Шмаков С.Б.

«ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ СОВЕТЫ ДОМАШНЕМУ ЭЛЕКТРИКУ»

Глава 1

ПЕРВЫЕ ШАГИ ДОМАШНЕГО ЭЛЕКТРИКА

Быть домашним электриком (сантехником, электронщиком и другим умельцем) — почетная обязанность каждого мужчины, домохозяина. Глава знакомит с первыми шагами на пути становления электрика: мерами безопасности, инструментом электрика, пайкой. Освоив эту главу, можно смело осваивать искусство домашнего электрика.

1.1. Электробезопасность шаг за шагом

Электроэнергия в нашей жизни

Электрическая энергия является важной составляющей нашей повседневной жизни. Практически невозможно представить себе день современного человека без использования в том или ином виде электрической энергии.

Открытие электричества принесло в нашу повседневную жизнь массу удобств и полезных приборов. Электричество проникло во все сферы жизни человека: быт, транспорт, промышленное производство, сельское хозяйство, наука, культура и полеты в космос. Более того, сфера использования электричества расширяется. Потребление электрической энергии человечеством с каждым годом растет в геометрической прогрессии.

Та огромная роль, которую играет электроэнергия в нашей жизни, обусловлена ее полезными свойствами:

♦ легкостью передачи на большие расстояния по сравнению с другими видами энергии;

♦ возможностью преобразований в другие виды энергий с высоким КПД, независимо от ее количества. Поэтому нет необходимости в ее хранении;

♦ возможностью значительной концентрации мощности при производстве электроэнергии;

♦ электроэнергия проявляется в виде потока, который раздробить на части легче, чем другие энергетические потоки (уголь, нефтепродукты).

Потребление электроэнергии может плавно меняться от нуля до максимума в зависимости от хода самого процесса производства или нагрузки рабочего механизма.

Электроэнергия является наиболее чистым видом энергии и в наименьшей степени загрязняет окружающую среду. Ориентация на использование трехфазного тока придала использованию электроэнергии однородность.

Стало привычным повсеместное превращение электрической энергии в другие виды энергии. Так, с помощью разнообразных нагревательных элементов можно получить тепловую энергию для обогрева помещений. Или, используя электродвигатели, можно легко превратить энергию электричества в механическую энергию.

Чем опасно электричество

Электричество может быть опасным для человека. За кажущейся простотой и безобидностью электрической энергии скрывается большая угроза для жизни и здоровья человека, если он забывает об элементарных мерах предосторожности и безопасной эксплуатации электрических сетей и бытовых электроприборов.

Ситуация усугубляется еще и тем обстоятельством, что электрический ток невозможно увидеть или услышать, и ток легко может превратиться из полезного и необходимого нам в опасный или даже смертельный фактор.

Органы чувств человека при работе с электричеством оказываются бесполезны, так как обнаружить наличие электрического тока в проводнике можно только при наличии специальных приборов.

Причин опасности взаимодействия тока и человека две: во-первых, механическое повреждение тканей человека, во-вторых, воздействие тока на нервную систему людей.

Внимание.

Убивает не напряжение, а ток! Опасность для человека представляет только протекающий по нему ток.

Так, искорки статических разрядов на синтетической одежде имеют напряжение более 5 кВ, но ничтожную силу тока. Они особого вреда, кроме дискомфорта, не приносят. А прохождение тока с силой 30–50 мА от бытовой электросети через сердечную мышцу уже может вызвать фибрилляцию (трепетание) сердечной мышцы и рефлекторную остановку сердца.

Примечание.

Ток менее 2 мА безопасен для человека. Ток в 10 мА считается уже опасным. При таком токе человек еще вполне в состоянии оторваться от токоведущей части самостоятельно. Ток в 50 миллиампер и выше считается смертельным, может привести к летальному исходу.

Если ток не заденет сердце (а пути электричества в человеческом организме весьма причудливы), то его воздействие может вызвать паралич дыхательных мышц, что тоже ничего хорошего не сулит.

Случались совершенно поразительные происшествия, когда электрический ток, не оставляя видимых повреждений, буквально зажаривал внутренние органы, доводя их до кипения.

Повышение сопротивления тела человека

Теперь от описания кошмарных последствий перейду к физике процесса поражения электрическим током и защиты от него. Задача защиты — в максимальной степени снизить величину тока до безопасного уровня или до нуля.

Напряжение в бытовой электросети имеет фиксированную величину 220 В. Значит, для уменьшения тока через тело человека при несчастном случае нужно увеличить электрическое сопротивление человека.

Расчетное электрическое сопротивление тела человека переменному току частотой 50 Гц при анализе опасности поражения человека током принимается равным 1000 Ом. В реальности эта величина не статична и может составлять от 3000 до 100 Ом.

Простой расчет по закону Ома показывает, что, не принимая никаких мер по защите, человек получить электротравму током

I = U/R,

где: I — ток, грозящий нам опасностью; U — напряжение сети 220 или 380 В (при повышении напряжения опасность растет); R — сопротивление или все, что можно сделать, применяя средства защиты.

Повышая это численное значение, мы понижаем грозящую нам опасность.

Примечание.

Практически безопасным для человека считается ток один или два миллиампера. Сопротивление человека для этого должно быть больше двухсот килоом при напряжении сети 220 В.

На этот результат работают все средства защиты, изоляция проводки, сухие руки, а также изолированный инструмент, диэлектрические перчатки, диэлектрические калоши, резиновые коврики и прочие подставки и накладки из материалов, плохо проводящих электричество…

Сопротивление ручек отверток или изолирующих накладок кусачек измеряется мегаомами, именно поэтому мы не чувствуем протекающего по нам тока. А он есть.

Примером служит индикаторная отвертка (см. стр. 7 цв. вклейки). Касаясь ею фазового проводника и наблюдая за свечением неоновой лампочки, мы являемся частью электрической цепи — резистором. Ток достаточен для свечения неонки, а для человека слишком мал, и не причиняет ему никакого вреда.

Но существует еще главный фактор, Повышающий сопротивление тела человека — это знание и строгое соблюдение правилам электробезопасности. Рассмотрим их.

Меры безопасности при проведении электротехнических работ

Совет.

Никогда не работайте усталым — электрическое сопротивление организма при таком состоянии понижено, внимание ослаблено, реакция замедлена.

Сложность электротехнических работ и уровень своей подготовки надо оценивать очень критично. Самостоятельный ремонт домашней электросети и электротехники — дело весьма ответственное, а потому требует квалифицированного подхода и соблюдения действующих Правил устройства электроустановок (ПУЭ). Поэтому без ясного понимания причины, вызвавшей неисправность, без знания принципа работы устройства весьма небезопасно вмешиваться в систему.

Если нет опыта, но есть непонимание, «как это делается» — приступать к активным действиям нельзя. Лучше вызвать специалиста. Это не только самый простой путь решения проблемы, в данном случае, но иногда и единственно правильный. При этом есть возможность подучиться, смотря за работой специалиста.

Внимание.

К электричеству необходимо относиться уважительно и не переоценивать свои знания и способности.

Но мелкие работы по ремонту розетки, выключателя или кабеля можно выполнить самостоятельно. Особых знаний и навыков для этого не требуется. При этом следует помнить основное правило: прежде чем приступать к работам, следует проверить, снято ли с электросети напряжение.

Кроме того, даже если вы сами отключили вводной автомат, необходимо проверить отсутствие напряжения индикаторной отверткой (см. стр. 7 цв. вклейки) или любым доступным вам способом.

Почему нужна такая проверка? Автоматический выключатель может быть отключен, но его контактные группы могли закоротиться, спечься, например, при аварии, и он неисправен. Или в щите есть другие пути прохождения потенциала на «вроде бы отключенный» участок.

Примечание.

Индикаторная отвертка, а еще лучше указатель низкого напряжения двухполюсный, должны быть всегда под рукой. И перед применением ВСЕГДА надо проверять их исправность. Это очень просто — проверить наличие напряжение там, где оно есть точно и по светящемуся индикатору оценить исправность указателя напряжения.

После проведения обесточивания квартирной сети жизненно необходимо принять меры к невозможности несанкционированного включения напряжения. Для этого можно:

♦ поставить дежурить человека;

♦ закрыть на замок дверь в электрощиток;

♦ написать красным фломастером на бумажке — «не включать, работают люди», и повесить ее на выключенном автоматическом выключателе.

Это необходимо и для безопасности домашнего электрика. Есть и специально разработанные плакаты и таблички. Они подробно рассмотрены в следующем разделе.

1.2. Знаки и плакаты безопасности

Назначение знаков и плакатов безопасности

Знаки и плакаты безопасности в электроустановках необходимы для обеспечения запрета операций с аппаратами коммутации (их включение или отключения), чтобы в процессе работы электрооборудования на него по ошибке никто не подал напряжения.

По назначению плакаты и знаки безопасности делятся на:

♦ запрещающие (рис. 1.1, а, рассмотрены далее подробно);

♦ предупреждающие (рис. 1.1, б, рассмотрены далее подробно);

♦ предписывающие;

♦ указывающие.

По характеру применения плакаты и знаки электробезопасности выполняются переносными и стационарными (постоянными).

Запрещающие плакаты

Запрещающие плакаты используются для запрета действий с коммутационными аппаратами (включение/отключение), чтобы во время работы на электрооборудовании на него ошибочно не было подано напряжение.

«Работа под напряжением. Повторно не включать» — этот знак запрещает повторное ручное включение автоматов без согласования с работающим электриком после того, как они были автоматически отключены. Такие плакаты вывешиваются на автоматы или рубильники, когда выполняются ремонтные работы под напряжением.

Размеры плаката — 80x50 мм, ширина красной каймы — 5 мм. Надпись выполнена буквами красного цвета на белом фоне.

«Не включать. Работают люди» — плакат переносной, запрещающий подачу на линию напряжения. Должен вывешиваться на ключи, кнопки и привода управления коммутационных аппаратов, при включении которых напряжение может быть подано на линию. Применяется для электроустановок как до 1000 В, так и выше.

Плакат выполняется размерами 80x50 или 240x130 мм, ширина красной каймы составляет соответственно 5 и 13 мм. Надпись выполняется буквами красного цвета на белом фоне.

«Не включать. Работа на линии» — плакат переносной, запрещающий подачу на линию напряжения. Вывешивается на ключах и приводах управления коммутационных аппаратов, включение которых может подать на линию напряжение.

Размеры плаката — 80x50 или 240x130 мм. Ширина красной каймы соответственно 5 и 13 мм. Надпись выполняется белыми буквами на красном фоне.

Рис. 1.1. Знаки и плакаты безопасности:

а — запрещающие; б — предупреждающие

Предупреждающие плакаты

Предупреждающие плакаты информируют о приближении на опасное расстояние к находящимся под напряжением токоведущим частям.

«Стой! Напряжение» — предупреждает об опасности приближения к токоведущим частям электроустановок, находящихся под напряжением. Плакат применяется в электроустановках с напряжением до 1000 В и выше.

Размеры знака — 280x210 мм. Стрела красная. Ширина красной каймы — 21 мм. Надпись выполнена буквами черного цвета на белом фоне.

«Не влезай! Убьет» — этот плакат предупреждает о возможном приближении к токоведущим частям, находящимся под напряжением, при подъеме по конструкции.

Размеры знака — 280x210 мм. Стрела красного цвета. Ширина красной каймы — 21 мм. Надпись выполнена буквами черного цвета на белом фоне.

«Испытание! Опасно для жизни» — плакат предупреждает об опасности поражения действием электрического тока при проведении высоковольтных испытаний. Такие знаки вывешиваются на ограждениях рабочих мест во время проведения высоковольтных испытаний.

Размеры знака — 280x210 мм. Стрела красного цвета. Ширина красной каймы — 21 мм. Надпись выполнена буквами черного цвета на белом фоне.

«Осторожно! Электрическое напряжение» — знак, предупреждающий об опасности поражения действием электрического тока. Вывешивается в электроустановках любого класса и подкласса подстанций и электростанций.

Знак выполняется в виде равностороннего треугольника со стороной 80,100,160, 360 мм — для дверей помещений, 25,40, 50 мм — для тары и оборудования. Стрела и кайма черного цвета, фон — желтого.

1.3. Инструменты домашнего электрика

Набор инструментов электрика

Для успешного проведения электромонтажных и ремонтных работ различной категории и уровня сложности современный электрик должен располагать определенным комплектом измерительных и электромонтажных инструментов, входящих в так называемый набор инструментов электрика.

Перед тем как приобрести инструмент, обязательно нужно подержать его в руке — он должен быть удобным в обращении. Иначе впоследствии вам будет очень неудобно с ним работать, что может даже привести к травме.

Рабочий инструмент всегда должен находиться в исправном состоянии. Благодаря этому можно гарантировать как личную безопасность мастера, так и высокое качество проделанных работ. Рассмотрим состав комплекта.

Измерительный мультиметр. Это основной рабочий прибор электрика. Он позволяет решать большинство задач по определению рабочих характеристик исследуемой или монтируемой электрической цепи.

Индикаторная отвертка и более функциональный двухполюсный индикатор напряжения (ПИН-90, например). Оба эти прибора служат для оперативной проверки наличия (или отсутствия) фазного напряжения на отдельных участках электрической сети.

Электроизмерительные клещи предназначены для измерения электрических величин (тока, напряжения, мощности, фазового угла и др.) без разрыва токовой цепи и без нарушения ее работы. Соответственно измеряемым величинам существуют клещевые амперметры, ампервольтметры, ваттметры и фазометры.

Непременные составляющие классического набора электрика (обязательно с изолированными ручками, где они предусматриваются): наборы отверток различного размера и назначения, бокорезы, пассатижи, кусачки, пинцеты, молоток, шлямбур, монтажное зубило, набор напильников, ножовка для работы по металлу, тиски и инструмент для снятия изоляции (типа КСТ-6, например), монтерские ножи для разделки кабелей и зачистки концов проводников, инструмент для обжима проводов с набором матриц под различные наконечники.

Несколько комплектов ключей должны включать, в том числе, торцевой и раздвижной ключ.

Переносной электроинструмент (электродрель, перфоратор, штроборез) и надежный переносной удлинитель большой длины. В комплект для работы с электроинструментом обязательно должны войти сверла и буры различного размера, насадка типа «корона» (для изготовления отверстий в стене под монтажные коробки розеток и выключателей), а также насадки для штробореза.

Расходные материалы: электрические кабели и провода различных марок и сечений, набор изоляционных лент различных марок, соединительные клеммники и разъемы, шурупы, комплект дюбелей, полихлорвиниловую и термоусадочную трубку различного диаметра.

При проведении ремонтных работ вам всегда смогут пригодиться аккумуляторный фонарик, рулетка, а также два комплекта перчаток — матерчатые и резиновые. Об этом пусть и вспомогательном, но крайне необходимом инструменте, также следует побеспокоиться при комплектовании набора электрика.

Цифровые комбинированные измерительные приборы (мультимерты)

Понятие «мультиметр» более точно отражает назначение этого многофункционального прибора. Число имеющихся разновидностей настолько велико, что каждый электрик может найти прибор, в точности отвечающий его специфическим требованиям как по виду и диапазону измеряемых величин, так и по набору сервисных функций.

Назначение органов управления стандартного мультиметра приведено на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Назначение органов управления стандартного мультиметра

Кроме стандартного набора величин (напряжения и силы постоянного и переменного тока, а также сопротивления) современные мультиметры позволяют измерять емкость и индуктивность, температуру (с помощью внутреннего датчика или внешней термопары), частоту (герц и об/мин), а также длительность импульсов и интервалы между импульсамив случае импульсного сигнала.

Почти все они могут осуществлять прозвонку (проверку целостности цепи с подачей звукового сигнала при ее сопротивлении ниже определенной величины).

Очень часто в них реализованы такие функции, как проверка полупроводниковых приборов (падение напряжения на p-n-переходе, коэффициент усиления транзисторов) и генерация простого тестового сигнала (обычно меандр определенной частоты). Многие современные модели обладают вычислительными возможностями и графическим дисплеем для отображения формы сигнала, правда, с невысоким разрешением.

Среди сервисных функций особое внимание привлекает таймер выключения питания и достаточно редко встречающаяся, но временами незаменимая, подсветка дисплея.

Популярностью пользуется автоматический выбор предела измерения — у большинства последних моделей мультиметров переключатель режима служит лишь для выбора измеряемой величины, а предел измерения прибор определяет сам.

Некоторые простые модели и вовсе не имеют такого переключателя. Стоит отметить, что в ряде случаев подобное «разумное» поведение прибора может доставлять неудобства (http://www.spin-spb.ru).

Весьма полезна фиксация (удержание) показаний. Чаще всего она производится при нажатии соответствующей клавиши, но некоторые приборы позволяют автоматически фиксировать любое стабильное и отличное от нуля измерение. Иногда фиксация возможна для кратковременных замыканий или размыканий цепи (триггер) в режиме прозвонки.

Некоторые модели имеют одновременно и стрелочный, и цифровой индикаторы. Очень удобен индикатор с двумя цифровыми шкалами для отображения второй одновременно измеряемой или вычисляемой в ходе измерения величины. Но еще полезней индикатор, где вместе с цифровой имеется аналоговая (столбиковая) шкала.

Новые мультиметры с графическим дисплеем предусматривают возможность отображения формы сигнала, так что с небольшой натяжкой их можно отнести к простейшим осциллографам.

Выбирая мультиметр, не стоит забывать и про аксессуары к нему. Первое, на что требуется обратить внимание, — это шнуры, так как вряд ли вам доставит удовольствие работать с прибором, у которого шнуры все время выходят из строя. Для того чтобы этого не происходило, провода должны быть максимально гибкими, а заделка в щупы и вилки выполнена с использованием защитных резиновых втулок. В случаях, когда требуется измерение тока или температуры, вам понадобятся токовые клещи или температурные пробники.

Если мультиметр будет применяться в промышленных условиях, то имеет смысл приобрести защитный резиновый башмак или поясную сумку. Нужно поинтересоваться и тем, на какое время работы рассчитаны батареи, а также задуматься, не стоит ли выбрать прибор с питанием от аккумуляторов.

Электроизмерительные клещи

Электроизмерительные клещи предназначены для измерения электрических величин — тока, напряжения, мощности, фазового угла и др. — без разрыва токовой цепи и без нарушения ее работы. Соответственно измеряемым величинам существуют клещевые амперметры, ампервольтметры, ваттметры и фазометры.

Наибольшее распространение получили клещевые амперметры переменного тока, которые обычно называют токоизмерительными клещами. Они служат для быстрого измерения тока в проводнике без разрыва и без вывода его из работы. Электроизмерительные клещи применяются в установках до 10 кВ включительно. Простейшие токоизмерительные клещи переменного тока работают на принципе одновиткового трансформатора тока, первичной обмоткой которого является шина или провод с измеряемым током, а вторичная многовитковая обмотка, к которой подключен амперметр, намотана на разъемный магнитопровод.

Для охвата шины магнитопровод раскрывается подобно обычным клещам при воздействии оператора на изолирующие рукоятки или рычаги клещей.

Переменный ток, проходя по токоведущей части, охваченной магнитопроводом, создает в магнитопроводе переменный магнитный поток, индуктирующий электродвижущей силой (ЭДС) во вторичной обмотке клещей. В замкнутой вторичной обмотке ЭДС создает ток, который измеряется амперметром, укрепленным на клещах.

В современных конструкциях токоизмерительных клещей применяется схема, сочетающая трансформатор тока с выпрямительным прибором. В этом случае выводы вторичной обмотки присоединяется к электроизмерительному прибору не непосредственно, а через набор шунтов.

Правила пользования клещами. Электроизмерительные клещи могут применяться в закрытых электроустановках, а также в открытых в сухую погоду. Измерения клещами допускается производить как на частях, покрытых изоляцией (провод, кабель, трубчатый патрон предохранителя и т. п.), так и на голых частях (шины и пр.).

Человек, производящий измерение, должен пользоваться диэлектрическими перчатками и стоять на изолирующем основании. Второй человек должен стоять сзади и несколько сбоку оператора и читать показания приборов электроизмерительных клещей.

Индикаторная отвертка

Отвертка-щуп или индикаторная отвертка служит для определения, какой из проводов подключен к фазе. Принцип измерения напряжения заключается в следующем: жалом отвертки следует дотронуться до провода или контакта, которые предположительно находятся под напряжением (см. стр. 7 цв. вклейки).

Указательным пальцем необходимо нажать на контактную головку. В рукоятке отвертки находится лампочка, которая загорается, как только жало щупа касается фазного провода или находящегося под напряжением контакта.

Если при контакте отвертки с проводом лампочка не загорелась, провод не подключен к сети, то есть он нейтральный. К сожалению, с помощью отвертки-щупа нельзя определить, нейтральный это провод или фазный, но имеющий разрыв.

Зажимы типа «крокодил» позволяют освободить руки во время измерений.

С помощью индикаторной отвертки можно также обнаружить скрытую проводку. Для этого необходимо определить место предполагаемого расположения проводки и провести над ним жалом отвертки.

Когда жало пройдет точно над проводкой, на отвертке загорится красная лампочка. Метод этот не совсем точный, зато инструмент доступен каждому мастеру благодаря своей низкой цене.

Внимание.

Правила безопасности необходимо четко соблюдать, например, нельзя брать отвертку мокрыми руками.

Указатели напряжения

Указатели напряжения — переносные приборы, предназначенные для проверки наличия или отсутствия напряжения на токоведущих частях. Все указатели имеют световой сигнал, загорание которого свидетельствует о наличии напряжения на проверяемой части или между проверяемыми частями. Указатели бывают для электроустановок до 1000 В и выше. Указатели могут быть двухполюсными и однополюсными.

Однополюсные указатели (рассмотрены в предыдущем разделе) требуют прикосновения лишь к одной — испытуемой токоведущей части. Связь с землей обеспечивается через тело человека, который пальцем руки создает контакт с цепью указателя. При этом ток не превышает 0,3 мА.

Изготовляются однополюсные указатели обычно в виде автоматической ручки. Ее корпус выполнен из изоляционного материала и имеет смотровое отверстие.

В корпусе размещены сигнальная лампочка и резистор. На нижнем конце корпуса укреплен металлический щуп, а на верхнем — плоский металлический контакт, которого пальцем касается оператор.

Примечание.

Однополюсный указатель может применяться только в установках переменного тока, поскольку при постоянном токе его лампочка не горит и при наличии напряжения.

Его рекомендуется применять при проверке схем вторичной коммутации, определении фазного провода в электросчетчиках, ламповых патронах, выключателях, предохранителях и т. п.

Двухполюсные указатели требуют прикосновения к двум частям электроустановки, между которыми необходимо определить наличие или отсутствие напряжения. Принцип их действия — свечение неоновой лампочки или лампы накаливания (мощностью не более 10 Вт) при протекании через нее тока, обусловленного разностью потенциалов между двумя частями электрической установки, к которым прикасается указатель. Потребляя малый ток — от долей до нескольких миллиампер, лампа обеспечивает устойчивый и четкий световой сигнал, излучая оранжево-красный свет.

После возникновения разряда ток в цепи лампы постепенно увеличивается, т. е. сопротивление лампы как бы уменьшается, что в конце концов приводит к выходу лампы из строя. Для ограничения тока до нормального значения последовательно с лампой включается резистор.

Двухполюсные указатели могут применяться в установках как переменного, так и постоянного тока. Однако при переменном токе металлические части указателя — цоколь лампы, провод, щуп могут создать емкость относительно земли или других фаз электроустановки, достаточную для того, чтобы при касании к фазе лишь одного щупа указатель с неоновой лампочкой светился. Чтобы исключить это явление, схему дополняют шунтирующим резистором, шунтирующим неоновую лампочку и обладающим сопротивлением, равным добавочному резистору.

Внимание.

Правила техники безопасности запрещают применять вместо указателя напряжения так называемую контрольную лампу — лампу накаливания, ввернутую в патрон, заряженный двумя короткими проводами.

Это запрещение вызвано тем, что при случайном включении лампы на напряжение большее, чем она рассчитана, или при ударе о твердый предмет возможен взрыв ее колбы и, как следствие, ранение оператора.

Электроинструмент

Весь электроинструмент подразделяют на два класса: профессиональный и бытовой. Принципиальное отличие их состоит лишь в допустимых нагрузках, т. е. количестве часов, которое электроинструмент может работать без ущерба для электродвигателя.

Внимание.

Бытовой инструмент можно использовать в работе не более четырех часов в день, причем каждые 15 минут нужно делать перерывы примерно на это же время.

Дрель — это электроинструмент, необходимый для сверления отверстий.

Дрель с ударом помимо традиционных «вращательных» движений выполняет еще и «поступательные» движения вперед-назад. Необходимо это для увеличения производительности и дает возможность работать с более прочными материалами — например, сверлить отверстия в кирпиче и бетоне.

Совет.

Обычную дрель целесообразно использовать для работы с деревом, т. к. ударный механизм будет раскалывать мягкий материал.

Угловая дрель используется для работы в ограниченном пространстве и в труднодоступных местах, когда существует необходимость сверлить под углом 90° к ручке дрели. Редуктор, на котором закреплен патрон, имеет форму буквы «Г», или угла, отсюда и название — угловая. При помощи такой дрели удобно работать в труднодоступных местах — например, под капотом автомобиля.

Дрель-миксер, помимо обычной функции сверления, подходят для размешивания текучих материалов — таких как растворы, краска, гипсовые или цементные смеси и пр.

Для удобства размешивания они оснащены дополнительной рукояткой, которую можно закрепить в нескольких различных позициях.

Дрель-шуруповерт позволяет не только сверлить отверстия в различных материалах, но и заворачивать/выворачивать винты, шурупы и саморезы. Они обычно имеют небольшую мощность и компактный размер: профессионально такие дрели обычно используют сборщики мебели, да и в домашнем хозяйстве они очень удобны — если, конечно, вы не собираетесь сверлить отверстия в кирпиче или бетоне.

Также дрели подразделяются на аккумуляторные и сетевые, в соответствии с используемым источником питания.

Совет.

Инструмент с автономным питанием целесообразно применить там, где поблизости нет розеток, в труднодоступных местах и для работ, связанных с частым перемещением (т. к. очень сложно быстро переходить с одного места на другое, при этом перемещая за собой провод).

Перфораторы предназначены для сверления бетона и других прочных сред, пробивки кабельных каналов и др. Их принципиальное отличие состоит в конструкции редуктора, ведь основной режим работы перфоратора — удар, в то время как у дрели — сверление. Функция удара выключается в перфораторе лишь при необходимости.

Монтерские ножи

Монтерские ножи должны иметь прямолинейное лезвие без зазубрин и заусениц. Кроме того, нож должен иметь двухстороннюю заточку 30–40°.

Одна из главнейших задач монтерского ножа — снятие изоляции с проводов. Это довольно непросто, если учесть, что снять ее нужно, не повреждая жилу проводника. Чем жила тоньше, тем сложнее снять с нее изоляцию.

При освобождении провода от изоляции следует двигать лезвие ножа от себя, лишь касаясь смежной с изоляцией поверхности жилы.

Примечание.

Обычной ошибкой при снятии жилы является снятие стружек с жилы.

Для того чтобы этого избежать, следует выпрямить провод в месте вскрытия. При снятии изоляции носок полотна ножа должен опережать рукоятку. Снятие изоляции с конца провода сечением свыше 3 мм^2 станет менее трудоемким, когда к торцу жилы приставить подушечку большого пальца, а остальными пальцами зажать рукоять ножа.

Полотно ножа продвигают осторожно к большому пальцу, снимая лезвием изоляцию в виде стружек, если изоляция прилипла к жиле, пальцем левой руки поддерживают провод.

Кусачки

Кусачки подразделяются на несколько видов. Любые кусачки можно считать электромонтажными, если на них надевают резиновые или пластмассовые трубки. Рычаги кусачек делаются из стали марки У7, У7А, 7ХФ, 8ХФ. При пользовании кусачками следует помнить несколько правил, которые помогут дольше ими пользоваться.

Кусачки могут перекусывать проволоку из мягких металлов, какими являются медь и алюминий любого поперечного сечения.

Примечание.

Торцевыми кусачками не должна перекусываться стальная проволока, сечение которой больше 1 мм. Стальную твердую проволоку лучше перекусывать клещами, а лучше всего перерубать бойком молотка, положив на острый угол, кроме того, это будет легче сделать, если ее перегнуть.

Чем крупнее сечение жил перекусываемого провода, тем ближе к середине режущих кромок должен располагаться перекусываемый объект.

При работе держать кусачки нужно большим пальцем за одну ручку, указательным, средним и безымянным за другую ручку, а мизинец обычно помещается между ручками, для развода их после произведенного перекусывания.

Если кусачки «ходят» туго, то можно помочь мизинцу и безымянным пальцем. При сжатых рукоятках лезвия губок должны плотно контактировать. Зазор между кромками не может быть более 1 мм.

Внимание.

Опасайтесь попадания кожи пальцев между рычагами кусачек, особенно такое возможно в старых кусачках. Если ваши кусачки иногда норовят прищемить кожу, располагайте пальцы подальше, поближе к концам рукояток.

При частом использовании ось, соединяющая рычаги кусачек, изнашивается. Чтобы этот процесс замедлить, надо смазывать ось. Пользуются также и шарнирными кусачками. Одно из их достоинств — это то, что они увеличивают первоначальный нажим на рычаги кусачек в два раза при выполнении работы. Но кромки этих кусачек, как показывает практика, не выдерживают больших нагрузок и могут расколоться во время проведения работы. Это существенный недостаток такого инструмента.

Существуют маникюрные кусачки и кусачки боковые.

Внимание.

Боковыми кусачками вообще запрещается перекусывать стальные изделия, ими можно обрабатывать только мягкие металлы.

Кусачками удобно снимать изоляцию с проводов. Для хорошего перекусывания важно определить момент, когда кусачки перекусят изоляцию проводов. После этого нужно прекратить сдавливать рукоятки кусачек и начать снимать изоляцию с провода. При снятии изоляции не надо скрести медь, из которой сделана жила, это может привести к механическому излому.

Если диаметр медной жилы не превосходит 0,5–0,8 мм, то следует не скрести рабочими кромками кусачек по жиле. Кроме того, это может привести к уменьшению сечения жилы, а, значит, и ее прочности, но и способствует продольному излому жилы.

Кусачки можно натачивать, если они тупые. Если кусачки с зазубринами, то они не смогут полноценно выполнять свои функции. Правда, если кусачки имеют две зазубрины на кромках напротив друг друга, то это даже поможет им справляться со снятием изоляции, практически не задевая жилы проводника.

Отвертки

Отвертка — инструмент для закручивания и раскручивания винтов, шурупов, круглых гаек и т. д. Состоит она из стального стержня и ручки. Лезвие обычно заканчивается наконечником в виде лопатки, он бывает и четырехгранным, и шестигранным.

Чтобы не нарушать поверхность деталей и механизмов, лезвие отвертки обычно притупляется. Толщина лезвия должна соответствовать ширине краев шлица детали, усилие к которой прикладывается с помощью отвертки. Если у вас нет подходящей отвертки из-за того, что ширина шлица детали не соответствует ширине отвертки, то такую отвертку можно немного сточить с краев.

Совет.

Легче всего откручивать или закручивать крепежный элемент, если ширина лопатки отвертки соответствует длине шлица этой крепежной детали.

Крестообразная отвертка позволяет передавать большие усилия при отвинчивании или завинчивании шурупа, самореза, чем это делает обыкновенная отвертка с плоской лопаткой. При ее отсутствии зачастую можно заменить «обыкновенной» с плоскими лопатками.

1.4. Инструменты как источник опасности

Безопасность и качество работы зависят в большой степени от состояния инструмента. Он должен быть исправным, удобным в обращении, а режущий инструмент — острым и правильно заточенным.

Инструменты в неумелых руках могут стать источником всевозможных травм. Чтобы избежать их, нужно помнить о правилах безопасности и соблюдать их. К примеру, режущий инструмент должен быть постоянно остро заточен, поскольку при работе тупым инструментом придется прикладывать к нему большее усилие, и он скорее соскользнет, сорвется и поранит.

Это не означает, что острый инструмент безопасен: работая им, также нужно соблюдать осторожность. Пользуясь отверткой, помните, что ее лезвие должно соответствовать по размерам головке винта. Конец лезвия должен быть тупым.

Прежде чем завинчивать отверткой шуруп, нужно шилом или дрелью сделать гнездо для его посадки.

Передавая отвертку (или шило, стамеску, долото) друг другу, держите ее лезвием к себе. Не кладите ножницы, отвертки и другие подобные инструменты лезвием к себе или так, чтобы они свешивались за край крышки стола.

Внимание.

Не строгайте материал в руках, и тем более ножом, по направлению к себе.

При опиливании металла следите за тем, чтобы пальцы левой руки не заходили за край напильника вниз. Не проверяйте пальцем качество опиливаемой поверхности. Металлическую стружку после опиливания собирайте со стола не голыми руками, а волосяной щеткой-сметкой.

Разрезаемый металл надежно закрепляйте в тисках. Полотно ножовки должно быть натянуто не слабо и не слишком туго. Слабо натянутое полотно может сломаться, а туго натянутое — лопнуть. В обоих случаях вы можете пораниться обломками полотна.

Разрезая ручными ножницами тонкий листовой материал, держите его левой рукой в брезентовой рукавице. Это предохранит руку от ранений острыми кромками металла и лезвиями ножниц. Не пользуйтесь тупыми ножницами и ножницами с разболтанным шарниром.

Выполняя работу, не разговаривайте и не отвлекайтесь посторонними делами. Если вы все же нарушили правила и случайно поранились, смажьте йодом кожу вокруг раны, наложите на рану чистые марлю, полотняную тряпочку, носовой платок и забинтуйте это место.

1.5. Учимся паять

В ряде случаев электрику приходится проводить пайку. Пайка — это не наляпывание припоя, как смолы или цемента, на соединяемые детали. Это процесс всасывания припоя в микрозазоры за счет капиллярных явлений и адгезии (прилипания) припоя за счет поверхностных явлений. Все это элекростатические силы, хотя это не привычная для вас электростатика, это силы межмолекулярного взаимодействия на близких расстояниях. И здесь нужно четко помнить, как работают явления смачивания и капиллярности.

Во-первых, если конец жала стряхнут от излишка припоя или вытерт о тряпку, то эта блестящая поверхность обладает сильным притяжением расплавленного припоя. Она может высосать его откуда. Это нужно, например, при отпайке элементов или исправлении пайки. Для удаления большего количества припоя применяется кусок экранирующей оплетки от кабеля.

Примечание.

Существует паяльник с ложбинкой но конце, которая как ложка заполняется припоем при касании старой пайки, хотя сейчас принято применять вакуумный отсос.

Во-вторых, если вы возьмете на кончик жала мало припоя, то нечему будет всасываться в зазор между спаиваемыми деталями, и нечему будет окружать этот зазор по периметру.

В-третьих, если припоя много, то пайка будет в виде слишком большой капли и может замкнуть соседние контакты.

В-четвертых, если канифоли или флюса недостаточно на жале паяльника, а также при недостаточной температуре, то пайка получается не блестящей, рыхлой и непрочной. То же получается при слишком высокой температуре, когда флюс исчезает раньше, чем сделает доброе дело.

В-пятых, если канифоли или флюса много в зазоре, то он там закипит и будет выплескивать припой в виде брызг на соседние контакты.

В-шестых, при нужном количестве припоя и нужной температуре паяльника (и не слишком большой массе спаиваемых деталей) припой аккуратно самостоятельно обтекает спаиваемые контакты и самостоятельно всасывается в микрозазоры между ними. То есть, форма и прочность пайки формируются сами, как нужно.

Примечание.

Помните, что две зачищенные хоть до зеркального блеска медные детали никогда не соединятся вместе (разве что вы их склепаете или сварите). При пайке они соединяются тонким слоем припоя, который всасывается между ними, только если они уже хорошо залужены (покрыты предварительно тонким слоем припоя).

Итак, перед пайкой спаиваемые места нужно залудить или использовать уже залуженные детали. Ручной пайке уже, наверное, сотни или тысячи лет. И с тех пор почти ничего не изменилось в технологии, смола (канифоль) она была и тогда смола, а олово и свинец также не изменились.

Некоторые зачищают провода паяльником или специальной электрической обжигалкой или зажигалкой. Фторопластовая изоляция не плавится паяльником, а при горении испускает белый дым с высоким содержанием фтора и фтористых соединений. Попадание этого дыма в глаза приведет к их химическому ожогу. Когда счищаете изоляцию кусачками, то провод зажимаете пинцетом одной рукой, а другой легко сжимаете кусачками (НЕ ДОСТАВАЯ ДО ЖИЛОК) и тянете изоляцию. Если кусачки острые, то изоляция легко слезает.

Совет.

Нужно держать кусачки плоской частью, направленной от провода, чтобы срезаемая изоляция упиралась в эту плоскую часть, а не зажималась стороной, заточенной на угол.

Нельзя сильно сжимать при этом кусачки, то есть они не должны ни в коем случае оставлять надрезы и вмятины на медных жилах.

Совет.

Если при зачистке у вас оторвалось несколько жилок вместе с изоляцией или вы заметили вмятины от кусачек, то обрежьте провод и снова зачищайте конец.

Особенно трудно пинцетом держать фторопластовый провод, так как последний всегда мылкий на ощупь. Пинцет с гладкими губками может не удержать провод. Пинцет с зубчатыми губками может повредить изоляцию или жилки. В данном случае желательно не использовать пинцет с тонкими кончиками, так как площадь зажима будет мала, и придется нажимать сильнее и может быть и это не поможет.

Если провод выскальзывает, то лучше накрутить его на кончик пинцета, чтобы увеличить площадь трения. В любом случае пинцет с широкими губками предпочтителен, как меньше травмирующий провод.

Глава 2

СИСТЕМЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ: ОСОБЕННОСТИ, ВЫБОР, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Система определяет способ заземления нейтрали, как используются нулевой и защитный провод: раздельно или совмещены в один. В современных домах принята система защитного заземления TN-C-S. Но она не является единственной. Практическая глава поможет разобраться в этом вопросе.

2.1. Для чего нужно заземление

Важность заземления, пожалуй, понятна даже ничего не смыслящему в электричестве человеку: ни один объект не примут в эксплуатацию без соблюдения всех норм безопасности.

В этой главе не буду рассматривать как физически производится заземление многоэтажного или частого дома, дачи. Это будет тема отдельной главы. Рассмотрим уже «плоды» произведенного заземления.

Система заземления определяет, как произведено заземление нейтрали, какой способ заземления конечного потребителя, как используются нулевой и заземляющий провод: раздельно или совмещены в один.

Рассмотрим, в чем отличаются друг от друга основные системы заземления, какие особенности той или иной системы, ну и, конечно же, расшифруем буквенные их обозначения.

Примечание.

С электростанции по линиям электропередач к ближайшей к нам трансформаторной подстанции идут три провода — три фазы. Земля, по которой мы ходим, тоже участвует в передаче энергии в качестве четвертого провода (рис. 2.1, а). Напряжение на проводах ЛЭП, а затем и силовых кабелях, входящих в ваш дом, существует не само по себе, а измеряется относительно земли.

Рис. 2.1. Упрощенная схема подачи электроэнергии от электростанции до трансформаторной подстанции:

а — принцип подачи электроэнергии; б — путь от электростанции до ВРУ

Конечные потребители электроэнергии в городах и селах запитываются от трансформаторных подстанций через ВРУ (вводно-распределительное устройство). Расположенный в подстанции трансформатор понижает напряжение до 380/220 В для подачи конечным потребителям.

На подстанции специально создают земляной провод, который, грубо говоря, соединен с землей. Его и называют «землей», хотя правильно — «нейтраль». Для этого подстанция имеет контур защитного заземления, на который непосредственно подключена глухозаземленная (заземленная напрямую, а не через какие-то устройства) нейтраль трансформатора.

Примечание.

Напряжения на «нейтральном проводе» нет, служит он только для того, чтобы фазный провод имел пару. В нашем случае эта нейтраль называется глухозаземленной, она непосредственно подключена к заземляющему контуру. Как альтернатива, существует понятие изолированная нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств.

Второй провод так и называется — «фаза». Это та же самая фаза, что вышла с электростанции, только прошедшая через множество переключений и трансформаций.

2.2. Базовые системы заземления

Система заземления TN-C

В нашей стране все линии электропередачи от трансформаторной подстанции до ВРУ (вводно-распределительного устройства) зданий (рис. 2.2) — четырехпроводные (три фазных провода L1, L2, L3 и совмещенный нулевой проводник PEN). Эта схема от подстанции до ВРУ условно называется TN-C (расшифрую далее).

В старых сетях PEN проводник так и шел до потребителя в таком объединенном виде PEN. Поэтому к потребителю шло 2 проводника при однофазном включении (L, PEN) и 4 проводника — при трехфазном включении (LI, L2, L3, PEN).

Эта схема условно тоже называется TN-C, где:

Т — заземленная нейтраль, непосредственная связь нейтрали источника электропитания с землей (лат. terra);

N — источник электропитания заземлен, а заземление потребителей производится только через PEN-проводник (ит. Neutre — нейтраль);

С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник), (англ. Combined).

Схема системы защитного заземления TN-C представлена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Устаревшая система защитного заземления TN-C

Достоинства подсистемы TN-C. Это наиболее распространенная подсистема, экономичная и простая.

Недостатки подсистемы TN-C очень существенные. У такой системы нет отдельного проводника РЕ (защитное заземление). Это означает, что в жилом доме в розетках отсутствует заземление. Не редко при такой системе делается зануление. Зануление это крайняя мера, рассчитанная на эффект короткого замыкания. Если проводник фазы окажется на корпусе прибора, произойдет короткое замыкание (КЗ), в итоге, сработает автоматический выключатель на отключение.

При такой системе TN-C недопустимо уравнивание потенциалов в ванной комнате.

Вывод.

Система заземления TN-C используется в старом жилом фонде и не может быть рекомендована для новых домов.

Система заземления TN-S

В современных сетях совмещенный нулевой проводник PEN расщепляется при вводе в здание (в ВРУ) на два проводника (рис. 2.3):

♦ нулевой рабочий проводник N;

♦ нулевой защитный проводник РЕ.

В итоге к потребителю с вводного устройства идет 3 проводника при однофазном включении (L, N, РЕ) и 5 проводников (L1, L2, L3, N, РЕ) — при трехфазном включении.

Рис. 2.3. Расщепления РEN проводника в ВРУ:

а — схемы расщепления; б — наглядное представление

Эта схема, начиная с ВРУ и до конечного потребителя, условно называется TN-S, где:

Т — заземленная нейтраль, непосредственная связь нейтрали источника электропитания с землей (лат. terra);

N — источник электропитания заземлен, а заземление потребителей производится только через PEN-проводник (ит. Neutre — нейтраль).

S — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены (англ. Separated).

Схема системы защитного заземления TN-S представлена на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Дорогостоящая система защитного заземления TN-S

Достоинства подсистемы TN-S. Это наиболее современная и безопасная система заземления. Рекомендуется при строительстве новых зданий. Способствует хорошей защите человека, оборудования, а также защиты зданий.

Недостатком подсистемы TN-S является лишь ее высокая стоимость. Поэтому она менее распространена. Эта подсистема требует прокладки от трансформаторной подстанции пятижильного в трехфазной сети или трехжильного кабеля однофазной сети, что ведет к удорожанию проекта.

Система заземления TN-C-S

В итоге была изобретена комбинированная система из двух рассмотренных ранее систем. Она получила название TN-C-S — нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены в одном проводнике, начиная от источника питания до ввода в здание (образуя TN-C). При вводе в здание производят расщепление «нефазного» проводника PEN на проводник N и проводник РЕ. Следует помнить, что после расщепления такая система требует повторного заземления при вводе в здание!

Достоинства подсистемы TN-C-S. Подсистема TN-C-S рекомендована для широкого применения. Технически достаточно легко выполнима. При переходе с подсистемы TN-C требует не сложной модернизации.

Недостатки подсистемы TN-C-S. Нуждается в модернизации стояков, в подъездах. При обрыве PEN проводника электроприборы могут оказаться под опасным потенциалом.

Таким образом, вся схема от ТП до потребителя, объединяющая две системы, называется TN-C-S. Схема представлена на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Современная система защитного заземления TN-C-S

Система с заземленной нейтралью ТТ

А вот используемые редко системы ТТ «Заземленная нейтраль» и IT «Изолированная нейтраль» рассмотрим кратко.

Система ТТ — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.

Расшифровка такая:

Т — заземленная нейтраль, непосредственная связь нейтрали источника электропитания с землей (лат. terra);

Т — открытые проводящие части заземлены, т. е. существует раздельное (местное) заземление источника электропитания и электрооборудования.

В этой системе (рис. 2.6):

♦ трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землей;

♦ все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землей через заземлитель, электрически не зависимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.

Рис. 2.6. Система с заземленной нейтралью ТТ

Достоинством такой системы является высокая устойчивость к разрушению N по пути от трансформаторной подстанции к потребителю. Это разрушение никак не влияет на РЕ.

Есть и недостатки. Так требуется более сложная молниезащита, ведь возможно появления пика между N и РЕ. Еще в этой системе нереально для обычного автоматического выключателя отследить КЗ фазы на корпус прибора (и далее на РЕ). Это происходит из-за большого сопротивления местного заземления, имеющего величину 30–40 Ом.

Примечание.

ПУЭ рекомендуют систему ТТ только как «дополнительную» систему (при условии, что подводящая линия не удовлетворяет требования TN-C-S по повторному заземлению и механической защите PEN), а также в установках на открытом воздухе, где есть риск одновременного соприкосновения с установкой и с физической землей (или же физически заземленными металлическими элементами).

Следует помнить, что система ТТ требует обязательного применения УЗО. Обычно устанавливают вводное УЗО уставкой 300–100 мА, которое отслеживает КЗ между фазой и РЕ, а за ним — персональные УЗО для конкретных цепей на 30–10 мА для защиты людей от поражения током.

Примечание.

Система ТТ очень популярна в сельской местности нашей страны в связи с низким качеством большинства сельских воздушных линий.

Система с изолированной нейтралью IT

Система IT — система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены.

Расшифровка такая:

I — изолированная нейтраль (англ. isolation);

Т — открытые проводящие части заземлены, т. е. существует раздельное (местное) заземление источника электропитания и электрооборудования.

Ток утечки на корпус или на землю в такой системе будет низким и не повлияет на условия работы присоединенного оборудования.

Система с изолированной нейтралью IT (рис. 2.7) применяется, как правило, в электроустановках зданий и сооружений специального назначения, которым предъявляются повышенные требования надежности и безопасности, например, в больницах для аварийного электроснабжения и освещения.

Рис. 2.7. Система с изолированной нейтралью IT

2.3. Взгляд на системы заземления изнутри

Расшифровка условных обозначений систем заземления

Международная классификация систем заземлений обозначается заглавными буквами. Первая буква указывает на характер заземления источника питания, а вторая — на характер заземления открытых частей электроустановки.

Первая буква — состояние нейтрали источника питания относительно земли:

Т — заземленная нейтраль, непосредственная связь нейтрали источника электропитания с землей (лат. terra);

I — изолированная нейтраль (англ. isolation).

Вторая буква — состояние открытых проводящих частей относительно земли:

Т — открытые проводящие части заземлены, т. е. существует раздельное (местное) заземление источника электропитания и электрооборудования;

N — источник электропитания заземлен, а заземление потребителей производится только через PEN-проводник (ит. Neutre — нейтраль).

Последующие (после N) буквы — совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник), (англ. Combined);

S — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены (англ. Separated).

Нефазные проводники называются так:

N — нулевой рабочий (нейтральный) проводник (англ. neutral);

РЕ — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов, от англ. Protective Earth);

PEN — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники (англ. Protective Earth and Neutral).

PEN и его элементы — стандарты Международной Электротехнической Комиссии (МЭК).

Требования к сечению проводников PEN и РЕ

Сечение PEN проводников должно быть не менее сечения N проводников и не менее 10 мм^2 по меди и 16 мм^2 по алюминию независимо от сечения фазных проводников.

Сечение РЕ проводников должно равняться сечению фазных при сечении последних до 16 мм^2, 16 мм^2 при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм^2 и 50 % сечения фазных проводников при больших сечениях.

Сечение РЕ проводников, не входящих в состав кабеля, должно быть не менее 2,5 мм^2 — при наличии механической защиты и 4 мм^2 — при ее отсутствии.

Меры безопасности при осуществлении защитного заземления

Внимание.

Не допускается нулевой рабочий N и нулевой защитный РЕ проводники подключать под один контактный зажим, в целях сохранения соединения защитного проводника с заземлением в случае выгорания (разрушения) контактов зажима.

Запрещается объединять нулевой защитный и нулевой рабочий проводники после разделения PEN-проводника на вводе в здание.

Запрещается устанавливать коммутирующие контактные и бесконтактные элементы в цепях РЕ и PEN проводников. Допускаются только специально предназначенные для этих целей соединители и соединения, которые могут разбираться при помощи инструмента.

По международным стандартам фаза и «нейтраль» считаются силовыми проводами, поэтому необходимо соблюдать следующие требования:

♦ во-первых, в конструкции прибора необходимо обеспечить изоляцию всех проводов от корпуса;

♦ во-вторых, в схеме прибора «нейтраль» и фаза считаются фазными, поэтому нельзя использовать нулевой N-провод в качестве защитного РЕ-проводника. Это обусловлено тем, что даже в исправной системе на нейтрали может появляться «напряжение смещения нейтрали». В отдельных случаях его величина может достигать 50 В, и из защитного он превращается в смертельно опасный!

2.4. Практическая реализация систем заземления

Для чего системы заземления снабжаются устройствами защитного отключения (УЗО)

Наиболее перспективной для нашей страны является система TN-C-S, позволяющая в комплексе с широким внедрением УЗО обеспечить высокий уровень электробезопасности в электроустановках без их коренной реконструкции.

Внимание.

В электроустановках с системами заземления TN-S и TN-C-S электробезопасность потребителя обеспечивается не собственно системами, а устройствами защитного отключения (УЗО), действующими более эффективно в комплексе с этими системами заземления и системой уравнивания потенциалов.

Собственно сами системы заземления (без УЗО) не обеспечивают необходимой безопасности. Например, при пробое изоляции на корпус электроприбора или какого-либо аппарата, при отсутствии УЗО отключение этого потребителя от сети осуществляется устройствами защиты от сверхтоков — автоматическими выключателями или плавкими вставками.

Быстродействие устройств защиты от сверхтоков, во-первых, уступает быстродействию УЗО, а, во-вторых, зависит от многих факторов — кратности тока короткого замыкания, которая, в свою очередь, зависит от сопротивления проводников, переходного сопротивления в месте повреждения изоляции, длины линий, точности калибровки автоматических выключателей и др.

Наличие на объекте металлических корпусов, арматуры и пр., соединенных с РЕ-проводником, повышает опасность электропоражения, поскольку в этом случае вероятность образования цепи «токоведущий проводник — тело человека — земля» гораздо выше. Только УЗО осуществляет защиту от прямого прикосновения.

