При нажатии кнопки TEST на GFCI-розетке в ванной комнате ее дома в Сиэтле, владелец дома обнаружил, что нет никакой реакции. Розетка выглядела так же, как и каждая другая розетка с защитой от несанкционированного доступа в доме, но внутренний датчик, похоже, вышел из строя довольно давно. Таким образом, несмотря на то, что GFCI была подключена к активному источнику питания в течение недель или месяцев, она подавала питание без какой-либо защиты от замыканий на землю. В самом электрическом щите 20-амперный термомагнитный автомат работал идеально. Однако он не мог помочь в обнаружении типа неисправности, от которой GFCI должна была защищать. Поэтому можно установить следующее соотношение в терминах их функционирования: автомат защищает провода и конструкции от перегрузки и короткого замыкания, в то время как GFCI защищает людей от поражения электрическим током, что означает, что вышеупомянутые устройства не взаимозаменяемы и не могут заменять друг друга.
Что делает каждое устройство: Защита от перегрузки по току против Защиты от замыканий на землю
Термин для автоматического выключателя в основном представляет собой миниатюрный автоматический выключатель (MCB) или автоматический выключатель в корпусе (MCCB). Он известен как механизм защиты от перегрузки по току. Он работает автоматически, отключая цепь при перегрузке, когда несколько электрических устройств могут потреблять больше тока, чем проводка может передать. Когда происходит короткое замыкание, это происходит, когда провода электричества соприкасаются, в результате чего происходит разрыв цепи. Автомат создает эффект, который защищает электрическую линию, устройства и имущество от возгорания.
Это происходит за счет использования двух механизмов; один из них — биметаллическая полоса, при этом, когда происходит перегрузка, биметаллическая полоса изгибается под воздействием тепла и срабатывает автомат. С простым автоматом автомат не может обнаружить ток, который утечет через землю. Он может не обнаружить электрический ток, который может проходить через человека или даже через воду. Также было доказано, что если человек касается электрически активного провода, электрический ток, проходящий через человека, составляет около 10-30 миллиампер. Это значительная величина, которая может вызвать фибрилляцию желудочков и в конечном итоге смерть, но определенно недостаточно тока, чтобы сработать автомат. Ресурсы от Международного фонда электрической безопасности (ESFI) объясняют, что порог для смертельного удара составляет примерно 50 миллиампер, что значительно ниже порога срабатывания любого стандартного автомата, поэтому дополнительная защита необходима в сырых и наружных местах.
Устройство защиты от замыкания на землю (GFCI), также известное как устройства остаточного тока (RCD) на рынках Великобритании и IEC, является устройством безопасности цепи, которое обнаруживает изменения в потоке тока через фазный и нейтральный провод. Другими словами, оба тока работают одинаково в функциональной цепи. В идеале, когда кто-то касается электрического провода, часть тока уходит в землю через тело, а не возвращается через нейтральный провод. GFCI распознает это изменение — обычно при значении 5 мА (0,005 ампер) в США или 30 мА (0,030 ампер) в некоторых RCD IEC — и немедленно отключает цепь. Однако он не обеспечивает защиту от перегрузки или короткого замыкания и должен быть подключен к автоматическому выключателю и предохранителю, отвечающим за защиту проводки в случае перегрузки. Для более глубокого понимания сертификационной структуры, регулирующей автоматические выключатели, которые находятся рядом с GFCI в панели, наша статья о том, что такое автоматические выключатели UL 489 объясняет требования к тестированию и сертификации как стандартных, так и специализированных автоматических выключателей.
