 |
Устройства защитного отключения дифференциального тока (УДТ)
|
|
|
|
Устройство защитного отключения дифференциального тока или, как часто говорят, «УЗО» - это коммутационный аппарат, предназначенный для защиты электрической цепи от токов утечки.
|
| Рисунок 3. Принцип работы УДТ |
Ток утечки – это ток, проходящий по нежелательным, в нормальных условиях эксплуатации, проводящим путям.
В нормальном режиме работы электроустановки, электрический ток протекает через проводники внутри нее, как предусмотрено конструкцией.
От других токопроводящих элементов конструкции (металлические корпус, рама, каркас), проводники отделены изоляцией, сопротивление которой не позволяет создать электрическую цепь.
|
| Рисунок 4. Пример конструкции УДТ |
Если по какой-то причине (повреждение, влажность, токопроводящая пыль и т. п. ) сопротивление изоляции уменьшилось, на корпусе или других токопроводящих элементах установки появляется потенциал. Сам по себе ток утечки не возникнет, необходимо создать цепь, соединяющую электрический прибор с потенциалом на корпусе с землей или нейтралью. Здесь возможно несколько вариантов.
В первом случае, корпус электроустановки, например, бытовой техники, касается металлического проводника, имеющего контакт с землей. В точке касания замыкается цепь, и возникает ток утечки. Если контакт достаточно надежный, то сила тока возрастет до порога срабатывания автоматического выключателя в щитке питания. При слабом контакте может возникнуть искрение, локальный нагрев точки касания, что приводит к оплавлению и дальнейшему повреждению изоляции проводов, возгоранию и пожару.
В другом случае, корпус электроустановки не имеет контакта с заземленными предметами и сам не заземлен. При касании внешних панелей человеком, возникает нагрузка, т. к. тело человека является проводником, и через него протекает электрический ток. Поскольку сопротивление тела человека велико, сила тока недостаточна для срабатывания автоматического выключателя в щитке питания и человек получает электротравму вплоть до летального исхода.
|
|
|
Таким образом, УДТ обеспечивает защиту человека от поражения электрическим током и защиту от пожаров.
Принцип действия УДТ следующий. При нормальном режиме работы цепи, когда подвижные контакты УДТ замкнуты, прямой ток от фазного провода проходит через магнитопровод УДТ, затем через нагрузку, в качестве которой выступают, подключенные электропотребители и возвращается обратно в сеть по нулевому проводнику, так же через магнитопровод УДТ, при этом величина обратного тока равна величине прямого тока.
Прямой ток проходя через магнитопровод УДТ создает в нем магнитный поток, в свою очередь обратный ток так же создает в магнитопроводе магнитный поток такой же величины, но так как направление токов противоположно, то и создаваемые ими магнитные потоки противоположны, т. е. магнитные потоки направлены встречно по отношению друг к другу и соответственно, при равных значениях прямого и обратного токов, уравновешивают друг друга, в результате чего суммарный магнитный поток в магнитопроводе равен нулю. Так как суммарный магнитный поток в магнитопроводе отсутствует (равен нулю), во вторичной обмотке ток не индуктируется. Подвижные контакты замкнуты, электрическая цепь включена и находится в нормальном режиме работы.
Если в одном из элементов электрической цепи возникает утечка тока, то часть электрического тока начинает протекать по нежелательному проводящему пути. При этом, часть тока электрической цепи, поступающая от фазного провода не будет возвращаться в сеть, а проходя по нежелательному проводящему пути будет уходить в землю. Следовательно, обратный ток, который будет возвращаться в сеть через магнитопровод УДТ по нулевому проводу, будет меньше прямого тока, поступающего в сеть, соответственно и величина прямого магнитного потока станет больше величины обратного магнитного потока, в результате чего в магнитопроводе УДТ суммарный магнитный поток уже не будет равен нулю.
|
|
|
Возникший суммарный магнитный поток индуктирует электрический ток во вторичной обмотке, который проходя через магнитоэлектрическое реле приводит его в работу, а оно, в свою очередь, размыкает подвижные контакты отключая электрическую цепь.
Устройство защитного отключения дифференциального тока имеет в обиходе и другие названия, например, дифференциальный выключатель, автоматический выключатель дифференциального тока, устройство защитного отключения. Также в различных документах встречаются разные аббревиатуры данного устройства, например, АВДТ в ГОСТ IEC 61009-1-2020, ВДТ в ГОСТ IEC 61008-1-2020; УДТ в СП 256. 1325800. 2016; УЗО в ПУЭ и СП 31-110-2003.