Внедрение систем TN-S и TN-C-S в европейских странах, к опыту которых мы вынуждены постоянно обращаться, поскольку там рассматриваемые проблемы решались на два десятилетия раньше, также проходило с большими трудностями.

Приведу пример.

В литературе описан случай, когда электромонтер при подключении одного объекта ошибочно подключил фазу на защитный проводник, что повлекло за собой смертельное поражение нескольких человек.

В плане обеспечения условий электробезопасности при эксплуатации электроустановки серьезной альтернативой вышерассмотренным системам заземления является сравнительно новое, но все более широко применяемое эффективное электрозащитное средство — двойная изоляция.

Достижения химической промышленности в области производства пластиков и керамик, имеющих великолепные механические и электроизоляционные характеристики, позволили значительно расширить ассортимент электробезопасных электроприборов и электроинструментов в исполнении «двойная изоляция», при применении которых тип системы заземления в плане обеспечения условий электробезопасности не имеет значения. Изделия в исполнении «двойная изоляция» маркируются соответствующим знаком.

Как определить, какая стоит система заземления в многоквартирном доме

Случай 1. Дом старый. Имеется четырехпроводный стояк на этажном щитке и двухпроводный ввод в квартиру. Ранее отмечалось, что в старых домах подключение квартир сделано по системе TN-C.

Характерным признаком такой системы является четырехпроводный стояк на этажном щитке (L1, L2, L3, PEN). При таком типе проводки при однофазном подключении от этажного щитка в квартиру приходит только два провода (L, PEN). Условно такое подключение показано на рис. 2.8.

Рис. 2.8. Наглядно представление системы защитного заземления TN-C

Повторное заземление на этажном щитке отсутствует, хотя иногда PEN-проводник соединяется с корпусом щитка.

Внимание.

При ремонте делать на таком щитке расщепление совмещенного нулевого проводника (PEN) не рекомендуется.

А переход на современную систему TN-C-S в таких домах придется отложить до тех времен, пока расщепление совмещенного нулевого проводника (PEN) не будет сделано организацией, обслуживающей дом, на ВРУ.

Случай 2. Дом старый. Стояк в подъезде четырехпроводный (L1, L2, L3, PEN), а в квартиру приходит три провода и один из них защитный нуль (РЕ). Т. е. в этажном щитке сделано локальное расщепление нуля. Это, скорее всего, незаконно сделал предыдущий владелец квартиры.

Четырехпроводный стояк на этажном щитке и трехжильный ввод в квартиру являются признаком локального расщепления нуля на этажном щитке (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Наглядное представление системы защитного заземления TN-C с незаконным локальным расщеплением PEN на этажном щитке

Случай 3. Дом новый или в доме проведен капитальный ремонт электросети. Повторное заземление подводится к ВРУ, там же выполнено расщепление совмещенного нулевого проводника PEN.

Признаком такого расщепления является пятипроводный стояк на этажном щитке (L1, L2, L3, N, РЕ). Это значит, что в доме современная система TN-C-S. При таком типе проводки при однофазном подключении от этажного щитка в квартиру приходит три проводника (L, N, РЕ).

То есть признаком системы TN-C-S в квартире является пятипроводный стояк на этажном щитке и трехпроводный (или пятипроводный при трехфазном варианте) ввод в квартиру (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Реализация системы защитного заземления TN-C-S при однофазном вводе в квартиру

Как определить, какая стоит система заземления в коттедже или даче

Все линии электропередачи между трансформаторными подстанциями (ТП) и зданиями — четырехпроводные (L1, L2, L3, PEN).

Случай 1. Если на вводе в дом на ВУ совмещенный нулевой проводник PEN не расщеплен, то во всем здании получится система TN-C. При таком типе проводки при однофазном подключении от этажного щитка по дому (даче) осуществляется проводка только двумя проводами (L, PEN). Трехфазные потребители запитываются четырьмя проводами (L1, L2, L3, PEN).

Случай 2. Если во входном устройстве дома (или ранее — в ВУ на опоре) нулевой проводник PEN расщеплен на нулевой и защитный, то в доме осуществлена система TN-C-S. Система TN-C-S может имеет место только после точки расщепления, считая со стороны от трансформаторной подстанции.

После расщепления при однофазном подключении из ВУ выходят три проводника (L, N, РЕ), а при трехфазном — пять (L1, L2, L3, N, РЕ). Таким образом, признаком системы TN-C-S в коттедже является выходящий из ВУ при трехфазном подключении пятипроводный, а при однофазном подключении трехпроводный входной кабель.

Переход на систему TN-C-S на вводе в коттедж на ВУ можно рекомендовать делать во всех случаях, как при однофазном, так и при трехфазном подключении, прямо на вводе в здание или ближайшей опоре, подведя туда шину от вашего повторного заземления, которое в коттедже в принципе не сложно организовать.

Какие цвета изоляции проводников в кабеле

В кабеле у каждого провода свой собственный цвет (см. стр. 8 цв. вклейки). Необходимо придерживаться такого простого правила, как: «Во время соединения проводов, не меняй их цвет».

Согласно ПЭУ, в бытовой электропроводке:

♦ коричневый или красный цвет — фазный провод L;

♦ синий цвет — нулевой рабочий N (или как его называют «нейтральный» или «ноль»);

♦ голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводник PEN;

♦ желто-зеленый цвет (см. Примечание) — нулевой защитный РЕ (заземляющий проводник).

Примечание.

В ПЭУ отмечается, что цветовое обозначение нулевых защитных проводов производится чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) желтого и зеленого цветов.

Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и голубым цветом. Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение PEN и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах.

Опытные электрики рекомендуют и читателям запомнить заученный ими еще много лет назад: синий — рабочий ноль; желтый (зеленый) — защитный; самый светлый из кабеля (пучка) — фаза.

Глава 3

ЭЛЕКТРОСЕТЬ МНОГОКВАРТИРНОГО ДОМА

Многоквартирный дом — сложная инженерная система. Электропитание строится по определенным схемам. В главе рассмотрена организация входных устройств, этажных щитков, приводятся расчеты квартирных щитков, проводов и кабелей с учетом конкретных потребителей электроэнергии в квартире.

3.1. Ввод и распределение электроэнергии в многоквартирном доме

Особенности распределения электроэнергии в многоквартирном доме с системой TN-C

TN-C — это старая система заземления, характерная для домов прошлого века постройки. Она на входе в дом — четырехпроводная (три фазных провода L1, L2, L3 и совмещенный нулевой проводник PEN). PEN проводник в этой системе так и идет до потребителя в таком объединенном виде PEN.

В итоге к потребителю в этой системе проложено:

♦ 2 проводника при однофазном включении (L, PEN);

♦ 4 проводника — при трехфазном включении (L1, L2, L3, PEN).

Примечание.

Иногда на схемах фазные провода обозначают латинскими буквами (А, В, С).

Питающий кабель, идущий под землей от трансформаторной подстанции, входит во вводной ящик, который соединен кабелем с распределительным щитом (рис. 3.1). От него отходят стояки, прокладываемые вертикально, например, по лестничным клеткам.

Рис. 3.1. Кабельный ввод в многоэтажный дом с системой заземления TN-C

К стоякам на каждом этаже присоединены этажные щитки, от которых провода расходятся по квартирам.

В зависимости от размеров дома и его этажности, а также системы прокладки кабелей (в земле или коллекторе) вводы выполняются тем или иным способом. Почему? Потому что, во-первых, нагрузка 100-квартирного дома значительно меньше нагрузки 500-квартирного. Во-вторых, требования к электроснабжению пятиэтажного дома относительно невелики: в таких домах нет лифтов, хватает напора водопроводной сети. Оставлять же без электропитания лифты и водоснабжение 30-этажного дома совершенно недопустимо.

По этим причинам в большие дома нередко вводится не один, а два и даже три кабеля со взаимным резервированием. Распределение электроэнергии между квартирами и общедомовыми нагрузками (лифты, насосы, общее освещение) довольно сложно. Его выполняют с помощью комплектных электротехнических устройств. Их размеры, места установки и способы крепления строго согласованы с конструкциями домов.

Рассмотрим варианты присоединения квартир к стоякам в многоквартирном доме с системой TN-C. Стояк имеет четыре провода: три фазы, обозначаемые буквами А, В, С, как показано на рис. 3.2, а, и совмещенный нулевой проводник PEN.

Рис. 3.2. Распределение нагрузки между фазами:

а — структура электроснабжения стояка; б — ток в нейтральном проводе

Между каждой парой фаз (А-В, В-С и С-А) напряжение в 1,73 раза выше, чем между любой фазой и нейтралью (A-PEN, B-PEN). Значит, если между фазами 380 В, то между каждой фазой и нейтралью 380/1,73 = 220 В. В каждую квартиру вводят два провода: фазу и нейтральный провод. В этих проводах ток одинаков. Иначе и быть не может, так как проводов всего два, поэтому в любой момент времени один из них прямой, а другой — обратный.

Квартиры к разным фазам присоединяют по возможности равномерно. Так, на рис. 3.2, а из шести квартир к каждой фазе присоединено по две. Равномерное распределение нагрузки исключает перегрузку отдельных проводов стояка и обмоток трансформатора и, кроме того, дает возможность уменьшить ток в нейтральном проводе. Этот вопрос требует пояснений.

Из схемы видно, что все квартиры присоединены к нейтральному проводу PEN. Он для всех квартир является обратным, поэтому через него должна проходить сумма всех токов. Но какая сумма? Не арифметическая, а геометрическая. Чтобы ее найти, нужно изобразить нагрузки каждой фазы векторами, приняв их длины пропорциональными нагрузкам фаз; затем эти векторы следует расположить под углами 120° и по правилу параллелограмма сложить сперва нагрузку двух фаз, а затем, опять-таки по правилу параллелограмма, сложить найденную нагрузку двух фаз с нагрузкой третьей фазы. Пример такого сложения дан на рис. 3.2, б. Из него видно, что ток в нейтральном проводе получился меньшим, чем ток любого провода фазы А, В или С. При совершенно равномерной нагрузке фаз тока в нейтральном проводе нет, поэтому его часто упрощенно называют нулевым.

Нередко в домах постройки прошлого века вместо этажных щитков применяли совмещенные электрошкафы. Пример такого электрошкафа дан на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Пример исполнения электрошкафа

Шкаф имеет отсеки с отдельными дверцами. В одном отсеке расположены автоматические выключатели и выключатели, таблички с номерами квартир, в другом, запертом, — счетчики; третий отсек предназначен для слаботочных устройств: телефонов, радиотрансляционной сети, сети телевизионных антенн, витых пар домофона, Интернета и др.

К каждой квартире в таком этажном щитке относятся один выключатель и два автоматических выключателя:

♦ один — для линии общего освещения;

♦ другой — для линии штепсельных розеток.

В некоторых шкафах имеется штепсельная розетка с защитным контактом, к которой присоединяют уборочные машины.

Особенности распределения электроэнергии в современном многоквартирном доме с системой TN-C-S

Электрическая проводка в жилом помещении состоит из электрического ввода, электрощитка и групповой электрической сети, которая распределяет электропитание от щитка по всему помещению. Электропроводка каждой группы выполняется электрическим кабелем определенного сечения и автоматом защиты с заранее рассчитанном номиналом.

Вводные распределительные устройства

Входная линия от трансформаторной подстанции попадает на ВУ или ВРУ. Устройство ВРУ для многоквартирного дома, в принципе, отличается от ВУ лишь наличием оснащения для распределения электроэнергии по зданию.

Вводное распределительное устройство — это совокупность аппаратов защиты (автоматические выключатели, предохранители и др.), приборов учета электроэнергии (амперметры, вольтметры, электросчетчики), электрооборудования (рубильники, разъединители, трансформаторы тока, шины и т. п.) и строительных конструкций, которые устанавливаются на вводе в жилое помещение, либо здание, включающие, в том числе, в себя аппараты защиты и приборы учета электроэнергии отходящих линий электропроводки.

Примечание.

Главное, что и к ВУ, и ВРУ подводится линия повторного заземления. Это значит, что создавать деление совмещенного нулевого проводника PEN можно только здесь!

Итак, во вводном распределительном устройстве дома нулевой проводник PEN расщепляется на нулевой и защитный, этим в доме будет осуществлена система TN-C-S. Система TN-C-S имеет место только после точки расщепления, считая со стороны от трансформаторной подстанции. В современных этажных щитках обычно стоят электросчетчики и трехфазные вводные автоматы на квартирные электрощитки, УЗО, дифавтоматы.

После ВУ или ВРУ электроэнергия попадает на этажные щитки в многоквартирном доме. К современным этажным щиткам идет 5 проводов (L1, L2, L3, N, РЕ).

3.2. Современные этажные электрощитки

Назначение

Щитки предназначены для распределения и учета электрической энергии, защиты электрических сетей квартир от перегрузок и коротких замыканий, токов утечки на «землю» вследствие повреждений изоляции сетей. А щитки со слаботочным отделением предназначены также для установки кабелей и аппаратуры телевизионной, радиотрансляционной, телефонной, Интернет сетей.

Современные щитки этажные ЩЭм разработаны с учетом:

♦ новых требований по увеличению их нагрузочной способности;

♦ количеству групповых линий на квартиру;

♦ дизайну и обеспечению безопасности при эксплуатации.

Типовые комбинации аппаратуры для щитков представлены в табл. 3.1, а внешний вид представлен на рис. 3.4.

Устройство щитков позволяет осуществлять их подключение к сетям с системами заземления TN-S и TN-C-S без разрезания магистральных проводов сечением до 90 мм.

Рис 3.4. Внешний вид этажного щитка ЩЭмЗ:

а — так щиток выглядит при поставке; б — щиток, установленный в нишу в рабочем состоянии

Обозначение электрощитков

Структура обозначения щитков представлена ниже:

Приведу примеры обозначения щитков.

Щиток этажный ЩЭмЗ-3001 — щиток на 3 квартиры, без автоматического выключателя магистральной линии (стояка), имеется отделение для размещения слаботочных устройств. В щитке, на каждую квартиру, установлены:

♦ 1 двухполюсный выключатель нагрузки на 40 А (ввод в квартиру);

♦ 2 автоматических выключателя на 16 А;

♦ 1 автоматический выключатель с УЗО на 16 А.

Щиток этажный ЩЭм4-5211

Щиток этажный ЩЭм4-5211 — щиток на 4 квартиры, установлен автоматический выключатель магистральной линии (стояка) с расцепителем 125 А, имеется отделением для размещения слаботочных устройств. В щитке, на каждую квартиру, установлены:

♦ 1 двухполюсный выключатель нагрузки на 63 А (ввод в квартиру);

♦ 3 автоматических выключателя на 16 А;

♦ 1 автоматический выключатель с УЗО на 16 А;

♦ 1 автоматический выключатель с УЗО на 40 А.

Принципиальные схемы щитков представлены на рис. 3.5 и 3.6.

Рис. 3.5. Принципиальная схема щитков ЩЭмЗ-4210 и ЩЭмЗ-4211

Рис. 3.6. Принципиальная схема щитков ЩЭмЗ-4200 и ЩЭмЗ-4201

Примечание.

Счетчиками электрической энергии изготовитель щитки не комплектует, но возможна их установка (рис. 3.4). При этом необходимо исходить из того, что количество модулей, устанавливаемых в щитке, включая вводные аппараты квартир, не должно превышать 60 единиц (один модуль соответствует однополюсному выключателю шириной 18 мм).

Щиток этажный типа ЩЭ1409

Щиток этажный типа ЩЭ1409 является дополнением к номенклатуре щитков этажных ЩЭм и предназначен для приема и распределения электрической энергии, защиты сетей от токов перегрузок и коротких замыканий.

Номинальные токи автоматических выключателей, устанавливаемых в щитке ЩЭ1409 — 40…63 А. Щиток ЩЭ1409 устанавливается в нише стены размерами 300х290х130 мм. Схема электрическая принципиальная щитка ЩЭ1409 представлена на рис. 3.7.

Далее на квартирный щиток идет пять проводов (L1, L2, L3, N, РЕ).

Рис. 3.7. Принципиальная схема щитка ЩЭ1409

3.3. Квартирные щитки

Назначение

В многоэтажных домах прошлого века постройки на лестничных клетках изначально установлен электрощит (этажный щиток). В нем расположены электросчетчики и автоматические выключатели для всех квартир, расположенных на данной лестничной площадке.

Однако сейчас приходится обустраивать электрощитки и в квартирах по следующим причинам:

♦ нехватка места в этажном щитке для размещения электросчетчиков, УЗО, автоматов и диф. автоматов;

♦ сохранность достаточно дорогого оборудования от воровства и вандализма.

Существуют щитки как для наружной установки, так и для скрытой. Например, мой квартирный щиток представлен на рис. 3.8. Он встроенный.

Рис. 3.8. Внешний вид квартирного щитка для скрытой установки

Деление квартирной электросети на группы

Большое количество энергоемких электрических приборов заставляет пересмотреть электрическую схему квартиры, разделив потребителей на группы. Наибольшее распространение получили два способа деления квартирной электросети на группы:

♦ по видам потребителей — чаще всего удобно применять для малогабаритных квартир (на освещение, на розетки кухни, на кондиционеры, розетка на стиральную машину, на бойлер, на остальные розетки в квартире);

♦ по помещениям — целесообразно использовать в энергонасыщенных крупногабаритных квартирах: зал, комнаты, кухня, коридор, технические помещения;

♦ комбинированный вариант первого и второго способа.

Квартирный щиток предназначен для индивидуального отключения питающих напряжений для отдельных групп квартиры, индикации наличия фаз, учета электроэнергии и пр.

Обычно прибегают к двум вариантам схем защиты и отключения электричества по квартире.

Вариант 1. Все розетки на один автомат (защищены УЗО), все осветительные приборы на другой автомат (без УЗО) и третий автомат на электрическую плиту (или другие мощные потребители).

Достоинства:

♦ простая схема;

♦ нет дополнительных распределительных коробок;

♦ низкая стоимость.

Недостатки:

♦ при аварии вся квартира остается без электроснабжения или освещения.

Вариант 2. Автомат на каждое помещение, совмещающий в себе питание электророзеток и освещения, с распределением полномочий в распределительных коробках. В этом случае удобно снабдить особо опасные помещения отдельным устройством автоматического отключения и УЗО.

Достоинства:

♦ отличное управление, каждая зона под контролем;

♦ максимальная защита;

♦ при аварии почти вся квартира остается с электроснабжением.

Недостатки:

♦ большой щиток;

♦ высокая цена проекта.

Электрическая схема щитка

На рис. 3.9 приведена принципиальная схема квартирного щитка. Схема щитка выполнена для трехпроводной электрической сети при однофазном электрическом вводе (система заземления TN-C-S).

В трехпроводной сети один провод выполняет функцию фазы, второй — функцию рабочего нулевого проводника, третий — провод заземления. На электрических схемах условно они обозначаются латинскими буквами: фаза — L (line), рабочий ноль — N (neutral), провод защитного заземления — РЕ.

Условные обозначения на электрической схеме щитка прокомментированы на рис. 3.10.

Рис. 3.9. Принципиальная схема квартирного щитка

Рис. 3.10. Принципиальная схема квартирного щитка с комментариями

Вводной автомат защиты. Устройство, предназначенное для защиты всей электросети от, токов короткого замыкания, а также для общего принудительного отключения помещения от электропитания.

Электрический счетчик. Устройство для контроля расхода электроэнергии. Значение расхода показывает в кВт-час. По показаниям электрического счетчика производится оплата за электричество. Электросчетчики могут быть электромеханические и электронные. Последние могут, в ряде случаев, программироваться.

Дифференциальный автомат защиты. Это электромеханическое устройство, объединяющее в себе автомат защиты от короткого замыкания и УЗО (устройство защитного отключения) для защиты человека от поражения электрическим током, реагирует на ток утечки.

Шины подсоединения проводов. Каждый электрический щит комплектуется как минимум двумя шинами. Одна — для нулевых проводов, вторая — для проводов заземления. В приведенном примере электрической схемы щитка таких шин четыре (N; N1; N3; N4).

В щитке предусмотрены две отдельные функциональные группы (справа на схеме). Одна группа — на два ответвления, вторая — на три. Например, этот вариант подойдет для отдельных функциональных групп ванной и кухни.

Примеры схем квартирных щитков

Электромонтаж квартирного щитка производится на основе электрической схемы. Если вы приобретаете щиток в сборе, то электрическая схема щитка должна прилагаться. Если вы предполагаете монтировать щиток самостоятельно, то нужно позаботиться, чтобы схема щитка делалась вместе с электропроектом. А если вы имеете техническое образование, можно сделать схему электрощита самостоятельно.

Пример наглядной схемы простого квартирного щитка с применением УЗО приведен на стр. 1 цв. вклейки слева. Для наглядности показаны марки кабелей и сечения проводов, которые можно применить для отдельных кабельных линий.

Схема небольшого квартирного щитка для многокомнатной квартиры представлена на стр. 3 цв. вклейки слева. В данной схеме дифференциальный автоматический выключатель АД63 устанавливается для защиты розеток кухни, где используется большое количество бытовой техники, и гидромассажной ванны. Дифференциальный выключатель нагрузки ВД63 защищает другие объекты: розетки и выключатели комнат, бытовую технику, освещение санузлов.

Пример комплектации щитка стандартной квартиры представлен на стр. 1 цв. вклейки справа. На вводе в квартиру устанавливается УЗО ВД63 с дифференциальным током 30 мА последовательно с автоматическим выключателем ВА63 или дифференциальный автоматический выключатель АД63. Всего могут быть несколько групп потребителей.

В данном случае это группы освещения и розеток, защищенных двумя автоматическими выключателями ВА63 с номинальным током 16 А и электрическая плита, которую защищает автоматический выключатель с номинальным током 25 А.

Иногда в отдельную группу выделяются стиральная машина или кондиционер. В этом случае устанавливается автоматический выключатель ВА63 с номинальным током 16 А.

Рассмотрим более сложную схему группового распределительного щита для многокомнатной квартиры (см. стр. 2 цв. вклейки). В этом случае на вводе установлено УЗО ВД63 с дифференциальным током 300 мА, так как естественный (фоновый) ток утечки электрооборудования может быть достаточно высоким (вследствие большой протяженности электропроводки при установке УЗО с меньшим током утечки возможны ложные срабатывания).

Первые три автоматических выключателя предназначены для защиты осветительных цепей. Дифференциальный автоматический выключатель АД63 с дифференциальным током 10 мА используется для защиты электрооборудования ванной комнаты, так как во влажном помещении особенно опасен контакт с токоведущими частями электроустановки. Группа из УЗО ВД63 и трех автоматических выключателей ВА63 предназначена для защиты розеток. Трехфазный автоматический выключатель ВА63 и УЗО ВД63 защищают мощных потребителей, например, электроплиту или сауну. Последняя линия из одного УЗО ВД63 и двух автоматических выключателей ВА63 предназначена для защиты цепей, например, подсобного помещения.

Установка квартирного электрощитка

Монтаж электрощита — процесс ответственный, и важную роль в нем играет выбор места его установки. Рассмотрим основные этапы установки квартирного электрощитка.

Шаг 1. Выбирается место установки щитка. С точки зрения удобства пользования квартирный электрощит стараются размещать ближе ко входу в помещение. Обычно его размещают возле входной двери, что позволяет смонтировать щиток вблизи электроввода в квартиру. По правилам электромонтажа щиток устанавливается на высоте 1,5–1,6 метра. После расстановки мебели к щитку должен быть свободный доступ. И хоть хочется его спрятать куда-нибудь в шкаф, следует помнить, о пожарной безопасности. А с экономической точки зрения идеальным местом является средина помещения. При таком расположении квартирного электрощитка расходуется минимальное количество кабеля для электропроводки.

Шаг 2. Выбор размеров щитка в соответствии с количеством автоматов, которые планируется разместить в щитке. Решается, будет ли стоять в данном щитке электросчетчик и другое необходимое оборудование. Чем больше «начинки» планируется, тем больше должен быть размер щитка.

Шаг 3. Выбирается вид щитка: для скрытой или наружной установки. При скрытой установке выбивают в стене нишу и вмуровывают щит в стену. При наружной установке закрепляют щит на поверхности стены.

Шаг 4. Выбирается материал щитка: пластмасса или металл.

Шаг 5. Приобретается щиток, качественные автоматы (в свой щиток я поставил Moeller), монтажный провод, шины.

Шаг 6. Производится монтаж корпуса. Так, в корпусе нужно открыть перфорированные отверстия для ввода электрических кабелей. Если вы монтируете открытый электрощиток можно его полностью собрать. Установить DIN-рейки для монтажа автоматов защиты, контактные шины для рабочих проводов. Если нужно, установить электросчетчик. Полностью сделать электромонтаж всех соединений в щитке.

Шаг 7. Сборка электрощита начинается с разделки кабелей. С помощью ножа аккуратно снимаем наружную изоляцию с кабеля и маркируем отдельные его жилы.

Шаг 8. Электрощиток для скрытой установки помещается в заранее подготовленную нишу. Затем щиток закрепляется в выбранном месте. Его электромонтаж связан со штукатурными работами, а это достаточно грязные работы. Поэтому скрытый электрощиток лучше собирать по месту. Подключаем «нулевые» и «земляные» проводники к соответствующим шинам.

Шаг 9. Производим установку автоматов на DIN-рейку (рис. 3.11). Если в квартирном электрощите будут установлены дифреле либо дифавтоматы, нулевые и фазные проводники защищаемых цепей подводим к этим приборам. Способ крепления автомата на DIN-рейке (вид со стороны рейки) представлен на рис. 3.12, в вид установленного автомата — на рис. 3.13.

Рис. 3.11. Методика установки автомата на DIN-рейку

Рис. 3.12. Способ крепления автомата на DIN-рейке (вид со стороны рейки)

Рис. 3.13. УЗО, установленное на DIN-рейке

К автоматам подключаем только фазные проводники соответствующих потребителей.

Полезный совет.

При монтаже квартирного электрощита рекомендую использовать 10 А автоматы для защиты цепей освещения и 16 А для розеточных групп.

Полезный совет.

Еще желательно установить устройство защиты от перенапряжений. Этот прибор проверяет качество электропитания вашей квартиры или дома и отключает его в случае сильного отклонения его от заданных параметров.

Шаг 10. И в завершении процесса сборки электрощитка устанавливаем внутреннюю крышу, производим на ней маркировку автоматов и рисуем схему электрощита. Данную информацию размещаем на внутренней стороне двери щитка.

3.4. Расчеты квартирной электросети

Расчет токовой нагрузки для одиночного потребителя

Для того чтобы выбрать сечение кабеля и номинал автомата защиты необходимо рассчитать предполагаемую нагрузку этой сети.

При расчете нагрузки электросети нужно помнить, что расчет токовой нагрузки отдельного бытового прибора и группы из нескольких потребителей отличаются друг от друга.

Расчет токовой нагрузки и выбор автомата защиты в однофазной электросети, 220 вольт для одиночного потребителя достаточно прост.

Для этого нужно вспомнить основной закон электротехники (закон Ома), посмотреть в паспорте на прибор его потребляемую мощность и рассчитать токовую нагрузку.

Например: проточный водонагреватель на 220 В. Потребляемая мощность 5 кВт.

Ток нагрузки можно рассчитать по закону Ома.

Iнагузки = 3000 Вт/220 В = 13,6 А.

Вывод: на линию для электропитания проточного водонагревателя нужно установить автомат защиты не менее 14 А. Таких автоматов в продаже нет, поэтому выбираем автомат с большим ближайшим номиналом в 16 А.

Расчет токовой нагрузки группы потребителей

Рассмотрим расчет токовой нагрузки и выбор автомата защиты в однофазной электросети, 220 вольт для электропроводки квартиры или группы в этой квартире.

Под группой электропроводки понимается несколько потребителей, подключенных параллельно к одному питающему кабелю от электрощитка. Для группы устанавливается общий автомат защиты. Автомат защиты устанавливается в квартирном электрощите или этажном щитке. Расчет сети электрогруппы отличается от расчета сети одиночного потребителя.

Для расчета токовой нагрузки электрогруппы потребителей вводится так называемый коэффициент спроса (Кс), который определяет вероятность одновременного включения всех потребителей в группе в течение длительного промежутка времени.

Кс = 1 соответствует одновременной работе всех электроприборов группы. Понятно, что включения и работы всех электроприборов в квартире одновременно практически не бывает. Есть целые системы расчета коэффициента спроса для домов, подъездов. Для каждой квартиры коэффициент спроса различается для отдельных комнат, отдельных потребителей и даже для различного стиля жизни жильцов. Например, коэффициент спроса для телевизора обычно равен 1, а коэффициент спроса пылесоса равен 0,1.

Поэтому для расчета токовой нагрузки и выбора автомата защиты в группе электропроводки коэффициент спроса влияет на результат.

Расчетная мощность группы электропроводки рассчитывается по формуле:

Ррасчетная = Кспроса ∙ Рустановочная

Iнагрузки = Ррасчетная/220 В

В табл. 3.2 приведены электроприборы одной небольшой квартиры. Рассчитаем токовую нагрузку для нее и выберем входной автомат защиты с учетом коэффициента спроса.

Приведенная мощность в сети рассчитывается как сумма мощностей всех потребителей, умноженная на их коэффициент спроса (правая колонка в табл. 3.2).

А коэффициент спроса квартиры равен соотношению мощностей: приведенной и полной.

Кс квартиры = 2842/8770 = 0,32.

Ток нагрузки рассчитывается из Приведенной мощности:

Iн = 2843 Вт/220 В = 12,92 А.

Соответственно, выбираем автомат защиты на шаг больше: 16 А.

Теперь определимся, как выбрать сечения кабелей для различных групп электропроводки.

По приведенным выше формулам можно рассчитать мощность электросети и значение рабочего тока в сети.

Останется по полученным значениям выбрать сечение электрического кабеля, который можно использовать для рассчитываемой проводки в квартире.

Правила устройства электроустановок ПУЭ такую таблицу приводят (табл. 3.3). По таблице ниже ищем значение:

♦ расчетного тока нагрузки;

♦ расчетную мощность сети.

Затем выбираем сечение электрического кабеля.

Примечание.

Таблица приводится для медных жил кабелей, потому что использование кабелей с алюминиевыми жилами в электропроводке жилых помещений уже запрещено.

Табл. 3.4 может пригодиться для правильного выбора сечения кабеля и автоматов защиты. Это номенклатура мощностей электробытовых приборов и машин для расчета в электросетях жилых помещений (из нормативов для определения расчетных электрических нагрузок зданий (квартир), коттеджей, микрорайонов (кварталов) застройки и элементов городской распределительной сети).

Типовой вариант выбора сечений проводов и номиналов средств защиты

Номиналы автоматических выключателей применяют в соответствии с сечением примененного кабеля. Чаще всего поддерживается классический принцип:

♦ провод сечением 1,5 мм^2 для освещения;

♦ провод сечением 2,5 мм^2 на розетки;

♦ для электроплиты, водонагревателя, кондиционера — 4 мм^2.

На входе в квартиру можно выбрать с приличным запасом сечение 10 мм^2. В большинстве случаев бывает достаточно 6 мм^2. На входе на всю квартиру применяется УЗО, назначение такого УЗО — пожарное, так как величина дифференциального тока 300 мА. Выпускаются также дифференциальные выключатели на токи 100 мА и меньшие номиналы.

Для защиты людей применяют УЗО с меньшими дифференциальными токами 10 или 30 мА непосредственно в потенциально опасные помещения. УЗО обычно защищают все розетки: на кухне, в санузле, а в комнатах — по необходимости.

Осветительная сеть может быть разделена на зоны и не снабжена УЗО. Разделение на зоны — очень удобное решение, а дополнительная защита осветительной сети не требуется. Во-первых, отсутствует случайное соприкосновение с электроприборами, а, во-вторых, подразумевается, что корпуса светильников вы соедините с РЕ проводом, со всеми вытекающими плюсами такого подключения.

Глава 4

ЭЛЕКТРОПРОВОДКА: РАЗНОВИДНОСТИ, СТРУКТУРА, ГЕОМЕТРИЯ, ОСОБЕННОСТИ

В настоящее время для монтажа домашней электропроводки используются провода и кабели исключительно с медными жилами. Алюминиевый провод запрещен. Глава расскажет, как рассчитать, какие выбрать современные провода и кабели для конкретного применения, как их правильно проложить.

4.1. Разновидности и особенности современной электропроводки

Виды электропроводки

Электрическая проводка состоит из проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими и защитными конструкциями.

Внутренняя электрическая проводка может быть:

♦ открытой, проложенной по поверхности стен и потолков;

♦ скрытой, проложенной внутри строительных конструкций зданий и сооружений, а также под слоем штукатурки.

Выбор вида и способа прокладки электрической проводки определяется проектом, учитывающим, в первую очередь, требования электробезопасности. При выборе проводов учитывают условия, для которых предназначены провода.

О запрете на использование алюминиевых проводов в квартирной электропроводке

В настоящее время для монтажа домашней электропроводки используются провода и кабели исключительно с медными жилами.

Провода и кабели с алюминиевыми жилами для внутренней электропроводки использовать нельзя.

Внимание.

Согласно требованиям 7-oго издания Правил устройства электроустановок (ПУЭ), алюминиевые провода и кабели сечением менее 16 мм^2 не допускаются к использованию при монтаже.

Почему алюминиевый кабель нельзя использовать в современной электропроводке в квартире и доме?

Во-первых, как проводник, по сравнению с медью, он имеет более высокое удельное электрическое сопротивление — 0,0271 Ом∙мм^2/м против 0,0175 Ом∙мм^2/м. Разница почти в два раза!

Хотя алюминий легче меди, но для того чтобы обеспечить одну и ту же проводимость, придется взять алюминиевый провод большего диаметра, чем если бы мы использовали медь. Этим сводится к нулю весовое преимущество алюминия!

Во-вторых, алюминий быстро окисляется на воздухе. Это значит, что в месте электрического контакта с пленкой из окисла алюминия может образоваться повышенное переходное сопротивление. А это приводит к нагреву контакта, который, в свою очередь, приводит к еще большему увеличению электрического сопротивления. Итогом становится расплавление контактов, обрыв цепи или ненадежное электроснабжение.

В-третьих, алюминий течет при его затяжке. Поэтому контакты с такими проводами требуют периодической (раз в полгода) подтяжки.

В-четвертых, алюминиевый провод довольно хрупок при изгибах. Изоляция со временем трескается, что открывает доступ воздуха к металлу и ускоряет процесс окисления и коррозии.

В-пятых, с остатками проводки старого алюминиевого провода нельзя напрямую соединять новый медный провод, т. к. из-за разных химических свойств этих двух материалов в месте контакта начинается процесс электролиза. Он разрушает этот контакт. Так же у этих двух металлов разное линейное расширение, поэтому при изменении температуры в помещении или величины тока, протекающего через скрутку медь-алюминий, контакт между ними со временем ослабевает.

Переходное сопротивление в скрутке итак «тормозило» электрический ток, да еще ослабление контакта еще более увеличивало величину переходного сопротивления.

Это приводит к тому, что скрутка начинает греться, изоляция провода разрушается от нагрева и даже может загореться.

С медью подобных неприятных историй не происходит, поэтому 7-е издание ПУЭ и рекомендует ее к использованию при монтаже кабельных линий малых сечений.

Что касается мощных проводников, сечением 16 мм^2 и более, то здесь алюминий пока допущен к использованию только из соображений экономии. Все-таки медь намного дороже, и перейти исключительно на медные провода и кабели пока невозможно.

Ранее применявшиеся провода с алюминиевыми жилами (АПР, АПВ, АПРТО, АППВ) сейчас при строительстве и модернизации домашней электропроводки не используются.

4.2. Современные кабели и электроустановочные изделия для квартирной электропроводки

Современные кабели и их особенности

В настоящее время для монтажа домашней электропроводки используются провода и кабели исключительно с медными жилами.

Примечание.

Самыми популярными для использования в домашней электропроводке являются кабели ВВГнг (рис. 4.6) и NYM (рис. 4.16), реже из-за дешевизны используют провод ПУНП (рис. 5.1). Но использование последнего не рекомендуется!

Кабель NYM

Кабель NYM лучше всего использовать:

♦ для подключения этажного щитка к квартирному щитку, а далее — к комнатными щиткам;

♦ для индивидуального подключения мощных потребителей к квартирному щитку (кондиционера, бойлера, стиральной машины и др.).

Таким кабелем не целесообразно делать всю квартирую разводку, так как он стоит дороже кабеля ВВГнг и провода ПУНП.

Кабель NYM обладает пониженной горючестью и газодымовыделением. Использование в конструкции кабеля промежуточной оболочки позволяет легко разделывать кабель при монтаже, повышает его пожароопасность и увеличивает гибкость.

Кабель ВВГнг

Кабель ВВГнг — небронированный защищенный кабель с медными жилами, поливинилхлоридной изоляцией, в поливинилхлоридной оболочке. Он подробно рассмотрен в главе 5.

Примечание.

Обозначение «нг» в названии кабеля (ВВГнг) обозначает, что он не распространяет горение при прокладке в пучках (используется состав на основе огнеупорного пластиката).

Кабель может применяться как в сухих, так и во влажных помещениях. Изолирование жилы кабеля ВВГ скручены и имеют отличительную окраску. Внутренняя оболочка не содержит заполнения в междужильном пространстве.

В заключение отмечу, что этот кабель не рассчитан на растяжение.

Установочный плоский провод ПУНП

Это наиболее дешевый провод из всей кабельно-проводниковой продукции, применяемой для монтажа электропроводки в быту. Провод ПУНП выпускается с двумя или тремя медными однопроволочными жилами и поливинилхлоридной изоляции в оболочке из ПВХ-пластиката (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Структура провода ПУНП

Жилы могут быть окрашены в разные цвета. Провод ПУНП расшифровывается, следующим образом:

П — провод; УН — универсальный; П — плоский.

Иногда встречаются провода марки АПУНП. Разница их заключается только в материалах жил. В проводе ПУНП применяется медь. А в проводе АПУНП — алюминий.

Оболочка и изоляция жил у такого провода выполняется из ПВХ-пластиката, что позволяет его использовать, по словам завода-изготовителя, в сетях для освещения напряжением до 250 (В). Но статистика пожаров говорит о том, что бытовой провод ПУНП категорически запрещено применять в электропроводках зданий и сооружений.

Внимание.

Изоляция этого провода выполнена из дешевых материалов и очень быстро теряет свои свойства при нагреве. А это пожароопасно! Поэтому при выборе кабеля для монтажа электропроводки собственной квартиры или дома надежнее будет использовать кабели ВВГнг или NYM.

Провода с резиновой изоляцией

Иногда в домашней электропроводке бывает целесообразно использовать провода с резиновой изоляцией:

♦ ПРТО — для прокладки в несгораемых трубах;

♦ ПРИ — для прокладки в сухих и сырых помещениях;

♦ ПРН — для прокладки на открытом воздухе (защищенный провод);

♦ ПРВД — для осветительных сетей сухих помещений (двухжильный скрученный провод).

Для открытой проводки удобно использовать плоские провода с медными жилами:

♦ ППВ — в поливинилхлоридной изоляции с разделительным основанием;

♦ ППП — в полиэтиленовой изоляции.

Для открытой проводки неудобно использовать плоский провод без разделительного основания — ППВС.

Провод ПВ

В заключение рассмотрим провода марки ПВ с медной жилой и поливинилхлоридной изоляцией (рис. 4.2).

Они могут быть как однопроволочными, так и многопроволочными с разными цветами изоляции.

Рис. 4.2. Структура провода марки ПВ:

а — провод ПВ1; б — провод ПВЗ

Полезный совет.

Для системы уравнивания потенциалов (ДСУП) в бытовой электропроводке рекомендуется использовать одножильный провод ПВ1 в желто-зеленой изоляции.

А провода ПВ2, ПВЗ и ПВ4 используются для внутреннего монтажа в электрических щитках. Причем провода ПВЗ и ПВ4 имеют наиболее гибкую оболочку, они дороже варианта ПВ2. Поэтому они применяются там, где необходимы изгибы проводов.

4.3. О цветах изоляции различных групп проводов

Если выбрать, а затем и произвести монтаж электропроводки проводом или кабелем без соблюдения требований к расцветке жил, то в дальнейшем, это приведет к существенным трудностям при обслуживании и ремонте такой электропроводки. При этом и сам процесс монтажа электропроводки и подключения электроустановочных изделий будет существенно осложнен.

Примечание.

Если для монтажа все же вынуждены использовать бесцветные провода, например, марки ППВ плоский трехжильный с одинарной изоляцией, то у электриков правилом хорошего тона принято считать заземляющим проводником среднюю жилу.

Следует помнить, что такое использование проводов и кабелей с изоляцией одного цвета является нарушением ПУЭ. При выборе проводов и кабелей необходимо соблюдать требования ПУЭ по окраске изоляции:

♦ нулевого рабочего проводника N — голубого цвета;

♦ нулевого защитного проводника РЕ — желто-зеленого цвета (чередование желтых и зеленых полос).

Цвет изоляции фазных проводников L должен отличаться от цвета нулевых. Тут существует много вариантов — красный, коричневый, серый, белый, черный.

Полезный совет.

Удобно использовать для каждого участка электропроводки свой цвет фазных проводников, а также разные цвета изоляции жил для силовой и осветительной электропроводки.

Ошибок в соединении участков электросети можно избежать, если соединять коричневый провод с коричневым, синий провод с синим и так далее. Именно по этой причине в подавляющем большинстве кабелей изоляция всех проводов отличается своим собственным цветом.

Также замечу, что провод, который окрашен в зелено-желтый цвет, будет постоянно использоваться в качестве заземляющего, то есть его нужно подсоединять лишь на клемму заземления.

4.4. Типовые сечения кабелей для основных функциональных групп электропроводки

Функциональные группы потребителей

Если в квартире проложено несколько линий питания, то это соответствует современным требованиям. В этом случае от приборов защиты электрических цепей, расположенных в квартирном щитке, идут отдельные кабели к потребителям каждой линии:

♦ на освещение (одна или несколько линий);

♦ на розеточные группы (одна или несколько линий);

♦ несколько линий на силовые потребители (бойлер, кондиционеры, электроплиту, стиральную машину).

Это повышает надежность сети электропитания, делает линии независимыми, облегчает поиск неисправностей. Для современной квартиры (дома), с разветвленной электрической системой электроснабжения, это очень важно.

Методика выбора сечения проводов

Сечение провода выбирают по допустимой плотности тока.

Внимание.

Допустимая плотность тока для медного провода не должна превышать 8 А/мм^2.

Например, если потребитель потребляет ток 10 А, то сечение провода должно быть не меньше 1,25 мм^2.

Существует стандартный ряд сечений провода: 0,75; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50 мм^2. Провода нужно выбрать из стандартного ряда с округлением в большую сторону. Провод сечением до 1,5 мм^2 не применяется по соображениям механической прочности.

Сечение жил кабелей и проводов должно подбираться по максимальной загрузке жилы с учетом допустимой нормы максимального длительного тока. Причем норма эта не является величиной постоянной, она зависит от количества жил в кабеле, типа изоляции и способа прокладки кабеля. Рекомендованные предельно допустимые значения тока для наиболее ходовых сечений медных кабелей в поливинилхлоридной или резиновой изоляции приведены в табл. 4.1.

Типовые сечения жил проводов и кабелей

Сформировались типовые сечения жил проводов и кабелей для различных групп потребителей.

Сечение провода на освещение — не менее 1,5 мм^2. Мощность приборов освещения — не более 3 кВт. Автомат ставиться на ток не более 16 А.

Сечение провода на розеточные группы. Принято, что от одного автомата подключать не более 5 розеток. Суммарная мощность нагрузок этих розеток должна быть не более 5 кВт. Сечение провода для розеток — не менее 2,5 мм^2. При этом автомат ставиться на ток не более 25 А.

Обосную это. Например, при напряжении в сети 220 В, провод сечением 2,5 мм^2 способен выдержать ток до 27 А (мощность 5,9 кВт). Для защиты проводов и потребителей, в данном случае, в качестве защиты устанавливают автомат, максимальный ток срабатывания которого должен быть не более 25 А. Тогда он действительно защитит провод.

Сечение провода на силовые потребители. Если в квартире есть бойлер, кондиционеры, электроплита, стиральная машина, посудомоечная машина, то для каждого из них необходимо использовать трехжильный кабель сечением не менее 4 мм^2.

Полезный совет.

При проектировании электропроводки, необходимо учитывать и длину магистрали, которая будет питать конечного потребителя.

4.5. Расположение элементов скрытой проводки

Основные правила прокладки электропроводки

Любой провод прокладывается либо вертикально, либо горизонтально. Никаких диагоналей быть не должно! Ориентирами поворотов и ответвлений служат щитки, коробки, розетки, выключатели, светильники и т. п. Проводка между ними должна идти по прямым линиям, параллельным или перпендикулярным полу.

Вертикально проложенные участки проводки должны быть удалены:

♦ от углов помещения, оконных и дверных проемов — не менее, чем на 100 мм;

♦ от пола — на 300 мм;

♦ от потолка — на 150–400 мм в зависимости от высоты потолка в помещении;

♦ от трубопроводов с горючими веществами (газом) — не менее чем 400 мм.

Необходимо проследить, чтобы электропроводка не соприкасалась с металлическими конструкциями здания. Провода запрещается прокладывать пучками, а также с расстоянием между ними менее 3 мм.

Прокладка электропроводки по потолку и под полом подчиняется примерно тем же правилам, только коробки в полу и на потолке стараются без крайней нужды не устанавливать.

Штробы для кабелей интернета, телефона и телевизора должны быть на расстоянии 15–20 см от силовых проводов, допускается их перехлест под углом 90 градусов.

Высота размещения розеток и выключателей

Теперь о рекомендованной высоте расположения розеток и выключателей. Раньше было общепринято устанавливать:

♦ розетки на высоте 80–90 см от пола;

♦ выключатели на высоте 150–160 см от пола.

Теперь выключатели принято устанавливать на высоте опущенной руки — 70–80 см, розетки — на высоте 30 см. Исключение составляют розетки на кухне, там они ставятся на высоте 10 см от уровня столешницы.

Не экономьте на розетках, лучше ставить их на расстоянии не более 3 м друг от друга.

Полезный совет.

Создайте и храните схему прокладки кабелей для исключения повреждения электропроводки в дальнейшем. Для дополнения информации можно сфотографировать все стены после завершения этапа установки скрытой электропроводки до начала малярных работ.

4.6. Как правильно проложить скрытую проводку в новостройке

Создание схемы размещения потребителей электроэнергии

Первый шаг к созданию скрытой проводки новой квартиры в состоянии «после строителей» — обдумывание и размещение на схеме мебели, бытовой аппаратуры. Можно вычертить план квартиры в масштабе 1:10, вырезать из бумаги прямоугольники вашей мебели и поиграть в расстановку. После выбора оптимальной схемы «мебель» приклеить к схеме. Теперь можно будет нанести на схему розетки, светильники, места выхода телевизионных кабелей, витых пар, а также указать их ВЫСОТУ установки.

Полезный совет.

Монтаж электропроводки нужно начинать тогда, когда создан план размещения электропотребителей и закончены все работы по штукатурке стен и потолка, сделана стяжка пола.

На этом этапе можно пригашать установщиков кондиционеров, специалистов спутникового, кабельного, эфирного телевидения, специалистов интернет. Кроме квартирного электрощитка рекомендуется создать отдельный низковольтный щиток, на который в квартиру будут заведены несколько витых пар (для Интернета, домофона, телефона), несколько антенных кабелей и кабель питания 220 В для питания возможных устройств в этом щитке (радиотелефона, — хаба, домофона, камеры наблюдения, блока сигнализации и много другого, что может вам понадобится).

А от этого низковольтного щитка предстоит сделать разводку в отдельных от электропроводки штробах антенных кабелей, витых пар, других сигнальных кабелей. Их количество будет определяться вашими потребностями, но советую к каждой комнате подвести не менее двух антенных кабелей и трех витых пар. В век Интернета и технического прогресса они пригодятся. Итоги работы после этого можно переносить на стены без отделки. Предстоит пыльный этап создания штроб.

Проведение разметочных работ

Проведение разметочных работ для электропроводки начинается с прокладки пути основного пучка проводов, ответвлений от него, указания поворотов и проходов сквозь стены. При этом обязательно учитывается правило, что провода на стене располагаются либо строго горизонтально, либо строго вертикально.

Горизонтальные участки электропроводки желательно проложить на 20 см от потолка, параллельно линии стыка потолка и стен (это снижает вероятность механического повреждения электропроводки). При повороте трассы электропроводки угол поворота должен быть 90°.

Размечать места креплений проводников можно с крайних точек крепления. При нанесении разметки скрытой электропроводок можно использовать разметочный шнур. Для этого окрашиваем его мелом, углем, синькой. После этого закрепляем один из его концов, а другой конец натягиваем одной рукой параллельно стене или потолку. Второй рукой оттягиваем шнур от разметочной поверхности и резко бросаем его. Ударяясь о поверхность, шнур оставляет на ней четкий прямой след. Таким образом, размечаем места прохождения штроб по стене или потолку. После окончания разметки, советую начертить план трассы на бумаге и сохранить его для возможного ремонта электропроводки в будущем.

Нужно перенести все точки выключателей и розеток на поверхности стен. Разметить, как пойдут штробы для прокладки кабеля исходя из вашей схемы подключения.

Штробление стен и выбивания углублений для электроустановочных изделий

А затем переходим к этапу штробления стен и выбивания углублений для электроустановочных изделий.

Можете взять специальный штроборез в аренду или болгарку и специальный диск по бетону для нее, работа пойдет быстрее, но будет много пыли. Так же не лишним будет купить защитные очки и хороший респиратор. Если повезет, можете взять штроборез со специальным пылесосом. Респиратор будет не нужен.

Также пригодиться перфоратор (достаточно мощный), набор специальных буров и специальные коронки для монтажа подрозетников и соединительных коробок.

Вот несколько основных правил при подготовке штроб.

Правило 1. Делая электропроводку квартиры своими руками, вы должны четко понимать весь процесс. Если вы не уверены в своих силах, лучше доверьте это дело профессионалу, ведь вы рискуете своим здоровьем и здоровьем окружающих. Ограничьтесь контрольными функциями.

Правило 2. Если нужно повернуть штробу на 90 градусов, не делайте резкий поворот, сделайте поворот равный шести диаметрам кабеля. Если тянете провод под потолком, обязательно закрепите его или уложите в специальный кабель-канал.

Правило 3. Если нужно провести параллельно несколько проводов (кроме интернета, TV и телефона), можно сделать одну широкую штробу.

Правило 4. Если есть возможность, проложить провод в полу, но быть осторожными, т. к. в полу под стяжкой проходят в современных домах пластиковые трубы отопления.

Правило 5. Если штроборез не достали и используете болгарку, делайте штробу следующим образом. Создайте два параллельных надпила по стене на расстоянии 25 мм, в месте где нужна штроба, а середину выбираете перфоратором с лопаткой.

