Защитная автоматика — сердце электрики

В любом жилом помещении, будь то дом или квартира, все провода и кабели, от розеток, выключателей и светильников ведут в одно место — распределительный щит. Очень часто, домашний мастер, в роли которого обычно выступает глава семьи, вполне успешно справляется с заменой выключателя, установкой светильника или починкой поврежденного электрошнура. Но распределительные коробки и тем более распределительные щиты, с их мешаниной проводников и скруток, норовящих заискриться при любом прикосновении вполне резонно заставляют даже самых умелых мастеров держаться от них подальше.

Это справедливо. Но вот в чем беда — распределительный щит или распаечная коробка вовсе не должны выглядеть изощренной головоломкой или мешаниной, подобной клубку спутанных макаронин. Это неверно, и говорит о том, что не за горами тот день, когда такой монтаж оставит без света весь ваш дом или квартиру, а то и, чего доброго, вызовет пожар. Как же должен выглядеть щит, и что в нем должно быть? Об этом я постараюсь рассказать в статье ниже.

Подобное развитие событий, точнее его очевидная возможность, заставила инженеров, еще на заре электрической эры создать простое, но гениальное устройство — предохранитель (на рисунке). Суть его работы в следующем: если включить в цепь проволочку из легкоплавкого металла, например свинца, при опасном превышении силы тока она расплавится, разомкнет линию, и течение тока прекратится. Это относится как к плавному превышению тока, которое обычно называют перегрузкой, так и к резкому — короткому замыканию. Эту проволочку поместили в удобный корпус, который позволял менять сгоревший предохранитель безопасно и быстро, и в таком виде защита проводки просуществовала до середины XX века.

Таким образом, где-то в середине прошлого столетия, распределительный щит содержал электросчетчик, рубильник, позволявший отключить все жилище от электричества и два предохранителя — на свет, с меньшим током срабатывания и на розетки, с большим током. Плюс иногда в щите стоял предохранитель на электрическую плиту.

Это устройство щита, ввиду простоты и скудности ассортимента электроприборов, было достаточным. Но с течением времени люди привыкли к предохранителям, чувство их важности и необходимости притупилось, и вот — после очередного перегорания «пробки» хозяину становится лень покупать новую и он втыкает вместо нее «жука» - проволочную перемычку из медного провода. А дальше пожар, ремонт квартиры, а иногда и подъезда. И вот инженеры задумались, а не стоит ли вместо предохранителя установить механический аппарат, который после срабатывания можно будет просто включить вновь? Так появился автоматический выключатель, или коротко — автомат, который в наши дни является основой и краеугольным камнем безопасного электричества. Поговорим о нем поподробнее.

Автоматы

Сердцем автомата является биметаллическая пластинка, состоящая из сваренных друг с другом металлов с разными коэффициентами температурного расширения. Если по простому, то при нагреве один металл удлиняется больше, а другой меньше. Так как полоска из первого металла, как бутерброд, положена на полоску второго, нагрев заставит этот «сэндвич» изогнуться. Изгнутый сэндвич толкает язычок расцепителя, а расцепитель, пользуясь накопленной при включении автомата энергией пружины, выключит автомат, разомкнув тем самым цепь.

Первые автоматы содержали только такой расцепитель, который называют «тепловым». Кстати, с этим названием связан забавный миф, говорящий о том, что тепловой расцепитель срабатывает не от превышения тока, а от нагрева провода. Но при всем своем великолепии и простоте, ему присущ большой недостаток - он срабатывает слишком медленно. Если в цепи течет ток короткого замыкания в сотни и тысячи ампер, промедление даже в секунду, а именно столько может занять отключение теплового расцепителя, может стоить пожара.

Этот недостаток и сдерживал замену предохранителя на автомат. Предохранитель сгорает тем быстрее, чем выше ток, отключая ток короткого замыкания почти мгновенно. Это было так до тех пор, пока не был изобретен электромагнитный расцепитель, спасающий проводку от короткого замыкания. Он состоит из катушки (электромагнита), в которую вставлен сердечник - металлический стерженек. Катушка рассчитана так, что при превышении определенного порога, это стерженек толкает язычок расцепителя, а дальше все как мы уже знаем — автомат размыкает цепь. Срабатывает электромагнитный расцепитель достаточно быстро, чтобы ток короткого замыкания не успел ничего пожечь и разрушить, а он может и разрушать, поверьте мне.

