«Справочник мастера-электрика. Проводка, розетки, техника безопасности, инструмент»

Справочник мастера-электрика. Проводка, розетки, техника безопасности, инструмент (fb2) - Справочник мастера-электрика. Проводка, розетки, техника безопасности, инструмент 8722K скачать: (fb2) - (epub) - (mobi) - Валерий Новак

Валерий Новак Справочник мастера-электрика. Проводка, розетки, техника безопасности, инструмент

Введение

Современная цивилизация невозможна без электричества. Разнообразные приборы и устройства окружают нас со всех сторон. Они вытесняют с дорог автомобили с двигателем внутреннего сгорания! Зачастую люди даже не замечают вездесущих «вольтамперных тружеников» — до тех пор, пока не возникает нештатная ситуация: исчезает освещение, не поступает вода, нет связи, в том числе сотовой, нет интернета. И вот тогда «катастрофа». До 80-х годов прошлого века перечень электробытовых приборов был короче некуда — телевизор, пылесос, утюг, радиола (музыкальный центр), холодильник, стиральная машина (не у всех), лампочки и у некоторых что-то из кухонных приспособлений. Следовательно, потребляемые мощности были довольно скромными, одной-двух розеток и одной точки освещения вполне хватало для одной комнаты. За каких-то тридцать лет тандем инженерии и коммерции, двигателей научно-технического прогресса, расширил вышеприведенный скромный список практически до бесконечности. Миниатюризация, цифровые и энергосберегающие технологии позволили значительно снизить соответствующий лавинообразный рост энергопотребления, тем не менее требования к бытовым (квартирным и внутридомовым) электросетям возросли в разы. Суммарная мощность, общее количество и рассредоточенное расположение точек потребления электроэнергии требуют тщательного и точного просчета схем электроснабжения, а также качества соответствующих устройств коммуникации (розетки, выключатели), защиты (безопасности) и прочих расходных материалов. Основная цель данной книги — помочь читателю сориентироваться в современном разнообразии устройств, приборов, проводников и схем. А краткий теоретический обзор основ электротехники поможет даже непрофессионалу правильно рассчитать необходимую максимальную мощность для корректного подбора проводников и устройств безопасности и защиты. Наиболее распространенные стандартные схемы электрических подключений помогут при составлении и усовершенствовании общей электрической схемы квартиры или частного домовладения. Обзор кабельно-проводниковой продукции, некоторых монтажных новинок и лампочек, а также сравнительные таблицы, приведенные в книге, пригодятся аматерам и профессионалам. Практические советы помогут с минимальными затратами преодолеть большинство проблем, возникающих во время установки и монтажа элементов электрообеспечения вашего жилья.

Современные тенденции конструкции «умного дома» вызывают много вопросов, которые ранее не возникали, например — энергосбережение, снижение потребляемой мощности, выбор способа отопления, альтернативные источники электроэнергии… Краткий обзор по этой теме, хоть и не в полной мере (ведь постоянно появляются все более совершенные устройства), предоставит ответы на некоторые вопросы и позволит определиться с выбором того или иного варианта решения задачи.

Разводка электропроводки в квартире

В ходе эксплуатации жилья периодически возникают проблемы, связанные с доработкой электрической схемы, когда требуется установить дополнительную розетку, повесить новый светильник или полностью переоборудовать комнату. Сразу же возникает вопрос: как выполнена схема разводки электрических проводов и где следует к ней подключаться? Ситуация усложняется, если здание старое, квартира сменила нескольких хозяев, каждый из которых на свой вкус осуществлял ремонт. В итоге внутри декоративных покрытий спрятаны все точки подключения электропроводки, а маршруты прокладки ее кабелей и проводов неизвестны.

Принципы построения электрической схемы в квартире

Но не все так страшно. Любая система проводки создается по общим стандартам. Однако в то же время каждая имеет определенные отличия от этих стандартов. Рассмотрим варианты, с которыми можно столкнуться на практике.

Обязательные элементы схемы

Основой системы электропроводки является электрический распределительный щиток, к которому подведена электроэнергия от снабжающей организации. Он может быть установлен на вводе в частный дом, на лестничной площадке, внутри межквартирного тамбура либо прямо внутри квартиры.

Электроэнергия в квартирном щитке с ввода поступает на электросчетчик — прибор, учитывающий ее потребление. После него она распределяется к потребителям по кабелям и проводам.

Для защиты цепей используются автоматические устройства, врезаемые в схему внутри квартирного щитка перед кабелем, идущим к потребителю.

Каждая конкретная схема электропроводки отличается от других аналогичных разработок из-за того, что используются различные конструкции всевозможных моделей электрических аппаратов, проводов и кабелей с монтажом их разными методами по типовым или индивидуальным проектам.

Способы подвода напряжения к потребителям в квартире

Электрический ток от каждого работающего бытового прибора суммируется в квартирном щитке и учитывается счетчиком, через который проходит общая нагрузка. Поэтому токоведущие магистрали квартирного щитка выполняются кабелями с толстым сечением, исключающими тепловую перегрузку и старение изоляции.

От квартирного щитка к потребителям прокладывают провода с меньшим сечением, так как мощность запитываемых ими устройств ниже. Материал и сечение жилы этих проводов подбирают по справочникам или таблицам с учетом эксплуатационных характеристик и мощности.

Возможны три способа реализации схемы:

• шлейфом (шинами), когда общая магистраль проводки создается через распределительные коробки, а от них идут ответвления на электрические точки (розетки, выключатели, светильники);

• радиальным методом, заключающимся в том, что напряжение подводится к каждой розетке отдельным кабелем, идущим напрямую без разрывов и подключений от квартирного щитка;

• комбинированным способом, сочетающим в себе элементы первых двух вариантов.

Подвод напряжения шлейфом

Все концы электрических проводов и кабелей коммутируются внутри распределительных коробок. Для их соединения создается коммутационная карта.

Для примера рассмотрим стандартную электрическую схему проводки (рис. 1), эксплуатируемую в многоэтажных жилых зданиях сорокалетней (70—80-х годов прошлого века) постройки. В качестве образца приведена структура старой проводки однокомнатной квартиры.

Рис. 1. Принципиальная схема разводки электропроводки шлейфом

Внутри подъездного щита обычно монтировали электросчетчик и два автоматических выключателя. Один использовался для розеточной группы, а второй работал на освещение. От них шлейфом отходили кабели или провода — «алюминиевая лапша» к трем (иногда четырем) распаечным коробкам:

— комнаты;

— кухни;

— ванной комнаты и туалета.

Оба шлейфа прокладывали параллельными магистралями к каждой коробке и коммутировали в ней. Поскольку до середины 90-х годов прошлого века нагрузки на электропроводку были незначительные, то разделения по толщине провода не было. Вся схема полностью монтировалось с сечением алюминиевых жил 2,5 мм².

Распределительная коробка для туалета и ванной устанавливалась в коридоре и соединялась проводами с блоком из розетки и двухклавишного выключателя (иногда сблокированного с розеткой), управляющего освещением обоих помещений.

На схеме показан вариант защиты потребителей автоматическими выключателями (о которых речь пойдет в соответствующем разделе) (АВ № 1 и АВ № 2), подключенными отдельно к розеткам и осветительным устройствам. Также часто использовался принцип защиты по месту, например АВ № 1 защищает оборудование кухни и санузла, а № 2 — коридора и комнаты.

Внутри одного помещения часто выполнялось подключение нескольких розеток шлейфом, а освещение — трехрожковой люстрой, управляемой двухклавишным выключателем.

Подвод напряжения к потребителям может быть выполнен и по другим схемам, когда часть нагрузки подключается через третий резервный автоматический выключатель квартирного щитка. Чтобы определить способ подключения розеток и выключателей, поступают следующим образом:

• зажигают все светильники и подключают в розетки любые работающие электрические приборы, например настольную лампу или мобильный телефон с зарядным устройством;

• по очереди отключают на щитке автоматические выключатели и отслеживают переставшие работать потребители;

• делают запись для памяти;

• отключают очередной автомат и фикксируют изменения;

• анализируют информацию и составляют электрическую схему, также нелишним будет подписать маркером или карандашом, что за что отвечает.

Подвод напряжения радиальным методом

Квартирный щиток распределяет электроэнергию по автоматическим выключателям, как и в предыдущем случае с подводом напряжения шлейфом. Но в этой ситуации по техническим характеристикам автоматические выключатели подбирают более тщательно под каждого потребителя по индивидуальному току нагрузки (рис. 2).

Рис. 2. Принципиальная схема разводки электропроводки радиальным методом

Кабель соединяет розетки, выключатели и светильники напрямую с защитными автоматами без каких-либо дополнительных соединений. Такой принцип обеспечивает высокую надежность эксплуатации электропроводки за счет отключения только того потребителя, в котором произошла неисправность. Однако в этом случае требуется:

• бо́льшее количество автоматических выключателей (по сравнению со шлейфовым подводом напряжения);

• бо́льшие габариты квартирного щитка для их размещения;

• бо́льшее количество кабелей.

Очевидно, что возрастают материальные затраты на создание схемы и ее стоимость. Вывод — надежнее значит сложнее, следовательно, дороже.

Подвод напряжения комбинированным методом

Способ объединяет два принципа — шлейф и радиальное подключение — и учитывает местные условия. За счет правильного подбора нагрузок создается разумная экономия средств (рис. 3).

Рис. 3. Принципиальная схема разводки электропроводки комбинированным методом

Принципы прокладки кабельных магистралей

Какая бы схема электрических соединений ни была выбрана, для ее реализации необходимо соединить потребителей и автоматы квартирного щитка проводами.

Существуют следующие способы разводки кабелей на строительных конструкциях:

• по потолку;

• на стенах;

• под полом;

• смешанным методом.

Прокладка кабелей по потолку

Традиционная схема, к которой часто прибегают сейчас, показана на рис. 4.

Рис. 4. Схема разводки электропроводки по потолку

Кабели от розеток, выключателей и щитка по вертикальным линиям поднимают к потолку и под ним заходят в потолочное перекрытие. Когда возникает необходимость поворота и подключения проводов к распаечной коробке[1], например для подключения выключателя, провод изгибают под прямым углом. Причем очень нежелательно, чтобы отрезок, идущий к распаечной коробке, был короче 15 см.

Этот способ позволяет в будущем избежать случайного повреждения скрытой проводки при высверливании стен для крепления полок, картин, элементов декора и т. д. Широкое применение подвесных потолков различных схем сделало такой метод самым распространенным, так как за потолочными элементами без проблем прокладывается практически неограниченное количество кабелей, можно организовать достаточное количество распаечных коробок и точек освещения. Причем при необходимости можно без каких-либо сложностей протянуть дополнительный кабель (интернет, телевизор и т. д). В случае применения потолочных систем «ARMSTRONG» такую процедуру можно производить хоть каждых полчаса.

Прокладка кабелей по стене

Метод напоминает предыдущий, но кабельные линии направляют только по стенам (рис. 5).

На пути электрической магистрали могут встретиться препятствия: трубопроводы водоснабжения, канализации, отопления, газопроводы. Их необходимо обходить, создавая изолирующий воздушный зазор не менее 3 см (рис. 6).

Рис. 5. Схема разводки электропроводки по стене

Рис. 6. Монтаж электропроводки около труб

Прокладка кабелей по полу

Этим методом стали пользоваться относительно недавно при строительстве новых зданий (рис. 7). Кабели от квартирного щитка опускают к полу, прокладывают под напольным покрытием или внутри плинтусных систем и защищают от механического воздействия. К розеткам их выводят по вертикали.

Рис. 7. Схема разводки электропроводки по полу

При соединении розеток шлейфом перемычки прокладывают по полу в трубах или штрабят[2] стены.

Для подключения светильников и выключателей монтируют распаечные коробки.

Особенности прокладки электропроводки в панельных домах

При поточном заводском способе изготовления многоэтажных зданий создаются однотипные шаблоны панелей стен и потолков. Внутри них предусмотрены каналы для прокладки проводов. По технологическим причинам их направление может отличаться от строгой ориентации по вертикали и горизонтали.

Первые панельные здания, получившие название хрущевок, имеют специфическую электропроводку, проложенную под деревянным полом квартиры. К розеткам она поднимается вертикально в каналах стен, а к светильникам и выключателям подводится через отверстие в бетонной плите пола соседа сверху. Таким способом раньше пытались сэкономить материалы, но пренебрегли элементами безопасности.

Как сделать схему разводки проводки в квартире самостоятельно

Электрооборудование требует строгого соблюдения правил эксплуатации. Неправильное подключение его к сети напряжения создает повышенные риски получения бытовых травм и возникновения пожаров.

По этой причине, как правило, все работы с электричеством выполняются подготовленными специалистами, прошедшими обучение, сдавшими экзамены и имеющими соответствующие допуски.

Самостоятельное подключение электрических приборов обычно не составляет больших сложностей, заканчивается благополучно даже при совершении нескольких мелких ошибок.

Однако, занимаясь такой работой, необходимо предварительно изучить правила безопасности и действующие нормативы.

Схемами электропроводки занимаются проектные организации и инжиниринговые компании, получившие на этот вид деятельности соответствующие разрешение и лицензию. Но все эти уважаемые организации работают по стандартным нормам и правилам, поэтому вполне возможно изготовить проект самостоятельно и получить консультацию у специалиста.

Для этого потребуется:

• создать план комнат в масштабе или воспользоваться техническими чертежами застройщика (рис. 8);

Рис. 8. Пример плана квартиры

• отметить на нем всю мебель и крупногабаритные предметы с соблюдением пропорций;

• определить места установки электрических потребителей, просчитать их нагрузку;

• спланировать размещение электрических точек: розеток, выключателей, светильников, распределительных коробок;

• разметить возможные маршруты электропроводки по стенам, потолку или полу;

• изготовить эскиз для каждого помещения.

Подобный чертеж должен храниться в документации ЖКХ.

Если доступа к нему нет, то можно воспользоваться рулеткой и начертить простой эскиз самостоятельно на бумаге в клетку.

Если нужна подробная деталировка, следует подобрать соответствующий масштаб.

Чем подробнее план, тем точнее будет электрическая схема, что в свою очередь позволит точнее рассчитать необходимое количество проводников, крепежа и прочей электрофурнитуры, а следовательно, избежать лишних трат.

Взаимное расположение мебели и электрических розеток

Стационарное размещение крупногабаритных предметов в комнате не должно загромождать розетки, выключатели и светильники. Доступ к выключателям необходимо делать свободным, а пользование ими удобным.

Поэтому все электрические точки размещают с учетом свободной площади и требований эргономики. Это избавляет от использования дополнительных переносных удлинителей (рис. 9).

Рис. 9. Пример размещения мебели на плане комнаты

Оценка мощности потребления электроприборов

Анализ создаваемых нагрузок позволяет:

• группировать потребителей;

• подбирать к ним защитные и коммутационные аппараты;

• выбирать конструкцию кабелей, проводов.

Подбор и расчет электропроводки осуществляется с учетом приложенной нагрузки с помощью таблиц в электротехнических справочниках.

Определение мест установки электрических точек

Планирование расположения выключателей, розеток и светильников выполняют с учетом решения рассмотренных выше вопросов.

Координаты каждой электрической точки указывают на эскизе (рис. 10). По ним наносят разметку на строительные конструкции. Она позволит спроектировать направление и рассчитать протяженность проводов и кабелей.

Рис. 10. Пример размещения розеток, кабелей и электроприборов на плане комнаты с мебелью

Такой план составляют для каждого помещения квартиры или дома. После уточненной деталировки чертежей необходимо прочертить сводный, то есть общий план всего жилища. Если этого не сделать, то есть вероятность, что не учтутся некоторые моменты, например кабели для соединения межкомнатных коммутационных коробок.

План станет основой создания схемы разводки электропроводки в квартире, поможет приобрести необходимые материалы и выполнить монтажные работы. При окончательном расчете проводов рекомендуется добавить по 1–1,5 м кабеля на каждую линию.

Сохранив план в домашней технической документации, можно всегда с его помощью восстановить в памяти особенности электрической схемы для проведения ее доработок и модернизации.

Внимание! Если в квартире осталась часть старой проводки «алюминиевой лапшой» (плоский алюминиевый провод в стандартной изоляции с различным числом жил), а новая проводка, согласно современным правилам, только медная, их категорически нельзя соединять ни скруткой, ни пайкой, а только через сталь (болты, шайбы, гроверы и гайки или же через соединительную колодочку).

Кабельно-проводниковые, крепежные и электроизолирующие материалы

Какие технические характеристики кабелей и проводов важно учитывать для надежной эксплуатации

Любые промышленные изделия, включая кабельную и проводную продукцию для энергетики, принято классифицировать и описывать по определенным критериям, которые называют техническими характеристиками. Они позволяют выбрать оптимальную конкретную модель из большого разнообразия имеющихся изделий, обеспечить ее длительную и бесперебойную работу.

Кабели и провода создают для передачи электрической энергии на расстояния с минимально возможными потерями. Чтобы наиболее эффективно передавать мощность от источника к потребителям, их изготавливают, учитывая два условия:

• максимальная проводимость токопроводящих магистралей;

• исключение образования случайных, несанкционированных путей стекания энергии токами утечек[3].

Проще говоря, нужно учесть максимальные возможности материала проводника (с учетом его сечения) и обеспечить надежную изоляцию.

Только одновременное выполнение этих условий позволяет надежно и длительно передавать и получать электрическую энергию.

Как обеспечивается высокая проводимость токопроводящих жил

Потери мощности при прохождении тока в металле проводника напрямую связаны с величиной его электрического сопротивления (R). При увеличении сопротивления потери возрастают.

Чтобы улучшить прохождение электрического тока по проводам и кабелям, величину сопротивления снижают:

• за счет правильного подбора материала проводника по величине удельного сопротивления металлов и сплавов;

• правильного подбора поперечного сечения жилы в зависимости от допустимой величины токовой нагрузки;

• учета температуры рабочей среды (для проводников первого рода, которыми являются металлы, сопротивление возрастает с увеличением температуры, а проводимость (G), соответственно, падает);

• времени протекания максимального тока (протекание тока по проводнику сопровождается выделением тепла в соответствии с законом Джоуля — Ленца; если проводник подобран неправильно, при длительном воздействии тока он может попросту расплавиться вместе с изоляцией);

• ограничения общей протяженности магистралей электрической цепи (чем короче проводник, тем меньше значение его сопротивления).

Выбор проводника по удельному сопротивлению материала жил

Напомним, что этим параметром характеризуют величину электрического сопротивления металла. Сопротивление (R) измеряют в Омах. Удельное сопротивление ρ — это сопротивление однородного проводника длиной в 1 м с поперечным сечением 1 м². Оно выражается в Ом × м для системы СИ либо, как в технике, Ом × мм²/м, равная 10−6 от 1 Ом × м и составляет для меди, стали, латуни и алюминия соответственно 0,01724÷0,018; 0,103÷0,137; 0,025÷0,108; 0,0262÷0,0295 Ом × мм²/м.

Учитывая этот показатель, медь используют там, где требуется максимально снизить потери тока на преодоление сопротивления цепи. Как правило, ее чаще всего применяют в кабелях или шнурах питания с многопроволочными жилами.

Показатели алюминия и его сплавов несколько хуже по проводимости, зато алюминий дешевле как по стоимости, так и в производстве, а провода имеют сравнительно меньшую массу (сравните плотность алюминия — 2,6989 г/см³ и меди — 8,92 г/см³). Поэтому алюминиевые проводники используют на длинных магистралях, которые к тому же подняты на большую высоту посредством специальных опор и системы изоляторов.

Проволоку из стальных сплавов или латуни используют для повышения жесткости и прочности длинных трасс, чтобы исключить обрывы проводов при повышенных нагрузках, создаваемых порывами мощного ветра, наносами снега и т. д.

Выбор токопроводящих жил по площади поперечного сечения

Для проведения электротехнических расчетов при проектировании систем электроснабжения используют стандартное оборудование, которое удобно выбирать из таблиц.

Жилы проводов и кабелей изготавливают с калиброванной площадью поперечного сечения. Например, для средств связи и телефонных линий диаметр круглого сечения одной проволоки может быть 1,2; 0,9; 0,7; 0,64; 0,5; 0,4; 0,32 мм², а у многопроволочной жилы — от 0,52 до 0,1 мм².

Для промышленных целей выпускают провода и кабели с жилами 1,5; 2,5; 4; 6 мм² и другими стандартизированными площадями сечений, а самые распространенные в быту площади сечения 0,75; 1,5; 2,5; 4 мм².

Одножильный провод — это провод, для которого справедливо условие, что на расстоянии менее 5 диаметров провода нет других проводов.

Многожильный провод — это свитые вместе одножильные проводники. При эксплуатации такого провода возникает более тяжелый тепловой режим, поэтому максимальный ток для двужильного провода должен быть меньше.

И чем больше проводов в пучке, тем меньше должен быть максимальный ток из-за возможного взаимного нагрева.

Что делать, если вы не знаете значение площади сечения провода? В этом случае нужно измерить диаметр провода и вычислить площадь сечения по формуле:

S = πR2 = πD2/4

где S — площадь сечения провода, мм², π — 3,14; R — радиус токопроводящей жилы, мм; D — диаметр токопроводящей жилы провода, мм.

Либо с учетом того, что π/4 = 0,7854, получаем формулу:

S = 0,7854D²

Для вычисления сечения многожильного провода нужно вычислить сечение одной жилы, а результат умножить на число жил.

Допустимая нагрузка, создаваемая мощностями, проходящими по жилам кабеля, зависит от марки металла, площади его сечения и условий эксплуатации, обеспечивающих баланс между нагревом провода и отводом тепла в окружающую среду.

По виду протекающей по кабелю нагрузки их классифицируют следующим образом:

• силовые кабели, передающие электрическую энергию высоких мощностей;

• контрольные, работающие в цепях измерения, защитной и коммутационной автоматики;

• управления, используемые для коммутации автоматических устройств;

• связи и телекоммуникаций;

• другого назначения.

Как выбрать сечение проводника на практике, указано в разделе «Как подобрать кабель и провод для домашней проводки».

Способы предотвращения токов утечки

Движение электрических зарядов (ток) возможно в замкнутой цепи по изолированным проводникам. Если цепь разомкнуть, то ток прекращается.

Когда нарушается диэлектрический слой (то есть целостность изоляции), то часть тока, в зависимости от создавшегося сопротивления перехода, начинает стекать через место повреждения и может возникнуть короткое замыкание. Результат — бесполезная потеря энергии.

Чтобы исключить подобные случаи, оголенные металлические провода на воздушных линиях (ВЛ) отделяют друг от друга воздушным зазором. Воздух, как известно, надежный диэлектрик.

В кабелях токопроводящие жилы располагают максимально близко друг к другу, а предотвращение токов утечки и коротких замыканий происходит за счет слоя органической или пластиковой изоляции, покрывающей поверхности металлической проволоки. Ее диэлектрические свойства рассчитаны на то, чтобы надежно выдерживать определенный уровень напряжения. Если его допустимая величина будет превышена, то вполне возможен электрический пробой слоя изоляции и протекание тока утечки через место образовавшегося дефекта.

Эта особенность конструкций кабелей и проводов диктует необходимость их применения в строгом соответствии с границами напряжений, на которое рассчитана изоляция. Другими словами, телефонный кабель с медными жилами, например, 1 мм² нельзя использовать для слаботочных цепей управления 380 В или 220 В даже в том случае, когда создан большой запас по токам нагрузки. Иначе повышенное напряжение просто пробьет слой изоляции.

При монтаже и эксплуатации кабели подвергаются механическим и тепловым нагрузкам (провода крутят и изгибают, нагревают и охлаждают). Для предохранения от разрушения предусмотрена защита — внешняя оболочка или дополнительная броня различной конструкции.

Защитные оболочки обычно герметичны и дополнительно защищают проводник от разрушительного действия грунтовых вод, кислот и щелочей, содержащихся в почве, куда чаще всего помещают кабели.

Нарушение герметичности оболочки кабеля приводит к скоплению внутри него влаги, которая уменьшает сопротивление диэлектрического слоя и может стать причиной пробоя изоляции.

Важной характеристикой изоляции и защитной оболочки кабеля является ее свойство противостоять возгоранию. В нормальных условиях эксплуатации диэлектрический слой подвергается только действию рабочей температуры, создаваемой нагрузкой. Она не является критической. Однако в аварийных ситуациях некоторые материалы, такие как бумага и масло, подвержены возгоранию и сами являются после этого источниками распространения огня.

А некоторые не поддерживают горение, но плавятся и разрушаются под воздействием высокой температуры.

Кабели с такой изоляцией называют «не поддерживающими горение» и в маркировке обозначаются индексами «нг».

Выбором кабельной продукции для промышленных целей занимаются инженеры проектных организаций. Рассмотрим, как самостоятельно выбрать кабель для бытовых целей.

Как подобрать кабель и провод для домашней проводки

Сразу заметим, что старые правила, разрешающие использовать алюминий и его сплавы для проводов и кабелей жилых зданий, уже не действуют. Причина этого — низкие механические нагрузки алюминиевого провода и его склонность к излому при деформациях и изгибах. Поэтому старые алюминиевые провода, смонтированные еще в советское время, постепенно дорабатывают свой ресурс. В современной же электропроводке разрешено прокладывать только медь. Так какое же сечение провода выбрать?

Напомним, площадь сечения провода должна быть достаточной для прохождения через него максимально возможного тока в течение заданного времени, при этом нагрев провода не должен превысить значение максимальной рабочей температуры (иначе провод расплавится).

С чем можно столкнуться на практике? Неизвестна сила тока. Как вычислить силу тока, зная мощность нагрузки (лампочки, утюга, кофеварки, электроплиты)? Нужно потребляемую мощность Р (Вт) поделить на напряжение U (В), и получим ток (А):

I = P/U

Как найти мощность, зная силу тока? Нужно силу тока I (А) умножить на напряжение U (В):

P = IU

Достижение потребителем максимальной мощности — крайний, но возможный случай. При этом максимальный ток может действовать длительное время без отрицательных последствий.

Чтобы не заниматься самостоятельно сложными электротехническими расчетами соответствия жил проводов допустимому температурному нагреву в зависимости от нагрузок, можно воспользоваться таблицей (табл. 1).

По таблице можно выбрать сечение провода либо по току, либо по мощности.

Значения приведены для однофазного напряжения 220 В, температуры окружающей среды +30 °C при прокладке проводов как по воздуху, так и в закрытом пространстве (коробе).