Укладка провода в каналы

Прокладку кабеля лучше всего начинать с дальней комнаты. Не создавайте путаницы и делайте все поэтапно.

Полезный совет.

Весь провод, который вы будете использовать, нужно прозвонить.

Помечайте название группы и номер группы черным маркером для дисков прямо на проводе, тогда при монтаже электрического щитка не возникнет трудностей. Можно использовать и малярный скотч для пометки проводов, делая на нем соответствующую пометку.

Важно помнить, что любое кабельное соединение должно быть доступно для ремонта и обслуживания. Поэтому всяческие клеммные колодки в штробе, скрутки и распределительные коробки под штукатуркой исключаются. Скрутки сами по себе допустимы только с применением сертифицированных современных зажимов.

Провода в штробе крепите («примораживайте») точечно алебастром через каждые 30–40 см.

Полезный совет.

При прокладке кабеля, оставляйте запас провода в 30 см торчащий из монтажных коробок. Для проводов в квартирном электрощитке оставляйте запас около 1 метра.

Когда закончите прокладку провода, еще раз тщательно все проверьте. После этого можете зашпаклевать штробы и приступать к следующему помещению. Когда все провода проведены, и концы всех групп будут висеть пучком в прихожей, самое время заняться монтажом электрического щитка.

Установка электрощитка

Электрощиток следует поставить внутри квартиры, тогда количество и ценовую категорию, производителя автоматов и УЗО вы можете выбрать сами и легко расширить их количество. Не экономьте на начинке щитка!

Автоматов в электрощитке должно быть столько, сколько у вас отдельных линий с освещением и розетками. Для влажных помещений желательно использовать УЗО или дифференциальные автоматы. Эти устройства защищают людей от электротравм, в случае их касания за оголенные провода и части оборудования, находящегося под напряжением.

Глава 5

ЭЛЕКТРОСЕТЬ ДЕРЕВЯННОГО ДОМА

Электропроводку в деревянных домах нельзя делать так, как в квартире многоэтажного дома, где конструкции стен, потолков выполнены из огнестойких материалов. Глава знакомит с методикой ввода электроэнергии в деревянный дом, профессиональными секретами создания и безопасной эксплуатации такой электросети.

5.1. Особенности электросети деревянного дома

Нужную информацию по электросети деревянного дома можно отыскать в ПУЭ (Правилах устройства электроустановок), различных ГОСТах и СНИПах. Только информация эта разбросана по разным разделам, «зашифрована» техническими терминами, порой недоступными пониманию человека с непрофильным образованием.

Внимание.

Иногда непродвинутые и мало знающие электрики проводку в деревянных домах делают также, как в квартире многоэтажного дома. Это неправильно, т. к. конструкции стен, потолков в наших квартирах выполнены из огнестойких материалов.

В этой главе не ставится широкомасштабная задача: сделать из читателей профессиональных электромонтажников. В этом деле есть немало тонкостей, о которых трудно написать словами. Этому надо учиться на практике.

Но общее представление о том, «как надо», читатели получат и, во всяком случае, смогут контролировать подрядчиков, которые за ваши деньги выполняют эту работу. Или, если электропроводка уже сделана и эксплуатируется, то будете иметь представление, насколько она соответствует тем требованиям безопасности, которые к ней предъявляются.

Примечание.

В данном разделе речь пойдет только об однофазной проводке, как наиболее распространенной в дачных домах.

5.2. Ввод в деревянный дом

Ответвление от воздушной линии

Рассмотрим вопрос ввода электропроводки в деревянный дом. Ответвление от воздушной линии электропередач (далее ВЛ) производится, как правило, по воздуху (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Пример схемы ответвлений от воздушной линии 380 В и вводов в деревянные дома

Вводы в здания выполняют только изолированными проводами. Каждый провод ранее заключали в отдельную резиновую изоляционную трубку, как показано на рис. 5.2, а сейчас используют кабель СИП, о котором пойдет речь далее. На концы трубок с наружной стороны здания устанавливают фарфоровые воронки таким образом, чтобы они находились на одной оси и были разнесены одна от другой в деревянных стенах на 100 мм (в кирпичных стенах на 50 мм).

Внутри здания на трубки надевают втулки. Отверстия в стене заделывают. Проходы через стены в трубках должны выполняться с уклоном наружу, таким образом, чтобы вода не могла скапливаться в проходе или попадать внутрь здания. После прокладки проводов входные отверстия воронок и втулок заливают изоляционной массой, битумом.

Рис. 5.2. Конструкция для прохода стены при вводе в дом

Ввод через трубостойку

Вводы через трубостойки выполняют в тех случаях, когда высота здания не позволяет обеспечить установленные ПУЭ вертикальные габаритные размеры. Для изготовления трубостоек используют водогазопроводные трубы, внутренний диаметр которых из условий механической прочности должен быть не менее 20 мм при вводе двух проводов и не менее 32 мм — четырех. Верхний конец трубостойки загибают на 180°, чтобы в нее не могла попасть влага. К трубе под изгибом приваривают траверсу с двумя штырями для установки вводных изоляторов. Для траверс к трубостойкам диаметром 20 мм используют стальной уголок длиной 500 мм, сечением 45x45x5 мм.

На трубостойке приваривают болт для соединения нулевой жилы с металлической трубой, который для предохранения от коррозии смазывают техническим вазелином. Острые края трубы обрабатывают напильником, чтобы не повредить о них изоляцию проводов при затягивании. Ближе к изгибу приваривают кольцо (гайку), в котором закрепляют проволочную оттяжку, для компенсации усилия натяжения проводов ответвления от воздушной линии. Внешнюю поверхность трубы окрашивают.

Ввод трубостойкой через стену представлен на рис. 5.3.

Рис. 5.3. Ввод в дом с использованием трубостойки

При монтаже трубостоек нужно следить за тем, чтобы нижний горизонтальный конец трубы был установлен с уклоном 5° наружу, в нижней точке изгиба просверливают отверстие диаметром 5 мм для выхода влаги.

Ввод трубостойкой через крышу применяют в том случае, если расстояние от поверхности земли до низа трубостойки, устанавливаемой на стене, оказывается меньше 2 м. Особое внимание следует уделить качеству монтажа прохода через кровлю и его гидроизоляции.

Перед установкой в трубостойку затягивают стальную проволоку для последующего протягивания проводов или кабеля. Верхний конец трубостойки двумя оттяжками из круглой стали диаметром 5 мм крепят к стене или к стропилам крыши. Все болтовые крепления вводов должны выполняться с применением пружинящих шайб, предохраняющих гайки от самооткручивания при раскачивании трубостоек и проводов ветром. Болтовые соединения смазывают защитной смазкой или техническим вазелином.

Требования ПУЭ по вводу от воздушной линии

Внимание.

Запрещается прокладывать «голые» или изолированные провода по крышам жилых домов.

По современным требованиям, ответвление от воздушной линии должно быть выполнено изолированным проводом, сечением не менее 16 мм^2, говориться в ПУЭ, 7-е издание, п.п. 2.4.12, табл. 2.4.2.

Полезный совет.

Лучше всего для этой цели подходит провод СИП-4 (самонесущий изолированный провод, старое название — СИП-2А).

5.3. Современные провода и кабели для ввода электроэнергии в дом

Провода самонесущие изолированные СИП

СИП-4, СИП-4н, СИП-5, СИП-5н — провода самонесущие изолированные. Они предназначены для применения в воздушных силовых и осветительных сетях, для ответвлений к вводам в жилые дома, хозяйственные постройки в районах с умеренным и холодным климатом.

Преимущества проводов СИП по сравнению с неизолированными проводами:

♦ более низкая вероятность коротких замыканий;

♦ стойкость к обледенению;

♦ возможность прокладки над зелеными насаждениями;

♦ повышенная безопасность при случайных обрывах проводов;

♦ возможность присоединения потребителей без отключения напряжения;

♦ простота в обслуживании линии.

Технические характеристики:

СИП-4 — провод самонесущий с алюминиевыми токопроводящими жилами (без несущей жилы), с изоляцией из светостабилизированного термопластичного полиэтилена;

СИП-4н — то же, с токопроводящими жилами из алюминиевого сплава;

СИП-5 — провод самонесущий с алюминиевыми токопроводящими жилами (без несущей жилы), с изоляцией из светостабилизированного сшитого полиэтилена;

СИП-5н — то же, с токопроводящими жилами из алюминиевого сплава.

Допустимая температура нагрева токопроводящих жил проводов при нормальном режиме эксплуатации составляет:

♦ СИП-4, СИП-4н; 70 °C;

♦ СИП-5, СИП-5н: 90 °C.

Срок службы — не менее 25 лет. Фактический срок службы определяется техническим состоянием провода. Прокладка и монтаж проводов должны проводиться при температуре окружающей среды не ниже минус 20 °C.

Повод СИП (рис. 5.4) одет в изолирующую оболочку из сшитого светостабилизированного полиэтилена. Такая изоляция устойчива к разрушительному воздействию ультрафиолетового излучения. Подключение СИП к ВЛ, а также переход на другой кабель на вводе в дом производится с помощью специальной арматуры.

Герметичные сжимы препятствуют проникновению влаги под изоляцию кабеля, обеспечивают качественный контакт и, соответственно, заявленный срок службы.

Рис. 5.4. Самонесущий изолированный провод СИП: конструкция

Анкерные зажимы для самонесущих проводов

Анкерные (клиновые) зажимы (рис. 5.5) рассчитаны на определенную нагрузку. При ее превышении в результате нештатных ситуаций (падение деревьев, срыв больших масс снега с крыши и т. п.) они разрушаются. При этом сам кабель остается неповрежденным, энергоснабжение не нарушается, исключается возможность электротравм при случайном касании оборванного провода.

Рис. 5.5. Анкерные (клиновые) зажимы:

а — устройство; б — пример применения

Анкерные (клиновые) зажимы выпускаются различных марок. Они состоят из открытого конического корпуса усиленного стекловолокном, пары клиньев и гибкой петли. Например, зажимы ACADSS позволяют просто и быстро закрепить самонесущий кабель диаметром от 8 до 20 мм при воздушной прокладке в пролетах до 100 м. Цифровая часть обозначения определяет средний (± 2 мм) диаметр обслуживаемого кабеля по изоляции, мм: ACADSS10, ACADSS12, ACADSS14, ACADSS16, ACADSS18.

Варианты крепления:

♦ либо 1 болт диаметром 14 или 16 мм (просверленная опора);

♦ либо 2 обвязочных металлических ленты + 2 замка.

«Расстояние от проводов перед вводом и проводов ввода до поверхности земли должно быть не менее 2,75 м» (ПУЭ, 7-е издание п. 2.1.79). Также регламентировано расстояние до окон, балконов и т. п.

Внимание.

Вводить СИП непосредственно в деревянный дом нельзя. Согласно действующим ПУЭ не допускается проводка кабелем с алюминиевыми жилами по сгораемым конструкциям. Поэтому следует перейти на кабель с медными жилами.

Кабель силовой ВВГнг

Наиболее предпочтительным вариантом оказывается ВВГнг. Данный кабель предназначен для стационарной проводки, в том числе и на открытом воздухе. Индекс «нг» обозначает, что применена не распространяющая горение изоляция.

В состав кабеля силового ВВГнг 0,66 кВ входит медная токопроводящая жила диаметром 1,5-50 мм^2: однопроволочная (класс 1) или многопроволочная (класс 2).

Изоляция кабеля ВВГнг выполнена из ПВХ пластиката, маркировка жил кабеля цветовая: белая или желтая, синяя или зеленая, красная или малиновая, коричневая или черная, или желто-зеленая. Обмотка выполнена из нетканого полотна для многожильных кабелей сечением жил 16 мм2 и выше (допускается изготовление без обмотки). Оболочка ВВГнг кабеля выполнена из ПВХ пластиката пониженной горючести.

Кабели ВВГнг изготавливаются для эксплуатации в районах с умеренным, холодным и тропическим климатом. Внешний вид кабеля представлен на рис. 5.6.

Рис. 5.6. Кабель ВВГнг:

а — внешний вид; б — устройство

5.4. Обеспечение электробезопасности при вводе электроэнергии в дом

Дополнительная защита кабеля

Для дополнительной защиты кабель желательно заключить в пластиковую гофрированную трубку (на языке электриков — «гофру»). Убедитесь, что на гофру имеется сертификат пожарной безопасности по НПБ 246-97. В том месте, где кабель пройдет через стены и перекрытия, устанавливают металлические втулки, изготовленные из толстостенной стальной трубы. Толщина стенки трубы регламентирована СП 31-1102003. Согласно этому документу она должна быть:

♦ для кабеля сечением 4 мм^2 — не менее 2,8 мм;

♦ для кабелей 6-10 мм^2 — не менее 3,2 мм.

Примечание.

Трубы нужны для того, чтобы защитить кабель от возможных механических повреждений, которые могут произойти из-за осадки дома.

Также изоляцией кабеля могут «заинтересоваться» мыши. Но, в первую очередь, стальная труба сможет на время локализовать огонь и не дать ему перекинуться на деревянные конструкции, если все-таки, по какой-либо причине, произойдет возгорание кабеля.

Это полезно запомнить.

Согласно СП 31-110-2003 «Локализационная способность — это способность стальной трубы выдерживать короткое замыкание в электропроводке, проложенной в ней, без прогорания ее стенок».

Защита участка от наружной стены дома до распределительного щитка

Участок от наружной стены дома до распределительного щитка — самый опасный. Он обычно не защищен никакой автоматикой, но проходит через сгораемые конструкции. Защита на трансформаторной подстанции не в счет. Она рассчитана на слишком большие токи и может не «почувствовать» даже короткого замыкания. Поэтому следует подумать о дополнительных мерах безопасности. Возможны следующие варианты.

Вариант 1 — ввод в стальной, толстостенной трубе. На всем протяжении от наружной поверхности стены дома до щитка кабель убирается в соответствующую стальную трубу (см. выше).

Примечание.

Такой способ подойдет там, где расстояние от ввода через наружную стену до щитка не слишком велико, не более трех метров. При этом путь кабеля должен пролегать с минимальным количеством поворотов, т. к. протащить жесткий провод большого сечения через изгибы трубы очень сложно.

Вариант 2 — установка на вводе дополнительной защиты. На наружной стене дома, в разрыв кабеля, устанавливается двухполюсный автомат защиты (A3) в специальном боксе в пыле-влагозащищенном исполнении не ниже IP-55.

Есть такое правило.

Номинал автомата подбирается на одну ступень больше, чем вводной A3 в щитовой дома.

Это нужно для того, чтобы, в случае возникновения перегрузки, первым сработала защита в щитовой и не пришлось лезть по приставной лестнице под крышу.

Другой вариант — подобрать A3 по скорости срабатывания. Допустим, в щиток ставим вводной A3 с характеристикой «В», а во вводной бокс того же номинала — «С». Естественно, номинал автомата подбирается и по сечению кабеля, который он призван защищать.

Например, возможно следующее сочетание. Кабель (медь) — 6 мм^2. A3 на наружной стене дома — 40 А. A3 в щитовой — 32 А.

При таком сочетании в доме можно подключить одновременно электроприборы суммарной мощностью в 7 кВт, что более чем достаточно. Такой способ удобен тем, что позволяет установить щиток на большем расстоянии от ввода, протянуть вводной кабель по наиболее логичному пути, избавиться от громоздкой стальной трубы.

Примечание.

Однако следует не забывать, что все равно проходы через стены и перекрытия следует выполнять в стальной оболочке.

Вариант 3 — установка защиты на столб, от которого производится ответвление. Это разновидность варианта 2. Обычно применяется во вновь подключаемых и реконструируемых дачных поселках. На столб выносятся ограничивающие автоматы защиты и приборы учета (счетчики).

Такой способ подключения удобен, в первую очередь, энергоснабжающей организации (ЭСО), инспектора которой могут контролировать расход электроэнергии, не заходя в дома. Опять же, установка ограничивающего автомата защиты позволяет умерить аппетиты абонентов и расходовать электроэнергию в соответствии с выделенной мощностью.

Примечание.

В этом случае обеспечивается защита всего участка ответвления: от магистрали до щитовой дома.

Однако при сработке аппарата защиты придется вызывать местного электрика или представителя ЭСО, т. к. самостоятельно залезть на столб и открыть ящик, в котором эта защита будет установлена, вы, скорее всего, не сможете. Вызов этот бесплатным не бывает, а размер стоимости услуги зависит от аппетитов исполнителя.

5.5. Вводное распределительное устройство (щиток)

Особенности состава электрощитка деревянного дома

Особое внимание следует уделить подбору и монтажу автоматики защиты. Щит большого дома с разветвленной проводкой может насчитывать десятки элементов. Это автоматические выключатели и устройства защитного отключения, а также разрядники, ограничители перенапряжений, переключатели фаз, системы включения резервного питания и т. п.

Часто, для того чтобы разгрузить главный щит и уменьшить расход кабеля, в коттеджах устанавливают дополнительные, этажные щитки. Это позволяет также уменьшить расход кабеля и облегчает управление энергосистемой дома.

Полезный совет.

Не стоит забывать, что основным методом защиты от поражения электрическим током является защитное заземление. Поэтому в обязательном порядке на участке должен быть выполнен контур повторного заземления, а вся распределительная сеть выполняется трехпроводной.

Выбор системы заземления определяется в каждом конкретном случае и зависит от состояния внешней сети.

Состав стандартного электрощитка

Стандартный щиток обычно включает в себя:

♦ вводной двухполюсный автомат защиты;

♦ счетчик;

♦ автоматы защитного отключения по группам потребителей;

♦ устройства защитного отключения (УЗО).

Кроме того, для сборки щитка понадобятся:

♦ DIN-рейка для установки A3 и УЗО;

♦ нулевая и заземляющая (если есть контур защитного заземления) шины;

♦ пломбировочный бокс для вводного A3;

♦ соединительные провода соответствующего нагрузке сечения;

♦ кембрик для обеспечения двойной изоляции проводов;

♦ соединительная шина.

Количество однополюсных A3 подбирается зависимости от количества групп потребителей электроэнергии. В стандартных щитках наших скромных квартир таких автоматов обычно два:

♦ один защищает линию освещения;

♦ другой защищает розеточную линию.

Полезный совет.

В загородном доме логичнее распределить нагрузку по помещениям. Это позволит сэкономить на кабеле и облегчит поиск неисправности в случае ее возникновения.

Например, в стандартном домике 6x6 м планируются следующие зоны: кухня — терраса, спальни 1 этажа, мансарда. Кухня — наиболее энерговооруженная зона. Защищаем ее наиболее мощным из возможных в наших условиях A3 — 16 А. На линии спален и мансарды можно установить A3 по 10 А.

Но можно и 16 А, если планируется установка обогревательных приборов. Почему нельзя установить более мощные A3? Да потому что защита выбирается по наименее слабому звену в цепи. И если кабель сечением 2,5 мм^2 может спокойно «пропустить» ток 25 А, то стандартные розетки рассчитаны на ток не более 16 А. Поэтому, чем меньше номинал A3, тем надежнее защита и спокойнее сон. Уже вряд ли удастся в одном помещении «воткнуть» сразу несколько мощных электроприборов и таким образом перегрузить сеть.

Подключение УЗО в распределительном щитке В описаниях на УЗО пишут, что оно должно быть защищено от сверхтоков. Имеем две схемы распределения входного электричества (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Схемы включения УЗО

Оба варианты схемы включения правильные. Расположение устройств защитного отключения (УЗО) относительно автоматических выключателей (АВ) может быть, как на левом рисунке, так и как на правом.

Примечание.

Оба варианты правильные, если соблюдается защита от сверхтоков, т. е. от перегрева, от превышения расчетной нагрузки.

УЗО выбирается по двум параметрам:

♦ номинальный, отключающий дифференциальный ток или ток утечки (в быту применяются УЗО с уставкой 10, 30, 100 и 300 мА);

♦ номинальный ток.

Это полезно запомнить.

Номинальный отключающий дифференциальный ток IDn — это значение отключающего дифференциального тока, указанное изготовителем, при котором УЗО должно срабатывать при заданных условиях.

В отечественной электротехнической практике и, в частности, в релейной защите применяется термин «уставка». Для УЗО это номинальный отключающий дифференциальный ток.

Для защиты человека от поражения током нужно применять УЗО с уставкой не более 30 мА. УЗО с уставкой более 100 мА предназначены для защиты проводки от возгорания при повреждении или старении изоляции («противопожарные УЗО»).

УЗО с уставкой 10–30 мА выполняют одновременно обе задачи — защищают и человека, и проводку. При разветвленной внутренней сети и большой суммарной нагрузке, что характерно для современного дома, недостаточно применить одно УЗО с уставкой, допустим в 30 мА, т. к. возможны ложные срабатывания из-за суммирования незначительных допустимых утечек при работе приборов в штатном режиме.

Поэтому всю проводку защищают одним противопожарным УЗО, устанавливаемом сразу после счетчика, а на групповые линии ставят несколько УЗО 30 мА. УЗО с уставкой 10 мА применяют для защиты человека в наиболее опасных помещениях, например, в ванной комнате.

Это полезно запомнить.

Номинальный ток Iп — указанный изготовителем ток, который УЗО может проводить в продолжительном режиме работы при определенной температуре окружающего воздуха, т. е. это ток, который может выдержать УЗО без повреждения.

Есть такое правило.

Номинал автоматических выключателей, установленных в одной цепи с УЗО, должен быть равен или на ступень меньше номинального тока УЗО, т. е. тока, который может «выдержать» УЗО.

Например: АВ на 16 А + УЗО на 16 А или (лучше) 25 А 30 мА. Или 2 АВ по 16 А + УЗО на 32 А или (лучше) 40 А 30 мА.

В любом случае правильнее выбирать УЗО с номинальным током Iп на одну ступень выше, чем у автоматического выключателя, т. к. любой автоматический выключатель при превышении нагрузки срабатывает не сразу. Значит, в течение достаточно длительного времени УЗО будет работать с перегрузкой. Например, при комнатной температуре воздуха АВ на 16 А выключается при токе 24 А через 10–20 мин.

Помимо упомянутых критериев выбора УЗО, следует учитывать то, что УЗО выпускаются электронные и электромеханические, а также с характеристиками А, АС и S. Электронные УЗО зависимы от внешнего питания, но значительно дешевле электромеханических.

Внимание.

Электронные УЗО (например, УЗО-вилки) допустимо использовать только для защиты отдельных приборов, если в цепи уже есть электромеханическое УЗО.

Наиболее распространенными у нас являются УЗО типа АС. Подобные устройства защищают от утечек переменного тока и подходят для большинства случаев защиты. Однако в быту все больше появляется приборов, при неисправности которых возможны утечки выпрямленных и пульсирующих токов. Это стиральные машины, компьютеры, зарядные устройства и т. п.

УЗО типа АС не способны «отследить» утечку при ряде неисправностей подобных приборов. В этом случае на помощь придут УЗО типа А. Однако они дороже и реже встречаются в продаже.

УЗО типа S — селективные, применяются, если необходимо обеспечить селективность, т. е. последовательность срабатывания устройств защиты. Например, вводной щит расположен на опоре ВЛ или ВЛИ.

Полезный совет.

При утечке с какого-либо прибора первым должно сработать УЗО, расположенное в щитовой дома, а УЗО, установленное в щитке на опоре, срабатывает с некоторой задержкой. Таким образом, не придется после выявления неисправности каждый раз подниматься на опору и включать УЗО.

Особенности использования УЗО в деревянном доме

Еще несколько слов об особенностях использования УЗО на деревянной даче. Оно реагирует на возможный ток утечки и защищает нас от поражения электрическим током. Бытует мнение, что в отсутствии защитного заземления УЗО неэффективно, однако это не так. Оно сработает и в этих условиях, но только в момент непосредственного прикосновения к неисправному прибору и, возможно, защитит чью-то жизнь.

Полезный совет.

В условиях дачи весьма желательно поставить УЗО на линию уличных розеток, в которые включается техника для обслуживания сада, насос и электроинструмент. Также уместно УЗО на линии бани. Там предполагается контакт с водой, значит, повышена опасность поражения электрическим током.

УЗО — устройство не из дешевых. Поэтому понятно желание потребителя сэкономить. В небольшом хозяйстве можно ограничиться установкой УЗО только на вышеупомянутые линии или установить одно общее УЗО. Но в последнем случае усложнится поиск возможной неисправности. К тому же при длинной, разветвленной электропроводке вероятность ложных срабатываний возрастает.

Подбор и установка УЗО не такая уж простая задача. Важны две характеристики:

♦ ток утечки;

♦ максимальный ток, который способен пропустить через себя прибор.

По току утечки на даче чаще всего ставят УЗО номиналом в 30 мА.

Исключение — особо опасные помещения.

А вот максимальный ток выбирается на ступень выше тока A3, защищающего эту линию. Например, A3 — 10 А — УЗО-16 А; АЗ-16 А, значит, УЗО надо брать 20 или 25 А. Если УЗО ставится сразу на все линии, то его номинал подбирается по вводному A3.

Например, в приведенном ранее примере водной A3 — 32 А. Значит, УЗО должно быть рассчитано на ток 40 А.

Существуют еще дифференциальные автоматы защиты (диффавтоматы). Это УЗО и A3 в «одном флаконе», совмещают в себе функции автомата защиты и устройства защитного отключения. Приборы эти весьма дороги, и их установка не всегда оправдана. Распространенный случай — недостаток места в щитке. Отчасти и поэтому на размерах щитка экономить не стоит. Размер следует подбирать с учетом возможности дальнейшего развития, т. к. дачное строительство — процесс бесконечный.

Полезный совет.

Автоматику, наполняющую щиток, следует покупать только проверенных производителей. Эти приборы отвечают за нашу безопасность, экономить не стоит.

5.6. Создаем контур заземления

Естественные заземлители

Для того чтобы создать все условия электробезопасности в частном доме необходимо при монтаже новой электропроводки или реконструкции старой в общий план работ включить такие работы как монтаж контура заземления. В каких случаях необходимо устраивать контур заземления, и как правильно это сделать?

Внимание.

Контур повторного заземления, согласно последнему изданию Правил устройства электроустановок (ПУЭ), обязателен на вводе в любое здание.

В качестве повторного заземлителя ПУЭ рекомендует использовать в первую очередь т. н. естественные заземлители (п. 1.7.102). В качестве естественных заземлителей возможно использовать металлоконструкции, перечисленные в п. 1.7.109:

♦ металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах;

♦ металлические трубы водопровода, проложенные в земле;

♦ обсадные трубы буровых скважин.

Внимание.

«Не допускается использовать в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводов канализации и центрального отопления», как отмечается в п. 1.7.110 ПУЭ.

Искусственные заземлители

В практике дачного строительства обычно выполняют именно искусственные заземлители, потому что естественных заземлителей просто нет или их использование в этом качестве невозможно по каким-либо причинам. Устройство контура не такая уж простая задача, как иногда представляется.

Состав контура заземления

Контур заземления в частном доме включает в себя:

♦ вбитые в почву вертикальные заземлители (стальной уголок размерами 50x50x5 мм), соединяющиеся между собой горизонтальными заземлителями (полосовая сталь 40x4 мм);

♦ заземляющий проводник (круглая сталь сечением 8-10 мм^2), который соединяет контур заземления с электрощитом.

Более точные размеры и материал для заземлителей и заземляющих проводников можно найти в ПУЭ-7, раздел 1.7.4. Технический циркуляр № 11/2006 от 16.10.2006 «О заземляющих электродах и заземляющих проводниках», вышедший позднее, ужесточает требования к минимальным сечениям электродов из черной стали и расширяет номенклатуру электродов.

В документе приводятся сечения электродов из меди, нержавеющей стали, а также с различными покрытиями.

Внимание.

Запрещено в качестве заземлителей и заземляющих проводников использовать арматуру.

Объясняется это тем, что наружный слой арматуры каленый. Из-за этого распределение тока по сечению нарушается, а также по-другому проходят процессы окисления (быстрее ржавеет).

Контур заземления должен обеспечивать сопротивление растеканию тока не выше установленного нормативной документацией значения.

Следует помнить, что основным фактором является сопротивление грунта:

♦ на влажной глине или на торфе контур получится относительно небольшим;

♦ на песке придется столкнуться с серьезной проблемой.

Внимание.

Контур заземления рекомендуется расположить на участке в малопосещаемых местах, желательно с северной стороны дома, там, где влажность грунта выше. Расстояние от цоколя фундамента должно быть не менее 1 м.

Формирование контура заземления

После разметки следует выкопать траншею по периметру размеченного нами треугольника глубиной приметно 0,8–1 м и шириной, достаточной для удобного обваривания, примерно 0,5–0,7 м. В этой траншее будет прокладываться горизонтальные заземлители.

Теперь по вершинам треугольника следует вбить вертикальные заземлители на глубину 2–3 м. Забивать в землю уголки длиной 2–3 м можно обычной кувалдой или мощным перфоратором (вибромолотом) со специальной насадкой, если он есть.

Для облегчения этой работы уголок на конце заостряют, чтобы он лучше входил в землю.

Также можно выкопать или пробурить небольшие колодцы по вершинам треугольника глубиной до 1,5 м, это даст возможность забить утолок в меньший слой земли.

Примечание.

Контур в виде треугольника делать необязательно. Все зависит от внешних условий. Можно располагать горизонтальные заземлители в любом порядке, по окружности или по одной линии. Главное чтобы их количество было достаточным для обеспечения минимального сопротивления заземления.

Рис. 5.8. Пример размещения вертикального заземлителя

Все соединения (полосы со стержнями и участков полос между собой) выполняют сваркой, если контур выполняется из черной стали — наиболее доступного материала для этой цели. К качеству сварных соединений предъявляются повышенные требования, шов должен быть достаточной (нормируемой) длины, прочность проверяется ударами молотка весом 2 кг.

В итоге получается конструкция, представленная на рис. 5.9. Как вариант, рассмотрена схема треугольника.

Рис. 5.9. Система заземления, подведенная к дому

Полезный совет.

После окончания сварочных работ все швы желательно обмазать битумной мастикой для защиты от коррозии.

Конечный участок полосы выводится на поверхность земли. Идеально, если есть возможность довести полосу непосредственно до вводного щита и закрепить на ГЗШ (главной заземляющей шине). Полоса с точки зрения эффективности подойдет лучше, чем проволока, так как площадь прикосновения ее с землей будет больше. Однако стальную полосу сложнее прокладывать в местах перегиба траншеи, потому что согнуть ее труднее чем стальную проволоку.

Но в реальных условиях это сделать бывает не всегда возможно, ввиду удаленности щита от выхода контура заземления. Поэтому к полосе крепят медный провод минимальным сечением 10 мм^2.

В конце полосы сверлятся одно или (лучше) два отверстия, в которые ввариваются болты. Провод надежно прикручивается к полосе в этих точках гайками через шайбы. Место соединения также защищается от коррозии водостойкой, консистентной смазкой. Если соединение выполнено вне помещения, то оно помещается в герметичный бокс (распаечную коробку).

Полезный совет.

Видимый участок полосы желательно окрасить водостойкой краской.

Далее траншея закапывается, грунт трамбуется и уплотняется. Желательно грунт сортировать. Непосредственно полосу лучше засыпать грунтом, имеющим меньшее удельное сопротивление.

Традиционный контур не лишен ряда недостатков.

Верхний слой грунта, где он размещается, подвержен сезонным колебаниям удельного сопротивления. Поэтому, например, в сильные морозы зимой или после долгого засушливого периода летом его параметры могут ухудшиться до недопустимых значений.

Кроме того, выполненный из черной стали, он быстро коррозирует, его срок службы относительно невелик.

Примечание.

Чем лучше параметры грунта для устройства контура (ниже сопротивление), тем быстрее будет разрушаться традиционный контур.

Глубинный заземлитель

Для устройства традиционного контура требуется много места на участке, велик объем земляных работ. Большинства перечисленных недостатков лишен глубинный заземлитель (модульно-штыревая система заземления). Глубинные заземлители изготавливаются в промышленных условиях из омедненной стали и представляют собой комплект элементов. Срок службы подобно заземлителя достигает 30 лет.

Он обеспечивает стабильные значения сопротивления растеканию тока в любое время года из-за забивания вертикальных электродов на большую глубину — до 30 м. Однако стоимость материалов и работ по устройству подобного заземлителя выше, чем традиционного.

Но если сравнивать срок службы, высокую надежность, отсутствие необходимости проводить регулярный контроль, то окажется, что затраты вполне себя окупают.

Конструкция заземлителя, состоящего из отдельных стержней d = 016 мм, соединенных посредством резьбовых муфт представлена на рис. 5.10.

Рис. 5.10. Конструкция стержня модульно-штыревого глубинного заземлителя

Специальная упрочненная сталь позволяют использовать их как глубинные, с возможностью погружения на глубину порядка 20 м, задействуя при этом глубинные слои грунтов с низким удельным сопротивлением. Это способствует быстрому достижению нормированных значений сопротивления заземляющих устройств.

Материал и конструкция заземлителя устойчивы к коррозии благодаря защитному цинковому покрытию, полученному методом горячего оцинкования, что обеспечивает долговечность заземляющего устройства в течение всего срока эксплуатации электроустановки.

Заземлитель в сборе представляет собой совокупность отдельных стержней, соединенных между собой посредством муфт, погружаемых на глубину от 1,5 м до 20 м в зависимости от требуемого значения сопротивления заземления. Коррозионная стойкость обеспечивается защитой стержней цинковым покрытием, получаемым методом горячего оцинкования толщиной не менее 80 мкм. Для погружения стержней в грунт используется виброударный инструмент с энергией удара в пределах 25–50 Дж.

Что нужно сделать после устройства контура заземления

После окончания работ по устройству контура необходимо провести замеры. Требуется с помощью приборов убедиться, что контур укладывается в параметры, установленные нормативной документацией. Такие измерения, если требуется официальное заключение, выполняются лицензированной электролабораторией. На контур выдаются: паспорт; протокол испытаний; акт скрытых работ; акт приемки в эксплуатацию.

Следует понимать, что контур заземления является лишь одной из составных частей безопасности электроустановки в целом, которая, согласно ПУЭ, применительно к жилым помещениям выполняются по системам TN-C-S или ТТ (см. гл. 2 этой книги).

5.7. Измерители сопротивления заземления и их использование

Измерители заземления М416

Измерения сопротивления контура заземляющего устройства производятся измерителем заземления М416, ЦС4107 или Ф4103-М1.

Измерители заземления М416 предназначены для измерения сопротивления заземляющих устройств, активных сопротивлений и могут быть использованы для определения удельного сопротивления грунта. Диапазон измерения прибора от 0,1 до 1000 Ом и имеет четыре диапазона измерения: 0,1-10, 0,5-50, 2,0-200, 100-1000 Ом. Источником питания служат три соединенные последовательно сухие гальванические элемента напряжением по 1,5 В.

Измеритель сопротивления заземления Ф4103-М1

Измеритель сопротивления заземления Ф4103-М1 предназначен для измерения сопротивления заземляющих устройств, удельного сопротивления грунтов и активных сопротивлений как при наличии помех, так и без них с диапазоном измерений от 0–0,3 Ом до 0-15 кОм (10 диапазонов).

Класс точности измерительного прибора Ф4103 — 2,5 и 4 (в зависимости от диапазона измерения). Питание — элемент (R20, RL20), 9 шт.

Перед проведением измерений измерителем Ф4103 необходимо, по возможности, уменьшить количество факторов, вызывающих дополнительную погрешность, например:

♦ устанавливать измеритель практически горизонтально, вдали от мощных электрических полей;

♦ использовать источники питания 12±0,25 В;

♦ индуктивную составляющую учитывать только для контуров, сопротивление которых меньше 0,5 Ом;

♦ определять наличие помех и так далее.

Помехи переменного тока выявляются по качаниям стрелки при вращении ручки ПДСТ в режиме «ИЗМ1». Помехи импульсного (скачкообразного) характера и высокочастотные радиопомехи выявляются по постоянным непериодическим колебаниям стрелки.

Порядок проведения измерения сопротивления контура защитного заземления

1. Установить элементы питания в измеритель заземления.

2. Установить переключатель в положение «Контроль 5Ω», нажать кнопку и вращением ручки «реохорд» добиться установки стрелки индикатора в нулевую отметку шкалы.

3. Подключить соединительные провода к прибору, как показано на рис. 5.11, а, если измерения производятся прибором М416 или рис. 5.11, б, если измерения производятся прибором Ф4103-М1.

Рис 5.11. Подключение измерительных приборов для измерения сопротивления контура заземления:

а — М416; б — Ф4103-М1

4. Углубить дополнительные вспомогательные электроды (заземлитель и зонд) по схеме рис. 5.11, а и рис. 5.11, б на глубину 0,5 м и подключить к ним соединительные провода.

5. Переключатель установить в положение «X1».

6. Нажать кнопку и вращая ручку «реохорда» приблизить стрелку индикатора к нулю.

7. Результат измерения умножить на множитель.

Как провести проверку соединения заземлителей с заземляемыми элементами

Первоначально при проверке соединения заземлителей с заземляемыми элементами простукиванием и осмотром выявляют видимые дефекты и обрывы. Для окончательного заключения об исправности заземляющих проводников, надежности болтовых и сварочных соединений измеряют сопротивление участков цепи между заземлителем и заземленными элементами.

Данные, полученные в период наладки, могут быть использованы как исходные для сравнения при последующих эксплуатационных проверках.

В сетях простой конфигурации измеряется непосредственно сопротивление между заземлителем и каждым заземляемым элементом.

В сложных, разветвленных сетях измеряют:

♦ сначала — сопротивление между заземлителем и отдельными участками магистрали заземления (например, внутри цеха);

♦ затем — сопротивление между этими участками и заземляемыми элементами.

Внимание.

Перед измерением необходимо убедиться в отсутствии напряжения на корпусах проверяемого оборудования!

Для присоединения провода к металлическим корпусам удобно пользоваться специальным щупом из трехгранного напильника с изолирующей ручкой и контактным зажимом. В этом случае работу выполняют два человека:

♦ один касается щупом корпуса;

♦ другой производит измерения прибором, жестко подсоединенным к магистральной шине проводом со струбциной.

При большой длине соединительных проводов следует учитывать их сопротивление.

Измерения можно производить омметрами любого типа, а также измерителями заземления типов М-416, ЦС4107 или Ф4103 и др.

Скрытые дефекты проводки могут быть выявлены при измерениях методом амперметра-вольтметра, поскольку протекание токов 10–30 А вызывает:

♦ нагрев или искрение в плохих контактных соединениях;

♦ выгорание случайных перемычек.

В качестве источника тока может быть применен трансформатор с выходным напряжением 12–42 В.

5.8. Особенности подключения в щитке при различных системах заземления

Подключение в электрощите дома при наличии контура заземления

Как правило, электропитание в частных домах осуществляется воздушными линиями с системой заземления TN-C. В такой системе нейтраль источника питания заземлена, а к дому подходят фазный провод L и совмещенный нулевой защитный и рабочий провод PEN (рис. 5.12).

Рис. 5.12. Упрощенная схема подключения дома

После того как в доме произведен монтаж собственного контура заземления необходимо произвести его подключение к электроустановкам дома. Сделать это можно двумя способами:

♦ или переделать систему TN-C на систему заземления TN-C-S;

♦ или произвести подключение дома к контуру заземления по системе ТТ.

Подключение дома к контуру заземления по системе TN-C-S

Как отмечалось ранее (гл. 2) в системе заземления TN-C не предусмотрено отдельного защитного проводника, поэтому в доме переделываем систему TN-C на TN-C-S. Осуществляется это разделением в электрощите совмещенного нулевого рабочего и защитного PEN проводника, на два отдельных, рабочий N и защитный РЕ (рис. 5.13).

Рис. 5.13. Расщепление PEN проводника и преобразование системы TN-C нa TN-C-S

Для этого устанавливаем в щите шину, которая металлически связана с щитом. Это будет шина заземления РЕ. К ней будет подключаться PEN проводник со стороны источника питания.

Далее от шины РЕ идет перемычка на шину нулевого рабочего проводника N.

Внимание.

Шина нулевого рабочего проводника должна быть изолирована от щита. А фазный провод подключается на отдельную шину, которая тоже изолирована от щита.

После всего этого необходимо соединить электрощит с контуром заземления дома. Это делается с помощью медного многожильного провода, один конец провода соединяем с электрощитом, другой конец крепим к заземляющему проводнику с помощь болта на конце, который для этой цели и был специально приварен.

Подключение дома к контуру заземления по системе ТТ

Для такого подключения не нужно проводить никаких разделений PEN проводника. Фазный провод подключаете к изолированной от щита шине (рис. 5.14).

Рис. 5.14. Подключение дома к контуру заземления по системе ТТ

Совмещенный PEN проводник источника питания подключаем к шине, которая изолирована от щита. А в дальнейшем считаем PEN просто нулевым проводом. Затем подключаем корпус щита к контуру заземления дома.

Как видно из схемы, контур заземления дома не имеет никакой электрической связи с PEN проводником.

Примечание.

Подключение заземления по системе ТТ имеет несколько преимуществ по сравнению с подключением по системе TN-C-S.

Случай 1. В системе TN-C-S при отгорания PEN проводника со стороны источника питания все потребители будут подключены к вашему заземлению. А это чревато многими негативными последствиями. А в системе ТТ заземление не будет иметь связи с PEN проводником. Это гарантирует нулевой потенциал на корпусе ваших электроприборов.

Случай 2. Случается, когда на нулевом проводнике из-за неравномерной нагрузки по фазам (перекос фаз) появляется напряжение, которое может достигать значений от 5 до 40 В. И когда есть связь между нулем сети и защитным проводником, на корпусах вашей техники также может возникать небольшой потенциал. Конечно, при возникновении такой ситуации должно сработать УЗО.

Из рассмотренных способов подключения контура заземления дома можно сделать вывод, что система ТТ в частном доме более безопасна по сравнению с системой TN-C-S. Недостатком использования системы заземления ТТ является ее дороговизна. То есть, при применении системы ТТ обязательно должны устанавливаться такие защитные устройства как УЗО, реле напряжения.

Вывод.

Выполнение только контура заземления не является исчерпывающей мерой. В электроустановке важна каждая деталь. Только комплексное соблюдение нормативов обеспечивает высокий уровень безопасности.

5.8. Внутренняя проводка в деревянном доме

Проводка открытым кабелем

Проводку в деревянных домах, как правило, выполняют открытой. Хотя возможна и скрытая проводка, но для. того, чтобы выполнить ее с учетом всех норм безопасности потребуются немалые средства, что не всегда оправданно. Рассмотрим практически все возможные варианты.

Для стационарной проводки лучше всего использовать жесткие (однопроволочные) кабели в двойной или даже тройной изоляции.

Внимание.

Изоляция должна быть изготовлена из материалов, не распространяющих горение.

Такими кабелями являются ВВГнг (рис. 5.6) или NYM (рис. 5.15).

Рис 5.15. Внешний вид кабеля NYM

Кабели СИЛОВЫе ДЛЯ стационарной прокладки NYM-O, NYM-J на 300/500В созданы с медными токопроводящими жилами, с ПВХ изоляцией, с заполнением из мелонаполненной резиновой смеси, в оболочке из ПВХ пластиката.

Применяются для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 300/500 В частоты 50 Гц. Для прокладки в сухих, влажных и мокрых помещениях под и над штукатуркой, непосредственно в бетоне (за исключением уплотненного), в каналах и трубах. Разновидности кабелей NYM представлены в табл. 5.1.

Внимание.

При прокладке кабеля NYM вне помещений не допускается воздействие солнечных лучей.

Коротко о конструкции. Токопроводящая жила — медная проволока класса 1. Изоляция поливинршхлоридный пластикат ПВХ. Изолированные жилы многожильных кабелей имеют отличительную расцветку.

Примечание.

Кабель марки NYM-О выпускается без желто-зеленой жилы, а NYM-J — с желто-зеленой жилой.

Скрутка — изолированные жилы одинакового сечения двух-, трех-, четырех-, пяти- и семижильных кабелей скручены. Заполнение — мелонаполненная резиновая смесь. Оболочка — ПВХ пластикат не распространяющий горение.

Приведу основные характеристики кабелей NYM.

♦ Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, В… 2000.

♦ Макс, допустимая температура нагрева жил при эксплуатации, °С… +70.

♦ Макс, допустимая температура нагрева жил при токах К.З., °С… +160.

♦ Относительная влажность воздуха при температуре до +35 °C, %, не более… 98.

♦ Температурный диапазон:

эксплуатации, °С… от -40 до +70

прокладки и монтажа, °С… не ниже -15

♦ Радиус изгиба кабелей при прокладке и монтаже — не менее 4-х наружных диаметров кабеля.

♦ Строительная длина кабелей, м… не менее 50.

♦ Срок службы кабелей, лет… не менее 30.

Примечание.

Кабели ВВГнг и NYM допускается крепить электротехническими скобами непосредственно к поверхности в том случае, если сечение жилы не превышает 6 мм^2 и прокладка ведется одиночным кабелем.

Если применить кабель в обычной изоляции (например, весьма распространенный ПУНП), то необходимо:

♦ или устанавливать под кабель прокладку из негорючего материала (металла или асбеста) таким образом, чтобы она выступала не менее чем на 10 мм с каждой стороны;

♦ или обеспечить соблюдение воздушного зазора не менее 10 мм от горючего основания (рис. 5.16).

Рис 5.16. Проводка открытым способом в стиле «ретро»

Последний вариант похож на «древний» способ устройства электропроводки витым проводом (рис. 5.17) на керамических роликах (рис 5.18).

Рис. 5.17. Потолочная проводка на керамических роликах

Рис. 5.18. Керамические ролики

К сожалению, ни ролики, ни витой провод сейчас достать практически невозможно. Тем не менее, берусь утверждать, что проводка, выполненная и качественным кабелем в негорючей изоляции без всякой подкладки, будет вполне надежна (рис. 5.19).

Рис. 5.19. Проводка открытым способом с использованием электротехнических скоб

Этот способ самый дешевый. Существенным недостатком следует считать только весьма спорный внешний вид, особенно в тех местах, где приходится параллельно прокладывать сразу несколько кабелей.

Проводка в электротехнической гофрированной трубе

Способ во многом похож на вышеописанный. Разница состоит в том, что кабель затягивают в пластиковую гофрированную гибкую трубку (рис. 5.20).

Рис. 5.20. Варианты пластиковых гофрированных гибких трубок

Внимание.

Такие трубы должны быть изготовлены из материалов, не распространяющих горение и иметь соответствующий сертификат. Монтаж в обычных (горючих) трубах ПХВ по деревянным основаниям категорически запрещен!

Трубы крепят специальными клипсами (рис. 5.21).

Рис 5.21. Так выглядит клипса для электромонтажа

В одну трубку можно затянуть сразу два и больше кабелей. Проводка выглядит аккуратнее, но до идеала и здесь далеко, т. к. все это напоминает некоторое производственное помещение (рис. 5.22).

Рис. 5.22. Монтаж с использованием гофрированных трубок

Примечание.

Если потребуется перетяжка, то придется снимать проводку целыми кусками и заменять, что не всегда удобно.

С точки зрения безопасности такой способ предпочтительнее, т. к. обеспечивается повышенная защита от механических повреждений. К тому же обеспечивается некоторые воздушный зазор от горючей поверхности. Разновидностью данной проводки является проводка в жестких пластиковых трубах.

Проводка в кабель-каналах или электротехнических коробах

Кабели укладываются в пластиковые короба (кабель-каналы) и закрываются защелкивающимися крышками. Кабель каналы выпускаются любых размеров (рис. 5.23) и разных цветов.

Рис. 5.23. Варианты кабель-каналов

Внимание.

Кабель-каналы должны быть изготовлены из пластика, не распространяющего горение, и иметь соответствующий сертификат.

Аккуратно установить короба не так уж просто. Требуется навык и хороший инструмент. К тому же прямые линии коробов подчеркивают такую обычную в наших постройках кривизну стен и потолков. Поэтому требуется еще и «продвинутое» пространственное видение, чтобы электропроводка выглядела эстетично и даже украшала помещение. Важным преимуществом является то, то в будущем достаточно легко можно произвести изменения, добавить кабели, изменить конфигурацию, установить дополнительные розетки и выключатели (рис. 5.24).

Рис. 5.24. Проводка в кабель-каналах

Примечание.

Дачный домик— он как живой организм. Всегда хочется что-то изменить, пристроить, перестроить. Удобно, если можно также быстро нарастить проводку, не влезая в серьезные траты и не производя коренных переделок.

Сейчас в продаже есть короба самых разных размеров. Можно подобрать их и по цвету. Выпускаются дополнительные элементы: углы внутренние и наружные, стыки, отводы, заглушки. Наличие такой фурнитуры заметно облегчает, монтаж, позволяет скрадывать возможную кривизну стен. Однако и здесь не обходится без «подводных камней».

Внимание.

Короба плохо «живут» на стенах, обшитых непросохшей вагонкой. В результате коробления дерева они могут искривляться, стыки расширяются. Поэтому такую проводку следует вести после того, как дерево хорошо высохнет.

Этот способ прокладки кабеля является наименее бюджетным из уже рассмотренных, но, по совокупности качеств, наиболее предпочтительным.

Несколько слов о цвете и фактуре. Велико желание владельца дачи, чтобы было «все красиво». И начинается подбор кабель-каналов по цвету. Не всем нравится белый цвет. Тем более, и производители идут навстречу покупателям. Но кабель-каналы это еще не все. Будет нужно подобрать электроустановочные изделия — выключатели, розетки, распаечные коробки.

И вот тут начинаются проблемы. Выбор оказывается небольшим. Предлагаемые элементы могут не соответствовать суровым требованиям, предъявляемым к монтажу по сгораемым конструкциям. Допустим, усилия принесли успех. Все удалось подобрать так, как хотелось. Но прошло время… Захотелось изменить обстановку, что-то перестроить, установить отопительные приборы… Да просто, передвигая мебель, зацепили выключатель и сломали его. Возникла необходимость частично переделать или отремонтировать проводку. И вот она — незадача. Никак не удается подобрать в цвет. Производители тоже внесли изменения в линейки выпускаемой продукции. Что же, переделывать все?

Полезный совет.

Подумайте об этом заранее. Не гонитесь за оригинальностью. Поставьте на первое место функциональность и практичность. Белый цвет не так уж плох. Всегда будут производиться короба и электроустановочные изделия белого цвета, выбор их будет велик.

Скрытая проводка в деревянном доме

В подавляющем большинстве источников на данную тему скрытая проводка по сгораемым конструкциям не рекомендуется. Но, тем не менее, сделать ее можно, при этом соблюдая все требования по безопасности. И, если «красота требует подобных жертв», а средства позволяют, то нет ничего невозможного (рис. 5.25).

Рис. 5.25. Принцип создания скрытой проводки в доме из бревен

Внимание.

Основным требованием нормативных документов является необходимость обеспечения пожарной безопасности. Т. е. кабель должен быть заключен в оболочку, локализующую горение.

