Своими руками

УЗИс, AFDD, AFCI: для чего применяется и как работает

26 июня 2018 г. в 10:06

Авторская статья в рамках очередного конкурса статей, который ежегодно проводят портал Elec.ru и блог SamElectric.ru. Статья на тему, которая сейчас вызывает споры на электрических форумах и сайтах — устройство защиты от искрения, УЗИс.

Для начала рекомендуем ознакомиться со статьей Александра Ярошенко, автора блога «СамЭлектрик.ру» на эту тему, где подробно рассмотрено это устройство. Статья особенно ценна тем, что в комментариях бурно обсуждаются вопросы, на которые отвечают разработчики УЗИС.
УЗИс Эколайт

УЗИс «Эколайт», о котором пойдет речь в статье

Итак, мнение Алексея Филиппова по вопросам защиты от искрения:

  • Автоматы (автоматические выключатели) отключают потребителя в случае короткого замыкания или перегрузки.
  • Дифавтоматы отключают потребителя в тех же случаях, что и автоматы, но еще и при возникновении утечки тока, тем самым уберегая человека от поражения током.
  • УЗО отключает при утечке, но используется только совместно с отдельным автоматом, так как он туда не встроен.
  • Недавно массово стали устанавливать в щиток реле напряжения, которое следит за напряжением и отключает потребителя в случае, когда напряжение выходит за установленные рамки, тем самым спасая технику от поломки.

Не так давно изобрели новый тип устройств, позволяющих минимизировать возможность возникновения пожара. О них пойдет речь дальше.

Если задуматься и проанализировать из за чего может возникнуть пожар, то окажется, что большая часть происходит по причине неисправности в электропроводке. Попробуем перечислить все возможные ситуации возникновения возгорания с участием электричества:

  • забытый утюг
  • неправильная эксплуатация или неисправность электронагревательных приборов
  • короткое замыкание или перегрузка проводки, но только в случае, когда автомат по какой то причине не сработал или сработал поздно.
  • скачки напряжения в питающей сети, которые могут вызвать неисправности бытовых приборов, например, пробой изоляции фильтрующих конденсаторов, и как следствие — возгорание.

Искрение — оно же электрическая дуга, может возникнуть при разных неисправностях изоляции или плохого контакта в соединениях. Нагревание и обугливание изоляции в местах плохого контакта и повышенного сопротивления, вызывает обугливание изоляции, обугленная изоляция уменьшает свое сопротивление, что еще больше усугубляет эффект нагрева. Таким образом обугленные части изоляции, могут начать проводить ток с последующим лавинообразным нарастанием этого процесса и возникновение дуги, что может вызвать возгорание.

В первым и втором случае, сами производители бытовых приборов, принимают меры исключающие возможность возгорания, устанавливая в них всевозможные системы безопасности.

В утюгах подороже например, ставят датчик положения и движения, которые отключат утюг в горизонтальном положении без движения за время меньше минуты, и в вертикальном положении без движения за несколько минут, что позволяет исключить человеческий фактор. Забывчивым рекомендую искать в продаже именно такой утюг

В обогревателях обычно есть несколько датчиков перегрева и датчик отслеживающий правильное рабочее положение, а именно — кнопка отключающая прибор при опрокидывании.

В случае перенапряжения в сети помогает реле напряжения. Оно срабатывает при повышенном напряжении или от скачка напряжения.

Для частных домов особенно актуальна защита от скачков напряжения во время грозы. Такой скачок напряжения может оказаться значительным. Для полной защиты поможет варисторная защита — ОПС1-D или подобное. Варистор поглощает энергию во время скачка напряжения.

Как выявить искрение?

Предусмотрев и исключив все предыдущие случаи, остаётся найти решение для последнего пункта.

Бороться и вовремя выявить искрение в проводке, в розетке, в соединительном кабеле или самом электроприборе немного сложнее технически, чем в остальных случаях.

В огнеопасных помещениях или деревянных домах делают проводку в огнеупорных рукавах. Приборы защищают разными не горючими корпусами и т.п., мер и правил довольно много. Но нас интересует способ обезопасить себя в быту, в обычной квартире, доме даче или гараже, при этом желательно без грандиозных перестроек, капремонта и сумасшедших вложений.

AFDD Eaton

AFDD Eaton

Для этого придуманы защитные устройства, которые отключают подачу энергии и исключают возможность возгорания и пожара от электрической дуги, которые можно применить как на старой проводке, так и при капремонте или обустройстве новой электропроводки в новых постройках.

Название устройства — УЗИС (Устройство Защиты от Искрения), или AFDD в иностранной аббревиатуре.

