Для чего нужен автомат дифференциальный: Дифференциальный автомат

Дифавтомат: устройство, принцип работы, назначение

  • Статья
  • Видео

Дифференциальный автомат — это низковольтный комбинированный электрический аппарат, совмещающий в одном корпусе функции двух защитных устройств — УЗО и автоматического выключателя. Благодаря этому данное изделие является достаточно популярным и широко применяется как в бытовых условиях, так и на производстве. В этой статье мы рассмотрим устройство, назначение и принцип работы дифавтомата.

  • Назначение
  • Устройство и принцип действия
  • Область применения

Назначение

Рассмотрим вкратце для чего нужен дифавтомат. Внешний вид его изображен на фото:

Во-первых, данный электрический аппарат служит для защиты участка электрической сети от повреждения из-за протекания по нему сверхтоков, которые возникают при перегрузке или коротком замыкании (функция автоматического выключателя). Во-вторых, дифференциальный автомат предотвращает возникновение пожара и поражение людей электрическим током в результате возникновения утечки электричества через поврежденную изоляцию кабеля линии электропроводки или неисправного бытового электроприбора (функция устройства защитного отключения).

Устройство и принцип действия

Для начала приведем обозначение на схеме по ГОСТ, по которому наглядно видно, из чего состоит дифавтомат:

На обозначении видно, что основными элементами конструкции дифавтомата является дифференциальный трансформатор (1), электромагнитный (2) и тепловой (3) расцепители. Ниже кратко охарактеризуем каждый из приведенных элементов.

Дифференциальный трансформатор имеет несколько обмоток, в зависимости от количества полюсов устройства. Данный элемент осуществляет сравнение токов нагрузки по проводникам и в случае их несимметричности на выходе вторичной обмотки данного трансформатора появляется так называемый ток утечки. Он поступает на пусковой орган, который без выдержки времени осуществляет расцепление силовых контактов автомата.

Также следует упомянуть о кнопке проверки работоспособности защитного аппарата «TEST». Данная кнопка подключается последовательно с сопротивлением, которое включается или отдельной обмоткой на трансформатор либо параллельно одной из имеющихся. При нажатии на данную кнопку сопротивление создает искусственный небаланс токов – возникает дифференциальный ток и дифавтомат должен сработать, что свидетельствует о его исправном состоянии.

Электромагнитный расцепитель представляет собой электромагнит с сердечником, который воздействует на механизм отключения. Данный электромагнит срабатывает в случае достижения тока нагрузки порога срабатывания — обычно это случается при возникновении короткого замыкания. Данный расцепитель срабатывает мгновенно, за доли секунд.

Тепловой расцепитель осуществляет защиту электрической сети от перегрузки. Конструктивно представляет собой биметаллическую пластину, которая деформируется при протекании через нее тока нагрузки, превышающего номинальный для данного аппарата. При достижении определенного положения биметаллическая пластина воздействует на механизм отключения дифавтомата. Срабатывание теплового расцепителя происходит не сразу, а с выдержкой времени. Время срабатывания прямо пропорционально величине тока нагрузки, протекающего по дифференциального автомату, а также зависит от температуры окружающей среды.

На корпусе указывается порог срабатывания дифференциального трансформатора — ток утечки в мА, номинальный ток теплового расцепителя (при котором работает неограниченное время) в А. Пример маркировки на корпусе — С16 А / 30 мА. В данном случае маркировка “С” перед значением номинала показывает кратность срабатывания электромагнитного расцепителя (класс аппарата). Буква “С” указывает, что электромагнитный расцепитель сработает при превышении номинала 16А в 5-10 раз.

На видео ниже подробно рассказывается, как работает и из чего состоит дифавтомат:

Область применения

Для чего применяют дифференциальный автомат, если существует два отдельных защитных аппарата (УЗО и автомат), каждый из которого выполняет свою функцию?

Основное преимущество дифавтомата — компактность. Он занимает меньше места на DIN-рейке в электрическом распределительном щитке, чем в случае установки двух отдельных аппаратов. Эта особенность особенно актуальная при необходимости установки в распределительном щитке нескольких устройств защитного отключения и автоматических выключателей. В данном случае посредством установки дифавтоматов можно значительно сэкономить место в распределительном щитке и соответственно уменьшить его размер.