Как сравниваются два устройства: Сравнительная таблица
| Характеристика | Стандартный автоматический выключатель (MCB) | УЗО (RCD) |
|---|---|---|
| Основная защита | Перегрузка и короткое замыкание — защищает провод, оборудование и здание от пожара | Замыкание на землю (утечка тока) — защищает людей от поражения электрическим током |
| Порог срабатывания | 15A, 20A, 30A и т.д. — срабатывает, когда ток превышает номинальное значение | 5 мА (Северная Америка, защита людей) или 30 мА (рынки IEC, защита людей); более высокие значения для защиты оборудования |
| Обнаруживает ли человек, получающий удар током? | Нет. Ток, проходящий через человека (обычно 10–30 мА), значительно ниже порога срабатывания выключателя | Да. Срабатывает за миллисекунды, когда ток утечки достигает номинальной чувствительности |
| Обнаруживает ли короткое замыкание? | Да — магнитный механизм срабатывания мгновенно реагирует на высокие токи короткого замыкания | Нет. GFCI без встроенной функции защиты от перегрузки должен быть соединен с автоматическим выключателем или предохранителем |
| Типичные места установки | Каждая цепь в панели — освещение, розетки, бытовые приборы | Ванные комнаты, кухни, гаражи, на улице, в подполах, прачечных — любое место, где вода и электричество находятся вблизи |
| Физическая форма | Установленный на DIN-рейку (MCB) или подключаемый к шине панели; также доступен как автоматический выключатель GFCI, который сочетает обе функции | Тип розетки (настенная розетка с кнопками TEST и RESET), портативный (включаемый), или установленный на DIN-рейку (RCD/RCBO для распределительных панелей) |
| Стоимость (приблизительная, за единицу) | $5–$50 в зависимости от полюсов, номинала и прерывающей способности | $10–$25 (тип розетки); $30–$80 (автоматический выключатель GFCI); $20–$60 (DIN-рейка RCD/RCBO) |
Где требуется каждое устройство — и где они должны работать вместе
Каждая электрическая установка имеет свой стандартный автоматический выключатель. Каждый контур содержит этот важный элемент защиты от перегрузки, без которого любой контур является незаконным. Национальный электрический кодекс (NEC) устанавливает, что GFCI должен использоваться в определенных зонах с риском возникновения замыкания на землю, таких как ванные комнаты, кухни, гаражи, наружные розетки, подвалы, прачечные и в любом месте, находящемся в пределах шести футов от раковины. Защита RCD на 30 мА обязательна для всех конечных цепей в жилых зданиях в Великобритании и во многих странах IEC, обеспечивая жителям более полную защиту, чем более ограниченный подход Северной Америки, который защищает только высокорисковые зоны.
Оба устройства должны использоваться совместно для любых цепей, которым требуется защита GFCI. Традиционная схема включает установку GFCI-розетки на первой розетке цепи, подключенной для защиты всех последующих розеток с использованием ее LOAD терминалов, в то время как вся цепь защищена обычным автоматическим выключателем в панели. В качестве альтернативы можно использовать автоматический выключатель GFCI, который сочетает функции автоматического выключателя и детектора замыкания на землю во время установки оборудования GFCI. Этот вариант более элегантен и часто предпочитается для нового строительства. Ассортимент продукции HUYU включает как стандартные автоматические выключатели MCB для защиты от перегрузки, так и RCBO (автоматические выключатели остаточного тока с защитой от перегрузки), такие как HUM18LE‑63 УЗО, которые объединяют функции MCB и RCD в одном устройстве для установки на DIN-рейку. Это самая полная защита для одной конечной цепи: перегрузка, короткое замыкание и утечка на землю, все в одном устройстве, занимающем такое же пространство, как стандартный MCB.
Что происходит, когда GFCI выходит из строя
GFCI состоит из множества компонентов: электрической схемы, датчика и реле. Любая из этих частей может выйти из строя из-за старения, влаги, скачков напряжения или просто износа от использования на протяжении многих лет. Отказ может произойти в GFCI, не обязательно отключая питание: GFCI может продолжать работать, в то время как его функция обнаружения замыкания на землю перестает работать. Нажимая кнопку TEST, можно узнать, что эта кнопка может либо ничего не делать, либо отключить устройство, но не сбросить его. GFCI, который срабатывает без нагрузки или у которого кнопка TEST вообще не срабатывает, больше не работает и должен быть заменен. NEC и производители утверждают, что GFCI следует тестировать раз в месяц с помощью кнопки TEST. Устройство, которое не срабатывает, должно быть немедленно заменено. GFCI, который достиг конца своего срока службы — обычно после 10-15 лет эксплуатации, хотя он может выйти из строя раньше в сырых условиях или на улице, где влажность очень высокая — необходимо заменять проактивно, а не реактивно, так как нет способа узнать, что GFCI перестал работать.
Что не следует подключать к GFCI
Использование защиты GFCI важно при работе во влажных местах, но немногие устройства действительно оказываются плохим выбором и могут привести к ложным срабатываниям. В этом отношении холодильники и морозильники (особенно старые устройства) могут создавать небольшие утечки тока со временем, пока компрессор выдерживает испытание временем. Следует упомянуть, что GFCI, который срабатывает на работающем морозильнике в гараже и не замечается в течение нескольких дней, приведет к порче продуктов. Необходимо упомянуть такие устройства, как насосы сточных вод и насосы для канализации: GFCI, который сработал во время шторма, вызовет затопление в подвале. Что касается этих устройств, NEC допускает наличие одного влажного выхода без защиты GFCI при определенных условиях, если место установки не требует защиты в противном случае. Если, наоборот, необходимость в GFCI очевидна (гараж или неотделанный подвал), альтернативой является использование GFCI с звуковой сигнализацией, которая уведомит владельца дома, или установка одного выделенного GFCI, который работает исключительно для этого устройства, чтобы, если он сработает, это не повлияло на другие нагрузки в этой цепи. Это причина не избегать защиты GFCI, когда она необходима, а вместо этого применять ее разумно.
