Удт что это такое

4 самые частые ошибки при подключении УЗО (устройства дифференциального тока)

Подписка на рассылку

Электропроводка – важная инженерная система любого сооружения. Чтобы сделать электричество максимально безопасным для человека, необходим грамотный подход. Один из приемов, помогающих для достижения данной цели – подключение устройства дифференциального тока (УДТ или ранее УЗО) или дифавтомата. Данные устройства предназначены для дополнительной защиты пользователей от токов утечки, возникающих из-за уменьшения сопротивления изоляции без короткого замыкания.

При ремонте многие отдают предпочтение в пользу самостоятельной прокладки электропроводки. Несмотря на относительную простоту данного процесса, неопытные мастера могут допускать ошибки на разных этапах работы, в том числе и при монтаже УДТ. В данной статье мы расскажем о наиболее распространенных из них.

Выбор в пользу чувствительного УЗО на вводе

У разных моделей УДТ порог срабатывания отличается. Часто мастера перестраховываются и устанавливают на вводе УДТ на 30 мА. Такое УДТ очень чувствительное, поэтому при больших нагрузках начинает срабатывать слишком часто. Это происходит из-за того, что сопротивление изоляции провода конечно, ведь ток утечки присутствует постоянно, возрастая по мере увеличения длины линии на 0,04 мА/м. В среднем протяженность проводки в квартире составляет около 200 метров, ток утечки при этом равен примерно 8 мА. Поскольку утечка в 0,4 миллиампера с каждого Ампера потребляемого тока происходит еще и в розетках, выключателях и других подобных устройствах, общее значение утечки составляет около 15 миллиампер.
В ПУЭ и СП256.1325800.2016 указано, что для корректной работы УДТ ток утечки в состоянии покоя не может быть выше, чем на 1/3 от тока срабатывания. Умножаем 15 миллиампер, полученные ранее, и делим на 1/3 и получаем 45 миллиампер. Выходит, что при включении мощной нагрузки максимальное значение тока будет выше границы срабатывания. Для устройства диф.тока это означает аварийную ситуацию, поэтому оно отключает цепь, а значит, и «питание» во всей квартире или доме (поскольку устройство установлено на вводе).
Соответственно, вводное УДТ лучше выбирать на 100 или 300 миллиампер.

Коммутация шины и нулевого провода после выхода с УДТ

При прямом соединении нулевого проводника с открытой частью электропроводки УДТ воспринимает весь ток нагрузки на розетку как ток утечки. Разумеется, в этом случае устройство также сработает.
Следует помнить, что «ноль» и «фаза» должны браться только с выхода УДТ.

Применение УДТ без автоматического выключателя

Зачастую УДТ воспринимают как более технологичную замену автоматического выключателя. Это заблуждение появилось из-за указания маркировки величины тока на корпусе. На самом деле данные устройства имеют разное назначение. Автоматический выключатель необходим для защиты линии от перегрузки и короткого замыкания, а УДТ обеспечивает защиту от токов утечки. Данные устройства необходимо использовать в паре, нельзя отказаться от одного из них.

Ошибки соединения

В любом электрическом щитке расположены несколько автоматических выключателей и УДТ. При этом размеры щитка не так уж велики. Из-за этого возникают ошибки при коммутации автоматических выключателей и УДТ. Поскольку нулевые и фазные проводники имеют разные цветовые обозначения, наиболее часто встречающаяся ошибка – подключение к нагрузке «фазы» и «нуля» от разных УДТ. Работа УДТ базируется на сопоставлении магнитных потоков токов, которые протекают по разным проводникам. При неправильном подключении возрастает вероятность ложного срабатывания УДТ, что влияет на удобство использования электропроводки.
УДТ – надежное и функциональное устройство. Избегая ошибок при выполнении монтажа, вы получите качественную защиту от токов утечки. Чтобы лучше понимать, как работает УДТ, рекомендуем посмотреть видео в начале данной статьи.

Источник

Устройство дифференциального тока: правила выбора и использования

Электрический ток представляет собой не только полезное явление, но и несет в себе опасность при различных неполадках и перебоях сети. Кроме того, перебои в электроснабжении могут негативно сказаться на многих процессах в жизни современного человека. Именно для решения данных проблем и используется устройства дифференциального тока, о которых я бы хотел поподробнее поговорить в этой статье.

Для чего нужно устройство дифференциального тока

Прямое назначение устройства дифференциального тока (УДТ) – защита владельца от поражения электрическим током при непосредственном контакте. Автомат отслеживает как признаки короткого замыкания, так и возможность утечки электричества посредством неработоспособных токопроводящих компонентов электросети. Оборудование обесточивает подконтрольную ему линию при следующих признаках:

Таким образом, довольно простое по своей конструкции оборудование может улучшить безопасность вашего жилища, предотвращая возникновение всевозможных чрезвычайных ситуаций, которые обусловлены перебоями электричества.

Виды устройства дифференциального тока

Устройства дифференциального тока разделяются по следующим критериям:

По своей конструкции УДТ разделяют на:

По форме утечки тока в землю УДТ можно разделить на следующие типы:

По своей чувствительности устройства дифференциального тока можно разделить на:

Последний критерий, по которому подразделяются УДТ – скорость срабатывания устройства. Итак, существуют следующие два вида устройств:

Как выбрать и правильно установить устройство дифференциального тока

Установка устройства дифференциального тока – довольно простая работа. В своей верхней части аппаратура содержит контактные пластики и винты для зажимов. Они необходимы для подключения нуля N и фазы L от счетчика. В нижней части находятся контакты, с которыми как раз и соединяется линия с потребителями. Пошагово установку устройства дифференциального тока можно описать в следующем виде:

При однофазной сети в 220 В, которая наличествует в большей части жилищ, нужно применять двухполюсное оборудование. В таком случае для монтажа устройства дифференциального тока вы можете воспользоваться следующими методами:

В данной статье я раскрыл несколько вопросов: какие существуют вариации устройств дифференциального тока, их целевое назначение и особенности установки. Последнее не представляет собой особой сложности, но все же следует внимательно ознакомиться с параметрами конкретного оборудования. На этапе выбора устройства дифференциального тока будьте внимательны и обязательно обратите внимание на критерии, по которым устройства отличаются друг от друга. В таком случае вы сможете подобрать самый оптимальный вариант и обеспечить безопасность и бесперебойность работы электросети.