Дифференциальный автомат широко применяется для защиты электропроводок практически повсеместно, как в быту, так и в помещениях другого назначения (в различных учреждениях, на предприятиях).

Дифавтомат ничем не уступает аналогичным по характеристикам УЗО и автоматическому выключателю, поэтому каких-либо ограничений в его применении нет. Данный защитный аппарат можно устанавливать, как на вводе (в качестве резервирующего), так и на отходящих линиях электропроводки для обеспечения пожаробезопасности, безопасности людей в отношения поражения электричеством, а также для защиты от сверхтоков.

Вот мы и рассмотрели устройство, назначение и принцип работы дифавтомата. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Наверняка вы не знаете:

  • Схема подключения дифференциального автомата
  • Как найти короткое замыкание в сети
  • Что такое УЗО в электрике

Дифференциальный автомат (АВДТ), что это и чем отличатеся от УЗО, как работает?

Дифференциальный автомат представляет собой многофункциональное устройство, выполняющее следующие функции:

  • коммутация электрической нагрузки;
  • защита сети от короткого замыкания;
  • защита оборудования от перегрузки;
  • обеспечение защитного отключения при возникновении тока утечки.

Конструктивно и функционально дифавтомат объединяет в себе автоматический выключатель и устройство защитного отключения (УЗО).

Применение дифавтоматов при комплектовании распределительных щитов позволяет сэкономить средства и пространство в щите. Размещённые в одном корпусе автоматический выключатель и устройство защитного отключения более компактны и дёшевы, чем по отдельности.

Для чего нужен?

Дифференциальный автомат — это устройство, выполняющее защитные функции в автоматическом режиме, особенностью аппарата является то, что при необходимости отключения происходит разрыв фазовой и нулевой цепи.

Визуально отличить все три прибора можно далеко не у всех производителей.

В непрерывном режиме осуществляется контроль потребляемого нагрузкой тока и отключение при коротком замыкании или перегрузе. Также постоянно контролируется наличие токовой утечки, при превышении порогового уровня которой происходит отключение.

В соответствии с ГОСТ автоматические выключатели, управление которых осуществляется дифференциальным током и оснащённые защитой от сверхтоков, классифицируются по следующим признакам:

  • наличию вспомогательных источников питания;
  • наличию времени отключения;
  • роду дифференциального токового сигнала;

Видео о внутреннем устройстве

Автоматы, отключающиеся при исчезновении сетевого напряжения с выдержкой или без выдержки времени делятся на следующие разновидности:

  • включающиеся повторно в автоматическом режиме при восстановлении питания;
  • не включающиеся автоматически.

Существуют также устройства, не отключающиеся при исчезновении питающего напряжения.

Читайте еще:что такое узо и зачем нужен автоматический выключатель тока?

Плюсы и минусы, особенности применения

Выбор в пользу дифференциального автомата несёт в себе определённые преимущества:

  • при правильном подборе устройства можно не беспокоиться о состоянии электропроводки;
  • применив в качестве защиты дифавтомат, нет необходимости отдельно монтировать УЗО, достаточно правильно выбрать модель по номинальному и дифференциальному токовому параметру;
  • коммутация одного устройства в шкафу всегда проще, чем обвязка двух приборов (автомат + УЗО).

Имеют место и недостатки:

  • отдельные модели дифавтоматов не оснащены сигнальными флажками, поэтому, при их срабатывании не всегда можно определить, какой фактор послужил причиной отключения – повышенное значение тока в цепи нагрузки или наличие токовой утечки;
  • поскольку устройство выполнено в одном корпусе, то выход из строя одной его части вынуждает производить замену целиком.

В данном примере, синий индикатор отображает срабатывание по току утечки на землю. Это позволяет однозначно определить причину выключения цепи.

Таким образом, при выборе модели желательно сразу предусмотреть наличие необходимых сигнальных устройств. В дальнейшем это позволит значительно быстрее находить причины отключений и устранять неисправности.