Во-первых, этой оболочкой может являться стальная труба. В случае возможного возгорания такая труба обеспечит нераспространение огня на ограждающие конструкции. Внутри труба должна быть оцинкована или окрашена. Это нужно для того, чтобы стенки ее не ржавели. Все повороты выполняются на резьбе или сваркой. Все выходы из труб оформляются пластиковыми вставками, предохраняющими изоляцию кабеля от контакта с острой кромкой.

Трубы укладываются с незначительным наклоном, обеспечивающим вытекание возможного конденсата (ГОСТ Р 50571.15–97 (МЭК 364-5-52-93): п. 522.3.2 «Следует предусматривать возможность удаления воды или конденсата в местах, где они могут скапливаться». ПУЭ 7-е издание п.п. 2.1.63.). Естественно, что распаечные коробки, выключатели, розетки устанавливаются в металлические установочные коробки.

Во-вторых, существует другой способ скрытой прокладки кабеля — по намету штукатурки. Причем толщина ее должна быть не менее 10 мм со всех сторон. В этом случае проводка немногим отличается от скрытой проводки в каменных домах. Правда есть проблема, как соблюсти рекомендации ПУЭ о сменяемости электропроводки.

Проложить кабели в гофре, а уже их потом замонолитить в штукатурку? Формально требование будет выполнено, но уверяю вас, что перетянуть впоследствии жесткий провод не получится. Этот второй способ прокладки кажется более простым. Но это не так. Что будет с штукатуркой по прошествии некоторого времени? Как она будет держаться? Не появятся ли трещины?

Внимание.

На некоторых сайтах электротехнических компаний можно встретить фотографии работ по монтажу скрытой электропроводки в деревянных зданиях, где провода уложены в жесткие пластиковые электротехнические трубы или гофру, а затем скрыты под обшивкой. Значит можно и так? Нет! Категорически нельзя!

Монтажники идут на явное нарушение установленных правил, соблазнившись легкостью выполняемых работ. Заказчику и невдомек, что в доме заложена «мина замедленного действия» и когда «рванет» никому не известно. А может быть и не рванет?.. Вот что сказано в табл. 14.2 СП ЗЫ 10-2003 о способе выполнения групповых сетей для зданий из деревянных и других конструкций, из горючих материалов не ниже группы горючести ГЗ по СНИП 21–01:

«Открыто допускается проводить в коробах, специальных коробах, удовлетворяющим требованиям НПБ-246. Допускается прокладка одиночным кабелем с медными жилами, сечением не более 6 мм^2, не распространяющим горение, без подкладки. Скрыто допускается проводить: в металлических трубах — кабелями и изолированными проводами; под слоем штукатурки — кабелем, не распространяющим горение, по намету штукатурки».

5.9. Электропроводка в доме из бревен

Особенности создания открытой проводки в доме из бревен

Открытая проводка, рассмотренная выше, — простейший вариант проводки, сочетающий в себе максимум безопасности при минимуме затрат. Во главу угла при ее применении ставится функциональность. Эстетика отходит на второй план.

Конечно, возможно выполнить открытую проводку максимально аккуратно, так, что она не будет сильно бросаться в глаза. Но не всем нравятся кабель-каналы на стенах. Некоторые пытаются применить цветные электроустановочные изделия, использовать короба коричневого цвета или «под дерево».

Примечание.

К сожалению, выбор подобных изделий невелик, качество далеко не всегда соответствует, производители не обеспечивают необходимый ассортимент фурнитуры: углов, поворотов, стыков, заглушек.

Без них аккуратно установить кабель-каналы сложно, со временем из-за подверженности дерева набуханию и усыханию, стыки расширяются, короба несколько смещаются — проводка перестает выглядеть аккуратно. Есть и совсем неудобные случаи: как, например, установить короба на бревенчатые стены, на стены, обшитые модным сейчас блокхаузом или обитые обрезной доской «внахлест»? Отказаться от кабель-каналов? Просто прибить к стенам провод скобочками?

Однако не каждый кабель будет смотреться эстетично. Большинство кабелей ВВГнг имеют изоляцию черного цвета, NYM — серого. Как такая «цветовая гамма» будет сочетаться с цветом дерева? А как быть в ситуации, если рядом нужно проложить сразу несколько кабелей? В современном, насыщенном электроприборами доме, количество кабелей, проложенных параллельно, может местами достигать нескольких десятков!

Примечание.

Не стоит забывать, что возможность прокладки кабелей непосредственно по основанию без механической защиты рассматривается несколько спорно в нормативной документации.

Так, СП 31-110-2003 допускают открытую прокладку по горючему основанию без подкладки только «одиночным кабелем с медными жилами сечением не более 6 мм^2, не распространяющим горение».

Значит, провести два кабеля рядом нельзя? Или нельзя их крепить одной скобой, как порой принято? А если вести их на некотором расстоянии друг от друга и таких кабелей будет не два, а пять, десять, больше, то во что превратится стенка? Но ПУЭ требуют выполнять открытую проводку в жилых помещениях «в электротехнических плинтусах, коробах и т. п.» (п. 7.1.37).

Можем ли мы считать «и т. п.» допущением вести открытую проводку непосредственно кабелем по стенам или на роликах, допускаемых табл. 2.1.2 ПУЭ? Но в разделе «Выбор вида электропроводки, выбор проводов и кабелей и способа их прокладки» ПУЭ идет речь об электропроводках вообще, а в гл. 7 ПУЭ об электропроводках в специальных помещениях, к которым относятся в т. ч. и жилые помещения. Таким образом, вероятно, следует трактовать пресловутое «и т. п.» не как непосредственную прокладку кабелей по стенам, а прокладку в жестких и гибких электротехнических трубах, металлорукаве…

Внимание.

Кабели, проложенные по стенам жилых помещений, должны быть обязательно защищены от возможных механических повреждений.

Реально существует проблема подбора электроустановочных изделий для открытой проводки. Ассортимент розеток и выключателей для открытой проводки весьма ограничен. Большинство солидных производителей поддерживают его только для самых дешевых серий.

В этих сериях нет многих удобных «примочек», которые есть в сериях среднего и высокого ценового диапазона. Например, нет программируемых диммеров, перекрестных выключателей, позволяющих управлять светом из трех и более мест, нет различных таймеров и т. п. Ограничена цветовая гамма изделий, применяемый материал — недорогой пластик. И хотя качество изделий у солидных производителей высокое, они далеко не всегда могут удовлетворить вкус придирчивого покупателя.

Из того, что сейчас представлено на нашем рынке могу отметить: «Этюд» (выпускает завод Шнайдер Электрик в Питере); «Wessen» — тоже недавно приобретен Шнайдер Электрик; «Elyo» — бывшая самостоятельная шведская фирма, приобретена Шнайдер Электрик; Simon (Испания); Корр (Германия).

Помимо этих изделий на рынке представлены турецкие и российские розетки и выключатели для наружного монтажа, но их качество заметно уступает вышеназванным сериям.

Примечание.

Широко известные у нас фирмы Leg rand и ABB изделий для наружного монтажа не выпускают, кроме специальных, устанавливаемых во влажных и пыльных помещениях.

Правда, у большинства производителей имеются в ассортименте подъемные коробки (обычно весьма ограниченной гаммы цветов), позволяющие смонтировать изделия для скрытой установки в кабельные системы, но такое сочетание смотрится на деревянных стенах весьма спорно.

Опять же, не всем нравится, что изделия для наружного монтажа далеко выступают от стены, что увеличивает вероятность их повреждения, особенно в местах проходов и затрудняют размещение мебели. Таким образом, открытая электропроводка далеко не всегда может соответствовать придирчивым вкусам пользователей. Давайте обсудим далее скрытую проводку.

Особенности создания скрытой проводки в доме из бревен

К скрытой проводке по сгораемым конструкциям российская нормативная документация предъявляет еще более жесткие требования, которые порой кажутся невыполнимыми. Вариантов здесь, как отмечалось выше, всего два:

♦ прокладка кабелей в глухих металлических коробах или металлических трубах;

♦ прокладка кабелей в негорючей штукатурке, которая должна окружать кабель со всех сторон слоем не менее 10 мм (табл. 14.2 СП 31-110-2003, ПУЭ: табл. 2.1.3)!

Такое жесткое требование ПУЭ кажется невыполнимым, т. к. с точки зрения неспециалиста превращает дом в «водопровод», по которому должны идти провода. Опять же, никому не придет в голову укрыть красивую вагонку слоем цементного или гипсового раствора. Отсюда возникают домыслы по поводу завышенных требований.

«Что может произойти с кабелем в неподдерживающей горение изоляции, защищенным современной автоматикой, проложенным неразрывно от щитка до розетки?» — так рассуждают некоторые «специалисты от электрики», расписываясь в своей несостоятельности.

Они протягивают кабели по перекрытиям в гофре, запихивают провод под плинтуса, прячут их под «обналичку» окон и дверных коробок, втолковывая несведущему клиенту, что именно так и следует поступать.

Однако следует рассмотреть, по крайней мере, два неблагоприятных развития сценария, которыми, видимо, руководствовались разработчики нормативной документации, устанавливая столь жесткие требования.

Сценарий 1. Грызуны. В перекрытиях и в стенах деревянных домов возможно появление мышей и крыс. Эти весьма неприятные «спутники» человека почему-то любят грызть пластиковую изоляцию проводов. Доводилось извлекать из стен провода, изоляция которых на несколько метров была изъедена. Она несла на себе отчетливые следы зубов. Местами изоляция отсутствовала совсем, и короткое замыкание могло произойти в любой момент. Даже, если защитная автоматика отработала бы безупречно, в месте короткого замыкания на доли секунды произошла бы мощная вспышка, способная поджечь древесную пыль, труху, паклю — да мало ли быстро воспламеняемого материала накапливается со временем в стенах и перекрытиях.

Сценарий 2. Дерево, как известно, «дышит». На это влияет изменение влажности воздуха. Все мы сталкивались с заклинившими дверьми и окнами зимой и весной, когда влажность воздуха увеличивается. Кроме того, дома подвержены некоторой осадке. В кабеле могут возникнуть опасные напряжения, способные привести к его повреждению или обрыву. Дальнейшее развитие событий уже рассмотрено в сценарии 1.

Примечание.

Если кабель помещен в негорючую среду, то дальнейшего распространения огня не произойдет. Максимум, чем мы рискуем, — не будет света в отдельных помещениях или перестанут работать одна или несколько розеток.

Некоторые монтажники используют для скрытой прокладки кабелей металлорукав, считая его гибкой металлической трубой. Однако в нормативной документации нигде не встречается допущение использования металлорукава в качестве металлической трубы. Думаю, объясняется это тем, что он не является «глухим».

Уплотнение обеспечивается хлопчатобумажной нитью, прекрасно поддерживающей горение (тип РЦ-Х). Желающие могут произвести эксперимент — вытащить уплотняющий шнур и поджечь зажигалкой. Результат развеет все сомнения. Выпускается еще металлорукав с асбестовым уплотнением (тип РЦ-А). Но он распространен крайне незначительно. В продаже трудно обнаружить металлорукав с асбестовой нитью только большого диаметра.

Вывод.

Таким образом, использовать металлорукав для скрытой прокладки кабелей в горючих конструкциях согласно действующей нормативной документации недопустимо.

Технология выполнения скрытой проводки в доме из бревен

Как проводка должна быть выполнена «в теории» понятно. Но как соблюсти столь жесткие требования на практике? Рассмотрим технологию выполнения этих не таких уж простых работ.

Вариант 1. Комбинирование кабель-каналов и электроустановочных для скрытой проводки. Магистральные линии в этом варианте прокладываются в коробах вдоль потолочного или напольного плинтусов. Ответвления к розеткам и выключателям выполняются невысоким кабель-каналом, торец которого закрывается заглушкой.

Электроустанозочные изделия монтируются в металлические подрозетники. Под них предварительно забуривается отверстие коронкой по дереву. Такой вариант, сочетающий открытую прокладку кабелей, розетки и выключатели для скрытой установки, позволяет до бесконечности расширить ассортимент последних и уменьшить глубину выступающих частей.

Полезный совет.

Как вариант, можно поместить магистрали в соседних помещениях, где не так важна эстетика, пробурить оттуда стену, заложить стальную втулку, установить металлический подрозетник и выполнить скрытую установку розеток и выключателей на стенах «парадной» комнаты.

Вариант 2. Скрытые магистрали и ответвления в кабель-каналах. Магистральные линии прокладываются в перекрытиях. Для этого иногда используются металлические трубы. Из-за необходимости выполнять повороты, часто используют медные трубы, цена которых зашкаливает все разумные пределы.

Полезный совет.

Желательно использовать глухие металлические лотки с крышками, специально предназначенные для этой цели.

Промышленность выпускает подобные лотки разных размеров. В широкие можно уложить десятки кабелей. Лотки изготавливаются из оцинкованной стали. Толщина стенок значения не имеет, т. к. для медных кабелей сечением до 2,5 мм^2 этот параметр не нормирован.

Полезный совет.

Желательно предварительно затянуть кабели в гофру или защитить места поворотов и возможных контактов изоляции кабеля с острыми металлическими кромками гофрой или хлорвиниловой трубкой.

Укладка металлических лотков — операция непростая. Необходима частичная подрезка балок перекрытий с последующим их усилением, обход несущих конструкций, зачистка острых кромок, заделывание торцов. Для выполнения всех этих операция требуется разнообразный инструмент и навыки жестяных работ.

Лотки скрепляются между собой клепками или на болтах с гайками. После укладки в них кабелей выполняется заземление металлических конструкций. Для этого протягивается заземляющий провод, надежно прикрученный к каждой части лотков винтом с гайкой. К трубкам заземляющий провод крепится с помощью стальных хомутов. Ответвления к розеткам и выключателям выполняются через отверстия со стальными втулками в перекрытиях обычным пластиковым коробом.

На ровных стенах особых проблем нет, а вот на бревне необходимо создать площадку для установки кабель-каналов и электроустановочных изделий. Для того чтобы выпилить такую опору из предварительно выструганной и отшлифованной доски, ее предварительно размечают специальным инструментом, который у старых мастеров назывался обвалочкой. В продаже такого инструмента нет — его придется изготовить самим.

Вариант 3. Полностью скрытая проводка в бревенчатом доме. Этот случай самый сложный. Он кажется невозможным неискушенному мастеру. Магистрали, как во втором варианте, выполняются в перекрытиях, в металлических лотках. А вот с подъемами ситуация сложнее. Наиболее простым и очевидным выглядит размещение выключателей. Т. к. они обычно располагаются рядом с дверью, подъем можно скрыть дверной коробкой.

Внимание.

Однако недостаточно просто скрыть провод под наличник. Необходимо в торце бревен, выпилить торцом бензо- или электропилы паз, в котором размещается металлическая трубка.

В этом случае, по удобству использования, вне конкуренции медь. Т. к. медная трубка используется весьма ограниченно, то на общую цену это сильно не влияет. В трубку закладывается провод, после чего она изгибается «по месту» с помощью трубогиба.

В стене бурится коронкой отверстие под металлический подрозетник. Паз в торце бревен соединяется отверстием большого диаметра с подрозетником. Все изгибы должны быть плавными, иначе медная трубка передавит провод.

Примечание.

Самое кропотливое— выполнение ровной площадки под рамку электроустановочного изделия. Иначе выключатель встанет с перекосом.

С розетками ситуация сложнее. Их размещают там, где удобно пользователю, поэтому нелогично размещение большинства розеток рядом с дверными проемами. Вот один из способов: для подвода к розетке в нижележащих бревнах пропиливается паз. В него закладывается трубка с проводом. Затем из доски нужной ширины изготавливается заглушка. Ее плотно загоняют в паз, опиливают и зашлифовывают. Желательно, перед установкой заглушку смазать столярным клеем. Все сколы и неровности зашпаклевывают шпаклевкой по дереву в цвет древесины. После высыхания шпаклевки, шлифовку повторяют.

На торце доски можно подрисовать рисунок волокон бревна — тогда после покрытия стен лаком или пропиткой место подводки кабеля будет практически незаметным. Подобная работа требует высокой квалификации, разнообразных навыков и инструмента. На подготовку места под одну точку уходит у мастера не менее половины рабочего дня, поэтому работа высоко расценивается. Но красота, как известно, требует жертв и немалых затрат.

Примечание.

Следует избегать расположения в перекрытиях и стенах распаечных коробок, т. к. вероятно, что в процессе эксплуатации потребуется их обслуживание. Значит, места распаек должны быть доступны.

Можно, конечно, провести отдельный кабель от щита до каждой розетки, но такое приведет к неоправданному увеличению расхода материала. Розетки можно разбить на группы по помещениям и объединить шлейфом в разумных пределах, можно углубить подрозетники, установить в глубине еще один и произвести распайку за механизмом розетки.

Внимание.

Нежелательно только распаивать и шлейфовать розетки, выделенные под мощные, постоянные нагрузки: кондиционеры, обогреватели, стиральную и посудомоечную машины, электроплитки, бойлеры и т. п. В этих случаях следует тянуть провода непосредственно от щита и защищать линии отдельными автоматами.

Места соединений

«Слабое» звено любой электропроводки — места соединений, пресловутые контакты. Допускается пайка, сварка, винтовое соединение, соединение специальными сжимами, пружинные клеммники.

Внимание.

Скрутки (обычно встречающиеся в наших домах), КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩЕНЫ!

Выполнить качественно пайку и сварку под силу только профессионалу, да и то не всегда, т. к. бывает просто неудобно паять, стоя под потолком, да и еще в ограниченном пространстве. Для сварки, к тому же, требуется специальное оборудование.

Винтовые соединения требуют периодического контроля и подтяжки. Сейчас большое распространение получили пружинные клеммники (фирмы WAGO и им подобные). Их использование требует незначительных дополнительных затрат, но качество контакта при правильном выборе высокое и не требует последующего обслуживания. Удобство применения многократно уменьшает вероятность ошибки в процессе выполнения работ.

Самостоятельный монтаж проводки

Следует обратить внимание еще на несколько обстоятельств. По сгораемым конструкциям преимущественно ведется наружная проводка. Для эстетики и дополнительной защиты от механических повреждений, кабели необходимо поместить в негорючие электротехнические короба или негорючую пластиковую гофрированную трубку («гофру»).

В помещениях, не являющихся жилыми, допускается монтаж с помощью крепежных скоб. Естественно, провод должен быть в двойной (ВВГ) или тройной (NYM, BBГнгLS) изоляции. Скрытая проводка возможна, но обходится значительно дороже. Для внутренней разводки лучше применять однопроволочные жилы. Т. е. кабель должен быть жестким. Указанные выше кабели таковыми являются.

Внимание.

Особое внимание нужно уделять контактам. Традиционные скрутки Правилами запрещены. Соединять провода нужно сваркой, опрессовкой или пайкой.

Однако выполнить подобные соединения сложно неподготовленному человеку, не располагающему, к тому же, специальным инструментом. Для быстрого монтажа выпускаются специальные соединители — клеммы. Они бывают пружинные, когда вы просто вставляете провод, и он там зажимается специальными подпружиненными контактами или «под винт».

Примечание.

Надо только помнить, что винтовые зажимы со временем ослабевают и их необходимо периодически подтягивать.

Это касается также выключателей, розеток, автоматов защиты, т. е. всех приборов, где применяется винтовое соединение. Правильно действовать так: закручиваете винт в несколько приемов. Медная жила постепенно сминается. Однако тянуть до «дури» тоже нежелательно — резьба будет повреждена, контакт со временем начнет ослабляться.

Раз в год желательно проконтролировать затяжку контактов в местах, где протекают относительно большие токи:

♦ все соединения во вводном щитке;

♦ розетки, в которые вы включаете мощные электроприборы;

♦ распаечные коробки, если вы применяли винтовые клеммы.

Для сложных электроустановок такого контроля недостаточно.

Периодически (раз в несколько лет) следует вызывать электролабораторию для инструментального контроля. Перечень необходимых замеров опубликован на сайтах фирм, оказывающих подобные услуги.

5.10. Особенности электроснабжения деревянной бани

Способы подачи электроэнергии

В баню, если это отдельная постройка, желательно тянуть свою линию непосредственно от щитка, который обычно расположен в доме. В щитке (назовем его ГРЩ — главный распределительный щит) установим автомат защиты 2П или 1П+N).

Вариант 1. Воздушная линия. Для ответвления на баню проще сделать так называемую «воздушку», т. е. бросить провод по воздуху. При большом расстоянии (более 25 метров) придется ставить промежуточные опоры. Если следовать букве правил по устройству электроустановок (ПУЭ), то для воздушки можно применять всего два типа провода:

♦ или «голый», то бишь без изоляции, алюминиевый;

♦ или самонесущий изолированный провод, сокращенно СИП.

Первый вариант рассматривать и применять не имеет смысла. Он неудобен и небезопасен в этих условиях по целому ряду причин. А вот СИП — вариант правильный. Этот провод специально разработан для воздушных линий:

♦ прочный;

♦ не требует несущего троса;

♦ изоляция изготовлена из сшитого, светостабилизированного полиэтилена, который не боится ультрафиолетового излучения.

Гарантийный срок службы СИПов — более 25 лет. В реальности — намного дольше.

Но есть и ряд неудобств, связанных с монтажом этого провода. Во-первых, минимальное сечение жилы — 16 мм^2. Жила трудно изгибается, вводить ее непосредственно в приборы (например, автоматы защиты) сложно. Во-вторых, алюминиевый провод (жила СИП из алюминия) нельзя вести по чердачным помещениям, сделанным из горючих материалов. Поэтому приходится при вводе в постройки переходить на другой тип провода, например, ВВГ или NYM.

Примечание.

В книге намеренно называются только наиболее подходящие, качественные кабели. На безопасности не экономят.

Для перехода необходимо использовать специальные соединители. СИП крепят на анкерные зажимы — натяжители. По старинке, на изолятор, его не повесишь. Вся эта арматура стоит недешево, да и сам СИП удовольствие не для бедных. Возникает вопрос. А стоит ли игра свеч? Тем более, зачем такое большое сечение провода для бани.

Вы же не собираетесь туда подавать ток в десятки ампер. Если вы строите на века, и собираетесь еще какие-то мощные приборы питать от этой линии — тогда затраты оправданы. Также «воздушка» СИПом, вместе со всей арматурой получается дешевле при больших расстояниях между постройками. Если нет, то есть еще один компромиссный вариант. Он не соответствует ПУЭ, но многие так делают. Понимаю, что это не оправдание, многие делают еще хуже, но «страна у нас такая»… Берете стальной трос в пластиковой оплетке и натягиваете его между постройками. К нему подвешиваете кабель ВВГ сечением не менее 2,5 мм^2.

Примечание.

Вообще-то, сечение подбирается по нагрузке, но об этом чуть позже.

Подвешивать кабель можно с помощью проволочек, но они должны быть в изоляции. «Голый» металл будет нагреваться на солнце и быстро испортит изолирующий пластик магистрального провода в месте контакта. Тут и до короткого замыкания (КЗ) недалеко. ВВГ прослужит лет восемь-десять. В тени, возможно, дольше. Надо лишь помнить, что, по истечении определенного срока его придется менять.

Примечание.

Можно, конечно, вести кабель в специальной пластиковой оболочке — «гофре», но в период обильных снегопадов резко возрастет опасность обрыва из-за налипания снега.

Вариант 2. Кабель под землей. Далеко не всем нравятся висящие над участком провода. Если средства и возможности позволяют, можно проложить кабель под землей. Для этого обязательно надо взять кабель, специально предназначенный для прокладки в земле. Такой кабель называют бронированным, ведь у него между внутренней и наружной пластиковыми оболочками расположена металлическая оплетка — броня. Ее задача — защитить кабель от повреждения всякой живностью, обитающей под землей.

К тому же, механическая прочность такого кабеля значительно выше — броня защищает и от возможных подвижек грунта.

Примечание.

Абсолютно неправильно поступают те, кто укладывает обычный кабель в трубу. Жесткое расположение в трубе может вызвать недопустимые напряжения. К тому же, в трубе скапливается конденсат. Зимой, превратившись в лед, он также может вызвать повреждение изоляции.

Для укладки кабеля копается траншея на глубину не менее 0,7 м. Это примерно три штыка лопаты. Лучше — глубже. На дно траншеи, слоем не менее 10 см насыпается песок. При этом следует следить, чтобы в песке не было камней. На песчаную подушку кабель укладывается «змейкой». Сверху засыпается слоем песка, потом желательно выполнить механическую защиту.

В идеале уложить керамический кирпич «туннелем», но подойдут и обломки шифера, обрезки листового железа, антисептированные, не нужные доски и т. п. Ввод в постройки производится через стальные втулки. Они должны быть достаточно большой длины и выходить за пределы отмостки.

Полезный совет.

Устанавливать втулки следует с некоторым наклоном наружу, чтобы в них не скапливалась вода.

Повороты втулок, если они необходимы, выполняются плавными. Однако если есть сомнение в устойчивости построек, то выполнять ввод через фундамент, тем более под ним, не стоит. Лучше вывести кабель рядом с фундаментом в отрезке пластиковой трубы и выполнить ввод через стену.

Расчет нагрузки

Для расчета нагрузки вам придется воспользоваться только одной формулой:

Ток (А) = Мощность (Вт) / Напряжение, 220 (В).

Для потребителей-приборов, которые вы будете «втыкать» в розетки, основная характеристика, которая нам нужна, — мощность (ватты, киловатты).

Ее обычно указывают в паспорте и (или) на самом приборе. Для розеток, вилок, автоматов защиты важна иная характеристика — сила тока (амперы). Ищите маркировку на корпусе изделия.

Теперь попробуем произвести несложные расчеты. «Плясать» надо от тех приборов, которые вы планируете использовать в вашей бане, например:

♦ 1 лампа в парилку — 60 Вт;

♦ 1 лампа в душ — 60 Вт;

♦ 1 лампа в предбанник — 100 Вт;

♦ 1 лампа для освещения крылечка — 100 Вт;

♦ холодильник — 200 Вт;

♦ тепловентилятор (или иной нагревательный прибор) — 2000 Вт;

♦ насос — 600 Вт.

ИТОГО: 60 + 60 + 100 + 100 + 200 + 2000 = 2520 Вт.

Примечание.

Мощности отдельных приборов могут несколько отличатся, но для расчетов это непринципиально.

Подставляем полученную сумму в формулу: Ток (А) = 2520 Вт/ 220 В.

Получилось: 11,45 А. Немного.

Подбираем провод. Вот некоторые приблизительные цифры соотношения сечения провода и силы тока:

♦ 1,5 мм^2 — 16 А;

♦ 2,5 мм^2 —25 А;

♦ 4 мм^2 —32 А;

♦ 6 мм^2 — 40 А.

Все это относится к проводу с медной токоведущей жилой.

Внимание.

Алюминий сейчас в домах для внутренней разводки использовать запрещено. И даже если у вас остались запасы, применять алюминиевый провод по ряду веских причин не стоит.

Таким образом, для того, чтобы пропустить ток примерно в 12 А достаточно будет медного провода сечением 1,5 мм^2 или, как говорят, полтора квадрата. Но провод мы ставим надолго. Неизвестно, как сложатся обстоятельства в будущем. Может быть, нам захочется установить в бане еще какие-нибудь электроприборы.

Полезный совет.

Рекомендуется увеличить сечение провода, соответственно до 4 мм^2 — от щитка в доме до распределительной коробки в бане; до 2,5 мм^2— магистральная разводка, идущая по помещению и на розетки.

Желательно приобрести розетки, рассчитанные на ток не менее 10 А, лучше — 16 А. Тогда можно быть относительно спокойным. В щитке при 16 А розетке ставим выключатель автоматический (ВА) номиналом не более 16 А. Если купили десятиамперные розетки, то придется ставить ВА на 10 А. И не больше.

Примечание.

Автомат защиты подбирается по самому слабому звену в электрической цепи.

ВА будет защищать от КЗ и перегрузки в сети. Вдруг кто-то включит в одну розетку сразу калорифер (2 кВт) и такой же мощности электрочайник. Ток, который потечет по цепи, будет 18 А, что превысит номинал A3 (16 А), и он, через некоторое время, сработает на отключение.

Розетка не начнет нагреваться, как утюг — пожар не случится. Если в бане планируется более разветвленная сеть, то можно установить дополнительный распределительный щит, где смонтировать несколько автоматов и УЗО, защищающих разные цепи. Например:

♦ главный щит — выключатель автоматический (ВА) 1П+N 25 А, провод ответвления в баню — 4 мм^2;

♦ распределительный щит в бане (РЩ) — УЗО40А 30 мА, ВА 16 А: провод 2,5 мм^2 — розетки 16 А — 2 конвектора по 1 или 1,5 кВт; ВА 16А — провод 2,5мм^2— розетки 16А — водонагреватель 1,2 кВт, насос 0,6 кВт, холодильник) 0,2 кВт, прочая незначительная нагрузка;

♦ ВА10 А — провод 1,5 мм_2 — светильники.

Полезный совет.

Для сильно обеспокоенных своей электробезопасностью следует защитить линии в парилке и моечном отделении УЗО 10 А или 16А 10 мА или подключить нагрузку через разделительный трансформатор.

Безопасные светильники для бани

Остановимся на вопросах безопасности. Нет сомнений, что осветительные приборы в парилке и душе должны быть надежно защищены от влаги и высокой температуры. Класс защиты, обычно, указывается производителем на корпусе. Надо брать не ниже IP-44. Цифры обозначают уровень пыле- и влагозащищенности.

Плафон лампы для парилки обязательно должен быть стеклянным, а корпус, желательно, металлическим. Пластмасса может не выдержать высоких температур. Для предбанника выбрать «люстру» проще. Здесь не столь высокие требования по безопасности.

Полезный совет.

Помните, что лампа обязательно должна быть закрыта плафоном, причем снизу.

Бывает, что колба лопается, и упавшая раскаленная спираль может натворить бед. Впрочем, применяя энергосберегающие лампы, вы избавите себя от этой опасной вероятности и электричество сэкономите.

Внимание.

Нельзя устанавливать выключатели в моечной и парной. Их следует вынести в предбанник. И никаких разрывов и соединений провода внутри указанных помещений.

Путь провода до светильника должен быть как можно короче. Ни в коем случае, не ведите проводку над печкой. Распаечные коробки, а также розетки — ставьте только в комнате отдыха. Выключатели, розетки, распаечные коробки покупайте в брызгозащищенном исполнении, для наружной проводки.

Корпус должен закрывать «внутренности» изделия со всех сторон. Ввод провода желательно делать снизу или сбоку, оставив маленькую петельку. Тогда конденсат не затечет случайно по нему внутрь.

В сырых помещениях велика вероятность электротравмы, которая, при неблагоприятном стечении обстоятельств, может привести даже к летальному исходу. Для обеспечения электробезопасности в таких помещениях, как парилка и душ, ставят приборы, рассчитанные на более низкое напряжение — 12 или 36 В. Но это сложно, требуется установка понижающих трансформаторов.

Полезный совет.

Рекомендую ограничиться указанными выше мерами безопасности и установкой в распределительном щите устройства защитного отключения (УЗО).

УЗО сравнивает проходящие токи по фазе и нулю. Если их разница (утечка тока) выше значения указанного на УЗО порога, то оно срабатывает и отключает и фазу, и нуль. Разумной достаточностью будет установить УЗО на 30 мА. Оно защищает человека от прямого прикосновения.

Например, возможно стечение обстоятельств, когда, допустим, произошел пробой на корпус того же светильника. Причин этому может быть много. В бане влажно, вода может работать как проводник. Вы случайно коснулись корпуса лампы, при этом стоите босыми ногами на мокром полу. Через тело потечет опасный ток. УЗО зафиксирует утечку, сработает и разорвет цепь. Удар током вы, конечно, почувствуете, но останетесь живы и здоровы.

Внимание.

Еще одна важная «мелочь». УЗО положено раз в месяц проверять, нажимая на кнопку «ТЕСТ». Если сработало, значит исправно.

Заземление и защита в деревянной бане

Вдумчивый читатель, немного знакомый с электричеством, заметит, а как же основная защита от поражения электрическим током — заземление? Тут вопрос опять спорный. Наши сети раньше не рассчитывались на устройство заземления в каждом доме. И его организация на отдельно взятом участке может привести к весьма неприятным последствиям.

Поэтому, к каждому случаю надо подходить индивидуально, собрав предварительно информацию о местной сети. В большинстве случаев, указанных выше мер защиты будет вполне достаточно. Благосостояние растет, и сейчас уже не редкость бани, значительно «переросшие» былую мечту дачника: домик 6x6 м на шестисоточном участке. Велико желание воспользоваться и иными благами цивилизации в виде многочисленных приборов и аппаратов, украшающих и облегчающих нашу жизнь.

Примечание.

Но есть и обратная сторона: все эти приборы требуют повышенного внимания к электробезопасности.

Одних автоматических выключателей уже недостаточно. Поэтому обязательно следует:

♦ грамотно заложить контур повторного заземления;

♦ определить, по какой схеме (ТТ или TN-C-S) выполнить подключение (зависит от состояния внешней сети);

♦ в щит, помимо ВА, установить общее (противопожарное) УЗО с током уставки 100 или 300 мА;

♦ группы «прикрыть» вышеупомянутыми УЗО на 30 мА или дифференциальными автоматическими выключателями.

Внимание.

При системе ТТ и питании от воздушной линии (а так запитаны большинство дачных домов) обязательной является установка в ГРЩ разрядников.

Глава 6

ЗАЩИТА ДОМА ОТ УДАРА МОЛНИИ

Сила тока, протекающего по молниеотводу, принимающему удар молнии, может достигать 200 000 ампер. В главе рассказано, как построить систему, чтобы ток большой силы беспрепятственно уходил в землю. Приводится расчет системы молниезащиты, методики создания качественного заземления.

6.1. Принцип действия и расчет молниезащиты

Кто изобрел громоотвод

В принципе система молниезащиты на удивление проста. Стоит задача — встретить молнию на подлете к вашей антенне или крыше и сделать так, чтобы она изменила свое первоначальное направление и, скользнув вдоль стены, ушла в землю рядом. Молниезащита состоит из трех основных частей: молниеприемника; токоотвода; заземлителя.

Примечание.

Молниеприемник получает удар молнии, передает его токоотводу, а тот— заземлителю, который гасит разряд в толще грунта.

Малоизвестно, что изобретателем громоотвода (правильнее — молниеотвода) был гражданин США Бенджамин Франклин. Большинство знают его в лицо только по изображению на купюре В 100 долларов (рис. 6.1)!!!

Рис. 6.1. Известный портрет Б.Франклина

Франклин посвятил изучению электричества семь лет. Главным итогом этого увлечения и стал молниеотвод.

В 1752 г. Франклин доказал, что молния — это электрический разряд. Он запустил воздушного змея с металлической пластиной в грозовую тучу. Когда молния ударила в пластину, из нее посыпались искры.

Этот опыт был очень опасным, и ученого, пытавшего его повторить, убило молнией. Но опыт помог Франклину доказать, грозовые тучи имеют статический заряд и что молния — очень мощный разряд. В том же году Франклин установил первый громоотвод в стене дома.

Громоотвод улавливал молнию и безопасно для дома отводил ее разряд в землю. За остальные годы своей многогранной творческой деятельности Франклин сумел создать карту течения Гольфстрим, изобрел экономичную печку, до сих пор распространенную в Америке и Франции, придумал уличные фонари и двойные очки для старческой дальнозоркости, да еще был избран президентом США.

Расчет эффективной молниезащиты

Расчет эффективной молниезащиты небольшого дома не сложный.

Шаг 1. Определение высоты дома. По коньку крыши проводится провод, образующий центральную линию токоотвода. Определяем высоту расположения этой линии h. Эта практически высота дома (рис. 6.2). Она является точкой отсчета при планировании всей системы молниезащиты. В нашем случае высота дома составляет 11 м.

Рис 6.2. Расчет эффективной зоны молниезащиты частного дома

Шаг 2. Определение угла защиты α. Диаграмма приведена на рис. 6.3.

Рис 6.3. График зависимости радиуса зоны защиты от высоты дома

Высота дома (в нашем случае 11 м) образует горизонтальную ось диаграммы. После этого проводим вертикальную линию от значения высоты h вверх до ее пересечения с кривой соответствующей категории защиты (в нашем случае III). Соответствующая точке пересечения позиция на вертикальной оси диаграммы сообщает нам значение угла защиты α. В нашем случае он составляет 60°.

Шаг 3. Перенесите этот угол на наш дом. Все включенные в данную зону части дома защищены.

Шаг 4. Защита частей дома, находящихся вне угла защиты. Части дома, находящиеся вне зоны защитного угла, должны быть защищены отдельно. В нашем случае незащищенной является, во-первых, труба. Она имеет диаметр 70 см, должна быть снабжена молниеотводной мачтой длиной 1,50 м. Во-вторых, чердачные окна на крыше снабжаются отдельными коньковыми проводниками. Окончания конькового провода должны выступать над крышей и быть загнутыми к верху по длине на 0,15 м. Это необходимо для защиты выступающего козырька дома.

Примечание.

Это простейший расчет молниезащиты дома. Он не учитывает многих особенностей дома и участка, состояния почвы. Поэтому расчет в более сложных случаях нужно доверить профессионалам. Это ваша безопасность.

6.2. Элементы молниезащиты

Молниеприемники

В ряде случаев в качестве молниеприемников можно использовать металлические элементы труб, металлическую кровлю, карнизы, соединенные с заземлителем. Но могут быть и специальные конструкции. В общем случае молниеотвод — это устройство из трех основных элементов:

♦ молниеприемника, который принимает разряд молнии;

♦ токоотвода, который должен направить принятый разряд в землю;

♦ заземлителя, который отдает заряд земле.

Задача — встретить молнию на подлете к вашей крыше и сделать так, чтобы она изменила свое первоначальное направление и, скользнув вдоль стены, ушла в землю рядом. Молниеприемник встречает удар молнии, передает его токоотводу, а тот — заземлителю, который гасит разряд в толще грунта.

Для частного дома, этого оказывается достаточным. Молниеприемник может иметь вид металлического штыря (стержневой), натянутого вдоль конька крыши металлического троса или металлической сетки из арматуры с шагом ячеек обычно 6-12 м.

Внимание.

Для защиты от прямого удара молнии следует устанавливать молниеприемник на такую высоту, чтобы в зону защиты (это все, что вмещается в конус, высота которого определяется высотой молниеприемника, а диаметр основания равен тройному значению высоты) попадали выбранные объекты.

Для таких молниеотводов используют достаточно высокие, стоящие рядом деревья или сооружают мачты. Но мачты с молниезащитой не всем по карману, хотя они признаны надежными (а в ряде случаев и единственно допустимыми), да и пейзаж они не облагораживают. Поэтому чаще всего применяют тросовые и сетчатые молниеприемники.

Примечание.

Для строений с неметаллической кровлей допустима упрощенная схема молниезащиты.

Классическая конструкция молниеотвода

На самом высоком месте кровли устанавливают при помощи деревянных подпорок стальной стержень круглого сечения диаметром 12 мм.

Полезный совет.

Его можно сделать и из стальной трубы, только обязательно с запаянным или закрытым металлической пробкой торцом.

Это — молниеприемник. Он примет на себя удар разряда молнии. Длина его может варьироваться от 20 см до 1,5 м, но в любом случае площадь сечения обращенного в небо штыря должна составлять не менее 1 см^2 (одного квадратного сантиметра).

От молниеприемника пойдет токоотвод — проволока с рекомендованной толщиной не менее 6 мм.

Полезный совет.

Ее нужно к молниеприемнику тщательно и надежно приварить: 200 тысяч ампер будут проходить через это соединение — не шутка, могут и расплавить.

Токоотвод спускают с крыши и, прикрепляя к стене дома скобами, доводят до земли и погружают в нее, где на глубине 1–2 м заложен тщательно приваренный заземлитель. В качестве заземлителя можно использовать кусок металлической трубы или лист стали. А если нет возможности копать, можно устроить заземлитель из забитого в землю стального прута. Его надо забить на глубину примерно 2–3 метра. Подробно о заземлении см. в гл. 5.

Физические молниеприемники

Помимо «механических» молниеприемников существуют «физические». Возможность искусственно создавать столб ионизированного воздуха давно подсказала использование встречного «лидера» молнии в качестве своеобразного молниеприемника. Первые устройства для ионизации были основаны на применении радиоактивного изотопа.

При подаче напряжения к такому устройству появлялся столб ионизированного воздуха, на который и замыкался «лидер» от грозовой тучи. Позже эти устройства трансформировались в безопасные молниеприемники, работающие уже не от радиоактивных изотопов, а с помощью электроники.

Часто молнии разряжаются вблизи высоких объектов, не всегда попадая именно в них. Причем вблизи высоких объектов молнии наблюдаются несколько чаще, чем в других местах. Эта закономерность объясняется тем, что «встречный лидер» с высоких объектов как бы притягивает к себе «лидеров» из облака не только строго над своей вершиной, но и с периферийных частей тучи.

Эти удаленные «лидеры» иногда «не в силах» замкнуться на встречный «лидер» от высокого объекта. В итоге они все равно замыкаются на землю, но уже на встречные «лидеры» с других, менее высоких объектов.

Примечание.

Получается, что любая мачта (например, сотовой связи) объективно притягивает в зону своего расположения большее число молний. Этот факт заставляет серьезно задумываться о безопасности и гарантированной молниезащите своего дома.

6.3. Выбор системы защиты при различных условиях

Особенности защиты дома с металлической кровлей

Для оборудования системой молниезащиты дома с металлической крышей рекомендуется подвести к двум противоположным скатам токоотвод и соединить его с заземлителями (например, водопроводной трубой). Токоотвод лучше прокладывать по стене дома, противоположной входу, и закапывать заземлитель подальше от фундамента и различных садовых построек. Токоотвод необходимо заизолировать от внешней среды и стен дома и поместить в трубу.

Примечание.

Удар молнии в крышу дома из металла не опасен при условии, если последняя надежно заземлена.

Для ее заземления по всем углам кровли крепят токоотводы и соединяют их с заземлителями. Воронки водосточных труб проволокой надежно соединяют с кровлей, а концы труб — с землей. В этом случае сечение проволоки токовода должно быть не менее 30–35 мм^2.

Вообще заземление кровли должно быть не реже чем через 10–15 м ее периметра. Дымовая труба защищается металлическим колпаком, подключаемым к стальной кровле. Если нет колпака, то по периметру верхнего края трубы кладут 6-8-миллимётровую проволоку и также крепят ее к кровле.

Особенности защиты дома с кровлей из шифера

Для таких крыш специалисты советуют иную систему. Вдоль «конька» кровли по всей длине протягивается металлический трос на двух деревянных подпорках на расстоянии 250 мм от конька, к нему припаивается токоотвод, спускается вдоль крыши, проходит по стене и уходит в землю. Токоотвод необходимо заизолировать от внешней среды и стен дома и поместить в трубу. Токоотвод припаян к заземлителю из стального листа. Система должна располагаться также на расстоянии 3–5 м от входа.

Особенности защиты дома с кровлей из черепицы

Для защиты черепичных крыш специалисты советуют накинуть на кровлю сетку из стальной проволоки с шагом ячейки не более чем 6x6 м, но и не особенно частой (не реже 3–4 м). Диаметр проволоки или троса для такой сетки должен быть приблизительно 6 мм. Все стыки проволоки тщательно пропаиваются.

Затем к этой сетке присоединяется токоотвод, который заканчивается закопанной в землю стальной пластиной заземлителя.

При наличии на расстоянии 3-10 м от строения высоких деревьев (в 2 раза и более превышающих его высоту с учетом всех выступающих над кровлей элементов дымовые трубы, антенны и т. д.), по стволу ближайшего дерева прокладывают токоотвод.

Верхний конец токоотвода должен выступать над кроной дерева не менее чем на 0,2 м. У основания дерева токоотвод присоединяют к заземлителю. Если конек кровли соответствует наибольшей высоте постройки, а крыша неметаллическая, над ним подвешивают тросовый молниеприемник, возвышающийся над коньком не менее чем на 0,25 м.

Опорами для молниеприемника служат закрепленные на стенах строения деревянные планки. Токоотводы прокладывают с двух сторон по торцевым стенам строения и присоединяют к заземлителям. При длине строения менее 10 м токоотвод и заземлитель выполняются только с одной стороны.

При наличии возвышающейся над всеми элементами кровли дымовой трубы над ней устанавливают стержневой молниеприемник высотой не менее 0,2 м, кладут по кровле и стене строения токоотвод, присоединяют его к заземлителю.

При наличии металлической кровли ее хотя бы в одной точке присоединяют к заземлителю, при этом токоотводами служат наружные металлические лестницы, водостоки и т. д. К кровле присоединяют все выступающие над ней металлические предметы, например, дефлекторы.

Во всех случаях применяют молниеприемники и токоотводы диаметром от 6 мм, а в качестве заземлителя — один вертикальный или горизонтальный электрод длиной 2–3 м, диаметром от 10 мм, уложенный на глубине не менее 0,5 м. Допускают сварные и болтовые соединения элементов молниеотводов.

Использование деревьев для молниезащиты

Если рядом с домом или хозяйственными постройками (в пределах 3-10 м) имеются высокие деревья (15–20 м), их можно использовать для оборудования одновременной молниезащиты всех строений, находящихся в этой зоне.

Другой вариант конструкции молниеприемника, который чаще всего встречается в практике для защиты дома от ударов молнии, представляет собой мачту, выполненную из твердых пород дерева. Ее длина в зависимости от расположения на доме может быть от 3 до 6 м. Желательно, чтобы верхняя точка молниеприемника возвышалась над коньком дома на 2–3 м.

К верхней части мачты крепится металлический стержень. Это может быть уголок, проволока диаметром 5–8 мм или отрезок трубы диаметром от 10 до 15 мм, которые принимают на себя удар молнии, а затем по токопроводящему проводу отводят его к заземлителю, находящемуся в грунте.

Диаметр токоотводящего провода — не менее 5 мм, заключен в надежную изоляцию и должен обладать хорошей проводимостью. Лучше всего для этих целей подходит медный провод.

Полезный совет.

Все системы молниезащиты необходимо регулярно осматривать и при необходимости делать ремонт или заменять отдельные элементы. В случае необходимости замены электродов вертикального заземлителя, целесообразно не удалять поврежденные детали, а вкопать рядом новый заземлитель, присоединив его к общему токоотводу.

6.4. Заземление молниеотвода

Роль заземления в молниезащите

В любом случае — как для «внешней», так и для «внутренней» молниезащиты — очень важна роль заземления.

Внимание.

Электроды должны заглубляться так, чтобы достигать влажных слоев почвы, иначе не будет заземления как такового.

Сила тока, протекающего по молниеотводу, в своем максимуме может достигать 200 000 А. Сопротивление же заземления молниеотвода не должно превышать 10 Ом. В итоге напряжение, возникающее в молниеотводе, может достигнуть значительно большей величины, чем напряжение пробоя.

Внимание.

В случае не совсем правильного заземления (при котором ток «не успевает» уходить в землю) или при опасном сближении самого молниеотвода с защищаемым объектом, произойдет пробой — ток будет «стараться» замкнуться на внутренние коммуникации дома (на электропроводку, трубы отопления и т. п.).

Особенности конструкции заземлителей

Заземлители (электроды) служат для отвода молнии в грунт. Они должны обладать малым удельным сопротивлением, которое в основном зависит от состава почвы, ее влажности, температуры и других факторов.

Вертикальные заземлители применяют при сухих грунтах и низком уровне грунтовых вод в виде 2–3 метровых металлических стержней, вбитых на расстоянии около 3 м друг от друга и соединенных между собой на глубине не менее 0,5 м перемычкой, в середине которой присоединен токоотвод.

Горизонтальные заземлители — это уложенные на глубине не менее 80 см длинные (3–5 м) металлические профили (прокат): стальная арматурная проволока диаметром 15–20 мм, полосовая сталь сечением не менее 160 мм^2 (40x4 мм), уголки с шириной полок 40–50 мм. Применяются они при влажных почвах, высоком уровне грунтовых вод (менее 1,5 м), на торфяниках.

Глава 7

СВЕТОДИОДНЫЕ ЛАМПЫ, СВЕТИЛЬНИКИ, ЛЕНТЫ, МОДУЛИ

Светодиодное освещение считается светом 21 века. Оно дает широкие возможности дизайнеру света в создании разноцветных композиций. Светодиоды отличает энергосбережение, долговечность, надежность, экологичность, эффективность и многообразие светильников, ламп, лент на их основе.

7.1. Современное светодиодное освещение

Достоинства светодиодного освещения

Лампы накаливания и светильники с ними, как вчерашний день освещения, в книге решено не рассматривать. А светодиодному освещению посвящена отдельная глава. Она идет первой среди глав об источниках света. Так как именно светодиодное осветительное оборудование представляет собой совершенно новый и даже революционный виток в области освещения.

Самым главным доказательством данного факта являются уникальные свойства светодиодов. Одним из главных преимуществ, которым обладают LED лампы, является экономичность в потреблении электрического тока. Светодиодные лампочки потребляют в 10 раз меньше электричества, чем лампы накаливания и на 30 % меньше, чем газоразрядные лампы. Это говорит о том, что при использовании светодиодных ламп уменьшаются материальные затраты на оплату электроэнергии. На сегодняшний день — это немаловажный факт.

Одним из самых выгодных преимуществ является долгий срок службы светодиодов. Работают такие лампы от 50 000 до 100000 часов. Беспрерывное использование светодиодных ламп может осуществляться на протяжении 11 лет. Или 27 лет при ежедневном использовании в течение 5 часов. При истечении этого времени лампы будут продолжать работать, но давать на 50 % меньше света по сравнению с изначальным уровнем. Такие источники света (которые станут работать в полсилы) можно использовать как ночники или в тех помещениях, где не сильно важна яркость света.

Светодиодные лампы выделяют гораздо меньше тепла, чем лампы накаливания (в том числе и галогенки), но для них важно соблюдать тепловой режим. Например, их нельзя ставить в закрытые плафоны светильников вместо ламп накаливания. При перегреве срок службы светодиодных ламп, особенно дешевых серий от неизвестных производителей, с плохими радиаторами или вообще без них, будет в сотни раз снижен!

Светодиодным лампам характерна точная передача цветов. Светодиодные лампы не излучают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Светодиоды используются не только для освещения помещений, но и для декора. Многие дизайнеры пользуются такими способами, чтобы придать уют помещению или создать современный и стильный дизайн.

Современные светодиоды имеют разнообразный спектр. Начиная от теплого белого (2700 К) заканчивая холодным белым (6500 К).

У светодиодных ламп небольшая инерционность, они включаются сразу и на максимальную яркость. В то время как у других видов ламп время включения составляет от 1 секунды до 1 минуты, а увеличение яркости от 30 % до 100 % занимает 3-10 минут.

Срок службы этих ламп не сокращается от количества включений и выключений, в отличие от других видов источников света. Лишь бы соблюдался тепловой режим в светильнике.