Если температура окружающей среды на 20 °C выше или в жгуте несколько кабелей, то рекомендуется выбрать следующее сечение из ряда.

Таблица 1

Соотношения площадей медных проводов по допустимым токам нагрузок и мощностям потребителей для бытовой проводки

Кроме того, необходимо учитывать, что в будущем может увеличиться нагрузка (например, добавится утюг или электрочайник). А также стоит помнить, что в бытовых приборах с электродвигателем, например в пылесосе, стиральной машине, высокие пусковые токи. Возможны случаи, когда провод находится на солнце и возможны большие перепады температур. Все это — причины для увеличения толщины жилы.

Подобрать нужную площадь сечения медного провода исходя из максимального тока можно, используя простое правило: теоретическая площадь сечения провода равна максимальному току, деленному на 10. На практике результат необходимо округлять в большую сторону до ближайшего значения. Так, для значения тока 25 А теоретически подойдет провод сечением 25/10 = 2,5 мм². Ближайшее сечение — 4 мм². Как видим, значение совпало с табличным.

Важно! Это правило работает хорошо для токов до 40 А. Если токи больше (это нехарактерно для обычной квартиры или дома) — надо выбирать провод с бо́льшим запасом — делить не на 10, а на 8 (до 80 А).

Это правило справедливо для определения максимального тока, проходящего через медный провод, если известна его площадь: максимальный ток равен площади сечения, умноженной на 10.

Если говорить об алюминиевых проводах, то правило будет таким: максимальный ток алюминиевого провода равен площади сечения, умноженной на 6.

Для удобства расчетов в таблице 2 приведены средние значения мощностей бытовых приборов.

Таблица 2

Значения потребляемой мощности и тока для бытовых электроприборов, работающих от стандартной сети питания 220 В

Кроме указанных приборов, есть еще холодильник (150 Вт), зарядные устройства, телевизор (в дежурном режиме до 5 Вт, в рабочем до 400 Вт). Но эти значения невелики и при расчетах их можно не учитывать.

Можно представить случай, когда все приборы, приведенные в таблице, работают одновременно, но практически это маловероятно. Обычно одновременно могут работать, к примеру, утюг (9 А) и микроволновая печь (10 А) или тостер (7 А) и кофеварка (8 А). Или стиральная машина (9 А) и электрочайник (9 А). С учетом включенного освещения, холодильника и в дополнение, например, телевизора потребляемый ток может достигнуть 25 А.

Виды кабелей и их различия

Современная промышленность предлагает обширный ассортимент различных проводов. И каждый вид провода предназначен для решения определенного круга задач.

Как было неоднократно отмечено выше, кабели и провода, используемые в монтаже, — преимущественно медные, реже алюминиевые. Других материалов при всем разнообразии просто нет. Кроме того, повторимся, по структуре провода могут состоять из одной или множества проволочек. Структура жил влияет на гибкость кабеля и очень незначительно на предельный температурный режим эксплуатации, но не сказывается на его проводимости.

Кажется, что на том спектр характеристик кабелей и заканчивается. Но откуда же тогда такое разнообразие марок? ВВГ, NYM, СИП, ПВС, ШВВП — чем они отличаются друг от друга? В основном, свойствами изоляции.

Рассмотрим основные разновидности электрических проводов, их характеристики и области применения.

Кабель ВВГ. Маркировка кабеля ВВГ означает: внешняя изоляция из поливинилхлорида, изоляция жил — также из поливинилхлорида, жилы кабеля гибкие. Хотя гибкость кабеля ВВГ относительна, ведь до сечения 25 мм² включительно его жилы сплошные, а не многопроволочные.

Изоляция кабеля стойка к агрессивным средам, при этом довольно прочна и не поддерживает горение. Жилы могут быть как однопроволочными, так и многопроволочными, в зависимости от модификации кабеля ВВГ.

Главное назначение данного кабеля — передача и распределение электроэнергии в сетях с напряжением до 1000 В при промышленной частоте переменного тока 50 Гц. Для прокладки домашних сетей используют кабель ВВГ с сечением до 6 мм², для электрификации частных домов — до 16 мм². При монтаже допускается изгиб по минимальному радиусу, соответствующему 10 диаметрам провода (что такое радиус изгиба, показано на рис. 11). Кабель поставляется в бухтах по 100 м.

Рис. 11. Радиус изгиба провода. Здесь R — радиус внутренней кривой изгиба кабеля, Dn — наружный диаметр кабеля

Среди разновидностей кабеля ВВГ встречаются: АВВГ — с алюминиевой жилой, ВВГнг — с огнеупорной оболочкой, ВВГп — плоское сечение, ВВГз — с добавлением ПВХ или в резиновой изоляции еще и между отдельными жилами.

ВВГ — самый распространенный медный кабель для внутреннего монтажа. Его прокладывают открыто, в коробах, закладывают в штрабы. Изоляция ВВГ обеспечивает ему длительный срок службы — до 30 лет. Количество жил кабеля ВВГ может соответствовать потребностям как трехфазной, так и однофазной сети: от двух до пяти.

Самый распространенный цвет внешней изоляции кабелей ВВГ — черный, но в последнее время и белый ВВГ перестал быть редкостью. Цвет изоляции отдельных жил ВВГ соответствует стандартной маркировке[4]: для жилы РЕ — желто-зеленый, для жилы N — голубой или белый с голубой полосой, а изоляция фазных жил наиболее часто выполняется чисто белой.

Модификации кабеля ВВГ с пометками «нг» и «LS» отличаются, соответственно, неспособностью изоляции распространять горение и низким уровнем дымовыделения при воздействии огня. Существует и модификация ВВГ, отличающаяся способностью полностью противостоять открытому огню на протяжении определенного времени (минуты). Такая модификация обозначается латинскими буквами FR.

В быту уже практически не встречается кабель, аналогичный по характеристикам кабелю ВВГ, но имеющий жилы из алюминия — АВВГ. Его непопулярность обоснована ограничением на использование алюминия в распределительных сетях, а также недостатками алюминиевой кабельной продукции.

Кроме того, существует зарубежный аналог кабеля ВВГ, изготавливаемый по международному стандарту DIN. Речь идет о кабеле NYM. От ВВГ он отличается несколько улучшенными характеристиками, в частности, тем, что имеет специальный самозатухающий внутренний наполнитель, обеспечивающий герметизацию соединений.

Кабель NYM. Имеет медные цельнопроволочные токопроводящие жилы, ПВХ-изоляцию. Внешняя оболочка — также из ПВХ, не поддерживает горение, стойка к воздействию агрессивных сред. От одной до пяти жил сечением от 1,5 до 35 мм² расположены плотно внутри белой защитной оболочки. Между проводниками имеется уплотнение мелованной резиной без галогенов, обеспечивающее кабелю термостойкость и прочность. Кабель применим в широком температурном диапазоне от –40 °C до +70 °C, влагостоек. Цвета изоляции жил: коричневый, черный, серый, синий, желто-зеленый.

Кабель NYM предназначен для монтажа силовых и осветительных сетей в промышленных и жилых зданиях при максимальном напряжении до 660 В (300/500/660). Кабель может быть проложен как внутри помещения, так и снаружи, с учетом, однако, того, что солнечный свет изоляции кабеля вредит, поэтому при монтаже на открытом воздухе его обязательно необходимо защищать от солнечного света (например, поместить в гофру).

При монтаже допускается изгиб по радиусу не менее четырех диаметров кабеля. Поставляется в бухтах от 50 м.

В отличие от ВВГ, кабель NYM имеет только медные цельнопроволочные жилы (моножилы). Он достаточно удобен при обычном монтаже, поскольку имеет идеально круглое сечение, но по этой же причине его несколько неудобно закладывать в штукатурку или в бетон, в остальном похож на ВВГ.

Кабель (провод) СИП. СИП означает «самонесущий изолированный провод». Это означает, что СИП способен выдерживать воздействие существенных механических нагрузок. Если учесть и то, что изоляция СИПа выполнена из полиэтилена, невосприимчивого к воздействию влаги и прямых солнечных лучей, то очевидной становится сфера его использования: это уличный кабель для выполнения ЛЭП и ответвлений для индивидуальных вводов. Он потихоньку вытесняет ранее широко использовавшиеся для этих целей неизолированные алюминиевые провода А и АС.

СИП — это алюминиевый кабель, жилы которого не имеют общей изоляции. Минимальное сечение жил СИП составляет 16 мм², а максимальное — 150 мм². В маркировке этого провода напрямую не указывается количество жил — приводится лишь номенклатурный номер, в котором и зашифрованы все данные.

К примеру, СИП-1 — это кабель из трех жил, одна из которых — нулевая несущая. СИП-2 — это кабель из четырех жил, одна из которых — нулевая несущая. А СИП-4 имеет в своем составе четыре токоведущие жилы, механическая нагрузка на которые распределена равномерно.

Поскольку СИП — специфичный кабель, то для монтажа с его использованием выпускается весь спектр специальной арматуры: ответвительные и соединительные зажимы и анкерные кронштейны.

Кабель (шнур) ПВС. ПВС — медный соединительный провод в изоляции из винила. Оболочка изготовлена так, что заодно заполняет собой и пространство между жилами, что придает проводу высокую прочность. Количество жил — от двух до пяти, а сечение каждой — от 0,75 мм² до 16 мм².

Диапазон рабочих температур — от –25 °C до +40 °C, устойчив к химическим воздействиям, допускается 100 %-ная влажность окружающей среды. Провод выдерживает многократные циклы перегибов, до 3000 раз гарантированно. Цвет оболочки белый. Цвет жил: красный, черный, оранжевый, синий, серый, коричневый, зеленый, желтый, желто-зеленый.

Провода ПВС широко применяют в качестве сетевых шнуров различных бытовых приборов, а также в удлинителях. Они предназначены для работы в цепях переменного тока частотой 50 Гц с напряжением до 380 В, поэтому провод ПВС используют и в сетях, где требуется гибкий провод для прокладки проводки систем освещения, розеток и т. д. Гибкость — одно из важнейших достоинств этого провода.

Изоляция ПВС, как внутренняя, так и внешняя, выполнена из поливинилхлорида. Внутренняя изоляция жил, как и у ВВГ, имеет стандартную маркировку. Но жилы ПВС — многопроволочные, поэтому это очень гибкий кабель. Необходимо только учесть, что жилы ПВС при монтаже надо обязательно оконцовывать или лудить.

С учетом того что внешний слой винила у круглого ПВС имеет толщину до нескольких миллиметров, этот кабель отлично подходит для шнуров питания. Поэтому его и называют соединительным.

ПВС относительно хорошо выдерживает механические нагрузки. Сечение его жил варьируется от 0,75 мм² до 16 мм², поэтому этот кабель можно использовать для изготовления любых удлинителей и переносок, не эксплуатирующихся в условиях низких температур. Ведь на морозе оболочка ПВС, к сожалению, просто лопается.

Кабель (шнур) ШВВП. ШВВП — шнур в виниловой оболочке, с жилами в виниловой изоляции, плоский. В целом этот кабель похож на ВВГ, но, в отличие от последнего, ШВВП имеет гибкие многопроволочные медные жилы. Поэтому он, как и ПВС, часто используется для удлинителей. Однако изоляция ШВВП не отличается высокой прочностью, и ответственные нагруженные линии этим шнуром не выполняют.

Соответственно, и сечения у ШВВП бывают только небольшие: 0,5 мм² или 0,75 мм² при количестве жил, равном двум или трем. Провод по форме плоский. Может эксплуатироваться при температурах от –25 °C до +70 °C, выдерживает влажность до 98 %. Легко переносит воздействие химически агрессивных сред. Цвет оболочки белый либо черный. Цвет жил: голубой, коричневый, черный, красный, желтый.

Кроме слабеньких удлинителей (которые, кстати, часто становятся причиной неприятностей в хозяйстве у плохо знакомых с электричеством людей), ШВВП чаще всего используется в автоматизации для питания слаботочных систем.

Также его применяют для присоединения к сети бытовых приборов, таких как холодильники, стиральные машины, приборы личной гигиены и т. д. Он способен работать в сетях переменного тока частотой 50 Гц при напряжении до 380 В. Весьма гибок, что очень важно в быту.

Основная функция провода ШВВП — присоединительный шнур: на одном конце прибор, на другом — вилка.

Кабель КГ. Это гибкий медный резиновый кабель с многопроволочными жилами, сечение которых изменяется от 0,5 мм² до 240 мм². Число жил может составлять от одной до пяти. Резина изоляции жил на основе натуральных каучуков.

Рабочий температурный диапазон кабеля от –60 °C до +50 °C при влажности до 98 %. Изоляция кабеля КГ позволяет прокладывать его на открытом воздухе и даже на открытом солнечном свете. Жилы всегда многопроволочные, что и делает кабель гибким. Цвет жил: голубой, черный, коричневый, желто-зеленый, серый.

КГ чаще всего используется в промышленных установках, где необходимо обеспечить гибкий подвижный кабельный ввод.

Кабель КГ предназначен для питания переносных мобильных устройств, таких как тепловые пушки, сварочные аппараты, прожекторы и т. д., от сети переменного тока или от генераторов с частотой до 400 Гц при напряжении до 660 В, либо с постоянным напряжением до 1000 В. При монтаже допускается изгиб по радиусу не менее восьми наружных диаметров. Обычно поставляется в бухтах по 100 м и более. Имеется модификация КГнг — в негорючей изоляции.

Очень важно, что резиновая изоляция этого кабеля даже на сильном морозе частично сохраняет свои свойства, и КГ практически всегда остается гибким, особенно если говорить о модификации ХЛ. Поэтому его часто используют для изготовления удлинителей, эксплуатирующихся в самых разных жестких условиях.

Кабель ВББШв. Силовой бронированный кабель с медными токопроводящими жилами, которые могут быть как однопроволочными, так и многопроволочными. От одной до шести жил сечением от 1,5 мм² до 240 мм² имеют ПВХ-изоляцию и ПВХ-оболочку. Особенность данного кабеля заключается в наличии между жилами и оболочкой слоя стальной двухленточной брони.

Кабель легко выдерживает температуру от –50 °C до +50 °C при влажности до 98 %. Изоляция из ПВХ обеспечивает устойчивость к агрессивным средам. Цвет оболочки — черный. Цвет изоляции жил либо сплошной, либо в сочетании основных маркировочных цветов с белым.

Бронированный кабель ВББШв предназначен для прокладки сетей электроснабжения отдельно стоящих зданий и сооружений, а также электрических установок, как под землей, так и в трубах на открытом воздухе (для защиты от солнечных лучей). Максимальное напряжение переменного тока — до 6000 В. Для постоянного тока применяют традиционно одножильные модификации кабеля.

При монтаже допускаются изгибы радиусом не менее десяти внешних диаметров кабеля. Поставляется традиционно в бухтах от 100 м. Имеются модификации: АВББШв — алюминиевые жилы, ВББШвнг — негорючее исполнение, ВББШвнг-LS — негорючее исполнение с низким газовыделением в условиях повышенной температуры.

Провод ПБПП (ПУНП). Плоский монтажный провод с медными однопроволочными жилами в ПВХ-изоляции и ПВХ-оболочке. Жил может быть две или три, сечением от 1,5 мм² до 6 мм².

Диапазон рабочих температур от –15 °C до +50 °C, допустимая влажность 98 %. Стоек к агрессивным средам. Цвет оболочки белый или черный, цвет жил: белый, синий, желто-зеленый.

Предназначен для монтажа осветительных систем и проводки розеток в зданиях, при максимальном напряжении переменного тока промышленной частоты в 250 В. При монтаже допускаются изгибы радиусом не менее десятикратной ширины. Поставляется в бухтах по 100 м и 200 м.

Модификация ПБППг (ПУГНП) — многопроволочные жилы, при монтаже допускается изгиб по радиусу не менее шестикратной ширины. Модификация АПУНП — алюминиевые цельнопроволочные (только цельнопроволочные) жилы.

Провод ППВ. Плоский провод с однопроволочными медными жилами в ПВХ-изоляции с разделительными междужильными вставками. Жил может быть две или три. Сечение жил от 0,75 мм² до 6 мм². Провод можно эксплуатировать в температурном диапазоне от –50 °C до +70 °C.

Изоляция стойка к воздействиям агрессивных сред и к вибрациям, не поддерживает горение, а допустимая влажность окружающей среды составляет 100 %. Цвет изоляции традиционно белый, дополнительной защитной оболочки не требуется.

Провод ППВ предназначен для монтажа стационарных осветительных систем и бытовых сетей электрификации, которые прокладываются внутри зданий. Максимальное напряжение составляет 450 В при переменном токе частотой до 400 Гц. При монтаже допускается изгиб радиусом не менее десяти диаметров. Поставляется в бухтах по 100 м. Модификация АППВ — с алюминиевыми жилами.

Провод АПВ. Алюминиевый одножильный провод круглого сечения в ПВХ-изоляции. Встречается как многопроволочный, так и однопроволочный.

Многопроволочная токопроводящая жила может иметь сечение от 25 мм² до 95 мм², а однопроволочная — от 2,5 мм² до 16 мм². Диапазон рабочих температур довольно широк — от –50 °C до +70 °C.

Изоляция устойчива к воздействиям агрессивных сред, а сам провод устойчив к вибрациям. Допускается влажность до 100 %. Изоляция белого цвета.

Провод АПВ применяется при монтаже распределительных щитов, силовых сетей, осветительных систем, электрооборудования, например станков. Может работать под напряжением до 750 В при переменном токе частотой до 400 Гц, или при постоянном токе с напряжением до 1000 В.

Прокладка допускается в закрытых помещениях либо на открытом воздухе, но с обязательной защитой от прямых солнечных лучей, в трубе, гофре, специальном канале и т. д. При монтаже допустим изгиб радиусом не менее десятикратного диаметра провода. Поставляется в бухтах от 100 м.

Провод ПВ1. Медный одножильный провод круглого сечения в ПВХ-изоляции. Минимальное количество проволок в жиле — одна, минимальное сечение одной проволоки составляет 0,5 мм². Многопроволочная жила может иметь сечение от 16 мм² до 120 мм², а однопроволочная — от 0,5 мм² до 10 мм².

Диапазон допустимых эксплуатационных температур — от –50 °C до +70 °C, изоляция стойка к химическим воздействиям, провод устойчив к механическим вибрациям, допустимая влажность — до 100 %. Цвет изоляции может быть разным: красный, белый, синий, черный, желто-зеленый.

Применяется для электрификации в различных сферах, начиная с монтажа распределительных щитов и осветительных систем, заканчивая намоткой обмоток трансформаторов для бытовых нужд. Провод рассчитан на напряжение до 750 В при переменном токе частотой до 400 Гц и до 1000 В при постоянном токе.

Прокладывают либо в помещениях, либо на открытом воздухе, но в защитных трубах, гофрах или кабельных каналах. Недопустима открытая прокладка в условиях постоянного воздействия солнечных лучей.

Радиус изгиба — не менее десяти диаметров провода. Поставляется в бухтах от 100 м. Провод АПВ является модификацией провода ПВ1, но только с алюминием в качестве материала жилы.

Провод ПВ3. Медный одножильный провод круглого сечения в ПВХ-изоляции. Многопроволочная жила провода может иметь сечение от 0,5 до 400 мм². Диапазон безопасных рабочих температур — от –50 °C до +70 °C, изоляция стойка к воздействиям агрессивных сред, допустимая влажность — до 100 %. Цвет изоляции может быть разным: красный, синий, белый, черный, желто-зеленый.

Применяется для электрификации в различных сферах: монтаж распределительных щитов, проводка осветительных систем, электропроводка для питания оборудования в промышленных цехах и т. д., то есть там, где требуется многократный изгиб. Провод рассчитан на напряжение до 750 В при переменном токе частотой до 400 Гц и до 1000 В при постоянном токе.

Провод ПВ3 прокладывают либо в помещениях, либо на открытом воздухе, но в защитных трубах, гофрах или кабельных каналах. Идеален при прокладке проводки по стоякам в домах. Кроме того, этот провод популярен в автомобильном тюнинге. Недопустима открытая прокладка в условиях постоянного воздействия солнечных лучей. Радиус изгиба не менее пятикратного диаметра провода. Поставляется в бухтах от 100 м.

Буквенно-цифровая маркировка кабелей и проводов

Сразу оговорим, чем кабель отличается от провода. Кабель представляет один или несколько проводов в защитной оболочке, дополнительно покрытых изоляцией, может быть бронированным. Провод не используют в земле, под водой и прочих условиях, поскольку он лишен вторичной изоляции и дополнительной брони. Монтаж провода допускается только внутри электрораспределительных устройств; срок службы кабеля — до 30 лет, провода — не более 15 лет.

Последовательность позиций маркировки кабеля:

1 — материал жилы (если буква отсутствует, это означает, что жила из меди);

2 — после нее буква материала изоляции: полиэтиленовая (П), поливинилхлоридная (В), резиновая (Р);

3 — тип защитной оболочки: алюминиевая (А), свинцовая (С), полиэтиленовый шланг (П), поливинилхлорид (В), резиновая (Р);

4 — последние буквы — это тип покрова.

АС — алюминиевая жила с дополнительной оболочкой кабеля, изготовленной из свинца.

АА — алюминиевая жила с дополнительной алюминиевой оболочкой кабеля.

Б — кабель имеет защитную броню, которая выполнена двумя слоями стальной ленты с антикоррозийным покрытием.

Бн — стальная оболочка, которая не поддерживает горение.

Буква «б» — нет подушки.

Буква «л» — есть подушка и лавсановая лента, «2л» — двойная лента.

В — первая (при наличии первой А — вторая) — поливинилхлоридная изоляция, вторая (при наличии первой А — третья) — поливинилхлоридная оболочка.

Г — в конце маркировки — «голый» кабель, не имеющий защитного покрова. Если буква «Г» стоит в начале маркировки, то данный кабель используется в горной промышленности. Строчная буква «г», как правило, ставится в конце маркировки и свидетельствует о том, что металлический экран кабеля герметизирован водоотталкивающей лентой.

2г — наличие дополнительной алюмополимерной ленты.

Шв — наличие защитной оболочки кабеля в виде выпресованного поливинилхлоридного шланга. Шп — шланг выполнен из полиэтилена, Шпс — полиэтилен, из которого изготовлен шланг, самозатухающий.

К — в начале маркировки свидетельствует о том, что кабель контрольный. «К» в конце маркировки — броня кабеля выполнена круглыми стальными проволоками, поверх них — защитный покров.

С — свинцовая оболочка кабеля.

О — оболочка выполнена поверх каждой фазы кабеля.

Р — изоляция кабеля выполнена из резины.

НР — изоляция кабеля не поддерживает горения.

Маркировка «нг» в конце — не поддерживает горения.

Числовые значения в маркировке кабелей показывают количество жил и их сечение. Например, 3 × 2,5 — три жилы сечением 2,5 мм².

АВВГнг 3 × 4 — трехжильный кабель с алюминиевыми жилами сечением в 4 мм², с оболочкой и изоляцией из поливинилхлорида, без защитного покрова, не поддерживающий горения.

ПВГ 3 × 2.5 — трехжильный кабель с медными жилами сечением в 2,5 мм², с полиэтиленовой изоляцией, защитной оболочкой из поливинилхлорида, кабель не имеет защитного покрова.

АСБ 7 × 2.5 — семижильный кабель с алюминиевыми жилами сечением в 2,5 мм², в свинцовой оболочке, кабель имеет броню, которая выполнена двумя стальными лентами, которые не подвержены образованию коррозии.

HF и LS — свидетельствуют о низком уровне выделения газа и дыма соответственно. Например, ВВГнг LS-HF.

СИП — самонесущий изолированный провод, изоляция которого изготовлена из светостабилизированного полиэтилена сшитого типа.

А — алюминиевый провод, который не имеет изоляционного покрытия. Данный провод изготовляется из множества отдельных проволок.

АС — сталеалюминиевый провод, не имеющий изоляционного покрытия. Конструктивно выполняется из отдельных проволок, которые расположены на стальном сердечнике (основании провода). ПВС — провод с ПВХ-оболочкой и изоляцией, гибкий, с жилами скрученного типа.

ШОГ — шнур с изоляцией из поливинилхлорида, с параллельным расположением жил, особо гибкий.

ППВ (АППВ) — провод с медными (алюминиевыми) плоскими жилами, с однослойной изоляцией из ПВХ.

Цветовая маркировка кабелей и проводов

Кроме буквенно-цифровой маркировки проводов и кабелей, существует цветовая маркировка. Ниже перечислим цвета, которыми маркируют провод, и соответствующее назначение жилы:

• голубой — нулевой (нейтральный) провод;

• желто-зеленый — защитный провод (заземляющий);

• желто-зеленый с голубыми метками — заземляющий проводник, который совмещен с нулевым;

• черный — фазный провод.

Кроме того, в соответствии с ПУЭ для фазного проводника допускается применение другого цвета, например коричневого.

Квартирные электрощиты: назначение, виды, состав и комплектация

Электроэнергию, поступающую в жилое помещение (например, в квартиру), необходимо распределить. Нужно направить ее в цепи освещения, к розеткам, стационарным потребителям, таким как варочная панель или кондиционер. Вдобавок нужен и электросчетчик для ее учета. Кроме того, нужно учесть и возможные аварийные ситуации. Электроэнергия ведь может быть не только «доброй». Сверхтоки коротких замыканий и токи перегрузок не щадят электропроводку и могут стать причиной пожара.

Электрический ток сам по себе опасен для здоровья и жизни человека. Поэтому для «укрощения» электроэнергии на вводе необходимо устанавливать приборы максимально-токовой защиты, и нелишними будут приборы защиты от токов утечки.

Ну и как же все это реализовать? Что это за комплектное устройство, в котором могут разместиться все эти приборы и многочисленные провода и кабели? Конечно, это квартирный распределительный электрощит.

К слову сказать, не каждый квартирный щиток имеет в своем составе все вышеперечисленное. Ведь электросчетчики установлены далеко не в каждой квартире. Еще реже устанавливаются такие полезные аппараты, как УЗО (устройство защитного отключения), УДО (дифференциальные автоматические выключатели) и ограничители напряжения.

Но аппараты максимально-токовой защиты присутствуют практически в каждом квартирном электрощите, за исключением совсем древних и чрезвычайно опасных случаев, когда все нулевые и все фазные проводники скручены во вводной (распаечной) коробке.