Итак, современный автомат (см. рисунок) содержит в себе два защитных устройства (расцепителя) — тепловой и электромагнитный, каждый из которых работает в своем диапазоне токов. Кстати, не верьте электрикам, которые советую старые черные автоматы производства СССР как самые надежные, некоторые из них имеют только тепловой расцепитель. Защитник из такого автомата, как вы понимаете, никакой. Как же выбрать подходящего зищитника для наших кабелей и проводов?

Если говорить в общем, то номинальный ток автомата, тот который написан на его корпусе, должен быть больше или равен максимальному току нагрузки, но меньше максимального тока, который может выдержать жила кабеля. Например, если мы хотим подключить плиту мощностью 5 кВт, имея кабель 4 квадратных мм, то нам подойдет автомат на 25 Ампер, ведь 5 кВт, это, в пересчете на силу тока 22,7 Ампера, а кабель 4 квадрата выдерживает примерно 32 Ампера на жилу.

Если мы не знаем точно, какая будет мощность потребления, то можно пользоваться универсальным правилом — на розетки 16 Ампер, на свет 10 Ампер. Так мы точно не ошибемся.

Есть еще такая вещь как характеристика отключения автомата. Она бывает B, C или D — это указывается рядом с цифрой номинального тока. Она говорит о том, на сколько нужно умножить номинальный ток, чтобы получить ток, при котором срабатывает электромагнитный расцепитель. С ходу разобраться какая нужна характеристика довольно трудно, а объяснить в рамках статьи еще труднее, поэтому я напишу просто — берите С. Характеристика B нужна только если мы имеем дело с очень старой проводкой внутри дома, а главное — старой и тонкой воздушной линией электропередачи. То есть для квартиры она не нужна по любому. Впрочем, если вы поставите B вместо C хуже не будет, просто С в продаже встречается несравненно чаще. Характеристика D – это для станков с электродвигателями, и то не для всех, поэтому в быту про нее можно просто забыть.

Фирма производитель автомата может быть любой, лишь бы он был не контрафактным и имел сертификат соответствия. Из личного опыта — хорошие автоматы делают фирмы ABB, Legrand, Schneider Electric, Moeller. Последние две реже подделывают, поэтому если вы не можете на глаз определить оригинальность автомата, лучше остановиться на них.

Подытожим: в современном щите, помимо счетчика и вводного (общего) рубильника обязательно должны стоять автоматы. Чем больше жилище, тем больше их количество, это повышает удобство, когда где-то что-то «отрубится», во-первых не обесточится вся квартира/дом, а во-вторых сразу будет понятно где искать проблему.

Но автоматами многообразие защитной автоматики не исчерпывается. Ведь кроме защиты проводки от возгорания, очень важно защитить и нас, людей из плоти и крови. Для этой защиты служат устройства защитного отключения, или коротко — УЗО.

УЗО

Вообще-то, для защиты людей от поражения электричеством служит защитное отключение/зануление/заземление, и по хорошему все это должно присутствовать. Но ввиду российской безалаберности и повальной неграмотности и непрофессионализма, нелишне будет подстраховаться, не правда ли? И идеальным решением будет УЗО. Чем же оно так замечательно?

Основа УЗО, как и у автомата, это механизм, размыкающий цепь. Вот только в отличие от автомата, у которого этот механизм активируется опасным превышением силы тока, у УЗО расцепитель срабатывает при возникновении утечки тока. Поясню поподробнее.

Ели взять в качестве аналогии воду, электрический ток тоже «течет», только не по трубам, а по проводам. И также, как и вода, ток может потечь не туда, то есть возможна его утечка. Для того, чтобы ее не было, токопроводящую жилу заключают в изоляцию, как на всем протяжении кабеля, так и внутри электрических приборов. Строго говоря, ток течет через что угодно, и изоляция ему не помеха. Но ток через изоляцию настолько мал, что им обычно пренебрегают и считают, что утечки нет.