Угол излучения светодиодных ламп варьируется от 15° до 180°. Светодиодные лампы не чувствительны к колебаниям температур окружающей среды и в помещении. У светодиодных ламп высокая устойчивость к вибрациям.

Светодиоды имеют устойчивость к шумам, что является немаловажным фактором. Светодиодные лампы являются безопасными, так как не требуют высокого напряжения и не нагреваются выше 60 °C.

Еще одним преимуществом является их экологичность. В них отсутствует ртуть и фосфор в отличие от люминесцентных ламп.

Светодиодные лампы и осветители легко подключаются. Свет светодиодных ламп, даже не самый яркий, виден на большом расстоянии.

Системы из светодиодных линеек настолько просты и удобны, что если из строя выходит один или несколько светодиодов, то прибор продолжает работать.

Динамика развития светодиодного освещения

Столь значимые потребительские характеристики, которыми обладают светодиодные осветительные приборы, позволили им стать одними из самых востребованных и популярных товаров, как на отечественном рынке, так и в странах Европы, сместив традиционные технологии освещения.

Светодиодное освещение на наших глазах становится повседневной реальностью, причем скорость его распространения позволяет говорить о том, что идея, в прямом смысле этого слова, овладела массами. Динамика роста мирового рынка производства светодиодов поражает своим масштабом. Наиболее оптимистичные оценки прогнозируют практическое удвоение объемов мирового производства LED в ближайшие годы. Очень радостно, что такие прорывные инновации пришли в достаточно консервативную сферу освещения дома и квартиры.

Светодиодное освещение квартиры, современного дома (в частности светодиодное освещение потолка) в настоящий момент получает все более широкое распространение благодаря значительной экономии, связанной с длительным сроком службы светодиодов.

Светодиодный дизайн

Кроме этого, светодиодное освещение является особым видом светодизайна, который позволяет подчеркнуть уникальность дизайна интерьера любого помещения (квартиры, уютного ресторана, ночного клуба). Как правило, разные помещения нуждаются в различных способах освещения и продуманном расположении источников света. Дизайнеры по освещению знают все тонкости и правила, которые следует соблюдать, делая где-либо светодиодное освещение.

В дизайне квартир светодиодное освещение занимает не последнее место, каждая комната имеет свои особенности, и поэтому без помощи специалистов также не обойтись. А в случае если вы хотите всему научится сами, тогда придется освоить массу знаний по особенностям дизайнерского освещения, правилам выбора светильников и их монтажа. В любом случае эффект, который создают светодиодные светильники, будет заметен благодаря внесению в интерьер комнат особой нотки загадочности и романтики.

Рассмотрим этот новый вид освещения подробно.

7.2. Светодиоды: устройство, принцип действия, питание

Принцип действия светодиода

Светодиод — это полупроводниковый прибор с электронно-дырочным р-n переходом или контактом металл-полупроводник, генерирующий (при прохождении через него электрического тока) оптическое (видимое, УФ, ИК) излучение.

Примечание.

Сокращенно светодиод имеет аббревиатуру СИД — светоизлучающий диод, а в английском варианте LED — light emitting diods. Будем называть его далее по тексту LED.

Напомню, что р-n-переход — это «кирпичик» полупроводниковой электронной техники, представляющий соединенные вместе два куска полупроводника с разными типами проводимости (один с избытком электронов — «n-тип», второй с избытком дырок — «р-тип»). Если к р-n переходу приложить «прямое смещение», т. е. подсоединить источник электрического тока плюсом к р-части, то через него потечет ток.

Нас интересует, что происходит после того, как через прямо смещенный р-n переход пошел ток, а именно момент рекомбинации (соединение) носителей электрического заряда — электронов и дырок, когда имеющие отрицательный заряд электроны «находят пристанище» в положительно заряженных ионах кристаллической решетки полупроводника. Оказывается, что такая рекомбинация может сопровождаться излучением, при этом в момент встречи электрона и дырки выделяется энергия в виде излучения кванта света — фотона.

Но не всякий p-n-переход излучает свет. Почему? Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой. Для этого полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу.

Но чтобы соблюсти оба условия, однрго p-n-перехода в кристалле оказывается недостаточно. Приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры. За изучение этих структур российский физик Жорес Ж. И. Алферов (академик, директор Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе, лауреат Ленинской премии) получил золотую медаль Американского физического общества за исследования гетероструктур на основе Ga1-xAlxAs еще в 70-х годах.

В 2000 г., когда стало ясно, как велико значение этих работ для развития науки и техники, насколько важны их практические применения для человечества, ему была присуждена Нобелевская премия.

Строение традиционных светодиодов

Самая распространенная конструкция светодиода — традиционный 5-миллиметровый корпус. Конечно, это не единственный вариант «упаковки» кристалла. На рис. 7.1 показано строение традиционного 5-миллиметрового светодиода.

Рис. 7.1. Строение традиционного 5-миллиметрового светодиода

Светодиод имеет два вывода — анод и катод. На катоде расположен алюминиевый параболический рефлектор (отражатель). Он внешне выглядит, как чашеобразное углубление, на дно которого помещен светоизлучающий кристалл. Активный элемент — полупроводниковый монокристалл — в большинстве современных 5-мм светодиодах используется в виде кубика (чипа) размерами 0,3x0,3x0,25 мм, содержащего р-n или гетеропереход и омические контакты.

Кристалл соединен с анодом при помощи перемычки из золотой проволоки. Оптически прозрачный полимерный корпус, являющийся одновременно фокусирующей линзой, вместе с рефлектором определяют угол излучения (диаграмму направленности) светодиода.

Строение мощных светодиодов

Изобретение синих светодиодов замкнуло «RGB круг» и сделало возможным получение светодиодов белого свечения. Существует несколько способов создания белых LED со своими достоинствами и недостатками. Рассмотрим основные из них.

Первый способ — смешение излучения LED трех или более цветов.

На рис. 7.2 показано получение белого света путем смешивания в определенной пропорции излучения красного, зеленого и синего светодиодов.

Рис. 7.2. Получение белого света путем смешивания излучения красного, зеленого и синего светодиодов

В принципе, такой способ должен быть наиболее эффективным. Для каждого из LED — красного, зеленого или синего можно выбрать значения тока, соответствующие максимуму его внешнего квантового выхода излучения. Но при этих J (ток LED) и V (рабочее напряжение LED) интенсивности каждого цвета не будут соответствовать значениям, необходимым для результирующих цветовых координат в области белого цвета.

Этого можно достигнуть, изменяя число диодов каждого цвета и составляя источник из многих диодов. Для практических применений этот способ встречает неудобства, поскольку нужно иметь несколько источников различного напряжения, много контактных вводов и устройства, смешивающие и фокусирующие свет от нескольких или более LED.

Примечание.

Даже наиболее качественные RGB-светодиоды характеризуются тем, что получаемое при освещении ими поверхности световое пятно хотя и является по большей площади белым без каких-либо оттенков, но, тем не менее, по его краям все равно выделяются цветные полосы, имеющие форму дуг.

Обусловлено это тем, что кристаллы, излучающие синий, красный и зеленый свет, естественно, несколько разнесены друг от друга в светодиоде.

Второй способ — смешение синего излучения LED с излучением желто-зеленого люминофора.

На рис. 7.3 показано получение белого света с помощью кристалла синего светодиода и нанесенного на него слоя желтого люминофора. А на рис. 7.4 показано строение 5 мм светодиода, излучающего белый свет.

Рис. 7.3. Получение белого света с помощью кристалла синего светодиода и нанесенного на него слоя желтого люминофора

Рис. 7.4. Строение светодиода, излучающего белый свет

Этот способ наиболее прост и в настоящее время наиболее экономичный. Состав кристалла с гетероструктурами на основе InGaN/GaN подбирается так, м чтобы его спектр излучения соответствовал спектрам возбуждения люминофоров. Кристалл покрывается слоем геля с порошком люминофора таким образом, чтобы часть синего излучения возбуждала люминофор, а часть — проходила без поглощения.

Форма держателя, толщина слоя геля и форма пластикового купола рассчитываются и подбираются так, чтобы спектр имел белый цвет в нужном телесном угле. Сейчас исследуется около десятка различных люминофоров для белых LED.

Третий способ — смешение излучения трех люминофоров (красного, зеленого и синего), возбуждаемых ультрафиолетовым светодиодом.

На рис. 7.5 показано получение белого света с помощью ультра-фиолетового светодиода и RGB-люминофора.

Рис. 7.5. Получение белого света с помощью ультрафиолетового светодиода и RGB-люминофора

Этот способ использует принципы и люминофоры, хорошо разработанные в течение многих лет для люминесцентных ламп. Он требует только два контактных ввода на один излучатель.

Но этот способ связан с принципиальными потерями энергии при преобразовании света от диода в люминофорах. Кроме того, эффективность источника излучения уменьшается, т. к. разные люминофоры имеют разные спектры возбуждения люминесценции, не точно соответствующие УФ спектру излучения кристалла LED.

Индекс цветопередачи

Для источников белого цвета важны не только цветовые координаты суммарного спектра разных составляющих излучателя. Многолетние исследования люминесцентных ламп показали, что для цветовых характеристик необходимо учитывать отражение света от поверхностей с различным спектром отражения. Этот учет можно количественно обосновать, эмпирически введя индекс цветопередачи как среднее значение индексов цветопередачи от 8 стандартных цветовых поверхностей.

Примечание.

Индекс цветопередачи, Ra — CRI (Color Rendering Index), характеризует насколько близки к «истинным» будут видны цвета объектов, при рассматривании их в свете LED. Под «истинными» понимаются цвета, сформированные с использованием тестового источника.

Ra принимает значения от 1 до 100:1 — наихудшая цветопередача; 100 — наилучшая. Индекс более 80 является хорошим показателем, более 90 — отличным.

Суммирование излучения LED более трех цветов дает возможность получить белый свет с индексом цветопередачи близким к 100 %.

Индекс цветопередачи для суммы голубого излучения LED с излучением желто-зеленого люминофора ниже, чем для других способов, но он может быть улучшен применением дополнительного оранжево-красного люминофора.

Для массового применения LED в обычном освещении необходимы психофизиологические исследования зрительного восприятия цвета светодиодов. Будущее покажет, в каких применениях целесообразно использовать белые LED каждого из четырех типов.

Мощные светодиоды Luxeon

Конструкции мощных светодиодов, например, Luxeon, основаны на следующих принципах:

♦ использованы высокоэффективные излучающие гетероструктуры в системах AlGalnP/GaAs. AlGalnP/GaP и InGaN (активная область гетероструктуры содержит либо одиночную, либо множественные квантовые ямы);

♦ излучающие кристаллы имеют увеличенную площадь S более 1 мм^2 (вместо 0,05 мм^2 в стандартных СИД диаметром 5 мм), увеличение площади кристалла направлено на увеличение рабочего тока, т. е. на увеличение светового потока и снижение теплового сопротивления кристалла;

♦ для увеличения светового потока в ряде конструкций применяются несколько кристаллов, соединенных как последовательно, так и параллельно-последовательно;

♦ в качестве кристаллодержателя для улучшения теплоотвода использованы мощные медные или алюминиевые основания (радиаторы);

♦ для сбора и преобразования бокового излучения кристаллов применены соответствующие рефлекторы;

♦ для эффективного вывода излучения и формирования заданной диаграммы направленности излучения, конструкции светодиодов содержат полимерную линзу, согласованную по размерам с отражателем бокового излучения, а также в некоторых конструкциях вторичную оптику.

Широкое распространение получили светодиоды типа Luxeon фирмы Lumileds Lighting. На рис. 7.6 показано строение мощного светодиода Luxeon.

Рис. 7.6. Строение мощного светодиода Luxeon

Подобную конструкцию имеет многие мощные недорогие светодиоды китайских производителей. Конструкция светодиода Luxeon обеспечивает эффективный отвод тепла от кристалла. Значительное количество энергии, подводимой к светодиоду, все еще расходуется на нагрев кристалла. Световая отдача белого светодиода Luxeon при номинальном прямом токе 0,3 А составляет 30–40 лм/Вт. Т. е. это уже больше светоотдачи классических и галогенных ламп накаливания.

Светодиоды Luxeon делятся по электрической мощности на следующие серии: Luxeon I — 1 Вт (однокристальные с прямым рабочим током 350 мА); Luxeon III — 3 Вт (однокристальные с прямым рабочим током 0,7–1 A); Luxeon V — 5 Вт (четырехкристальные с прямым рабочим током 700 мА).

Светодиоды Luxeon делятся по исполнению: Emitter — единичный светодиод (базовый элемент); Star — Emitter на теплоотводящем основании.

На рис. 7.7 показан внешний вид белого светодиода Luxeon Star (кристалл и рефлектор покрыты слоем желтого люминофора). А на рис. 7.8 показан Luxeon Side Emitting на основании Star. Благодаря специальной конической линзе (обратная линза) имеет круговую диаграмму излучения.

Обратите внимание, что Star/C — Emitter на квадратном теплоотводящем основании с разъемом, a Star/O — Emitter с интегрированной вторичной оптикой.

Рис. 7.7. Внешний вид белого светодиода Luxeon Star (кристалл и рефлектор покрыты слоем желтого люминофора)

Рис. 7.8. Внешний вид Luxeon Side Emitting на основании Star

На рис. 7.9 представлены слева направо Luxeon Star/O (с интегрированной вторичной оптикой), Luxeon Star и Luxeon Emitter.

Рис. 7.9. Внешний вид белого светодиода Luxeon Star

Ring 6, Ring 12 — модули, состоящие из 6 и 12 светодиодов Star/O, закрепленных на кольцевом основании, представлены на рис. 7.10.

Рис. 7.10. Внешний вид модулей Ring 6, Ring 12

Помимо Lumileds Lighting высокоэффективные (мощностью 1 Вт) светодиоды выпускают и другие известные фирмы производители, например, OSRAM Optosemiconductors выпускает серию Golden DRAGON™.

В табл. 7.1 приведены технические характеристики светодиодов белого света OSRAM, NICHIA, Edixeon мощностью 1 Вт.

Следующим этапом развития светодиодов Luxeon стали светодиоды серии Luxeon K2. Варианты их исполнения представлены на рис. 7.11 и рис. 7.12. А на рис. 7.13 приведено внутреннее строение светодиода Luxeon K2.

Рис. 7.11. Внешний вид светодиода серии Luxeon K2 на основании STAR

Рис. 7.12. Внешний вид светодиода серии Luxeon K2 (Emitting)

Рис. 7.13. Внутреннее строение светодиода серии Luxeon K2

Световой поток светодиодов серии Luxeon К2, например, у LXK2-PW14-V00 составляет 120 лм при прямом рабочем токе 1 А.

Современные высокоэффективные светодиоды

В мире ежегодно производится несколько миллиардов светодиодов. Бесспорным лидером по объемам производства в этой области стала КНР вместе с другими странами юго-восточной Азии.

Но в производстве качественных высокоэффективных светодиодов и кристаллов для них лидером является американская фирма Сrее (www.cree.com), которая первой начала делать светодиоды на подложке не из сапфира или кремния, а из карбида кремния (SiC), имеющего значительно меньшее тепловое сопротивление, используя в светоизлучающих кристаллах нитриды галлия и индия (рис. 7.14, рис. 7.15). Это позволило повысить световую отдачу белых светодиодов до 80-100 лм/Вт.

Рис 7. 14. Внешний вид светодиода серии XLampXR-ELED

Рис 7.15. Светодиод серии XLamp XR-E LED установлен на плате

Надо отметить, что сегодня на базе кристаллов Сrее выпускают свои светодиоды такие крупные производители как OSRAM Opto Semiconductor, Seoul Semiconductor, LedEngin, dison Opto Corporation, Avago Technology и многие другие. В свою очередь, не отстает от лидера и компания Lumileds (Philips), выпустив линейку светодиодов Luxeon® Rebel (рис. 7.16 — рис. 7.19).

Рис 7.16. Внешний вид светодиода Luxeon Rebel AllnGaN

Рис 7.17. Внешний вид светодиода Luxeon Rebel АllnGаР

Рис 7.18. Внутреннее строение светодиодов серии Luxeon Rebel (AllnGaN)

Рис 7.19. Внутреннее строение светодиодов серии Luxeon Rebel (AllnGaP)

Световой поток светодиодов Luxeon® Rebel в частности LXML-PWC1-0100 составляет 100 лм при токе 350 мА и 180 лм при токе 700 мА. Т. е. при токе 350 мА светоотдача составляет приблизительно 100 лм/Вт. Интересные свето диоды для местного и общего освещения выпускает и OSRAM Opto Semiconductor. Световой поток светодиода OSTAR составляет 1000 лм (рис. 7.20).

Рис 7.20. Внешний вид светодиода серии OSTAR

Питание светодиодов

Для того чтобы светодиодное освещение вошло в перечень традиционных источников света помимо увеличения световой отдачи и уменьшения стоимости самих светодиодов необходимо решить еще проблему специализированного электрического питания светодиодов и светодиодных модулей. Вести разговоры о том, что светодиоды будут работать 100 000 часов или хотя бы 10 000 часов без качественного электрического питания, нереально.

Во-первых, блок электропитания должен сохранять работоспособность в течение назначенного временного ресурса порядка 50 000 часов и более, обеспечивая при этом требуемые характеристики.

Во-вторых, питание должно быть стабилизированным по току (идеальный вариант — величина тока должна стабилизироваться по температурной зависимости светоизлучающего кристалла), иметь защиту от импульсов перенапряжения и обратной полярности.

В-третьих, цена всего вышеуказанного не должна существенно превышать стоимость светодиодного модуля.

Рассмотрим более подробно особенности питания белых светодиодов. Как известно, светодиод имеет нелинейную вольт-амперную характеристику с характерной «пяткой» на начальном участке (рис. 7.21).

Рис. 7.21. Вольтамперная характеристика светодиода белого свечения

Как мы видим, светодиод начинает светиться, если на него подано напряжение больше 2,7 В.

Внимание.

При превышении порогового напряжения (выше 3 В) ток через светодиод начинает быстро расти и здесь требуется ограничить ток, стабилизировать его на определенном уровне.

Простейшим ограничителем тока через светодиод является резистор. Существует несколько вариантов схемотехнического включения светодиодов. Они делятся на схемы с параллельным, последовательным и смешанным включением.

Последовательное включение (рис. 7.22) преследует цель либо повысить мощность излучения, либо увеличить излучаемую поверхность.

Рис. 7.22. Схема последовательного включения светодиодов

Недостатками последовательного включения является:

♦ во-первых, с увеличением числа светодиодов увеличивается и напряжение питания;

♦ во-вторых, увеличение числа светодиодов понижает надежность системы, при выходе из строя одного из светодиодов перестают работать все последовательно включенные светодиоды.

При параллельном включении светодиодов через каждый излучатель протекает отдельный ток, задаваемый отдельным токозадающим резистором. На рис. 7.23 показана схема параллельного включения излучающих диодов.

Рис. 7.23. Схема параллельного включения светодиодов

Преимуществом параллельного включения является высокая надежность, так как при выходе из строя одного из излучателей остальные продолжают работать.

Недостатки параллельного включения светодиодов:

♦ каждый светодиод потребляет отдельный ток и повышается энергопотребление;

♦ увеличиваются потери на токозадающих резисторах.

Наиболее эффективным является смешанное (комбинированное) последовательно-параллельное включение, показанное на рис. 7.24. В этом случае число последовательно включенных излучателей ограничено напряжением питания, а число параллельных ветвей выбирается в зависимости от требуемой мощности.

Рис. 7.24. Схема последовательно-параллельного включения светодиодов

Смешанное соединение включает в себя положительные свойства вариантов параллельного и последовательного включения.

В связи с тем, что зрительный аппарат человека является инерционным, довольно часто при питании светодиодов используют импульсный ток. На рис. 7.25 показаны временные диаграммы импульсного тока.

Рис. 7.25. Временные диаграммы импульсного тока

Как уже упоминалось, резистор является элементом, ограничивающий ток, протекающий через светодиод. Но резистор удобно применять, если питающее напряжение постоянно. На практике часто случается, что напряжение не стабильно, например, напряжение аккумуляторной батареи уменьшается при ее разряде довольно в широких приделах. В этом случае широко применяют линейные стабилизаторы тока.

Простейший линейный стабилизатор тока можно собрать на широко распространенных микросхемах типа КР142ЕН12(А), LM317 (и их многочисленных аналогах), как показано на рис. 7.26.

Рис. 7.26. Схема простейшего линейного стабилизатора тока

Резистор R выбирается в пределах 0,25-125 Ом, при этом ток через светодиод определяется выражением

Ivd = 1,25/R.

Схема построения таких стабилизаторов тока отличается простотой (микросхема и один резистор), компактностью и надежностью. Надежность дополнительно обусловлена развитой системой защиты от перегрузок и перегрева, встроенной в микросхему стабилизатора.

Для стабилизации токов от 350 мА и выше можно использовать и более мощные микросхемы линейных регуляторов с малым падением напряжения серий 1083, 1084, 1085 различных производителей либо отечественные аналоги КР142 ЕН 22А / 24А/ 26А.

Но у линейных стабилизаторов тока есть существенные недостатки: низкий КПД; большие потери сильный нагрев при регулировке больших токов.

7.3. Светодиодные лампы

Назначение и примеры исполнения

Светодиодная лампа — осветительный прибор, устанавливаемый в существующий светильник, изначально предназначенный как для установки сменных светодиодных ламп, так и для установки ламп другого типа (люминесцентных, накаливания, галогенных), возможно, с некоторой доработкой.

В настоящее время выпускаются светодиодные лампы практически под все существующие типы цоколей. Лампы выпускаются в основном невысокой мощности (до 20 Вт) и предназначены для установки в бытовые осветительные устройства — настольные светильники, потолочные светильники, бра — как быстрая замена менее экономичных традиционных ламп без изменения дизайна и конструкции. Примеры исполнения и конструктивные элементы светодиодных ламп представлены на рис. 7.27.

Рис. 7.27. Светодиодные лампы:

а — примеры исполнения; б — конструктивные элементы

Производители указывают напряжение питания, потребляемую мощность и цоколя, указывают оттенок белого света (цветовую температуру), срок службы лампы и мощность аналогичной лампы накаливания.

Достоинства и недостатки светодиодных ламп

Достоинства светодиодных ламп:

♦ светодиодная лампа безопасна в работе, т. к. она не требует высокого напряжения. При этом наибольшая температура светодиода и ограждающей арматуры не превысит 60 °C;

♦ наименьшее, по сравнению с любыми другими типами бытовых ламп, потребление электроэнергии (табл. 7.2);

♦ высокая световая отдача, порядка 120 лм/Вт (светоотдача ламп накаливания составляет 10–24 лм/Вт, а люминесцентных ламп — от 60 до 100 лм/Вт);

♦ наивысший, по сравнению с любыми другими лампами освещения, срок службы (40000-50000 часов и более), при условии качественного построения самой светодиодной лампы, применении в ее изготовлении высококачественных материалов, а также соблюдении заданного теплового режима;

♦ получение различных характеристик спектра без использования светофильтров, т. е. по аналогии с лампами накаливания;

♦ прочность и безопасность для пользователей. Светодиодная лампа при случайном падении не разобьется и не будет повреждена, т. е. осколков стекла, характерных для подобной ситуации с любой другой осветительной лампой, не будет. Ее элементы не содержат сколько-нибудь опасных компонентов химического происхождения, присутствующих, к примеру, в люминесцентных лампах;

♦ в спектре излучения светодиодов отсутствует значительные инфракрасное и ультрафиолетовое излучения;

♦ срок службы не зависит от количества включений и отключений. У других ламп количество включений-отключений серьезно влияет на продолжительность их службы;

♦ светодиодные лампы могут работать при изменении напряжения от 80 до 230 В.

Примечание.

Конечно, при снижении напряжения интенсивность свечения измениться, но лампа гореть будет.

Недостатки светодиодных ламп:

♦ наивысшая цена среди аналогичных осветительных ламп;

♦ потребность в отводящем тепло радиаторе;

♦ в отсутствии конденсатора, выравнивающего световой поток светодиодов, наблюдается заметная пульсация света;

♦ световой спектр, генерируемый светодиодами, монохромен и существенно отличается от естественного солнечного освещения. Для смягчения монохромного светового излучения требуется люминофоры специального состава;

♦ генерируемый световой поток узко направлен и требует установки нескольких разнонаправленных ламп или рассеивателя света, однако применение последнего существенно снижает интенсивность освещения.

Основные элементы светодиодной лампы

Рассмотрим устройство светодиодной лампы. Основные элементы современной светодиодной лампы представлены на рис. 7.28.

Рис. 7.28. Устройство светодиодной лампы с цоколем Е27

Светодиодная лампа состоит из рассеивателя, собственно светодиодов, платы, на которую они монтируются, радиатора для охлаждения светодиодов, драйвера, вентиляционных отверстий для циркуляции воздуха, цоколя. Рассмотрим основные элементы современной светодиодной лампы подробнее.

Пускатель-балласт (драйвер)

Это первый и главный компонент светодиодной лампы. Он заключен в пластиковый корпус с вентиляционными отверстиями. Представляет собой электронную схему, служащую для преобразования входного напряжения к напряжению, пригодному для использования в светодиодной лампе.

Типовая схема включения драйвера светодиодной лампы представлена на рис. 7.29.

Рис. 7.29. Типовая схема включения драйвера светодиодной лампы

Дроссели и трансформаторы в этом устройстве использовать практически не представляется возможным из-за их больших размеров, несоизмеримых с размерами корпуса лампы (хотя бывают исключения). Поэтому он содержит мост, мощные конденсаторы, причем, более мощные, чем в схеме балласта люминесцентных ламп.

Драйвер задает определенную частоту для питающего напряжения и тока светодиода. Эта частота питания важна, во-первых, для того чтобы задать определенную яркость свечения, т. к. яркость свечения для светодиода задается «правильно» именно не изменением напряжения, а определенной частотой питания. Во-вторых, это ограничение частоты через драйвер позволят мощному светодиоду дольше «деградировать» (терять выходной световой поток), то есть светодиод проработает дольше.

Типовая принципиальная схема драйвера светодиодной лампы представлена на рис. 7.30.

Рис. 7.30. Типовая принципиальная схема драйвера светодиодной лампы

Долговечность светодиодной лампы во многом определяется наличием и качеством драйвера.

Следует отметить, что требуются вентиляционные отверстия в корпусе балласта. Ведь тепло, вырабатываемое диодами в светодиодных лампах, направлено не наружу, а внутрь корпуса лампы.

Примечание.

Срок службы любой светодиодной лампы зависит с количеством вентиляционных отверстий в корпусе, надежности конденсаторов и стабилитронов, выравнивающих напряжение в случае его перепадов.

Внешний вид драйвера светодиодной лампы представлен на рис. 7.31.

Рис. 7.31. Внешний вид драйвера светодиодной лампы.

Алюминиевый радиатор

В отличие от обычных ламп накаливания, светодиоды не излучают тепло в окружающие пространство, а проводят его в направлении от р-n перехода к теплоотводу в корпусе светодиода (или вывод светодиода, или специальная металлическая пластинка). Поэтому процесс отвода тепла более сложен и специфичен.

Путь отвода тепла состоит из множества тепловых сопротивлений:

♦ «р-n переход — > теплоотвод корпуса»;

♦ «теплоотвод корпуса —» печатная плата»;

♦ «печатная плата — > радиатор»;

♦ «радиатор — > окружающая среда».

Примечание.

Вследствие этого, использование мощных светодиодов связано с высокой вероятностью чрезмерного увеличения температуры перехода, от которой напрямую зависят срок службы, надежность и световые характеристики светодиода.

Данные исследований говорят, что примерно 65–85 % электроэнергии при работе светодиода преобразуется в тепло. Однако, при условии соблюдения рекомендованных производителем светодиодов тепловых режимов, срок службы светодиода может достигать 10 лет.

Внимание.

Если нарушить тепловой режим (обычно это работа с температурой перехода более 120–125 °C), срок службы светодиода может упасть в 10 раз! А при грубом несоблюдении рекомендованных тепловых режимов, например, при включении светодиодов типа emitter без радиатора в течение более 5–7 с, светодиод может выйти из строя уже во время первого включения.

Повышение температуры перехода, кроме того, приводит к снижению яркости свечения и смещению рабочей длины волны. Так же полимер, из которого изготовлен корпус светодиода, нельзя нагревать выше определенного предела, т. к. из-за разности коэффициентов линейного расширения деталей светодиода (контактов, рамки, кристалла, материала линзы), возможен отрыв контактного соединения. Поэтому очень важно максимально рассеять выделяемое светодиодом тепло.

Немаловажный компонент светодиодной лампы — радиатор (рис. 7.32).

Рис. 7.32. Внешний вид радиатора светодиодной лампы

Обычно он изготовлен из алюминия и имеет сложную форму. Его выступающие ребра могут быть расположены вдоль и по спирали, что улучшает отвод тепла. Радиаторы видны и на фото ламп, представленных ранее на рис. 7.27.

Размеры светодиодов слишком малы и не достаточны для самостоятельного отвода тепла, выделяемого им при работе — чем мощнее светодиодная лампа, тем большего размера и площади ей необходим радиатор. Соответственно, внушительный размер алюминиевого радиатора влияет на себестоимость лампы, к тому же мощную светодиодную лампу будет трудно или невозможно установить в обычные светильники — она в них не поместится.

Плата, на которой установлены светодиоды

В большинстве случаев плата выполнена из алюминия. На сторону, обращенную к радиатору, нанесена термопаста, отводящая тепло. Почти 90 % излучения тепла от светодиодов приходится на алюминиевую плату, в которой они установлены. Примеры плат приведены на рис. 7.33.

Рис. 7.33. Платы для установки светодиодов:

а — типа «Звезда»; б — круглая, для установки 7 светодиодов

Платы под сверхяркие светодиоды обычно покрываются черной или белой паяльной маской, чтобы дополнительно увеличить светопоглощение или светоотражение соответственно, что благоприятно сказывается и на температурных режимах и на дизайне светильников.

Медная фольга — используется стандартная для производства печатных плат медная фольга толщиной от 35-350 мкм.

Диэлектрик-препрег — стеклоткань, пропитанная эпоксидными смолами толщиной 50-150 мкм. В качестве препрега может использоваться как обычная эпоксидная стеклоткань FR-4, так и специальный теплопроводящий состав (T-preg), который обладает лучшими теплопроводными и электроизоляционными свойствами. Он представляет собой специальную химически стойкую структуру с высокой теплопроводностью толщиной 75-200 мкм, изготовленного из особого диэлектрика — смеси полимера со специальной керамикой.

Полимер выбирается исходя из его диэлектрических свойств, тогда как керамический наполнитель предназначен для улучшения теплопроводности, благодаря чему материал имеет и отличные диэлектрические свойства, и очень низкое тепловое сопротивление. В платах с металлическим основанием слой диэлектрика — ключевой, поскольку соединяет медь с нижним, металлическим (алюминиевым или медным) базовым, который служит радиатором для всей печатной платы и выполняет функцию проводника тепла от верхнего к нижнему слою — к металлическому основанию.

В конструкции плат с металлическим основанием важную роль играет коэффициент температурного расширения (КТР) материалов подложки. Использование материалов с большим КТР при высоких температурах приводит к возникновению внутренних механических напряжений в структуре.

Примечание.

Поэтому для высокотемпературных применений, где данный параметр критичен, используют материалы с подложкой из низкоуглеродистой стали (толщиной 1 и 2,3 мм) с малым КТР.

Хотя медь обладает лучшими теплопроводными свойствами, алюминий все-таки является самым распространенным материалом для плат с металлическим основанием, так как он более дешевый и, что немаловажно, легкий материал.

Теплопроводность применяемых алюминиевых подложек:

♦ алюминий 1100 (аналог АД) — 222 Вт/мК;

♦ алюминий 5052 (аналог АМг2,5) — 138 Вт/мК;

♦ алюминий 6061 (аналог АД33) — 167 Вт/мК.

На сегодняшний день несколько крупных компаний-производителей термопроводящих электроизолирующих материалов выпускают базовые материалы для изготовления печатных плат с металлическим основанием: Bergquist (США), Totking (Китай), Ruikai (Китай), Laird (Thermagon) (США), Denka (Япония).

Широкий перечень поставляемых материалов с различными характеристиками способны удовлетворить самый взыскательный вкус разработчиков и технологов радиоэлектронной аппаратуры и сулит экономический выигрыш как непосредственно на этапе производства, так и последующей эксплуатации изделий. Сами материалы отвечают требованиям коммерческих и военных стандартов и могут применяться практически в любой области: от бытовых устройств до военной техники.

Большинство технологических процессов изготовления печатных плат с металлическим основанием, таких как травление, нанесение защитной маски, нанесения защитного металлического покрытия (HASL), маркировка, аналогичны процессам изготовления традиционных плат из FR-4 и отличаются только режимами механической обработки контура и сверловки.

Печатные платы на металлическом основании не ограничиваются применением для мощных светодиодов и могут так же использоваться в любом изделии, где важен теплоотвод и габариты. Применение таких плат существенно упрощает проектирование радиоэлектронных устройств, особенно высокомощных, поскольку отвод тепла перестает существенно зависеть от взаимного расположения элементов и свободной площади платы вокруг них: теплота рассеивается через подложку. Исчезает необходимость в дополнительных теплоотводах — радиаторах, шинах и т. п. В итоге возрастает степень интеграции элементов на плате, снижаются ее габариты.

Печатные платы с металлическим основанием имеют много преимуществ по сравнению с обычными платами:

♦ рассеивают тепло без использования дополнительных радиаторов, специальных теплопроводящих паст;

♦ снижают/устраняют необходимость в вентиляторах принудительного воздушного охлаждения;

♦ добавляют механическую жесткость изделию;

♦ повышают степень интеграции элементов высокомощной аппаратуры, работающей с большими токами и напряжениями при высокой рабочей температуре;

♦ уменьшают эффект теплового стресса всех компонентов, тем самым увеличивая продолжительности жизни элементов и долговечности изделия.

Охлаждающие свойства таких плат позволяют проще организовать отвод тепла, что благоприятно сказывается на себестоимости изделий. За счет любой конфигурации контура плат, позволяют значительно сэкономить место в устройстве. Платы имеют отличные характеристики по электромагнитной совместимости и экранированию. Использование таких плат, улучшает надежность устройств, наработку на отказ.

Возможность объединения на одной печатной плате множества светодиодов, монтаж компонентов с помощью стандартных автоматизированных технологий пайки, малая теплоотдача — все это в комплексе позволяет создавать компактные высокоэффективные источники света.

Светодиоды

Обычно используется от пяти до многих десятков светодиодов. Это полупроводниковые приборы, преобразующие электрический ток в световое излучение. Любой светодиод состоит из не проводящей ток подложки, на которую уложен полупроводниковый кристалл. Оба этих элемента заключены в корпус с выводами контактов с одной и линзой из пластика с другой стороны.

Свободное пространство между линзой и кристаллом заполнено бесцветным силиконом, конструкция светодиода закреплена на алюминиевом основании, отводящем тепло и придающем светодиоду большую жесткость.

От качества светодиодов зависит световой поток, генерируемый ими. При построении лампы на дешевых светодиодах ее светоотдача понижается до максимальных 100 лм/Вт и становится равной люминесцентным лампам, т. е. утрачивается важное преимущество светодиодной лампы.

Рассеивающая свет оптика (линзы, рассеиватели)

Для достижения нужного результата применяют различные оптические системы, получая как точечный источник, так и лампу, которая светит во все стороны. Оптика закреплена на внутреннем кольце из алюминия. Производится из матового пластика, служит для равномерного рассеивания светового пучка от светодиодов. Практически не греется.

Примечание.

Задача оптической системы, используемой в паре со светодиодом — как можно более рационально распределить световой поток в пространстве.

Правильно подобранная оптика позволяет существенно увеличить плотность светового потока диода и более точно приспособить его работу для решаемой технической задачи.

На сегодняшний день представленные на рынке оптические системы охватывают достаточно широкий спектр применения светодиода: от точечной индикации до приборов основного освещения.

Примечание.

Оптика позволяет выстроить не только круговой, но и протяженный эллиптический фронт излучения.

Оптические системы делятся на два основных типа: линзовые и отражательные. Все они создают различные диаграммы направленности излучения в пространстве. Параметр, отображаемый диаграммами, есть эффективный телесный угол светового потока, то есть угол, внутри которого распределено не менее 50 % всего излучения.

Типовые варианты диаграмм направленности:

♦ узкая диаграмма с углом эффективного излучения 5-20° (рис. 7.34, а);

♦ средняя диаграмма с утлом эффективного излучения 20–50° (рис. 7.34, б);

♦ широкая диаграмма с углом эффективного излучения от 50° (рис. 7.34, в).

Рис. 7.34. Типовые варианты диаграмм направленности оптических систем:

а — узкая диаграмма с углом эффективного излучения 5-20°; б — средняя диаграмма с углом эффективного излучения 20–50°; в — широкая диаграмма с углом эффективного излучения более 50°

Примечание.

При использовании оптических систем с более широкой диаграммой направленности сила света будет ниже, снизится и освещенность.

Происходит это из-за рассредоточения светового потока на сравнительно большой площади. Следовательно, при выборе следует учитывать зависимость между площадью освещаемой поверхности и значением силы света системы.

Значение силы света при применении одного светодиода недостаточно, разумно применить системы с пятью и более светодиодами.

Важным параметром также является собирательная способность систем. Это отношение светового потока внутри угла эффективного излучения ко всему световому потоку, прошедшему через систему. Выраженная в процентах, эта величина часто обозначается как оптическая эффективность. Хорошим значением эффективности следует считать величины от 75 % и выше.

У линзовых систем, как правило, они меньше. Это связано с тем, что свет, проходя через линзу, дважды пересекает границу раздела двух оптических сред. Поэтому, выбирая систему с узкой или средней направленностью, следует помнить о том, что отражатель может быть эффективнее линзы.

Цоколь

Это стандартный элемент любой лампы, предназначен для вкручивания в патрон светильника (резьбовые цоколи — Ехх) или для вставки в штырьковую систему быстрого соединения ламп (штырьковые цоколи — Gxx).

Резьбовые цоколи — Ехх. Входят в резьбовую систему быстрого соединения ламп, разработанную Томасом Эдисоном в 1909 году:

♦ цоколь Е14 — обозначение Е14 соответствует диаметру резьбы в 14 мм;

♦ цоколь Е27 — обозначение Е27 соответствует диаметру резьбы в 27 мм;

♦ цоколь Е40 — обозначение Е40 соответствует диаметру резьбы в 40 мм.

Штырьковые цоколи — Gxx входят в штырьковую систему быстрого соединения ламп. Цифра указывает на расстояние между центрами штырьков лампы.

Цоколь G4 — распространенный тип цоколя для миниатюрных галогенных ламп декоративного назначения. Расстояние между контактами равно 4,00 мм. Применяется в настольных лампах, люстрах, декоративных светильниках. Распространены также цоколи GU4 и GY4, являющиеся модификациями цоколя G4 для разных стран и имеющие незначительные отклонения в диаметре штырьков, расстоянии между ними. Данный тип цоколя рассчитан на напряжение 12 В.

Цоколь GU5,3 — широко применяемый тип цоколя для галогенных мульти-фацетных рефлекторов (MR) и их светодиодных аналогов. Расстояние между контактами равно 5,33 мм. Данный тип цоколя рассчитан на напряжение 12 В, но в России также широко получили распространение лампы на 220 В.

Цоколь G9 — распространенный тип цоколя для галогенных ламп под декоративные светильники. Имеет две скобы-контакта, расстояние между центрами которых составляет 9,00 мм. Данный тип цоколя рассчитан на напряжение 12 В.

Цоколь GU10 — представляет собой двухштырьковый разъем с утолщениями на конце контактов для поворотного соединения с патроном согласно стандарту IEC (англ. сокр. от International Electrotechnical Commission — международная электротехническая комиссия, МЭК). Расстояние между центрами контактов равно 10 мм. Данный тип цоколя рассчитан на напряжение 220 В.

Цоколь G13 — тип цоколя, применяемый для люминесцентных и светодиодных линейных ламп Т8. Расстояние между контактами составляет 13,00 мм.

Цоколь G53 — тип цоколя, распространенный для подключения ламп-рефлекторов большого диаметра, например AR111. Соединительными контактами являются две Г-образные скобы. Расстояние между контактами равно 53,00 мм. Данный тип соединения также относится к группе штырьковых. Рассчитан на напряжение 12 В.

Цоколь GX53 — представляет собой двухштырьковый разъем с утолщениями на конце контактов для поворотного соединения с патроном. Расстояние между центрами контактов равно 53,00 мм. Данный тип цоколя применяется для плоских круглых ламп под встраиваемые светильники.

Светодиодные лампы фирмы Shine Technologies Limited

Для примера модельного ряда светодиодных ламп рассмотрим светодиодные лампы фирмы Shine Technologies Limited. Shine® является зарегистрированной торговой маркой компании Shine Technologies Limited. Это высокотехнологичные энергосберегающие продукты для освещения, в том числе и несколько классов светодиодных ламп и светильников с ними, светодиодных панелей, светодиодных прожекторов, предназначенных для различных случаев использования. Производятся так же и источники питания для всех изделий, указанных выше.

Направления деятельности компании Shine Technologies Limited (Гонконг) — производство и поставка энергоэффективных источников света для профессионального освещения; декоративного освещения; архитектурного освещения; ландшафтного освещения; промышленного освещения; дорожного освещения; освещения специального назначения.

Светодиодные лампы Shine на основе диодов Сrее представлены на рис. 7.35.

Серия Bullet (рис. 7.35, а). Светодиодные лампы Bullet имеют 5 сверхярких светодиодов и мощный радиатор. Предназначены для общего освещения в открытых светильниках.

Пример. Bullet 8W Е27. Мощность: 8 Вт. Цоколь: Е27. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 75 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Серия Wave (рис. 7.35, б). Светодиодные лампы Wave строением своего корпуса напоминают о волновой природе. Предназначены для общего освещения в открытых светильниках.

Пример. Wave 8W Е27. Мощность: 8 Вт. Цоколь: Е27. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 75 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Серия Volcano (рис. 7.35, в) — это образец минимализма в линейке мощных светодиодных ламп. Форма радиатора ламп этой серии напоминает извергающийся вулкан. Предназначены для общего освещения в открытых светильниках.

Пример. Volcano 4.3W Е27 Мощность: 8 Вт. Цоколь: Е27. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Volcano 4.3W Е27 Мощность: 8 Вт. Цоколь: Е27. Цветовая температура: 2700 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Volcano 6.3W Е27 Мощность: 8 Вт. Цоколь: Е27. Цветовая температура: 2700 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 60 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Рис. 7.35. Габаритные размеры светодиодных ламп Shine на основе диодов Сrее:

а — серия Bullet; б — серия Wave; в — серия Volcano; г — серия Smart; д — серия Arena

Серия Smart (Риc. 7.35, г). Светодиодные лампы Smart — альтернатива галогенным лампам с цоколем GU10. Простая и надежная фиксация, маленькие размеры и высокая мощность дают все основания полагать, что лампы этой модели должны быть в каждом доме. Применяются в открытых светильниках направленного света для подвесных потолков. Идеально подходят для освещения коридоров, холлов и галерей, подсветки витрин, предметов искусства.

Пример. Smart 4.2W GU10; 20°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU10. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Smart 4.2W GU10; 50°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU10. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Серия Arena 12 В и 220 В (рис. 7.35, д). Это серия создана для замены галогенных ламп типа MR 16. Применяются в открытых светильниках направленного света для подвесных потолков. Идеально подходят для освещения коридоров, холлов и галерей, подсветки витрин, предметов искусства.

Пример. Arena 4.2W GU5.3 12V; 20°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Arena 4.2W GU5.3 12V; 20°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3. Цветовая температура: 2700 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Arena 4.2W GU5.3 12V; 50°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Arena 4.2W GU5.3 12V; 50°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3. Цветовая температура: 2700 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Arena 4.2W GU5.3 220V; 20°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Arena 4.2W GU5.3 220V; 20°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3. Цветовая температура: 2700 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Arena 4.2W GU5.3 220V; 50°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Рассмотрим теперь светодиодные лампы Shine профессионального назначения.

Серия AR111 G53. Данная серия ламп (рис. 7.36) предназначена для акцентной подсветки элементов интерьера кафе, ресторанов, галерей и выставок. Конструкция лампы позволяет правильно расставлять акценты в помещении и создавать освещенность исключительно на требуемом участке экспозиции. Лампа зарекомендовала себя на многих европейских выставках. Исполнение лампы AR111 в цоколе G53 и GU10 позволяют использовать ее как в карданных, так и в подвесных светильниках.

Рис. 7.36. Габаритные размеры светодиодных ламп Shine профессионального назначения (серия AR111G53)

Пример. Мощность: 10 Вт. Цоколь: G53. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы накаливания: 50 Вт. Угол пучка: 12°. Срок службы: 40000 часов. Световая сила: 11000 кд. Источник света: Sharp ZENIGATA. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Мощность: 10 Вт. Цоколь: G53. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы накаливания: 50 Вт. Угол пучка: 35°. Срок службы: 40000 часов. Световая сила: 11000 кд. Источник света: Sharp ZENIGATA. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Серия MR16.Лампа Shine MR16 — является самой маленькой в серии ламп Shine® Professional. Благодаря фацетно-параболоидному отражателю КПД этой лампы >95 %, что делает ее одной из самых мощных на рынке светодиодных ламп MR16. Применение: точечная акцентная подсветка, потолочные светильники.

Пример. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 12 В. Тип цоколя: GU5.3. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Источник света: Sharp ZENIGATA. Световая сила: 250 кд. Срок службы: 40000 часов. Угол пучка: 35°. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Рассмотрим декоративные светодиодные лампы Shine.

Рис. 7.37. Внешний вид и габаритные размеры светодиодных ламп Shine декоративных:

а — серия Crystal В Е14; б — серия Crystal В Е27; в — серия Crystal С 4W Е14; г — серия Crystal C5 WE14

Серия Crystal В. Строение радиатора и расположение светодиодных чипов позволяют добиться широкого угла расхождения светового пучка, что делает Crystal идеальным источником света для декоративных светильников и люстр. Лампы с прозрачным стеклом, в первую очередь, подойдут для люстр и светильников закрытого типа. Лампы со стеклом матового типа могут быть использованы абсолютно в любых светильниках и люстрах.

Пример. Crystal В 4W Е14. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура: 3000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е14. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов. Световой поток светильника: 330 лм. Индекс цветопередачи: Ra >= 85. Возможность диммирования: есть.

Пример. Crystal В 4W Е14. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура: 4000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е14. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов. Световой поток светильника: 360 лм. Индекс цветопередачи: Ra >= 85. Возможность диммирования: есть.

Пример. Crystal 4W Е27. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура: 3000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е27. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов. Световой поток светильника: 330 лм. Индекс цветопередачи: Ra >= 85. Возможность диммирования: есть.

Пример. Crystal 4W Е27. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура: 4000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е27. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов. Световой поток светильника: 360 лм. Индекс цветопередачи: Ra >= 85. Возможность диммирования: есть.

Серия Crystal С. Строение радиатора и расположение светодиодных чипов позволяют добиться широкого угла расхождения светового пучка, что делает Crystal идеальным источником света для декоративных светильников и люстр. Лампы с прозрачным стеклом, в первую очередь, подойдут для люстр и светильников закрытого типа. Лампы со стеклом матового типа могут быть использованы абсолютно в любых светильниках и люстрах.

Пример. Crystal С 4W Е14. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура: 3000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е14. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов. Световой поток светильника: 330 лм. Индекс цветопередачи: Ra > =85. Возможность диммирования: есть.

Пример. Crystal С 4W Е14. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура: 4000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е14. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов. Световой поток светильника: 360 лм. Индекс цветопередачи: Ra > = 85. Возможность диммирования: есть.

Пример. Crystal С 5W Е14. Мощность: 5 Вт. Цветовая температура: 2700 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е14. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Срок службы: 25000 часов Угол пучка: 300°. Индекс цветопередачи: Ra > = 85. Световая эффективность: 94 лм/Вт.

Примечание.

Существует еще большое количество серий светодиодных ламп этого производителя. Их характеристики можно найти в Интернете, например, на сайте http://shine.ru/.

Теперь рассмотрим светодиодные панели Shine. Ультратонкие светодиодные панели Shine® — это соединение новаторских инженерных идей с изящными дизайнерскими решениями. Светодиодные панели Shine® за счет высоких показателей равномерности и качественных характеристик освещения создадут непревзойденную цветосветовую среду в любом помещении. Это комфортное освещение премиум-класса. Идеально подойдут для формирования комфортных условий в офисах и общественных зданиях. Могут быть либо встраиваться в потолки различных конфигураций, либо размещаться на стенах горизонтально.

Пример. Светодиодные панели 595 мм. Мощность: 40 Вт. Цветовая температура: 4200 К. Напряжение: 220 В. Источник света: Epistar. Срок службы: 40000 часов. Световой поток светильника: 2450 лм. Индекс цветопередачи: Ra >= 80. Вес: 3 кг

Рис. 7.38. Внешний вид и габаритные размеры светодиодной панели 595 мм

Светодиодные лампы фирмы Philips

Компания Philips представляет инновационные продукты — высококачественные светодиодные лампы серий Econic, Accent, Novallure. Светодиодные лампы сочетают в себе широкие возможности энергосберегающих технологий и превосходное качество света.

Лампы серий Econic, Accent, Novallure универсальны — они прекрасно подходят для стандартных цоколей и могут использоваться как для общего, так и для акцентного, декоративного освещения. При этом они потребляют совсем мало электроэнергии и работают в 25 раз дольше по сравнению с лампами накаливания. Благодаря этому светодиодные источники света окупаются всего за 18 месяцев, а ваш вклад в защиту окружающей среды начинается с первого дня их использования.

Светодиодные лампы Philips сочетают в себе отличные качественные характеристики и великолепный дизайн. Эти лампы уже были номинированы на несколько дизайнерских премий. Econic, Accent и Novallure от Philips — это уникальные лампы для общего и акцентного освещения различных форм и цветов. Теперь вы можете сделать освещение вашего дома экологичным и эстетичным. Характеристики светодиодных ламп фирмы Philips представлены в табл. 7.3.

Светодиодные лампы фирмы OSRAM

OSRAM AG — высокотехнологическая немецкая компания в сфере освещения, с 1978 года является дочерним предприятием концерна Siemens AG. Сейчас входит в сектор «Промышленность» концерна Siemens и является одним из двух ведущих в мире производителей светотехнической продукции. Штаб-квартира — в Мюнхене. Название OSRAM образовано слиянием частей названия металлов осмий (OSmium) и вольфрам (wolfRAM).

На 2010 финансовый год оборот компании составил 4,7 миллиарда евро. 70 % продаж OSRAM составляет энергоэффективная продукция, 5 % — издержки на инновационные исследования и развитие. OSRAM имеет 48 точек производства в 17 странах мира.