Что выбрать: УЗО или дифавтомат?

При проектировании внутренней электропроводки, на вводе питания объекта (квартиры, дома) лучше предусмотреть установку дифавтомата вместо комбинации автомат плюс УЗО. Номинальный ток выключателя на вводе должен быть больше номинала любого выключателя на более низком уровне. Это же относится к величине дифференциального токового показателя. Обычно на щитках ввода устанавливаются УЗО или дифавтоматы с уставкой тока порядка 100 мА. Такие устройства защищают электропроводку от возможного оплавления и возгорания при опасном снижении сопротивления изоляции.

Отдельную защиту, срабатывающую при появлении токовой утечки, следовательно и дифференциального тока необходимо устанавливать на линиях питания мощных потребителей, связанных с водой или установленных в сырых местах. Например, электрических бойлеров, стиральных машин, проточных водонагревателей.

Также отдельно должны быть защищены линии питания потребителей, расположенных в отдельно стоящих помещениях или на улице. Это разводка уличного освещения, линии питания бани, гаража, подвального помещения.

Дифавтоматы, как и устройства защитного отключения устанавливают как в сетях с защитным проводом, так и без него. Наиболее благоприятные условия для защиты оборудования и людей создаются при наличии защитного провода и повторного заземляющего устройства.

Видео по теме

Корпуса металлических распределительных щитов должны быть соединены с защитным проводом PE, так как достаточно велика вероятность появления на них фазного потенциала. При наличии такого соединения дифференциальная часть автомата сработает, как только сопротивление изоляции снизится до значения, обеспечивающего ток утечки, равный уставке срабатывания. Такой режим обеспечивает наиболее надёжную защиту человека от косвенного прикосновения. То есть, защита сработает не в момент прикосновения, а в момент снижения уровня изоляции. Это значит, что опасность прикосновения предупреждена.

При отсутствии защитного провода, защита может сработать только в момент прикосновения человека к корпусу, на котором оказалось фазное напряжение. При этом токовая утечка – это ток, протекающий через тело человека.

Читайте еще: что такое контур заземления и какой материал для него подходит?

Важные характеристики

Подбор дифференциального автомата следует производить с учётом совокупности технических характеристик. Во-первых, определяется номинальное напряжение и количество фаз. Однофазные устройства предназначены для работы в сетях 220 вольт, трёхфазные – 380 вольт.

Далее необходимо выбрать номинальные токовые параметры. Этот параметр зависит от мощности питаемой нагрузки и места установки выключателя. Так, выключатель, питающий отдельный электроприбор, должен иметь номинальный ток, не менее того, который потребляет питаемый агрегат. В случае, если в составе есть двигательная нагрузка, должен быть учтён пусковой ток. Выключатели, установленные выше по иерархии электрической схемы, имеют более высокий номинал. СтабЭксперт.ру напоминает, что наиболее мощный автомат устанавливается на вводе объекта.

Сечение кабелей на каждом участке проводки должно соответствовать расчётному значению тока.

Иногда на корпусе дифференциального автомата пишут — АВДТ (ТДМ-Электрик, EKF, TexEnergo и ряд других производителей).

Выбор по электромагнитному расцепителю

Пусковые токи в отдельных случаях могут в разы и даже на порядок превышать номинальные значения. Ток срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя должен быть подобран таким образом, чтобы защита не реагировала на пусковые токи, но при этом надёжно отключала бы нагрузку при сверхтоках короткого замыкания.

Для этого необходим точный расчёт режимов запуска электродвигателей в разных вариантах, в том числе при самых неблагоприятных условиях. Также необходим расчёт режимов короткого замыкания, включая режим, обеспечивающий наименьшее значение тока короткого замыкания.

После этого можно подобрать устройство с необходимым током срабатывания электромагнитного расцепителя.

Расцепители делятся на группы по параметрам срабатывания:

  • устройства группы «B» срабатывают при кратности фактического тока к номинальному значению от 3 до 5;
  • ток срабатывания выключателей группы «C» превышает номинальное значение от 5 до 10 раз;
  • самые грубые автоматы группы «D» отключаются при токе в 10 – 20 раз превышающем номинал.