Источник

ликбез от дилетанта estimata

Новичку об основах в области экстремальных и чрезвычайных ситуаций, выживания, туризма. Также будет полезно рыбакам, охотникам и другим любителям природы и активного отдыха.

среда, 1 июля 2020 г.

Устройство дифференциального тока (УДТ) (УЗО)

Срабатывание УДТ происходит за 20-40 мс (тип G, обычное УДТ). Есть селективные УДТ, которые срабатывают с задержкой и составляет 150-500 мс (тип S). Их применяют в многоуровневых системах, где важна последовательность срабатывания.
При этом буква «G» обычно не указывается в маркировке. В селективном УДТ или пишется что оно селективное или стоит буква «S».

Применение УДТ получило наибольшее распространение в однофазных сетях с переменным током и заземлением нейтральной линии, а также с показателями напряжения до 1 кВ в формате бытового электроснабжения. При этом последовательно с УДТставится автоматический выключатель (т.е. перед или после УДТ) т.к. в УДТ отсутствует защита от перегрузки и токов короткого замыкания. Здесь должно выполняться условие: ток расцепителя автоматического выключателя должен быть меньше номинального тока УДТ. Например, УДТ на 16А, автомат должен быть на 10А.
Как правило, производители УДТ указывают в паспорте, какой должен быть номинал автомата для работы в паре с УДТ. Так, АВВ, Legrand, Shnider Electric, Hager и Siemens указывают, что номинал автомата должен быть не больше номинала УДТ. То же самое указывает TDM Electric и ИЭК.
DEKraft в паспортах на свои УДТ указывает о необходимости устанавливать УДТ только большего номинала, чем автомат. EKF в своих видеоуроках также заявляет о необходимости установки УЗО большего номинала, чем автомат.
Вместо связки автомат+УДТ можно установить лишь автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока.

УДТ является дополнительной защитой и не только не может заменить основную защиту (автомат), но и не может уберечь человека от смертельной опасности.

Требования к УДТ описаны в ГОСТ Р МЭК 60755-2012 «общие требования к защитным устройствам, управляемым дифференциальным (остаточным) током», ТКП 45-4.04-149-2009 «Системы электрооборудования жилых и общественных зданий. Правила проектирования», СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий» ТКП 339-2011 «Электроустановки на напряжение до 750 кВ…», ПУЭ.

УДТ бывает стационарные (ставятся на din-рейке, монтируются в электрощиток) и переносные (выпускаются в виде розетки, переходника в розетку или в виде удлинителя.). Последние УДТ распространены слабо.

Первый патент (патент Германии № 552678 от 08.04.28) на УДТ был получен в 1928 году германской фирмой RWE (Rheinisch — Westfälisches Elektrizitätswerk AG). Первый действующий образец устройства защиты был изготовлен этой же фирмой в 1937 году.
В 1958 году доктором Биглмайером из Австрии было предложено новое схемное решение конструкции УДТ. Сейчас такие УДТ маркируются буквой G.
В начале 1970-х годов большинство УДТ выпускались в корпусах типа автоматических выключателей. С начала 1980-х годов в США большинство бытовых УДТ были уже встроенными в розетки.
В СССР первые эксперименты по проектированию УДТ начались в 1964 году. Первое серийное УДТ для укомплектования трёхфазного электрифицированного инструмента было изготовлено в 1966 г. Выборгским заводом «Электроинструмент» по разработке ВНИИСМИ. Первое бытовое УДТ в СССР было разработано в 1974 году, но в серию не пошло. Серийное бытовое УДТ производилось с 1988 года в значительных количествах (до 200 тысяч штук в год). Типичный вид УДТ того времени — удлинитель с розеткой на шнуре. С 1982 года всё учебное электротехническое оборудование, поступавшее в школы, в обязательном порядке оснащалось УДТ, которое получило наименование «школьное». Серийность изделия доходила до 60 тыс. штук в год. Для нужд промышленности и сельского хозяйства выпускались защиты ИЭ-9801, ИЭ-9813, УЗОШ 10.2 (ещё выпускается), РУД-0,5.
В настоящее время используются преимущественно УДТ для монтажа в электрощите на DIN-рейку, а встроенные УДТ пока широкого распространения не получили.

Принцип действия и основы устройства дифференциального тока

Главным компонентом УДТ является дифференциальный трансформатор, который предназначен для обнаружения дифференциального тока. Если дифференциальный ток превысит значение отключающего дифференциального тока или равен ему произойдёт размыкание электрической цепи.

На изображении показано внутреннее устройство одного из типов УДТ. Данное УДТ предназначено для установки в разрыв провода. Линейный и нейтральный проводники от источника питания подключаются к контактам (см. рис., 1), главная цепь УДТ подключается к контактам (см. рис., 2).

При нажатии кнопки (см. рис., 3) контакты (см. рис., 4) (а также ещё один контакт, скрытый за узлом (см. рис., 5)) замыкаются, и УДТ пропускает ток. Соленоид (см. рис., 5) удерживает контакты в замкнутом состоянии после того, как кнопка отпущена.

Вторичная обмотка (см. рис., 6), к которой подключён расцепитель дифференциального тока. В нормальном состоянии ток линейного проводника, равен току нейтрального проводника, однако эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг друга и в катушке дифференциального трансформатора ЭДС отсутствует.