Характеристики светодиодных ламп фирмы OSRAM представлены в табл. 7.4.

7.4. Светодиодные ленты

Что такое светодиодная лента

Светодиодные (LED) ленты — один из видов светодиодной продукции, приобретающий все большую популярность, в основном в декоративной подсветке, но также и в функциональном освещении, рекламной подсветке. Они представляют собой тонкую подложку (0,2–0,25мм), на которую установлены светодиоды поверхностного монтажа (называются также SDM LED, SMD светодиоды). Внешний вид светодиодной ленты представлен на рис. 7.39.

Рис. 7.39. Внешний вид светодиодной ленты в бобине

Сейчас в лентах преимущественно применяются светодиоды 3528 — 3,5 мм на 2,8 мм (в дюймах размер 1210), 5050 — 5 мм на 5 мм (5060 и 5055 это тоже самое, учитывается длина выводов).

Менее распространены 1206 и 0805 (в дюймах), боковые серии 335 светодиодной ленты в бобине и более мощные 3014. Кроме 5050, все они содержат по одному светоизлучающему кристаллу. В 5050 их три одинаковых или разноцветных. В этих кристаллах и заключается самое главное отличие. Они сильно различаются по яркости, качеству и стоимости.

Вся лента делится на модули, которые соединены один за другим параллельно.

Схема подключения светодиодов — параллельная. Это дает возможность разрезать ленту на отрезки по линии разреза, указанной на ленте, и каждый модуль будет работать отдельно. Для подключения проводов с обеих сторон модуля есть контактные площадки. Для удобного монтажа светодиодной ленты, как правило, применяется два способа.

Способ 1. На обратную сторону ленты нанесен двусторонний скотч, с помощью которого можно ее приклеить практически к любой поверхности (гипсокартон, металл, стекло, дерево или любой другой, обязательно гладкий, материал).

Способ 2. С помощью специальных клипс, подобранных по размеру ленты.

В общем случае светодиодные ленты представляют собой печатные платы (достаточно тонкие на гибкой основе) с напаянными на них светодиодами под определенным углом рассеивания для обеспечения равномерного освещения.

Подложка изготавливается в двух вариантах: белой и коричневой, для того чтобы больше соответствовать поверхности, на которую устанавливается лента.

Примечание.

В основе светодиодной ленты лежат светодиоды поверхностного монтажа SMD 3528 и SMD 5050, где цифры — размеры светодиодного модуля 35 мм х 28 мм и 50 мм х 50 мм, соответственно.

Гибкие светодиодные ленты имеют и негибкую альтернативу: светодиодные полосы, линейки.

Характер применения светодиодных лент ограничен скорее фантазией потребителя, чем собственно техническими характеристиками лент. За счет развития технологий SMD светодиодов, LED ленты приобрели характеристики, дающие им заметное преимущество в сравнении с другими источниками света.

Сфера применения светодиодных лент очень широка. Рассмотрим примеры.

В автомобильном тюнинге: подсветка в салоне и багажнике; подсветка днища; светодиодные реснички в фарах.

В наружной рекламе: обозначение контуров рекламных конструкций; освещение надписей и букв; создание цветовых рисунков; освещение полок и витрин в магазинах.

Мебельное освещение: подсветка в шкафах-купе; подсветка полок; подсветка торцов стеклянных конструкций.

Световой дизайн вне помещений: подсветка контуров зданий; световое акцентирование архитектурных элементов; подсветка фонтанов и бассейнов.

Световой дизайн интерьеров: подсветка подвесных и натяжных потолков; подсветка арок и ниш; напольная подсветка; подсветка периметров помещений.

Достоинства светодиодных лент

Светодиодная лента представляет собой инновацию в области осветительной и декоративной продукции. Современные системы освещения начали переходить на подсветку и освещение именно с использованием светодиодной ленты на основе планарных светодиодов. Ведь это универсальный материал, который может применяться там, где необходим свет и подсветка, а это бесчисленное множество решений.

Достоинства светодиодных лент:

♦ безопасность использования (низкое напряжение питания 12 (24) В);

♦ возможность выбора цвета свечения ленты или, при использовании RGB ленты, смена цветов свечения, многоцветная светодиодная LED лента при соответствующем управлении контроллером способна, кроме основных цветов, воспроизвести любые оттенки спектра;

♦ возможность использований некоторых лент даже в самых неблагоприятных условиях (светодиодные ленты с высокой пыле- и влагозащищенностью);

♦ дешевая и технически более совершенная альтернатива неоновым лампам;

♦ все положительные стороны использования светодиодов, как источников света (отсутствие мерцания, отсутствие ИК составляющей в световом спектре, высокая яркость и угол свечения);

♦ гибкость и простота монтажа (установка ленты не подразумевает под собой сверление отверстий, для установки необходимо минимальное пространство);

♦ длительный срок службы (до 50 000 часов работы) при правильной установке, и питании;

♦ срок службы во много раз увеличивает интервалы обслуживания системы освещения на базе светодиодной ленты;

♦ низкое энергопотребление.

Благодаря своим преимуществам, светодиодная лента многофункциональна и может использоваться также для домашнего и уличного освещения. Сейчас светодиодная лента с успехом заменила неоновые лампы в наружной рекламе и подсветке автомобилей.

Абсолютное большинство лент запитываются от 12 В. Дома это — блок питания. В машине можно подключать напрямую от бортовой сети. Ленту можно резать обычными ножницами по линиям разреза (шаг линий разреза в зависимости от типа ленты бывает, например, 2,5,5,10 см). По обоим краям от этой линии остаются клеммы, к которым подключаются провода.

Устройство и внутренняя схема светодиодной ленты

На гибкой пластиковой ленте длиной до 5 м находиться тонкие медные токопроводящие дорожки требуемой конфигурации. К дорожкам припаиваются светодиоды типа SMD3528 или SMD5050 и токоограничивающие SMD резисторы типа Р1-12 мощностью 0,125 Вт (рис. 7.40).

Рис. 7.40. Структура светодиодной ленты

Примечание.

Обратите внимание, что в обозначении светодиода заложен его размер, например, SMD5050 имеет размер 5,0 ммх5,0 мм.

При питающем напряжении 12 В устанавливается три последовательно соединенных светодиода и один или несколько токоограничивающих резисторов. Количество резисторов определяется в зависимости от величины мощности, рассеиваемой на них.

Примечание.

Резистор может стоять в любом месте схемы: и со стороны подвода плюса, и со стороны минуса и между любыми светодиодами.

Маркировка резисторов. Расшифровать маркировку просто. Она обозначается трехзначным числом. Последняя цифра в числе говорит, сколько нулей нужно приписать к первым двум цифрам. Например, на резисторе нанесена маркировка 153, значит, нужно к 15 приписать 3 нуля, получим 15000 Ом.

Если на резисторе нанесена маркировка в виде числа 151 (рис. 7.41), то это означает, что номинал резистора составляет 150 Ом.

Рис. 7.41. Секция светодиодной ленты

Рассмотрим устройство и внутреннюю схему ленты на примере гибкой светодиодной ленты серии ID (ID-R, ID-G, ID-B, ID-Y, ID-W, ID-WW, ID-RGB).

Одноцветная светодиодная лента (рис. 7.42,а) состоит из модулей на гибкой печатной плате, покрытой с обратной стороны липким скотчем ЗМ.

Рис. 7.42. Устройство и внутрення схема светодиодных лент

а — одноцветной; б — многоцветной, RGB

Модуль имеет размеры 8x50 мм, содержит три последовательно включенных диода. Питание 12 вольт постоянного тока. Модуль можно отделить от целого куска при помощи ножниц или ножа.

Лента ID-RGB (рис. 7.42,б) состоит из модулей размером 10х 100 мм. из трех светодиодов, имеющих в своем корпусе 3 кристалла (красного, синего и зеленого свечения). Используя с RGB лентой специальный контроллер, можно получить дополнительные цвета.

Характеристики этих лент представлены в табл. 7.5.

Основные категории светодиодных лент на рынке

«Стандартная» белая светодиодная лента сделана на надежных чипах «epistar» с яркостью 4–5 люмен. Яркость одного метра 3528 (60), соответственно, 240–300 лм. Деградация не превышает 2 % за 1000 часов.

«Бюджетная» лента сделана на «китайских» чипах с яркостью 3–3,5 люмена (бывает и 2,5). Яркость одного метра 180–210 лм. Деградация — 10–30 % за 1000 часов. Кроме того, светодиоды с такими кристаллами, как правило, не проходят должный выходной контроль и довольно часто выходят из строя из-за обрыва внутренних связей. Хотя стоит отметить, что брака у хороших китайских производителей стало заметно меньше.

«Качественная» светодиодная лента сделана на чипах уровня «epistar» с яркостью 5–6 люмен. Эти чипы используются при производстве большинства качественной китайской осветительной техники. Яркость 3528 (60) до 360 люмен с одного метра. Деградация не превышает 1 % за 1000 часов. Стоимость таких чипов на 30 % выше, чем у «стандартных».

Лента класса «Premium». Делается только по заказу. Используются лучшие чипы с яркостью 7–8 люмен. До 480 люмен с одного метра! Дороже «стандартных» на 50-100 %.

Вывод.

При наличии одинаковой гибкой печатной платы потребление энергии у всех этих лент будет одинаковое. Поэтому, чтобы осветить определенный участок с одинаковой яркостью потребуется либо одна качественная лента, либо как минимум две «бюджетных» ленты с блоком питания двойной мощности, стоимость которого сопоставима со стоимость ленты (по данным http://wwwxomplar.ru/).

Однако качество печатной платы бывает тоже разным и определяется не цветом маски (белой, желтой или черной), а толщиной и способом нанесения медных проводников. В качественной печатной платы используется прокатная медь, как на стандартных печатных платах толщиной 35 мкм.

Она имеет относительно низкое удельное сопротивление, поэтому:

♦ падение напряжения по длине ленты невелико;

♦ все светодиоды светят почти одинаково, особенно, если ленту подключить с двух сторон.

В бюджетных лентах (не всех) медь наносится методом диффузного напыления. Она имеет маленькую толщину и неоднородную структуру и, как следствие, высокое удельное сопротивление. Падение напряжения по длине такой ленты очень значительно, и уменьшение яркости светодиодов может достигать 70 %.

Потребление энергии у такой ленты, подключенной с одной стороны, может вдвое отличаться от расчетной.

Пример.

Лента 5050 (60) потребляет при подключении с одной стороны всего 35–38 Вт (расчетная 72 Вт, 3528 (60) 15–18 Вт (расчетная 24 Вт). Такую ленту обязательно следует подключать с двух сторон.

Но если производитель поставит резисторы меньшего номинала (например, 100 Ом вместо 150 Ом), то потребление возрастет вдвое. У такой ленты разница в яркости свечения по длине будет еще больше.

Лента с большим количеством светодиодов на метр обладает пропорционально большей яркостью (при подключении с двух сторон).

Примечание.

Один светодиод 5050 можно считать как три светодиода 3528 в одном корпусе. Только не стоит забывать о качестве кристалла. Чем выше потребляемая мощность ленты, тем больше потери по ее длине.

Обозначение светодиодных лент

Тип ленты и ее элементов: S — в основе ленты используется тип светодиодов SMD; К — тип светодиода SMD3528; Н — тип светодиода SMD5050; 30–30 шт. светодиодов на метр; 60–60 шт. светодиодов на метр; G — не влагозащищенная лента (IP 41); F — влагозащищенная лента (IP 65).

Цвета: R — красный цвет; G — зеленый цвет; В — синий цвет; Y — желтый цвет; W — белый цвет; WW — теплый белый цвет; RGB — полноцветный.

Пример.

SH60F-WW — светодиодная лента SMD5050, 60 шт. светодиодов на метр, влагозащищенная (IP 65), цвет теплый белый.

SK30G-3B Светодиодная лента 3528 SMD, 8мм, 5 м в катушке, 30 светодиодов на метр, 2,4 Вт на метр, DC 12 В, синий, серия 3.

SK30G-3Y Светодиодная лента 3528 SMD, 8мм, 5 м в катушке, 30 светодиодов на метр, 2,4 Вт на метр, DC 12 В, желтый, серия 3.

SK30G-3G Светодиодная лента 3528 SMD, 8мм, 5 м в катушке, 30 светодиодов на метр, 2,4 Вт на метр, DC 12 В, зеленый, серия 3.

SK30G-3R Светодиодная лента 3528 SMD, 8мм, 5 м в катушке, 30 светодиодов на метр, 2,4 Вт на метр, DC 12 В, красный, серия 3.

SK30G-3W Светодиодная лента 3528 SMD, 8мм, 5 м в катушке, 30 светодиодов на метр, 2,4 Вт на метр, DC 12 В, белый, серия 3.

SK30G-3WW Светодиодная лента 3528 SMD, 8мм, 5 м в катушке, 30 светодиодов на метр, 2,4 Вт на метр, DC 12B, теплый белый, серия 3.

Характеристики светодиодных лент

Основные характеристики описывают ленту в целом, позволяют сделать расчеты и выбрать необходимую светодиодную ленту.

Цветность: светодиоды одноцветные либо многоцветные (RGB).

Степень влагозащищенности: без защиты от влаги (IP20) и с разной степенью защиты от попадания пыли и влаги (например, IP65, IP68).

Количество светодиодов на 1 метр: от 30 до 240 и больше.

Размер светодиодов: наиболее распространены 3,5x2,8 мм и 5,0x5,0 мм.

Расположение диодов на основе: однорядное или двухрядное.

Световой поток, лм/диод: зависит от количества светодиодов и их световых характеристик, причем яркость обычно указывается именно для белого света, так как у других цветов яркость колеблется из-за разной длины волны.

Рабочее напряжение ленты: 5,12 или 24 В. Также лента может быть прямого включения на 220 В.

Существует также ряд дополнительных характеристик, которые также важно учитывать при выборе светодиодной ленты. Например: цвет основания ленты, качество, влагозащитные и термостойкие качества клеевого скотча.

Разновидности популярных SMD светодиодов для светодиодных лент

В основе большинства лент используются светодиоды SMD 3528 или SMD 5050. Они надежные, не греются, светят очень ярко и дают очень насыщенный цвет. Светодиоды 3528 состоят из одного кристалла и существенно уступают в яркости диодам марки 5050, в каждом из которых стоит 3 кристалла.

Срок службы SMD светодиодов по заявлению производителей составляет не менее 80000 часов. Воспользовавшись справочными данными из табл. 7.6 (http://ydoma.info) можно рассчитать и оценить их светотехнические возможности.

Примечание.

Угол свечения всех этих светодиодов составляет 120–140 град

Разновидности светодиодных лент по количеству и типу светодиодов

По количеству цветов. Ленты выпускаются как одноцветные (белого, теплого белого, красного, зеленого, синего, желтого свечения), так и многоцветные RGB (три цвета, для которых понадобится контроллер). Основная разница очевидна из названия. Если в первом случае лента будет светить всегда одним и тем же цветом, то во втором у вас будет возможность переключать цвета нажатием кнопки на пульте. Также многоцветная лента может иметь различные световые эффекты (например, работать как светомузыка). Количество и тип эффектов зависит от того, к какому контроллеру она подключена.

По плотности размещения SMD светодиодов. Яркость свечения светодиодной ленты зависит не только от типа установленных светодиодов, но и от их количества. За единицу измерения принято считать количество светодиодов, установленных на один метр длины ленты. Чем светодиодов больше, тем, естественно, световой поток будет тоже больше.

Этот параметр позволяет подобрать необходимый тип ленты для разных задач. В целом на метре бывает от 30 до 240 SMD светодиодов. Примеры структуры основных светодиодных лент представлены на рис. 7.43.

Рис. 7.43. Примеры структуры основных светодиодных лент

Обычно количество светодиодов на метр длины ленты составляет:

♦ для светодиодных лент, рассчитанных на питающее напряжение 12 В, — от 30 до 120 шт.;

♦ для светодиодных лент, рассчитанных на питающее напряжение 24 В, — до 240 шт. на метр (в таких лентах светодиоды размещены параллельно в два ряда).

Конечно же, плотность размещения диодов — главный критерий цены ленты.

На что влияет количество диодов на метр? Во-первых, — на яркость, во-вторых, — на потребляемую мощность, в-третьих, — на стоимость.

Внимание.

Существует один небольшой нюанс, на который следует обратить внимание: если на метре ленты сосредоточено более 60 диодов, то такая лента будет нагреваться. Это нужно учесть. Для того чтобы такая светодиодная лента служила долго и надежно, необходимо при монтаже крепить ленту к алюминиевому профилю, стеклу, керамике, то есть к поверхностям, хорошо проводящим тепло, чтобы не произошло перегрева ленты.

К выбору этого параметра нужно подходить с позиции «необходимо и достаточно». Например, на метре ленты имеется 30 светодиодов, следовательно, расстояние между ними составляет 3,3 см, что в подавляющем числе случаев вполне достаточно.

Примечание.

Чем больше светодиодов на метре длины светодиодной ленты, тем мощнее потребуется блок питания и дороже обойдется покупка.

Разновидности светодиодных лент по направленности свечения

Светодиодные ленты можно разделить на две группы по направленности свечения светодиодов, установленных на полосу:

♦ бокового излучения;

♦ фронтального излучения.

В светодиодных лентах фронтального излучения используются SMD светодиоды, устанавливаемые на подложку, направление свечения — перпендикулярно плоскости самой подложки.

Фронтальные светодиодные ленты получили широкое применение:

♦ в дизайне интерьера и экстерьера;

♦ в автомобильной подсветке (подсветка днищ, салона, панели приборов);

♦ в рекламном освещении (подсветке рекламных конструкций);

♦ при изготовлении линейных светильников.

На современном рынке фронтальные светодиодные ленты представлены в основном на основе двух серий светодиодов: 3528, 5050.

Ленты на SMD 5050 более яркие за счет того, что светодиоды в них 3-х кристальные. Оба вида лент можно разделить по количеству светодиодов на метр ленты: SMD 3528 — 60,120,240 LED/м, SMD 5050 — 30, 60 LED/м.

Существуют также светодиодные полосы на светодиодах 5060 и 3020. Они встречаются намного реже, но имеют лучшие характеристики, например, более сильный световой поток.

Яркие ленты на светодиодах SMD3020. При плотности 120 светодиодов/метр, такая лента дает световой поток в 1020 лм на 1 м. При этом свечение ленты — равномерное, без видимых пучков света от отдельных светодиодов.

В лентах бокового свечения используются светодиоды как SMD, так и выводные, которые направлены вдоль плоскости ленты.

Представленная на рис. 7.44 лента DIP LED IP 65 — очень гибкая в поперечном направлении, идеально подходит для создания надписей и рисунков. Размер — 960x6,8x12 мм. Рабочее напряжение 12 В DC. Ток — 0,64 А/м. Потребление — 7,7 Вт/м. IP65.

Рис. 7.44. Внешний вид светодиодной ленты DIP LED IP 65

Конструктивно лента выполнена в виде шлейфа, защищенного полуматовым силиконовым слоем, создающим равномерное распределение света. Электрическая схема позволяет производить порезку ленты кратно трем светодиодам. Крепление к поверхности осуществляется при помощи специальных Т-образных элементов, в которые устанавливается светодиодная лента или с помощью двустороннего скотча. Доступные цвета: холодный белый, теплый белый, красный, зеленый, синий, желтый. Количество светодиодов в ленте 96 штук.

Светодиодные ленты бокового свечения представлены в основном на выводных (DIP) светодиодах диаметром 5 и 4,8 мм, а также на SMD светодиодах: ЗОЮ, 335, 300,600.

Использование лент бокового свечения актуально:

♦ при необходимости направить свет параллельно поверхности, к которой крепится лента;

♦ в случаях установки ленты в небольших отверстиях, к примеру, при подсветке рекламных конструкций, когда необходимо выделить изделие по контуру.

Хочется отметить отельным пунктом светодиодную ленту бокового свечения типа DWF. Он применяется внутри и снаружи помещений. Используется для подсветки, обозначения контуров, букв и прочих элементов.

Характеристики. Количество диодов в ленте — 96, длина ленты — 1 м. Угол свечения — 80 град. Питание — 12 В. Потребляемый ток — 0,6 А. Потребляемая мощность — 7,8 Вт. Степень защиты: IP67. Остальная информация приведена в табл. 7.7 и на рис. 7.45.

Рис. 7.45. Вид и размеры ленту бокового свечения типа DWF

Гибкая в поперечном направлении, она идеально подходит для создания надписей и рисунков. Эта модель ленты приглянулась автолюбителям, с помощью которой они производят переделку фар и фонарей автомобилей. Устанавливают реснички, кольца, дуги и прочие криволинейные элементы.

Подключение ленты и расчет мощности блока питания производится, так же как и в лентах фронтального свечения.

Разновидности светодиодных лент по яркости свечения

Светодиодные ленты серии 3 (менее яркие). Это светодиодные ленты со световым потоком до 240 лм/м для SMD3528 и до 760 лм/м для SMD5050.

Применяются в областях, где нет необходимости в высоком световом потоке или замене на альтернативные источники освещения: подсветка мебели, открытых ниш и т. д.

Светодиодные ленты серии 5 (более яркие). Это светодиодные ленты со световым потоком до 360 лм/м для SMD3528 и до 1080 лм/м для SMD5050.

Применяются в областях, где есть необходимость в высоком световом потоке или замене на альтернативные источники освещения: основная подсветка помещения, закарнизная подсветка, декоративная подсветка зданий, наружная автомобильная подсветка, подсветка лайт-боксов и т. д.

На заводах при производстве светодиоды тестируются и сортируются по яркости. Лучшие светодиоды идут для производства качественной осветительной техники, слабые — для индикации, подсветки ЖК-панелей и других приложений, не требующих высокой эффективности и, в том числе, на светодиодные ленты.

Кроме того, светодиоды с низкоэффективными кристаллами имеют более высокую деградацию светового потока (падение яркости со временем), так как выделяют больше тепла. Но если это кристаллы известных производителей CREE, EPISTAR и т. д., то эта разница незначительна. Такая стандартная лента с хорошими чипами прослужит долго, хоть и светит и не очень ярко.

Стандартная яркость 1 чипа 4–5 люмен при номинальном токе. Высокая яркость 5–6 люмен, а самая низкая 3–4 люмена на чип. При одинаковом потреблении энергии.

Яркость легко проверяется люксметром. Но на глаз трудно заметить различие в яркости менее 30 %. При этом эта разница не кажется столь значительной. Однако в готовом изделии или на потолке разница в освещенности заметна сильно. Главное, чтобы было с чем сравнить.

Диапазон потребляемых мощностей

Диапазон потребляемых мощностей составляет:

♦ для светодиода SMD 3528: 2,4Вт/м (30 светодиодов на метр); 4,8 Вт/м (60 светодиодов на метр); 9,6 Вт/м (120 светодиодов на метр); 19,6 Вт/м (240 светодиодов на метр).

♦ для светодиода SMD 5050: 7,2 Вт/м (30 светодиодов на метр); 14,4 Вт/м (60 светодиодов на метр); 28,8 Вт/м (120 светодиодов на метр).

Есть возможность выбора светодиодной ленты с классом защиты по IP33 (для обыкновенных помещений), IP65 (для помещений с повышенной влажностью) и IP67 (для установки на улице, в бассейне).

Окончательным параметром является, описанная выше, яркость: серия 3 — яркая светодиодная лента; серия 5 — светодиодная лента повышенной яркости.

Цветовая гамма светодиодных лент

Монохромные ленты. Цветовая гамма светодиодных лент представлена основными цветами (белый, красный, синий, желтый, зеленый) и RGB лентами. Белый цвет разделяют по цветовой температуре: холодный белый (2670–3800 К), нейтральный белый (3800–5000 К), теплый белый (5000-10000 К).

Универсальные RGB ленты с установленными трехкристальными светодиодами разных цветов (R+G+B), могут менять цвет свечения.

Для управления цветами RGB устройств используются RGB контроллеры и DMX контроллеры.

По организации излучения света RGB светодиодные ленты бывают двух типов.

У первого типа ленты используются светодиоды LED-R-SMD3528 или LED-R-SMD5050 (красный), LED-G-SMD3528 или LED-G-SMD5050 (зеленый) и LED-B-SMD3528 или LED-B-SMD5050 (синий), припаянные по три штуки рядом повторяющимися триадами по всей длине ленты.

Изменение цвета свечения ленты достигается групповым изменением интенсивности свечения светодиодов каждого цвета. Такие светодиодные ленты хорошо подойдут для подсветки интерьера в случаях, когда светодиоды спрятаны от глаз человека. Если светодиоды будут видны, то изменение цвета свечения будет менее эффективным.

R, G и В светодиоды серии SMD3528 имеют размер 3,5x2,8 мм и излучают световой поток от 0,6 до 2,2 люменов, в зависимости от цвета свечения. Светодиоды серии SMD5050 по размеру больше, их размер 5x5 мм и, соответственно, светят ярче, световой поток составляет в зависимости от цвета свечения от 2 до 8 люменов.

Примечание.

Поэтому по размеру припаянных светодиодов на ленте, даже не зная технических характеристик, легко определить, какая из них будет светить ярче.

Во втором типе лент применяются RGB светодиоды серии LED-RGB-SMD3528 или LED-RGB-SMD5050. Отличительная особенность этих светодиодов в том, что в одном корпусе смонтированы сразу три светодиода — красный, зеленый и синий. Поэтому световой поток у таких светодиодов намного меньше. Он составляет:

♦ у LED-RGB-SMD3528 всего 0,3–1,6 люменов;

♦ у LED-RGB-SMD5050 всего 0,6–2,5 люменов.

Но благодаря тому, что излучатели цветов расположены практически в одной точке, достигнута высокая эффективность градации цветов. Это позволяет светодиодные ленты такого типа использовать в создании светового дизайна без ограничений.

Для настройки и запоминания цвета свечения используются RGB тестеры. На данный момент на рынке представлен обширный выбор RGB и DMX контроллеров:

♦ простые с несколькими программами смены цветов;

♦ сложные, с пультом управления (либо по ИК каналу, либо радио пультом), с возможностью настройки яркости свечения каждого канала RGB в отдельности.

RGB тестер (рис. 7.46) — разработка компании LED Design.

Небольшое устройство (119x60x28 мм) позволяет настроить яркость свечения каждого канала в отдельности либо отсканировать эти значения и запомнить.

Рис. 7.46. Внешний вид и назначение кнопок управления RGB тестера фирмы LED Design

Технические характеристики: напряжение питания — 12 В; число каналов — 3; подключение светодиодных RGB источников света по схеме с общим анодом; максимальный ток нагрузки на канал — ЗА; количество цветов, которое может быть получено при помощи данного устройства — 16x106; цифровая индикация яркости каждого цвета по трем каналам; число ячеек памяти — макс 30.

Основные функции тестера:

♦ точная ручная настройка цвета при помощи соответствующих кнопок по трем отдельным каналам (красный, зеленый, синий);

♦ автоматическое сканирование цвета в диапазоне 16 миллионов цветов;

♦ запоминание любого цвета в отдельной ячейке памяти (до 30 ячеек) для последующего просмотра;

♦ визуальный контроль RGB составляющих выбранного цвета при помощи трех трехразрядных индикаторов (по числу каналов);

♦ функция очистки запомненных цветов;

♦ возможность выбирать и редактировать любой цвет из памяти с последующим запоминанием изменений;

♦ долговременная память цветов после выключения питания.

К разъему подключить RGB ленту или светодиод в соответствии со схемой (рис. 7.47).

Рис. 7.47. Схема подключения RGB ленты к тестеру

Таким образом, RGB тестер позволяет увидеть ожидаемый результат после проектирования и окончательного выполнения работ по декоративной подсветке интерьера или фасада.

Подробную инструкцию по использованию можно найти, например, по адресу http:/Aeddesign.com.ua/.

Разновидности светодиодных лент от воздействия влаги и пыли

Лента без защиты от влаги имеет категорию IP20. Влагонезащищенные светодиодные ленты можно применять только в сухих помещениях. При необходимости сделать освещение или подсветку во влажных помещениях или вне помещения, применяют ленты влагозащитного и влагостойкого исполнения.

Влагозащищенные светодиодные ленты предназначены для эксплуатации в помещениях с повышенной влажностью (ванные комнаты, бани, фасады зданий, где исключено прямое попадание воды на ленту). Влагозащищенные светодиодные ленты можно использовать без ограничений для наружной рекламы, светового украшения улиц и зданий.

Влагостойкие ленты предназначены для работы непосредственно в водной среде, например, в аквариуме, их можно разместить для подсветки на дне бассейна. В них светодиодная лента полностью герметизирована силиконом, поэтому светодиоды и резисторы надежно защищены от воздействия воды.

Примечание.

При выборе влагозощищенной ленты следует учитывать, что часть светового потока при прохождении через слой силикона теряется.

Разрезать на части можно только светодиодные ленты, не защищенные от влаги, то есть только те, которые предназначены для эксплуатации в помещениях.

Внимание.

Влагозащищенные и влагостойкие светодиодные ленты, без последующей герметизации, разрезать недопустимо.

Для устранения этого недостатка созданы водостойкие светодиодные модули, позволяющие осуществлять подсветку интерьера и световую рекламу легко быстро и надежно. Область применения светодиодных модулей на практике ограничена только фантазией человека.

Особенно удобны модули для подсветки в автомобиле. Достаточно подключить через предохранитель к бортовой сети и приклеить, или закрепить саморезами модуль внутри салона автомобиля или с наружной его стороны.

Конструкция светодиодных модулей (рис. 7.48) представляет собой неглубокую кроватку из пластмассы или металла, в которой установлена печатная плата со светодиодами. Сверху плата залита прозрачным силиконом. Таким образом, обеспечивается защита от воздействия влаги и брызг воды.

Рис. 7.48. Внешний вид водостойкого светодиодного модуля, белого свечения на SMD3528

Светодиоды подключены по такой же схеме, как и в светодиодной ленте. На внешней стороне дна кроватки имеется липкий слой, открыв который удалением защитной пленки, модуль можно фиксировать на любой плоской поверхности.

Предусмотрена возможность крепления за проушины модулей с помощью саморезов. Все светотехнические и электрические расчеты для светодиодной ленты справедливы и для светодиодных модулей.

Прямоугольные светодиодные модули продаются в виде блоков. Модули легко отделяются от блока по одному или группами.

Электрически все модули уже соединены между собой. Достаточно подать питание на любой крайний из них, и засветятся светодиоды на всех модулях. Блоки можно наращивать в любом количестве, соединяя их параллельно.

В продаже существуют комплекты ленты основных разновидностей защиты от воды или влаги.

Степень защиты IP65. Представляет собой полую прямоугольную оболочку из силикона, в котором находится лента. Для крепления к поверхности может применяться как двухсторонний скотч, так и специальные клипсы. В комплект входит набор клипс, торцевых заглушек и тюбик с силиконом для герметизации отрезанных участков.

Степень защиты IP67. Представляет собой прозрачный материал, который наносится на верхний слой ленты, заливая светодиоды, и токопроводящие дорожки, и защищая тем самым от внешних воздействий.

Степень защиты IP68. Представляет собой п-образную подложку, в которую помещена лента, а верхний лицевой слой залит прозрачным силиконом. Ленты с любым типом влагозащиты могут применяться как внутри, так и с наружи помещений. Такие ленты могут использоваться непосредственно в водной среде, подсветках фонтанов и бассейнов.

Примечание.

Каждый тип незащищенной ленты соответствует такой же ленте, но защищенной. Это соответствие можно увидеть в табл. 7.8.

Типом влагозащищенной ленты, у которой нет аналога без защиты, является 0508WF. Вид защиты у нее соответствует типу В. Особенностью является применение в данной модели светодиодов 0508, а также сплошной черной или белой основы. Эта лента имеет очень эстетичный внешний вид. Поэтому может применяться на открытых участках в оформлении интерьера или рекламы. Благодаря широкому углу свечения диода и прозрачной заливке, испускаемый лентой свет мягкий, рассеянный и приятный для глаз.

Разновидности светодиодных лент по цвету подложки

Светодиодные ленты различаются цветом подложки (гибкой печатной платы). В большинстве своем они имеют 3 цвета подложки: белый, желтый и черный, который встречается редко. Цвет печатной платы имеет значение лишь с эстетической точки зрения, на характеристики самой светодиодной ленты он не влияет.

Наиболее популярные светодиодные ленты на основе светодиода SMD 3528

Светодиод SMD 3528 — это небольшой источник света, внутри которого расположен один светоизлучающий кристалл, световой поток такого диода варьируется в пределах от 3 до 6 люмен, в зависимости от качества конкретного светодиода. Номинальный ток всех разновидностей составляет 0,02 А, а угол рассеивания — 120 град. Остальные характеристики представлены в табл. 7.9.

SMD (Surface-mount device) — устройства поверхностного монтажа, т. е. это описание того, как крепятся светодиоды на подложку. На рис. 7.49 представлены геометрические размеры светодиода SMD 3528. На рис. 7.50 — внешний вид светодиода. На рис. 7.51 — светодиод, установленный на ленте.

Рис. 7.49. Геометрические размеры и схемное обозначение светодиода SMD 3528

Рис. 7.50.Внешние виды светодиода SMD 3528 сверху и снизу

Рис. 7.51. Светодиод SMD 3528, установленный на ленте

Светодиодная лента с SMD 3528: 30 светодиодов на метр. Яркость каждого такого светодиода — 5 лм для белого цвета. В метре такой ленты располагается 30 светодиодов. Они расположены через каждые 33 мм. Яркость метра такой ленты — 150 лм (30 светодиодов х 5 лм). Эта лента не влагозащищенная, она не залита силиконом. Плюс при этом только один — меньшая цена.

Сама лента состоит из металлической подложки. В ней проходит 3 провода: общий плюс, общий минус и перемычка между светодиодами в блоке. Каждый блок состоит из трех светодиодов. Связано это, в первую очередь, с напряжением питания: при питании в 12 В и трех светодиодах, последовательно соединенных, на каждый светодиод подается 4 В, что является нормальным напряжением.

Именно поэтому светодиодную ленту можно резать только по 3 светодиода. Ведь если разорвать блок, цепь из трех светодиодов порвется (и в том месте нет специальной площадки для подключения 12 В). При этом можно заметить резистор, обозначенный «R2». Он обязательно расположен в каждом блоке и служит для защиты светодиодов от сгорания (ограничение по току). Стоить отметить, что данная лента обладает наименьшим энергопотреблением: 2,4 Вт на 1 м.

Все ленты поставляются в бобинах по 5 м. Ширина такой ленты — 8 мм. С задней стороны к ленте приклеен двухсторонний скотч, который позволяет быстро и легко закрепить ленту в необходимом месте.

Светодиодная лента с поддержкой RGB режима на светодиодах SMD 3528: 60 светодиодов на метр. Светодиоды располагаются каждые 17 мм. Яркость ленты — 300 лм на метр. Потребляемая мощность — 4,8 Вт (в два раза больше предыдущей). При этом данная лента исполнена с поддержкой RGB режима работы (Red — красный, Green — зеленый, Blue — голубой).

Примечание.

Особенностью является то, что резать такую ленту можно каждые 9 диодов (3 цвета по 3 светодиода).

В каждом таком блоке будет находиться по 3 резистора (по одному на каждый цвет). При плавном переключении цвета будет заметна «зернистость» ленты. Но при этом мы получаем наименьшую цену RGB ленты. В месте отреза у RGB ленты: все цвета подписаны.

Внимание.

Не следует забывать, что у светодиодных лент плюс «+» является общим, а минус «-» подается на каждый цвет свой (а не наоборот!).

Ширина ленты так же 10 мм. Каждая лента поставляется с припаянными проводами с каждого конца (если ее не разрезали на метры).

Так выглядит лента с 60 SMD 3528 на метр. Включены одновременно три цвета. У светодиодов SMD 5050 все три цвета расположены в одном светодиоде, поэтому там лучше обеспечена плавность перехода от одного цвета к другому. О них речь пойдет чуть дальше.

Светодиодная лента с SMD 3528: 120 светодиодами на метр. Яркость такой ленты — 600 лм на метр. Мощность, еще больше в 2 раза, равна 9,6 Вт на метр. Остальные характеристики ленты представлены в табл. 7.10.

Лента влагозащищенная. Включенной, выглядит она очень эффектно. Света достаточно для подсветки кухонного стола или подсветки комнаты.

В табл. 7.11 приведены сравнительные характеристики светодиодных лент на диодах 3528.

Из табл. 7.11 видно, что различная плотность установки светодиодов на ленте дает разную яркость свечения погонного метра. Такое разнообразие позволяет подобрать необходимый тип ленты для различных задач. От равномерного распределения света на большой длине, либо более яркого сосредоточения на малых участках.

Совет.

Ленты с плотностью более 60 диодов в одном метре при работе имеют свойство нагреваться. Поэтому для надежной и продолжительной работы рекомендуется крепить их на теплоотводящих поверхностях. В качестве таких поверхностей может быть алюминиевый профиль, керамика, стекло. Не рекомендуется ограничивать свободный доступ воздуха к поверхности ленты, например, заливая ее клеем или силиконом.

Наиболее популярные светодиодные ленты на основе светодиода SMD 5050

SMD 5050 — мощный светодиод. По яркости эквивалентен трем светодиодам SMD 3528 (рис. 7.52).

Рис. 7-52. Сравнение яркости свечения светодиодов SMD3528 и SMD5050

Отличаются продолжительным сроком службы, стабильностью характеристик, качественным исполнением. Устойчивы к вибрации, перепадам температуры, повышенной влажности окружающей среды. Предназначены для автоматического монтажа.

Люминофор: желтый YAG: Ce 530–580 нм. Цвет линзы: прозрачная (Water Clear). Чип: InGaN. Материал линзы: силиконовый компаунд. Материал корпуса: термоустойчивый пластик.

В ОДНОМ корпусе SMD 5050 помещено три светодиода, напряжение каждого от 3,1 до 3,3 В. Практика. показала, что светодиод насыщается до тока в 20 мА при напряжении 3,1–3,3 В, затем нагревает себя и тот же ток уже течет при напряжении 2,8–2,9 В.

SMD 5050 пригоден для применения в автомобильных сигнальных огнях, рекламе, фонарях, прожекторах, в осветительных целях. Применяя RGB или DMX контроллеры можно получать различные цвета свечения ленты.

На рис. 7.53 представлены геометрические размеры светодиода SMD 5050. На рис. 7.54 — внешний вид светодиода. На рис. 7.55 — светодиоды, установленные на ленте.

Рис. 7.53. Геометрические размеры и схемное обозначение светодиода SMD 5050

Рис. 7.54. Внешний вид светодиода SMD 5050

Рис. 7.55. Светодиоды SMD 5050, установленные на ленте

Низкая деградация светового потока — менее 4 % за 3000 часов эксплуатации. Корпус PLCC-2 из термостойкого полимера, выдерживающего температуру до 250 °C. Компактный размер: 5,0х5,4х1,5 мм; пригоден для всех видов SMD-монтажа. Низкое тепловое сопротивление кристалл/подложка 6 °C/Вт.

Пригоден для пайки оплавлением (стандарт JEDEC J-STD-02 °C). Максимальный рабочий ток: 60 мА. Рекомендуемый продолжительный ток эксплуатации: 50 мА. Максимальная температура кристалла: 110 °C. Угол рассеивания — 120 град. Остальные характеристики представлены в табл. 7.12.

Меры предосторожности. Избегайте прикосновения к линзе светодиода острыми предметами. Избегайте появления отпечатков пальцев и других загрязнений на линзе светодиода. При хранении защищайте от пыли. При вскрытии упаковки рекомендуется использовать светодиоды в течение 24 часов. После пайки не рекомендуется подвергать светодиоды механическим воздействиям и вибрации до полного остывания корпуса. Длительное воздействие прямых солнечных лучей может вызвать обесцвечивание люминофора. Рекомендуемые условия хранения: +5…+30 °C; влажность 70 % или менее.

Особенности пайки светодиода SMD 5050. Пайка светодиода не может производиться более одного раза. Необходимо избегать сильного давления на корпус светодиода. Не переворачивайте печатную плату после пайки до ее полного остывания. Желательно пользоваться низкотемпературными паяльными пастами. При ручной пайке температура жала паяльника не должна превышать 300 °C. Время пайки — не более 3 с.

Теперь рассмотрим ленты, созданные с использованием светодиода SMD 5050.

SMD 5050 RGB — многоцветная лента, в каждом светодиоде используется 3 кристалла: красного, синего и зеленого цвета. RGB светодиодная лента управляется RGB-контроллером, что дает возможность выбора любого цветового спектра и задания всевозможных программ смены цвета.

Сравнительная характеристика одноцветных лент на светодиодах 5050 (3 чипа в корпусе) представлена в табл. 7.13.

Примечание.

Питание всех лент 12 В, 5 м/упаковка, размер ленты 5000 х10мм.

Выбор светодиодной ленты по величине светоотдачи

Главной светотехнической характеристикой является интенсивность светового потока, которая выражается в люменах на метр (лм/м). Величина светового потока определяется типом и количеством светодиодов, установленных на одном метре ленты. Зная тип светодиодов и их количество, легко определить световой поток.

Пример 1. На метре светодиодной ленты белого света установлено 30 светодиодов типа LED-CW-SMD3528 (размер 3,5x2,8 мм), имеющий световой поток 5 лм каждый. Умножаем 5 лм на 30, получаем 150 лм. Для сравнения: такой световой поток излучает 10 ватная лампа накаливания. *

Пример 2. Если лента сделана на основе 30 светодиодов LED-CW-SMD5050 (размер 5x5 мм), имеющий уже световой поток 12 лм, то 12 х 30 = 360 лм. Для сравнения: такой световой поток излучает 24 ваттная лампа накаливания.

Опытом применения ламп накаливания обладает каждый, поэтому воспользовавшись вышеприведенной методикой легко определиться с типом, установленных на ленте светодиодов, их количестве и длиной ленты. А если длина ленты уже определена, то выполнить обратный расчет. Рассмотрим обратный расчет на конкретном примере.

Пример 3. Пусть нужно установить потолочное освещение в комнате размером 5 м х 4 м. Периметр комнаты такого размера составит 5 + 4 + 5 + 4 = 18 м. Нужно создать мягкое и не очень яркое освещение.

Если использовать лампы накаливания, то суммарная их мощность должна будет составлять порядка 200 Вт, световой поток от которой составит 3000 лм (15 лм х 200). Длина ленты должна быть равна длине периметра комнаты, то есть 18 м. Для определения светового потока, который должен излучать один метр светодиодной ленты нужно разделить 3000 лм на 18 м. Получается 166 лм/м.

Для нашего случая подойдет лента с 30 светодиодами LED-CW-SMD3528 на метре длины. Расчет делался без учета потерь на отражение от потолка, а они составляют не менее 50 %. Следовательно, для гарантированной освещенности комнаты нужно выбрать ленту с большим в два раза световым потоком.

Есть два варианта: взять ленту с 30 светодиодами LED-CW-SMD5050 или LED-CW-SMD3528, но уже в количестве 60 шт. на метре. Первый вариант предпочтительнее, так как обеспечит гарантированный запас.

Примечание.

Для RGB и монохромных светодиодных лент расчет выполняется точно также, как и для лент белого свечения.

Определение типа светодиодной ленты при отсутствии маркировки

На светодиодных лентах не всегда нанесена маркировка, что затрудняет сделать расчеты на ее использование. Но выяснить технические параметры светодиодной ленты можно, если воспользоваться данными, приведенными в табл. 7.14 (http://ydoma.info/).

В настоящее время в светодиодных лентах, как правило, применяются два типа светодиодов:

♦ SMD 3528, имеющие размер 2,8 мм х З,5 мм;

♦ SMD 5050, имеющие размер 5,0 мм х 5,0 мм.

А по размеру светодиодов можно определить, какой тип светодиодов запаян на ленте. Посчитав количество светодиодов на метре длины, по табл. 7.14 можно получить данные о технических характеристиках данной светодиодной ленты.

С помощью таблицы не сложно подобрать тип и длину светодиодной ленты — аналога лампочкам накаливания. Например, чтобы заменить одну лампочку накаливания мощностью 80 Вт светодиодной лентой, нужно взять:

♦ или 8 м светодиодной ленты на SMD3528 (30);

♦ или 2 м светодиодной ленты на SMD3528 (120) или SMD5050 (60).

Когда длина ленты четко определена, приступаем к расчету суммарной потребляемой мощности всех диодов. Для этого умножаем потребляемую мощность одного метра светодиодной ленты на общую расчетную длину.

Расчет сечения провода для подключения светодиодной ленты

Внимание.

Светодиодная лента рассчитана на питание 12 В ±5 %. Если это условие не соблюдено, срок службы ЗНАЧИТЕЛЬНО сокращается!

Выбор правильного сечения проводов в кабеле гарантирует, что 12 В, поступающие от источника питания либо управляющего устройства, дойдут до потребителя питания без потери!

Если выбрать кабель сечением меньше чем нужно, то произойдет потеря, и к ленте придет не 12 В ±5 %, а меньшее значение. Это приведет к преждевременному выходу светодиодной ленты из строя! Необходимо правильно подбирать кабель для ВСЕХ соединений!

Совет.

На сайте http://www.LEDbox.com.ua/ в разделе «Светодиодныеленты» и «Блоки питания» есть калькуляторы сечения проводов в кабеле, призванные помочь правильно выбрать кабели для подключения.

Светодиодная лента потребляет небольшую мощность, и потребляемый ток, при длине ленты в один метр, даже самой яркой SMD5050 (60), составляет не более 1,2 А. Поэтому о сечении провода при подключении такого отрезка ленты можно не задумываться, подойдет практически любой имеющийся под рукой многожильный провод.

А вот при подключении ленты длиной, например, 18 метров типа LED-CW-SMD5050 (30), суммарный ток потребления составит 10,8 А. Исходя из потребляемой мощности одного метра светодиодной ленты и напряжение питания, рассчитали величину тока, который будет потреблять светодиодные ленты разной длины популярных типов (http://ydoma.info/). Результаты сведены в табл. 7.15.

Светодиодные ленты выпускаются максимальной длиной до 5 м. Поэтому производителем должно быть обеспечено необходимое сечение дорожек, выдерживающее ток потребления светодиодной лентой. За основу для разработки электромонтажной схемы подключения светодиодной ленты к источнику питания можно брать эту величину.

Примечание.

Исходя из экономических соображений, запас дорожек по току нагрузки не превышает 20 %.

Если устанавливается один мощный бок питания в значительном удалении от лент, то целесообразно от блока питания протянуть пару толстых проводов к светодиодным лентам. Подобрать необходимое сечение провода для заданного тока можно по табл. 7.16.

Мощные блоки питания обычно имеют большие габариты и зачастую целесообразнее применить несколько менее мощных блоков, размещая их в непосредственной близости со светодиодными лентами.

Расчеты блока питания для светодиодных лент

В отличие от ламп накаливания, светодиодные ленты нельзя подключать непосредственно в бытовую электрическую сеть 220 В. Для них нужно питающее напряжение постоянного тока величиной 12 В или 24 В. Напряжение питания указано по всей длине ленты.

Для получения необходимого напряжения применяют преобразователи напряжения. Пока нет устоявшейся терминологии, их называют по-разному: драйверы, адаптеры, преобразователи, блоки питания, источники питания. Всеми этими словами называют одно устройство, преобразующее сетевое напряжение переменного тока 220 В в напряжение постоянного тока требуемой величины, для лент в зависимости от типа, 12 В (используется часто) или 24 В (применяется редко, как правило, в RGB лентах).

Для подключения одноцветной ленты необходимы: лента; блок питания; диммер, если нужно (регулировать яркость); усилители (если длина ленты больше, чем «тянет» диммер).

Внимание.

Для выбора блока питания для светодиодной ленты важна не только величина постоянного напряжения на выходе, а и величина тока, которую он сможет выдать в нагрузку.

Для выбора подходящего блока питания для конкретного случая нужно узнать суммарную величину тока, которую будут потреблять все установленные светодиодные ленты.

Как подобрать блок питания к ленте? Мощность блока питания рассчитывается по формуле:

Риип = L∙P + 20%

где: Риип — мощность импульсного блока питания; L — длина отрезка светодиодной ленты (м); Р — мощность 1 м светодиодной ленты, указана в техническом основании; 20 % — необходимый запас мощности.

Совет.

Не следует подбирать импульсный блок с запасом по мощности более 50 %, так как в данном случае вы получите нештатный режим работы блока питания.

Пример: блок питания для питания 30 м светодиодной ленты 3528/60. Потребление 1 м ленты 3528/60 — 4,8 Вт, (потребление 1 м ленты RISHANG 3528/60 — 6 Вт), следовательно, мощность блока питания должна быть не менее, чем: 30 м х 4,8 Вт 1,25 = 180 Вт. Для ленты RISHANG: 30 м ∙ 6 Вт ∙ 1,25 = 225 Вт.

Теперь подберем блок питания для светодиодной ленты LED-CW-SMD5050. Обычно потребляемый ток метра ленты указывается в сопроводительной документации, то если таковой нет, то не сложно расчет выполнить самостоятельно. Достаточно количество установленных светодиодов умножить на ток потребления каждого из них.

Так как мы выбрали светодиодную ленту с установленными светодиодами типа LED-CW-SMD5050, длина ленты 18 м и на метре длины по 30 светодиодов. Общее количество светодиодов получается 18∙30 = 540 шт.

Один светодиод LED-CW-SMD5050 (табл. 7.17) потребляет ток 0,02 А, следовательно, суммарный ток потребления всей подсветки составит: 540 х 0,02 А = 10,8 А. Но мы не учли, что светодиоды при напряжении питания ленты 12 В подключаются по три последовательно через резисторы, следовательно, расчетный ток нужно уменьшить в три раза. 10,8/3 = 3,6 А. Но в одном корпусе светодиода LED-CW-SMD5050 находиться три элементарных светодиодов, поэтому полученный ток нужно умножить на 3. То есть ток составит 10,8 А. И так, в результате расчетов определено, что потребуется блок питания напряжением 12 В с током допустимой нагрузки до 10,8 А.

Рассчитаем мощность требуемого блока питания, умножив напряжение на ток 12 В ∙ 10,8 А = 130 Вт. Получилось, что нужен блок питания мощностью 130 Вт. Для надежной работы блока питания необходим 20 % запас по мощности. В результате потребуется блок питания мощностью 156 Вт.

Практически можно использовать любой блок питания, который удовлетворяет необходимым требованиям.

Можно рассчитать мощность блока и с помощью приведенной выше табл. 7.17.

После того, как выбран тип ленты, нужно взять против типа ленты данные из колонки таблицы «Потребляемая мощность одного метра длины светодиодной ленты, ватт» и умножить это число на длину светодиодной ленты в метрах. Полученный результат умножить на 1,2 (блок питания должен иметь 20 % запас по мощности). Вот и получена мощность блока питания для подключения выбранной ленты.

