Почему выключатели GFCI и AFCI не объединяются и не используются вместе?

В панелях бытовых автоматических выключателей вы найдете два разных типа автоматических выключателей: прерыватели дуги и замыкания на землю.

Прерыватели замыкания на землю (GFCI) обычно используются в местах, где вода может контактировать с розеткой / проводом, таких как ванные комнаты и гаражи. У них есть схема для определения, когда выходной ток отличается от входного тока, что обычно означает, что цепь замкнута на землю. Это для предотвращения поражения электрическим током для людей.

Датчики выключателя Arc Fault (AFCI) проверяют наличие дуги, чтобы предотвратить электрический пожар.

(А также есть обычные автоматические выключатели, которые отключаются, если ток, протекающий через них, превышает их предел, например 20 ампер.)

Почему эти два не объединены в один выключатель, который отключается, если обнаруживает какое-либо условие? Или, альтернативно, почему бы не иметь по одному из каждого выключателя последовательно для каждой цепи, для того же результата?

РЕДАКТИРОВАТЬ - Похоже, что AFCI и GFCI иногда объединяются с помощью прерывателя AFCI в сочетании с выходом GFCI (тип с кнопками Test и Reset, часто встречается в ванных комнатах). Но это все еще оставляет большинство торговых точек только с защитой от токов, почему?

Здесь происходит больше, чем вы думаете.

В старые добрые времена у нас был только старый термомагнитный выключатель (или, что еще хуже, термозащитные предохранители для людей со старыми вещами). Людей забили фенами, упавшими в ванну, и наблюдали, как плохие связи и поврежденные шнуры превратили их дом в костер для местного ФО.

В 70-х годах, по мере развития технологии микросхем, был представлен прерыватель замыкания на землю. Эти устройства используют электронику вместе с трансформатором тока для измерения разницымежду горячим и нейтральным и разомкнуть цепь, если она чрезмерна - в мире распределения мощности эквивалентная функция называется «дифференциальным отключением». UL установил два порога срабатывания для этих устройств - 6 мА для защиты персонала (GFCI мы находим в наших ванных комнатах) и 30 или 100 мА для защиты оборудования (так называемое устройство защиты от замыкания на землю для оборудования, или GFPE, устройство). GFCI был сделан доступным как в форм-факторе розеток, первоначально предназначенных для модернизации с «быстрым ремонтом», так и в форм-факторе выключателей, изначально предназначенных для новых конструкций или приложений GFCI, выходящих за рамки розеток 15 и 20А. GFPE, однако, были доступны только в форме выключателя, поскольку они используются в ограниченном наборе приложений,

Перенесемся на 20 с лишним лет сейчас, в конце 90-х. Микросхемы и микрокомпьютерные технологии значительно продвинулись, и GFCI стали широко известной частью проводки дома, развернутой в различных приложениях для влажных и влажных помещений. Бросать тостер в ванну становится бесполезным методом убийства. Тем не менее, дома все еще сгорают из-за электрических неисправностей, усугубляемых нехваткой меди в послевоенный период, в результате чего проводка AA-1000 и стальные винты в течение некоторого времени в 60-х годах вдавливались в жилые единицы (так называемый провал алюминиевой проводки). Тем не менее, использование GFPE на мощных фидерах оказалось успешной мерой противопожарной защиты в этой области, и некоторые испытания, проведенные CPSC и UL, показали, что поврежденные шнуры и провода были основной проблемой при пожарах в доме.

Введите прерыватель дуги первого поколения (AFCI). Эти устройства основаны на сочетании аналоговых и цифровых технологий и доказали свою высокую эффективность при обнаружении параллельных дуг, сжигающих дом, но для обнаружения других условий запуска при пожаре, таких как светящиеся соединения, они также должны были добавить эквивалент GFPE. защита в устройстве. Хотя не закреплено в стандартах UL для AFCIs (довольно ... спорно требование для «обнаружений серии дуги» было заменено на него, по крайней мере, для комбинации типа AFCIs обычно развернут), большинство производителей AFCI включили эту функциональность в свои устройства. (В AFCI с ответвлениями / подводами отсутствуют функции последовательной дуги, полагаясь исключительно на отключение GFPE для обеспечения защиты от светящихся соединений и других неисправностей, вызывающих утечку.)

Однако комбинация AFCI / GFPE имела недостаток - люди ожидали, что она будет вести себя как обычный однополюсный выключатель, а не GFPE, и были озадачены загадочными поездками, когда начали ее устанавливать. Хотя некоторые из этих загадочных отключений были вызваны тем, что генерирующие дуги устройства не отличались от реальных дуг или EMI, некоторые из них были функцией общих и зацикленных нейтралей в проводке дома в результате ошибок проводки. Все это, разумеется, справедливо или неправильно было возложено на AFCI, а также привело к тому, что GE в конечном итоге реорганизовала свои продукты AFCI для удаления функциональности GFPE, полностью заменив их на серии микрокомпьютерных систем обнаружения дуг.

Перенесемся еще на 10 лет. Требование AFCI, хотя все еще обсуждается на местном уровне, стало постоянно закрепленным в NEC и расширяется так же, как требование GFCI было в 80-х годах. Во время этого была расширена защита AFCI - кухня - с мощными приборами, широким использованием и всевозможными повреждениями шнура, здесь было множество возможностей для электрических пожаров. Это, однако, вступило в противоречие с существующим требованием для защиты GFCI - вы должны были либо поместить одно из защитных устройств в форм-фактор розетки (обычно GFCI), либо использовать подпанель для размещения второго последовательно соединенного выключателя с его сопутствующие неприятности. Следовательно, в начале 2010-х годовперсонал . Хотя в настоящее время доступны только для однофазных, 15 и 20 А ответвительных цепей, они обеспечивают максимальную защиту.

