Александр Ярошенко, автор блога «СамЭлектрик.ру», по совместительству также являющийся практикующим электриком и электротехником, в этой обзорной статье продолжает разбираться с устройствами защитных автоматов. Это исследование посвящается по-настоящему глубокому и вдумчивому разбирательству подобных электроаппаратов. Более того, Александр провёл ряд сравнений нескольких УЗО, дифавтоматов и их технических характеристик. Детальный фотоотчёт с необходимыми пояснениями, умозаключениями и выводами ниже.
Сегодняшняя статья — это продолжение обзорной статьи про характеристики устройств дифференциальной защиты. Там я рассмотрел параметры и характеристики УЗО, то есть теоретическую сторону вопроса. Тут будет практика, а именно — железо. Будет много фото внутреннего устройства УЗО и дифференциальных автоматов (ВД, АД, АВДТ) TEXENERGO, с которыми вы уже знакомы по первой части.
Также обсудим варианты подключения УЗО и дифавтоматов в реальные схемы, их плюсы и минусы. Итак, приступаем.
Устройство УЗО TEXENERGO. Разбираем УЗО ВД1-63 на 32А 30 мА
Пошагово покажу процесс разборки. Для начала, между верхними и нижними клеммами есть круглые заглушки. Я вынул их при помощи шила. Также снимаем рукоятку с рычага:
Аккуратно снимаем верхнюю крышку:
Это УЗО электромеханическое, и тут из всей электроники ожидаемо увидеть дифференциальный трансформатор, электромагнит и небольшую обвязку для тестовой утечки — кнопку и резистор утечки. Я подписал некоторые внутренние детали УЗО:
Это вид со стороны выходных клемм, как бы снизу. А вот вид справа:
Хорошо, что все детали УЗО крепятся на хорошем металлическом каркасе — это добавляет доверия и веса устройству. Вот на фото показано, как я нажимаю отверткой на кнопку «Тест». Хотя, кнопкой это назвать сложно — просто металлическая пластина, на которую нажимает оранжевый пластик.
Вынимаем подвижные контакты, и видим дугогасительные камеры:
На следующей фотографии я показал, как работает якорь электромагнита. При активации он выдвигается (вниз), как я это делаю шилом:
На следующей фотографии движение якоря показано стрелкой:
Теперь исследуем резистор утечки. Не смотря на то, что цветовую систему обозначения сопротивлений резисторов я знаю со времен радиокружка, предпочитаю в спорных случаях пользоваться омметром:
Кольца на резисторе такие:
- оранжевый,
- оранжевый,
- красный (похож на бардовый или коричневый),
- золотой.
Что означает 3,3 кОм ±5 %. Мой непроверенный прибор показал 3,22 кОм, что вполне укладывается в допуск.
Ну и давайте сразу посчитаем по закону Ома, какой ток будет идти через этот резистор. Берем стандартное действующее напряжение в сети 230 В, получаем: 230/3,3=70 мА. Многовато для корректной проверки!
Ведь ток утечки IΔn, он же номинальный отключающий дифференциальный ток в данном случае равен 30 мА. А отключиться это УЗО может и при токах выше 15 мА. Но видимо тут производитель перестраховался, ведь главное просто проверить факт срабатывания.
Для выключения УЗО достаточно и 6,8 кОм, тогда ток утечки при 230 В будет около 34 мА.
В итоговом фото разборки — все внутренности УЗО ВД1-63 без корпуса:
Чтобы снять нижнюю часть корпуса, нужно дополнительно выкрутить винтик в нижней части устройства.
Разбираем и сравниваем УЗО ВД67 на 16А 30мА
Судя по документации на эти устройства (ВД1-63 и ВД67), они ничем не отличаются, кроме названия. Посмотрим, какие отличия у них внутри. Разбирается так же:
Первое, что бросается в глаза — материал металлического каркаса имеет красноватый оттенок:
В целом, по конструкции оба УЗО идентичны. По некоторым мелочам видно, что они просто собираются на разных технологических линиях:
Отличий я особо не увидел:
Для сравнения — контакты УЗО на 32 и 16 А:
Я отличий контактов не вижу. Видимо, производителю проще изготовить контакты на максимальный ток линейки (в данном случае 63 А), и менять только надписи на передней панели.