При возникновении внештатной ситуации – появлении утечки тока или при прикосновении человека к токоведущим частям во время утечки тока (по сути, возникновение той же утечки через тело человека) происходит нарушение баланса в дифференциальном трансформаторе: через линейный проводник протекает больший ток, чем по нейтральному проводнику (часть тока протекает через тело человека, т.е. в обход трансформатора). Дифференциальный ток в первичной обмотке дифференциального трансформатора приводит к появлению ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС сразу же регистрируется следящим устройством (см. рис., 7), которое отключает питание соленоида (см. рис., 5). Отключённый соленоид больше не удерживает контакты (см. рис., 4) в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины.
Попробую объяснить проще. К примеру, в ТЭНе водонагревателя была повреждена изоляция. Через воду, находящуюся внутри, ток частично будет проводиться корпусом, а затем уходить в землю посредством проводки защитного устройства. Остатки тока вернутся в УДТ. Однако его сила станет меньше на величину утечки по сравнению с входящей. Разницу показателей вычисляет дифференциальный трансформатор. Если цифра больше разрешенной, прибор моментально реагирует и разрывает цепь.

Устройство спроектировано таким образом, что отключение происходит за доли секунды, что значительно снижает тяжесть последствий от поражения электрическим током.

Кнопка проверки (см. рис., 8) позволяет проверить работоспособность устройства путём пропускания небольшого тока через оранжевый тестовый провод (9). Тестовый провод проходит через сердечник дифференциального трансформатора, поэтому ток в тестовом проводе эквивалентен нарушению баланса токонесущих проводников, то есть УДТ должно отключиться при нажатии на кнопку проверки. Если УДТ не отключилось, значит оно неисправно и должно быть заменено.

Внутреннее устройство УДТ, подключаемого в разрыв провода

Ограничения на работу устройства дифференциального тока

УДТ не сработает, если человек оказался под напряжением, но тока замыкания на землю при этом не возникло, например, при прикосновении одновременно к линейному и нейтральному проводникам защищаемой цепи. Предусмотреть защиту от таких прикосновений невозможно, так как нельзя отличить протекание тока через тело человека от нормального протекания тока в нагрузке. В подобных случаях действенны только механические защитные меры (изоляция, непроводящие кожухи и т. п.), а также отключение электроустановки перед её обслуживанием.

УДТ, функционально зависимое от напряжения сети, нуждается в питании, которое получает от защищаемой цепи. Поэтому потенциально опасной является ситуация, когда выше УДТ произошёл обрыв нейтрального проводника, а линейный остался под напряжением. В этом случае УДТ будет неспособно отключить цепь, так как напряжения в защищаемой цепи недостаточно для функционирования. УДТ функционально не зависимое от напряжения свободно от указанного недостатка.

Расчет необходимого дифференциального тока

Каждая модель УДТ срабатывает при определенном уровне дифференциального тока, возникающего между двумя жилами электрокабеля.

Для примера возьмем такие данные: стиральная машина 2,4 кВт, освещение 1,1 кВт и другие приборы 2,8 кВт. Пусть длина кабеля к каждой группе бытовых устройств будет равна 12 м.

Согласно этим рекомендациям, номинальный ток утечки УДТ должен быть в три раза больше рассчитанного. Если не соблюсти это правило, то возможны частые ложные срабатывания УДТ, что будет создавать проблемы для потребителей (т.е. вас).

Такие характеристики приборов обеспечат нормальное функционирование техники и обезопасят людей от электротравмы. Не рекомендуется для этих целей устанавливать УДТ с параметром выше 30 мА.

Если не хотите считать самостоятельно то в интернете есть онлайн-калькуляторы.

Расшифровка надписей на устройстве дифференциального тока

Устройство дифференциального тока имеет имеет на своём корпусе всю необходимую для правильного выбора и эксплуатации информацию.

Маркировка наносится на лицевой (передней) стороне корпуса УДТ нестирающейся краской, благодаря чему с параметрами можно ознакомиться даже когда УДТ находится в работе.

Маркировка на устройстве дифференциального тока выглядит вот так

Обратите внимание, что многая маркировка УДТ схожа с маркировкой автомата.

Иногда производители переносят часть маркировки на боковые стенки корпуса УДТ.

Рассмотрим маркировку более подробно.

Производитель

Первое, что выделяется на лицевой стороне корпуса — это логотип и название производителя. Большинство останавливает свой взгляд именно на этом.
Производители УДТ такие же как и производители автоматов. Поэтому рекомендую брать производителей ABB, Legrand, Schneider Electric

Модель (серия)

На каждом УДТ указывается серия. В ней бывает зашифровано несколько параметров и конструктивных особенностей. Причем каждая линейка может подразделяться на отдельные кластеры, со своими нюансами и отличиями.

Маркировка серии УДТ позволяет найти полную документацию со всеми техническими характеристиками и особенностями модели.

Рабочий ток (номинальный ток)

Чтобы выбрать подходящее значение рабочего тока, необходимо опираться на сечение кабеля домашней проводки и мощность потребителей электроэнергии. Именно от того, насколько большой ток способны пропустить жилы кабеля (провода) через себя и в то же время, какая суммарная мощность всей бытовой техники подключена к этому УДТ, будет зависеть рабочий ток. Всегда в первую очередь ориентируйтесь не на мощность бытовой техники, а на электропроводку!

По рабочему току УДТ бывают на 6А, 16А, 25А, 40А, 63А, 80А, 100А и 125 А.

Для расчёта рабочего тока надо сложить мощности всех потребителей. Как это сделано написано в статье про автоматический выключатель.

Параметры электрической сети

Надписи 230 V или 400 V указывают напряжение, при котором может применяться УДТ.
Значок волны (тильда) означает что УДТ предназначен для работы в сетях переменного напряжения.

Надпись 50 Hz или 60 Hz указывают частоту, при котором может применяться УДТ. Частота может не указываться или на УДТ могут быть указаны две частоты.

Ток утечки (номильный дифференциальный отключающий ток)

Значение дифференциального тока, при котором срабатывает (размыкается) УДТ, т.е. до этой величины УДТ будет работать в режиме «включено».

Обозначается как I_Δn или I_Δ и число, указывающее пороговое значение тока утечки.

Об токе утечки можно почитать более подробно в нормативных документах. Вот несколько выдержек.