Существует прямая связь между размерами, энерговооружённостью объекта и типом электромагнитного расцепителя применяемого выключателя. Как правило, на объектах с малой электрической нагрузкой и отсутствием электродвигателей применяют аппараты группы «B».

Примером такого объекта может служить небольшая дача или квартира. В хорошо электрифицированном частном доме, наполненном бытовыми электроприборами более уместен автоматический выключатель с расцепителем типа «C».

Тип «D» подходит для промышленных предприятий с большим объёмом двигательного электропривода.

Выбор аппаратов по значению диф-тока

Ток утечки определяется защитным устройством, как токовая разность в фазном и нулевом проводе. Наличие данного явления означает, что появилась обходная цепь для протекания тока от фазы к нулю, минующая рабочий нулевой провод. Это может происходить только в случаях нарушения изоляции электроприборов и образования утечки через корпус на защитный провод.

Существует несколько номиналов дифференциального тока, при которых происходит отключение автомата:

  • 10 миллиампер. Автоматы с такой уставкой по дифференциальному току устанавливают на линии питания отдельных электроприборов, работающих в условиях повышенной опасности, например, в сырах местах;
  • 30 миллиампер. Наиболее распространённый номинал, используется при подключении одного или нескольких приборов.

Существуют дифавтоматы с уставкой по дифференциальному току 100 миллиампер и более. Они предназначены для защиты электропроводки от пожара, в то время как выключатели с дифференциальной токовой уставкой до 30 мА защищают человека. Это разделение обусловлено тем, что величина 0,1 ампер (100 мА) является нижней границей смертельно опасных значений токов, в связи с чем считается, что устройства с такой уставкой не в состоянии полностью предотвратить пусть даже кратковременное протекание смертельного тока через тело человека.

Дифференциальные автоматы, реагирующие на токовые утечки 100 миллиампер и более обычно устанавливаются в вводных распределительных шкафах. При выборе выключателей должна быть обеспечена селективность действий защитных устройств. Токи тепловых, электромагнитных расцепителей, а также дифференциальные токи автоматов должны быть тем выше, чем ближе автомат установлен к источнику питания. При необходимости, для обеспечения селективности должна использоваться выдержка времени срабатывания.

Далее:

  • Чем отличаются реле напряжения 220 и 380 вольт? Статья и обзор моделей.
  • Как выбарть защитное устройство перенапряжения для дома?
  • Какая разница между стабилизаторами напряжения Энергия?

Разностный двигатель | счетная машина

Difference Engine

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:
Джозеф Клемент
Похожие темы:
калькулятор

Просмотреть весь связанный контент →

Разностная машина , ранняя вычислительная машина, почти первый компьютер, разработанный и частично построенный в 1820-х и 30-х годах Чарльзом Бэббиджем. Бэббидж был английским математиком и изобретателем; он изобрел скотовоза, реформировал британскую почтовую систему и был пионером в области исследования операций и актуарной науки. Именно Бэббидж первым предположил, что погоду прошлых лет можно узнать по годичным кольцам деревьев. Он также всю жизнь увлекался ключами, шифрами и механическими куклами (автоматами).

Будучи одним из основателей Королевского астрономического общества, Бэббидж видел явную потребность в разработке и создании механического устройства, которое могло бы автоматизировать длительные и утомительные астрономические вычисления. Он начал с письма в 1822 году сэру Хамфри Дэви, президенту Королевского общества, о возможности автоматизации построения математических таблиц, в частности, таблиц логарифмов для использования в навигации. Затем он написал статью «О теоретических принципах машин для вычисления таблиц», которую он прочитал обществу позже в том же году. (Он получил первую золотую медаль Королевского общества в 1823 году.) Используемые в то время таблицы часто содержали ошибки, которые могли быть вопросом жизни и смерти для моряков в море, и Бэббидж утверждал, что, автоматизировав производство таблиц, он могли убедиться в их точности. Заручившись поддержкой в ​​обществе своей «Разностной машины», как он ее называл, Бэббидж затем обратился к британскому правительству с просьбой о финансировании разработки, получив один из первых в мире государственных грантов на исследования и технологическое развитие.