Комбинированное решение: двухфункциональные автоматические выключатели AFCI/GFCI и RCBO
Растущие требования NEC к защите AFCI и GFCI привели к широкому использованию двухфункциональных автоматических выключателей, которые являются устройствами, обеспечивающими защиту AFCI, GFCI и защиту от перегрузки в одном устройстве. В мире IEC RCBO — это устройства, которые достигают того же типа накопительной защиты, используя одно устройство на DIN-рейке, которое сочетает функции защиты от перегрузки (MCB) и защиты от остаточного тока (RCD). Цепи, подающие питание на розетки кухонной столешницы в новом доме в Северной Америке, обычно требуют как защиты AFCI, так и защиты GFCI, и панель будет оснащена двухфункциональным автоматическим выключателем, объединяющим AFCI, GFCI и нормальную защиту от перегрузки в одном устройстве. В Великобритании/аналогичных регионах каждый конечный контур будет оснащен RCBO, обеспечивающим тот же уровень защиты. HUYU производит и поставляет двухфункциональные устройства и RCBO как для переменного, так и для постоянного тока, включая VRL22B RCBO типа B, который обеспечивает защиту от остаточного тока для цепей, где может присутствовать утечка постоянного тока — таких как цепи, обслуживающие зарядные устройства для электромобилей, солнечные инверторы или приводы с переменной скоростью.
Часто задаваемые вопросы
В чем разница между прерывателем цепи и автоматическим выключателем?
Автоматический выключатель защищает цепь как от перегрузки, так и от короткого замыкания, предотвращая перегрев проводов и потенциальные пожары. Однако GFCI обеспечивает защиту от замыканий на землю, что может спасти людей от поражения электрическим током, вызванного утечкой тока в землю. Они обеспечивают защиту от различных опасностей, но оба требуются в цепях, расположенных во влажных или наружных местах.
Что не следует подключать к GFCI?
Морозильники, холодильники, насосы для откачки сточных вод и дренажные насосы могут привести к ложным срабатываниям GFCI, что вызовет порчу продуктов и затопление, если это не будет замечено вовремя. Если требуется защита GFCI, необходимо установить источник питания, изготовленный для GFCI, обладающий звуковыми сигналами, или GFCI, установленный на одном выходе, который питает только этот прибор.
Что делает GFCI, когда он выходит из строя?
Если GFCI не функционирует должным образом, он либо сработает без необходимости, либо не сработает при нажатии кнопки TEST. Кнопка TEST должна нажиматься каждый месяц, и если GFCI не срабатывает, его необходимо немедленно заменить.
Существует ли автоматический выключатель, который одновременно является AFCI и GFCI?
Действительно, двухфункциональные автоматические выключатели — это устройства, которые гармонично интегрируют защиту от дугового замыкания (AFCI), защиту от замыкания на землю (GFCI) и традиционные методы защиты от перегрузки по току. Различные производители распределительных щитов в Северной Америке выпускают эти устройства, обеспечивающие оптимальную защиту для одной электрической цепи.
Ссылки
- Electrical Safety Foundation International (ESFI) — Безопасность GFCI и автоматических выключателей. Руководство для потребителей и профессионалов по ролям GFCI и автоматических выключателей в обеспечении безопасности жилых электросетей.
- National Fire Protection Association (NFPA) — Статьи NEC 210 и 422. Требования к защите GFCI и AFCI в жилых и коммерческих помещениях.
- Eaton — GFCI автоматические выключатели, двухфункциональные автоматические выключатели и RCBO. Производитель защитных устройств для жилых и коммерческих объектов, объединяющих защиту от перегрузки, замыкания на землю и дугового замыкания.
- Schneider Electric — Выбор и применение УЗО и RCBO. Руководство производителя по защите от остаточного тока для установок на рынке IEC.
Автоматический выключатель защищает от тепловых повреждений, которые могут возникнуть из-за перегруженного электрического провода; в то время как GFCI предназначен для защиты от электрических ударов, которые могут вызвать неисправные провода или влажные приборы. Однако ни одно устройство не способно справиться с угрозами самостоятельно, и там, где присутствует сочетание воды и электричества, ни одно из двух устройств не будет достаточно. Будь то автоматический выключатель в щите, удлинитель с GFCI или RCBO, оба устройства должны использоваться для обеспечения безопасности электрических приборов в наших домах, кухнях и ванных комнатах. Таким образом, HUYU продаёт приборы, которые дополняют вышеуказанные уровни в системе защиты от видимых и невидимых опасностей.