Например, расчет для выбранной ленты для подсветки потолка CW-SMD5050 с 30 светодиодами на метре длины. Потребляемая мощность метра светодиодной ленты составляет по табл. 7.17 7,2 Вт. Умножаем 7,2 на 18 м, получается 129,6 Вт. Полученный результат умножаем на коэффициент запаса 1,2 и получается, что нужен блок питания, выдающий напряжение 12 В мощностью 156 Вт.

Совет.

Для подключения лент с диодами SMD5050 желателен пассивный теплоотвод (алюминиевая, металлическая или оцинкованная полоса или установка на теплопоглощающую поверхность: камень, кирпич, бетон, металл) в связи с тем, что лента SMD5050 перегревает сама себя на 5-10 °C выше допустимой температуры. Если не снять лишние градусы, то в результате перегрева лента SMD5050 в год будет терять 10–15 % яркости!

Внимание.

При последовательном подключении длина запитываемого фрагмента ленты не должна превышать 5 м (для лент 5050 рекомендуется 3–4 м). Иначе в конце фрагмента будет затухание, а в начале перегрузка!

Схемы подключения одноцветных светодиодных лент к сети 220 В

Схема подключения одноцветной ленты без диммера представлена на рис. 7.56.

Рис. 7.56. Схема подключения одноцветной ленты без диммера

Схемы подключения одноцветной ленты с диммером и усилителем представлена на рис. 7.57. Это схема с использованием одного канала усилителя RGB, диммера на 96 Вт, усилителя 18 А и 27 м светодиодной ленты 3528/60.

Рис. 7.57. Схема подключения одноцветной ленты с диммером и усилителем

Схемы подключения светодиодных лент к сети 220 В

Если RGB светодиодную ленту подключить к обыкновенному блоку питания, то динамического светового эффекта достичь не удастся. Все светодиоды будут светить непрерывно, можно конечно, манипулируя переключателем, менять цвет свечения, но плавного изменения цвета получить будет невозможно. Для такой задачи выпускаются специальный контроллер с пультом дистанционного управления, позволяющие автоматически изменять величину выходных напряжений каждого цветового канала по заданному алгоритму и, тем самым, обеспечить переливание цветов.

Контроллер CT305R (рис. 7.58) обеспечивает ток 5 А по каждому из каналов.

Рис. 7.58. Внешний вид контроллера CT305R

Внимание.

У RGB светодиодных лент общим проводом является плюсовой.

Для работы контроллера на его вход INPUT (V- и V+) необходимо подать с дополнительного блока питания, рассчитанного на ток нагрузки не менее 15 А, соблюдая полярность, постоянное питающее напряжение 12 (24) В. Обычно от светодиодной ленты идут цветные провода черный, красный, зеленый и синий, которые подсоединяются к клеммам OUTPUT (V+, R, G и В), соответственно.

Примечание.

К контроллеру CT305R, вместо RGB ленты, можно подключать от одной до трех монохромных лент и управлять порядком их включения и яркостью свечения.

Для этого нужно плюсовые выводы лент соединить вместе, подключив к выводу контроллера OUTPUT (V+), минусовые выводы каждый отдельно в любом порядке подсоединить к OUTPUT (R, G и В).

Для подключения RGB ленты, меняющей цвет, необходимы: лента; блоки питания; контроллер; усилители (если длина ленты больше, чем «тянет» контроллер).

Схема подключения с полным использованием мощности усилителя RGB. Диммер на 72 Вт, 2 усилителя 12 А и 20 м светодиодной ленты 5050/60 (рис. 7.59).

Рис. 7.59. Схема подключения ленты с полным использованием мощности усилители RGB

Готовые схемы подключения RGB лент представлены:

♦ для 5050/30: 6AIR 72 Вт с 5 м ленты (рис. 7.60), RGB Touch 216 Вт с 30 м ленты (рис. 7.61);

Рис. 7.60. Схема подключения RGB лент для 5050/30:6AIR 72Вт с 5 м ленты

Рис. 7.61. Схема подключения RGB лент для 5050/30: RGB Touch 216 Вт с 30 м ленты

♦ для 5050/60: RGB Touch 216 Вт с 20 м ленты (рис. 7.62).

Рис. 7.62. Схема подключения RGB лент для 5050/60: RGB Touch 216 Вт с 20 м ленты

Подключение блока питания (рис. 7.63): L, N — разъемы для проводов из розетки 220 В (какой L, какой N роли не играет). V- (СОМ) и V+ — разъемы 12 В для проводов к ленте или контроллеру или диммеру (подключайте соответствующие маркировке провода, V+ к V+ контроллера или плюсу на ленте, V- к V-контроллера или минусу на ленте). Значок между LN и V+V это заземление.

Рис. 7.63. Внешний вид блока питания (а) и разъемы (б)

Блок питания, контроллер или усилитель подбираются по общей формуле:

Рустр = L∙W ∙1,25 (Вт)

где: L — длина выбранной светодиодной ленты (м); W — потребляемая мощность 1 метра выбранной ленты (Вт); 1,25 — коэффициент запаса мощности устройства.

Примечание.

Ваттность приобретаемого устройство должна быть не меньше значения, полученного с помощью данной формулы.

Подключение светодиодных RGB усилителей и блоков питания

Электронный светодиодный RGB усилитель (http://www.prosvet-kr.ru), он же контроллер-повторитель (RGB Data Repeater), предназначен для увеличения выходной мощности LED контроллеров (с ШИМ выходом и общим анодом «+V»).

RGB усилитель сигнала выполняет функцию «Ведомого» LED контроллера и получает сигнал от «Ведущего» LED контроллера, затем усиливает и передает сигнал на RGB светодиодные светильники. Усилители используются с одним RGB контроллером и позволяют увеличить количество подключаемых LED RGB устройств.

Примечание.

Амплитуда управляющего (от ведущего LED контроллера) напряжения должна быть не меньше рабочего выходного (питающего напряжения от блока питания) усилителя.

Существует несколько вариантов подключения LED усилителей мощности.

По схеме, представленной на рис. 7.64, можно подключать LED светильники с одинаковым рабочим напряжением (DC 12 В или DC 24 В), поскольку и контроллер и усилители питаются от одного блока питания.

Примечание.

Мощность источника питания должна быть больше суммарной максимальной возможной мощности LED нагрузки на 20 % (необходимый запас для защиты от перегрева).

Недостаток схемы (рис. 7.64) состоит в том, что при импульсной нагрузке (наличие RC или LC фильтров в цепи схем стабилизации светильников) и динамическом режиме работы (смена цветов и яркостей) происходят пульсации и колебания выходного напряжения, которые могут оказывать влияние на устойчивость работы как LED усилителей, так и ведущего LED контроллера.

Рис. 7.64. Подключение LED светильников с одинаковым рабочим напряжением

В схеме, представленной на рис. 7.65, светодиодный контроллер и LED усилители имеют независимые источники питания. Это позволяет уменьшить влияние динамической нагрузки, повысить стабильность работы устройств управления. А также повышает надежность всей системы, в случае выхода из строя одного из блоков питания (источников питания) или КЗ в цепи нагрузки светильников.

Мощность блоков питания определяется мощностью светильников в соответствующей линии до LED усилителя + 20 % (необходимый запас мощности для защиты от перегрева). Т. е. мощность блока питания LED усилителя определяется мощностью LED нагрузки подключенной к выходу усилителя.

Мощность блока питания LED контроллера определяется мощностью потребления контроллера (несколько ватт) и усилителей (несколько ватт), если к LED контроллеру подключена еще LED нагрузка напрямую (без усилителей), то ее тоже надо учесть. Возможны также комбинированные схемы (рис. 7.64 + рис. 7.65), в которых контролер питается от маломощного блока питания, а усилители от единого мощного блока питания (рис. 7.66).

Данная схема позволяет реализовать синхронную работу от одного LED контроллера светодиодной нагрузки с разным рабочим напряжением, например, динамическую подсветку со светильниками DC 12 В и DC 24 В (рис. 7.66).

Рис. 7.65. Схема с развязкой по питанию между контроллером и линиями нагрузки

Рис. 7.66. Комбинированная схема, имеющая развязку по питанию между котроллером и линиями нагрузки с различными рабочими напряжениями

Внимание.

Для устойчивой работы LED усилителя амплитуда управляющего (от ведущего контроллера) напряжения должна быть не меньше рабочего выходного (питающего от блока питания) усилителя.

Таким образом, при синхронизации работы светильников с рабочим напряжением DC 12 В и DC 24 В управляющее напряжение с контроллера (на усилители) должно быть 24 В.

Рассмотренные в этом разделе блоки питания должны иметь запас мощности не менее 20 %. Соблюдайте полярность при подключении RGB-светильников и блоков питания к усилителю.

На LED усилителе клеммник, имеющий 4 контакта для подключения, — это вход, 4 контакта для подключения — это выход и 2 контакта для питания.

Подключение светодиодной ленты к бортовой сети автомобиля

Светодиодные ленты идеально подходят для непосредственного подключения к бортовой сети автомобиля. Главное, чтобы лента соответствовала по напряжению питания напряжению бортовой сети автомобиля. Для легковых автомобилей нужно выбирать влагозащищенную ленту, рассчитанную на напряжение питания 12 В, для грузовых — на 24 В.

Совет.

На какое напряжение установлен в автомобиле аккумулятор, на такое напряжение и нужно брать ленту.

При подключении светодиодной ленты к бортовой сети автомобиля необходимо соблюдать полярность, на ленте нанесено обозначение «+» и «-». Если полярность попутать, то ничего плохого не произойдет, просто светодиоды не будут светиться.

Правила квалифицированного монтажа

Для правильного монтажа ленты следует соблюдать несколько правил:

♦ запрещено механическое воздействие на ленту и все ее составляющие;

♦ установка светодиодных модулей должна производиться квалифицированным персоналом с соблюдением всех правил безопасности;

♦ при установке необходимо строго соблюдать полярность. Перепутанная полярность может (в ряде случаев) привести к выходу изделия из строя;

♦ не рекомендуется последовательное подключение. Неравномерное снижение напряжения может вызвать перегрузку электронных компонентов и повредить ленту;

♦ источник питания не должен быть меньшей мощности, нежели общая нагрузка ленты.

При установке светодиодных лент:

♦ ленты на основе светодиодов SMD 5050 и SMD 3020 желательно устанавливать на хорошо теплоотводящую поверхность, во избежание перегрева светодиодной ленты;

♦ учитывайте, что существуют потери на проводах ленты, поэтому при подключении слишком длинного участка ленты на один провод есть вероятность того, что конец ленты будет светиться тусклее, чем начало;

♦ старайтесь подключать ленту небольшими участками по 5 м, параллельно отводя провода к клеммам блока питания.

Внимание.

Поверхность монтажа ленты должна быть ровной и хорошо обезжиренной, а не просто протертой влажной тряпкой.

После этой процедуры нужно удалить защитный слой со светодиодной ленты и клеящееся основание прижать к поверхности монтажа. Часто в процессе монтажа LED ленты нужно ее изгибать, при этом следует учитывать, что минимальный радиус изгиба составляет 2 см. Разрезка ленты делается только в специально обозначенных для резки местах.

Внимание.

Если необходимо спаять куски, не перегревайте светодиодную ленту, так как и дорожки, и светодиоды очень боятся перегрева.

Не монтируйте ленту вблизи открытых источников огня и радиаторов отопления, это приведет к сокращению срока ее службы и выходу из строя.

Внимание.

Хотя в светодиодной ленте и используется безопасное для жизни напряжение до 24 В, все-таки стоит тщательно заизолировать контакты. Из-за большого току питания, при случайном замыкании питающих проводов образуется сильная искра, что может привести к пожару.

Комплектующие для монтажа светодиодной ленты

Светодиодная лента — это вещь комплексная. Для ее установки необходимы коннекторы, контроллеры, усилители мощности, блоки питания, а также всевозможные клипсы, заглушки и иные аксессуары.

Коннекторы — разъемы, необходимые для соединения отрезанной ленты.

Контроллер (для RGB ленты) с пультом дистанционного управления — устройство, которое позволяет менять цвета, запрограммировать частоту смены цветов (можно достичь плавной смены цветов либо, напротив, резкой, импульсивной), добавлять мерцание и другие интересные эффекты.

Пульт. Для светодиодных лент сегодня существует большое количество разнообразных по устройству пультов управления: инфракрасные, радиочастотные, сенсорные, кнопочные.

Инфракрасный пульт — работает по тому же принципу, что и телевизионный. С его помощью можно управлять сразу несколькими контроллерами на расстоянии 10 м.

Радиопульт — позволяет управлять контроллером, если он скрыт за каким-либо препятствием. Радиус его действия — 50 м. Соответственно, если светодиодные ленты установлены в разных комнатах, команды с пульта будут передаваться на них одновременно.

Кнопочный мини-контроллер — позволит выбрать из 19 динамических и 20 статистических режимов, а потом «запомнить» настройки для дальнейшего использования.

Усилитель мощности для RGB ленты — нужен для подключения большей нагрузки, а также для увеличения длины ленты до 20 м. Усилитель используется только с одним контроллером. Для того чтобы правильно подобрать усилитель необходимо: суммарную мощность светодиодной ленты разделить на потребляемую мощность усилителя.

Блоки питания предназначены для энергоснабжения светодиодных систем. Они могут быть рассчитаны на напряжение 12 или 24 В. Блоки питания могут быть герметичными или не герметичными, с защитой от перенапряжения, с корректировкой мощности. Использование качественного и правильно подобранного блока питания значительно увеличивает срок службы светодиодных изделий.

Резка и пайка светодиодной ленты

Светодиодная лента режется ножницами или острым ножом точно по специальным меткам. Однорядная лента режется кратно трем светодиодам, двухрядная — кратно шести.

Совет.

Лучший способ подключения проводов к светодиодной ленте — это пайка.

Участки светодиодной ленты могут быть спаяны между собой. Время пайки не более 3 с. Максимальная температура пайки — 2600 °C. При соединении отрезков ленты должна соблюдаться полярность («+»,«-»).

Внимание.

Лента прямого включения на 220 В режется кратно одному метру.

Крепление и соединение светодиодных лент

На сторону ленты, противоположную светодиодам, нанесен липкий слой, защищенный пленкой. Для того, чтобы ленту закрепить на поверхности, достаточно удалить защитную пленку и приложить липкой стороной на место установки. При организации подсветки с помощью светодиодных лент, часто длина в 5 м является избыточной, поэтому предусмотрена возможность разрезать ленту на отрезки.

Места, где можно ленту разрезать, обозначены изображением условных ножниц и линией разреза. Шаг разрезки светодиодной ленты на отрезки задают количество последовательно включенных светодиодов. Рядом с линией разреза с двух сторон имеются контактные площадки, позволяющие припаивать к ним провода в случае сращивания отрезков ленты между собой. Паять нужно очень аккуратно маломощным паяльником.

Рядом с контактными площадками нанесена маркировка полярности подключения и величина напряжения питания. Существуют специальные клипсы, позволяющие соединять между собой светодиодные ленты без пайки. К одному из концов светодиодной ленты обычно уже припаяны проводники для подключения к блоку питания.

Примечание.

Для подключения монохромных лент требуется два провода, для RGB лент — четыре провода, черный (общий подключается к положительной клемме) и три цветных.

Длина проводов составляет не более полметра. Если блок питания невозможно установить рядом со светодиодной лентой, то проводники придется нарастить до нужной длины.

Профиль для светодиодной ленты

Светодиодный профиль (рис. 7.67) обеспечивает возможность реализации различных проектов высокого уровня сложности, осуществить которые до сих пор не представлялось возможным.

Рис. 7.67. Профиль для светодиодной ленты:

а — внешний вид; б — геометрические размеры; в — варианты закрепления

Благодаря светодиодному профилю, проектировщик может создать систему освещения различной конфигурации и сложности. Ведь существующее разнообразие профилей включает множество модификаций. Используя профиль, можно локализовать световой поток, обеспечить максимальную теплоотдачу и увеличить эксплуатационные возможности светодиодной ленты.

В светодиодный профиль могут быть встроены ленты любой мощности и цвета (в том числе и RGB). Обеспечивая эффективный теплоотвод, профиль из алюминия позволяет избежать использования подложек при монтаже светодиодов мощностью до 3 Вт. Профиль компактен и прост в монтаже. Чтобы соорудить систему освещения на его основе, нет нужды приобретать дорогостоящие инструменты. Для этого достаточно привычного инструментального минимума. Будучи небольшим по размеру и эстетичным внешне, светодиодный профиль отлично впишется даже в ювелирную витрину с эксклюзивным содержимым.

Область использования приборов освещения, изготовленных с применением специального алюминиевого профиля, практически не ограничена, как и бесконечно велико количество возможных конструктивных решений. Такие системы часто используются в торговых залах, ориентированных на реализацию эксклюзивного товара, нуждающегося в эффективном акцентном освещении.

На данный момент светодиодный профиль особенно востребован:

♦ при световой разбивке жилого и офисного пространства на зоны;

♦ при декоративной подсветке интерьерных объектов и бытовой техники.

Чаще всего, именно светодиодные ленты, вмонтированные в алюминиевый профиль, становятся лучшим решением при реализации наружных рекламных проектов и локальной визуализации отдельных элементов фасада, лестничных пролетов и балконов.

Светодиодные ленты в сочетании с профилем и различными дополнительными функционалами представляют собой автономное устройство, свет которого полностью соответствует нормативам освещения рабочих зон в ювелирных мастерских, СЦ и т. д.

Подобная система, дополненная линейными линзами, идущими в комплекте, способна обеспечивать постоянное равномерно распределенное освещение. Это позволяет избежать проблем со зрением, сохранив здоровье непосредственного пользователя. Обладая миниатюрными параметрами, светодиодный профиль органично смотрится в витрине, не занимая полезное пространство и, в то же время, акцентируя внимание потребителя на представленном объекте.

Качество и стоимость светодиодных лент

В последнее время на рынке появилось много дешевой светодиодной ленты. В ней используются очень дешевые (на порядок) светодиоды с китайскими чипами небольшого размера и не высокого качества. К тому же, чтобы добиться более или менее заметной яркости производители светодиодов заставляют работать их в предельных режимах.

Кроме того, в этих светодиодах используются и не очень качественные другие материалы. Например, медная проволока для контакта с чипом вместо золотой, и не качественный люминофор. Это часто приводит к тому, что влажность проникает под люминофор к чипу, вывод окисляется, и светодиод перестает работать, например, не горит один сегмент на ленте. Лента с такими светодиодами прослужит не долго — полгода, год. Потом ее яркость снизится в разы из-за деградации чипов.

Кроме того даже среди этой ленты попадаются «чемпионы» по качеству. Яркость чипов на такой ленте не превышает 2–2,5 люмен.

Некоторые производители, чтобы увеличить яркость, ставят на ленту резисторы меньшего номинала. Ток через «слабый» светодиод возрастает в два раза, а срок службы ленты падает до 1–3 месяцев.

Примечание.

Различить дешевую и дорогую ленту по внешнему виду практически невозможно.

Рассмотрим стоимость. На примере популярной ленты со светодиодами 3528 60 штук на метр. Самые дешевые качественные светодиоды (4–5 лм) с чипами Epistar и т. п. стоят примерно 16$/1000 шт. Стоимость монтажа на качественной основе 1 м в Китае ~0,5$. Итого 16 х 0,06 = 0,96 + 0,5 = 1,46 $/метр. Такая лента не может стоить в России менее 2 $/м в розницу или мелким оптом. Правда, никто не мешает продавать нечестным продавцам плохую ленту дорого, как хорошую.

Рынок светодиодной продукции, а именно гибких светодиодных лент, наполнен изделиями, так называемого «эконом класса». Ленты данного вида отличается плохим качеством сборки (пайки) и светодиодами не самых надежных изготовителей.

Совет.

Помните, что при покупке такой продукции вы не получите ожидаемого качества и всех плюсов светодиодных источников света.

Зачастую время непрерывной работы таких лент совершенно не соответствует заявленным показателям, высока вероятность отказа отдельных юнитов ленты. При этом показатели светового потока и яркости далеки от тех, которые вам могут предоставить уже зарекомендовавшие себя, надежные, производители.

Большинство фирм, занимающиеся продажей такого класса светодиодной продукции, отказываются давать на нее длительную гарантию, вы рискуете оплатой замены ленты за свой счет.

Почему ленты одного типа могут ощутимо отличаться в цене?

Ленты с одинаковым названием у двух разных продавцов при схожем внешнем виде могут отличаться по стоимости, яркости свечения, долговечности. Почему?

При изготовлении качественных светодиодных лент используются светодиоды, яркость которых выше заявленных параметров. Резисторами яркость занижается до требуемого стандартами уровня.

Примечание.

Таким образом, светодиоды имеют запас мощности и работают не на пределе своих возможностей, что гарантирует долговечность.

Качественные ленты продаются в определенном ценовом коридоре. Параметры качественных светодиодных лент соответствующих стандартам яркости смотрите в табл. 7.18.

Рассмотрим возможные причины, по которым светодиодная лента может быть «гораздо дешевле».

Вариант приемлемый. При изготовлении лент могут использоваться светодиоды таких же размеров (3528 или 5050), но менее яркие (соответственно, и ниже по стоимости). Такие ленты могут быть качественными, если яркость светодиодов понижается резисторами и образуется правильный запас мощности, необходимый для долговечности изделия.

Если лента 3528/60 «стандарт» дает примерно 380 лм/м, то лента 3528/60 с менее яркими диодами дает примерно 250–280 лм/м (на треть тусклее и на треть дешевле).

Честными и компетентными продавцами такая лента позиционируется как лента пониженной яркости (или «эконом», или «чип», или «софт») и оценивается к продаже дешевле, чем стандартная.

Вариант неприемлемый. При изготовлении лент могут использоваться светодиоды таких же размеров (3528 или 5050), но менее яркие, при этом их яркость понижается резисторами минимально и, соответственно, светодиоды работают практически на пределе своих возможностей.

Долговечность такой ленты весьма ничтожна. Через короткий промежуток времени светодиоды начинают «сыпаться» — перегорать один за другим.

Стоимость таких лент гораздо ниже, чем стандартных (при одинаковом названии), но т. к. за счет перенагрузки светодиодов яркость на момент продажи практически равна качественным стандартным лентам, недобросовестными либо некомпетентными продавцами такие ленты зачастую позиционируются как «качественная» в розницу по оптовым ценам.

Вывод.

Чем ниже стоимость конкурентного предложения — тем ниже яркость или качество продукции. «Такая же лента, но гораздо дешевле» — в лучшем случае менее яркая, а в худшем — некачественная и недолговечная. Качественной ленты, соответствующей стандарту яркости и долговечности и при этом розничной стоимостью ниже, чем отпускная цена на фабрике производителя — не существует!

Применение светодиодных лент

Интерьерная подсветка. Самая популярная сфера применения светодиодных лент — это световой дизайн интерьеров. С появлением таких лент у дизайнеров появилась возможность реализовать даже самые сложные световые идеи.

Светодиодные ленты можно разместить в небольшом профиле на потолке, таким образом сделать «закарнизную» подсветку.

Контурная подсветка мебели, например, подсветка по краю стола создает эффект невесомости. Создается впечатление, что мебель зависает в воздухе, визуально добавляя помещению больше объема. А использование RGB лент, благодаря смене разных цветов, позволяет задавать помещению уникальную атмосферу, соответствующую настроению. Также новые ленты, которые имеют защиту от влажности, отлично подходят для установки их в ванной комнате или на кухне, так как их можно смело протирать влажной тряпкой.

Уличный светодизайн. Светодиодные ленты отлично подходят для подсветки внешних объектов. Модули со степенью защиты IP68 не боятся влаги и могут быть установлены под водой. Монтаж светодиодных лент по периметру или внутри водоемов и бассейнов позволяет создавать уникальную подсветку, которая закрасит воду в любой цвет. С помощью светодиодной ленты можно сделать акцент на определенных архитектурных элементах или выделить контуры здания.

Примечание.

Несомненным преимуществом новых источников света является их невосприимчивость к температуре внешней среды. Рабочая температура светодиодов колеблется от -40 до +40 °C, что является оптимальным диапазоном для наших климатических условий.

Реклама. Привлечь внимание потенциальных потребителей — вот главная задача рекламы. Поэтому основными характеристиками носителей наружной рекламы являются яркость, контрастность, привлекательность. Долгое время для достижения этих целей использовались лампы накаливания, люминесцентные лампы и неон. Но наличие недостатков в каждой из этих технологий привело к тому, что производители рекламы стали выбирать для своих проектов светодиодные светильники и их разновидность LED ленты.

Одно из основных преимуществ светодиодных лент — гибкость и небольшие размеры, позволяющие изготавливать с помощью них миниатюрные буквы, а также помещать светодиоды в самые труднодоступные места. Светодиодные панели имеют малый вес, поэтому их применение не отяжеляет рекламную конструкцию.

LED ленты отличаются от аналогов: сверхярким светом; широкой цветовой гаммой; возможностью создания программируемых светодинамических систем (RGB-технология). Тысячи оттенков пульсирующих и мерцающих огней позволяют добиться зрелищных визуальных эффектов.

Применяя LED ленты, можно не беспокоиться о безопасности эксплуатации вывесок и щитов. Герметично упакованные влагозащищенные светодиоды не боятся дождя и снега. Это позволяет размещать светодиодную рекламу и в помещении, и под открытым небом.

Подсветка товарных витрин. Кроме интерьерного и уличного освещения новые источники света могут использоваться для выгодной подсветки товаров в витринах. Светодиодные ленты это отличный заменитель более энергоемких и громоздких люминесцентных ламп, что используются для освещения витрин в магазинах. Возможность выбирать цвет свечения ленты позволяет подчеркнуть товар на витрине и придать ему более естественный вид. Это особенно касается освещения продуктовых витрин с кондитерскими и мясными изделиями.

Примечание.

Подсветка такой группы товаров как парфюмерия и косметика тоже нуждается в светодиодах, так как эти товары очень чувствительны к тепловому и ультрафиолетовому излучению.

А ювелирные украшения, часы или предметы декора лучше будут смотреться на витрине, если их подсветить светодиодами.

Автомобильный тюнинг. Светодиодные линейки со степенью защиты IP68 могут служить заменой более энергоемкому неоновому освещению, которое, как правило, применяется для подсветки днища, а также салона автомобиля. Кроме этого, с помощью светодиодной ленты можно реализовать модную сегодня контурную подсветку фар.

Глава 8

ГАЛОГЕННЫЕ ЛАМПЫ И СВЕТИЛЬНИКИ С НИМИ

Галогенных лампы обеспечивают постоянный яркий свет при отличной передаче цветовых оттенков. Долговечны. Сохраняют силу света фактически неизменной на протяжении всего срока службы. Они разнообразны по внешнему виду, миниатюрны благодаря особенному исполнению колбы.

8.1. Галогенные лампы: принцип действия, параметры, схемы включения

Принцип действия галогенных ламп

Галогенные дампы накаливания (сокращенно ГЛН) часто называют просто «галогенными лампами» или «галогенками». Многие ошибочно считают, что в них используется какой-то новый способ получения света.

Примечание.

На самом деле эти лампы представляют собой всего лишь усовершенствованную разновидность обычных ламп накаливания, и свет в них также получается за счет накала тонкой вольфрамовой проволоки.

Впервые идея добавления в колбу лампы галогенных паров для уменьшения почернения стекла была запатентована еще в конце XIX века. Полезный эффект достигался за счет того, что пары галогенов способны соединяться с испаряющимися частицами вольфрама, а затем под действием высокой температуры распадаться, возвращая вольфрам на спираль.

Вылетающие с раскаленной спирали атомы вольфрама, таким образом, не долетали до стенок колбы лампы (за счет чего и снижалось почернение), а возвращались обратно химическим путем. Это явление получило название галогенного цикла (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Галогенный цикл

Использование галогенного цикла позволяет улучшить сразу два параметра лампы накаливания:

♦ во-первых, существенно замедляется испарение спирали, а, значит, увеличивается срок службы лампы;

♦ во-вторых, можно заметно повысить температуру (а значит, и светоотдачу) спирали, так как при ее росте увеличивается и эффективность галогенного цикла, а, значит, и контроль над испарением вольфрама.

На первый взгляд галогенная технология настолько безупречна, что подобная лампа получается практически вечной. К сожалению, это не совсем так. Дело в том, что атомы вольфрама, испарившиеся с одного участка спирали, возвращаются галогенами на другие. Рано или поздно в галогенной лампе начинаются те же процессы, что и в лампе накаливания: некоторый участок спирали становится заметно тоньше, его температура повышается, и испарение в этом месте еще более увеличивается. Это неизбежно приводит к перегоранию.

Практически применимая галогенная лампа была предложена лишь в 1959 году в США. Исследования заняли такое продолжительное время по той причине, что в первоначальном варианте предлагалось использовать для этой лампы стеклянную колбу.

Эксперименты показали, что при повышении температуры спирали галогены начинали активно взаимодействовать со стеклом, и колба разрушалась. Преодолеть этот барьер удалось за счет использования кварцевого стекла и вытекающих из этого технологических усложнений.

Примечание.

Эффективность галогенного цикла наиболее высока при небольшом объеме колбы лампы, и этим объясняется тот факт, что все галогенные лампы имеют сравнительно небольшие размеры.

Преимущества галогенных ламп

Вследствие того, что галогенные лампы являются лишь модифицированным вариантом обычных ламп накаливания, их свойства во многом схожи. За счет использования галогенного цикла достигнуто два основных преимущества над вакуумными и газонаполненными лампами: увеличенная светоотдача; более длительный срок службы.

Кроме этого, за счет более высокой температуры спирали эти лампы дают свет чуть более холодного оттенка.

Световая отдача галогенных ламп накаливания примерно вдвое выше, чем у стандартных ламп той же мощности и составляет 20–25 лм/Вт.

Ее значение увеличивается с увеличением мощности лампы и уменьшением ее номинального напряжения.

Примечание.

Яркость нити накала несколько повышена за счет ее увеличенной температуры и может достигать порядка 10^8 кд/м^2. Благодаря этому галогенные лампы идеально подходят для использования в прожекторах и линзовых оптических системах.

Яркость ламп, предназначенных для прямой замены матовых ламп накаливания, снижена за счет матирования колбы или путем нанесения на колбу внутреннего рассеивающего покрытия.

Основные параметры

Номинальное напряжение осветительных галогенных ламп делится на две группы — низкое (6, 12 или 24 В) или высокое (110–240 В). Согласно этому делению, различают, соответственно, галогенные лампы низкого и сетевого напряжения.

Лампы специального назначения выпускаются в очень широком диапазоне рабочих напряжений (от 3 В и более).

Диапазон мощностей практически соответствует таковому у обычных ламп накаливания (от 1 до 5000-10000 Вт). По причине постепенного вытеснения тепловых ламп из мощного прожекторного освещения ведущие производители уже не предлагают продажу на рынке лампы мощнее 2000 Вт.

Рабочая температура и количество выделяемого тепла, являющегося основным продуктом тепловых излучателей, велики. В связи с этим галогенные лампы чувствительны к попаданию воды и потенциально пожароопасны. Кроме этого, непосредственно нагревающаяся часть лампы обычно расположена близко к месту подключения питающего напряжения. Это накладывает особые требования на материал, из которого изготавливают патроны и светильники для этих ламп. Характеристики ламп не зависят от температуры окружающей среды.

Типовые схемы включения

Схема включения галогенных ламп сетевого напряжения не отличается от таковой для обычных ламп накаливания. Лампы низкого напряжения питаются от специальных трансформаторов, причем из-за высоких токов (до 8 А на лампу) вместо прокладки единой низковольтной сети обычно используют несколько групп светильников с питающими их отдельными трансформаторами. Галогенные лампы не чувствительны к роду питающего тока (переменному или постоянному).

Регулирование светового потока сетевых ламп осуществляется любыми стандартными светорегуляторами аналогично лампам накаливания. Возможность и способ регулирования низковольтных ламп полностью определяется типом трансформатора.

Совет.

Необходимо отметить, что при снижении мощности галогенной лампы при помощи светорегуляторов нарушается работа галогенного цикла, и это может приводить к снижению срока службы нити накала. Чтобы этого не происходило, рекомендуется периодически включать лампу на полную мощность, обеспечивая восстановление материала спирали.

Габаритные размеры и срок службы галогенных ламп

Габариты галогенных ламп низкого напряжения можно смело назвать минимальными для тепловых источников соответствующей мощности. Это достигается за счет максимального приближения стенок колбы к нити накала, требуемого для работы галогенного цикла. Что касается сетевых ламп, их размеры зависят от конструктивного исполнения, и в большинстве случаев длина лампы пропорциональна ее мощности. Габариты ламп, предназначенных для прямой замены ламп накаливания, не превышают размеров аналогов.

Срок службы галогенных ламп определяется моментом разрушения нити накала. Использование галогенного цикла позволяет либо значительно увеличить светоотдачу лампы по сравнению с лампами накаливания при сохранении того же срока службы (1000 ч), либо заметно продлить срок службы (до 4000–5000 ч) при тех же световых параметрах.

Примечание.

Как правило, производители выбирают компромиссный вариант: вдвое увеличенная светоотдача при вдвое большем сроке службы.

Стандартным сроком службы сетевых и многих низковольтных галогенных ламп принято считать период в 2000 ч. Этот же параметр у отдельных низковольтных моделей достигает 4000 ч. Механические воздействия на лампы в процессе эксплуатации (в особенности, для линейных ламп с большой длиной спирали), а также частые включения сокращают их срок службы.

За счет использования в галогенных лампах кварцевой колбы ультрафиолетовое излучение нити накала беспрепятственно выходит наружу, и требуются специальные меры по его блокированию. Эта проблема полностью решена у сетевых ламп, кварцевая колба которых помещена в стеклянную оболочку.

Частичная фильтрация ультрафиолета также достигается нанесением на колбу специального фильтрующего покрытия (такие лампы маркируются как UV-Stop, UV-Block и т. п.). В случае, если предпринятые в конструкции лампы меры недостаточны для обеспечения ее ультрафиолетовой безопасности, такая лампа должна устанавливаться только в светильник с защитным стеклом, о чем делается соответствующая пометка в каталоге и на упаковке.

Цветовая температура галогенных ламп, как и реальная температура их нити накала, выше, чем у традиционных ламп накаливания. Она составляет 3000–3200 К.

Совет.

Этот параметр можно изменить за счет использования встроенных или внешних светофильтров, а также подбором толщины интерференционного отражающего слоя в зеркальных лампах.

По этой технологии выпускаются галогенные лампы низкого напряжения с Тв = 4000 К, а также цветные.

Индекс цветопередачи Ra галогенных ламп, как и у всех тепловых источников света, максимален и равен 100. За счет более высокой температуры накала (по сравнению с обычными лампами накаливания) свет галогенных ламп лучше воспроизводит сине-зеленые цвета.

Эксплуатационные особенности

Эксплуатационные особенности галогенных ламп, помимо уже описанной специфики, затрагивают два дополнительных аспекта.

Во-первых, лампы в одинарных кварцевых колбах не допускают прикосновения к ним голыми руками. Это объясняется способностью кварца кристаллизоваться вокруг инородных частиц, заносимых при таком контакте. Возникновение очагов кристаллизации приводит к нарушению однородной структуры стенки колбы, из-за чего колба трескается или взрывается.

Во-вторых, многие модели сетевых и специальных галогенных ламп не допускают произвольного положения горения и требуют специального размещения в светильнике. Например, линейные лампы имеют максимальный срок службы при горизонтальном положении. Это связано с тем, что громоздкая нить накала несимметрично закреплена внутри колбы, и при ее неправильной ориентации может провисать и выпадать из креплений, что ведет к перегоранию лампы.

На сегодняшний день галогенные лампы остаются единственным сравнительно экономичным и при этом недорогим видом источника света с «теплым» спектром. Этим объясняется их богатый ассортимент, имеющий тенденцию к расширению.

8.2. Современные галогенные лампы с питанием 220 В

Линейные (софитные) галогенные лампы

Новые световые характеристики, достигнутые у галогенных ламп, позволили разработать для них особый ассортимент, лишь отчасти перекликающийся с выпускаемыми видами ламп накаливания.

Изначально тепловые лампы с добавками галогенных соединений появились в виде линейных (софитных) моделей, нить накала в которых занимала всю длину колбы (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Внешний вид линейных галогенных ламп

Подобная конструкция особенно удачна для параболоцилиндрических систем концентрации света. Первые модели линейных ламп имели высокую мощность (1000-20000 Вт) и предназначались для прожекторов и светильников наружного освещения. В дальнейшем наметилась тенденция к сдвигу модельного ряда в сторону меньших мощностей, и на сегодняшний день он включает номиналы 60, 100, 150, 250, 300, 500, 750, 1000, 1500 и 2000 Вт. Подавляющее большинство моделей снабжено двумя цоколями типа R7s.

Длина лампы, как правило, растет с увеличением мощности, но однозначного соответствия, тем не менее, нет. Модели небольшой и средней мощности выпускаются в трех типоразмерах, с полной длиной 78,3, 117,6 и 189,1 мм. При подборе ламп для замены в существующих светильниках важно обратить внимание на то, что лампы мощностью 150 и 200 Вт выпускаются как в первом, так и во втором перечисленном исполнении.

Несмотря на то, что многие изготовители объявляют о допустимости произвольного рабочего положения ламп этого вида (кроме мощных моделей), наилучшим положением горения для них является горизонтальное, с отклонениями не более ±15°. Это связано с особенностями крепления нити накала внутри колбы.

Линейные лампы повышенной эффективности

Линейные лампы повышенной эффективности, строго говоря, являются лишь разновидностью обычных линейных ламп. Увеличение светоотдачи достигается в них за счет специального внутреннего покрытия колбы, отражающего инфракрасные излучения. Генерируемое нитью накала тепло, таким образом, возвращается обратно на нить и способствует ее дополнительному накаливанию.

Правило.

С ростом температуры нити накала светоотдача тепловой лампы увеличивается.

Лампы повышенной эффективности имеют стандартную длину, но их мощность несколько снижена по сравнению со стандартными моделями (225–250 и 375–400 Вт вместо 300 и 500 Вт, соответственно).

Внимание.

Использование одинарной колбы из кварцевого стекла создает опасность, связанную с ультрафиолетовым излучением нити накала (линейные лампы предназначены только для закрытых светильников). Кроме этого, данный вид стекла чувствителен к прикосновению голых рук. Необходимые меры безопасности при эксплуатации и обращении с лампами отмечаются в каталогах и на упаковке соответствующими пиктограммами.

Одноцокольные галогенные лампы с резьбовыми цоколями

Двухцокольная конструкция линейных ламп исключает их использование в обычных светильниках для ламп накаливания. Для преодоления этого неудобства разработаны одноцокольные лампы с резьбовыми цоколями в стеклянных колбах с помещенной внутрь линейной галогенной трубкой. Их ассортимент специально разработан для прямой замены ламп накаливания той же мощности. Как и все галогенные лампы, одноцокольные модели допускают включение в схемы со светорегуляторами, однако при этом ухудшаются их светоотдача и срок службы. Из-за сравнительно небольших размеров внутренней трубки лампы не чувствительны к положению горения.

Вместо традиционной для ламп накаливания колбы типа А в лампах этого вида используют колбы различной формы в прозрачном, матовом или молочном исполнении (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Внешний вид различных галогенных ламп с резьбовым цоколем

Более яркая нить накала подчеркивает эффект искрящегося света при их установке в люстры с гранеными стеклянными и хрустальными элементами. В целом одноцокольные галогенные лампы подходят для установки в светильники рассеянного света, однако неэффективны с зеркальными отражателями. Это объясняется тем, что размеры и положение их нити накала не соответствуют таковым у традиционных ламп накаливания, на которые рассчитаны стандартные отражатели.

Капсульные галогенные лампы

Так называемые капсульные галогенные лампы получили свое название из-за соответствующей формы колбы (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Внешний вид капсульных галогенных ламп

Колба представляет собой запаянный с обеих сторон отрезок трубки с односторонним вводом проводов. Внутри колбы находится компактная, обычно сложенная вдвое по сравнению с линейным вариантом спираль.

Внимание.

Капсульные лампы разработаны совместно с оптическими системами специальных прожекторов и поэтому, несмотря на по-прежнему прямое включение в сеть, не взаимозаменяемы с обычными лампами накаливания.

Как правило, лампы этого вида имеют байонетный цоколь B15d. В последнее время разработаны миниатюрные капсульные модели со штырьковыми цоколями, аналогичные по конструкции соответствующим низковольтным лампам.

Использование в колбах капсульных ламп специальных сортов стекла и дополнительных фильтрующих покрытий снимает проблему ультрафиолетовой опасности. Кроме этого, на базе галогенных капсул высокого напряжения некоторые производители создают и лампы в двойной колбе с резьбовыми цоколями.

Зеркальные галогенные лампы

Преимущества высокой яркости спирали для создания направленного света в полной мере реализованы в зеркальных галогенных лампах, представляющих собой линейную или капсульную галогенную лампу, помещенную в колбу с отражателем. Наибольшее распространение получили лампы в прессованных колбах PAR, хотя встречаются и традиционные варианты (колба типа R).

Первоначально для зеркальных галогенных ламп использовали традиционные для ламп накаливания колбы PAR38, PAR56 и PAR64, однако удачность такого сочетания привела к дополнительной разработке колб PAR30, PAR20 и даже PAR16 (рис. 8.5).

Рис. 8.5. Внешний вид зеркальных галогенных ламп с колбами типа PAR

Галогенные лампы этих серий успешно заменяют лампы накаливания в колбах R95, R63 и R50 с соответствующими резьбовыми цоколями, причем минимальный угол излучения составляет уже не 30, а всего 10°. Существуют и другие, несколько менее распространенные модификации прессованных колб галогенных ламп.

Примечание.

Важно обратить внимание на тот факт, что колба PAR30 имеет две модификации, различающиеся общей длиной корпуса (90,5 и 77 9 мм). В зависимости от типа светильника, они могут оказаться не взаимозаменяемыми и при выборе ламп для замены необходимо учитывать размеры конкретных типов. В настоящее время длина 90,5 мм де-факто является стандартом для колбы PAR30.

Тенденция общей миниатюризации галогенных ламп применительно к зеркальным лампам проявилась в создании миниатюрных моделей диаметром 51 мм со штырьково-поворотным цоколем GU10 и GZ10 (рис. 8.6).

Рис. 8.6. Внешний вид галогенных ламп со штырьково-поворотным цоколем GU10

8.3. Современные низковольтные галогенные лампы

Назначение перехода к низкому напряжению питания

Переход к низкому (от 6 до 24 В) напряжению питания позволяет заметно снизить сопротивление нити накала лампы для достижения той же электрической мощности. Длина нити уменьшается, а, значит, она в меньшей степени задерживает собственное излучение. За счет этого эффекта лампы накаливания, рассчитанные на низкие напряжения, имеют более высокую, светоотдачу, чем стандартные сетевые аналоги.

Сказанное в полной мере относится и к галогенным лампам. Уже в 1990-х годах появились первые образцы галогенных ламп низкого напряжения. Аналогично устроенные лампы выпускались и раньше, однако в основном предназначались для кинопроекции и других специальных применений.

Стандартным низким напряжением для питания галогенных ламп является значение 12 В переменного тока, несколько реже используется постоянный ток и/или номиналы 6 и 24 В. Для получения таких напряжений в обязательном порядке используют специальные трансформаторы (на сленге называемые «галогенными»).

Низковольтные капсульные галогенные лампы

Капсульные лампы по размерам не больше обычных ламп для карманных фонарей, но имеют мощность от 5 до 100 Вт. По конструкции они аналогичны капсульным лампам сетевого напряжения, но обычно имеют прямую, а не сложенную вдвое, спираль накала. Лампы этого вида оборудуются штырьковыми цоколями G4 и GY6.35 (рис. 8.7).

Рис. 8–7. Внешний вид капсульных галогенных ламп:

а — с осевым расположением нити накаливания; б — с горизонтальным расположением нити накаливания

Из-за небольшого светового потока основное предназначение ламп мощностью 5 и 10 Вт — декоративное освещение. Они идеально подходят для создания ярких световых точек, например, с целью имитации звездного неба. Наравне с этим, более мощные лампы могут использоваться и в светильниках общего освещения.

Кроме этого, их компактные размеры и высокая яркость спирали позволили создать небольшие прожектора для внутреннего освещения (на профессиональном сленге называемые «слотами» — источниками световых пятен, от слова spotlights).

Мини-прожектор для капсульной лампы традиционно содержит зеркальный отражатель с помещенным в его центр штырьковым патроном. В зависимости от свойств отражателя, для него могут требоваться лампы с осевым либо горизонтальным (рис. 8.7) расположением спирали.

Внимание.

Неправильная замена лампы может заметно нарушить светораспределение прожектора.

Технология нанесения на внутреннюю сторону колбы отражающего инфракрасное излучение покрытия, успешно примененная в экономичных моделях линейных ламп сетевого напряжения, применяется и к низковольтным капсульным моделям. Такие лампы имеют повышенную (до 25 лм/Вт) светоотдачу.

Кварцевое стекло, из которого изготовлена колба капсульных ламп, может определять дополнительные требования к обращению с ними и к защите от ультрафиолета. В этом случае в каталоге и на упаковке лампы приводится соответствующая маркировка.

Любая система, включающая отдельные источник света и зеркальный отражатель, требует тщательной фокусировки лампы (помещения ее в точку фокуса отражателя) после ее установки. В противном случае нарушаются угол излучения и светораспределение всей системы.

Вместе с тем, подобная операция достаточно сложна для рядового пользователя, а попытка снабжать лампы фокусирующими цоколями неизбежно подняла бы их стоимость. Решить эту проблему удалось путем разработки зеркальных галогенных ламп, представляющих собой уже собранные на заводе-изготовителе комплекты «лампа-отражатель».

Низковольтные лампы с интерференционными отражателями

Одним из вариантов зеркальных ламп являются лампы с интерференционными отражателями, представляющие собой капсулы низкого напряжения, помещенные внутрь стеклянных параболических корпусов (рис. 8.8).

Рис. 8.8. Внешний вид галогенных ламп с интерференционными отражателями

Название этих ламп происходит от явления интерференции, за счет которого нанесенная на стекло тонкая металлическая пленка отражает лишь излучения определенных длин волн. Толщина пленки подобрана таким образом, чтобы инфракрасное (тепловое) излучение нити накала беспрепятственно проходило сквозь нее наружу, а видимый свет отражался в направлении оси лампы.

Иногда лампы этого типа некорректно называют «дихроичными» (от английского названия dichroic lamps). Сквозь отражатель проходит и некоторое количество видимого света, который приобретает цветные оттенки и выгодно используется в функционально-декоративных светильниках.

Отражатель зеркальных галогенных ламп может быть открыт либо иметь защитное переднее стекло. По международной классификации колба такого типа относится к типу R, однако, традиционно ее обозначают буквами MR (mirror reflector). Эта колба выпускается в двух вариантах, с диаметром отражателя 51 и 35 мм (типы MR16 и MR1I) и типами цоколя GU5.3/GU4, соответственно.

Благодаря тому, что интерференционный отражатель концентрирует лишь свет, но не тепло, излучаемое лампой, модели этой разновидности называют также лампами холодного света. Этот термин, однако, не означает, что лампа совсем не излучает тепла.

Тепловое излучение нити накала, по-прежнему составляющее более 90 % мощности лампы, более или менее равномерно рассеивается по всем направлениям вокруг нее.

Светильник и ламповый патрон при этом испытывают повышенную тепловую нагрузку, поэтому возможность применения таких ламп должна оговариваться особо. В каталогах лампы холодного света маркируются специальными символами.

Зеркальная лампа, в отличие от светильника с отражателем, является неразборной конструкцией. Пользователь не способен изменить ее угол излучения, поэтому выпускается большой ассортимент моделей с определенными светораспределениями. Условно все они могут быть разделены на три основные группы: лампы с узкими (8-12°) световыми пучками; лампы со средними (18–24°) световыми пучками; лампы с широкими (36–60°) световыми пучками.

Наряду с прямым указанием угла излучения в градусах, в светотехнической практике приняты его более простые, буквенные обозначения: NSP или SSP (narrow spot или super spot — сверхузкий) — менее 8°; SP (spot — узкий) — 8-12°; FL (flood — средний) — 24–30°; WFL (wideflood — широкий) — 36–38°; VWFL (very wideflood — очень широкий) — 60° и более.

Слово flood указывает на применимость данного светораспределения для заливающего освещения. Лампы со всеми вариантами светораспределения выпускаются мощностью 20, 35, 50 и (реже) 100 Вт.

Примечание.

Чем уже световой пучок лампы одной и тай же мощности, тем выше ее осевая сила света, так как световой поток остается постоянным.

Исходя из этого, узкая диаграмма направленности наиболее подходит для создания небольших ярких пятен света либо подсвета объектов с больших расстояний. Среднее светораспределение пригодно для создания сравнительно крупных световых акцентов, а широкое светораспределение — для общего верхнего освещения.

Переднее стекло ламп с шириной пучка 60° покрыто специальными стеклянными наплывами, за счет чего эти лампы дают практически рассеянный свет без четких границ светового пятна.

Возможность управления световыми свойствами лампы путем изменения толщины интерференционного покрытия (при этом меняется набор отражаемых длин волн) используется в модификациях с повышенной до 4000 К цветовой температурой и цветных моделях. Окрашенный свет может достигаться и за счет использования в лампах передних стекол с фильтрующими свойствами. Как правило, использование двойной колбы и специальных покрытий исключает ультрафиолет из спектра зеркальных ламп. Однако некоторые модели, в первую очередь, без защитного стекла, могут все же давать вредные коротковолновые излучения.

Примечание.

Кроме того, эти же модели не защищены от случайного прикосновения рук к внутренней кварцевой капсуле. Для предупреждения о необходимых мерах предосторожности, как и во всех ранее описанных случаях, используется специальная маркировка.

Низковольтные зеркальные лампы с алюминиевыми отражателями

Ненаправленное тепловое излучение ламп холодного света является преимуществом при освещении чувствительных к нагреву материалов и недостатком с точки зрения тяжелого теплового режима светильников.

Примечание.

Некоторые типы подвесных потолков не допускают использования этих ламп из-за возможного перегрева запотолочного пространства.

Для подобных применений выпускаются зеркальные лампы с алюминиевыми отражателями нескольких разновидностей.

Первая разновидность ламп представляет собой модельный ряд в стандартных колбах MR11/MR16, стеклянные отражатели которых покрыты слоем алюминия вместо интерференционной пленки. Ряд мощностей, группы светораспределения и внешний вид этих ламп не отличаются от ранее описанных моделей с интерференционными отражателями.

Их важным отличием является лишь концентрация тепла вместе со световым пучком, что не позволяет использовать данные лампы для освещения с небольших расстояний чувствительных к нагреву материалов.

Видимый свет не проходит сквозь алюминиевый отражатель, поэтому задняя часть этих ламп выглядит абсолютно темной.

Наилучшее применение для них — так называемые «точечные» светильники общего освещения, встроенные в подвесной потолок, иногда неофициально называемые даунлайтами (от английского термина downhght «светящие вниз»).