Кроме того, AFCI для розеток (называемых «разветвленной выходной цепью») были разработаны для дооснащения и других ограниченных (таких как часть так называемой «системной комбинации AFCI» с использованием специально перечисленного автоматического выключателя, дополнительного автоматического выключателя с защитой от дуги или ответвления / фидера). AFCI) приложения. На рынке есть даже розетка DFCI, но сфера ее применения неясна.

Можете ли вы иметь больше защиты, чем минимум?

Ответ на этот вопрос почти оглушительный да . Основными предостережениями при установке защиты AF / персонала GF во всем здании являются токи утечки, EMI и общие нейтрали / MWBC. После того, как они зализаны, полная реальность и замыкание дуги + перегрузка по току и защита от короткого замыкания могут быть реальностью.

Во-первых, некоторые приборы имеют плохую совместимость с AF / GF. Они генерируют дуги внутри себя, которые ошибочно принимают за дуговые замыкания, выплескивают электромагнитные помехи на линию электропередачи, которая приводит в замешательство сложные датчики отключения, или просто пропускают слишком большой ток на землю. И снова, однако, вместо того, чтобы, скажем, вернуть вакуум, потому что он отключает дуговой выключатель в своей спальне, люди обвиняют выключатель в проблеме - это стало причиной серьезного отката против мандатов AFCI и даже проблема с простыми GFCI в угловых случаях.

Другая проблема - общие нейтралы и MWBC. Общие или петлевые нейтрали являются результатом распространенных ошибок проводки, которые обычно "сводят воедино все белые" в коробках, питаемых более чем одной цепью. Простое решение состоит в том, чтобы сохранить отдельные цепи полностью раздельными, но это не всегда практично (например, для кухонных цепей небольших приборов). К счастью, доступен еще один вариант - в настоящее время вы можете купить двухконтурный (/ 2/2) кабель NM, в котором есть два четко обозначенных нейтральных провода, что может помочь в этом, а также предоставляет подходящую замену для использования MWBC , поскольку двухполюсные DFCI не доступны, несмотря на то, что двухполюсные AFCI и GFCI являются запасными.

Половина всех электрических пожаров в США вызваны короткими замыканиями или прерывистыми «изгибами и слабыми» обрывами в проводке, когда сопротивление в этой точке увеличивается, что вызывает нагрев и возможный пожар. В 1999 году NEC официально анонсировала первый новый стандарт, чтобы начать постепенное внедрение нового класса устройств защиты цепи: AFCI.

На самом деле, широкий термин AFCI охватывает несколько видов защиты. Комбинированный прерыватель AFCI защищает от параллельного и заземляющего искрения (например, от линии к нейтрали, от линии к земле или от нейтрали до земли), последовательного искрения (вызванного ослабленными или сломанными или иными точками высокого сопротивления в одной линии), а также основная функция защиты от перегрузки.

Но NEC не чувствовала, что может сделать все сразу, поэтому они определили запланированный график изменений, которые должны произойти со временем. Во-первых, требовалось, чтобы AFCI только покрывал параллельное искрение, а НЕ покрывал последовательное искрение, поскольку защита от параллельного искрения была более неотложной, а защита от последовательного искрения была «более дорогой», и потребовалось бы время для разработки как хорошей технологии, которая была протестирована для работать хорошо, а также развивать признание потребителей. Они также решили сначала начать требовать такой защиты в спальнях (нет, не на кухнях, не в ванных комнатах, а в спальнях). Это отчасти потому, что они уже требовали GFCI во влажных помещениях много лет назад. Но также отчасти потому, что спальни были первоочередной задачей, основанной на реальных пожарах дома.

Со временем эти средства защиты развернулись, чтобы охватить другие комнаты. Они очень близки, если они еще не пересекли дату, к требованию нового строительства, чтобы покрыть весь дом с поддержкой комбинации AFCI и, в случае необходимости, GFCI.

Поэтому, чтобы ответить на ваш последний отредактированный вопрос, я думаю, что сегодня (или очень скоро) NEC требует AFCI и, при необходимости, защиту GFCI для КАЖДОЙ отдельной комнаты в доме.

Это больше связано с проводкой MC. Например, при установке новой проводки, и если в коробке выключателя не предусмотрены выключатели AFCI / GFCI для какой-либо цепи (и по некоторой [вероятно, глупой] причине), то для кода NEC требуется, чтобы проводка цепи, оставляющая коробку панели, была металлической. одет, пока такая защита не произойдет в цепи. (Чтобы защитить его от того, что кто-то вбивает гвоздь в стену, чтобы повесить картину, и случайно вызывает короткое замыкание.) Или, альтернативно, он должен быть покрыт как минимум двумя дюймами бетона.

И еще более важно, например, тот факт, что ванные комнаты должны быть расположены в отдельной цепи, а НЕ объединяться с другими ветвями, такими как кухни или подсобные помещения или любые другие виды комнат.

Это все для США. Я не знаю, охватывает ли это Канаду или Мексику или где-либо еще.

И, наконец, это связано с тем, что я сел и фактически прочитал новую кодовую книгу NEC около года назад, так как я собирался разорвать и полностью заменить некоторые электропроводки в моем доме.

Я НЕ обученный электрик, и то, что я написал выше, является моей собственной интерпретацией того, что я читал и слушал. Это, безусловно, может несколько отличаться от обучения электрика. Но вот как это читается для меня. Я также смотрел обучающие видео для электриков - видео, на которых запечатлены встречи с сотрудниками NEC, которые посещают главы местных электриков, чтобы объяснить новые правила. Я также вернулся и прочитал некоторые протоколы заседаний NEC, чтобы понять, почему они решили делать то, что делали. Во всяком случае, это мое мнение.