Когда автоматические выключатели еще были редкостью и впечатляли своими габаритами, квартирные щитки представляли собой металлическую пластину или ящик, прикрепляемый к стене на кронштейнах-втулках с помощью обыкновенных гвоздей. Втулки обеспечивали некоторое расстояние от горючей стены: дань пожарной безопасности. Аппаратами максимально-токовой защиты в таких щитках являлись всем известные «пробки» — плавкие предохранители в карболитовом корпусе.

Пробок на таком допотопном электрощитке обычно было всего две: одна на фазном проводнике, а вторая — на нулевом. Разрывать нулевой проводник коммутационными аппаратами (а пробка — именно коммутационный аппарат) вообще-то далеко не безопасно, но в те времена этому особого значения не придавали. Электрический счетчик, при его наличии, располагался на таких щитках до пробок, во избежание хищений электроэнергии.

Никаких бытовых клеммников и нулевых шин советская промышленность тогда не выпускала, поэтому было удобно помещать все нулевые и фазные провода на соответствующие клеммы пробок. Никаких групповых коммутационных аппаратов не было и в помине, цепи освещения и розеточные цепи объединялись.

Поэтому, если перегорала хотя бы одна пробка, свет гас во всей квартире. А поскольку предохранители не всегда имелись в достаточном количестве, то вместо них нередко устанавливались «жучки» или предохранители большего номинала.

Одним словом, безопасность первых квартирных электрощитов была на самом низком уровне. И очень странно, что подобные щитки до сих пор эксплуатируются во многих гаражах, на дачах и даже в квартирах. Для «счастливых» владельцев этих щитков даже выпускается специальный автоматический выключатель серии ПАР, который вкручивается, как пробка, благодаря стандартному цоколю Е27.

С появлением компактных автоматических выключателей, например серии АЕ, которые крепятся винтами, положение с квартирными электрощитками стало улучшаться. По сравнению с пробками, у автоматических выключателей есть неоспоримые преимущества: после срабатывания их достаточно просто включить вновь, устранив причину аварии. Таким образом, не нужны «жучки» и необходимость систематического поиска новых пробок взамен сгоревших старых.

Автоматические выключатели стали монтироваться на те же металлические пластины с втулками. Но появились и комплектные устройства, скомпонованные следующим образом: вверху в горизонтальном положении групповые автоматические выключатели (как правило, покомнатно, без разделения на группы освещения и группы розеток), ниже — счетчик электроэнергии, а в самом низу — вводной пакетный переключатель ПВ, разрывающий и нулевой и фазный вводные проводники.

Электроплита — единственный в ту пору стационарный электроприемник — подключалась через отдельный автоматический выключатель. Нулевые рабочие провода собирались под зажимы на металлическом корпусе щитка, а защитный ноль предусматривался только для все той же плиты — отдельной линией.

Вид такого щитка даже по меркам советского быта не особенно украшал интерьер. В отличие от привычных щитков с пробками, в более поздних комплектных устройствах все располагалось упорядоченно, а контакты аппаратов прикрывались металлическими кожухами. Но провода все равно торчали не очень красиво, особенно нулевые.

Поэтому в многоквартирных домах постройки 80—90-х годов применялись квартирные электрощитки сразу на три-четыре квартиры. Именно такие щитки хорошо знакомы жителям спальных районов.

Многоквартирный щиток монтировался в подъезде на лестничной площадке или в тамбуре и не огорчал жильцов своим унылым видом. Это был металлический шкаф, встраиваемый в стену. Пространство этого шкафа делилось на четыре части, в каждой из которых был полный комплект для учета и распределения электроэнергии: вводной пакетник ПВ, счетчик, групповые автоматические выключатели и нулевая шина с зажимами.

Корпус такого щитка обязательно соединялся с нулевым магистральным проводом (стояком). А дверца его имела прозрачные окошечки для снятия показаний счетчиков.

В лихие девяностые наглядно проявился один неожиданный недостаток квартирных щитков, которые располагались в подъезде. Их штатный замочек был слишком хлипким и рассчитывался только на честного человека. В итоге социально дезориентированные темные личности проводили рейды по подъездам и изрядно подчищали электрощитки, снимая счетчики электроэнергии.

Пострадавшие граждане поступали по-разному: кто-то отказывался вновь ставить счетчик, оплачивая энергию по среднему показателю, кто-то установил счетчик повторно, снабдив дверцу щитка хозяйским амбарным замком, а кто-то переносил счетчик к себе в квартиру, протянув необходимый для этого кабель.

Сегодня в свободной продаже имеется все для удобства выполнения электромонтажа. Поэтому выпускаются готовые комплектные распределительные устройства, например ЩКУ (щит квартирный с прибором учета расхода электроэнергии) и ЩКР (щит квартирный распределительный).

Это металлические замыкающиеся шкафы, рассчитанные как на скрытую, так и на открытую электропроводку. Работая с ними, нет потребности вникать в принципы распределения и учета электроэнергии. Все просто: сюда подключаешь вводной кабель, а сюда входят групповые линии. Запутаться практически невозможно.

Щиты ЩКУ и ЩКР выпускают различных модификаций по мощности и количеству групп. Кроме этого, такие щиты бывают трехфазными и однофазными, причем и тот и другой вариант предусматривает возможность подключения защитной нулевой жилы (РЕ). Одним словом, купил щит ЩКУ или ЩКР — и голова не болит.

Но все-таки очень популярными готовые комплектные квартирные щитки не стали. На то есть объективные причины: готовый щит не оставляет никакой свободы для творчества. А ведь электропроводка каждого жилого помещения имеет свои особенности.

Количество групповых автоматических выключателей, их номинал, наличие таких аппаратов защиты, как УЗО, дифференциальные автоматические выключатели и ограничители перенапряжения — все это с большим трудом вписывается в шаблоны, и готовые технические решения не всегда приемлемы.

Поэтому сегодня самыми популярными являются «пустые» щиты типа ЩРН (щит распределительный наружный) или ЩРВ (щит распределительный встроенный), которые располагают в квартире. Эти щиты — модульные, внутри они содержат рейку DIN — универсальный крепеж для любых аппаратов защиты, распределения и учета. Владелец щита имеет возможность самостоятельно приобрести необходимые аппараты с креплением DIN и смонтировать их в необходимой комбинации.

Щиты ЩРН монтируются на стене в составе скрытой или открытой проводки, а ЩРВ обрамлены по краю специальным буртиком и монтируются в стене, если проводка скрытая. И те и другие выпускаются из негорючего ударопрочного пластика или из металла.

Размеры щитов ЩР определяются количеством модулей, которые могут разместиться внутри щита. Поэтому при выборе нужно определиться с тем, какие аппараты будут в нем устанавливаться, а затем посчитать модули. Расчет производят таким образом: на каждый полюс автоматического выключателя — один модуль, на однофазный дифференциальный автомат — один или два модуля, в зависимости от типа, на однофазный счетчик — от одного до пяти модулей, на трехфазный счетчик — до 9 модулей. Ну и, разумеется, несколько модулей надо оставить про запас. Таким образом, квартирные щиты для трехфазной сети могут насчитывать до 36 модулей, располагаемых в несколько ярусов. УЗО и УДО весьма полезные и недешевые, но отнюдь не обязательные устройства, поэтому сразу устанавливать тот или иной прибор — дело личное, но зарезервировать местечко стоит.

При количестве модулей от шести ЩР снабжаются не только рабочей (N), но и защитной (РЕ) нулевой шиной. Пластиковые щиты имеют прозрачную дверцу для удобства снятия показаний электросчетчика.

Подводя итог, заметим, что щиты ЩР стали так популярны благодаря компактности модульной аппаратуры и возможности свободного конструирования комплексных распределительных устройств с оптимальными параметрами. Большинство электромонтажников отдает предпочтение именно ЩР.

Приборы учета электроэнергии. Как правильно выбрать электросчетчик

Разбираемся с типами и возможностями электросчетчиков и выбираем, какой нужно купить

Все чаще коммунальные службы всеми правдами и неправдами заставляют своих клиентов менять старые электрические счетчики. Формально это связано с тем, что старые имеют класс точности 2.5 и не могут учитывать энергопотребление небольших мощностей. Например, электропотребление электронной техники, находящейся в дежурном режиме. Новые электросчетчики имеют класс точности не ниже 2 (2; 1; 0.5).

Итак, по принципу работы электросчетчики делятся на индукционные и электронные.

Индукционные счетчики

В индукционных счетчиках имеются две катушки: катушка тока и катушка напряжения. Магнитное поле этих катушек заставляет вращаться диск, приводящий в движение механизм счета потребляемой энергии. Чем выше ток и напряжение в электросети, тем быстрее вращается диск, и соответственно тем быстрее растут показания счетчика.

Проблема такого типа счетчиков в том, что очень трудно и дорого обеспечить с их помощью класс точности выше 2. Их основное достоинство — высочайшая надежность и срок службы более 15 лет.

Электронные счетчики

Электронные счетчики работают за счет прямого измерения тока и напряжения и передачи данных в цифровом виде на индикатор и в память счетчика. Электронные счетчики имеют множество достоинств. Это и компактные размеры, и возможность многотарифного учета, и способность встраивания в автоматизированные системы коммерческого учета за счет наличия стандартных интерфейсов. Это также и легкий переход на более высокий класс точности за счет применения специализированных микросхем, и простота считывания за счет применения цифрового индикатора, и повышенная устойчивость к попыткам воровства электроэнергии за счет коррекции показаний счетчика… Основные недостатки электронных счетчиков — более высокая цена и более низкая надежность по сравнению с индукционными.

Однофазный и трехфазный электросчетчик

Чтобы правильно выбрать электросчетчик для квартиры, дома, необходимо определиться, сколько фаз у вашей электросети. Здесь все достаточно просто. Если к вашему вводному автомату в квартиру или дом подходит кабель с двумя жилами (фаза и ноль) — значит, у вас однофазная электросеть и электросчетчик для квартиры вам нужен однофазный. Такой электросчетчик для квартиры рассчитан на напряжение 220 В, что и будет указано на панели электросчетчика. Как правило, к квартирам и к частным домовладениям подводится одна фаза и ноль, то есть два провода. В новостройках есть третий провод — заземление.

Если же к вводному автомату квартиры или дома приходит кабель из четырех жил, значит, у вас трехфазная сеть (три фазы и ноль), для которой устанавливается трехфазный электросчетчик. Трехфазные счетчики рассчитаны на фазное (между одной фазой и другой) напряжение 380 В, и это также будет указано на панели электросчетчика. Трехфазный электросчетчик для квартиры можно подключать и на 220 В, считать электросчетчик будет правильно, но тут уж на усмотрение сетевой организации: примет (опломбирует) такой электросчетчик инспектор или нет. Это зависит от самого инспектора и от внутренних правил вашей сетевой компании (райэнерго). Этот пример скорее для тех случаев, когда сеть трехфазная, счетчик трехфазный, но задействована только одна фаза, в этом случае учет будет правильным.

Отметим еще один момент: если вы ставите ранее эксплуатировавшийся электросчетчик для квартиры (стоял в старом доме, гараже, подарил друг и т. д.), то у вас должно быть на него свидетельство о поверке с давностью не более одного года для трехфазных электросчетчиков и двух лет для однофазных. Таким образом, вы можете использовать старый электросчетчик для квартиры, если перед установкой он пройдет государственную поверку.

Современные тенденции в выборе счетчиков

Зарубежные производители и эксплуатационники столкнулись с проблемой замены старого парка счетчиков раньше нас. Сначала они тоже с энтузиазмом бросились заменять индукционные счетчики электронными, но встал вопрос более низкой надежности и необходимости быстрого сервиса, поэтому производители несколько изменили свои взгляды. Теперь соотношение индукционных и электронных счетчиков, например, в Англии составляет примерно 40/60.

В настоящий момент в продаже присутствуют оба типа счетчиков. Как организации, так и частные лица покупают и те и другие (на свое усмотрение). По поводу надежности можно сказать следующее: в паспорте на электронный счетчик нередко дается ресурс в 15 лет непрерывной работы. Пятнадцать лет назад их еще не выпускали, поэтому время покажет. Ресурс индукционного счетчика таков, что даже через 50 лет многие образцы укладываются в заданный класс точности. Это проверено опытным путем.

Какой электросчетчик выбрать

При выборе между индукционным и электронным счетчиком покупатель должен исходить из необходимых потребительских качеств счетчика. Перед покупкой нужно определить, есть ли возможность и необходимость воспользоваться всеми преимуществами электронных счетчиков и не обращать внимания на их недостатки. Совершенно ясно, что не везде преимущества электронных счетчиков так важны, а недостатки индукционных часто абсолютно некритичны.

Проблемы выбора электросчетчиков. Разбираемся вместе.

1. Стоимость счетчиков с классом точности 1–0.5 существенно выше, чем счетчиков с классом 2.0. Для квартирного счетчика класса 2.0 вполне достаточно. Сразу вспоминается рекламный слоган: «Если нет разницы, зачем платить больше?»

2. Сохранение высокого класса точности в условиях быстропеременных нагрузок — важное свойство электронного счетчика, но реализовать его можно только в условиях промышленного предприятия.

3. Многотарифность — это хорошее дополнение к функциям обычного счетчика. Но далеко не во всех городах и даже областях такая услуга реализована. Плановая замена в 90 % случаев проводится однотарифным счетчиком.

4. Возможность автоматизированного учета — очень хорошая функция, но помогает она энергокомпаниям, а переплачивать за счетчик будете вы.

5. Для снижения себестоимости и обеспечения конкурентного преимущества некоторые производители ставят в электронные счетчики самые дешевые комплектующие. Срок их годности не определен. Как такой счетчик может работать 15 лет? Представьте теперь, что вам придется снимать такой счетчик и искать для него сервис-центр. В это время ваши близкие будут сидеть в темноте, без телевизора и холодильника? Что они вам скажут по этому поводу? Как говорится, скупой платит дважды.

6. Хорошо ли иметь счетчик с количеством функций как у современного сотового телефона, вместо одной, но действующей надежно как швейцарские часы? Многие ли из ваших знакомых полностью освоили все функции даже собственного телефона и пользуются ими на 100 %?

7. К сожалению, в нашей стране энергосбережение невыгодно для государства и энергокомпаний, так как снижение потребления — это снижение их прибылей (монополия). При постоянном росте тарифов на электроэнергию никто не хочет внедрять современное оборудование, так как это незапланированные риски и возможность потери прибыли.

Выводы. Основываясь на всем вышесказанном, можно сделать вывод, что в настоящее время для квартиры лучше покупать индукционный электросчетчик с классом точности 2.0 и рабочим током не менее 50 А известного производителя.

В магазинах имеется большой выбор таких счетчиков. Среди них выбирайте с бо́льшим гарантийным сроком и сервисным центром в вашем городе. При покупке убедитесь в наличии и целостности пломб. Попросите продавца указать в паспорте и заверить печатью начальные показания счетчика. Убедитесь в наличии заводских штампов в паспорте о поверке электросчетчика.

Полностью прочитайте паспорт на электросчетчик. Попросите продавца сравнить по потребительским свойствам несколько типов счетчиков. Выбор остается за вами.

Максимальный и номинальный (базовый) ток электросчетчика

После того как вы определились, однофазный или трехфазный электросчетчик для квартиры или дома вам нужен, необходимо выбрать электросчетчик по максимальному току, то есть по максимальной нагрузке (сумме мощностей всех электроприборов). В этом, безусловно, в первую очередь поможет проект электроснабжения, где на однолинейной схеме на вводном автомате будет указан его максимальный ток. Если вы просто меняете старый электросчетчик для квартиры или дома на новый, то достаточно посмотреть максимальный ток на самом автомате в электрощите, либо на панели старого электросчетчика, и выбрать электросчетчик с током выше, чем у автомата. То есть если у вас вводной автомат рассчитан на 32 А, то электросчетчик необходимо выбрать не ниже 40 А. На передней панели каждого счетчика указаны его рабочие характеристики.

Первое значение тока, например 5 А или 10 А, — это номинальный ток электросчетчика. Второе значение, например 60 А или 100 А, — это максимальный ток. В этих пределах электросчетчик для квартиры, дома будет считать верно, с заявленной погрешностью (классом точности). Если рабочий ток будет больше максимального, то скорее всего ваш электросчетчик сгорит, если же меньше 5 А и 10 А, то погрешность у электросчетчика будет больше заявленной — возможно, в вашу пользу, а может, и наоборот.

Класс точности электросчетчика

Класс точности — это максимальная погрешность, выраженная в процентах. Чем меньше цифра будет указана на электросчетчике, то есть чем класс точности электросчетчика выше, тем точнее он будет считать. Погрешность может быть как в вашу пользу (недоучет), так и в пользу компании, предоставляющей услуги, то есть электросчетчик может завышать показания (переучет).

Чем выше класс точности электросчетчика, тем выше его цена. Класс точности электросчетчика, согласно ГОСТу (ДСТУ), указывается на панели электросчетчика в кружочке.

Многотарифный электросчетчик

Основной параметр при выборе электросчетчика с точки зрения экономии — это количество тарифов, на которые он рассчитан. Бывают однотарифные, двухтарифные или многотарифные электросчетчики. Остановимся подробнее на двухтарифном, рассчитанном на дневной тариф с 7:00 до 23:00 и ночной с 23:00 до 7:00. С 7:00 до 23:00 действует общий тариф, а с 23:00 до 7:00 — льготный. Размер льготы может различаться в разных регионах.

В принципе, многотарифный электросчетчик для квартиры и дома окупается практически за несколько месяцев. И в дальнейшем можно будет реально экономить на оплате электроэнергии. А если у вас собственный дом с потреблением не 200 кВт/ч в месяц, а 2000 кВт/ч (электрическое отопление, электрические теплые полы, стиральную машину, бойлер и прочие приборы с высоким потреблением включают только ночью), то экономия при многотарифном электросчетчике весьма существенна.

Помните! Установку прибора учета электроэнергии можно доверять только сертифицированным специалистам из местного отделения электросетей.

Способы установки (монтаж) электросчетчика в щит

После того как выбор сделан, следует определиться с тем, как электросчетчик для квартиры или дома будет установлен в электрощите. В первую очередь это зависит от самого электрощита, и если конструкция электрощита позволяет, то выбирать стоит электросчетчик, который устанавливается на DIN-рейку. Если электрощит другой конструкции, электросчетчик для квартиры или частного дома может быть установлен на монтажную панель в щите.

Обычно электросчетчик для квартиры или частного дома в первом варианте устанавливается внутри помещения, а во втором варианте в вводно-распределительных устройствах (ВРУ), щитах учета и т. д. на улице.

Устройства защиты: автоматические выключатели, барьеры, УЗО, УДО, реле напряжения

Автоматические выключатели

Ток, проходящий через защитное устройство (плавкий предохранитель, автоматический выключатель, УЗО и т. д.), определяется по известному закону Ома величиной приложенного напряжения, отнесенного к сопротивлению подключенной цепи. Это теоретическое положение электротехники заложено в основу работы любого автомата. В принципе, любое защитное устройство можно называть автоматическим, просто одни из них одноразовые, а другие могут отработать множество циклов. В виду того что плавкие предохранители (по-старому — пробки) практически канули в лету, можно смело их игнорировать.

На практике напряжение сети, например 220 В, поддерживается автоматическими устройствами энергоснабжающей организации в пределах нормативов, оговоренных государственными стандартами, и меняется внутри этого диапазона незначительно. Выход его за пределы значений считается неисправностью, аварией.

Защитное устройство врезается в фазный провод электропитания светильников, розеток и других потребителей. Представим ситуацию — в розетку включают на зарядку мобильный телефон или моющий пылесос. В обоих случаях через соответствующий автомат протекает ток по замкнутому контуру между фазой и нулем. Но в первом случае (при зарядке телефона) он будет сравнительно небольшим, а во втором (при работе пылесоса) значительным. Эти приборы создают разную нагрузку. Ее величину постоянно отслеживают защитные элементы автомата, осуществляя ее отключение при отклонениях от нормы.

Как протекает ток через автоматический выключатель

Конструктивно автомат устроен так, что ток воздействует на последовательно расположенные элементы, а именно:

• клеммы подключения проводов с зажимами;

• силовые контакты с подвижной и стационарной частью;

• биметаллическую пластину теплового рассоединителя;

• электромагнит отсечки токов коротких замыканий;

• соединительные токопроводы.

Включение происходит, когда подвижные силовые контакты прижимаются к неподвижным, создавая непрерывную электрическую цепь после поворота рубильника управления вручную непосредственно пользователем. Обязательным условием включения является отсутствие нештатных или аварийных ситуаций в коммутируемой схеме. Если они появятся, то сразу начинают срабатывать защитные элементы на автоматическое отключение. Другого способа включить автомат не существует.

Выключение, то есть рассоединение контактов и, следовательно, обесточивание подачи потенциала фазы к потребителям, осуществляется двумя способами:

• вручную, возвратив в исходное положение рубильник управления;

• автоматически от срабатывания защитного элемента.

Принцип работы и устройство конструктивных элементов автоматических выключателей

Для автоматического отключения внутри корпуса автомата смонтировано два вида устройств, работающих по разным принципам отключения:

1. нагрев и изгиб биметаллического элемента (как в утюге) с выводом механической защелки из зацепления — тепловой выключатель;

2. выбивание защелки механическим ударом сердечника электромагнита — электромагнитный выключатель.

Тепловой выключатель

Он работает за счет изгиба биметаллической (состоящей из двух металлов с сильно отличающимися коэффициентами теплового расширения — ТКР) составной пластины при нагреве от проходящего через нее тока. Охлаждение пластины, которая является подвижным рабочим элементом данного устройства, происходит за счет отвода тепла в окружающую среду.

На этот выключатель воздействует тепловая энергия, вызываемая проходящим по биметаллу электрическим током. Ее величина, согласно закону Джоуля — Ленца (см. «Основные электрические параметры и единицы измерения»), зависит:

• от электрического сопротивления цепи (Ом);

• силы протекающего тока (А);

• времени его воздействия (с).

Из этих трех параметров электрическое сопротивление в установившемся процессе практически не меняется. Его учитывают только при теоретических расчетах. При коммутациях нагрузки резко изменяется ток. Поэтому важнее два других параметра:

• сила электрического тока;

• время его протекания.

Их учитывают специальными характеристиками, которые называют по этим составляющим времятоковыми.

По силе протекающего тока через автомат и времени его действия определяют не только интервал работы теплового выключателя, но и время отсечки.

За основу расчетов принимают величину номинального тока, выбранного для конструкции выключателя. Предельное значение срабатывания защитного элемента привязывают к его кратности — отношению проходящего действующего тока I к номинальному In.

Поскольку защитные токовые характеристики автоматического выключателя рассчитаны на превышение номинального тока, то всегда кратность токов I/In > 1.

Электромагнитный выключатель

Принцип работы основан на воздействии магнитного поля, генерируемого токами проходящих по виткам обмоток электромагнита (соленоида) на сердечник (шток), который является подвижным исполнительным элементом данного устройства. При величине нагрузок, не превышающих расчетное номинальное значение, токи, протекающие в каждом витке, создают суммарное магнитное поле, не способное преодолеть силу удержания механического штока внутри корпуса соленоида. Головка подвижного толкателя втянута внутрь, а подвижный силовой контакт автоматического выключателя надежно прижат к стационарной части.

Когда сила проходящего тока превышает расчетный номинальный ток, то суммарное магнитное поле, наведенное внутри катушки, мгновенно преодолевает силу удерживания штока, что приводит его в движение. Быстро смещаясь, шток ударяет по защелке и размыкает контакты.

В результате электрическая цепь разрывается, и питающее напряжение снимается с подключенной схемы.

Маркировка автоматических выключателей

Все автоматические выключатели обладают определенными техническими характеристиками. Для ознакомления с ними на корпусе наносится маркировка, включающая набор схем, букв, цифр и прочих символов. По внешнему виду автомата нельзя ничего сказать, и все характеристики можно узнать только по нанесенной маркировке.

Маркировка наносится на лицевой (передней) стороне корпуса автомата стойкой нестирающейся краской (рис. 12, а, б, в, г), благодаря чему с параметрами можно ознакомиться, даже когда автомат находится в работе, то есть установлен в распределительном щите на DIN-рейке и к нему подключены провода. Не нужно отсоединять провода и вытаскивать его из щита, чтобы прочитать маркировку.

Рис. 12 а, б, в, г. Примеры маркировки электрических автоматов на корпусе

Расшифровка маркировки автомата. Чтобы правильно выбрать автомат защиты, при покупке следует обращать внимание не только на внешний вид и марку устройства, но и на его характеристики.

1. Фирма-изготовитель (бренд) автоматического выключателя

Маркировка автоматических выключателей начинается с логотипа или названия производителя (например, Hager, IEK, ABB, Schneider Electric). Наименование завода-изготовителя наносится на корпусе вверху, его трудно не заметить.

2. Линейная серия автоматов (модель)

Модель автоматического выключателя обычно отражает серию устройства в линейке завода-изготовителя и представляет собой буквенно-цифровое обозначение. Например, автоматы серии SH200 и S200 принадлежат производителю ABB, а у Schneider Electric встречаются Acti9, Nulti9.

Зачастую серия присваивается автомату для отличия моделей по техническим характеристикам или ценовой категории. Например, SH200, рассчитанные на короткое замыкание до 4,5 кА, менее затратные в производстве и более дешевые по стоимости, чем S200, рассчитанные на 6 кА.

3. Времятоковая характеристика автомата

Данная характеристика обозначается латинской буквой. Всего существует 5 типов времятоковых характеристик: В, С, D, K, Z. Но наиболее распространенные из них это первые три: В, С и D. B — от 3 до 5 × In; C — от 5 до 10 × In; D — от 10 до 20 × In.

Автоматы с характеристиками типа K и Z используют для защиты потребителей с активно-индуктивной нагрузкой и электроникой соответственно, например серверов или микроволновых печей.

Универсальная времятоковая характеристика, которая подходит для применения в быту, — характеристика типа С.

4. Номинальный ток автомата

После буквенного значения идет цифра, определяющая номинал автоматического выключателя. Номинал определяет максимальное значение тока, который может постоянно проходить без срабатывания автоматического выключателя. Причем значение номинального тока указывается для температуры окружающей среды +30 °C.

Например, если номинальный ток автомата равен 16 А, то автомат будет держать эту нагрузку и не отключаться при температуре окружающей среды не выше +30 °C. Если же температура будет выше +30 °C, то автомат может сработать при токе и меньшем 16 А.

Исправный автомат при коротком замыкании обязан сработать в течение 0,01–0,02 с, в противном случае начнется плавление изоляции электропроводки с риском дальнейшего воспламенения.