ПУЭ, п.7.1.79: «В групповых сетях, питающих штепсельные розетки, следует применять УЗО с номинальным током срабатывания не более 30 мА. «

ПУЭ, п.7.1.82. Обязательной является установка УЗО с номинальным током срабатывания не более 30 мА для групповых линий, питающих розеточные сети, находящиеся вне помещений и в помещениях особо опасных и с повышенной опасностью, например в зоне 3 ванных и душевых помещений квартир и номеров гостиниц.

ПУЭ, п.7.1.84. Для повышения уровня защиты от возгорания при замыканиях на заземленные части, когда величина тока недостаточна для срабатывания максимальной токовой защиты, на вводе в квартиру, индивидуальный дом и т.п. рекомендуется установка УЗО с током срабатывания до 300 мА.

ПУЭ, п.7.1.85. Для жилых зданий при выполнении требований п. 7.1.83 функции УЗО по пп. 7.1.79 и 7.1.84 могут выполняться одним аппаратом с током срабатывания не более 30 мА.

СП 256.1325800.2016, А.4.15: «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.»

Номинальная отключающая способность (предельный ток отключения)

На сегодняшний день УДТ могут иметь номиналы 3 000; 4 500; 6 000 и 10 000 А. Но обычно это 4500 А или 6000 А.

Тип УДТ

Согласно п 7.1.78 ПУЭ

В зданиях могут применяться УДТ типа «А», реагирующие как на переменные, так и на пульсирующие токи повреждений, или «АС», реагирующие только на переменные токи утечки.
Источником пульсирующего тока являются, например, стиральные машины с регуляторами скорости, регулируемые источники света, телевизоры, видеомагнитофоны, персональные компьютеры и др.

Рабочий температурный диапазон

Температурная характеристика УДТ. Чаще указана минимальная температура, при которой УДТ останется работоспособным. Не на каждое УДТ нанесены оптимальные температурные показатели окружающей среды.

Схема УДТ

Схематичное обозначение типа УДТ по типу тока срабатывания. Есть два типа УДТ по зависимости электропитания устройства.

Электромеханическое УДТ не требует подачи электропитания на вводные клеммы. Такое УДТ срабатывает, используя мощность дифференциального тока.

Электронные УДТ, не работают без подачи электропитания на вводные клеммы. В их схеме есть усилитель тока, который не будет работать без стороннего источника.

Правильная схема подключения устройства дифференциального тока и автомата

Некоторые советую подключать сначала вводной автомат, потом счётчик (согласно пункту 1.5.36 ПУЭ). Но счётчик всегда устанавливается перед автоматами/предохранителями, иначе есть риск что электричество будут воровать. И такую схему у вас не примут в эксплуатацию. Если только это всё не размещается в опломбированном боксе.

Схема подключения УДТ с заземлением ничем не отличается от схемы без заземления.

Источник

УДТ (УЗО): назначение, принцип работы, конструкция, типы

В этой статье мы рассмотрим что такое УДТ, которое некорректно именуют УЗО, его назначение, принцип работы и конструктивное исполнение.

Что такое УДТ?

Согласно ГОСТ IEC 60050-442-2015 [1]:

Устройство дифференциального тока (УДТ) [residual current device, RCD ] — это контактное коммутационное устройство, предназначенное включать, проводить и отключать электрические токи при нормальных условиях эксплуатации и размыкать контакты, когда дифференциальный ток достигает заданного значения при установленных условиях.

Устройство дифференциального тока может быть комбинацией различных отдельных элементов, предназначенных обнаруживать и оценивать дифференциальный ток, а также включать и отключать электрический ток.

В электроустановках зданий для защиты от поражения электрическим током широко применяют различные УДТ бытового назначения, которые соответствуют требованиям ГОСТ IEC 61008-1-2020 и ГОСТ IEC 61009-1-2020. В электроустановках зданий используют также переносные устройства дифференциального тока бытового назначения, которые соответствуют требованиям ГОСТ 31603-2012.

Выделяют две разновидности УДТ: автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, без встроенной защиты от сверхтока (ВДТ) и автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока (АВДТ).

Указанные термины идентифицируют два вида устройств дифференциального тока, которые выпускаются серийно и применяются в электроустановках зданий для обеспечения защит от поражения электрическим током. Однако в нормативных требованиях по их применению в электроустановках зданий обычно употребляют обобщенное название защитного устройства – «устройство дифференциального тока». Когда необходимо подчеркнуть, что УДТ в том числе предназначено для защиты от сверхтока подключенных к нему электрических цепей, говорят об устройстве дифференциального тока со встроенной защитой от сверхтока. Такое УДТ выполняет те же функции, что и АВДТ. В противном случае речь идет об устройстве дифференциального тока без встроенной защиты от сверхтока, эквивалентом которого является ВДТ.

Назначение

О назначении УДТ максимально полно, на мой взгляд, пишет Харечко Ю.В. в своей книге [3]:

« Термин «устройство дифференциального тока» используют в международных и национальных стандартах для обобщенного обозначения защитных устройств или совокупности устройств, каждое из которых выполняет следующие три операции:

Далее Харечко Ю.В акцентирует внимание на том, что является необходимым условием для возможного срабатывания УДТ [3]:

« Устройство дифференциального тока должно отключать защищаемые им электрические цепи только в условиях единичного или множественных повреждений, когда начинает протекать ток замыкания на землю. УДТ также должно срабатывать при неосторожном использовании электрооборудования, когда человек прикоснулся к какой-то части, находящейся под напряжением, и через его тело протекает ток замыкания на землю. В нормальных условиях, при которых нет замыкания на землю, УДТ не должно срабатывать. »

Ю.В. Харечко при этом приводит пример описания пути протекания тока замыкания на землю для системы TT, представленной на рисунке 2 настоящей статьи:

« Ток замыкания на землю может возникнуть из-за повреждения основной изоляции какой-либо опасной части, находящейся под напряжением, в электрических цепях, включенных после УДТ. Повреждение основной изоляции опасной части, находящейся под напряжением, обычно сопровождается ее замыканием на открытую проводящую часть электроприемника класса I. Из опасной части, находящейся под напряжением, ток замыкания на землю протекает в открытую проводящую часть. Затем этот ток протекает из открытой проводящей части электроприемника в защитный проводник и далее через заземляющее устройство электроустановки здания – в землю. »

Отличие УДТ от УЗО

Наверное каждый, кто читает эту статью слышал о таком устройстве как “УЗО”, а возможно даже и применял его в быту. Но нужно четко и однозначно понимать, что на самом деле мы используем не УЗО, а УДТ (устройство дифференциального тока), которое используют для защиты от поражения электрическим током в электроустановках зданий.

