Критически важные узлы любой электросети — это распределительные щитки. Модульная начинка и ее правильная компоновка служат основными показателями безопасности. Сегодня мы познакомим вас с модульными защитными устройствами стандарта DIN и особенностями их применения.
Устройства стандарта DIN имеют защитный пластиковый корпус, пазы на задней стороне которого предназначены для крепления на рейку с Ω-видным профилем шириной 35 мм. Стандартная ширина одного модуля — 17,5 мм, т. е. шаг установки составляет 18 мм. Расстояние между выгнутыми бортами рейки и тыльной стороной лицевой защитной панели не бывает меньше 43 мм. Если согласно требованиям к пыле — и влагозащите необязательно плотно прижимать защитные ламели к полкам устройств, последние могут быть и меньшей глубины. В любом случае комплектовать щит лучше устройствами одного формата, за исключением случаев, когда в общем щите располагается специальная электротехника — ПЛК, релейная защита или сетевые трансформаторы.
Автоматические выключатели
Основа любой электрической сети и самый обширный класс модульного оборудования. Основное предназначение — защита кабельных линий и оборудования от недопустимо высоких токов. Однако механизм их работы несколько сложнее, чем кажется.
Автоматический выключатель несет на борту два устройства, отслеживающих ток в сети: тепловой и электромагнитный расцепители. Как исключение существуют автоматы типа MA (без тепловой защиты) и выключатели нагрузки (модульные рубильники). В остальных автоматических выключателях (типы A, B, C, D, K, Z) тепловой расцепитель ограничивает ток длительной перегрузки (ТП), а электромагнитный — ток короткого замыкания (ТКЗ).
Устройство автоматического выключателя: 1 — рычаг управления; 2 — электромагнитный расцепитель; 3 — нижняя клемма; 4 — дугогасительная камера; 5 — тепловой расцепитель (биметаллическая пластина); 6 — верхняя клемма
Тип автомата определяется характеристикой работы теплового расцепителя. Если электромагнитный срабатывает предельно просто (мгновенно разрывает цепь при резком скачке тока), то тепловой способен выдерживать превышенные значения токов определенное время. Более точные данные можно вывести из графиков токо-временных характеристик, которые любой мало-мальски опытный электрик видел хоть раз в жизни.
Выбрать автоматический выключатель в соответствии с типом используемого оборудования, маркой кабеля, протяженностью линий и прочих факторов непросто, но от этого зависит долговечность всей электросети и корректная работа защитных устройств.
К прочему, автоматы имеют еще достаточно много мелких деталей помимо расцепителей, и от них также зависит долговечность и бесперебойность. Качество исполнения приводного механизма, рамы, искрогасителей и зажимов, а также разницу между их вариациями можно легко определить даже визуально, многие известные бренды имеют эскизы своей продукции или образцы в прозрачных корпусах, а в сети достаточно фотографий разобранных автоматов.
Дифференциальные устройства
Один из важнейших прорывов в современном электромонтаже — компактные устройства, работающие по принципу реле утечки. Не вдаваясь в детали механизма работы, можно сказать, что защитный компонент сравнивает количественное значение тока, вошедшего в цепь и вышедшего из нее. Если разница между значениями достаточно большая (от 10 мA до 1 А), устройство разрывает цепь. Есть два класса таких приборов: устройства защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматические выключатели (ДАВ).
Чаще всего дифустройства применяют для защиты людей от поражения электрическим током. Через тело человека может безопасно протечь от 0,05 до 0,1 А переменного тока, в зависимости от времени воздействия. Утечка обнаруживается мгновенно, а отключение длится не более одного полупериода, поэтому можно утверждать, что воздействие тока в 0,01 ампера в течение 0,02 секунды будет безопасно даже для ребенка. Но утечки в электросети — обычное дело, они могут появляться и сами по себе из-за повышенной влажности и нарушенной изоляции (это один из аргументов против ХБ-изоленты). На практике самые чувствительные УЗО на 10 и 30 мA работают только при более-менее обновленной проводке. В сети квартир возрастом 30–40 лет они дают одно-два ложных срабатывания в неделю.
По этой и другим причинам чувствительность УЗО заведомо занижают. Считается, что большинство людей нормально переносят короткий удар в 0,1 А, поэтому все устройства до 100 мA предназначены именно для защиты человека. Но ведь ток утечки может пройти не только сквозь человека, возможны также пробои изоляции на стену или защитный проводник, что приводит к возникновению пожароопасной ситуации. Автоматический выключатель в этом случае не сработает: ток слишком мал. УЗО и ДАВ свыше 100 мA условно называют противопожарными.
Установка УЗО «для людей» обязательна на каждой линии, к которой подключена стационарная бытовая техника с металлическим корпусом, водонагреватели, посудомоечные и стиральные машины, розетки в санузле и на кухонном фартуке. Остальные розеточные группы могут быть подключены через общий дифавтомат, хотя чаще их тоже группируют по 4–5 штук. Противопожарное УЗО устанавливается на вводе в щиток, а его чувствительность выбирается, исходя из продолжительности кабельных линий и их общей величины утечки.
Приборы могут иметь механический или электронный принцип работы. Первые предпочтительней ввиду меньшей чувствительности к колебаниям напряжения. С другой стороны, некоторые из электронных УЗО имеют способность к самовозврату при исчезновении аварии.
Устройства релейной защиты
Обилие электронной бытовой техники всегда вызывает риск ее массового повреждения из-за повышенного напряжения, коммутационных перегрузок или несоответствия частоты тока промышленному стандарту. К сожалению, низкое качество сетевого напряжения все еще имеет место в отдаленных районах, даже в новостройках случаются аварии.
Сложность и стоимость защитных мер должны быть прямо пропорциональны стоимости подключаемого к сети оборудования. Как минимум, любая современная квартира, в которой есть хотя бы один цифровой телевизор, должна иметь на входе реле напряжения .
Самые примитивные устройства имеют чисто релейный принцип работы. Установки верхних и нижних порогов отключения задаются двумя потенциометрами. Трехфазные реле напряжения могут иметь встроенную защиту от асимметрии нагрузки, то есть следят за разницей между линейными напряжениями.
Особняком среди устройств релейной защиты стоят приборы, управляемые интегральными микросхемами. Электронный принцип работы позволяет не только аварийно отключать потребителя, но и проводить диагностику сети, сообщать о причине отключения и даже контролировать не только напряжение, но и другие показатели.
Самый высокий класс устройств именуют УКЗ — устройства комплексной защиты (УБЗ 302, например). Они не только контролируют напряжение, но также имеют встроенную токовую защиту, иногда и вовсе несут на борту цифровой вычислитель, позволяющий учитывать в работе потребляемую мощность в трех ее компонентах или отслеживать значения утечки, индуктивности и емкости цепи. Как правило, такие устройства характеризуются наличием пользовательского интерфейса и гибкой системой настроек, опционально наличие линий с управляемой коммутацией.