Еще из Britannica

компьютер: The Difference Engine

Бэббидж очень серьезно подошел к проекту: он нанял мастера-механика, устроил пожаробезопасную мастерскую и соорудил пыленепроницаемую среду для тестирования устройства. До этого расчеты редко проводились более чем с 6 цифрами; Бэббидж планировал регулярно получать 20- или 30-значные результаты. Разностная машина была цифровым устройством: она работала с дискретными цифрами, а не с гладкими величинами, а цифры были десятичными (0–9).), представленные позициями на зубчатых колесах, а не двоичными цифрами («битами»), которые немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм фон Лейбниц предпочитал (но не использовал) в своем «Счетчике шагов». Когда одно из зубчатых колес поворачивалось от 9 до 0, это заставляло следующее колесо продвигаться на одну позицию, неся цифру, точно так же, как работал калькулятор Лейбница «Счетчик шагов».

Однако разностная машина была больше, чем простой калькулятор. Он механизировал не просто один расчет, а целую серию расчетов с рядом переменных для решения сложной задачи. Он вышел далеко за рамки калькуляторов и в других отношениях. Как и современные компьютеры, разностная машина имела хранилище, то есть место, где данные могли временно храниться для последующей обработки, и была разработана для штамповки выходных данных в мягкий металл, который впоследствии можно было использовать для изготовления печатной формы.

Тем не менее, разностная машина выполнила только одну операцию. Оператор настраивал все свои регистры данных с исходными данными, а затем одна операция многократно применялась ко всем регистрам, что в конечном итоге приводило к решению. Тем не менее, по сложности и дерзости конструкции он затмил любое существовавшее тогда вычислительное устройство.

Полный двигатель размером с комнату никогда не строился, по крайней мере, Бэббиджем. Хотя он и получил несколько правительственных грантов, они были спорадическими — правительства менялись, финансирование часто заканчивалось, и ему приходилось лично нести часть финансовых расходов — и он работал с допусками современных методов строительства или почти сталкивался с ними. многочисленные трудности строительства. Все проектирование и строительство прекратились в 1833 году, когда Джозеф Клемент, механик, ответственный за фактическое создание машины, отказался продолжать работу, если ему не внесли предоплату. (Завершенная часть разностной машины находится в постоянной экспозиции Музея науки в Лондоне. ) См. также Аналитическая машина.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Пол А. ФрейбергерМайкл Р. Суэйн

Двигатели | Двигатель Бэббиджа

Двигатели

Чарльз Бэббидж (1791-1871), пионер компьютерных технологий, разработал два класса двигателей: разностные машины и аналитические машины. Разностные машины названы так из-за математического принципа, на котором они основаны, а именно метода конечных разностей. Прелесть метода в том, что он использует только арифметическое сложение и устраняет необходимость в умножении и делении, которые сложнее реализовать механически.

Разностные машины — это строго калькуляторы. Они перемалывают числа единственным известным им способом — многократным сложением по методу конечных разностей. Их нельзя использовать для общих арифметических вычислений. Аналитическая машина — это гораздо больше, чем калькулятор, и она знаменует собой переход от механизированной арифметики вычислений к полноценным вычислениям общего назначения. На разных этапах развития его идей было как минимум три проекта. Так что совершенно правильно говорить об аналитических машинах во множественном числе.

Обнаружение двоичных и десятичных чисел и ошибок

Вычислительные машины Бэббиджа представляют собой десятичные цифровые машины. Они десятичные, поскольку используют знакомые десять цифр от «0» до «9», и цифровые в том смысле, что только целые числа признаются действительными. Числовые значения представлены шестеренками, и каждой цифре числа соответствует свое колесо. Если колесо останавливается в положении, промежуточном между целыми числовыми значениями, значение считается неопределенным, и двигатель заклинивает, чтобы указать, что целостность расчета была нарушена. Заглушение — это форма обнаружения ошибок.