Это следует из анализа действующей нормативной документации, которую провел Харечко Ю.В. в своей книге [3] и подытожил следующим образом:

« Термин «устройство защитного отключения» необходимо заменить термином «устройство дифференциального тока» с целью исключения использования в национальной нормативной документации двух разных терминов для обозначения одного и того же защитного устройства. Такая замена позволит уменьшить число ошибок, допускаемых при разработке новых национальных нормативных документов. »

Принцип работы УДТ

В этой статье, для простоты изложения и понимания, я расскажу о устройстве и принципе работы УДТ в идеальных электрических цепях, в которых нет токов утечек. В тоже время, в электрических цепях электроустановок зданий всегда протекают токи утечки, которые могут вызвать ложные срабатывания УДТ. Для уменьшения вероятности ложных срабатываний устройств дифференциального тока их характеристики следует согласовать с характеристиками электрических цепей, которые подключены к УДТ. Харечко Ю.В. в 4 части терминологического словаря по низковольтным электроустановкам [4] детализирует это:

« В электрических цепях с нормальной (неповрежденной) изоляцией частей, находящихся под напряжением, всегда имеется ток утечки. Его величина в системах TN-C, TN-S, TN-C-S и TT ничтожна по сравнению с током замыкания на землю. Однако при большом числе одновременно включенных электроприемников класса I их суммарный ток утечки может превысить номинальный отключающий дифференциальный ток устройства дифференциального тока, инициировав тем самым его автоматическое срабатывание. Для гарантированного исключения ложных оперирований УДТ его номинальный отключающий дифференциальный ток I_Δn должен превышать суммарный ток утечки в электрических цепях, подключенных к УДТ I_EL. »

Итак, любой УДТ имеет в своем составе дифференциальный (суммирующий) трансформатор. С его помощью он определяет дифференциальный ток I_Δ, который представляет собой действующее значение векторной суммы электрических токов, протекающих в проводниках своей главной цепи и разрывает эту цепь тогда, когда I_Δ превышает заданное значение (номинальный отключающий дифференциальный ток I_Δn) или равна ему. То есть условие срабатывания УДТ следующее: I_Δ ≥ I_Δn. Дифференциальный трансформатор, таким образом, является тем ключевым элементом, посредством которого можно отслеживать появление тока замыкания на землю, создающего реальную опасность для человека и животных.

Следует добавить, что I_Δn устанавливается изготовителем устройства и указывается обычно на его корпусе, к примеру, I_Δn = 0,03 А для УДТ бытового назначения.

Рассмотрим пример функционирования двухполюсного УДТ, используемого в однофазных электрических цепях.

Дифференциальный трансформатор в нем имеет две первичные обмотки, выполненные двумя проводниками главной его цепи, и одну вторичную обмотку, к которой подключен расцепитель дифференциального тока, вызывающий срабатывание УДТ с выдержкой времени или без нее, когда I_Δ ≥ I_Δn.

На рисунке 1 иллюстрируется работа ДТ УДТ при нормальных условиях и при условиях повреждения в электрической цепи:

Рис. 1. Принцип действия УДТ (рисунок на базе рисунка 1 из [2])

На схеме:

Нормальные условия оперирования электрической цепи

Максимально правильно, на мой взгляд, принцип действия УДТ при нормальных условиях оперирования электрической цепи, а также при условиях повреждения в электрической цепи описал Харечко Ю.В. в своей статье [2] и [3]. Приведу некоторые цитаты из этих статей:

« Рассмотрим нормальные условия в электрической цепи, при котором отсутствуют какие-либо повреждения основной изоляции опасных токоведущих частей и нет замыкания на землю. То есть, через главную цепь УДТ не протекает ток замыкания на землю, поскольку в электрической цепи нет замыкания на землю.»

« В обоих проводниках главной цепи УДТ протекают электрические токи, равные по своему абсолютному значению току нагрузки I_н. »

Из вышесказанного получаем:

Поэтому векторная сумма указанных электрических токов 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: | Ф₁ | = | Ф₂ |. »

Харечко Ю.В. вполне обоснованно подытоживает [2]:

« Магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ взаимно компенсируют друг друга. Поэтому суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора равен нулю: Ф_Δ = | Ф₁ — Ф₂ | = 0 »

« В результате этого абсолютная величина электрического тока, который может протекать в электрической цепи, подключённой ко вторичной обмотке дифференциального трансформатора, также будет равна нулю: | I_р | = 0 »

При указанных условиях РДТ, который подключён ко вторичной обмотке ДТ, не может сработать. Поэтому в нормальных условиях электрической цепи УДТ не размыкает контакты своей главной цепи и, следовательно, не отключает присоединённые к нему внешние электрические цепи.

Как итог, в нормальных условиях электрической цепи УДТ не срабатывает и, следовательно, не отключает подключенные к нему внешние электрические цепи.

Условия повреждения

При условиях повреждения в электрической цепи происходит повреждение основной изоляции опасной части, находящейся под напряжением, и её замыкание на землю.

Харечко Ю.В. в своей статье [2] обстоятельно рассмотрел как работает УДТ при условиях повреждения в электрической цепи. Приведу некоторые цитаты из этой статьи:

« При этой ситуации, по одному из проводников главной цепи УДТ помимо тока нагрузки I_н протекает ток замыкания на землю I_EF. 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: | I₁ | > | I₂ |. »

« Векторная сумма электрических токов в проводниках главной цепи устройства дифференциального тока будет отлична от нуля: I_Δ=| I₁ – I₂ |=| I_н + I_EF – I_н | = | I_EF |. »

То есть по сути, в этой ситуации дифференциальный ток будет равен по абсолютному значению току замыкания на землю.

