С момента проведения первых электрических опытов ученые сделали вывод о серьезных опасностях при поражении электрическим током . В то время для защиты от короткого замыкания использовали плавкие вставки (предохранители), которые размыкали электрическую цепь при протекании определенного тока.
Такие предохранители дожили до настоящего времени, их можно увидеть в системах электропроводки загородных домов и дач и автотранспортных средств.
Все предохранители после срабатывания подлежат замене. Практика установки «жучка», точнее проволочной перемычки между контактами, очень опасна и часто приводит к возгоранию электропроводки.
Принцип работы автоматического выключателя
В 1879 году Эдисон изобрел первый автоматический выключатель линии, который, помимо экономии средств на замену плавких предохранителей, обеспечивал более стабильное и быстродействующее срабатывание. В 1924 году электротехническая компания из Швейцарии Brown, Boveri & Cie запатентовала конструкцию автоматического выключателя, которая применяется до настоящего времени.
По типу срабатывания автоматические выключатели (другим словом — автоматы) разделяются на два вида: теплового и электромагнитного действия. Основной рабочий элемент автоматов первого типа – биметаллическая пластина, которая при нагревании меняет геометрическую линейность и размыкает контакты. Электромагнитные выключатели срабатывают при протекании повышенного тока через соленоид (электромагнит), использующий в качестве сердечника подвижный магнитный толкатель. Многие современные автоматы одновременно используют два типа срабатывания для увеличения надежности. Устанавливаются выключатели на унифицированную DIN-рейку, что позволяет легко выполнить установку и замену устройства. Внешний вид автомата изображен на фотографии:
Автоматические выключатели для бытовых нужд, как правило, имеют порог срабатывания от 8 до 32 Ампер и не решают главной задачи: защиты от воздействия электрическим током, ведь уже значение 100 миллиампер является смертельным фактором.
Принцип работы УЗО
В 1928 году немецкие инженеры запатентовали устройство Fehlerstromschutzschalter. Именно тогда они впервые предложили для отключения электросети использовать разностный сигнал тока, протекающего по двухпроводной линии. Этот принцип работы устройств защитного отключения (сокращенно УЗО) применяется до наших дней. В 1950 году в Германии стали серийно производить УЗО на минимальный ток срабатывания 100 – 300 мА, в 1958 году инженер Биглмайер разработал устройство с током срабатывания 30 мА и малым временем задержки срабатывания. Именно эта дата и считается началом массового использования УЗО.
Устройство защитного отключения, которое управляется дифференциальным (разностным) током, — это коммутационный аппарат, срабатывающий при превышении разностного тока электрической линии. Принцип его работы мы покажем на следующей схеме:
В случае исправности потребителей и проводки токи IL и IN равны, разностный ток также нулевой, сигнал на отключение не подается. Если нагрузка имеет утечку на корпус, то при прикосновении человека к устройству в цепи проводника L увеличивается ток по цепи нагрузка – рука – тело – нога – земля. Разностный ток превышает нулевое значение, устройство получает сигнал на отключение. Типовая принципиальная схема УЗО показана на рисунке:
На приведенной схеме: 1 – тороидальный трансформатор-датчик разностного тока, 2 – усилитель дифференциального тока, 3 – управляемый симистор (полупроводниковый включатель), 4 – электромагнитный выключатель (соленоид) с контактной группой. Дополнительная кнопка Т предназначена для контролирования работоспособности УЗО путем искусственной подачи разностного тока через резистор.
УЗО на DIN-рейке.
Данные устройства применяются в распределительных щитках квартир, домов, других строений только в совокупности с автоматическими выключателями, как показано на схеме:
На приведенной схеме сдвоенный автоматический выключатель поставлен на входе электрической системы до электрического счетчика. Его ток срабатывания для бытовой электрической сети выбирается в пределах от 16 до 64 Ампер. Устройство защитного отключения устанавливают перед автоматами, разветвляющими сеть на потребители электроэнергии.
Если в дом входит трехфазное напряжение, надежнее применить две группы УЗО:
На схеме: 1 — входной трехфазный автомат, 2 – счетчик электроэнергии, 3 – УЗО селективного действия, 4 – нулевая шина, 5 – однополюсный автомат, 6 – потребительские УЗО, 7 – заземляющая шина.
Применение дифференциального автомата
В некоторых случаях электрощитки имеют ограниченные размеры, поэтому DIN-рейка не позволяет смонтировать требуемое количество защитных автоматов и устройств защитного отключения. Именно в этом случае целесообразнее применить дифференциальный автомат, представляющий совмещенное устройство электрозащиты, то есть УЗО и автомат в одном корпусе. По внешнему виду он мало чем отличается от обычного УЗО, их даже иногда не различают продавцы электрооборудования:
Однако, дифференциальный автомат немного больше по размерам, чем УЗО и автомат отдельно взятые, на своем корпусе и в технической документации имеет схемы УЗО и характеристики дифференциального и предельного тока отключения.
Целесообразнее дифференциальный автомат использовать в несложных схемах электропроводки с малым количеством потребителей, например, на даче. Следует учитывать, что объединение «2 в одном» средств защиты не всегда может положительноотразиться на ее надежности.
При монтаже УЗО и дифференциальных автоматов следует тщательно проверять надежность и правильность электрических соединений, выполнять нормы по монтажу заземления и зануления. Даже незначительные отклонения от схемы или строительных норм и правил может привести к неработоспособности всей защитной системы, как следствие, поражению электрическим током, возгоранию электропроводки.