Но всё же странно будет ставить последовательно с УЗО на 16 А автоматический выключатель на 40 А, только на основании моей «инсайдерской» информации.
Ещё замечание. Внешний вид (чертеж) в паспорте и внешний вид в реале сильно отличаются. Например, рычаг включения расположен не справа, как на фото, а слева. Само собой и конструкция должна быть другая. Что это, недоработка отдела маркетинга или изменения в конструкции? Не знаю.
Вот мы и подошли плавно к электрической схеме.
Электрическая схема электромеханического УЗО
Про схему я немного говорил в первой части статьи. Там я рассмотрел отличия схем электромеханических и электронных УЗО. Итак, классическая схема электромеханического УЗО, кроме клемм и контактов, содержит:
- Дифференциальный трансформатор, содержащий три обмотки. Две первичные обмотки — «силовые». Они содержат по 2 витка фазного и нулевого проводов. Первичные обмотки включены встречно (противофазно), поэтому магнитные поля в них компенсируются, если токи равны. В случае, если токи не равны (утечка!), магнитное поле будет отличным от нуля, из-за чего в третьей, выходной (или вторичной) обмотке будет наводиться ЭДС. Энергии, которую выдает вторичная обмотка дифференциального трансформатора, хватает на то, чтобы электромагнит своим якорем нажал на спускной механизм.
- Электромагнит. При подаче напряжения на катушку электромагнита его якорь (сердечник) выдвигается и нажимает на спускной механизм. Фото было выше.
- Приводной механизм. Он в протекании токов не участвует, но на схеме обозначен. Как и в автоматических выключателях в результате действия расцепителей, этот механизм сбрасывает состояние УЗО в ноль, т. е. выключает его.
Но есть в работе УЗО маленькая проблемка. Когда УЗО включено, не понятно, работает ли его основная функция — отключение при наличии достаточного тока утечки. Для проверки работы существует кнопка «Тест». В результате нажатия этой кнопки через резистор утечки формируется ток, который должен гарантированно выключить УЗО. Пользователь УЗО должен самостоятельно раз в месяц таким образом проверять работоспособность УЗО. Само собой, при этом нагрузка, следующая за УЗО, будет выключаться.
Честно, говоря, такая проверка сомнительна. А что если сейчас от кнопки УЗО работает, а через минуту, по какой-то причине, поломается? Как об этом узнать?
Раз уж придираюсь, скажу, что резистор формирования тока утечки реально соединен (через кнопку «Тест») на клеммы «1» и нижнюю «N» — это видно на фото. На схеме показано подключение на верхнюю клемму «N» и выходную «2».
Имеет ли это какое-то значение, кроме конструктивного? Думаю, нет. Если в УЗО перестала работать защита от утечки, оно будет мало чем отличаться от обычного двухполюсного рубильника.
Устройство дифференциального автомата АД67-2 С25 100 мА
Теперь посмотрим, что внутри у дифавтомата TEXENERGO АД67-2. Напоминаю, что функционально он отличается от УЗО только тем, что у него, кроме защиты от тока утечки IΔn=100 мА, есть также две защиты от сверхтока: тепловая и электромагнитная. Об этом говорит надпись «С25». Это означает, что у него время-токовая характеристика отключения «С» имеет номинальный ток In=25 А.
Подробно об этом я писал в статье про характеристики автоматических выключателей.
Этот автомат занимает 4 модуля на дин-рейке и фактически состоит из двухполюсного автоматического выключателя на номинальный ток 25 А и УЗО на номинальный ток 100 мА:
Откручиваем крышку, закрывающую нижние клеммы 2п автомата:
Немного неверно обозначены цвета — фаза синяя, ноль красный. Впрочем, эти провода никто не видит.
Дальше высверливаем две длинные шпильки, и устройство раскладывается на две функциональные части:
Связь между этими устройствами — рычаг, выступающий из УЗО, который приводит в действие механизм размыкания автомата. Кстати, это устройство — ещё один аргумент в пользу того, что когда в цепи стоят автомат и УЗО, то автомат лучше ставить первым.
Всё, теперь это два самостоятельных устройства и их можно использовать по отдельности. Но не нужно, чтобы не дурить голову тем, кто полезет в электрощит позже — надписи на них не отражают сути. А главное, получившееся УЗО не имеет размыкающих контактов и может использоваться только совместно с защитным автоматом.