Следовательно, посредством дифференциального тока отслеживают появление тока замыкания на землю, представляющего реальную опасность для человека, особенно когда он протекает через его тело.

« Магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ в сердечнике дифференциального трансформатора, прямо пропорциональные электрическим токам I₁ и I₂, не равны между собой по абсолютному значению: | Ф₁ | > | Ф₂ |. »

« Они не могут компенсировать друг друга, поэтому суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора отличен от нуля: Ф_Δ = | Ф₁ – Ф₂ | > 0. »

« Абсолютная величина электрического тока, который протекает в электрической цепи, подключённой ко вторичной обмотке дифференциального трансформатора, также будет больше нуля. | I_р | > 0. »

Харечко Ю.В. подводит закономерный итог:

« В указанных условиях расцепитель дифференциального тока может сработать под воздействием электрического тока I_р, побуждая УДТ разомкнуть свои главные контакты и отключить присоединённые к нему внешние электрические цепи. »

Таким образом, в условиях единичного или множественных повреждений устройство дифференциального тока размыкает контакты своей главной цепи и отключает присоединенные к нему внешние электрические цепи.

« В трёхфазных электрических цепях применяют трёхполюсные и четырёхполюсные 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, подключенных к УДТ. »

Нюансы работы УДТ в реальных электрических цепях

В электрических цепях с нормальной (неповрежденной) изоляцией частей, находящихся под напряжением, всегда имеется ток утечки. Его величина в системах TN-C, TN-S, TN-C-S и TT ничтожна по сравнению с током замыкания на землю. Однако при большом числе одновременно включенных электроприемников класса I их суммарный ток утечки может превысить отключающий дифференциальный ток устройства дифференциального тока, инициировав тем самым его автоматическое срабатывание.

Для гарантированного исключения ложных оперирований УДТ его отключающий дифференциальный ток I_oΔ должен превышать суммарный ток утечки в электрических цепях, подключенных к УДТ I_EL (см. статью «Основное правило применения устройства дифференциального тока»).

Конструктивное исполнение

Харечко Ю.В. в своей книге [3] описывает конструктивное исполнение УДТ следующим образом:

« Конструктивное исполнение устройства дифференциального тока (смотрите рисунок 2), таким образом, специально ориентировано на обнаружение и оценку тока замыкания на землю I_EF в совокупности с током утечки I_EL путем определения дифференциального (суммарного) тока в проводниках главной цепи УДТ, которое производится посредством его дифференциального трансформатора, размещенного между входными и выходными выводами УДТ. »

На рисунке 2 показано:

« В механизме устройства дифференциального тока выполняется сравнение дифференциального тока в главной цепи УДТ с дифференциальным током срабатывания. В том случае, если дифференциальный ток превосходит отключающий дифференциальный ток УДТ или равен ему, оно отключит защищаемые электрические цепи. Для выполнения двух последних операций в устройстве дифференциального тока предусмотрен расцепитель дифференциального тока, подключенный к вторичной обмотке дифференциального трансформатора. »

УДТ может быть выполнено в виде изделия, представляющего собой совокупность нескольких устройств. Например, АВДТ бытового назначения, как показано на рис. 3, может быть собран из блока дифференциального тока, соответствующего требованиям приложения G ГОСТ IEC 61009-1-2020, и автоматического выключателя, соответствующего требованиям ГОСТ IEC 60898-1-2020. В таком АВДТ автоматический выключатель производит отключение электрических цепей и при протекании в его главной цепи сверхтоков, и при появлении команды на расцепление, которую подает блок дифференциального тока.

Рис. 3. Схема АВДТ, собранного из блока дифференциального тока и автоматического выключателя (рисунок позаимствован из книги [3] автора Харечко Ю.В. )

На рисунке 3 показано:

Рассмотрим более подробно конструкцию устройств дифференциального тока бытового назначения, которые производят в соответствии с требованиям стандартов МЭК 61008-1 и МЭК 61009-1, ГОСТ IEC 61008-1-2020 и ГОСТ IEC 61009-1-2020.

Устройство дифференциального тока имеет главную цепь и может иметь цепь управления и вспомогательную цепь. Главная цепь объединяет все проводящие части УДТ, включенные в электрическую цепь, которую оно предназначено замыкать и размыкать.

Цепь управления устройства дифференциального тока предназначена для осуществления его замыкания и размыкания или
выполнения обоих оперирований. Эта цепь включает в себя проводящие части УДТ, применяемые для его управления, за исключением тех частей, которые входят в состав главной цепи УДТ. К цепи управления относят цепь контрольного устройства, посредством которой осуществляют периодический контроль работоспособности УДТ.

Вспомогательная цепь объединяет все проводящие части устройства дифференциального тока, предназначенные для включения в электрическую цепь, используемую, например, для дистанционной индикации его коммутационного положения. К этой цепи не относят проводящие части УДТ, которые входят в состав его главной цепи и цепи управления.

Для оснащения устройства дифференциального тока цепью управления (кроме цепи контрольного устройства) и вспомогательной цепью к нему следует прикрепить одно или несколько дополнительных устройств, таких, например, как блок-контакт, независимый расцепитель и расцепитель минимального напряжения.

Блок-контакт представляет собой выключатель с одним или несколькими контактами управления и (или) вспомогательными контактами, который механически приводится в действие устройством дифференциального тока. Для устройств дифференциального тока выпускают блок-контакт положения (БКП), предназначенный для указания коммутационного положения УДТ, и блок-контакт срабатывания (БКС), предназначенный для указания срабатывания УДТ.