5. Номинальное напряжение

Сразу под маркировкой на автомате времятоковой характеристики идет обозначение номинального напряжения, на которое рассчитан данный автомат. Показатель номинального напряжения отображается в вольтах (В/V) и может быть постоянным («—») или переменным («~»).

Значение номинального напряжения определяет, для каких сетей предназначено устройство. Маркировка напряжения предусматривает два значения для однофазных и трехфазных сетей. Например, маркировка 230/400V~ означает, что 230 В — напряжение однофазной сети, 400 В — напряжение трехфазной сети. Значок «~» означает переменное напряжение сети.

6. Предельный ток отключения

Следующий параметр — предельный ток отключения или, как его еще называют, отключающая способность автомата. Этот параметр характеризует ток короткого замыкания, который способен пропустить через себя автомат и отключиться, не теряя работоспособности (без риска выхода из строя).

Электрическая сеть — сложная система, в которой часто возникают сверхтоки вследствие короткого замыкания. Сверхтоки кратковременны, но характеризуются большой величиной. Каждый автоматический выключатель обладает предельной коммутационной способностью, определяющей возможность выдержать сверхтоки и сработать при этом.

Для модульных автоматов предельное значение токов отключения составляют 4500, 6000 или 10000. Значения указываются в амперах.

7. Класс токоограничения

Сразу под значением предельного тока отключения на корпусе указывается так называемый класс токоограничения. Возникновение сверхтоков опасно тем, что при их появлении выделяется тепловая энергия. В результате изоляция электропроводки начинает плавиться.

Автоматический выключатель отключится, когда ток короткого замыкания достигнет максимального значения. А для того чтобы ток КЗ достиг своего максимума, требуется некоторое время, и чем больше будет это время, тем больше будет ущерб, нанесенный оборудованию и изоляции электропроводки.

Токоограничитель способствует ускоренному отключению автоматического выключателя, тем самым не давая току КЗ достигнуть максимального значения. По сути, этот параметр ограничивает время короткого замыкания.

Различают три класса токоограничителя, которые маркируют в черном квадрате. Чем выше класс, тем быстрее отключится автомат.

• Класс 1 — маркировка отсутствует; иными словами, автоматы, на корпусе которых отсутствует класс токоограничения, относятся к первому классу. Время ограничения составляет более 10 мс.

• Класс 2 — ограничивает время прохождения тока КЗ в пределах 6—10 мс.

• Класс 3 — ограничивает время прохождения тока КЗ в пределах 2,5–6 мс (самый быстрый).

8. Схема подключения и обозначение клемм

Некоторые производители наносят на корпус схему подключения автомата для информирования потребителя. Схема подключения представляет собой электрическую цепь с обозначением теплового и электромагнитного выключателей. На схеме также маркируются контакты, указывающие на место подключения проводов.

На однополюсных автоматах контакты маркируются как «1» — верхний и «2» — нижний. К верхнему контакту, как правило, подключается питающий провод, а к нижнему — нагрузка. На двухполюсных автоматах контакты маркируются «1», «3» — верхний, «2», «4» — нижний, соответственно, на многополюсном «1», «3», «5» — верхний, «2», «4», «7» — нижний.

Также на двух- и четырехполюсных автоматах возле схемы подключения можно обнаружить обозначение в виде латинской буквы N, указывающее клемму для подключения нулевого рабочего проводника. Это важно, так как не на всех полюсах многополюсных автоматов имеются выключатели (тепловой и электромагнитный).

9. Артикул

На стороне корпуса автомата также наносится информация о продукте (артикул, QR-код), предусмотренная заводом-изготовителем, которая помогает без проблем найти конкретную модель в каталоге магазинов.

Виды и типы УЗО

Устройства защитного отключения спасают человека от электрических травм за счет отключения напряжения при возникновении токов утечек. Невидимые и неконтролируемые нарушения слоя изоляции способны причинить огромный вред здоровью и имуществу. Поэтому такие устройства приобретают все большую популярность среди пользователей.

В торговой сети представлен достаточно широкий ассортимент этих приборов с различными электрическими характеристиками, которые позволяют оптимально подобрать устройства под конкретные условия эксплуатации каждой электросхемы.

УЗО выполняет следующие функции:

• включение потребителей, запитанных от прибора, под напряжение;

• надежное пропускание расчетного тока нагрузки без ложных срабатываний;

• отключение потребителей под нагрузкой при нормальных условиях;

• обесточивание контролируемой схемы при достижении критической разности между входящими и выходящими из устройства токами.

Отличительная способность УЗО — защита человека при попадании под воздействие электрического тока и предотвращение возгораний из-за нарушений в электропроводке.

УЗО не обладает возможностью отключения сверхнормативных токов, проходящих через него, и само может выйти из строя при их возникновении, поэтому его используют в комплексе с автоматическим выключателем, наделенным этой функцией.

Иными словами, в чем отличие УЗО от автоматического выключателя? Автоматический выключатель должен защищать электрическую проводку, а УЗО отключает напряжение при утечке тока на землю мимо электропроводки или мимо подключенных в сеть приборов. УЗО реагирует на эту утечку тока. Оно срабатывает, если ток пошел мимо электропроводки или электроприбора и отключает сеть. Повторимся, что токи утечки обычно имеют малые значения, поэтому защищающие от короткого замыкания и перегрузки обычные автоматические выключатели на токи утечки не реагируют. УЗО защищает от пожара из-за замыкания и тлеющей изоляции и от поражения током людей. Допустим, если в электрическом приборе нарушается изоляция токоведущих проводов, они начнут пропускать ток на корпус. То есть корпус прибора находится под напряжением. Прикоснуться к такому прибору — все равно что прикоснуться к оголенному проводу. При этом прикосновении возникает ток замыкания с землей, и если прибор не имеет заземления, то током ударит человека. Наверняка многие ощущали нечто подобное, извлекая, например, влажное белье из незаземленной стиральной машины в ванной, хотя это «покусывание» — всего лишь влияние токов, возникающих за счет движущихся частей машины, а не результат тока утечки. Во многих домах и квартирах нет возможности заземлить корпуса электрических приборов, это не предусмотрено схемой проводки. От такого удара не сможет защитить никакой автоматический выключатель. Гарантию от поражения током в таких случаях дает применение УЗО.

Единый аппарат, сочетающий в себе функции УЗО и автоматического выключателя, — дифференциальный автомат УДО.

Для того чтобы обычный потребитель смог разобраться в многообразных моделях устройств защитного отключения, создана система классификации, которая основана на следующих характеристиках:

• принцип действия;

• количество полюсов (для однофазной сети применяют двухполюсные, для трехфазной четырехполюсные УЗО);

• номинальный ток, на который рассчитано устройство (УЗО выпускают на номинальный ток нагрузки 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100 А);

• дифференциальный ток, на который реагирует УЗО (ток утечки 10, 30, 100, 300, 500 мА);

• рабочее напряжение (УЗО, используемые в однофазной сети, выпускают на рабочее напряжение 230 В, а в трехфазной — 400 В);

• метод установки.

По типу дифференциального тока УЗО подразделяют на следующие виды:

• АС (реагируют на переменный ток утечки);

• А (реагируют на утечки переменного тока и постоянного пульсирующего);

• В (реагируют на постоянный и переменный ток);

• S (для обеспечения селективности имеют выдержку времени отключения);

• G (аналогично S, но имеют меньшую выдержку времени).

Принцип действия УЗО

По принципу действия различают электромеханические и электронные конструкции УЗО (рис. 13). Электронные имеют источник вспомогательного питания, обеспечивающий работу электронной схемы, а электромеханическим он не нужен.

Рис. 13. Электрические схемы УЗО: а — электромеханическое УЗО без блока питания; б — электронное УЗО с блоком питания

Работа УЗО на электронных компонентах зависит от напряжения сети. Из-за конструктивных особенностей при обрыве нулевого провода устройство не может выполнить свои функции, ведь для отключения возникшего тока утечки необходимо питание логической схемы сравнения токов со встроенным усилителем. А при обрыве нулевого провода блок питания запитан не будет, при этом фазный ток через пробой изоляции будет стекать через пострадавшего на землю. Поэтому такие устройства считаются менее надежными, чем электромеханические.

Электромеханические же УЗО срабатывают непосредственно от тока утечки и используют не электрическую энергию питающей сети, а механический потенциал взведенной заранее пружины. Поэтому электромеханические УЗО в аналогичной ситуации успешно выполняют свою функцию. Так, при обрыве нулевого провода в случае неисправности ток утечки вначале будет протекать сквозь тело человека, но через короткий момент, необходимый для срабатывания электромеханического устройства, произойдет защитное отключение. Поскольку этот промежуток времени меньше, чем период наступления фибрилляции сердца, то можно считать, что защитная функция электромеханического УЗО выполняется.

Стандартные значения времени отключения при работе УЗО при появлении дифференциального тока показаны в таблице 3.

Скорость срабатывания (временной интервал) отключения УЗО

Таблица 3

Порог срабатывания дифференциального органа

Важно выбирать УЗО по току ограничения утечки. Приборы, работающие во влажных комнатах, необходимо подключать к устройствам защитного отключения с порогом срабатывания (чувствительностью) 10 мА. Для обычных жилых помещений достаточно выбирать номинал в 30 мА.

Защита зданий от возгорания за счет нарушения изоляции электропроводки обеспечивается работой дифференциального органа, настроенного на 100 или 300 мА, в зависимости от конструкции и материалов строения.

Все приборы УЗО можно разделить на 2 условные группы:

• обладающие возможностями регулировки порога срабатывания дифференциального органа;

• без настроек.

Корректировку приборов первой группы можно проводить дискретно или плавно. Однако регулирование срабатывания дифференциального органа для домашних приборов не требуется.

Количество полюсов УЗО

Поскольку УЗО работает на сравнении токов, проходящих через дифференциальный орган, то число полюсов у прибора совпадает с количеством токоведущих проводников.

В отдельных случаях можно использовать устройство защитного отключения с четырьмя полюсами для работы в двухпроводной или трехпроводной сети. При этом надо оставить в резерве свободные полюса фаз. Прибор будет выполнять свои функции, реализуя собственные возможности не полностью, а частично, что экономически невыгодно.

Ток нагрузки, проходящий через УЗО

Каждый вид УЗО выпускают для обработки тока определенной формы колебаний. Для обозначения этой характеристики на корпусе делаются буквенные надписи и/или графические изображения типа прибора.

УЗО типов А и АС реагирует как на медленное нарастание дифференциального тока, так и на быстрое, скачкообразное его изменение. Причем тип АС наиболее всего подходит для использования в обычных бытовых условиях, потому что он предназначен для защиты потребителей, питающихся переменным синусоидальным током.

Приборы типа А используют в схемах, в которых проводится регулировка нагрузки за счет обрезания части синусоиды, например изменения скорости вращения электродвигателей тиристорными или симисторными преобразователями напряжения.

Приборы типа В эффективно работают там, где используется электрооборудование, требующее применения токов разной формы. Чаще всего их устанавливают на промышленных производствах и в лабораториях.

Устройство защитного отключения подключается к работе вместе с автоматическим выключателем для защиты от перегрузок по току. Подбирая их номиналы, следует учесть, что автомат наделен функциями теплового расцепителя и электромагнита отключения.

При токах, превышающих номинальные значения автоматического выключателя до 30 %, работает только тепловой расцепитель, но с задержкой отключения порядка часа. Все это время УЗО будет подвергаться воздействию завышенной нагрузки и может сгореть.

По этой причине его номинал желательно использовать на одну величину больше, чем у автомата.

Устройства типа G работают со временем срабатывания порядка 0,06÷0,08 с.

УЗО типа S и G позволяют обеспечивать принцип избирательности для формирования каскадных схем защиты с недопустимыми токами утечек и созданием алгоритма определенной очереди отключения потребителей.

В целях увеличения продаж производители стали наделять УЗО функцией защиты подключенной электрической схемы от перегрузов и сверхтоков коротких замыканий. Это уже другое устройство, называемое дифференциальным автоматом, о котором несколько слов скажем ниже.

Дополнительные функции УЗО

Способность УЗО защищать человека от попадания под действие электрического тока постоянно совершенствуется производителями. Они наделяют эти приборы все бо́льшими возможностями, подключают к ним дополнительные элементы и аксессуары, создают корпуса с различными степенями защиты от воздействия окружающей среды.

В разделе «Схемы подключения УЗО к сети» приведены основные схемы.

Маркировка и метод установки УЗО

Рис. 14. Пример маркировки УЗО

УЗО (примеры маркировки показаны на рис. 14) изготавливают в разнообразных корпусах для стационарного крепления в электропроводку и переносные.

Приборы с креплением на DIN-рейку устанавливают в электрические щитки, расположенные в подъезде или квартире.

Встроенная в стену УЗО-розетка обеспечивает безопасность человека при пользовании им любого подключенного к ней электроприбора.

УЗО-вилка, соединенная проводом с одним проблемным прибором, защищает при эксплуатации в местах с различными условиями окружающей среды.

Что такое УЗО-Д

Производители учли недостатки предыдущих конструкций и наладили выпуск приборов с блоками питания, которые обеспечивают работу устройства при снятом с него напряжении.

Такие УЗО маркируют буквой Д и обозначают УЗО-Д. Они могут отключать напряжение при отсутствии питания с установленной выдержкой времени или без нее.

При этом их наделяют способностью:

• выполнения автоматического повторного включения (АПВ) схемы под нагрузку при возобновлении напряжения;

• запрета АПВ.

УЗО-Д могут быть наделены возможностью селективной работы, необходимой для устройств, использующих автоматическое включение резерва (АВР) при исчезновении основной линии электропитания. Такие приборы маркируют буквами S и G. Они отличаются продолжительностью задержки на срабатывание. УЗО-Д типа S обладает бо́льшим временем, чем тип G.

Схемы подключения УЗО к сети

Схема подключения однофазного УЗО к двухпроводной сети (рис. 15). Для обозначения входных клемм фазы и нуля делают надписи «1» и «N», а выходных — «2» и «N». Для устройств, использующих электронную базу, важно правильно подключить нейтральный провод и не ошибиться с полярностью. В противном случае высока вероятность повреждения составляющих деталей электронной схемы.

Рис. 15. Схема подключения двухполюсного УЗО для защиты однофазной схемы

Конструкция прибора предусматривает возможность периодического его тестирования во время работы для определения исправности. С этой целью установлена кнопка «Т», при включении которой через токоограничивающий резистор и замкнутый контакт создается цепочка для протекания части тока, влияющей на возникновение дисбаланса магнитных потоков, обеспечивающего отключение защиты. Если на УЗО под напряжением нажата кнопка тестирования «Т», а отключения не произошло, это однозначно указывает на неисправность устройства.

При ручном включении УЗО в этой схеме замыкаются сразу 3 контакта:

• токовода фазы;

• токовода нуля;

• цепи тестирования электронной схемы.

При возникновении токов утечек и срабатывании защиты эти же три контакта автоматически разрывают свои цепочки.

Схема подключения трехфазного УЗО к четырехпроводной сети с общей нейтралью (рис. 16). За основу монтажа трехфазных УЗО взята предыдущая схема. Здесь также надо соблюдать полярность каждой фазы и нуля. Для этого к нечетным клеммам подключают входные цепи, а к четным — выходные.

Рис. 16. Схема подключения четырехполюсного УЗО для защиты трехфазной схемы

Такое УЗО работает при возникновении дисбаланса магнитных потоков, создаваемых токами от всех четырех токопроводов.

Схема подключения четырехполюсного УЗО к трем однофазным сетям с общей нейтралью (рис. 17). Эта разработка позволяет одним устройством защищать три однофазные электрические схемы.

Для этого достаточно выбрать место установки, позволяющее использовать шину для подключения к выходу защиты нейтрали для ее разделения по сетям № 1, 2, 3.

Рис. 17. Схема подключения четырехполюсного УЗО для защиты трех однофазных схем

Схема подключения четырехполюсного УЗО к трехфазной сети без нейтрали (рис. 18). При таком подключении лучше использовать электромагнитные конструкции с механическими расцепителями. У статических моделей для работы необходима подача напряжения на блок питания. Он может быть подключен между фазным и нулевым проводами.

Рис. 18. Схема подключения четырехполюсного УЗО для защиты трехфазной схемы без нейтрали

К тому же отсутствие нулевого потенциала исключает функцию периодического тестирования исправности прибора под напряжением, что не совсем удобно. Поэтому такое подключение требует проведения доработок внутренней конструкции.

Схема подключения четырехполюсного УЗО к однофазной сети (рис. 19). Это не очень рациональный способ, но к нему прибегают при последовательном монтаже вначале однофазной сети с последующим добавлением к схеме еще двух электрических цепей для общей защиты, которые будут создаваться через определенное время.

Рис. 19. Схема подключения четырехполюсного УЗО для защиты однофазной схемы

В этом случае важно, чтобы фаза была подключена строго на тот токовод, через который проводится тестирование УЗО в рабочем состоянии. Для этого достаточно при включенных силовых контактах с нажатой кнопкой тестирования «прозвонить» сопротивление между входом каждой фазы и нуля.

Делать это необходимо на демонтированном УЗО без напряжения. На двух клеммах сопротивление будет соответствовать бесконечности благодаря разорванным контактам, а на одной покажет величину сопротивления токоограничивающего резистора. К этой клемме и следует подключаться.

Схема защищенного подключения УЗО. В начале раздела неоднократно отмечалось, что УЗО не имеет встроенной защиты от перегрузки и токов коротких замыканий, которые могут возникнуть в любой момент и сжечь устройство.

УЗО надо защищать. Поэтому перед каждым УЗО необходимо монтировать автоматический выключатель с установкой, обеспечивающей работоспособность и сохранность УЗО (рис. 20).

Автоматический выключатель спасает УЗО от токов перегрузки, а еще защищает от трех видов КЗ, которые могут возникнуть в схеме при нарушениях изоляции:

• между выходным фазным проводом устройства 3 с входным нулевым проводом 2;

• выходным нулевым проводом 4 с входным фазным проводом 1;

• между выходными проводами 3 и 4.

Рис. 20. Схема подключения двухполюсного УЗО с автоматическим выключателем

Если в первых двух случаях ток короткого замыкания проходит только по одному токопроводу, расположенному внутри корпуса УЗО, то при третьем нагружаются обе магистрали. Этот вид замыкания самый опасный.

Дифференциальные автоматы в такой защите не нуждаются, она у них встроена. Поэтому стоимость этих приборов выше. Схема подключения дифференциального автомата не требует дополнительной установки автоматического выключателя.

Надежная и длительная работа УЗО и дифференциального автомата обеспечивается правильным подключением, учитывающим конкретные условия эксплуатируемой схемы, точным выставлением уставок на срабатывание, обеспечивающих защитные функции.

Устройство защитного отключения электроаппаратуры от перепадов напряжения в сети 220 В, реле напряжения

В настоящее время вопрос о стабильном значении напряжения электросети стоит достаточно остро. Сетевые организации не спешат делать реконструкцию и модернизацию линий электропередач, подстанций и трансформаторов. Тем временем ситуация только усугубляется, поэтому колебания напряжения в наших сетях явление частое.

Значение напряжения должно быть в пределах 220 В при однофазном энергоснабжении и 380 В при трехфазном. Перепады напряжения пагубно влияют на электроприборы. Например, из-за низкого напряжения может сгореть холодильник или кондиционер (компрессор не запустится и перегреется), сильно снижается мощность микроволновки, тускло светят лампы накаливания. Ну а повышенное напряжение просто убивает большинство бытовых электроприборов. Многие слышали об «отгорании нуля» в многоэтажках и о том, как после этого целыми подъездами носят бытовую технику в мастерские на ремонт.

Причины возникновения колебаний напряжения в сети бывают разные:

• замыкание одной из фаз на нейтральный провод, в итоге в розетке 380 В;

• отгорание (обрыв) нуля, в итоге напряжение будет тоже стремиться к 380 В;

• неравномерное распределение нагрузки по фазам (перекос), в итоге на наиболее загруженной фазе напряжение снижается, и если к ней подключены холодильник и кондиционер, то высока вероятность, что они выйдут из строя.

Решать проблему скачков напряжения в сетях помогают специальные устройства — реле контроля напряжения (рис. 21 а, б). Принцип действия таких реле достаточно прост — электронный блок «следит», чтобы напряжение находилось в заданных пределах, и при отклонениях сигнализирует исполнительному механизму (силовой части), который отключает сеть. Через заданное время все бытовые реле контроля напряжения включаются автоматически. Для обычных потребителей достаточно задержки в несколько секунд, но для компрессорных холодильников и кондиционеров нужна задержка в несколько минут.

Рис. 21, а, б. Внешний вид устройств защитного отключения электроаппаратуры от перепадов напряжения, реле напряжения

Реле контроля напряжения бывают однофазные и трехфазные. Однофазные отключают одну фазу, а трехфазные — одновременно все три.

При трехфазном подключении в быту следует применять однофазные реле напряжения на каждую из заходящих фаз, чтобы колебания напряжения на одной фазе не привели к отключению других фаз. Трехфазные реле напряжения используют для защиты двигателей и других трехфазных потребителей.

Рассмотрим несколько примеров приборов защиты от перенапряжений.

Реле напряжения ТМ DigiTop

Выпускается несколько серий приборов с защитой от скачков напряжения.

Реле напряжения серии V-protektor предназначено только для защиты от перепадов напряжения. Выпускается на номинальные токи 16, 20, 32, 40, 50, 63 А (рис. 22, а) в однофазном исполнении, имеет встроенную термозащиту от перегрева, срабатывающую при 100 °C. Верхний порог срабатывания от 210 до 270 В, нижний — от 120 до 200 В. Время автоматического включения от 5 до 600 с.

Есть и трехфазное реле напряжения V-protektor 380, достаточно компактное — 35 мм (два модуля), но максимальный ток в фазе не более 10 А (рис. 22, б).

Рис. 22 а, б. Внешний вид реле напряжения ТМ DigiTop однофазного на 63 А (а) и трехфазного (б) на 10 А

На однофазное реле напряжения Protektor гарантия 5 лет, на трехфазное реле — только 2 года. Схема подключения реле напряжения V-Protektor DigiTop показана на рис. 23.

Рис. 23. Монтажная и электрическая схемы подключения реле напряжения V-Protektor DigiTop

DigiTop выпускает и совмещенное в одном устройстве реле напряжения с контролем тока VA-protektor. Помимо защиты от перенапряжений прибор обеспечивает и ограничение по току (мощности). Выпускают на номинальные токи 32, 40, 50 и 63 А. Все параметры по напряжению такие же, как и у V-protektor. По номинальному и максимальному току VA контролирует нагрузку, при превышении номинального тока отключает сеть через 10 мин, а максимального — через 0,04 с. На дисплее прибора отображается и напряжение, и ток. Гарантия на VA-protektor 2 года.

Рис 24 а, б. Внешний вид реле напряжения с контролем тока VA-protektor на 32 А (а) и 63 А (б)

Рис. 25 а, б. Внешний вид многофункционального реле МР-63 (а), схема подключения (б)

Ну и самый продвинутый из серии реле напряжений от ТМ DigiTop — многофункциональное реле МР-63 (рис. 25, а). Собственно, все то же самое, что и у предыдущего VA-protektor, только МР-63 показывает, помимо тока и напряжения, еще и активную мощность. Схема подключения дана на рис. 25, б.

УЗМ-51М. Устройство защиты многофункциональное

Устройство защиты многофункциональное УЗМ-51М (рис. 26) рассчитано на ток до 63 А и предназначено для отключения оборудования при выходе сетевого напряжения за допустимые пределы (менее 160 В и более 280 В), а также защиты подключенного оборудования от разрушающего воздействия мощных скачков напряжения, вызванных электромагнитными импульсами грозовых разрядов или срабатыванием близко расположенных и подключенных к этой же сети электродвигателей, магнитных пускателей или электромагнитов.

Рис. 26. Внешний вид устройства защиты многофункционального УЗМ-51М

Внимание! Устройство защиты многофункциональное УЗМ-51М не заменяет другие аппараты защиты (автоматические выключатели, УЗИП, УЗО и пр.)

УЗМ-51М занимает 2 модуля на DIN-рейке (ширина 35 мм). При стандартном исполнении температура эксплуатации УЗМ от –20 °C до +55 °C, поэтому устанавливать в щите на улице его не рекомендуется. Максимальный предел по верхнему отключению напряжения 290 В, нижний порог срабатывания 100 В. Рекомендуемое на УЗМ-51М максимальное (верхнее) значение напряжения — 250 В, нижнее значение — 180 В.

Время повторного включения или задается самостоятельно, или 10 с, или 6 мин. Может использоваться в сетях с любым типом заземления. Схемы подключения УЗМ-51М показаны на рис. 27.

Рис. 27. Два варианта подключения УЗМ-51М

Производится еще два типа однофазных реле напряжения — УЗМ-50М и УЗМ-16. Главное отличие УЗМ-50М (рис. 28) от УЗМ-51М, пожалуй, только в том, что у последнего можно выставить пределы срабатывания самостоятельно, а в УЗМ-50М настройка жесткая, по верхнему пределу напряжения — 265 В, а по нижнему — 170 В.

Рис. 28. Внешний вид однофазного реле напряжения УЗМ-50М

УЗМ-16 рассчитано на ток 16 А (рис. 29), поэтому его ставят только на отдельный электроприемник. Например, чтобы не ожидать 6 минут, пока включится УЗМ-51, холодильник можно подключить через УЗМ-16, на котором устанавливают задержку на включение 6 мин, а на основном УЗМ-51М в 10 с.

Также выпускается трехфазное реле напряжения УЗМ-3-63, такие реле используют в основном для защиты двигателей.

Рис. 29. Внешний вид однофазного реле напряжения УЗМ-16

УЗМ не нужно включать с контактором (см. раздел «Контакторы»), как это обычно делают с другими реле напряжения.

Пожалуй, единственный недостаток в УЗМ-51М по сравнению с другими реле напряжения — это отсутствие индикации напряжения. Но и разница в цене между УЗМ и реле напряжения с контактором позволяет купить и поставить вольтметр отдельно.

Реле напряжения РН-111, РН-111М, РН-113

Реле РН-111 (рис. 30, а) и РН-111М (рис. 30, б) по параметрам практически идентичны, главное различие в том, что у реле РН-111М есть индикация напряжения, а у РН-111 ее нет.

Рис. 30, а, б. Внешний вид реле напряжения РН-111 (а), РН-111М (б)

Верхний предел напряжения от 230 до 280 В, нижний — от 160 до 220 В. Время автоматического повторного включения от 5 до 900 с. Варианты подключения реле напряжения РН-111 показаны на рис. 31.