AFDD Eaton, американский корпус

Информации в интернете на русском языке на эту тему мало, даже на Википедии нет, на английском на Википедии есть только.

Все что мне попадалось, очень скудно, мельком и мало разъясняет зачем оно нужно. Очень много ошибочных мнений. На пример слышал что такой устройство называют противопожарным УЗО, которое защитит вводной кабель в земле к дому.

У чувака который переехал в Америку и работает там электриком, есть блог на Ютубе. В одном из выложенных видео он также ошибочно описывает работу прибора защиты, но установку этого прибора требует кодекс.
Подушки безопасности тоже не в одночасье начали использовать, но принцип их работы и необходимости куда понятнее, чем в случае с УЗИс.

Как работает защитный автомат при искрении и перегрузках

Важный момент, который знают только специалисты электрики, что нормальный режим для автомата с характеристикой С (для жилых помещений), когда он отключает нагрузку в таких случаях:

  • при превышении номинального тока в 1.5 раза, когда срабатывает встроенная тепловая защита при превышении номинального тока в 1.5 раза, за время до 100 сек;
  • при превышении в 3 раза за время от 5 сек до 50 сек;
  • при коротком замыкании, когда срабатывает электромагнит в автомате, автомат должен сработать при токе превышающем номинальный в 5-10 раз за время 1- 10 сек, а при больших токах, за время 0.5 сек и быстрее. Время срабатывания автомата сокращается с ростом тока в цепи согласно графику характеристик.

Токо-временная характеристика работы защитного автомата с характеристикой С

Можно только представить, сколько тепловой энергии выделится, пока автомат сработает при К.З. и возникновении при этом дуги. Таким образом автомат защищает только саму электросеть и проводку.

Ток короткого замыкания может не достигнуть значения для срабатывания электромагнитного расцепителя автомата из-за длинных и тонких проводов и большого переходного сопротивления контактов. Поэтому часто (особенно в частном секторе и сельских районах, а также при завышенном номинале автомата) бывает так, что при КЗ ток превышает номинал автомата в 2..6 раз, и выключение аварийного участка может произойти только через время от 3 секунд до 10 минут. А за это время может начаться пожар...
Прим.Администратора)

Теперь представим возникновение электрической дуги при такой неисправности как искрение розетки, или при плохом контакте в соединении, или в поврежденном проводе, который идет к мощной нагрузке, на токе меньшем, чем рассчитан автомат. Такой случай наиболее вероятен при повреждении только в одном проводе, что происходит чаще всего. В такой последовательной схеме ток ограничен сопротивлением нагрузки.

Еще возможен вариант, когда искрящий провод просто слабенький конструктивно, его сопротивление слишком высокое, ток в такой цепи просто может не достигнуть порогового для срабатывания автомата значения. Тоже самое происходит в винтовых соединениях.

В таких случаях автоматический выключатель совсем не сработает или сработает поздно, когда уже возникнет возгорание от горящей дуги. Такое искрение может быть с большим количеством выделения тепловой энергии, а искрить таким образом может довольно долго, пока цепь не разрывается в результате оплавления проводников.

Процессы, которые могут вызвать пожар, начали исследовать на солнечных батареях, предназначенных для выработки электричества и со временем столкнулись с проблемой, что именно электрическая дуга была причиной возгорания в большинстве случаев и существующие устройства защиты не были эффективными.

Работа УЗИс

Для бытового применения мне известны такие приборы, как УЗИс и AFDD, которые в отличии от обычного автомата, сработают и отключат нагрузку при токе дуги не более 2.5А. Это важно, именно токе дуги! Так как в дуге выделяется тепло, кроме света и электромагнитных излучений (радио помех), тепло способно поджечь пригодные для горения материалы. Как требует от производителей ГОСТ, прибор защиты должен среагировать на ток дуги 2.5 А.

Выходит, что энергия тепла от дуги на токе меньшем 2.5 А сводит к минимуму возникновение пожара, к тому же устойчивость и длительность горения дуги меньше при таком малом токе. В статье «Arc Detection Analysis for Solar Applications» авторства Martin Murnane, опубликованной в «Analog Devices Inc.», есть график, построенный при проведении опытов, из которого видно, что падение напряжения на дуге 60-100 В. Соответственно, при меньшем напряжении дуга не устойчивая. Минимальное напряжение для образования дуги должно быть 9-10 Вольт, так как требуется затратить энергию для выхода электрона из атома металла одного электрода и на ионизацию.

Умножив напряжение на ток 2.5 А, можно иметь представление, какая мощность должна выделяться при таких параметрах, назовём такую дугу «опасной».

