навантаження підключається до обох контактів ПЗВ, замість фази - на автомат, а замість нуля - на захисний пристрій.

Якщо основна лінія ділиться на кілька ліній з навантаженнями, то ПЗВ ставлять спочатку, а далі на кожну лінію автоматичний вимикач. Важливо, щоб номінальний струм, який може пропустити ПЗВ, був більший за струм спрацьовування автомата, інакше захистити сам пристрій не вийде.

Висновок

Всі роботи з організації електричної проводки та систем захисту ланцюгів краще довірити професійним електрикам! Своїми руками можна збирати лише нескладні електричні схеми, а підключаючи захисні пристрої, чітко дотримуватися інструкцій. Зазвичай кожен контакт має відповідне маркування.