И если 2п защитный автомат мы уже вскрывали ранее (там 2 1п автомата, имеющих внутри связь по включению-отключению), то на устройство электронного УЗО стоит посмотреть:
Высверливаем шпильки-заклепки:
Тут кроме кнопки «Тест», как в рассмотренном выше УЗО ВД-67, есть кнопка «Возврат», которую нужно нажать после того, как АД-67 сработает по току утечки.
Электромагнит имеет якорь, который во взведенном состоянии вдавлен внутрь. По утечке якорь выдавливается из катушки электромагнита, и передает информацию через рычаг механизма размыкания на защитный автомат.
То есть, для включения АД после срабатывания нужно выполнить два действия: нажать «Возврат» и поднять ручку управления автомата. В УЗО ВД и дифавтоматах АВДТ достаточно одного действия — поднять рукоятку управления в положение «1».
Электрическая схема электронного дифавтомата АД67-2
Ещё раз: размыкание и по утечке, и по сверхтоку происходит при помощи одних и тех же силовых контактов. Это видно и по схеме.
Схема отличается от механического УЗО наличием защиты от сверхтока и тем, что электромагнит «К» питается от дифференциального трансформатора «Д» не напрямую, а через аналоговый усилитель (ключевую схему) «А». Усилитель питается с выходных контактов «N» и «2».
Наводит на некоторые размышления то, что фаза и ноль на схеме устройства и на схеме в паспорте перепутаны. Вероятно, дело не только в небрежности рисовальщиков. Дело и в том, что УЗО и «дифу» всё равно, где фаза и где ноль — ему важны только токи по двум проводам (рабочий ток и разность токов).
Рассмотрим поближе электрическую схему электронного УЗО. Вот вся электроника:
Я думаю, полная внутренняя схема электронного УЗО не имеет практической ценности, ведь вряд ли кто-то захочет отремонтировать или собрать такое устройство. Скажу лишь, что схема содержит:
- маломощный диф.трансформатор,
- тиристор MCR100-8,
- диодный мост,
- варистор на 470 В,
- конденсатор, диод и резистор в цепи управляющего электрода тиристора,
- резистор, через который подается ток утечки при замыкании кнопки «Тест».
Устройство дифференциального автомата АВДТ-32 С16 30 мА
Теперь посмотрим, как устроено наиболее совершенное из этих трех устройств — дифавтомат АВДТ-32. Он так же, как и АД-67, содержит защиту от сверхтоков и выполняет функцию защиты от тока утечки при помощи встроенной электронной схемы.
Для разборки корпуса нужно высверлить несколько заклепок:
Снимаем левую стенку, видим:
На фото видно электромагнитный и тепловой расцепитель.
Электронная часть схемы, которая обеспечивает функцию УЗО, находится с другой стороны:
Схема содержит:
- операционный усилитель LW301,
- тиристор MCR100-8,
- диодный мост ABS-10.
Печатная плата интегрирована в механику устройства, и полностью аккуратно разобрать без паяльника не получится.
В целом устройство довольно сложное по конструкции, ведь в пространство 2 модуля удалось вместить так много функций!
Впрочем, есть дифавтоматы с таким же функционалом и размером с 1 модуль. А есть устройства, содержащие в себе гораздо больше функций при том же объеме. Но качество их пока не очень.
Электрическая схема электронного дифавтомата АВДТ-32
Схема отличается от АД-67 лишь расположением деталей, суть и функции — те же.
Можно долго ещё говорить про схемы включения дифавтоматов и УЗО, но это тема ещё не одной статьи. Вот, кстати, альтернативный взгляд на использование УЗО одного из моих читателей.
Скачать
Для тех, кто хочет глубже углубиться в тему, выкладываю ГОСТ, по которому производятся и выбираются УЗО (дифференциальные выключатели). И книгу-справочник по УЗО.
- ГОСТ Р 51326.1-99 (МЭК 61008-1-96). «Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной защиты от сверхтоков. Часть 1. Общие требования и методы испытаний».
- Душкин Н.Д. и др. УЗО, учебно-справочное пособие. «УЗО — устройства защитного отключения, учебно-справочное пособие».
Автор: Александр Ярошенко/«СамЭлектрик.ру».