Рис. 31. Варианты схемы подключения реле напряжения РН-111

Рассчитаны РН-111 на небольшие токи до 16 А, или мощность до 3,5 кВт. Для подключения более высокой нагрузки РН-111 можно включать совместно с контакторами. Схема подключения реле напряжения с контактором показана на рис. 32.

Это значительно увеличивает стоимость, так как хороший контактор стоит очень дорого. Понадобится большее количество модулей в щитке, а также автомат для защиты катушки контактора. Вышеуказанная схема подключения реле напряжения с контактором для РН-111 справедлива для любого другого реле с учетом особенностей его схемы.

Реле РН-113 (рис. 33, а) по сравнению с РН-111 улучшенное, диапазоны по напряжению и время АПВ такие же, как у РН-111, но максимальный ток, на который можно включать РН-113, до 32 А, или, если по мощности, до 7 кВт. Схема подключения реле напряжения РН-113 показана на рис. 33, б.

Рис. 32. Схема подключения реле напряжения РН-111 с контактором

Рис. 33, а, б. Внешний вид (а) и варианты схемы подключения реле напряжения РН-113 (б)

В целях пожарной безопасности РН-113 необходимо подключать с контакторами не более 32 А, без контакторов максимум на 25 А, так как контакты у РН-113 достаточно слабые для провода сечением 6 мм², а именно такое сечение необходимо для подключения на 32 А.

Контакторы

Что собой представляет контактор? Это дистанционный аппарат, который используется при частых включениях и отключениях нагрузки силовых электрических цепей. Проще говоря, контактор — коммутационное устройство с самовозвратом. Отметим, что контакторы не могут защитить всю электрическую цепь от нестандартных режимов из-за того, что в устройстве нет защитных элементов. Контакторы лишь обеспечивают частое включение и отключение с дистанционного управления ими. Впрочем, есть множество производителей, которые делают самые разные устройства по надежности, функциональности и т. д., и прежде чем выбирать аппарат, нужно выяснить все необходимые характеристики.

Устройство контактора. Контактор — это реле с мощными контактами, которое предназначено для работы на больших токах, бо́льших, чем допустимо для обычных реле. Диапазон рабочих токов обычных реле примерно в 1—30 А, контакторы легко могут оперировать с токами, измеряемыми десятками, а то и сотнями ампер.

Конструкция этих реле содержит электромагнитную систему, силовые контакты и дугогасительную систему.

Принцип работы аппарата следующий (рис. 34): на катушку управления устройства подается напряжение, сердечник втягивается и контакт замыкается (или же размыкается, что зависит от исходного положения каждого контакта). При выключении происходит обратный процесс.

Рис. 34. Принципиальная схема работы контактора

Дугогасительная система устройства гасит электрическую дугу, которая возникает при размыкании контактов.

Отметим, что на контакторы можно устанавливать дополнительные модули: приставки задержки времени, тепловые реле, блокировку. Совмещая реле со вспомогательными устройствами, можно получить более функциональный аппарат.

Основные характеристики контакторов. Основные характеристики, которыми в первую очередь следует руководствоваться при выборе устройства, следующие: номинальное напряжение питания катушки, величина тока коммутируемой нагрузки, количество и материал контактов, наличие системы гашения электродуги.

По напряжению главной электрической цепи контакторы делят на группы с напряжением 220, 440 и 380, 660 В. Отметим, что устройства могут иметь от 1 до 5 главных полюсов.

Рассмотрим серию контакторов ABB ESB. Это самая распространенная серия и примечательна она тем, что разработана специально для «домашней» автоматики, то есть устанавливается в обычные щитки на обычную DIN-рейку и имеет такие же габариты, как обычные автоматы. Серия снабжена выпрямителем, который питает катушку постоянным током, из-за чего она не должна гудеть. А некоторые из устройств серии содержат даже импульсный блок питания, за счет чего диапазон питающих напряжений расширяется.

Маркируется серия контакторов следующим образом: ABB ESB-ХХ-YZ. ESB — это название серии. XX — это ток каждого контакта (20, 24, 40 и 63 А). Y — количество контактов на замыкание, Z — количество контактов на размыкание. Например, ESB 24–22 (рис. 35, а) предусматривает ток в 24 А и по два контакта на замыкание и на размыкание.

А ESB 24–40 (рис. 35, б) имеет 4 контакта на замыкание с током по 24 А.

Рис. 35, а, б. Внешний вид контакторов ESB 24–22 (а) и ESB 24–40 (б)

Контакторы с током в 20 А занимают всего один DIN-модуль, с током в 24 А — два модуля, а с током в 40 и 63 А — три модуля на DIN-рейке. Ну и отметим, что катушка на постоянном токе имеется, только начиная с двухмодульных контакторов (от 24 А).

Электромонтажные изделия

Оборудование для электромонтажных работ

Невозможно представить выполнение качественных электромонтажных работ без электромонтажных изделий. Они существенно облегчают прокладку электрических и информационных сетей, помогают правильно коммутировать линии, дают возможность надежно закрепить силовые кабели и уберечь их от нежелательных деформаций. Электромонтажные изделия применятся на всех этапах монтажа, знание особенностей их применения — признак высококвалифицированного инженера-электрика и электромонтажника.

Прокладка внутренних и наружных сетей, установка распределительных шкафов, правильная коммутация проводки — все эти процедуры требуют применения различных удобных «фишек», позволяющих пометить одноименные кабели и соединить их быстро и удобно, закрепить проводку на стене или в стене, в потолке или в полу, установить распаечные коробки и распределительные шкафы, выполнить электрическую изоляцию.

К числу электромонтажных изделий относятся материалы и инструменты, применяемые для выполнения работ по монтажу. Это электромонтажные коробки, различные материалы для монтажа, электроизоляция, кабельные лотки и стойки, разнообразные шкафы, а также указатели, знаки и сигнальная лента.

Наиболее распространенные электромонтажные материалы:

• модульные заглушки;

• держатели шин;

• клеммники;

• DIN-рейки, гребенки, шины;

• наконечники, гильзы;

• кабельные хомуты;

• электроустановочные изделия (липкие площадки);

• пластиковые скобы, зажимы, термоусадочные трубки;

• монтажные коробки.

Ассортимент товаров, которые делают монтаж электрических сетей удобным и уменьшают риск ошибок или повреждений готовой трассы, постоянно растет. В небольшой главе невозможно перечислить все удобные приспособления, которые можно применять при монтаже электрических сетей. Если вы решили заменить проводку или проложить новые линии, лучше приобрести все необходимые электромонтажные изделия и инструменты у производителя.

Модульные заглушки

Модульные заглушки (рис. 36) предназначены для защиты от прикосновения к токоведущим частям в шкафах при использовании модульного оборудования. Заглушки органично сочетаются с корпусами электрощитов. Материал — пластик, не поддерживающий горение.

Рис. 36. Модульные заглушки

Преимущества:

• на поверхности заглушки имеются специальные надсечки, позволяющие вручную разделять заглушку на части кратно модулям.

• специальные фиксаторы позволяют надежно фиксировать заглушку в фальшпанели и без труда извлекать ее.

DIN-рейка

DIN-рейка — обобщенное название металлического профиля, применяемого в электротехнике. В зависимости от требований (вес, прочность, сила тока через клеммы заземления) выпускаются либо стальные гальванизированные, либо алюминиевые, сплошные или с регулярным шагом перфорации. Также есть DIN-рейки с предварительной насечкой для облегчения разделения на определенную длину. Существуют DIN-рейки в нескольких разновидностях, именуемых по схожести профиля буквами английского алфавита.

Используются DIN-рейки для крепления различного модульного оборудования (автоматических выключателей, УЗО и т. д.) в электрических щитах, шкафах или установочных коробках. Использование реек и минимизация элементов, применяемых в электротехнических изделиях, породили принципиально новый подход в изготовлении аппаратуры — в компактных корпусах типового размера помещаются весьма сложные аппараты и устройства, и все чаще со встроенными микроконтроллерами.

Рейка Ω-типа (рис.,37 а). Стандартная металлическая рейка шириной 35 мм специального корытообразного профиля с краями, выгнутыми наружу (отсюда название). Стандарт на эту рейку был разработан в Германии и впоследствии утвержден в качестве Европейского стандарта (EN).

Также выпускаются рейки уменьшенного формата, как по толщине, так и по ширине профиля, — такие рейки обычно используются для установки малогабаритных клемм, а не аппаратов.

Рейка C-типа (рис. 37, б). Концы рейки этого типа симметрично загнуты внутрь. Поэтому профиль такой рейки напоминает латинскую букву C. Рейку С-типа обычно используются для установки аппаратных зажимов, клеммных колодок и пр. Ширина рейки составляет 32 мм, высота 15 мм.

Рис. 37, а, б, в. DIN-рейка, тип Ω(а), тип C(б), G (в)

Рейка G-типа (рис. 37, в). В рейках G-типа концы загнуты внутрь. Один конец меньше и ниже другого, поэтому профиль такой рейки напоминает латинскую букву G. Рейки G-типа используются для установки аппаратных зажимов, клеммных колодок и т. д. Ширина рейки составляет 32 мм, высота длинного конца 15 мм, короткого — 9 мм.

Особенности применения DIN-реек

Согласно DIN 43880, для монтажной рейки ширина одного установочного модуля равна 17,5 мм. Межцентровое расстояние двух рядом расположенных модулей одинарной толщины устанавливается равным 18 мм. Расстояние между рядами реек (по вертикали) — 125 мм. Расстояние от фронтальной плоскости монтажной рейки до фронтальной плоскости лицевой поверхности установочного на рейку модуля не должно превышать 44 мм, при этом расстояние до плоскости защитного материала модуля не должно быть меньше 47 мм.

Соединительная шина «гребенка» для автоматов

В народе их называют просто «гребенками», а в каталогах производителей встречается наименование гребенчатая, или распределительная шина (рис. 38).

Рис. 38. Гребенчатая, или распределительная шина

Как правило, электропитание жилых помещений однофазное, следовательно, на все автоматы нужно подать питающую фазу.

Стандартный и распространенный вариант — это с помощью провода марки ПВ (можно использовать и жесткий ПВ-1, и гибкий ПВ-3) сделать перемычки и соединить автоматы шлейфом.

Все просто и надежно, но с точки зрения удобства и эстетики есть некоторые недостатки:

• перемычки часто мешают подключать электрооборудование, находящееся на DIN-рейке уровнем выше;

• лишние провода в щитке придают ему не очень эстетичный и аккуратный вид;

• значительно увеличивается время монтажа (ведь нужно измерить провода по длине, выгнуть, зачистить, выбрать наконечник, опрессовать с помощью пресс-клещей и т. п.).

Более современным, быстрым и эстетичным вариантом будет применение соединительных шин (гребенок), правда, нужно будет заранее разобраться в их обозначении и маркировке, чтобы приобрести именно то, что нужно, так как этот вариант недешевый.

Классификация и параметры гребенчатых шин

По количеству полюсов: однополюсные 1Р (L1), двухполюсные 2Р (L+N или L1+L2), трехполюсные 3Р (L1+L2+L3) и четырехполюсные 4Р (L1+L2+L3+N).

По количеству устанавливаемых модулей выпускаются на 12, 24, 36, 48 и 60 модулей. Ширина одного модуля гребенки составляет 18 мм.

По типу контактов:

• штыревой, или зубчатый (Pin или Tooth);

• вилкообразный (Fork).

Штыревой (зубчатый) контакт универсален и подходит практически для любого модульного аппарата защиты.

Вилкообразные контакты подходят не для всех, а только для зажимов, подключаемых под затягиваемый винт, как в автомате АВВ серии S233R.

Конструкция соединительных гребенчатых шин

Однополюсная гребенка состоит из одной сплошной медной пластины прямоугольного сечения (шины), на которой через определенное расстояние выполнены ответвления для параллельного подключения модульных автоматов, УЗО, дифавтоматов, контакторов (например, КМ-40). Все это помещается в специальный пластиковый корпус из негорючего материала.

В остальных типах все аналогично, только вместо одной шины используются две, три или четыре, то есть на каждый полюс своя шина.

В трехполюсной гребенке, соответственно, три медные шины, размещенные в одном корпусе. Каждая шина вставляется в свою направляющую, между ними имеется изоляция в виде перегородки из пластика.

Подключение защитных автоматов с помощью гребенки

Существуют защитные автоматы с одинарным и двойным зажимами для проводов. Большинство выпускаемых автоматических выключателей с одинарным зажимом.

У некоторых автоматов имеются двойные зажимы для проводов. Например, у автомата от известной фирмы АВВ в первый зажим можно вставить питающий провод (фазу), а во второй — распределительную шину с вилкообразными контактами.

Достоинства и недостатки гребенчатых шин

1. Качественное и надежное соединение. Это является главным достоинством, так как, используя соединительную шину, количество соединений уменьшается в 2 раза. При использовании перемычек из проводов в одном зажиме аппарата защиты будет находиться два провода, а при использовании гребенки — всего один зубец.

Некоторые монтажники решают этот вопрос следующим способом — делают соединение автоматов не отдельными перемычками, а из сплошного провода без разрыва.

2. Сечение шины. Сечение медной шины составляет 16 мм². Представьте, сколько времени и сил уйдет на изготовление перемычек из проводов подобного сечения, а также какое качество соединения будет в зажиме автомата при использовании двух таких проводов. Хотя для внутреннего монтажа в щитке достаточно провода сечением, равным сечению вводного кабеля.

3. Быстрота монтажа.

Теперь рассмотрим недостатки использования гребенки, так как они тоже имеются.

1. Замена автоматического выключателя. Основным недостатком является проблема при замене одного из автоматов. Чтобы это сделать, сначала нужно обесточить весь ряд автоматов, затем снять всю гребенку, а затем менять автомат, так как иначе невозможно снять автомат с DIN-рейки.

2. Добавление дополнительных автоматов в щиток. Представьте, что решили добавить в щиток дополнительный автомат, а гребенка уже отмерена на существующий ряд. В таком случае новый автомат можно запитать только перемычкой или приобретать новую гребенку.

Решение проблемы — это заблаговременно установить и запитать в щитке резервные автоматы со стандартными номиналами — 10 А и 16 А.

Клеммные блоки и клеммы

Электромонтажные, строительные, винтовые, самозажимные и пружинные клеммные блоки и клеммы для соединения проводов и силовых кабелей.

Строительно-монтажные клеммы — отличный способ осуществления электромонтажа. Они позволяют экономить время при монтаже электропроводки, установке стационарного или встроенного электрооборудования, удобны в эксплуатации, а также имеют ряд полезных электротехнических характеристик.

Клеммы строительно-монтажные

Электромонтажные клеммные блоки. Клеммники могут быть различных размеров, в зависимости от размера соединяемого провода. Клеммы строительные применяются для соединения проводов площадью поперечного сечения от 0,75 до 35 мм² с различной токовой нагрузкой: до 30 А при корпусе из РА66, до 100 А при поликарбонатном корпусе PС со степенью горючести UL94V-2.

Конструктивно клеммники для кабеля выполняются в виде корпуса из негорючего материала, в который встроены металлические или латунные (в зависимости от модели) контактные гильзы с винтовыми зажимами (рис. 39).

Рис. 39. Зажимы контактные винтовые

Различают два типа клеммников — стандартные, с открытыми винтовыми клеммами для жестких одножильных проводов, и клеммники с флажками для защиты мягкого многожильного провода и надежного плотного прижима.

Главным преимуществом клеммных колодок, в сравнении со скруткой или пайкой, бесспорно, является скорость и надежность монтажа. Применение клемм позволяет значительно сократить общее время как монтажных работ, так и работ по дальнейшему обслуживанию сетей. Вторым преимуществом можно назвать возможность соединения одножильных и многожильных проводников различного сечения.

В зависимости от места установки и требований к соединению, выпускаются клеммники одноразовые, то есть не допускающие обратного изъятия провода, и многоразовые (рис. 40), в которых провод фиксируется путем отведения специального зажима.

Рис. 40. Клеммник многоразовый

В клеммниках многоразового использования для фиксации провода есть рычажок, как правило, оранжевого цвета. Он позволяет с легкостью разъединить контакт при переналадке схемы или проведении тестирования цепи. Каждый провод вставляется в отдельное разъемное гнездо. В основе клеммника применяется плоско-пружинный зажим, позволяющий фиксировать провода сечением до 4,0 мм². Чтобы осуществить монтаж с помощью такой клеммы, следует зачистить изоляцию провода примерно на 1 см, приподнять флажок-зажим, вставить провод и отпустить зажим — все, соединение готово!

Одноразовые клеммники предназначены для однократного соединения, и только одножильных проводников (рис. 41). Можно соединять и многожильные, но перед этим их наконечники следует опрессовать. Многие электрики не используют клеммники, не желая нести дополнительные расходы, связанные с их приобретением. Особенно это касается многоразовых клемм, которые почти вдвое дороже неразъемных. При этом большинство забывает о том времени, которое будет сэкономлено при использовании подобных изделий. А, как известно, «время — деньги»

Рис. 41. Клеммы пружинные соединительные КПС

Клеммы с предохранителем (рис. 42). Существуют строительно-монтажные клеммные блоки с держателем предохранителя. Клемма с предохранителем оснащена встроенным держателем для стандартного стеклянного либо керамического предохранителя размером 5 × 20 мм. Данный тип соединения рекомендуется использовать при монтаже силовых и слаботочных цепей для дополнительной защиты электропроводки, либо для питания бытовых или промышленных электроприборов, не оснащенных встроенными предохранителями.

Рис. 42. Клеммы с предохранителем

Клеммы для распределительных коробок (рис. 43). Популярные клеммные зажимы предназначены для быстрого и удобного соединения и разветвления проводов при монтаже в распределительных коробках. Отлично соединяют одножильные провода любых материалов и диаметром от 0,5 до 2,5 мм².

Рис. 43. Клеммы для распределительных коробок

Чтобы удостовериться в том, что данная клемма обладает нужными характеристиками, достаточно просто посмотреть на корпус монтажной клеммы. Для удобства прямо на нем нанесена информация о необходимой длине снятия изоляции, подходящем диаметре проводов и допустимых нагрузках по току и напряжению.

Клеммы для распределительных коробок выполняются в поликарбонатном корпусе, с железными контактными площадками и стальными самозажимными прижимными пружинами, которые обеспечивают надежное соединение проводов без дополнительного инструмента и всего в одно движение.

Клеммные зажимы являются отличным решением для подключения проводов как из меди, так и из алюминия, в том числе и между собой. Для этого возможна поставка клеммников со специальной пастой, что является неоспоримым преимуществом данного вида соединения перед скруткой или пайкой.

Соединительные клеммные колодки питания для стационарных приборов. Для удобного монтажа на месте установки различного стационарного оборудования, например осветительного или вентиляционного, отлично подходят специальные клеммы питания.

Со стороны прибора они оснащены самозажимными контактами, что позволяет упростить процесс монтажа, и нажимными контактами для быстрого подключения на месте установки.

Для удобства каждая клемма ярко промаркирована, предусмотрены клеммы с различным количеством контактов для подключения от 2 до 5 проводов одновременно, что позволяет использовать их как клеммы для светильников, люстр, бра, вентиляторов, вытяжек и других приборов.

Все клеммники имеют удобные встроенные монтажные защелки, которые позволяют провести быструю установку на корпус прибора, также клеммники могут быть оснащены дополнительным выносным заземляющим контактом с отверстием под винт.

Барьерные клеммники (рис. 44). Барьерные клеммники являются отличным решением, когда необходима коммутация силовых и сильноточных цепей. Подходят для соединения кабеля различных размеров — от 0,5 до 100 мм².

Рис. 44. Барьерные клеммники

Применяющиеся как стационарно, так и в распределительных щитах, силовые клеммы производятся из поликарбоната черного цвета с медными контактными площадками и стальными винтовыми зажимами.

Клеммники на DIN-рейку (рис. 45). Клеммники для распределительных шкафов и щитов систем автоматического управления (САУ). Контакты клеммников для DIN-рейки могут быть двух видов: стандартные винтовые зажимы и пружинные зажимы.

Позволяют легко соединять проводники и обеспечивают надежный контакт. Колодки могут крепиться на DIN-рейках типов Ω и G. Конструкция соответствует международным стандартам IEC60947, IEC60079, UL1059, UL486E.

Разъемные клеммные блоки. Номенклатура разъемных клеммных блоков позволяет использовать провода сечением от 0,08 мм² до 16 мм² и обеспечивает широкий выбор конфигураций.

Винтовые клеммы для печатных плат. Стандартные клеммники с винтовыми зажимами, предназначенные для монтажа на печатную плату.

Рис. 45. Клеммники, установленные на DIN-рейку

Проходные клеммные блоки. Предназначены для установки в отверстия корпусов. Легко монтируются, характеризуются исключительно высокими нагрузочными способностями. Возможно использование провода сечением от 0,5 мм² до 95 мм².

Дюбель-хомуты

Дюбель-хомуты (рис. 46) позволяют быстро закрепить один или несколько кабелей на кирпичных, бетонных и прочих твердых поверхностях (стены, полы, потолки, ниши).

Рис. 46. Дюбель-хомуты

Кабельные хомуты

Кабельные хомуты предназначены для прочного стягивания нескольких проводов в один пучок. Материал — первичный полиамид 66 (PA66). Температурный диапазон от –40 °C до +80 °C. Черные хомуты — с добавками для защиты от УФ-излучения.

Рис. 47. Кабельный хомут с многоразовым замком

Принцип работы замка кабельного хомута. Устройство замка кабельного хомута (рис. 48) предусматривает наличие корпуса замка в виде рамки (1) и прикрепленного к ней язычка (2) в виде скошенного клина. Со стороны соприкосновения со свободным концом хомута (3) язычок (2) имеет зубцы, расположенные противоположно зубцам (4) на самом хомуте. Когда свободный конец хомута заводится в рамку (1) замка, происходит сцепление разнонаправленных зубцов хомута и язычка, за счет чего хомут прочно удерживается в замке и не имеет возможности обратного хода.

Рис. 48. Принцип работы замка кабельного хомута

Отверстие позволяет крепить стянутые провода к поверхности установки с помощью саморезов, винтов или гвоздей. Устройство замка обеспечивает ступенчатую фиксацию хомута внутри него без возможности обратного хода.

Маркировочные площадки, кабельные бирки, кабельные маркеры

Маркировочные площадки и кабельные бирки (рис. 49, 50), а также кабельные маркеры позволяют быстро идентифицировать стянутый хомутом пучок проводов.

Рис. 49. Маркировочные площадки и кабельные бирки

Рис. 50. Кабельные маркеры

Самоклеящиеся площадки для кабельных хомутов

Предназначены для безвинтового крепления кабельных хомутов к поверхности установки. Материал — первичный полиамид 66 (PA66). Температура эксплуатации от –20 °C до +60 °C (рис. 51).

Рис. 51. Самоклеящиеся площадки для кабельных хомутов

Скобы пластиковые с гвоздем для круглых кабелей и проводов

Скобы пластиковые с гвоздем для круглых кабелей и проводов (рис. 52) предназначены для монтажа круглых кабелей и проводов на деревянных поверхностях и гипсокартоне (таблица 4). Материал гвоздя — закаленная сталь, материал скобы — полиэтилен.

Рис. 52. Скобы пластиковые с гвоздем для круглых кабелей и проводов

Таблица 4

Размеры пластиковых скоб с гвоздем для круглых кабелей и проводов

Аналогичные скобы есть для плоских кабелей.

Термоусадочные трубки (ТУТ)

Основная сфера применения термоусадочных трубок (рис. 53) — изоляция токоведущих проводов. Отличные электроизоляционные свойства и удобство монтажа позволяют успешно заменять ими обычную изоляционную ленту.

Сегодня можно приобрести термоусадочные трубки, которыми изолируются электрические контакты, провода, соединения кабелей и т. д. Цена на них вполне приемлема.

Популярность термоусадочных трубок как электроизоляционного материала обусловлена их главным свойством — способностью уменьшать диаметр (усадкой) под действием температуры (60—120 °C). После усадки трубка плотно охватывает предмет, тем самым обеспечивая отличную электромеханическую защиту.

Рис. 53. Термоусадочная трубка. D1 — начальный диаметр, D2 — диаметр после воздействия температуры, T — толщина стенки

Производители выпускают термоусадочные трубки различных цветов. Это позволяет использовать их не только в качестве изоляции, но и в качестве цветовой маркировки проводов и кабелей. Например, для маркировки трехфазной электрической цепи используют красный, желтый и зеленый цвета — ими маркируют соответствующие фазы. Для маркировки проводов заземления используется желто-зеленый цвет. Для маркировки проводов цепей постоянного тока используются красный (плюс) и черный (минус) цвета. Трубку не нужно усаживать на всю длину кабеля — достаточно усадить небольшой ее отрезок поверх изоляции на конец проводника. Такому маркеру не страшны ни внешние воздействия, ни высокие или низкие температуры, срок его службы превышает 20 лет, он отличается долговечностью, низкой стоимостью и простотой в использовании.

Основные характеристики термоусадочных трубок. Чтобы сделать правильный выбор, необходимо знать особенности этого изоляционного материала. Основные характеристики ТУТ следующие:

• коэффициент усадки (способность сжиматься в 2–6 раз);

• наличие клеевого слоя;

• устойчивость к агрессивной среде (термостойкие, химически стойкие, светостабилизированные, маслобензостойкие);

• состав полимера (ПВХ, полиолефины, эластомеры, фторполимеры и т. д.);

• цвет (могут быть как стандартного цвета, так и комбинированными — двухцветными).

Как пользоваться термоусадочной трубкой? Устанавливаются термоусадочные трубки достаточно просто, для этого не нужны специальные инструменты или умения. Основное, на что необходимо обратить внимание перед использованием термоусадочной трубки, — это диаметр. Стоит отметить, что изолировать провода с помощью таких трубок намного быстрее, чем с помощью изоляционной ленты, но ТУТ невозможно размотать, только срезать.

Подбирают термоусадочную трубку с таким расчетом, чтобы диаметр полностью усаженной трубки был меньше минимального диаметра изолируемого изделия.