При замыкании главных контактов УДТ замыкающие контакты БКП замыкаются, а размыкающие контакты – размыкаются. При размыкании устройством дифференциального тока своих главных контактов из-за появления в его главной цепи тока замыкания на землю (ВДТ и АВДТ) или сверхтока (АВДТ), под воздействием независимого расцепителя или расцепителя минимального напряжения, а также при ручном управлении УДТ замыкающие контакты БКП размыкаются, а размыкающие контакты – замыкаются. Применение блок-контактов положения во вспомогательных цепях устройств дифференциального тока позволяет выполнить в электроустановке здания систему сигнализации и контроля их коммутационного положения. Кроме того, БКП могут быть использованы в цепях управления других коммутационных устройств, которые применяют в одной электроустановке здания.

При замыкании главных контактов устройства дифференциального тока замыкающие контакты БКС замыкаются, а размыкающие контакты БКС размыкаются. В исходное положение контакты БКС возвращаются в двух случаях: при размыкании УДТ своих главных контактов из-за появления в его главной цепи тока замыкания на землю, сверхтока и при отключении УДТ с помощью независимого расцепителя или расцепителя минимального напряжения.

При ручном отключении УДТ контакты БКС не меняют своего коммутационного положения. Блок-контакты срабатывания, как правило, используют во вспомогательных цепях для сигнализации об отключении устройством дифференциального
тока тока замыкания на землю или сверхтока, но их можно применять и в цепях управления других коммутационных устройств, установленных в электроустановке здания.

Независимый расцепитель и расцепитель минимального напряжения применяют для управления устройством дифференциального тока.

Главная цепь устройства дифференциального тока обычно состоит из двух, трех или четырех полюсов. Под полюсом понимают часть УДТ, связанную исключительно с одним электрически независимым проводящим путем его главной цепи, оснащенную контактами, предназначенными замыкать и размыкать главную цепь, исключая те части, которые обеспечивают средства для монтажа и совместного оперирования всеми полюсами.

Наиболее широкое применение в электроустановках зданий получили двухполюсные устройства дифференциального тока,
предназначенные для использования в однофазных двухпроводных электрических цепях, и четырехполюсные УДТ, которые используют в трехфазных четырехпроводных электрических цепях. Для трехфазных трехпроводных электрических цепей выпускают трехполюсные УДТ, имеющие меньшую область применения, чем четырехполюсные устройства, поскольку такие электрические цепи используют значительно реже.

Для выполнения функции по защите от сверхтока АВДТ оснащают защищенными полюсами. Оставшийся полюс АВДТ, если таковой имеется, может быть незащищенным полюсом или коммутирующим нейтральным полюсом. Защищенный полюс оснащен расцепителем сверхтока таким же, как и автоматический выключатель. Незащищенный полюс не имеет расцепителя сверхтока, но во всем остальном он способен к той же самой работе, как защищенный полюс того же самого АВДТ. Коммутирующий нейтральный полюс предназначен коммутировать электрическую цепь нейтрального проводника, но не предназначен иметь коммутационную способность при коротком замыкании.

В главной цепи каждого полюса устройства дифференциального тока имеются главные контакты. Главный контакт представляет собой контакт, включенный в главную цепь УДТ и предназначенный для проведения в замкнутом положении электрического тока, протекающего в его главной цепи.

При размыкании главной цепи УДТ, по которой протекает электрический ток (особенно – сверхток), возможно возникновение электрических дуг между разъединяемыми частями главных контактов. Поэтому АВДТ, а часто и ВДТ, оснащают дуговыми контактами, на которых предполагается возникновение электрической дуги.

Дуговой контакт может быть главным контактом, а может быть отдельным контактом, который размыкается позже, а замыкается раньше другого контакта главной цепи, защищаемого им от повреждения электрической дугой. У АВДТ так же, как у автоматических выключателей, дуговые контакты обычно являются главными контактами. Главный контакт имеет специальную конструкцию проводящих частей, которая обеспечивает перемещение электрической дуги в дугогасительную камеру, где она разбивается металлическими пластинами на несколько частей и интенсивно гасится.

В многополюсном устройстве дифференциального тока подвижные контакты всех полюсов (за исключением коммутирующего нейтрального полюса) должны замыкать и размыкать главную цепь практически одновременно как при автоматическом, так и при ручном оперировании. Контакты коммутирующего нейтрального полюса должны размыкаться позже, а замыкаться раньше контактов остальных полюсов УДТ.

В цепи управления устройства дифференциального тока имеются контакты управления, которые механически приводятся в действие этим же УДТ. Вспомогательные контакты, если их используют, входят в состав вспомогательной цепи устройства дифференциального тока и механически приводятся в действие этим же УДТ.

Каждое УДТ оснащают одним или несколькими расцепителями, которые предназначены для инициирования:

Расцепитель представляет собой устройство, механически связанное с устройством дифференциального тока или встроенное в него, которое освобождает удерживающее приспособление в механизме УДТ и инициирует его автоматическое размыкание.

Для сравнения величины дифференциального тока в главной цепи устройства дифференциального тока со значением дифференциального тока срабатывания, а также для выдачи команды на размыкание главных контактов в УДТ установлен расцепитель дифференциального тока. Расцепитель дифференциального тока инициирует автоматическое срабатывание УДТ в том случае, если значение дифференциального тока в его главной цепи превосходит значение дифференциального тока срабатывания или равно ему.

Для выполнения АВДТ функций по защите от сверхтока их оснащают (помимо расцепителя дифференциального тока) такими же расцепителями сверхтока, какими оснащены автоматические выключатели. Если АВДТ состоит из блока дифференциального тока и автоматического выключателя, то расцепитель дифференциального тока расположен в БДТ, а расцепители сверхтока – в автоматическом выключателе.

Устройства дифференциального тока могут быть оснащены независимыми расцепителями и расцепителями минимального напряжения.

Независимый расцепитель представляет собой расцепитель, возбуждаемый источником напряжения. Он предназначен для дистанционного управления устройством дифференциального тока. Его используют в тех случаях, когда существует потребность в дистанционном отключении каких-то электрических цепей с помощью УДТ.