Отсюда можно сделать вывод, на какое безопасное искрение, характерное для нормальной работы бытовых приборов не должен реагировать прибор защиты. Прибор защиты должен быть спроектирован так, чтобы его мозги, микроконтроллер со специальной программой(прошивкой), детектировал и реагировал на электромагнитные помехи от такой опасной дуги. Другие помехи от работающих бытовых приборов, например искрение щеток работающего коллекторного двигателя, должны отсеиваться и не вызывать срабатывания прибора защиты.

Это как с музыкой — человеческий мозг легко отличает шум от музыки, некоторые люди даже слышат, когда музыкант фальшивит ;)

Прибор защиты выделяет из всего шума от работы бытовых приборов нужную «музыку», характерную для опасной дуги, срабатывает и отключает нагрузку.

Как работает AFDD. Плюсы и минусы

УЗИс имеет функцию обнаружения опасного искрения и отключения потребителя, также отключит подачу энергии в случае превышения напряжения, что тоже полезно.

AFDD отключит потребителя от питающей сети при:

  • перегрузке, так же как автомат;
  • при утечке тока 30 мА, также как УЗО;
  • при обнаружении искрения, так же как УЗИс.

В случае с применением УЗИс проще выявить причину срабатывания, так как он может сработать либо при обнаружении искрения, либо при перенапряжении. Если сработает другая защита, например автомат, то это будет видно по положению рычажков.

Ещё, его проще и дешевле заменить, в случае неисправности, или временно обойтись без него, не оставляя при этом щиток и проводку совсем без защиты. AFDD имеет функции 3 в 1, но при его срабатывании неизвестно, что было причиной, так как рычажок один, а причин срабатывания может быть три.

Еще, к недостаткам можно отнести замену AFDD по причине его неисправности, которую придется проводить на такой же и сразу, или, установить хотя бы автомат вместо AFDD, что вызывает неудобство. К тому же, замена AFDD будет стоить дороже, чем если менять одно из 3-х неисправных устройств по отдельности, как в случае с УЗИс. Преимущество AFDD это компактность и более простая установка, чем 3-х устройств по отдельности. Ещё такое решение уменьшает количество контактов и повышает надежность.

Пример установки УЗИс

Совсем недавно я установил УЗИс и пользуюсь им, нареканий пока нет, ложное срабатывание было один раз за месяц эксплуатации, думаю это терпимо. Моё жилище теперь в этом плане более защищённое, чем было до того.

УЗИС. Установка в вводном щитке

Слева направо: УЗИс «Эколайт», УЗО, вводной автомат, защита от перенапряжений.

У меня несколько вопросов к построению схемы этого щитка, но пусть их зададут читатели в комментариях)
Прим.Администратора

Про срабатывания могу сказать, что на сегодняшний день их было уже 4, одно из них точно по напряжению, 2 точно по искрению, 1 не знаю от чего, меня не было дома, жена стирала в стиралке. Все случаи срабатывания были при активном пользовании техникой, учесть что у меня квартира и проводка очень старая, всё требует ремонта, то я не уверен, что срабатывания все были ложными. На всем новом было бы более корректно утверждать, что устройство срабатывает ложно.

Мой опыт пользователя: вчера работал сварочным аппаратом, всё ОК, УЗИс не срабатывает. Но сварочник трансформаторный, а не инверторный, и подключал его до УЗИс. На предмет срабатывания после УЗИс, я не пробовал. Но всё впереди, планирую испытать его по полной.

Еще одно- думаю что американцы и европейцы правы, что прибор защиты ставят в каждую линию, так однозначно лучше.

Надо ли ставить УЗИс?

Покупать или не покупать AFDD или УЗИс — тут каждый решит для себя, стоят они не дёшево. Приведу ещё пример:

Подушки безопасности в автомобиле это уже привычное дело. Хоть они могут и не пригодиться за всю жизнь, или могут не спасти при аварии и сильном ударе, но всё же мало кто экономит при покупке нового автомобиля и ищет комплектацию без подушек, а ведь они сами по себе наверно не дешёвые, тут лучше перебдеть;)

В Северной Америке, в щитке, ставят прибор защиты Arc Fault Breaker на каждую линию, который схож по функциям на AFDD.

Для нашей сети 230 вольт он не подойдёт, так как у них стандартное напряжение сети 120 вольт его схема:

AFDD схема принципиальная

AFCI (Arc Fault Circuit Interrupter), УЗИс, AFDD у всех схожее назначение обнаружения дуги.

Работа УЗИс

Видео, как работает УЗИс можно посмотреть здесь:

УЗИс соответствует ГОСТ IEC 62606-2016.

