Для защиты от поражения электрическим током используют дифференциальную защиту. Они бывают двух видов – УЗО (реагируют только на утечку тока) и дифавтоматы (реагируют на перегрузку, КЗ и утечку тока). Основные характеристики, по которым выбирают эти устройства — это номинальный ток (в амперах) и номинальный дифференциальнй ток (в миллиамперах).
Номинальный ток указывает на то, какую нагрузку можно подключить через УЗО, обычно он равен току выше или нижестоящего автоматического выключателя или на одну ступень больше. Дифференциальный ток обычно выбирают 30 мА, а на влажные группы или на линии, в которых нужно обеспечить наибольшую безопасность (например, детская) 10 мА, однако при таком токе весьма вероятны ложные срабатывания. На ввод же устанавливают общее УЗО либо селективного типа с тем же током, что и групповые, либо т.н. противопожарное УЗО, с током 100-300 мА.
Интересно, что в результате тестов на обеспечение селективности автор Youtube-канала "Заметки электрика" показал, что установка на вводе 300 мА УЗО обеспечивает селективность в ряде случаев, в то время, как УЗО на 100 мА в большинстве случаев срабатывало вместе с групповым УЗО на 30 мА.
Но не только на указанные выше характеристики следует обращать внимание. Устройства защитного отключения классифицируют и по роду тока утечки. Давайте разберемся в этом подробнее.
Что такое ток утечки и каким он бывает?
Ток утечки – это такой ток, который протекает не через нагрузку, а через корпуса электроприборов на землю.
В ГОСТ Р 60755 дано похожее определение:
п. 3.1.2. ток утечки на землю (earth leakage current): Ток, который протекает от токоведущих частей электроустановки в землю в отсутствие повреждения изоляции.
Ток утечки возникает в результате повреждения изоляции проводников и их касания к корпусу. Например, в водонагревательном баке ток утечки возникает в случае выхода из строя нагревательного элемента (ТЭНа), в стиральной машине также в случае пробивания на корпус ТЭНа или обмоток электродвигателя и так далее.
Классификация токов утечки по тому же ГОСТу производится по его роду:
- Синусоидальный ток утечки. Возникает в цепях с «простой» нагрузкой без каких-либо регуляторов или источников вторичного электропитания (импульсные БП, инверторы и пр.). Это могут быть нагреватели, лампы накаливания, электродвигатели без регуляторов.
- Пульсиующий постоянный ток. Ток по форме повторяет пульсирующую полуволну, в каждом периоде промышленной частоты электроснабжение принимающий нулевое значение (или значение не более 0,006А) постоянного тока в течение одного непрерывного промежутка времени, выраженного в угловой величине не менее 150˚.
Кто не знает, моменты времени и длительности чего-либо при исследовании электрических сигналов, в нашем случае синусоидального тока, удобно рассматривать в «углах», где 360˚ это период синусоиды, а 180˚ — одна полуволна. Сопутствует понятию пульсирующего тока и такое понятие как «угол задержки ток» – это промежуток времени через который ток начинает протекать к потребителю, от начала периода синусоиды питающей сети.
Если сказать проще, то пульсирующий ток отличается по форме от синусоидального тока питающей сети, он может протекать импульсами, резко или плавно нарастать и спадать.
Также в ГОСТ 60755 выделяют еще один вид тока. Сглаженный постоянный ток – это такой ток, величина которого постоянна или изменяется не более чем на 10% (коэффициент пульсаций). На этом типе не будем сильно останавливаться, так как в этой статье пойдет речь только о синусоидальных утечках и пульсирующем постоянном токе.
Где может возникнуть несинусоидальный ток утечки?
Утечки постоянного пульсирующего тока могут возникнуть в устройствах с регуляторами мощности, инверторами (речь идет об управлении электроприводом — инверторные холодильники, кондиционеры, стиральные машины и прочее), импульсными источниками питания. Также в приборах, где для регулировки мощности используют полупроводниковый диод (это называется дискретный регулятор мощности), при включении через него, через прибор протекает лишь одна полуволна переменного тока, соответственно он работает в половину от своей мощности.
Регуляторы мощности используются повсеместно:
- В электроинструменте (курок болгарки и электродрели который регулирует обороты патрона);
- В других устройствах, где нужно регулировать обороты, например, стиральные машины или кухонные комбайны и прочее.
- В электронагревателях с плавной регулировкой температуры, то есть где используется не термостат с биметаллической пластиной, а обеспечивается непрерывная работа с разной мощностью.
- В освещении, но здесь они называются диммерами.
В большинстве случаев для регулировки мощности приборов, питающихся от переменного тока используют тиристорные и симмисторные регуляторы, принцип работы которых основан на срезе переднего фронта фазы (Leading edge). Реже используются диммеры, срезающие спадающую часть сигнала (trailing edge) на иллюстрации ниже вы видите, чем они отличаются.
Типы УЗО
Всё в том же ГОСТ Р 60755 в пунктах с 5.2.9.1 по 5.2.9.3 говорится о том, на какие виды токов утечки реагирует УЗО того или иного типа. Не будем приводить сюда дословных цитат, вы и сами можете прочитать их в упомянутых выше пунктах, но расскажем о чем там написано далее.
Различают 3 типа УЗО — АС, А и В.
- УЗО типа АС реагирует только на утечки переменного тока.
- УЗО типа А сработает при утечках переменного тока, как тип АС, а также постоянного пульсирующего тока.
- УЗО типа В срабатывает при утечке тока разной формы, частоты и полярности.
На лицевой панели устройств защитного отключения наносится графическое обозначение типа. Благодаря ему вы можете понять для чего предназначен прибор
Обозначение типа на примере продукции известных брендов
Если рассмотреть нашу бытовую технику, то станет ясно, что большинство приборов питается от импульсных блоков питания, имеет регуляторы мощности (яркости, оборотов, температуры), или вовсе инверторное управление электродвигателем. Исходя из вышесказанного, очевидно, что следует устанавливать в электрощиты УЗО типа А. Но что об этом говорят другие источники и нормативные документы? Обратимся к ПУЭ, а именно пункту 7.1.78
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.
Источником пульсирующего тока являются, например, стиральные машины с регуляторами скорости, регулируемые источники света, телевизоры, видеомагнитофоны, персональные компьютеры и др.
Здесь сказано, что, в принципе, можно использовать и А и АС, но приписка о том, что может стать источником пульсирующего тока говорит о том, что на линии к которым подключаются такие приборы нужно устанавливать УЗО типа А.
Также в книге НПЦ ПЭУ МЭИ «Рекомендации по проектированию, монтажу и эксплуатации электроустановок зданий при применении устройств защитного отключения» есть таблица В1, в которой указаны формы дифференциальных токов при повреждении изоляции, форма тока нагрузки и УЗО какого типа следует использовать. Выдержку из этого документа вы видите ниже, часть текста удалена для уменьшения объема.