К примеру, для изоляции проводов диаметром 3,5 мм можно использовать трубку с доусадочным диаметром 4,8 мм и максимальным послеусадочным диаметром 2,4 мм. Или трубку диаметром 6,4 мм, максимальный диаметр которой после усадки будет равен 3,2 мм. Необходимо отрезать отрезок нужной длины. Срез должен быть гладким и без заусенцев, в противном случае на месте неровного среза возможен разрыв. Кусок трубки надевают на изолируемый участок. После этого можно приступать непосредственно к усадке. Это лучше всего делать с помощью строительного фена. Если такого нет, можно воспользоваться горелкой, зажигалкой или другими подходящими инструментами. Усадка может осуществляться двумя способами — от середины трубки к ее краям или от одного края до другого. В противном случае трубка будет сморщиваться. Оптимальную температуру усадки можно узнать у продавца или подобрать опытным путем. Повышение температуры не влияет на скорость процесса, поэтому применять большую температуру бессмысленно, тем более что в случае перегрева трубки в ней могут образовываться пузырьки, она может обуглиться и даже разорваться.

Области применения клеевых термоусадочных трубок. Отличные противокоррозионные свойства клеевых термоусадочных трубок позволяют успешно использовать их в качестве гидроизоляционной и антикоррозионной защиты различного оборудования и материалов.

На внутренней поверхности специальных клеевых ТУТ имеется термоплавкий клеевой слой, который не только обеспечивает защиту оборудования от воздействия внешних факторов, но и герметизирует места сочленений, предотвращая влияние влаги на изолируемые материалы. В процессе усадки происходит равномерное распределение клея внутри, им заполняются неровности и пустоты. Если клеевая ТУТ села правильно, то она практически не поддается демонтажу. Это очень важно, например, для защиты пролегающего в земле электрического кабеля.

Специальная жесткая термоусадка используется для антикоррозионной и механической защиты тормозных шлангов и топливопроводов автомобилей.

Прочие термоусадочные материалы

Термоусадочные капы (рис. 54) используются для герметизации конца греющего кабеля. Трехкратная усадка кап дает возможность с легкостью подобрать нужный размер для изделий практически любой формы или с большим перепадом диаметров между двумя изделиями. Внутренняя поверхность капы покрыта клеем-расплавом, обеспечивающим надежную герметизацию после монтажа капы.

Рис. 54. Термоусадочные капы

Самоспекающаяся лента используется для ремонта повреждений пластмассовой или резиновой изоляции кабеля и провода напряжением до 1кВ, а также восстановления изоляции проводов, поврежденных при демонтаже прокалывающих зажимов с линии. Лента изготовлена на основе этиленпропиленового каучука, который вулканизируется при намотке и образует монолитную структуру. Участок изоляции кабеля, восстановленный лентой СП, не требует механического или температурного воздействия после наматывания.

Изолента

Самоклеящаяся электроизоляционная лента (изолента) предназначена для изоляции оголенных частей проводов и кабелей. Существует огромное количество разновидностей самоклеящихся лент. В зависимости от материала основы, можно выделить следующие основные виды.

• Слюдяные ленты предназначены для электроизоляции различных деталей и обмотки силовых кабелей. Эти ленты являются термостойкими и огнестойкими.

• Стеклотканевые ленты обладают наивысшей термостойкостью, хорошо впитывают смолы и лаки, сохраняют свойства при рабочих температурах до 200 °C.

• Ленты на основе полиэфирной, полиамидной, политетрафтор-этиленовой и эпоксидной пленок обладают хорошей термоустойчивостью.

• Ленты, армированные стекловолокном, характеризуются предельно низким растяжением, высокой прочностью на разрыв и стойкостью к проколам.

• Бумажные ленты обладают хорошими амортизирующими свойствами, стойкостью к проколам и ударам.

• Ленты на основе полиамидной пленки обеспечивают высокие диэлектрические свойства.

• Ленты на основе ацетатной ткани высокоэластичны и хороши для обертывания катушек трансформаторов, прекрасно впитывают электроизоляционные смолы и лаки, используются при рабочих температурах до 105 °C.

• Ленты на основе полиэфирной пленки тонкие, но прочные и долговечные, обладают превосходной устойчивостью к проколам и истиранию, стойкостью к химикатам, растворителям, влаге.

• Эпоксидные ленты обеспечивают высокую эластичность, износостойкость и термостойкость, выдерживают рабочие температуры до 155 °C.

• Полихлорвиниловая лента (ПВХ) изготавливается на основе пленки ПВХ с нанесенным на нее клеевым слоем. Качество этой разновидности ленты зависит от качества ПВХ-пленки, клея и собственно технологии производства. Более качественным продуктом является изолента из ПВХ-пленки класса А в сочетании с клеем на каучуковой основе. Такая изолента имеет высокую адгезию и повышенную эластичность, то есть хорошо клеится и тянется. Толщина пленок бывает разная: встречаются от 0,11 до 0,20 мм, также существуют изоленты с пламегасящим составом, то есть не поддерживающим горение.

Наконечники и соединители кабельные, концевые кабельные гильзы

Наконечники кабельные (рис. 55) предназначены для оконцевания проводов и кабелей. Соединители кабельные (рис. 56) предназначены для соединения двух и более кусков кабеля или провода. По силе пропускаемого через них тока наконечники и соединители кабельные делятся на слаботочные и силовые. Наконечники и соединители бывают медные и алюминиевые, болтовые и под опрессовку.

Рис. 55. Наконечники кабельные медные

Рис. 56. Соединитель кабельный болтовой

Слаботочные наконечники и соединители, как правило, изготовлены из меди, чаще всего листовой. Они могут быть изолированными и неизолированными. Диапазон сечений в основном от 0,5 мм² до 6 мм².

Резьбовые, или болтовые наконечники и соединители не требуют при монтаже наличия опрессовочного устройства или приспособления для опрессовки. Обжатие осуществляется посредством закручивания срывного болта или болтов. Материал изготовления — Аl 99,5 %, с луженой поверхностью. Предназначены для работы под напряжением от 10 до 30 кВ. Диапазоны сечений от 16 мм² до 400 мм².

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся условные обозначения наконечников под опрессовку.

1. Для наконечника кабельного медного: М; ТМ; Т; ТМЛ; Cu(o).

Т означает «трубка», исходный материал для изготовления наконечников. Также существуют разновидности наконечников под опрессовку, изготовленные из прутка, медного листа или литые. Л — луженый, М — медный. Cu(o) — также медный (Cu — медь), (о), как правило, означает, что наконечник под опрессовку.

2. Для наконечника кабельного алюминиевого примерно то же самое: А; ТА; Al(o).

Т — трубка, исходный материал для изготовления наконечников. А — алюминий, материал, из которого изготовлен наконечник. Al(o) — также алюминий, (о) означает, что наконечник под опрессовку.

Перед обжимом провод обычно помещают в рабочую поверхность наконечника, и там же и происходит его опрессовка в концевой кабельной гильзе (рис. 57), которая, как правило, типа или «квадрат», или «трапеция».

Рабочей поверхностью также может быть кольцо, вилка и т. д. Изолированные кабельные наконечники опрессовываются поверх изоляции. При выборе слаботочных наконечников, в том числе и концевых гильз, следует руководствоваться качеством изготовления. Если кабельный наконечник изолированный, то очень важно качество изготовления изоляции.

Рис. 57. Гильза медная луженая ГМЛ

Сильноточные медные кабельные наконечники и соединения (ТМЛ — трубчатые медные луженые или ТМ — трубчатые медные без покрытия) применяют для проводов и кабелей с медными жилами сечением от 6 мм² до 1000 мм² на напряжение до 35 кВ, а алюминиевые — для проводов и кабелей с алюминиевыми жилами сечением от 16 мм² до 500 мм² и на напряжение до 35 кВ. Наконечники изготавливают из цельнотянутой медной или алюминиевой трубки, в зависимости от типа наконечника.

Существуют также биметаллические или алюмомедные кабельные наконечники и соединения (рис. 58), они служат для соединения разнотипных проводов, например медь/алюминий, или подсоединения алюминиевого провода к медной шине.

Рис. 58. Гильза медно-алюминиевая ГМА

Монтажные электроустановочные коробки

Монтажные коробки (рис. 59) позволяют произвести монтаж любых электроустановочных изделий независимо от типа стен и способа установки.

Рис. 59. Монтажные электроустановочные коробки 1, 2

Спираль монтажная

Спираль монтажная (рис. 60) предназначена для объединения электрических кабелей в трассы, жгуты, а также для разводки проводов и защиты кабелей от трения и механических повреждений. Спираль позволяет аккуратно и надежно скреплять проводку внутри кабельных каналов, металлических лотков и распределительных шкафов. Производится из полиэтилена высокого давления с добавлением компонентов, препятствующих горению.

Рис. 60. Спираль монтажная

Пружины постоянного давления

Пружины постоянного давления ППД (рис. 61) предназначены для обеспечения контакта нажимного действия шин заземления с металлическими оболочками и бронелентами кабелей и проводов.

Рис. 61. Пружины постоянного давления

Шина заземления

При прокладывании защитного заземляющего контура в многоэтажных жилых и промышленных зданиях очень часто используют заземляющую шину (рис. 62). Существует множество разновидностей такого элемента. Основной задачей заземления является обеспечение достаточного уровня безопасности при контакте человека с активированными бытовыми приборами. Заземляющая шина необходима для стабильной работы электрической системы, которая имеет мощность до 1000 В.

Рис. 62. Шина заземления

Эта часть заземляющего контура выступает в роли соединительного звена большого количества проводников одновременно, а также позволяет нормально функционировать системе заземления во всем здании. Главная заземляющая шина применяется для выравнивания значений потенциалов в электрической сети.

Кабельные ответвительные зажимы

Кабельные ответвительные зажимы (рис. 63) предназначены для организации ответвлений от магистральных линий кабелей и проводов напряжением до 660 В без разрыва магистральной линии. Зажимы имеют степень защиты IP20. Внутри зажимов расположен затягиваемый болтами плашечный зажим с оцинкованной поверхностью, что гарантирует защиту проводника от преждевременного окисления и способствует хорошей проводимости электрического тока.

Рис. 63. Кабельные ответвительные зажимы

Лампочки. Розетки. Выключатели

Разновидности ламп освещения

Потребительский рынок предлагает сегодня лампы освещения различной стоимости и конструкции. При этом их потребительские и технологические свойства существенно отличаются друг от друга.

Различают несколько видов ламп освещения:

• лампы накаливания;

• люминесцентные;

• галогенные;

• светодиодные светильники.

Рассмотрим каждый из видов на предмет выявления основных потребительских и технологических особенностей.

Лампы накаливания. Довольно длительное время лампы накаливания не имели конкуренции на рынке. Форма лампочек накаливания может быть различной, как и их мощность, минимальная мощность равна 15 Вт, а максимальная 500 Вт.

Современные лампы накаливания представлены двумя разновидностями: криптоновые и биспиральные. В криптоновых лампах накаливания используется инертный газ криптон. Их мощность колеблется от 40 до 100 Вт. При этом криптоновые лампочки, в отличие от обычных, обладают большей светоотдачей и более высоким ресурсом.

Высокой светоотдачей обладают и биспиральные лампы, дающие свет за счет сложной дугообразной вольфрамовой нити. Поверхность ламп накаливания может быть прозрачной, матовой или зеркальной.

Несмотря на то что световой поток матированных ламп меньше (при незначительной матировке на 3 %, у молочных — на 30 %), они пользуются популярностью главным образом из-за более рассеянного света, который приятен для зрительного восприятия. Световой поток светильников с зеркальным слоем достаточно велик.

Люминесцентные лампы. Широкое распространение в последнее время получили люминесцентные лампы различной мощности (от 8 до 80 Вт). Их свечение происходит за счет люминофоров, на которые действует ультрафиолетовое излучение газового разряда. Лампы данного вида дают мягкий, рассеянный свет.

По сравнению с лампами накаливания, экономичность люминесцентных ламп намного выше, а световой поток при одинаковой мощности больше в 7–8 раз. Большая разница наблюдается и в сроке службы. У люминесцентных ламп он в 10–20 раз дольше, чем у ламп накаливания. Недостатком люминесцентных ламп является чувствительность к температуре и мерцание света.

Галогенные лампы. Лампы данного вида почти на 100 % ярче обычных лампочек накаливания. Они имеют разнообразные формы, в зависимости от вида свет может быть рассеянным или представлять концентрированный пучок (точечные).

Благодаря такому разнообразию галогенные лампы освещения, дающие насыщенные красивые оттенки, довольно часто применяют дизайнеры. Использование их яркого света и великолепной цветопередачи позволяет легко экспериментировать с освещением, создавая неповторимые эффекты. Галогенный свет применяется как для общего освещения, так и для детальной подсветки и выделения определенных участков жилого пространства.

Разнообразие галогенных светильников велико. Их можно разделить на несколько типов:

• подвесные;

• точечные (встраиваемые в подвесной потолок);

• настенные;

• встраиваемые в мебель, стены;

• поворотные (направление света регулируется поворотом держателя лампы);

• фиксированные модели.

Особое внимание современные дизайнеры уделяют точечным светильникам «под хрусталь» (стеклянные цепочки кристаллов подвешиваются на металлическую конструкцию) и светильникам «звездное небо» (совокупность миниатюрных ламп напоминает скопление звезд), которые великолепно преображают помещение, внося в его оформление неповторимые акценты.

Светодиодные лампы освещения. На сегодняшний день светильники, использующие светодиоды (LED), получили широкое распространение. Их ключевой особенностью является низкое энергопотребление, большой ресурс и многообразие исполнения, что, безусловно, придется по душе каждому хозяину. К тому же цены на светодиодные устройства снижаются, а перечень предлагаемых осветительных устройств растет. Чтобы подробно рассмотреть всю номенклатуру LED, потребуется отдельная книга.

К достоинствам светодиодных светильников можно также отнести высокую светоотдачу и большой срок службы. В последнее время предлагаемый ассортимент пополнился еще и автономными светильниками на светодиодах, работающих на солнечных батареях и аккумуляторах. Включение таких светильников происходит автоматически с наступлением темноты, а подзаряжаются они от солнечного света в продолжение всего светового дня. Эти светильники могут подвергаться как низким (до –30 °C), так и высоким (до +50 °C) температурам без нарушения работоспособности.

Разновидности ламп в зависимости от цоколя. Каждый тип ламп имеет свои особенности, которые непременно отражаются на способе и месте подключения к сети. Многообразие размеров и форм ламп позволяет облегчить дизайн и монтаж осветительных систем и осветительных приборов, в которые они устанавливаются. Достаточно неудобно ввинчивать маленькую лампу в узкий плафон — ее гораздо проще воткнуть. Производится огромное количество видов цоколей ламп, для них предусмотрен международный стандарт и, соответственно, маркировка.

• E — Цоколь Эдисона (резьбовой);

• G — цоколь штырьковый;

• R — цоколь с утопленным контактом;

• B — цоколь Байонет (штифтовой);

• F — одноштырьковый цоколь, различные типы штырька:

— цилиндрический штырек;

— рифленый штырек;

— штырек специальной формы;

• S — цоколь софитный;

• K — цоколь с кабельным соединением;

• H — ксеноновый цоколь;

• P — фокусирующий цоколь.

Вслед за этими буквами, как правило, указывают цифры, которые обозначают либо диаметр цоколя, либо расстояние между его контактами. Также после цифр могут идти буквы, характеризующие количество контактов или штырьков:

• s — 1 контакт;

• d — 2 контакта;

• t — 3 контакта;

• q — 4 контакта;

• p — 5 контактов.

Для выделения особых типов ламп в начале маркировки может устанавливаться дополнительная буква:

• U — энергосберегающие лампы;

• V — конический тип цоколя;

• A — лампа для автомобиля.

Устройство розетки. Основные типы и виды розеток

Электрические розетки используются для подключения электроприборов к сети ~220 В. Рассмотрим основные виды и типы розеток, разберем, где розетки применяются и из чего состоят.

Важно знать, какие токи и напряжения могут выдерживать контакты. Например, розетки старого вида способны выдержать от 220 до 230 В и рассчитаны на максимальный ток 6,3—10 А. Предельно допустимый ток современных розеток от 10 до 16 А.

От значений тока и напряжения зависит возможность подключения электроприборов к розетке как по количеству, так и по мощности. Старые разъемы лучше заменить новыми, особенно когда требуется подключение к ним мощных потребителей (стиральной или посудомоечной машины, кондиционера).

Старые и новые виды розеток могут отличаться диаметром входных отверстий и расстоянием между ними, что не позволит подключить современное электрооборудование. Имеется и еще одно немаловажное отличие. Новые розетки рассчитаны на подключение 3 проводов (фазного, нулевого и заземляющего) (рис. 64), а в старых предусмотрено подключение только двух проводов (фазы и нуля).

Как правило, розетка состоит из трех частей: основания, токопроводящих элементов и лицевой панели.

Рис. 64. Современная розетка рассчитана на подключение фазного, нулевого и заземляющего проводов

Основание розетки (к которому присоединяются токопроводящая и крепежная арматура, а также лицевая панель) бывает керамическим или пластмассовым. Керамическое не подвержено горению и хорошо рассеивает тепло, но более хрупкое, требует большей аккуратности при монтаже. Есть современное негорючее пластиковое основание, выполненное из поликарбоната со специальными добавками.

Токопроводящие части розетки латунные без покрытия, либо из луженой латуни или бронзы. Встречаются также латунные элементы с покрытиями. Пожалуй, самыми ненадежными являются латунные контакты. В условиях повышенной влажности, особенно при соприкосновении с алюминиевыми проводами, латунные контакты быстро окисляются, что плохо сказывается на их проводящих свойствах, также они плохо пружинят, из-за чего со временем розетки разбалтываются.

Чтобы избежать этого, в некоторых розетках применяют пружинящие шайбы, не позволяющие контактным лепесткам розетки отходить слишком далеко друг от друга. Обычно так устроены универсальные розетки. Несколько лучше ведут себя луженые контакты, которые выглядят как матово-белый металл. Они меньше подвержены коррозии и при необходимости легче паяются. Луженая поверхность таких контактов отличается достаточной мягкостью, чтобы плотно прилегать к штырям вилки. Лучшими, хотя и редко встречающимися, являются бронзовые контакты. Внешне они напоминают латунные, но обычно матовые и более темного цвета. Основное их достоинство — превосходные пружинные свойства, позволяющие прочно удерживать вилку в розетке.

Заземляющие контакты розетки. Существует множество приборов, заземление которых жизненно необходимо. Это, во-первых, все нагревательные приборы (у них большая мощность). Во-вторых, все приборы, связанные с водой (так как вода — отличный проводник тока). В-третьих, все сложные электроприборы с микросхемами, например компьютер (потому что они очень боятся статического электричества). Именно заземляющий контакт и отводит статическое электричество в землю, не позволяя ему ударить нас или вывести из строя нашу технику. Существуют розетки без заземления, обычно они несколько дешевле и могут иметь меньшую глубину лицевой части. Если планируется использование электроприборов, не требующих заземления, можно использовать такие механизмы, но более универсальными будут розетки с заземляющим контактом.

Крепление розеток. Как правило, крепление проводов к контактной части розетки осуществляется винтовым соединением. Также достаточно распространен вариант конструкции с контактным узлом прижимного типа без винтов. Учитывая, что винтовое крепление со временем ослабевает и при увеличении электрической нагрузки розетка начинает нагреваться, необходимо время от времени подтягивать винты. Контактный же узел прижимного типа является саморегулирующимся механизмом и постоянно плотно удерживает провод, обеспечивая тем самым необходимый контакт в течение всего срока службы изделия.

Лицевая панель (корпус). Чаще всего выполняется из малогорючих материалов. Существует широкий выбор лицевых панелей, что позволяет подобрать розетки, подходящие любому интерьеру.

Корпус является защитой внутренних частей и подводящих проводов, имеет отверстия для включения вилки. Некоторые виды розеток оснащены разными устройствами, например защитными шторками, крышками, подсветкой, кнопками для удобного вынимания вилки. Для украшения, а также в целях достижения соответствия розеток дизайну помещения производителями предлагаются крышки, имеющие оригинальные вставки и самые разные расцветки.

Розетки различаются по типу монтажа: встроенные для внутренней (скрытой) и внешние для открытой проводки.

Встроенные розетки устанавливаются тогда, когда провода спрятаны в стене и электрическая часть розетки утоплена в стену.

Все внутренности (и колодка, и контакты) погружаются в отверстие, выполненное в стене, а корпус располагается на уровне стены. Монтаж розеток такого образца производится в специальной установочной коробке. В квартирах практически всегда устанавливаются встроенные розетки, они наиболее безопасны.

Розетки накладные чаще всего используются при открытой проводке, то есть когда провода проложены поверх стен. Устанавливаются они на стену при помощи предусмотренного для этого крепления, выполнения отверстия не требуется, корпус находится полностью на поверхности стены.

Двойные розетки. К ним могут быть подключены одновременно две вилки. У этого вида розеток одна общая колодка со стандартными размерами, которая устанавливается в подрозетник. Когда нужно подключить большее количество оборудования, то в случае открытой проводки используют накладные колодки, при скрытой электропроводке производят монтаж нескольких одиночных розеток рядом, а на них надевают общую декоративную рамку.

Розетки, имеющие добавочные опции. К этим опциям могут относиться шторки, предохраняющие детей от действия электрического тока, таймеры, крышки, защищающие от попадания влаги на токоведущие части, выталкиватели для вилок и другое.

Розетки с защитными шторками защищают от поражения электрическим током. Отверстия этих розеток защищены специальными защитными шторками, открывающимися только при одновременном введении пары металлических контактных штырьков вилки в розетку. Защитные шторки бывают разные, одни открываются вверх, другие круговым движением вилки, третьи — только от определенного усилия и т. д.

Розетки для помещений с повышенной влажностью отличаются показателем защиты от воды и пыли. Эти данные должны быть указаны в инструкции (или на упаковке). Также существуют розетки с устройством защитного отключения, они защищают от ударов током или внезапных возгораний. Для работ на улице (газонокосилки, дрели) нужна розетка с высокой степенью защиты и с защитной крышечкой.

Розетки с выталкивателями предназначены для случаев, когда есть необходимость часто попеременно использовать электроприборы в одной розетке. Чтобы процесс выдергивания вилки не требовал приложения постоянных усилий, на таких розетках есть специальная кнопка, при нажатии на которую вилка извлекается свободно.

Розетки с таймером удобны семьям с пожилыми людьми или детьми. На них можно запрограммировать включение электроустановочного изделия. Так можно включать, например, чайник.

Розетки с индикатором показывают, есть ли ток в сети или нет.

Среди всего многообразия видов розеток можно выделить и такие, в которых в одном корпусе объединены сразу несколько разъемов: для антенны, телефона и компьютера.

Розетки для антенн. Отверстия в них отличны от силовых розеток и предназначаются для разъема, имеющегося на конце антенного кабеля.

Компьютерные розетки. Внешне они напоминают телефонные и служат для соединения компьютеров в единую сеть, с их помощью производится подключение к интернету.

Телефонные розетки. Их название говорит само за себя, они используются для подключения телефона. Существуют различные типы телефонных розеток.

Переходники. Случается, что вилка прибора не подходит для розетки. Так бывает, когда бытовые приборы произведены по иностранным стандартам.

В таких случаях можно воспользоваться специальным переходником, который поможет адаптировать вилку подключаемого прибора к розетке.

Выключатели. Основные виды и типы

Бытовые выключатели освещения наряду с розетками — основные виды электроустановочного оборудования.

Принцип работы, устройство, схема. Одноклавишный выключатель света — это коммутационное устройство управления освещением, конструктивно рассчитанное на выполнение двух операций: замыкания и размыкания электрической цепи. Применяется исключительно для работы в цепях освещения напряжением до 1000 В. Имеет ручной привод управления и не обладает функциями защиты от перегрузок и токов короткого замыкания. Не оборудован дугогасительными камерами, вследствие чего не предназначен для больших токовых нагрузок.

Рассмотрим конструкцию одноклавишного выключателя, принцип его работы, а также ознакомимся с его принципиальной схемой подключения.

Внутри механизма выключателя имеется подвижный контакт, который при нажатии на клавишу может принимать одно из двух положений. Первое положение «включено», второе «выключено». При этом подвижный контакт будет либо замыкать цепь, либо размыкать ее.

К контактам выключателя всегда должна подключаться только фаза. В противном случае существенно увеличивается вероятность неправильной работы и преждевременного выхода из строя некоторых видов ламп, а именно компактных энергосберегающих и светодиодных. При их подключении фаза должна обязательно обрываться выключателем, так как лампы имеют в своей конструкции пусковые элементы, которые распознают фазу, даже без нуля. При отсутствии нуля лампа, конечно, должным образом светиться не будет, так как не хватит напряжения, но мигать будет точно.

Устройство одноклавишного выключателя. Выключатель состоит из защитных пластиковых элементов и рабочего механизма. К защитным элементам относятся клавиша и рамка. Клавиша предназначена для переключения режимов выключателя «включено» и «выключено». Рамка может крепиться к механизму двумя способами: посредствам пластиковых защелок или двумя винтами.

Под защитной рамкой располагается механизм розетки. На механизме имеется элемент управления — привод клавиши. Фиксация механизма в подрозетнике осуществляется двумя методами: с помощью распорных лапок или с помощью винтов на подрозетнике (если они предусмотрены в конкретной модели).

Слева и справа механизма розетки предусмотрены две распорные лапки, которые приводятся в движение двумя винтами. При закручивании винтов лапки расширяются в стороны и упираются в стенки подрозетника, закрепляются в нем.

Также для фиксации механизма в подрозетнике используется рамка, или планка каркаса выключателя. Выключатель имеет металлическую планку с отверстиями под крепеж.

На одноклавишном выключателе конструктивно предусмотрено всего два контакта: подходящий и отходящий. К подходящему подключается фаза, приходящая на выключатель. К отходящему — фаза, уходящая на светильник. Как правило, на оборотной стороне механизма большинства выключателей предусматривается обозначение контактов (подходящий и отходящий).

Выключатели различаются по способу коммутации, у них могут быть винтовые или безвинтовые зажимы. В первом случае провода зажимаются между пластинами при помощи винта. Минус такого вида соединения — со временем возможное ослабление контакта, поэтому периодически приходится подкручивать винты. Безвинтовой зажим значительно ускоряет процесс монтажа, и за счет конструкции механизма обеспечивается надежный контакт провода с токопроводящей арматурой.

По способу монтажа выключатели, как и розетки, бывают внешние (накладные) и внутренние (встроенные). Внешние выключатели устанавливают при открытой проводке или в тех случаях, когда отсутствует возможность установки внутренних. У внутренних выключателей механизм утоплен в стену, применяются они при скрытой проводке. В настоящее время это основной тип выключателей, устанавливающихся в домах.