Как работает AFDD при последовательной дуге здесь:

При К.З. и параллельной дуге, как при этом срабатывает AFDD но не срабатывает обычный автомат защиты, смотрите здесь:

Статья на английском языке про исследование описанной проблемы возникновения дуги на солнечных батареях:

Комментарий автора

С момента публикации статьи прошло 6 недель, УЗИс работает, проверял. Срабатывание было 1 раз за это время, из-за перепада напряжения, судя по индикатору на корпусе. Думаю эту функцию можно сделать отключаемой, так как у других производителей ее нет совсем. Если нужна защита от перепадов напряжения, то рационально использовать реле напряжения, так как реле само возобновляет подачу энергии, а УЗИс приходится включать вручную.

Источник: Александр/СамЭлектрик.ру

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Ярошенко Александр Александрович
Все новости и публикации пользователя Ярошенко Александр в персональной ленте вашего личного кабинета на Elec.ru
Подписаться
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: АВТОМАТИКА, МОНТАЖНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ЭЛЕКТРИКА

ООО «Лайт Креатив» поставляет: -Электрику и автоматику: ABB, Legrand, Schneider Electric, Merten, Gira, Gewiss, Fede, Fontini, Bticino, Jung, Berker, T&J; , Moller, Wessen, AVE, LLinas,. — Монтажное оборудование: электрические шкафы, щиты, кабель-каналы, лотки (лестничные, перфорированные), напольные лючки, плинтус-каналы. Труба гофрированная, монтажные коробки, клеммники WAGO и др. Минимальные сроки поставки, хорошие цены. Техническая поддержка.
Кисель Ольга · Лайт Креатив · 15 мая · Россия · г Москва
АВТОМАТИКА, МОНТАЖНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ЭЛЕКТРИКА

ПРОДАМ: Продаем электрику, приборы, радиоэлементы, рэк, кип.

Продаем с хранения: «ПСКОВ-25» ШФ3.624.025 Пульт УОТС (оперативная телефонная связь) 3шт 06-2-УХЛ4 Пневмодроссель 25шт 0809,0007 Сопло керамическое 77шт 08-11 1,0МПА Кран 8шт 10-2УХЛ4 Пневмодроссель 23шт 112-25 УХЛ4 ДУ25, 1 МПА, 4.0 КУБ.М/МИН Клапан 11шт 112-25У4 ДУ25 1 МПА, 2,5 КУБ.М/МИН Клапан 1шт 11ВФ20А Фильтр 9шт 11ВФ20А Комплект запчастей изделия 10шт 11ВФ20А Фильтр 7шт 11ВФ20А Комплект запчастей изделия 6шт 11Ф35.1531320-01 фильтр 1шт 12,11 Пневмораспределитель 1шт 121,10 маслораспылитель 46шт 121-16-УХЛ4 маслораспылитель 147шт 122-12 УХЛ4 ДУ12, 0,8 КУБ.М/МИН Клапан 68шт 122-16 УХЛ4 ДУ16 1,60 КУБ.М/МИН Клапан 2шт 12Ж1П Радиолампа 59шт 12ТРВЕ-0,63 вентиль терморегулирующий 4шт 1412-100-0 Пневмоцилиндр 1шт 142ЕН1Б Микросхема 35шт 15Б34БК 10ММ, Ру-16 вентиль 1шт 15Б50Р ДУ-10 М8 Рр-2,5 Нg 10-5 9шт 15Б50Р ДУ-20 Рр-2,5 1,3 МПА 12шт 15Б50Р ДУ-3mm Рр-1 кгс/см.в кв., 2шт 15Б50Р ДУ-3mm Рр-2,5 кгс/см.в кв. 13шт 15КГ18П2 2шт 16 БА-190 электромагнит 23шт 1892А-3т Клапан 10шт 1Ц1С Радиолампа 54шт 2057.403182.6101.008 Накидной фланец для клапана КВЭ 10шт 20574057414102002 Кольцо 10шт 22-10Х80УХЛ4 Фильтр-влагоотделитель 7шт 2-28-5-9024 ОСТ.38.05316-83 Кольцо 4шт 228ЧП Счетчик наработки моточасов 24в 112шт 228ЧП-110 Счетчик моточасов 24в 57шт 228ЧП-III-0 Счетчик моточасов 24в 22шт 22У-10Х40-УХЛ4 Фильтр-влагоотделитель 2шт 22У-10Х80-УХЛ4 23шт 22У-16Х40-УХЛ4 53шт 26-10Х40-УХЛ4 1шт 26-10Х80-УХЛ4 37шт 2МД-10ТС датчик давления 7шт 2МД-350ТС датчик давления 19шт 2НВР-5ДМ-УХЛ4,2 С Э/Д АИР-71А4-У3 Насос вакуумный 4шт 2НКП-24М Аккумулятор 4шт 2ПН-100МГ-УХЛ4 220В, 3000-4000об., 2КВТ. Тахогенератор 3шт 2РМТ14КУН4Г1В19 Розетка кабельная 3шт 2Т608Б Транзистор 43шт 2Т881Г Транзистор 6шт 2ТГП-5 Тахогенератор 2шт 2Ц2С Кенотрон 50шт 2ЧМ-63-40-52-1-1-СУ2 М-10Н-М Редуктор 1шт 3Л341Г Индикатор 23шт 3ОТ123Б Оптопара 21шт 3ПМ 20-5 плата контактная ЗПМ 13шт 3ПМ-26-21 115шт 3ПС-20-10 плата контактная ЗПС 27шт 3ПС-20-16 6шт 3ПС-21-3...
Иванов Сергей · Вертекс · 14 мая · Россия · Удмуртская Респ
Вертекс, ООО