После подачи напряжения на цепь управления независимого расцепителя его электромагнитный механизм воздействует на удерживающее приспособление устройства дифференциального тока, инициируя размыкание контактов его главной цепи. Управляющий сигнал для независимого расцепителя может быть сформирован вручную, например, посредством кнопочного выключателя с замыкающим контактом. Сигнал управления также может быть сгенерирован каким-либо коммутационным или электронным устройством по факту выполнения каких-то предопределенных условий, например, таймером при наступлении установленного часа.

Включение устройства дифференциального тока после осуществления его дистанционного отключения с помощью независимого расцепителя производят вручную.

Расцепитель минимального напряжения представляет собой расцепитель, инициирующий размыкание автоматического выключателя с выдержкой времени или без нее, когда напряжение на выводах расцепителя снижается ниже предопределенного значения. Основным его назначением является побуждение устройства дифференциального тока к отключению электрооборудования при недопустимом для него снижении напряжения. Расцепитель минимального напряжения обычно вызывает отключение устройства дифференциального тока при снижении напряжения в своей цепи управления до 75 % от его номинального значения (например, равного 230 В переменного тока) и менее, а также препятствует включению УДТ, если напряжение в этой цепи меньше 85 % от номинального напряжения.

Каждое устройство дифференциального тока должно иметь механизм свободного расцепления, который обеспечивает возвращение подвижных контактов его главной цепи в разомкнутое положение, когда автоматическое размыкание инициируется после начала замыкания, даже если сохраняется команда на замыкание. Этот механизм позволяет осуществлять отключение УДТ тока замыкания на землю в тот момент, когда выполняют его ручное управление.

Например, при ручном оперировании устройством дифференциального тока на включение электрической цепи, в которой имеется замыкание на землю, по замыканию главных контактов через главную цепь УДТ начнет протекать ток замыкания
на землю. Под его воздействием расцепитель дифференциального тока освободит удерживающее приспособление в механизме УДТ. Главные контакты УДТ станут автоматически размыкаться, несмотря на то, что в рассматриваемый промежуток времени еще продолжается ручное управление на их замыкание.

Аналогично функционирует механизм свободного расцепления АВДТ при ручном включении электрической цепи, в которой имеется короткое замыкание. После замыкания главных контактов в главной цепи АВДТ начнет протекать ток короткого замыкания. Расцепитель сверхтока освободит удерживающее приспособление в механизме АВДТ. Главные контакты АВДТ станут автоматически размыкаться даже при продолжении ручного оперирования на их замыкание.

Если АВДТ состоит из блока дифференциального тока и автоматического выключателя, механизм свободного расцепления
АВДТ находится в автоматическом выключателе. Расцепитель дифференциального тока, который находится в БДТ, воздействует на удерживающее приспособление механизма автоматического выключателя, позволяя реализовать функцию свободного расцепления при включении рассматриваемым АВДТ электрической цепи, в которой имеется замыкание на землю.

В каждом устройстве дифференциального тока предусмотрена индикация его коммутационного положения, которая позволяет определить, в каком положении (замкнутом или разомкнутом) находятся его главные контакты. С этой целью устройство дифференциального тока может быть оснащено индикатором положения. В противном случае коммутационное положение УДТ указывает орган управления, который должен иметь два четко различающихся состояния покоя, соответствующих замкнутому и разомкнутому положению его главных контактов. При автоматическом срабатывании УДТ из-за появления тока замыкания на землю (ВДТ, АВДТ) или сверхтока (АВДТ) в его главной цепи орган управления УДТ может занимать отдельное, третье положение. Орган управления вертикально установленного УДТ обычно перемещается вверх-вниз.

При перемещении органа управления вверх главные контакты УДТ замыкаются, а при перемещении органа управления вниз они размыкаются. Замкнутое положение УДТ обозначают знаком | (вертикальной чертой), разомкнутое положение – знаком О (окружностью).

У АВДТ, состоящего из блока дифференциального тока и автоматического выключателя, коммутационное положение обычно указывает индикатор положения и орган управления автоматического выключателя. Если орган управления вертикально установленного автоматического выключателя перемещается вверх-вниз, его главные контакты должны замыкаться при перемещении органа управления вверх.

Для электрического присоединения устройства дифференциального тока к проводникам внешних электрических цепей используют выводы, которые могут быть выводами резьбового типа и выводами безрезьбового типа. Обычно УДТ оснащают резьбовыми выводами: столбчатыми, винтовыми, штифтовыми, пластинчатыми, реже – выводами для наконечников. Наиболее распространенным видом выводов у современных устройств дифференциального тока является столбчатый вывод, в отверстие или полость которого вставляют проводник и зажимают его одним или несколькими винтами. Некоторые фирмы начинают производить устройства дифференциального тока, оснащенные выводами безрезьбового типа.

Типы УДТ

Согласно стандартам МЭК 61008-1 и МЭК 61009-1, ГОСТ IEC 61008-1-2020 и ГОСТ IEC 61009-1-2020 выпускают следующие устройства дифференциального тока:

УДТ типа АС, надлежащее срабатывание которых происходит только при синусоидальных переменных дифференциальных токах, либо прикладываемых скачком, либо медленно растущих;

УДТ типа А, надлежащее срабатывание которых происходит как при синусоидальных переменных дифференциальных токах, так и при пульсирующих постоянных дифференциальных токах, либо прикладываемых скачком, либо медленно растущих.

Стандартом МЭК 624231 (ГОСТ IEC 62423-2013) установлены дополнительные к стандартам МЭК 61008-1 и МЭК 61009-1 требования, в соответствии с которыми выпускают УДТ типа F и типа B. УДТ типа F предназначены для защиты электрических цепей, к которым подключены частотные преобразователи. Они оперируют так же, как УДТ типа A, и дополнительно:

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

В зависимости от наличия задержки по времени (при наличии отключающего дифференциального тока) выпускают устройства дифференциального тока без выдержки времени – тип для общего применения и УДТ с выдержкой времени – тип S для обеспечения селективности. Устройства дифференциального тока типа S специально предназначены для обеспечения селективной работы при их последовательном включении с УДТ общего применения. (смотрите статью «Основное правило селективного оперирования устройств дифференциального тока»).

Источник