По типу выключения/включения выключатели делятся на следующие виды: поворотные, кнопочные, клавишные, с датчиком движения, веревочные, сенсорные, беспроводные, диммеры, переключатели.

Поворотные выключатели, изобретенные около ста лет назад, и в настоящее время пользуются спросом, в частности у поклонников ретро-стиля.

Кнопочные выключатели служат для управления освещением комнат, используются относительно недавно, поэтому в любом интерьере выглядят оригинально. В эксплуатации очень удобны, но, как и все новое, требуют какого-то времени на привыкание.

Клавишные выключатели наиболее распространены. Ими оборудованы системы освещения подавляющего числа жилых или офисных зданий. Трех- и двухклавишные выключатели позволяют управлять целыми группами осветительных приборов.

Выключатели со встроенным датчиком движения отслеживают передвижения, активируя при появлении человека освещение и, соответственно, отключая в отсутствие любого движения. Как правило, применяются инфракрасные датчики, которые способны различать присутствие человека или, к примеру, домашнего питомца. Принцип работы основан на отслеживании уровня инфракрасного (ИК) излучения в поле зрения датчика (сенсора), чаще всего пироэлектрического. Датчик присутствия, который обладает большим углом обзора, обычно монтируется на потолке комнаты и, кроме отслеживания человеческого присутствия, также позволяет управлять интенсивностью освещения. Чаще всего их используют для временного включения света и для обеспечения безопасности. Например, они могут включать сирены, прожекторы, камеры видеонаблюдения, если в поле действия датчика попадет человек.

Выключатель с датчиком движения можно применить на лестницах в частных домах. При установке их на каждом пролете и соответствующей настройке свет будет включаться в том месте, где находится человек, что позволяет существенно экономить электроэнергию.

Веревочные выключатели (со шнуром) имеют достаточно экзотический вид, но, тем не менее, многие именитые производители электроустановочных устройств производят такие модели. Их, как правило, устанавливают в местах, в которых из-за слишком высокого расположения выключателя неудобно включать/выключать осветительные приборы.

Сенсорные выключатели — инновационное поколение приборов управления светом. В основе принципа их работы — управление током посредством микросхемы, тогда как в обычных выключателях используются традиционные скользящие контакты. Применение микросхемы позволяет полностью исключить возникновение короткого замыкания, что позволяет увеличить срок службы ламп в разы, а также значительно повышает ресурс выключателя вследствие низкого износа. Работают такие выключатели от простого касания, но есть модели, для которых достаточно просто провести рядом рукой.

Дистанционные выключатели — это комплект из небольшого блока управления и пульта (блоков управления, пультов также может быть несколько), внешне напоминающий обычный выключатель.

Принцип работы прост — при нажатии кнопки на пульте посылается радиосигнал, который принимает реле. Оно размыкает или замыкает цепь на фазе, которая идет к источнику света. Радиус действия зависит от особенностей строения вашего жилища и от использованных материалов, обычно он колеблется в диапазоне 20–25 м.

С помощью такой системы можно управлять светом из любого места в доме. Органы управления работают на радиочастоте посредством цифровых сигналов и не создают помех теле- и радиоаппаратуре, в комплекте могут быть мобильные дистанционные пульты. Беспроводной выключатель может являться частью сложной системы управления освещением «умного дома», его можно дополнить различными модулями. Такие системы очень популярны, благодаря простоте монтажа и надежности они часто позволяют разрешить множество проблем со стационарной проводкой.

Диммеры (светорегуляторы) управляют интенсивностью освещения. Как правило, внешняя панель светорегулятора оснащена клавишами, вращаемой кнопкой, реже ИК-датчиком, который принимает сигналы от пульта дистанционного управления. Диммеры, в зависимости от типа осветительных ламп, подразделяются на 3 группы: управляющие лампами накаливания и галогенными лампами; галогенными лампами, которые подключаются через электронные и ферромагнитные трансформаторы; управляющие энергосберегающими светодиодными и люминесцентными лампами, которые оборудованы электромагнитным балластом.

Современные светорегуляторы имеют широкий набор функций, таких как управление яркостью, имитация присутствия, автоматическое отключение, режимы затемнения, плавного включения и отключения, функция дистанционного управления.

Переключатели (перекидной, дублирующий или проходной выключатель) — внешне напоминают обычные клавишные выключатели, но имеют принципиально иную схему работы. Когда обычный выключатель лишь разрывает цепь, переключатель, размыкая одну цепь, перекидывает контакт на другую. Это свойство позволяет использовать переключатели для управления освещением одновременно из двух, трех и даже большего количества мест. При схеме управления, в которой задействовано более 2 переключателей, в схему добавляются так называемые перекрестные переключатели, их можно ставить неограниченное количество, в зависимости от того, из скольких мест вы хотите управлять освещением.

Удобство работы с использованием переключателей высоко оценено потребителями, с каждым годом процент объектов, где используются переключатели, неуклонно растет. Немногочисленные минусы — это более сложная схема электропроводки, большее количество использующихся материалов и более высокая стоимость самих механизмов переключателей.

Заземление и зануление

Защитное зануление, назначение и принцип

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также электрических сетей освещения одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональности и электробезопасности является правильно выполненное заземление.

Заземлением называется соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с землей (контуром заземления), которые в нормальном состоянии не находятся под напряжением, но могут оказаться из-за повреждения изоляции. Основное назначение заземления заключается в том, чтобы снизить напряжение прикосновения до безопасной величины за счет стекания тока на землю.

Исходя из вышеизложенного ясно, что основным нормируемым показателем, характеризующим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление (чем выше сопротивление, тем ниже ток стекания). Здесь контролируется противодействие растеканию тока, поступающего в землю через заземлитель. Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также особенностей конструкции и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство. Определяющим фактором, влияющим на величину сопротивления заземлителя, является площадь непосредственного контакта с землей составляющих его пластин, штырей, труб и других электродов.

В зависимости от того, каким образом и с каким заземляющими конструкциями, устройствами или предметами соединены соответствующие провода, приборы, корпуса устройств, оборудование или определенные точки сети, различают естественное и искусственное заземление.

Естественными заземлителями являются любые металлические предметы, постоянно находящиеся в земле: сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия. Однако ввиду того что электрическое сопротивление растеканию в земле электротока от таких предметов плохо поддается контролю и прогнозированию, использовать естественное заземление при эксплуатации электрооборудования запрещается.

В настоящее время существует несколько различных систем электроснабжения потребителей напряжением до 1000 В, однако наиболее распространенной является система с глухозаземленным нейтральным (нулевым) проводом. Именно такая система используется в большинстве наших домов.

При кажущейся сложности все предельно просто. В такой системе нейтральная точка трансформатора на подстанции имеет непосредственное соединение с землей. Основной мерой защиты от случайного попадания под напряжение в данном случае служит защитное зануление, то есть специальное соединение любой металлической части бытового электроприбора с нейтралью трансформатора (нулевым проводником сети). И при пробое фазы на соединенный с нулем корпус электроприбора возникает замкнутый контур между фазой и нулем, то есть однофазное короткое замыкание, и происходит отключение от сети электрооборудования, корпус которого из-за пробоя изоляции оказался под напряжением. Таким образом назначение зануления заключается в том, чтобы осуществлять защиту посредством отключения электроустановки от сети.

В каждой розетке и вилке при правильно выполненной в доме электропроводке имеется (предусмотрен) заземляющий контакт (рис. 65). Именно через него при включении корпус электроприбора соединяется с нейтральной точкой трансформатора.

Рис. 65. Внутреннее устройство розетки. Провод защитного заземления центральный

Суть работы защитного заземления заключается в следующем. Нормативные документы регламентируют допустимое время отключение поврежденной линии при коротком замыкании не более 0,4 с. Именно за это время, как считается, человек имеет все шансы остаться в живых при попадании под напряжение. При выполнении защитного зануления значительно снижается сопротивление петли «фаза — нуль» и обеспечивается достаточное значение тока короткого замыкания для срабатывания аппарата защиты (предохранитель или автоматический выключатель) за время не более 0,4 с.

При отсутствии защитного зануления, или, как его еще в быту называют, «заземления», ток короткого замыкания за счет высокого сопротивления может оказаться недостаточным для срабатывания защиты, и поврежденный бытовой прибор может надолго оказаться под опасным для человека напряжением.

Выполняется защитное зануление в соответствии с требованиями действующих Правил устройства электроустановок (ПУЭ). Для этого используется третья жила кабеля или отдельно проложенный проводник. В сетях с глухозаземленной нейтралью категорически запрещается выполнять заземление бытовых приборов на отдельный контур заземления, не связанный с нейтральной точкой трансформатора. Например, просто соединив заземляющий контакт розетки с самостоятельно вбитым под окном металлическим стержнем. То же самое касается и попыток «заземления» на систему отопления или водоснабжения квартиры. В этом случае ток короткого замыкания может оказаться достаточно низким за счет того, что земля и дополнительный контур заземления (как правило, самодельного производства) имеют значительно большее сопротивление, нежели специальный нулевой защитный проводник.

В целом можно сказать, что защитное зануление играет огромную роль в обеспечении электробезопасности вашего дома, а качеству и правильности его выполнения следует уделять максимум внимания.

Различают зануление систем TN-C, TN-C-S и TN-S.

Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: Terre — земля, Neuter — нейтраль, Isole — изолировать, а также английских: combined и separated — комбинированный и раздельный.

• T — заземление;

• N — подключение к нейтрали;

• C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов;

• I — изолирование;

• S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.

Виды систем искусственного заземления

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй — потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

1. Системы с глухозаземленной нейтралью (системы заземления TN). Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль источника питания (генератора или понижающего трансформатора). При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. Нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

• N — функциональный нуль;

• PE — защитный нуль;

• PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального нуля — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников N и PE.

Система заземления TN-C (рис. 66). Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае — глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток.

Рис. 66. Схема заземления TN-C

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых — утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования возникает опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки не имеют земли. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять — соединять корпусные детали с нулевым проводом. Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S (рис. 67). Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями. TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) нуля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль источника питания.

Рис. 67. Схема заземления TN-S

Система TN-C-S (рис. 68). С целью удешевления оптимальной по безопасности системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE разработана система TN-C-S. Суть данного способа подключения состоит в том, что подача электричества с подстанции осуществляется с использованием комбинированного нуля PEN, подключенного к глухозаземленной нейтрали, который при входе в здание разветвляется на PE — нуль защитный — и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего нуля N.

Рис. 68. Схема заземления TN-C-S

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке «подстанция — здание» на проводнике PE, а следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, необходимо применение специальных мер по защите проводника PEN от повреждения.

2. Система заземления TT (рис. 69). При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, как правило, применяется система TN-C-S, и в данном случае практически невозможно обеспечить надлежащую защиту проводника комбинированной земли PEN. Поэтому все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нулем N. На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.

Рис. 69. Схема заземления TT

Рис. 70. Схема заземления IT

В городе TT используется при электрификации точек временной торговли и оказания услуг. При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения, а также осуществление технических мер грозозащиты.

3. Система с изолированной нейтралью IT (рис. 70). Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает системы достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется либо абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением, как в системе IT. Такие способы подключения часто используют в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами и других ответственных объектах.

Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника — I, а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления — Т. Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке «источник — потребитель» в архитектуре системы IT отсутствует.

Заземляющее устройство. Заземлитель

В чем состоит разница между терминами «заземление», «заземляющее устройство» и «заземлитель»? Это три различных термина, которые не следует путать.

Под заземлением понимают соединение частей электроустановки с заземляющим устройством. Таким образом, в отличие от заземляющего устройства и заземлителя, заземление — это процесс, действие.

Заземляющее устройство представляет собой совокупность заземлителя и заземляющих проводников, а заземлитель — проводник или группа проводников, находящихся в непосредственном контакте с землей и соединяющих с ней определенные части электроустановок.

Заземляющие устройства в зависимости от назначения могут выполнять различные функции.

Эти устройства разделяют на защитные, рабочие и грозозащитные.

• Защитные заземляющие устройства предназначены для защиты людей и животных от поражения электрическим током при случайном замыкании фазного провода на нетоковедущие металлические части электроустановки.

• Рабочие заземляющие устройства необходимы для создания определенного режима работы электроустановки в нормальных и аварийных условиях.

• Грозозащитные заземляющие устройства используют для заземления стержневых и тросовых молниеотводов и разрядников и предназначены для отвода импульсного тока молнии в землю.

Во многих случаях одно и то же заземляющее устройство может совмещать несколько функций (например, быть защитным и рабочим). Как было сказано выше, все заземлители делятся на два основных типа — естественные и искусственные.

К естественным заземлителям относят проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы (за исключением трубопроводов горючих или взрывчатых жидкостей и газов); обсадные трубы; металлические конструкции и арматуру железобетонных конструкций зданий и сооружений; свинцовые оболочки проложенных в земле кабелей при условии, что их проложено не менее двух и отсутствуют другие заземлители, и т. п.

Нельзя использовать в качестве заземлителей трубопроводы, покрытые изоляцией для защиты их от коррозии, трубопроводы для перекачки горючих жидкостей и газов, алюминиевые оболочки кабелей и голые алюминиевые проводники.

К искусственным заземлителям относят конструкции, изготовленные специально для заземления. Ими могут быть вертикально погруженные в землю стальные стержни и некондиционные трубы, уголковая сталь, горизонтально проложенные стальные полосы, круглые стальные стержни и т. д.

Заземляющий проводник предназначен для соединения заземляемых частей электроустановок с заземлителем. В качестве заземляющих проводников можно использовать металлоконструкции зданий и сооружений, а также металлические конструкции производственного назначения, например стальные трубы электропроводок, алюминиевые оболочки кабелей, металлические стационарные открыто проложенные трубопроводы любых назначений (кроме тех, которые предназначены для транспортирования горючих и взрывоопасных смесей), металлические фермы, подкрановые пути и т. д.

В жилых зданиях и сооружениях в качестве заземляющих проводников запрещено использовать водопроводные трубы, трубы отопления. Наименьшие допустимые размеры заземляющих проводников и элементов заземлителя приведены в таблице 5.

Главной электрической характеристикой заземляющего устройства является его сопротивление. Оно равно сумме сопротивлений заземлителя и заземляющих проводников. Сопротивление заземлителя называют сопротивлением растеканию электрического тока.

Электрический ток, стекая с заземлителя в землю, распределяется в объеме неравномерно, встречая на своем пути в земле определенное сопротивление. Поэтому и говорят о сопротивлении растеканию тока с заземлителя в землю. Для краткости его называют просто сопротивлением растеканию.

Таблица 5

Минимальные допустимые размеры заземляющих проводников и заземлителей

Сопротивление растеканию заземлителя (R) равно отношению его потенциала (напряжения, U) в месте ввода к силе тока (I), идущего с заземлителя в землю:

R=U/I

Свойства грунта определяются его сопротивлением растеканию тока. И чем это сопротивление меньше, тем лучше для монтажа контура заземления.

Сопротивление заземлительного устройства зависит:

• от типа грунта;

• структуры грунта;

• состояния грунта;

• глубины залегания электродов;

• количества электродов;

• свойств электродов.

Контур заземления — соединенные между собой горизонтальные и вертикальные электроды, которые заложены на определенной глубине в грунте. Торф, суглинок, влажная, а лучше мокрая глина отлично подходят для монтажа контура заземления, а вот каменистая почва не годится. В зависимости от условий окружающей среды, даже один и тот же тип грунта может иметь разные свойства. Поэтому производить монтаж контура заземления необходимо осознанно, а выбор количества и длины заземляющих электродов рассматривать по конкретному случаю. Самый распространенный и простой способ монтажа контура заземления показан на рис. 71.

Рис. 71. Схема монтажа контура заземления

Существуют и более современные способы, например модульно-штыревая система заземления.

Место для установки и монтажа заземляющего устройства желательно выбирать вблизи вводного распределительного устройства. Материал для вертикальных и горизонтальных заземлителей (электродов) подбирается по приведенной выше таблице.

Согласно схеме, приведенной на рисунке, можно заглубить три вертикальных заземлителя по углам равностороннего треугольника и затем соединить их, либо по прямой линии через 1 м забить (заглубить) 4–5 вертикальных электродов и соединить их между собой. Длина вертикальных электродов 2,5–3 м. Чтобы легче было забивать вертикальные электроды в землю, их концы заостряют. Горизонтальные соединения лучше реализовать с помощью электросварки. Места сварки нужно обработать антикоррозийным составом, например битумом, а электроды присыпать однородным грунтом.

В электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генераторов, трансформаторов или выводы источника однофазного тока, не должно превышать в любое время года 2, 4 и 8 Ом при линейных напряжениях соответственно 660, 380 и 220 В источника трехфазного или 380, 220 и 127 В однофазного тока.

Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей, а также заземлителей повторных заземлений нулевого провода воздушной линии (ВЛ) до 1 кВ при числе отходящих линий не менее двух. Но даже если это требование выполнено, то генераторы или трансформаторы все равно должны иметь свои искусственные заземлители, сопротивления которых должны быть не более 15, 30 и 60 Ом при линейных напряжениях соответственно 660, 380 и 220 В источника трехфазного или 380, 220 и 127 В однофазного тока.

При удельном электрическом сопротивлении ρ земли более 100 Ом × м допускается увеличить указанные значения в ρ/100, но не более чем в 10 раз. На концах ВЛ (или ответвлений) длиной более 200 м, а также на вводах в здания, электроустановки которых подлежат занулению, выполняют повторные заземления, используя при этом в первую очередь естественные, а также молниезащитные заземлители.

Общее сопротивление всех этих заземлителей, искусственных и естественных, для каждой ВЛ не должно превышать в любое время года 5, 10 и 20 Ом при линейных напряжениях соответственно 660, 380 и 220 В источника трехфазного или 380, 220 и 127 В однофазного тока. При этом сопротивление заземляющего устройства каждого из повторных заземлений должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях. Как и для заземляющих устройств генераторов и трансформаторов, значения указанных сопротивлений разрешается увеличить в ρ/100 раз, но не более чем в 10 раз.

Сопротивление заземляющего устройства, используемого для заземления электрооборудования электроустановки напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью, должно быть не более 4 Ом. Это сопротивление может быть увеличено до 10 Ом при мощности генераторов и трансформаторов 100 кВ × А и менее, для параллельно работающих генераторов и трансформаторов сопротивление 10 Ом допускается при их суммарной мощности не более 100 кВА.

Основные электрические схемы подключения

Рассмотрим основные электрические схемы подключения, с которыми приходится сталкиваться не только при серьезном ремонте квартиры, но и мелком бытовом. Это касается электрических схем подключения выключателей и розеток.

Также рассмотрим несколько электрических схем проходных выключателей.

Для начала ознакомимся с основными условными обозначениями на электрических схемах.

Условные обозначения, используемые в электрических схемах:

L — фазный электрический провод;

N — нулевой рабочий провод;

 — линия освещения;

 — провод заземления.

Электрические схемы подключения розеток показаны на рис. 72.

Рис. 72. Электрические схемы подключения розетки с заземлением (а), без заземления (б)

Диммер, иначе светорегулятор или вариатор, регулирует мощность в электрической сети, тем самым изменяется яркость ламп освещения (рис. 73).

Рис. 73. Электрическая схема подключения светорегулятора, который изменяет яркость ламп освещения с пульта

Электрическая схема подключения одноклавишных выключателей дана на рис. 74.

Рис. 74. Схема подключения одноклавишных выключателей с подсветкой (а) и без подсветки (б)

При использовании в такой схеме газоразрядных и светодиодных лампочек цепь питания сигнального светодиода необходимо дополнить сопротивлением.

В противном случае проходящего через сигнальную цепь тока будет хватать для «тлеющего разряда» основной лампочки.

Электрическая схема подключения двухклавишных выключателей показана на рис. 75.

Электрическая схема подключения проходных выключателей показана на рис. 76.

Рис. 75. Схема подключения двухклавишных выключателей без подсветки (а) и с подсветки (б)

Проходной выключатель — это специальное электротехническое устройство, обеспечивающее включение и выключение освещения в длинных коридорах, двух- и многоэтажных домах с разных мест.

Работает он следующим образом. Представьте, что заходите в начало длинного коридора или на первый этаж дома, включаете свет, нажимая на проходной выключатель. Затем проходите в конец коридора или поднимаетесь на второй этаж, а свет внизу выключаете, только когда поднялись наверх. То же действие можно проделать в обратном направлении.

Проходные выключатели работают в линии электроосвещения по 2 или 3 штуки.

Различные электрические схемы подключения выключателя трехлинейного (трехклавишного) и одноклавишного даны на рис. 77, 78, 79, 80.

Электрические кнопки имеют большое значение в бытовых электрических цепях. Рассмотрим несколько электрических схем их подключения (рис. 81, 82, 83, 84, 85, 86).

Схема подключения телевизионных антенн представлена на рис. 87.

Рис. 76. Электрические схемы подключения выключателей проходных. Схема подключения выключателя проходного одноклавишного (а). Схема подключения выключателя проходного (б). Схема подключения переключателя проходного (в центре) с двумя проходными выключателями в линии (в). Схема подключения выключателя проходного двухклавишного (в центре) (г). Схема подключения переключателя проходного с подсветкой (д)

Рис. 77. Схема подключения трехклавишного выключателя на три отдельные питающие линии (L) с общим нулевым проводом

Рис. 78. Схема подключения выключателя одноклавишного на три линии питания (три линии освещения)

Рис. 79. Схема подключения выключателя одноклавишного на одну линию питания и три линии освещения

Рис. 80. Схема подключения выключателя трехклавишного с одной линией питания и тремя линиями освещения

Рис. 81. Схема подключения кнопки звонка на 220 В без подсветки

Рис. 82. Схема подключения кнопки звонка на 220 В с подсветкой

Рис. 83. Схема подключения кнопки звонка на 12 В с подсветкой

Рис. 84. Схема подключения кнопки автоматического открывания двери

Рис. 85. Схема подключения кнопки управления жалюзи

Рис. 86. Схема подключения кнопки таймера устройства, срабатывающего через заданное время, с подсветкой (а) и без подсветки (б)

Рис. 87. Схема подключения телевизионных розеток к телевизионной антенне

Основные электрические параметры и единицы измерения

Понятие об электрическом сопротивлении и проводимости

Любое тело, по которому протекает электрический ток, оказывает ему определенное сопротивление. Свойство материала проводника препятствовать прохождению через него электрического тока называется электрическим сопротивлением.

Двигаясь по проводнику (рассмотрим частный случай — металлический проводник), свободные электроны бесчисленное количество раз сталкиваются на своем пути с ионами в узлах кристаллической решетки проводника и взаимодействуют с другими электронами. Неизбежно часть их энергии превращается в тепловую. Различные металлические проводники, имеющие различное атомное строение, оказывают различное сопротивление электрическому току.

Сопротивление обозначается латинскими буквами R или r.

За единицу электрического сопротивления принят Ом. Ом есть сопротивление столба ртути высотой 106,3 см с поперечным сечением 1 мм² при температуре 0 °C. Если, например, электрическое сопротивление проводника составляет 4 Ом, то записывается это так:

R = 4 Ом или r = 4 Ом

Для измерения сопротивлений больших величин приняты единицы: килоОм (1 кОм = 1000 ОМ) и мегаОм (1 мОм = 1 000 000 Ом).

Чем больше сопротивление проводника, тем хуже он проводит электрический ток, и наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем легче электрическому току пройти через проводник. Следовательно, для характеристики проводника (с точки зрения прохождения через него электрического тока) можно рассматривать не только его сопротивление, но и величину, обратную сопротивлению и называемую проводимостью.

Электрической проводимостью называется способность материала пропускать через себя электрический ток.

Так как проводимость есть величина, обратная сопротивлению, то и выражается она как 1/R, обозначается проводимость латинской буквой G или g.

Измеряется проводимость в сименсах (См). 1 См = 1 Ом1.

Влияние материала проводника, его размеров и окружающей температуры на величину электрического сопротивления. Сопротивление различных проводников зависит от материала, из которого они изготовлены. Для характеристики электрического сопротивления различных материалов введено понятие удельного сопротивления.

Удельным сопротивлением называется сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м². Удельное сопротивление обозначается буквой греческого алфавита ρ и измеряется в Ом × м (в технике применяется устаревшая внесистемная единица Ом·мм²/м, равная 10−6 от 1 Ом × м). Каждый материал, из которого изготовляется проводник, обладает своим удельным сопротивлением.

Например, удельное сопротивление меди равно 0,017 Ом·мм²/м, то есть медный проводник длиной 1 м и сечением 1 мм² обладает сопротивлением 0,017 Ом. Удельное сопротивление алюминия равно 0,03, удельное сопротивление железа — 0,12, удельное сопротивление константана — 0,48, удельное сопротивление нихрома — 1–1,1. Из нихрома изготавливают нагревательные спирали.

Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, то есть чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление, и в то же время сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, то есть чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше.

Чтобы лучше понять эту зависимость, представьте себе две пары сообщающихся сосудов, причем у одной пары сосудов соединяющая трубка тонкая, а у другой — толстая. Ясно, что при заполнении водой одного из сосудов (каждой пары) переход ее в другой сосуд по толстой трубке произойдет гораздо быстрее, чем по тонкой, то есть толстая трубка окажет меньшее сопротивление течению воды. Точно так же и электрическому току легче пройти по толстому проводнику, чем по тонкому, то есть первый оказывает ему меньшее сопротивление, чем второй.

Вывод. Электрическое сопротивление проводника равно удельному сопротивлению материала, из которого этот проводник сделан, умноженному на длину проводника и деленному на площадь поперечного сечения проводника:

R = ρl / S,

где ρ — удельное сопротивление проводника, Ом × м; l — длина в проводника, м; S — площадь поперечного сечения проводника, м².

Площадь поперечного сечения круглого проводника вычисляется по формуле:

S = πd2 / 4,

где π — постоянная величина, равная 3,14; d — диаметр проводника, м.

А так определяется длина проводника:

l = SR / ρ

Эта формула дает возможность определить длину проводника, его сечение и удельное сопротивление, если известны остальные величины, входящие в формулу.

Если же необходимо определить площадь поперечного сечения проводника, то формулу приводят к следующему виду:

S = ρl / R

Преобразуя ту же формулу и решив равенство относительно ρ, найдем удельное сопротивление проводника:

ρ = RS / l

Последней формулой приходится пользоваться в тех случаях, когда известны сопротивление и размеры проводника, а его материал неизвестен и к тому же трудноопределим по внешнему виду. Для этого, вычислив значение удельного сопротивления проводника и пользуясь таблицей, нужно найти материал, обладающий таким удельным сопротивлением.