Но иногда изоляция повреждается и ток начинает течь «не туда». Как только это происходит, находящийся внтури УЗО приборчик, который называется дифференциальный трансформатор тотчас это определяет и дает толчок на расцепитель, прекращая утечку, правда вместе с основным током. Самое главное, что кроме повреждения изоляции, которое тоже, безусловно требуется отслеживать, утечка происходит еще и в тех случаях, когда человек касается проводника под напряжением. Чаще всего это любознательный ребенок, который решил поковыряться в розетке гвоздем, или горе-электрик, который решил, что провод под напряжением это не так уж страшно. Именно для таких случаев УЗО и ставят.

Сооответственно, при подборе комплектующих распределительного щита, <b>УЗО</b> обычно ставят на линии, ведущие к розеткам, как наиболее опасным для непрофессионала местам электроустановки. Номинальный ток УЗО должен быть больше либо равен току автоматического выключателя, стоящего на той же линии. Ток утечки — 30 мА. Меньше (10 мА) — могут быть ложные срабатывания, больше (100, 300 мА) — уже не для защиты человека, а для защиты проводки, в основном в промышленности. Важная ремарка — УЗО ни в коей мере не заменяет автомат и является дополнением к нему! То есть автомат должен быть по любому, а УЗО — во вторую очередь.

УЗО бывают двух типов — А и АС. АС — это обычные УЗО широкого применения, на все случаи жизни. А — это УЗО, которые помимо переменных (обычных) токов утечки, улавливают и пульсирующие, которые протекают в некоторых электроприборах. То есть они более безопасные, но и ощутимо более дорогие. Лично я считаю их применение не оправданным, но это лишь мое скромное мнение, не более.

Что касается фирмы-изготовителя, то советы те же, что и в отношении автоматов, только у УЗО разброс цен весьма велик, поэтому не торопитесь с покупкой, лучше для начала приценитесь. Возможно, оправданной будет покупка автоматов одного производителя, а УЗО — другого. Ничего страшного в этом нет.

Кроме УЗО существуют так называемые дифференциальные автоматы, или дифавтоматы. Не путайте с «дифференциальными выключателями» - это синоним УЗО.

Дифавтомат это УЗО, объединенное с автоматом в одном корпусе. То есть если вы ставите такой прибор, то одним движением руки обеспечиваете линию всей нужной защитой. Это очень удобно, но за удовольствие надо платить — дифавтомат стоит существенно дороже комбинации УЗО + автомат, так что решать вам.

Реле защиты от перенапряжения

В отличие от устройств защиты от перенапряжений (УЗИП), используемых для защиты от грозовых и промышленных искровых разрядов, это устройство защищает от сравнительно небольшого, но «долгоиграющего» перенапряжения, например в результате перегрузки питающего трансформатора или ошибки электрика. Напряжение в 380 Вольт может с гарантией вывести из строя всю мало-мальски сложную технику в доме. Особенно это актуально для частного дома.

Если вас волнует такая возможность, в вашем распоряжении достаточно бльшой выбор устройств, которые обычно носят усредненно-общее название «реле защиты от перенапряжения». Естественно, возможны коммерческие вариации: «Спаситель», «Защитник», «Крепость» и так далее

Такое устройство обычно устанавливается до автоматов и УЗО, сразу после счетчика. Нужно обязательно обратить внимание на ток, который это устройство может пропустить через себя, обычно он невелик, например 16 Ампер. Если ток, потребляемый вашим домом больше, а это почти всегда так, реле защиты подключается через контактор, который способен выдержать существенно большие токи — 25, 40 и 63 Ампера.

Итак, суммируем, что же должен содержать хороший распределительный щит. Это (в порядке подключения) вводной рубильник, счетчик, реле защиты от перенапряжения, несколько автоматов и УЗО, либо несколько дифавтоматов. Кроме содержания важно исполнение — все проводники, соединяющие отдельные элементы щита должны быть ровно уложены, иметь окраску, по которой можно будет определить назначение проводника, все автоматы и УЗО должны быть помечены, в соответствии с назначением защищаемой линии («свет», «кухня», «спальня» и т. д.). Также, включение и выключение автоматов должно быть безопасным, для чего все проводники и клеммы в щите отгораживаются от потребителя изоляционной пластиной, которую также называют пластроном.

Я ничуть не преувеличу, если скажу, что ничто в электроснабжении жилища не важно так, как устройство распределительного щита. Он ваш хранитель и ваш защитник, поэтому не поскупитесь на его оснащение и качественный монтаж — оно того стоит. Удачи и безопасного электричества!

Автор: Евгений Потапчук