Основными характеристиками УДТ являются:
- тип. В зданиях могут применяться УДТ типа «А», реагирующие как на переменные, так и на пульсирующие токи утечки, или типа «АС», реагирующие только на переменные токи утечки. Источником пульсирующего тока утечки могут являться стиральные машины с регуляторами скорости, регулируемые источники света, персональные компьютеры и др.
- номинальный ток - максимальный ток при котором УДТ способно длительно работать, не теряя свою работоспособность. Стандартными, наиболее часто используемыми значениями номинальных токов УДТ, используемых в электроустановках жилых и общественных зданий являются: 10, 16, 25, 32, 40, 63А;
- дифференциальный ток - минимальный ток утечки, при котором УДТ произведет отключение электрической цепи. Дифференциальный ток — это одна из главных характеристик УДТ;
- номинальное напряжение – напряжение сети при котором УДТ способно длительно работать, не теряя свою работоспособность;
- род тока - постоянный или переменный;
- условный ток короткого замыкания – ток который кратковременно может выдержать УДТ до момента пока не сработает автоматический выключатель, установленный для защиты цепи от короткого замыкания.
|
|
|
Выбор УДТ производится по следующим критериям:
- по номинальному напряжению и типу сети. Номинальное напряжение УДТ должно быть больше либо равно номинальному напряжению защищаемой им цепи. Для однофазной сети требуется двухполюсное УДТ, для трехфазной сети – четырехполюсное;
- по номинальному току. Согласно ПУЭ использование УДТ в групповых линиях, не имеющих защиты от сверхтока, без дополнительного аппарата, обеспечивающего эту защиту не допускается. Из этого следует, что перед УДТ должен стоять автоматический выключатель или другой аппарат с функцией защиты от сверхтока, по току которого необходимо выбирать номинальный ток УДТ. При этом номинальный ток УДТ должен быть больше либо равен номинальному току установленного до него аппарата защиты (автоматического выключателя или другого аппарата с функцией защиты от сверхтока);
- по дифференциальному току. Стандартными величинами дифференциального тока УДТ являются: 6, 10, 30, 100, 300, 500мА. УДТ с дифференциальным током 100, 300 и 500 мА применяются для защиты от пожаров, с дифференциальными токами 6, 10, 30 мА - для защиты от поражения человека электрическим током.
|
| Рисунок 5. Маркировка УДТ |
Применяемые типы УДТ функционально должны предусматривать возможность проверки их работоспособности, проверка УДТ (тестирование) для жилых объектов должна проводиться не реже одного раза в три месяца, о чем должна быть запись в инструкции по эксплуатации предприятия-изготовителя.
Установка УДТ, действующих на отключение, запрещается для электроприемников, отключение которых может привести к опасным последствиям: созданию непосредственной угрозы для жизни людей, возникновению взрывов, пожаров и т. п.
Для санитарно-технических кабин, ванных и душевых рекомендуется устанавливать УДТ с номинальным дифференциальным отключающим током до 10 мА, если для них выделена отдельная линия, в остальных случаях, например, при применении одной линии для санитарно-технической кабины, кухни и коридора, следует применять УДТ с номинальным дифференциальным отключающим током до 30 мА.
|
|
|
Для одноквартирных домов УДТ с номинальным дифференциальным отключающим током до 30 мА рекомендуется предусматривать для групповых линий, питающих штепсельные розетки внутри дома, включая подвалы, встроенные и пристроенные гаражи, а также в групповых сетях, питающих ванные комнаты, душевые и сауны. Для устанавливаемых снаружи штепсельных розеток установка УДТ с номинальным дифференциальным отключающим током до 30 мА обязательна.
В зданиях могут применяться УЗО типа «А», реагирующие как на переменные, так и на пульсирующие токи повреждений, или «АС», реагирующие только на переменные токи утечки.
Как видно из конструкции УДТ (если речь идет не о комбинированном устройстве) в нем отсутствует защита от сверхтоков и при любой схеме его подключения должна быть предусмотрена обязательная установка автоматического выключателя, для защиты, как самой сети, так и УДТ от токов перегрузки и короткого замыкания.
Также необходима периодическая проверка работоспособности УДТ. Стандартами [7, 8] установлено требование по наличию устройства проверки работоспособности УДТ (кнопки). Проверка работоспособности осуществляется нажатием кнопки «ТЕСТ». При ее нажатии в УДТ искусственно создается ток утечки, что должно привести к отключению УДТ.
|
|
|