Бэббидж рассматривал возможность использования систем счисления, отличных от десятичной, включая двоичную систему счисления, а также системы счисления 3, 4, 5, 12, 16 и 100. Он остановился на десятичной системе из соображений инженерной эффективности — чтобы уменьшить количество движущихся частей — а также для их повседневное знакомство.

Разностная машина № 1

Бэббидж начал свою деятельность в 1821 году с Разностной машины № 1, предназначенной для вычисления и табулирования полиномиальных функций. Проект описывает машину для расчета ряда значений и автоматической печати результатов в таблице. Неотъемлемой частью концепции дизайна является печатающее устройство, механически связанное с вычислительной секцией и являющееся неотъемлемой частью ее. Разностная машина № 1 — это первый законченный проект автоматической вычислительной машины.

Время от времени Бэббидж менял мощность Машины. На чертеже 1830 года показана машина, выполняющая вычисления с шестнадцатью цифрами и шестью порядками разности. Для двигателя потребовалось около 25 000 деталей, поровну распределенных между вычислительной секцией и принтером. Если бы он был построен, то весил бы примерно четыре тонны и имел бы высоту около восьми футов. Работы по строительству двигателя были остановлены в 1832 году из-за спора с инженером Джозефом Клементом. Государственное финансирование было окончательно прекращено в 1842 г.

Аналитическая машина

Когда строительный проект застопорился и освободился от деталей детального конструирования, Бэббидж задумал в 1834 году более амбициозную машину, позже названную Аналитической машиной, программируемую вычислительную машину общего назначения.

Аналитическая машина обладает многими важными функциями, присущими современному цифровому компьютеру. Его можно было запрограммировать с помощью перфокарт — идея, заимствованная у жаккардового станка, используемого для ткачества сложных узоров на текстиле. В движке было «Хранилище», где могли храниться числа и промежуточные результаты, и отдельная «Мельница», где выполнялась арифметическая обработка. Он имел внутренний репертуар из четырех арифметических функций и мог выполнять прямое умножение и деление. Он также мог выполнять функции, для которых у нас есть современные названия: условное ветвление, зацикливание (итерация), микропрограммирование, параллельная обработка, итерация, фиксация, опрос и формирование импульса, среди прочего, хотя Бэббидж нигде не использовал эти термины. У него было множество выходных данных, включая распечатку на бумаге, перфокарты, построение графиков и автоматическое производство стереотипов — лотков из мягкого материала, в которые впечатывались результаты, которые можно было использовать в качестве форм для изготовления печатных форм.

Логическая структура аналитической машины была по существу такой же, как та, которая доминировала в разработке компьютеров в эпоху электроники — отделение памяти («Хранилище») от центрального процессора («Мельница»), последовательная работа с использованием «цикл выборки-выполнения», а также средства для ввода и вывода данных и инструкций. Назвать Бэббиджа «первым компьютерным пионером» не случайно.

Новая разностная машина

Когда к 1840 году новаторская работа над аналитической машиной была практически завершена, Бэббидж начал рассматривать новую разностную машину. Между 1847 и 1849 гг.он завершил проектирование разностной машины № 2, улучшенной версии оригинала. Этот движок вычисляет числа длиной в тридцать одну цифру и может табулировать любой многочлен до седьмого порядка. Конструкция была элегантно простой и требовала лишь примерно одной трети частей, требуемых в Difference Engine No. 1, обеспечивая при этом аналогичную вычислительную мощность.

Разностная машина № 2 и аналитическая машина имеют одинаковую конструкцию принтера — устройства вывода с замечательными характеристиками. Он не только производит распечатку на бумажном носителе в качестве контрольной копии, но также автоматически стереотипирует результаты, то есть отпечатывает результаты на мягком материале, например, на гипсе, который можно использовать в качестве формы, из которой сделанный. Устройство печатает результаты автоматически и допускает программируемое форматирование, т. е. позволяет оператору предварительно задать расположение результатов на странице. Изменяемые пользователем функции включают переменную высоту строки, переменное количество столбцов, переменные поля столбцов, автоматический перенос строк или перенос столбцов, а также оставление пустых строк через каждые несколько строк для удобства чтения.