ПРОДАМ: РОЗЕТКИ, ВЫКЛЮЧАТЕЛИ, УЗО, АВТОМАТИКА, ДАТЧИКИ

ООО «Лайт Креатив» поставляет: — Электрооборудование, автоматику (ABB, Legrand, Schneider Electric, Merten, Gira, Gewwis, Fede, Fontini, Llinas, AVE, Bticino, Jung, Berker, MK elec, T&J; , Moller, Wessen и др.). А так же и светотехническую продукцию разного назначения, кабельную продукцию. Скидки, Подбор оборудования http://www.lc-new.ru/# Наличие. Гибкая система скидок. Тех. поддержка.
Кисель Ольга · Лайт Креатив · 14 мая · Россия · г Москва
РОЗЕТКИ, ВЫКЛЮЧАТЕЛИ, УЗО, АВТОМАТИКА, ДАТЧИКИ

ПРОДАМ: Зип к выключателям ВВТЭ-М, ВВЭ-М, ВБЧ-СЭ, ВБСК

Зип для выключателей ВВТЭ-М-10-20/630, 1000, 1600А; ВВЭ-М-10-20/630, 1000, 1600; ВБЧ-СЭ(П)-10-20/630, 1000, 1600; ВБСК-10 1.Электромагнит вкл. РИГФ.677134.004 2.Электромагнит вкл. РИГФ.677134.004-02 3.Электромагнит вкл. РИГФ.677134.003 4.Электромагнит откл. РИЖФ.677112.006 5.Электромагнит откл. РИЖФ.677112.006-02 6.Электромагнит откл. РИЖФ.677112.005 7.Катушка вкл. РИГФ.685442.001 8.Катушка вкл. РИГФ.685442.001-03 9.Катушка откл. РИЖФ.685442.002 10.Катушка откл. РИЖФ.685442.002-01 11.Буфер РИЖФ.304.252.001 12.Рычаг РИГФ.303.675.006 13.Тяга РИГФ.304.591.039 14.Каркас РИГФ.301.241.001 15.Каркас РИГФ.301.241.008 16.Защелка РИГФ.743.231.005 17.Пружина РИГФ.753.574.004 18.Пружина РИГФ.753.572.015 19.Пружина РИГФ.753.572.016 20.Каркас РИГФ.757.562.001 21.Каркас РИГФ.757.562.002 22.Блок управления РИГФ.421.414.011 23.Тяга РИГФ.304.591.039
Мясников Николай · ЕССО-Технолоджи · Вчера · Россия · Чувашская республика - Чувашия
зип к выключателям ВВТЭ-М, ВВЭ-М, ВБЧ-СЭ, ВБСК

КУПЛЮ: КУПЛЮ ЭЛЕКТРОПРИВАДА AUMA SAEX SAREX Auma Аума auma аума дорого

КУПЛЮ ЭЛЕКТРОПРИВАДА AUMA SAEX SAREX SA 07.2 07.5 07.6 10.1 10.2 14.2 14.6 16.2 16-90/Оборт.м также блоки Auma AC ACEX 01.2 ДОРОГО ПО ВСЕЙ РОССИИ!!!!!
Андреев Алексей · ооо акт · Вчера · Россия · г Москва
КУПЛЮ ЭЛЕКТРОПРИВАДА AUMA SAEX SAREX Auma Аума auma аума дорого
ООО «КМ-профиль» — российский производитель кабеленесущих систем и электромонтажных изделий для прокладки кабеля, провода, магистральных, телекоммуникационных линий и других инженерных сетей. Компания выпускает свои изделия под брендом «Системы КМ».