Еще одной причиной, влияющей на сопротивление проводников, является температура. Установлено, что с повышением температуры сопротивление металлических проводников возрастает, а с понижением уменьшается. Это увеличение или уменьшение сопротивления для проводников из чистых металлов почти одинаково и в среднем равно 0,4 % на 1 °C.

Электронная теория строения вещества дает следующее объяснение увеличению сопротивления металлических проводников с повышением температуры. При нагревании проводник получает тепловую энергию, которая неизбежно передается всем атомам и ионам в узлах кристаллической решетки, в результате чего возрастает интенсивность их колебаний, что непосредственно создает большее сопротивление направленному движению свободных электронов, отчего и возрастает сопротивление проводника. С понижением же температуры интенсивность тепловых колебаний частиц падает, поэтому создаются лучшие условия для направленного движения электронов, и сопротивление проводника уменьшается.

Сила тока

Электрический ток представляет собой направленное движение зарядов. Величина тока определяется количеством электричества, проходящего через поперечное сечение проводника.

Однако одним количеством электричества, проходящим по проводнику, мы еще не можем полностью охарактеризовать электрический ток. Действительно, количество электричества, равное одному кулону (1 Кл), может проходить по проводнику в течение одного часа, и то же самое количество электричества может быть пропущено по нему в течение одной секунды.

Интенсивность электрического тока во втором случае значительно больше, чем в первом, так как то же самое количество электричества проходит в значительно меньший промежуток времени. Для характеристики интенсивности электрического тока количество электричества, проходящее по проводнику, принято относить к единице времени (секунде).

Количество электричества, проходящее по проводнику в одну секунду, называется силой тока.

Сила тока — количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника в одну секунду.

Сила тока обозначается английской буквой I.

Ампер — единица силы электрического тока (одна из основных единиц СИ), обозначается А. 1 А — это сила тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызвал бы на участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2 × 10–7 Н.

Или иначе. 1 Ампер — сила электрического тока, при которой через поперечное сечение проводника каждую секунду проходит количество электричества, равное одному кулону: 1 ампер = 1 кулон/1 секунду.

Часто применяют вспомогательные единицы: 1 миллиампер (мА) = 1/1000 ампер = 10–3 ампер, 1 микроампер (мкА) = 1/1000000 ампер = 10–6 ампер.

Если известно количество электричества, прошедшее через сечение проводника за некоторый промежуток времени, то силу тока можно найти по формуле: I = q / t

Если в замкнутой цепи, не имеющей разветвлений, проходит электрический ток, то через любое поперечное сечение (в любом месте цепи) проходит в секунду одно и то же количество электричества, независимо от толщины проводников. Это объясняется тем, что заряды не могут накапливаться в каком-нибудь месте проводника. Следовательно, сила тока в любом месте электрической цепи одинакова.

В сложных электрических цепях с различными ответвлениями это правило (постоянство тока во всех точках замкнутой цепи) остается, конечно, справедливым, но оно относится только к отдельным участкам общей цепи, которые могут рассматриваться как простые.

Измерение силы тока. Для измерения силы тока служит прибор, который называется амперметром. Для измерения очень малых сил тока применяются миллиамперметры и микроамперметры, или гальванометры. На рис. 88 показано условное графическое изображение амперметра и миллиамперметра на электрических схемах.

Рис. 88. Условные обозначения амперметра и миллиамперметра на электрических схемах

Чтобы измерить силу тока, нужно включить амперметр в цепь (рис. 89). Измеряемый ток проходит от источника через амперметр и приемник. Стрелка амперметра показывает силу тока в цепи. Где именно включить амперметр, то есть до потребителя (считая по направлению тока) или после него, совершенно безразлично, так как сила тока в простой замкнутой цепи (без разветвлений) будет одинакова во всех точках цепи.

Рис. 89. Включение амперметра в цепь

Иногда ошибочно считают, что амперметр, включенный до потребителя, будет показывать бо́льшую силу тока, чем включенный после потребителя. В этом случае считают, что «часть тока» тратится в потребителе для приведения его в действие. Это, конечно, неверно.

В технике встречаются очень большие силы тока (1000 А — килоАмпер (кА)) и очень маленькие (0,001 А — миллиампер (мА)). Например, сила тока электрической плиты примерно 4–5 А, лампы накаливания — от 0,3 до 4 А (и выше). Ток, проходящий через фотоэлементы, составляет всего несколько микроампер. В главных проводах подстанций, дающих электроэнергию для трамвайной сети, сила тока достигает тысяч ампер.

Электрическое напряжение

Этот термин используется как характеристика физической величины, выражающей затраченную работу электрического поля по переносу пробного единичного электрического заряда из одной точки в другую. Начальная точка 1 и конечная точка 2 обладают различными потенциалами энергии (φ1 и φ2), работа по перемещению единичного пробного заряда, или напряжение, совпадает с соотношением разности этих потенциалов (Δφ = φ1 — φ2). Или иначе. Напряжение — это отношение работы электрического поля, совершенной при переносе пробного электрического заряда из точки 1 в точку 2, к величине пробного заряда.

Обычно напряжение обозначают U.

В зависимости от протекающих токов используются различные термины и способы вычисления напряжения. Оно может быть:

1. постоянным — в цепях электростатики и постоянного тока;

2. переменным — в схемах с переменными и синусоидальными токами.

Для второго случая используются такие дополнительные характеристики напряжения:

• амплитуда — наибольшее отклонение от нулевого положения оси абсцисс;

• мгновенная величина, которая выражается в конкретный момент времени;

• действующее, эффективное или, называемое по-другому, среднеквадратичное значение, определяемое по совершаемой активной работе одного полупериода;

• средневыпрямленное, рассчитываемое по модулю выпрямленного значения одного периода гармоники.

Для количественной оценки напряжения введена международная единица 1 Вольт (В).

При транспортировке электрической энергии по проводам воздушных линий конструкция опор и их габариты зависят от значения напряжения. Его величину между проводами фаз называют линейной, а разность потенциалов между каждым проводом и землей — фазной.

В бытовых электрических сетях нашей страны стандартом принято трехфазное напряжение 380/220 В.

Закон Ома для участка цепи

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

I = U / R,

где R — сопротивление, Ом;

U — разность потенциалов (напряжение) на концах участка цепи, В;

I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов, А.

Закон Ома справедлив для металлов и электролитов.

Закон Джоуля — Ленца

Дж. Джоуль (1841–1843) и Э. X. Ленц (1842–1843) независимо друг от друга экспериментально установили, что в электрической цепи происходит преобразование энергии упорядоченного движения заряженных частиц в тепловую. Согласно закону сохранения энергии работа тока равна количеству выделившегося тепла.

Количество теплоты (Q, Дж), выделившееся при прохождении электрического тока (I, А) по проводнику, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника (R, Ом) и времени, в течение которого шел ток (t, с):

Q = I2Rt

Работа и мощность электрического тока

При движении единичного заряда q0 по участку электрической цепи поле совершит работу А (Дж), численно равную электрическому напряжению U, действующему на участке цепи. Иными словами, напряжение U — это и есть работа электрического тока А по переносу пробного электрического заряда q из точки 1 в точку 2, к величине пробного заряда. Таким образом: A = Uq.

При этом заряд — это произведение силы тока I на время t, в течение которого этот заряд протекает по проводнику: q = It. Таким образом, A = UIt.

Следовательно, работа электрического тока равна произведению силы тока на участке цепи, напряжению на концах этого участка и времени, в течение которого протекает ток по проводнику.

Работа измеряется в джоулях, также ее можно выразить через единицы измерения силы тока, напряжения и времени: 1 Дж = 1 В × 1 А × 1 с.

Мощность электрического тока Р — работа А в единицу времени:

Р = А / t = UI = I2R = U2 / R

Мощность измеряют в ваттах (Вт). В электричестве иногда применяется внесистемная единица работы — кВт × ч (киловатт-час).

1 кВт. ч = 3,6×106 Дж

Виды соединения проводников

Последовательное соединение (рис. 90)

Рис. 90. Последовательное соединение проводников

1. Сила тока во всех последовательно соединенных участках цепи одинакова:

I1 = I2 = I3 =… = In =…

2. Напряжение в цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме напряжений на каждом участке:

U = U1+U2+…+Un+…

3. Сопротивление цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме сопротивлений каждого участка:

R = R1+R2+…+Rn+…

Если все сопротивления в цепи одинаковы, то:

R = R1N

При последовательном соединении общее сопротивление увеличивается максимально.

4. Работа электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков, равна сумме работ на отдельных участках:

A = A1+A2+…+An+…, т. к. A = I2Rt = I2(R1+R2+…+Rn+…)t

5. Мощность электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков, равна сумме мощностей на отдельных участках:

P = P1+P2+…+Pn+…

6. Так как сила тока во всех участках одинакова, то: U1/U2/…/Un… = R1/R2/…/Rn/…

Для двух резисторов U1/U2 = R1/R2 — чем больше сопротивление, тем больше напряжение.

Параллельное соединение (рис. 91)

Рис. 91. Параллельное соединение проводников

1. Сила тока в неразветвленном участке цепи равна сумме сил токов во всех параллельно соединенных участках.

I = I1+I2+…+In+…

2. Напряжение на всех параллельно соединенных участках цепи одинаково:

U1 = U2 = U3 =… = Un =…

3. При параллельном соединении проводников проводимости складываются (складываются величины, обратные сопротивлению):

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 … + 1 / Rn

Если все сопротивления в цепи одинаковы, то R = R1/n.

При параллельном соединении общее сопротивление уменьшается (минимально).

Правила КирХгофа для разветвленных цепей

Для упрощения расчетов сложных электрических цепей, содержащих неоднородные участки, используются правила Кирхгофа, которые являются обобщением закона Ома на случай разветвленных цепей.

В разветвленных цепях можно выделить узлы, в которых сходятся не менее трех проводников (рис. 92). Токи, втекающие в узел, принято считать положительными; вытекающие из узла — отрицательными.

Рис. 92. Узел электрической цепи. I1, I2 > 0; I3, I4 < 0

В узлах цепи постоянного тока не происходит накопление зарядов. Отсюда следует первое правило Кирхгофа: алгебраическая сумма сил токов для каждого узла в разветвленной цепи равна нулю:

I1 + I2 + I3 +… + In = 0

Первое правило Кирхгофа является следствием закона сохранения электрического заряда.

В разветвленной цепи всегда можно выделить некоторое количество замкнутых путей, состоящих из однородных и неоднородных участков. Такие замкнутые пути называются контурами. На разных участках выделенного контура могут протекать различные токи. На рис. 93 представлен простой пример разветвленной цепи. Цепь содержит два узла a и d, в которых сходятся одинаковые токи; поэтому только один из узлов является независимым (a или d).

Рис. 93. Пример разветвленной электрической цепи. Цепь содержит один независимый узел (a или d) и два независимых контура (например, abcd и adef)

В цепи можно выделить три контура abcd, adef и abcdef. Из них только два являются независимыми (например, abcd и adef), так как третий не содержит никаких новых участков.

Второе правило Кирхгофа является следствием обобщенного закона Ома и гласит: алгебраическая сумма произведений сопротивления каждого из участков любого замкнутого контура разветвленной цепи постоянного тока на силу тока на этом участке равна алгебраической сумме ЭДС вдоль этого контура.

Первое и второе правила Кирхгофа, записанные для всех независимых узлов и контуров разветвленной цепи, дают в совокупности необходимое и достаточное число алгебраических уравнений для расчета значений напряжений и сил токов в электрической цепи.

Чем трехфазное напряжение отличается от однофазного

Существует простое правило: три фазы — линейное напряжение (напряжение между двумя любыми из трех линий) 380 В, одна фаза — фазное напряжение 220 В.

В некоторые электрощиты приходит напряжение 380 В, а в некоторые — 220 В. У одних потребителей напряжение трехфазное, а у других — однофазное. Напряжение 380 В называется линейным и действует в трехфазной сети между любыми из трех фаз. Напряжение 220 В называется фазным и действует между любой из трех фаз и нейтралью (нулем).

Другими словами. Если к потребителю подходит одна фаза, то потребитель называется однофазным, и напряжение его питания будет 220 В (фазное). Если говорят о трехфазном напряжении, то всегда идет речь о напряжении 380 В (линейное).

В обоих видах питания присутствует рабочий нулевой проводник (нуль). По отношению к нулю на всех трех фазах — напряжение 220 В. А вот по отношению этих трех фаз друг к другу — на них 380 В.

Так получается, потому что напряжения фазных проводов отличаются на треть периода, т. е. на 120°. Подробнее с этим можно ознакомиться в учебнике электротехники.

Получается, что если к входу подается трехфазное напряжение, то есть три отдельные фазы с напряжением по 220 В. И однофазных потребителей (а таких — почти 100 % в наших жилищах) можно подключать к любой фазе и нулю. Только делать это надо так, чтобы потребление по каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.

Защититься от перекоса фаз лучше всего с помощью реле напряжения, купить которое можно в магазине электротехники или в интернет-магазине.

Обе системы питания, как трех-, так и однофазная, имеют свои плюсы и минусы, которые меняются местами или становятся несущественными при переходе мощности через порог 10 кВт.

Плюсы однофазной сети 220 В:

• простота;

• дешевизна;

• ниже напряжение, чем в трехфазной.

Минус однофазной сети 220 В:

• ограниченная мощность потребителя.

Плюсы трехфазной сети 380 В:

• мощность ограничена только сечением проводов;

• экономия при трехфазном потреблении;

• питание промышленного оборудования;

• возможность переключения однофазной нагрузки на «хорошую» фазу при ухудшении качества или пропадании питания.

Минусы трехфазной сети, 380 В:

• более дорогое оборудование;

• более опасное напряжение.

Так почему же в квартирах напряжение 220 В, а не 380? Дело в том, что к потребителям мощностью менее 10 кВт, как правило, подключают одну фазу. А это значит, что в дом вводится одна фаза и нейтральный (нулевой) проводник. В 99 % квартир и домов именно так и происходит.

Однако если планируется потреблять мощность более 10 кВт, то трехфазный ввод лучше. А если имеется оборудование с трехфазным питанием (содержащее трехфазные двигатели), рекомендуется заводить в дом трехфазный ввод с линейным напряжением 380 В. Это позволит сэкономить на сечении проводов, безопасности и электроэнергии.

Несмотря на то что есть способы включения трехфазной нагрузки в однофазную сеть, такие переделки резко снижают КПД двигателей, и иногда при прочих равных условиях можно за 220 В заплатить в два раза больше, чем за 380 В.

Однофазное напряжение применяется в частном секторе, где потребляемая мощность, как правило, не превышает 10 кВт. При этом на вводе используют кабель с проводами сечением 4–6 мм². Потребляемый ток ограничивается вводным автоматическим выключателем, номинальный ток защиты которого — не более 40 А.

Но если мощность потребителя — 15 кВт и выше, то обязательно нужно использовать трехфазное питание. Даже если в данном здании нет трехфазных потребителей, например электродвигателей. В таком случае мощность разделяется по фазам, и на электрооборудование (вводной кабель, коммутация) ложится не такая нагрузка, как если бы ту же мощность брали от одной фазы.

Например, 15 кВт — это для одной фазы около 70 А, значит, нужен медный провод сечением не менее 10 мм². Стоить кабель с такими жилами будет существенно. А автоматов на одну фазу (однополюсных) на ток больше 63 А на DIN-рейку не предусмотрено. Поэтому в офисах, магазинах, и тем более на предприятиях применяют только трехфазное питание.

Техника безопасности при проведении электромонтажных работ

Общие правила. Для снижения рисков травмирования электрическим током специалистами разработаны правила электробезопасности для пользователей устройств, монтажников и специалистов ремонтных служб. Вместе с тем существуют правила, которые едины для всех, кому приходится иметь дело с приборами, работающими от сети.

• Конструкция любого электрического прибора разрабатывается с учетом его безопасного использования. А значит, любые повреждения и дефекты корпусов, изоляционных материалов, кожухов, защитных экранов требуют незамедлительного устранения (поврежденным электроприбором пользоваться запрещается).

• Поскольку вода является отличным проводником тока, работающие электрические устройства следует держать вдали от емкостей с водой (аквариумы, ванны). Запрещается трогать приборы, в том числе тумблеры и кнопки, мокрыми руками.

• Перед использованием электроустройства следует ознакомиться с прилагаемой к нему инструкцией и по соответствующим указаниям выполнить заземление корпуса.

• Запрещается одновременно прикасаться к электроприборам и батареям отопления, водопроводным кранам и трубам.

• Нельзя забывать, что любая бытовая электросеть рассчитана на конкретное число потребителей, поэтому слишком большое число последних может привести к перегрузкам сети, ее искрению и пожару.

Техника безопасности электромонтажных работ. Электромонтажные работы характеризуются как крайне опасные, где соблюдение техники безопасности не просто снижает риски получения травм, а является обязательным условием доступа к проведению таких рабочих операций. Установка электрического оборудования — это всегда высокий риск получения удара током при контакте с токоведущими элементами. Отсюда первым пунктом любой инструкции по охране труда и технике безопасности для электромонтажников выступает требование полностью обесточить участок работ.

Создание безопасных условий труда в энергетической сфере всегда опирается на грамотную разработку распределительных систем. Они изначально должны создаваться с учетом возможности их безопасной эксплуатации. Специалисты, которые разрабатывают проекты систем электроснабжения и освещения и предоставляют профессиональные консультации по их внедрению и использованию, утверждают, что, делая сети безопасными для людей, нельзя забывать и об их собственной защите.

В любой подобной системе предусматриваются устройства, защищающие саму сеть и ее элементы от скачков тока и напряжения, от перегрузок и коротких замыканий.

После того как вы убедились в отсутствии напряжения на токоведущих элементах обслуживаемого оборудования, необходимо позаботиться о том, чтобы это напряжение случайно не было подано в систему.

Это требует установки предупреждающих табличек и знаков возле распределительных щитов, а также анонсирования проведения электромонтажных работ.

В целях безопасности любые работы с электрическими системами и оборудованием необходимо проводить, находясь на резиновом коврике.

В своей работе электромонтеры должны использовать стандартный набор инструментов, состоящий из тестеров, индикаторов и отверток, имеющих надежную и не поврежденную изоляцию ручек.

Электромонтажные работы допускается проводить только бригадой, состоящей минимум из двух человек. Это делается для того, чтобы при поражении током одного из рабочих второй смог оперативно изолировать пострадавшего от источника, прервав контакт, и оказать ему первую медицинскую помощь.

Основные причины электротравм:

• Случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

• Появление напряжения на металлических частях электрооборудования, которые при нормальной эксплуатации не находятся под напряжением (вследствие нарушения изоляции, нарушения правил заземления, падения на них провода, находящегося под напряжением).

• Возникновение шагового напряжения на участке земли, где находится человек.

• В сетях напряжением свыше 1000 В возможно поражение посредством электрической дуги, возникающей между токоведущей частью и человеком, при нахождении вблизи от токоведущих частей.

• Человеческий фактор. То есть несогласованные и ошибочные действия персонала; допуск к работам с электричеством без проверки отсутствия напряжения на установке, где работают люди.

• Отсутствие надзора за установками под напряжением и т. п.

Для снижения риска несчастных случаев при работе с электричеством необходимо выполнение основных правил техники безопасности:

• Исключить возможность случайного прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

• Обеспечить электроустановки надежной изоляцией.

• Обязательно создавать и контролировать защитное заземление, зануление, автоматическое отключение и т. д.

• Работать с электричеством только с применением специальных защитных средств.

Одной из причин электротравмы является шаговое напряжение. Что это такое? Шаговое напряжение возникает между ногами человека, стоящего рядом с заземленным объектом, к которому человек не прикасается. Оно равно разности напряжений между объектом и точкой, которая находится на некотором расстоянии.

Главными факторами, влияющими на значение шагового напряжения, являются расстояние, удельное сопротивление земли (сетка заземления) и сила тока, протекающего по проводнику.

Опасность шагового напряжения заключается в том, что для поражения током не нужно прикасаться к токоведущим частям, а после поражения перемещение практически невозможно. За счет того, что земля также имеет определенный потенциал, удар может произойти независимо от действий человека.

Опасное напряжение чаще всего возникает при обрыве электрического локального кабеля, поставляющего электричество к определенному объекту. Опаснее всего в такой момент человеку находиться на болоте, в воде или даже стоять на мокром асфальте, т. к. вода является превосходным проводником электрического тока.

Примечания

1

Распределительная, или распаечная коробка — это узел соединения и разветвления проводов, который обеспечивает быстрый доступ к соединениям проводов, подключение и отключение линий проводов, защиту соединений от повреждений (здесь и далее примеч. сост.).

(обратно)

2

Штраба — канавка в бетоне, кирпиче или штукатурном слое для прокладки, проводки коммуникаций (электропроводка, трубопроводы).

(обратно)

3

Следует пояснить, что ток утечки обусловлен несовершенством изоляции. В сети с изолированным нейтральным проводом или в сети постоянного тока это ток, протекающий между находящейся под напряжением фазой (полюсом) и землей в результате снижения сопротивления изоляции.

(обратно)

4

В домашней электросети, как правило, прокладывают трехжильный проводник, каждая жила которого имеет собственную окраску. Нулевой рабочий или, как его называют, «нейтральный» или «нуль» (N) — синего цвета, иногда красного. Нулевой защитный заземляющий проводник (PE) — желто-зеленого цвета. Фазный провод (L) может быть белым, черным, коричневым. Подробнее об этом в соответствующем разделе.

(обратно)

Оглавление

Введение

Разводка электропроводки в квартире

  Принципы построения электрической схемы в квартире

    Обязательные элементы схемы

    Способы подвода напряжения к потребителям в квартире

      Подвод напряжения шлейфом

      Подвод напряжения радиальным методом

      Подвод напряжения комбинированным методом

    Принципы прокладки кабельных магистралей

      Прокладка кабелей по потолку

      Прокладка кабелей по стене

      Прокладка кабелей по полу

    Особенности прокладки электропроводки в панельных домах

  Как сделать схему разводки проводки в квартире самостоятельно

    Взаимное расположение мебели и электрических розеток

    Оценка мощности потребления электроприборов

    Определение мест установки электрических точек

Кабельно-проводниковые, крепежные и электроизолирующие материалы

  Какие технические характеристики кабелей и проводов важно учитывать для надежной эксплуатации

  Как обеспечивается высокая проводимость токопроводящих жил

  Выбор проводника по удельному сопротивлению материала жил

  Выбор токопроводящих жил по площади поперечного сечения

  Способы предотвращения токов утечки

  Как подобрать кабель и провод для домашней проводки

    Виды кабелей и их различия

      Буквенно-цифровая маркировка кабелей и проводов

      Цветовая маркировка кабелей и проводов

Квартирные электрощиты: назначение, виды, состав и комплектация

  Приборы учета электроэнергии. Как правильно выбрать электросчетчик

    Разбираемся с типами и возможностями электросчетчиков и выбираем, какой нужно купить

      Индукционные счетчики

      Электронные счетчики

    Однофазный и трехфазный электросчетчик

      Современные тенденции в выборе счетчиков

    Какой электросчетчик выбрать

      Максимальный и номинальный (базовый) ток электросчетчика

      Класс точности электросчетчика

      Многотарифный электросчетчик

    Способы установки (монтаж) электросчетчика в щит

  Устройства защиты: автоматические выключатели, барьеры, УЗО, УДО, реле напряжения

    Автоматические выключатели

      Как протекает ток через автоматический выключатель

      Принцип работы и устройство конструктивных элементов автоматических выключателей

      Тепловой выключатель

      Электромагнитный выключатель

      Маркировка автоматических выключателей

    Виды и типы УЗО

      Принцип действия УЗО

      Скорость срабатывания (временной интервал) отключения УЗО

      Порог срабатывания дифференциального органа

      Количество полюсов УЗО

      Ток нагрузки, проходящий через УЗО

      Дополнительные функции УЗО

      Маркировка и метод установки УЗО

      Что такое УЗО-Д

      Схемы подключения УЗО к сети

    Устройство защитного отключения электроаппаратуры от перепадов напряжения в сети 220 В, реле напряжения

      Реле напряжения ТМ DigiTop

      УЗМ-51М. Устройство защиты многофункциональное

      Реле напряжения РН-111, РН-111М, РН-113

    Контакторы

Электромонтажные изделия

  Оборудование для электромонтажных работ

    Модульные заглушки

    DIN-рейка

      Особенности применения DIN-реек

    Соединительная шина «гребенка» для автоматов

      Классификация и параметры гребенчатых шин

      Конструкция соединительных гребенчатых шин

      Подключение защитных автоматов с помощью гребенки

      Достоинства и недостатки гребенчатых шин

    Клеммные блоки и клеммы

      Клеммы строительно-монтажные

    Дюбель-хомуты

    Кабельные хомуты

    Маркировочные площадки, кабельные бирки, кабельные маркеры

    Самоклеящиеся площадки для кабельных хомутов

    Скобы пластиковые с гвоздем для круглых кабелей и проводов

    Термоусадочные трубки (ТУТ)

    Прочие термоусадочные материалы

    Изолента

    Наконечники и соединители кабельные, концевые кабельные гильзы

    Монтажные электроустановочные коробки

    Спираль монтажная

    Пружины постоянного давления

    Шина заземления

    Кабельные ответвительные зажимы

Лампочки. Розетки. Выключатели

  Разновидности ламп освещения

  Устройство розетки. Основные типы и виды розеток

  Выключатели. Основные виды и типы

Заземление и зануление

  Защитное зануление, назначение и принцип

  Виды систем искусственного заземления

  Заземляющее устройство. Заземлитель

Основные электрические схемы подключения

Основные электрические параметры и единицы измерения

  Понятие об электрическом сопротивлении и проводимости

  Сила тока

  Электрическое напряжение

  Закон Ома для участка цепи

  Закон Джоуля — Ленца

  Работа и мощность электрического тока

  Виды соединения проводников

    Последовательное соединение (рис. 90)

    Параллельное соединение (рис. 91)

  Правила КирХгофа для разветвленных цепей

  Чем трехфазное напряжение отличается от однофазного

Техника безопасности при проведении электромонтажных работ Fueled by Johannes Gensfleisch zur Laden zum Gutenberg