К лампам второй разновидности относится разработанная в конце 1990-х годов так называемая серия 111. Входящие в нее модели состоят из галогенной капсулы, установленной в открытом металлическом отражателе диаметром 111 мм (рис. 8.9).

Рис. 8.9. Внешний вид ГЛН серии 111

Конструкция такой лампы аналогична устройству некоторых автомобильных фар, прямой свет лампы в которых устраняется затеняющей металлической крышкой.

Зеркальные лампы диаметром 111 мм выпускаются мощностью 35, 50,75 и 100 Вт и предназначены для установки в основном в открытые светильники, ведь их ультрафиолетовое излучение незначительно.

Примечание.

Подчеркнуто функциональный и, вместе с тем, эстетичный внешний вид является преимуществом для их использования в стилизованных под «высокие технологии» (hi-tech) декоративно-функциональных светильниках.

Для улучшения внешнего вида и лучшего сочетания с хромированными элементами светильников корпус этих ламп имеет полированную блестящую окантовку.

Третья разновидность ламп с алюминиевыми отражателями, состоит из моделей с цоколем BISd (ВA 15d). Модели этой группы выпускаются лишь некоторыми изготовителями и не стандартизованы. Их применение возможно в специально рассчитанных на конкретный тип лампы светильниках.

8.4. Трансформаторы и электроника для галогенных ламп

Особенности включения низковольтных галогенных ламп

Внимание.

Галогенные лампы низкого напряжения (6/12 В) должны включаться только в схемы с соответствующими трансформаторами. Последовательное включение и другие варианты не допускаются!!!

Традиционные (электромагнитные) трансформаторы предельно просты в устройстве и конструкции. Они ничем не отличаются от принятых в радиоэлектронной практике аналогов. Трансформаторы могут быть как Ш-образные (рис. 8.10), так и тороидальные (рис. 8.11).

Рис. 8.10. Внешний вид Ш-образного трансформатора

Рис. 8.11. Внешний вид тороидального трансформатора

Из-за больших рабочих токов ламп сечение провода вторичной обмотки достигает 4 мм^2. В корпусе обычно предусмотрены и предохранители различных типов, о чем пользователя информирует соответствующая маркировка.

В отличие от пускорегулирующих аппаратов, типы которых должны строго соответствовать типам подключаемых ламп, принцип подключения галогенных ламп намного проще.

Правило.

Обязательное условие состоит лишь в том, чтобы суммарная мощность всех ламп не превышала номинальной мощности трансформатора. Например, к трансформатору мощностью 60 Вт можно подключить 12 ламп по 5 Вт, 6 ламп по 10 Вт, 3 лампы по 20 Bт или по одной лампе 35 или 50 Вт.

Примечание.

Традиционные трансформаторы могут подключаться к сети через светорегуляторы для стандартных ламп накаливания. Исключение составляют варианты схем, в которых осуществляется выпрямление тока, так как для них первичная обмотка трансформатора фактически представляет собой короткое замыкание.

Преимущества электронных трансформаторов

Существенным недостатком электромагнитных трансформаторов является их большая масса, которая примерно пропорциональна их мощности. Например, трансформатор мощностью 300 Вт может весить до 10 кг! При большом количестве галогенных ламп общий вес такого оборудования может превысить все разумные пределы.

Проблема больших размеров и веса решена в так называемых электронных трансформаторах, которые по более строгой классификации являются электронными блоками питания. Эти устройства содержат преобразователь, увеличивающий частоту питающего напряжения до 30000-10000 Гц, за счет чего размер трансформатора как такового может быть существенно уменьшен.

Важно заметить, что сечение провода вторичной обмотки и в этом случае должно быть велико. Преобразователь и соответствующий ему малогабаритный трансформатор (диаметром не более 20 мм) помещаются в общий, обычно пластмассовый, корпус (рис. 8.12, рис. 8.13).

Рис 8.12. Внешний вид электронного трансформатора прямоугольной формы для питания галогенных ламп

Рис. 8.13. Внешний вид электронного трансформатора округлой формы для питания галогенных ламп

Масса электронных трансформаторов невелика, а их размер незначительно увеличивается с увеличением мощности. Кроме этого, они выделяют намного меньше тепла и не издают звука при работе. Благодаря этим особенностям, они являются единственно целесообразным вариантом для включения ламп общей мощностью 100 Вт и более. В настоящее время разработаны модели мощностью до 1500 Вт.

Принципиальная схема электронного трансформатора

Один из вариантов электронного трансформатора, реализованного на специализированной микросхеме IR2161, показан на рис. 8.14 (без пластикового корпуса).

Рис. 8.14. Внешний вид электронного трансформатора на IR2161

Принципиальная электрическая схема этого устройства показана на рис. 8.15. Номиналы и тип используемых элементов приведены в табл. 8.1.

Рис. 8.15. Принципиальная схема электронного трансформатора на ИМС IR2161

Расчет электронных трансформаторов различной мощности

Рассчитать электронный трансформатор под различные мощности можно с помощью программы автоматического проектирования Ballast Designer.

В некоторых случаях, когда электронный трансформатор удален (более 1 м) от ГЛН, а мощность лампы (или группы ламп) значительна, могут возникнуть радиопомехи, затрудняющие прием теле- радиоканалам или мешающие ИК и радио пультам дистанционного управления. В этой ситуации применяют электронные трансформаторы (блоки питания ГЛН) с выпрямленным и сглаженным напряжением (постоянное напряжение с малыми пульсациями).

Такие блоки питания можно реализовать, например, на известной микросхеме VIPER100-E фирмы STMicroelectronics, http://www.st.com.

Примечание.

Автоматически спроектировать блок питания можно с помощью специальной программы VIPer Design Software v2.24.

На данный момент широко используются для подобных блоков питания микросхемы фирмы Power Integrations, Inc серии TOPSwitch и TOPSwitch*-GX: TOP227Y, TOP250Y, TOP246R, TOP249Y.

Техническую поддержку можно найти по адресу:

http://www.powerint.ru/SiteFiles/ARTICLES_ARCHIVE.htm.

Блок питания на микросхеме TDA4605

На рис. 8.16 показана схема блока питания, реализованная на доступной микросхеме TDA4605. Данная микросхема имеет отечественные аналоги К1033ЕУ5, КР1087ЕУ1.

Рис. 8.16. Принципиальная схема на БП для ГЛН на TDA4605

Трансформатор Т1 намотан на сердечнике Ш 16x20 из феррита 2500НМС1. Величина немагнитного зазора 0,12 мм (с учетом двойного зазора, т. е. две прокладки по 0,12 мм). Число витков первичной обмотки W1 = 64, диаметр провода 0,25 мм. Число витков вторичной обмотки W2 = 3, диаметр провода (пучок из пяти жил 0,6 мм). Число витков обмотки обратной связи W3 =3, диаметр провода 0,25 мм.

Большинство электронных трансформаторов имеют ограничения не только на максимальную, но и на минимальную суммарную мощность подключенных ламп. Это связано с особенностями работы внутренних преобразователей. Диапазон допустимых мощностей указывается в каталоге и на корпусе устройства, например, 35-105 Вт. Данное ограничение, тем не менее, не означает опасности выхода трансформатора из строя при отсутствии нагрузки (например, при перегорании всех ламп). Из него следует лишь то, что нормальная работа ламп мощностью менее допустимой не гарантируется. Для удобства подключения ламп электронные трансформаторы обычно имеют несколько пар выходных зажимов.

Регулирование мощности ламп, в зависимости от конкретной схемной реализации, осуществляется одним из двух способов: включением трансформатора с традиционным светорегулятором; путем подачи на его отдельный управляющий вход специального сигнала (как в случае с регулируемыми электронными балластами).

Данная возможность может и не предусматриваться совсем. При подключении электронного трансформатора к светорегулятору традиционной конструкции важно убедиться, что последний допускает работу с нагрузками емкостного характера. Подобные сведения содержатся в документации на светорегулятор.

Примечание.

Следует отметить, что вторичное напряжение на их обмотках намеренно несколько снижено по сравнению с номинальным, и обычно составляет 11,2-11,6 В. Такой прием несколько снижает световой лоток и светоотдачу ламп, однако продлевает их срок службы.

8.5. Продление срока службы галогенных ламп

Для продления срока службы высоковольтных галогенных ламп, питающихся непосредственно от сети 220 В, поможет простое устройство на специализированной микросхеме фазового регулятора К1182ПМ1Р (КР1182ПМ1).

Дело. в том, что в холодном состоянии сопротивление спирали лампы в 10 раз меньше, чем в разогретом. Поэтому пусковой ток ГЛН мощностью, например, 100 Вт может достигать 7 А. После разогрева спирали, который происходит за несколько полупериодов сетевого напряжения, ток уменьшается до рабочего.

Именно этот момент пуска является порой губительным для лампочки. Со временем спираль лампы изнашивается, утончается, приобpeтaeт неоднородности в своей структуре. Спираль становится более чувствительной к подобным перегрузкам при включении, соответственно, увеличивается вероятность ее перегорания.

Совет.

Облегчить условия пуска холодной спирали галогенной лампы и тем самым снизить вероятность ее перегорания можно. Для этого надо подавать напряжение питания на лампу не с полной, а с постепенно увеличивающейся амплитудой.

В результате к моменту подачи полной амплитуды спираль лампы успеет полностью разогреться и перейти в нормальный режим работы.

Микросхема фазового регулятора К1182ПМ1Р (КР1182ПМ1) предназначена для плавного включения/выключения ламп накаливания или для регулировки яркости их свечения. Максимальная рабочая мощность — 150 Вт. Значительно увеличить мощность подключаемой нагрузки можно, применив внешний симистор. ИМС выполнена в стандартном корпусе DIP 16. Внешний вид устройства показан на рис. 8.17.

Рис. 8.17. Внешний вид устройства плавного зажигания ГЛН

ИМС К1182ПМ1Р (рис. 8.18, рис. 8.19) позволяет путем постепенного увеличения фазового угла включения увеличивать подаваемое на лампу напряжение. При этом спираль успевает разогреться до максимальной температуры к моменту подачи полного напряжения. В результате снижается вероятность выхода спирали лампы из строя.

Рис. 8.18. Типовая схема включения

Рис. 8.19. Принципиальные схемы устройств регулировки яркости

Выводы 3 и 6 ИМС DA1 предназначены для подключения цепи управления (С3 = 100 мкФ 16 В, R1 = 3,1 кОм, SW1) фазовым регулятором. С1 = С2 = 1 мкФ 10 В. Время плавного включения лампы зависит от емкости конденсатора С3, а время плавного выключения — от сопротивления резистора R1. Номиналы этих элементов можно выбрать самостоятельно. С номиналами, приведенными на схеме, время включения и выключения составляет примерно 1 с.

Глава 9

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ И СВЕТИЛЬНИКИ С НИМИ

Люминесцентные лампы вошли в нашу жизнь в 80-е годы прошлого века. С тех пор они превратились в отличную альтернативу лампам накаливания за счет своей экономичности, малому нагреву колбы. В главе рассмотрены также электронные стартеры, электронные пускорегулирующие аппараты.

9.1. Устройство, принцип действия, классификация, параметры

Принцип построения полноразмерных люминесцентных ламп

Люминесцентная лампа (ртутная лампа низкого давления; далее по тексту — ЛЛ) является газоразрядным источником света (рис. 9.1 и 9.2).

Рис. 9.1. Полноразмерные люминесцентные лампы

Рис. 9.2. Строение полноразмерной люминесцентной лампы

Конструктивно она представляет собой стеклянную трубку с нанесенным на внутреннюю поверхность слоем люминофора. В торцы трубки введены вольфрамовые спиральные электроды. Для повышения эмиссионной способности на электроды наносится оксидная суспензия, изготовляемая из карбонатов или перекисей щелочноземельных металлов.

Внутри лампы находятся разреженные пары ртути и инертный газ (аргон). Давление ртутных паров в ЛЛ зависит от температуры стенок лампы и составляет при нормальной рабочей температуре 40 °C примерно 0,13-1,3 Н/м^2 (10-2-10-3 мм рт. ст.).

Такое низкое давление обеспечивает интенсивное излучение разряда в ультрафиолетовой области спектра (преимущественно С длиной волны 184,9 и 253,7 нм). Под действием электрического напряжения (поля), приложенного к электродам, в лампе возникает газовый разряд.

При этом проходящий через пары ртути ток вызывает ультрафиолетовое излучение. На внутреннюю поверхность лампы нанесен слой особого вещества (люминофор). Наиболее распространенным люминофором является галофосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем. Изменяя соотношение активаторов, можно получить люминофоры разных марок и изготавливать лампы разной цветности.

Ультрафиолетовое излучение, воздействуя на люминофор, заставляет его светиться, т. е. люминофор преобразует ультрафиолетовое излучение газового разряда в видимый свет. Стекло, из которого выполнена ЛЛ, препятствует выходу ультрафиолетового излучения из лампы, тем самым предохраняя наши глаза от вредного для них излучения.

Примечание.

Исключением являются бактерицидные и ультрафиолетовые лампы; при их изготовлении применяется у виолевое или кварцевое стекло, пропускающее ультрафиолет.

Широкое распространение на сегодня получают ЛЛ с амальгамами In, Cd и других элементов. Более низкое давление паров ртути над амальгамой дает возможность расширить температурный диапазон оптимальных световых отдач до 60 °C вместо 18–25 °C для чистой ртути.

При повышении температуры окружающей среды сверх допустимой нормы (25 °C для чистой ртути и 60 °C для амальгам) возрастают температура стенок и давление паров ртути, а световой поток снижается.

Примечание.

Еще более заметное уменьшение светового потока наблюдается при понижении температуры, а, значит, и давления паров ртути. При этом резко ухудшается и зажигание ламп, что делает невозможным их использование при температурах ниже -10 °C без утепляющих приспособлений.

В связи с этим представляют интерес безртутные ЛЛ с разрядом низкого давления в инертных газах. В этом случае люминофор возбуждается излучением с длиной волны от 58,4 до 147 нм. Поскольку давление газа в безртутных ЛЛ практически не зависит от окружающей температуры, неизменными остаются и их световые характеристики.

Проблема работы ЛЛ при низких температурах решена:

♦ использованием ЛЛ ламп Т5 (с диаметром трубки 16 мм);

♦ применением компактных люминесцентных ламп;

♦ питанием ЛЛ от высокочастотных электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА).

Совет.

Световая отдача ЛЛ повышается при увеличении размеров (длины) за счет снижения доли анодно-катодных потерь в общем световом потоке. Поэтому рациональнее использовать одну лампу на 36 Вт, чем две по 18 Вт.

Срок службы ЛЛ ограничен дезактивацией и распылением (истощением) катодов. Отрицательно сказываются на сроке службы также колебания напряжения питающей сети и частые включения и выключения ламп. При использовании ЭПРА эти факторы сведены к минимуму.

Достоинства люминесцентных ламп

Широкое использование ЛЛ связано с тем, что они имеют ряд значительных преимуществ перед классическими лампами накаливания:

♦ во-первых, это высокая эффективность, КПД составляет 20–25 % (у ламп накаливания около 7 %), а светоотдача (т. е. количество излучаемых люменов на единицу потребляемой мощности) лежит в пределах 70-105 лм/Вт (у ламп накаливания 7-12 лм/Вт).

♦ во-вторых, длительный срок службы — до 20000 ч (у ламп накаливания — 1000 ч и сильно зависит от напряжения питания).

Известно, что оптическое излучение (ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное) оказывает на человека (его эндокринную, вегетативную, нервную системы и весь организм в целом) значительное физиологическое и психологическое воздействие, в основном благотворное.

Дневной свет — самый полезный. Он влияет на многие жизненные процессы, обмен веществ в организме, физическое развитие и здоровье. Но активная деятельность человека продолжается и тогда, когда солнце скрывается за горизонтом. На смену дневному свету приходит искусственное освещение.

Долгие годы для искусственного освещения жилья использовались (и используются) только лампы накаливания — тепловой источник света, спектр которого отличается от дневного преобладанием желтого и красного излучения и полным отсутствием ультрафиолета.

Кроме того, лампы накаливания, как уже упоминалось, неэффективны, их коэффициент полезного действия 6–8 %, а срок службы очень мал — не более 1000 ч. Высокий технический уровень освещения с этими лампами невозможен. Вот почему вполне закономерным оказалось появление ЛЛ — разрядного источника света, имеющего в 5-10 раз большую световую отдачу, чем лампы накаливания, и в 8-15 раз больший срок службы.

Преодолев различные технические трудности, ученые и инженеры создали специальные ЛЛ для жилья — компактные, практически полностью копирующие привычный внешний вид и размеры ламп накаливания и сочетающие при этом ее достоинства (компактность, комфортную цветопередачу, простоту обслуживания) с экономичностью полноразмерных ЛЛ.

Рис. 9.3. Сравнение теплого поля лампы накаливания и компактной люминесцентной лампы (справа).

Как видно из термографического рисунка, лампа накаливания (слева) 92–94 % электроэнергии преобразует в тепло и лишь 6–8 % — в свет, тогда как компактная люминесцентная лампа (справа), давая такой же световой поток, расходует на 80 % меньше электроэнергии.

В силу своих физических особенностей ЛЛ имеют еще одно очень важное преимущество перед лампами накаливания: возможность создавать свет различного спектрального состава — теплый, естественный, белый, дневной, что может существенно обогатить цветовую палитру домашней обстановки.

Не случайно существуют специальные рекомендации по выбору типа ЛЛ (цветности света) для различных областей применения (они будут приведены ниже).

Наличие контролируемого ультрафиолета в специальных осветительно-облучательных ЛЛ позволяет решить проблему профилактики «светового голодания» для городских жителей, проводящих до 80 % времени в закрытых помещениях.

Выпускаемые фирмой OSRAM ЛЛ типа BIOLUX, спектр излучения которых приближен к солнечному и насыщен строго дозированным ближним ультрафиолетом, успешно используются одновременно и для освещения, и для облучения жилых, административных, школьных помещений, особенно при недостаточности естественного света.

А специальные загарные ЛЛ типа CLEO (фирмы PHILIPS) предназначены для принятия «солнечных» ванн в помещении и для других косметических целей.

Внимание.

При использовании этих ламп следует помнить, что для обеспечения безопасности необходимо строго соблюдать инструкции изготовителя облучательного оборудования.

Таким образом, ЛЛ, обеспечивающие достаточно много света в квартире, сохраняют тем самым зрение, снижают утомляемость, повышают работоспособность и поднимают настроение; кроме того, спектральный состав их излучения легко варьируется по цвету. Все это делает такие лампы исключительно привлекательными для потребителя.

Недостатки полноразмерных люминесцентных ламп

Имеют ЛЛ и некоторые недостатки. Как правило, все разрядные лампы дЛя нормальной работы требуют включения в сеть совместно с балластом.

Определение.

Балласт, он же пускорегулирующий аппарат (ПРА), — электротехническое устройство, обеспечивающее режимы зажигания (но не всегда само зажигание) и нормальную работу ЛЛ.

Сильна зависимость устойчивой работы и зажигания лампы от температуры окружающей среды (допустимый диапазон 5-55 °C, оптимальной считается 20 °C). Хотя этот диапазон постоянно расширяется с появлением ламп нового поколения и использованием электронных балластов (ЭПРА).

Об ультрафиолете. Природа газового разряда такова, что любые ЛЛ имеют в спектре небольшую долю ближнего ультрафиолета. Известно, что при передозировке даже естественного солнечного света могут возникнуть неприятные явления. В частности, избыточное ультрафиолетовое облучение может привести, к заболеваниям кожи, повреждению глаз.

Но было доказано, что работа в течение года (240 рабочих дней по 8 часов в день) при искусственном освещении ЛЛ холодно-белого света с очень высоким уровнем освещенности в 1000 лк (это в 5 раз превышает оптимальный уровень освещенности в жилье) соответствует пребыванию на открытом воздухе в г. Давос (Швейцария) в течение 12 дней летом по одному часу в день в полдень.

Следует заметить, что реальные условия в жилых помещениях бывают в десятки раз более щадящими, чем в приведенном примере. Следовательно, о вреде обычного люминесцентного освещения говорить не приходится.

Важен вопрос ограничения пульсации светового потока. Дело в том, что устаревшие линейные трубчатые ЛЛ, подключенные к сети с помощью электромагнитного пускорегулирующего аппарата (чаще всего применяемого в светильниках), создают свет не постоянный во времени, а «микропульсирующий». При имеющейся в сети частоте переменного тока 50 Гц пульсация светового потока лампы происходит 100 раз в секунду. И хотя эта частота выше критической для глаза и, следовательно, мелькание яркости освещаемых объектов глазом не улавливается, пульсация освещения при длительном воздействии может отрицательно влиять на человека, вызывая повышенную утомляемость, снижение работоспособности.

В светильниках с электронным высокочастотным ПРА указанная особенность работы ЛЛ полностью устранена. Поэтому для традиционного освещения жилья люстрами, настенными, напольными, настольными светильниками целесообразно применять упомянутые выше компактные люминесцентные лампы.

О ртути. В лампу для ее работы вводится капля ртути — 30–40 мг (в компактных люминесцентных лампах — 2–3 мг, а в некоторых типах амальгамных компактных люминесцентных ламп ртути в чистом виде практически нет — она находится в связанном состоянии).

Пример.

В термометре, имеющемся в каждой семье, содержится 2 г (т. е. в 100 раз больше, чем в ЛЛ) ртути.

Разумеется, если лампа разобьется, поступить следует так же, как мы поступаем, когда разбиваем термометр, — тщательно собрать и удалить ртуть, однако содержание в лампе столь ничтожного количества ртути не представляется поводом для серьезного беспокойства.

Вывод.

ЛЛ в доме — это не только более экономичный, чем лампа накаливания, источник света. Грамотное освещение люминесцентными лампами имеет множество достоинств: экономичность, обилие и красочность света, равномерность распределения светового потока, особенно в случаях высвечивания протяженных объектов линейными лампами, меньшая яркость ламп и значительно меньшее выделение тепла.

Классификация ЛЛ ведущих производителей

На сегодняшний день наиболее качественную продукцию и широкий ассортимент на нашем рынке представляют не отечественные производители, а мировые светотехнические бренды:

♦ германская фирма OSRAM [http://www.osram.com];

♦ голландская PHILIPS [http://www.lighting.philips.com];

♦ американская GE Lighting (General Electric) [http://www.gelighting.com].

Они предлагают широчайший выбор высококачественных ЛЛ на любой вкус и цвет. Свои люминесцентные лампы производители разделяют на две большие категории:

♦ категория 1 — люминесцентные лампы ЛЛ (FL — Fluorescent Lamps);

♦ категория 2 — компактные люминесцентные лампы КЛЛ (CFL–Compact Fluorescent Lamps).

Люминесцентные лампы по характеристикам делятся на группы:

♦ по спектральному составу излучения: стандартные; с улучшенной цветопередачей; специальные;

♦ по электрической мощности: маломощные — до 18 Вт; средней мощности — 18–58 Вт; мощные — свыше 58 Вт;

♦ по диаметру трубки: Т2 — 7 мм; Т5 — 16 мм; Т8 — 26 мм; Т12 — 38 мм;

♦ по форме и длине трубки: прямые (линейные); U-образные; кольцевые;

♦ по светораспределению: с ненаправленным светоизлучением; с направленным светоизлучением (рефлекторные, щелевые, панельные и др.).

Основными параметрами люминесцентных ламп, которые указывают фирмы-производители в своих технических каталогах и которые необходимы потребителю для правильного выбора той или иной лампы, являются:

♦ мощность лампы (Вт);

♦ световой поток (лм);

♦ светоотдача (лм/Вт);

♦ цветовая температура или ССТ — Correlated Color Temperature (К);

♦ индекс цветопередачи, Да или CRI–Color Rendering Index;

♦ габаритные размеры и исполнение.

9.2. Стандартные линейные люминесцентные лампы

Особенности ламп, которые нужно учитывать

В полноразмерных лампах используется широкополосный дешевый люминофор — галофосфат кальция и магния, активированный сурьмой и марганцем (ГФК).

Недостаток этих ламп — низкий индекс цветопередачи Rа = 50–70, что приводит к искаженной цветопередаче освещаемых предметов.

Достоинство — дешевизна (в 2–4 раза дешевле ламп с высокой цветопередачей).

Именно этими ЛЛ известны отечественные производители: ОАО «СВЕТ» (Смоленский электроламповый завод), www.smolensk.ru/user/svet и ОАО «ЛИСМА», г. Саранск, www.lisma-lighting.ru.

Совет.

Лампы этого типа рекомендуется использовать там, где не требуется точное определение цветовых оттенков: для освещения подвалов, гаражей, складских помещений, наружного освещения.

У ламп накаливания индекс цветопередачи Rа = 95 и цветовая температура 2700 К — теплый цвет. Нередки случаи, когда потребитель, узнав о экономичности использования ЛЛ, решил заменить у себя лампы накаливания и приобрел ЛЛ с низким индексом цветопередачи и цветовой температурой 6000 К голубоватого оттенка. В итоге при свете такой ЛЛ привычные окружающие предметы поменяли свой цветовой оттенок. В результате этого возникает дискомфорт и появляется раздражение от неудачного эксперимента.

Это в полной мере касается и компактных ЛЛ (КЛЛ) китайско-польско-турецкого производства с ненормированным индексом цветопередачи.

Маркировка полноразмерных линейных ЛЛ

Пример маркировки полноразмерных линейных зарубежных ЛЛ показан на рис. 9.4.

Рис. 9.4. Маркировка полноразмерных зарубежных люминесцентных ламп

Маркировка отечественных ЛЛ обычно состоит из 2–3 букв и цифр.

Первая буква Л означает люминесцентная.

Следующие буквы означают — цвет излучения: Д — дневной; ХБ — холодно-белый; Б — белый; ТБ — тепло-белый; Е — естественно-белый; К, Ж, 3, Г, С — соответственно: красный, желтый, зеленый, голубой, синий; УФ — ультрафиолетовый.

У ламп с улучшенным качеством цветопередачи после букв, обозначающих цвет, стоит буква Ц, а при цветопередаче особо высокого качества — буквы ЦЦ.В конце обозначения ставят буквы, характеризующие конструктивные особенности: Р — рефлекторная; У или U — U-образная; К — кольцевая; А — амальгамная; Б — быстрого пуска. Цифры обозначают мощность в ваттах.

Пример.

ЛБ 40 — люминесцентная лампа белого цвета излучения мощностью 40 Вт.

ЛДЦ 40-2 — люминесцентная лампа дневного цвета излучения, улучшенной цветопередачи мощностью 40 Вт, двойка после мощности

Коды цветности

Расшифровка и соответствие кодов цветности различных фирм приведены в табл. 9.1.

Разновидности полноразмерных зарубежных ЛЛ

В номенклатуре выпускаемой продукции всех ведущих производителей достаточно широко представлены ЛЛ со стандартной (Ra = 50–70) цветопередачей. Так, фирма OSRAM в ассортименте выпускаемой продукции имеет:

♦ стандартные линейные ЛЛ с диаметром трубки 26 мм (тип Т8) мощностью 18,36 и 58 Вт (длиной от 590 до 1500 мм в зависимости от мощности), с диаметром трубки 16 мм (тип Т5) мощностью 4,6, 8 и 13 Вт (длиной от 136 до 517 мм в зависимости от мощности);

♦ кольцевые ЛЛ с диаметром трубки 29–30 мм мощностью 22, 32 и 40 Вт;

♦ U-образные Л Л с диаметром трубки 26 мм мощностью 18, 36 и 58 Вт.

Аналогичные лампы имеются в ассортименте производимой продукции фирмы PHILIPS:

♦ полноразмерные ЛЛ с диаметром трубки 38 мм (тип Т12) производятся мощностью 20, 40 и 65 Вт (длиной от 590 до 1500 мм в зависимости от мощности), диаметром трубки 16 мм (тип Т5) мощностью 4, 6,8,13 Вт (длиной от 150 до 530 мм в зависимости от мощности), диаметром трубки 26 мм (тип Т8) мощностью 14, 15, 16, 18, 23, 36, 38, 58 и 70 Вт (длиной от 370 до 1770 мм в зависимости от мощности);

♦ кольцевые ЛЛ мощностью 22, 32,40 и 60 Вт.

Отечественные ЛЛ

Технические характеристики отечественных люминесцентных ламп со стандартной цветностью представлены в табл. 9.2.

С декабря 2003 года ОАО «СВЕТ» (Смоленский электроламповый завод), www.smolensk.ru/user/svet вошло в состав Германского концерна OSRAM. Новое обозначение и технические характеристики ЛЛ ОАО СВЕТ показаны в табл. 9.3.

9.3. Люминесцентные лампы с улучшенной цветопередачей

Это лампы с редкоземельными люминофорами (РЗЛ). Они имеют узкополосные спектры с максимумами излучения в областях максимальной чувствительности человеческого глаза (450, 540 и 610 нм). Применение высокоэффективных трех- и пятиполосных редкоземельных люминофоров привело к значительному повышению индекса цветопередачи до Ra = 82–97. За высокую цветопередачу пятиполосным ЛЛ пришлось пожертвовать светоотдачей.

Примечание.

При этом световой поток у ламп улучшенной цветопередачи с трехполосным люминофором Rа = 80–89 примерно на 30 % выше, чем у полноразмерных люминесцентных ламп, а у пятиполосных — примерно на 9 % ниже.

Лампы с трехполосным люминофором (LUMILUX T8) обладают следующими преимуществами:

♦ большой срок службы — около 20 тысяч часов (с ЭПРА с предварительным подогревом катодов);

♦ малый спад светового потока за время работы (не более 15 % после 18 тысяч часов);

♦ высокая экологичность, сниженные расходы на утилизацию (содержат менее 5 мг ртути);

♦ хорошая цветопередача (Ra > 80);

♦ широкий диапазон цветностей.

Характеристики. В табл. 9.4 представлена сравнительная характеристика светоотдачи ламп разных типов.

По соотношению «цена/качество» лампы с трехполосным люминофором (восьмисотой серии, код цветности — 8хх) являются лидерами. Имея самую высокую светоотдачу — 90 лм/Вт, хорошую цветопередачу и умеренную цену, они являются компромиссом между дешевыми полноразмерными и дорогими (но с высоким индексом цветопередачи) пятиполосными ЛЛ девятисотой серии (код цветности — 9хх).

Наиболее полная передача цветовой палитры окружающей обстановки создает более комфортные условия для восприятия. Лампы улучшенной цветопередачи применяются не только там, где при помощи общего освещения нужно наиболее четко передать цвета и оттенки окружающих предметов, но и для освещения жилых помещений и рабочих мест.

Как уже отмечалось, отечественные лампы с улучшенной цветопередачей имеют в своей маркировке буквы Ц или ЦЦ. Например, ЛЕЦ 40-2, ЛТБЦЦ 20.

Расшифровка международного трехзначного кода цветности (индекс цветопередачи плюс цветовая температура), применяющийся в маркировке ламп с улучшенной цветопередачей, приведена в табл. 9.5.

Рекомендации от фирмы OSRAM по применению ламп с улучшенной цветопередачей для дома и квартиры приведены в табл. 9.6.

Фирма OSRAM изготавливает также ЛЛ со специальными спектральными характеристиками: код цветности 965 — серия BIOLUX; код цветности 76 — серия NATURA DE LUXE; код цветности 77 серия FLUORA. Характеристики ЛЛ со специальными спектральными характеристиками приведены в табл. 9.7.

Габаритные размеры линейных люминесцентных ламп OSRAM приведены в табл. 9.8 и на рис. 9.5. Для подключения ламп к электрической цепи применяются стандартные цоколи: цоколь G5 по DIN 49572, цоколь G13 по DIN 49653, цоколь W4,3 no DIN IEC 60061-1.

Рис. 9.5. Габаритные размеры линейных люминесцентных ламп OSRAM (к табл. 9.8)

Габаритные размеры линейных люминесцентных ламп OSRAM серии X для бесстартерных схем с диаметром трубки 38 мм приведены в табл. 9.9 и на рис. 9.6. Цоколь Fa6 no DIN 49657.

Рис. 9.6. Габаритные размеры линейных люминесцентных ламп OSRAM серии X для бесстартерных схем

Габаритное размеры кольцевых люминесцентных ламп OSRAM приведены в табл. 9.10 и на рис. 9.7. Цоколь — 2GX13 и G10q no DIN 49663.

Рис. 9.7. Габаритные размеры кольцевых люминесцентных ламп OSRAM

Габаритные размеры U-образных люминесцентных ламп OSRAM приведены в табл. 9.11 и на рис. 9.8. Цоколь 2G13 по DIN 49653 Т2.

Рис. 9.8. Габаритные размеры U-образных люминесцентных ламп OSRAM

Соответствие некоторых серий люминесцентных ламп фирм OSRAM, GE Lighting и PHILIPS с улучшенной цветопередачей приведено в табл. 9.12.

9.4. Люминесцентные лампы типа Т5

Лампы Т5 с диаметром трубки 16 мм с электронными пускорегулирующими аппаратами завоевывали новые позиции, быстро вытесняя лампы типа Т8 в колбе диаметром 26 мм, не говоря уже о лампах типа Т12 в колбе с диаметром 38 мм, которые давно сняты с производства ведущими электроламповыми фирмами мира.

Важно отметить, что параллельно созданы и массово выпускаются два типа таких ламп: с максимальной световой отдачей мощностью 14, 21, 28 и 35 Вт (табл. 9.13) и с максимальным световым потоком мощностью 24, 39, 54 и 48 Вт (табл. 9.14).

На сегодняшний день и некоторые отечественные производители выпускают лампы Т5. Это, например, ОАО Лисма-ВНИИИС (Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский институт источников света им. А. Н. Лодыгина; адрес в Интернете http://www.vniiis.ru). В табл. 9.15 приведены технические характеристики ламп Т5 отечественного производства.

Основные преимущества осветительной техники с лампами Т5:

♦ повышенная световая отдача (до 105 лм/Вт);

♦ пониженный спад светового потока благодаря использованию между люминофором и стеклом колбы защитной пленки, исключающей отрицательное влияние ртути (через 10 тыс. ч наработки световой поток снижается не более чем на 5 % и остается далее на этом уровне, по сравнению с 20–30 % снижения светового потока для обычных ЛЛ);

♦ оптимальная световая отдача ламп Т5 имеет место при температуре окружающего воздуха не 22–25 °C, как для обычных ЛЛ, а при 35 °C, т. е. практически не снижается во многих светильниках (максимальные световые потоки ЛЛ при 35 °C определяются умножением приведенных в табл. 9.13 и табл. 9.14 значений для Т = 25 °C на коэффициент 1,065);

♦ при работе только со специальными электронными ПРА потери мощности комплекта «лампа-ПРА» снижаются на 30–35 %; при этом ЭПРА имеют схему «cut off», исключающую постоянный подогрев электродов после включения ламп;

♦ резко сниженное содержание ртути в этих лампах (с 30 до 3 мг);

♦ уменьшение диаметра трубки на 40 % (по сравнению с ЛЛ типа Т8), уменьшение длин ламп Т5 приблизительно на 50 мм по сравнению с близкими по мощности лампами Т8;

♦ увеличение среднего срока службы ламп до 16 тыс. ч;

♦ высокий индекс цветопередачи (80–90).

Сравнение характеристик ламп Т8 (полноразмерных) и Т5 с цветовой температурой 4000 К приведено в табл. 9.16.

Следствием преимуществ являются:

♦ снижение установленной мощности осветительных установок (ОУ) на 20–30 % и расхода электроэнергии в них из-за существенного уменьшения коэффициента запаса ОУ и потерь мощности в световых приборах;

♦ снижение расхода материалов на производство ЛЛ и светильников, которые могут иметь существенно меньшие габариты;

♦ исключение вредного воздействия на здоровье людей из-за исключения пульсаций светового потока ламп;

♦ повышение эффективности световых приборов благодаря более высокому КПД и возможности обеспечить требуемые кривые силы света с помощью зеркальной и призматической оптики, значительно лучше работающей с лампами меньшего размера светящего тела;

♦ повышение комфортности освещения помещений благодаря исключению слепящего действия в любых направлениях с помощью специальных зеркальных экранирующих «трехмерных» решеток;

♦ улучшение экологии новой техники (резкое снижение возможностей ртутного отравления);

♦ значительное улучшение экологической обстановки (светильник с двумя лампами мощностью по 35 Вт с ЭПРА выбрасывает в атмосферу за год на 1350 кг меньше двуокиси углерода, чем светильники с электромагнитным ПРА);

♦ возможности производства встраиваемых светильников с длиной, не превышающей размеры стандартных строительных модулей (благодаря уменьшенной длине лампы Т5);

♦ улучшение эстетических характеристик светильников с новыми лампами (меньшие поперечные размеры и высота), соответствие строительному модулю подвесных потолков.

9.5. Современные ультрафиолетовые и специальные люминесцентные лампы

Лампы для дезинфекции, загара, установок фотобиологического действия

Свет — это не только освещение. И убедительное подтверждение атому — широкий ассортимент современных ЛЛ ультрафиолетового (УФ) и специального спектра.

Примечание.

Уникальное сочетание оптического (светового и УФ) излучения ртутного разряда и видимого света, генерируемого люминофором, позволяет создавать ЛЛ с практически любыми спектральными свойствами.

Благодаря созданию и совершенствованию искусственных источников УФ излучения, специалистам, работающим с УФ излучением, предоставляются существенно большие возможности, чем при использовании естественного оптического излучения (ОИ).

Спектр заатмосферного Солнца в УФ области стабилен, хорошо изучен, простирается от 400 до 210 нм (непрерывная составляющая). УФ диапазон излучения принято разделять на три поддиапозона (рис. 9.9): «А» — 320–400 нм; «В» — 280–320 нм; «С» — 180–280 нм.

Рис. 9.9. Поддиапазоны ультрафиолетового излучения

Соотношение потоков излучения Солнца в трех диапазонах УФ области приведено в табл. 9.17.

Таким образом, коротковолновое УФС излучение, независимо от времени года, суток или состояния атмосферы, в природе отсутствует. При небольшой доле средневолнового УФВ излучения в естественном спектре ОИ преобладает длинноволновое УФА излучение. В зависимости от углового положения Солнца и состояния атмосферы соотношение излучения в двух указанных диапазонах меняется очень слабо.

Разработкой и производством УФ ламп для установок фотобиологического действия (УФБД) в настоящее время занимаются:

♦ ряд крупнейших электроламповых фирм (Philips, Osram, Radium, Sylvanianflp);

♦ большое число зарубежных узкоспециализированных компаний, например, Original Hanau, UV-Technik, Wedeco AG (Германия), Hanovia (США), Lighttech Ltd (Венгрия) и т. д.

♦ несколько российских производителей УФ ламп для УФБД: ОАО «Лисма-ВНИИИС» (Саранск), НПО «ЛИТ» (Москва), ОАО СКБ «Ксенон» (Зеленоград), ООО «ВНИСИ» (Москва).

Номенклатура УФ ламп для УФБД весьма широка и разнообразна; так, например, у ведущего в мире производителя фирмы PHILIPS она насчитывает более 80 типов.

Примечание.

В отличие от осветительных ламп, УФ источники излучения, как правило, имеют селективный спектр, рассчитанный на достижение максимально возможного эффекта для определенного ФБ процесса.

На рис. 9.10 представлена классификация искусственных УФ источников излучения по областям применения. Бесспорно, основной областью применения УФ ламп многие годы являются УФБД для дезинфекции воздуха.

Рис. 9.10. Классификация искусственных УФ источников излучения по областям применения

Вне конкуренции для указанных целей были и остаются газоразрядные ртутные лампы низкого давления в кварцевом или увиолевом стекле, излучающие в резонансной линии ртути 253,7 нм, расположенной вблизи максимума спектра бактерицидного действия, до 40 % от потребляемой электрической мощности.

Лампы для освещения аквариумов

Рассмотрим некоторые серии ламп специального назначения. Серия ЛЛ OSRAM FLUORA* имеют особое излучение с преобладающей составляющей синего и красного цвета, аналогичное излучению, способствующему фотохимическим процессам. Благодаря такому излучению заметно ускоряется рост растений. Эти лампы предназначены для освещения растений и аквариумов. Лампы этой серии выполнены на основе трубки диаметром 26 мм. Технические характеристики этих люминесцентных ламп приведены в табл. 9.18.

PHILIPS производит серию специальных ламп для аквариумов — Aquarelle (Акварель). Специальный состав излучения этой люминесцентной лампы оптимально подходит для передачи красоты рыб и растений в пресноводном аквариуме.

Свет ламп Акварель по спектральному составу очень близок к естественному. Это обеспечивает оптимальные условия для фотосинтеза и образования хлорофила. Дополнительным преимуществом ламп Акварель является исключительно высокая энергетическая плотность излучения в синей части спектра. Хорошо сбалансированный спектр излучения стимулирует образование кислорода, а также оказывает благотворное воздействие на аквариумные растения и рыбу и обеспечивает хорошую цветопередачу.

Лампы предназначены для использования в сети переменного тока со стандартными или высокочастотными ПРА. В табл. 9.19 приведены габаритные размеры ламп этой серии, а в табл. 9.20 — их технические характеристики.

В зависимости от индивидуальных предпочтений лампы Акварель могут использоваться вместе с лампами PHILIPS TL-D / 80 New Generation или TL-D / 90 De Luxe для создания различных зрительных впечатлений без ухудшения биологических свойств излучения ламп Акварель.

Лампы для декоративного освещения

Цветные лампы красного, зеленого, желтого, синего цвета, предназначенные для светового оформления в декоративных целях, имеются в номенклатуре всех ведущих производителей ЛЛ. В табл. 9.21 приведены основные характеристики цветных ламп OSRAM, а в табл. 9.22 и табл. 9.23 приведены основные характеристики цветных ламп PHILIPS.

9.6. Компактные люминесцентные лампы

Классификация КЛЛ

КЛЛ делятся на три подгруппы.

Подгруппа 1 — компактные люминесцентные лампы с интегрированным (встроенным) в цоколь электронным балластом (ЭПРА). Имеют стандартный резьбовой цоколь Е27 (или Е14).

Подгруппа 2 — двухвыводные (штырьковые), имеющие встроенный в специальный цоколь G23, стартер с конденсатором и предназначенные для работы с внешним электромагнитным ПРА.

Подгруппа 3 — четырехвыводные (штырьковые) универсальные, работающие совместно с внешним электронным или электромагнитным ПРА.

Дополнительные возможности КЛЛ

Некоторые КЛЛ обладают также дополнительными возможностями. Одна из серий КЛЛ с дополнительными возможностями — серия OSRAM DULUX* EL VARIO — электронные КЛЛ с возможностью регулирования светового потока.

Их особенности:

♦ 12-летний срок службы (при работе около 3 ч в день);

♦ регулировка светового потока без светорегулятора;

♦ уменьшение светового потока более чем на 50 % с помощью простого выключения и повторного включения лампы в течение 3 с;

♦ дополнительная экономия электроэнергии с помощью простого выключения и повторного включения лампы в течение 3 с, после которого потребление тока лампой уменьшается более чем наполовину;

♦ возможность неограниченного по количеству раз выключения и повторного включения лампы OSRAM DULUX' EL VARIO.

Эти лампы нашли широкое применение как в быту, так и в профессиональной сфере (гостиницы, предприятия общественного питания) — везде, где нужно изменять уровень освещенности.

Благодаря своей неограниченной прочности на включение и выключение лампа OSRAM DULUX* EL VARIO является предпочтительным источником света для систем лестничного освещения с режимом автоматического отключения.

Еще одна серия ламп с дополнительными возможностями — серия OSRAM DULUX* EL SENSOR — электронные КЛЛ с фотоэлементом и потенциометром. Их особенности:

♦ средний срок службы 15 тыс. ч;

♦ лампа OSRAM DULUX* EL SENSOR автоматически включается при наступлении темноты и автоматически выключается при дневном свете;

♦ возможность регулировки порога срабатывания фотоэлемента. Устанавливаемое время включения и выключения обеспечивает возможность эксплуатации во многих рабочих положениях (например, в открытых светильниках или в светильниках с опаловым защитным стеклом);

♦ распознавание фотоэлементами дневного света по спектральному распределению излучения.

Можно с уверенностью утверждать, что за КЛЛ — будущее, которое создается уже сегодня.

Соответствия КЛЛ различных производителей

Соответствия некоторых серий компактных люминесцентных ламп OSRAM, GE Lighting, PHILIPS приведены в табл. 9.24.

Технические характеристики КЛЛ

Характеристики КЛЛ OSRAM DULUX® (группа цветопередачи IB) представлены в табл. 9.25, а габаритные размеры этих ламп представлены на рис. 9.11.

Рис. 9.11. Габаритные размеры OSRAM DULUX® (к табл. 9.25)

Рис 9.12. Габаритные размеры OSRAM DULUX® EL с цветностью 827 INTERNA (к табл. 9.27)

Габаритные размеры КЛЛ фирмы GE Lighting серии Biax™ Q/E приведены в табл. 9.29 и рис. 9.13. В табл. 9.30 приведены характеристики этих ламп.

Рис 9.13. Габаритные размеры КЛЛ фирмы GE Lighting серии Biax™ Q/E (к табл. 9.29)

Рис 9.14. Габаритные размеры КЛЛ фирмы GE Lighting серии Biax™ 2D®/E, 4 штырьковой (к табл. 9.31)

9.7. Электронные пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп

Преимущества электронных пускорегулирующих аппаратов

Электромагнитный ПРА (дроссель-стартер) имеет массу недостатков: надоедливое жужжание, непроизвольные вспышки и частое мерцание, исходящие от светильников использующих ЛЛ.

Основным и единственным его преимуществом является его дешевизна. Но за низкой ценой дросселя и стартера скрываются высокие эксплуатационные расходы и масса неприятных факторов, влияющих на здоровье людей.

Директивой Европейской комиссии № 2000/55/ЕС предписан запрет на продажу и применение электромагнитных ПРА с целью ускорения повсеместного внедрения ЭПРА (электронных балластов) в странах Евросоюза. В США от использования электромагнитных балластов отказались еще раньше.

Директива комиссии ЕС о запрещении использования электромагнитных ПРА, возможно с некоторой задержкой, но неизбежно окажет влияние на принятие аналогичных решений и в России. Отрадным выглядит опыт Белоруссии. Там уже разработаны и сегодня действуют новые СНиППы, запрещающие устанавливать ПРА (стартеры и дроссели) в дошкольных и школьных учреждениях, учебных заведениях и больницах, а также на предприятиях, где требуется качественное освещение.

Бурное развитие электронной промышленности позволило создать электронный ПРА, обеспечивший совершенно новое качество работы люминесцентных ламп и светильников.

Широкое использование электронных ПРА (они же ЭПРА, они же электронные балласты) связано с рядом их существенных преимуществ по сравнению с электромагнитными ПРА. Разделим их на четыре группы.

Группа 1 — влияние на здоровье: приятный немерцающий свет без стробоскопических эффектов и отсутствие шума благодаря работе в диапазоне 30-100 кГц; слабое электромагнитное поле.

Группа 2 — комфортность: надежное и быстрое (без мигания) зажигание ламп; стабильность освещения независимо от колебаний сетевого напряжения; возможность регулировки светового потока; отключение по истечении срока службы лампы.

Группа 3 — экономичность: высокое качество потребляемой электроэнергии — близкий к единице коэффициент мощности благодаря потреблению синусоидального тока с нулевым фазовым сдвигом (при использовании активного корректора мощности); уменьшенное на 20 % энергопотребление (при сохранении светового потока) за счет повышения светоотдачи лампы на повышенной частоте и более высокий КПД ЭПРА по сравнению с классическими электромагнитным ПРА; увеличенный на 50 % срок службы ламп благодаря щадящему режиму работы и пуска; снижение эксплуатационных расходов за счет сокращения числа заменяемых ламп и отсутствия необходимости замены стартеров; дополнительное энергосбережение до 70 % при работе в системах управления светом.

Группа 4 — экологичность: меньшее количество отходов ламп (на 30 %) за счет увеличения срока службы ЛЛ.

Основные направления развития ПРА

В настоящее время ассортимент ЭПРА насчитывает десятки типоразмеров, отличающихся количеством и мощностью используемых с ними ламп, наличием или отсутствием возможности регулирования светового потока, характером включения ламп (с предварительным прогревом электродов или без него), наличием функции защиты аппарата и электросети от возможных аварийных ситуаций. При всем кажущемся многообразии схемные решения современных ЭПРА ведущих мировых производителей, в принципе, одинаковы (рис. 9.15).

Рис. 9.75. Внешний вид электронных балластов, работающих на две ЛЛ по 36 Вт:

а — производство фирмы OSRAM; б — производства фирмы PHILIPS

Одной из ведущих, компаний в разработке и производстве контроллеров для управляющего каскада остается Int. Rectifier, США [http://www.irf.com]. Однако последнее время серьезную конкуренцию им оказывают компании THOMSON и PHILIPS.

OSRAM и TRIDONIC для уменьшения номенклатуры изделий приступили к выпуску унифицированных ЭПРА, предназначенных не для одного типа ламп, а для всей серии ламп различной мощности.

Аппараты Quicktronic-Multiwatt от OSRAM могут работать с люминесцентными лампами 17 типоразмеров мощностью от 18 до 64 Вт и позволяют создавать более 100 комбинаций из линейных, компактных или кольцевых ламп. Но эти ЭПРА не обеспечивают плавное регулирование мощности ламп.

Серьезные разработки ведутся на пути создания систем управления освещенности, которые действительно решают задачи повышения комфортности и экономии электроэнергии. Австрийская компания TRIDONIC продвигает на рынок так называемые управляемые ЭПРА, позволяющие управлять мощностью светового потока. К примеру, аппараты серии EXCEL позволяют управлять мощностью ламп любым из четырех способов: простым кнопочным включением, с помощью датчика освещенности, цифровых сигналов стандарта DSI и цифрового сигнала стандарта DALI.

Использование ЭПРА с датчиками освещенности, присутствия и времени позволяет сэкономить до 70 % электроэнергии, расходуемой на освещение. Учитывая, что доля люминесцентных светильников административных помещений составляет до 50 % от общего энергопотребления в этих помещениях, внедрение систем управления освещением позволяет сэкономить десятки киловатт-часов в год. На текущий момент эти системы весьма дороги и широкого применения не находят.

Электрические параметры ЭПРА различных фирм практически одинаковы: КПД — от 80 до 90 %; коэффициент мощности — не ниже 0,98; широкий диапазон напряжений питания.

Отечественные электронные ПРА

В линейке ЭПРА имеются аппараты с холодным пуском (не более пяти включений в день) и с предварительным прогревом электродов (с неограниченным включением в день).

Относительно производства ЭПРА в России следует заметить, что хорошие схемные решения время от времени предлагали компании «Элекс-Электро» (г. Александров), «Трансвит» (г. Великий Новгород), «Ситэл» (г. Москва), «Орбита» (г. Саранск) и др.

Однако на сегодняшний день пока ни одной из российских компаний не удалось наладить стабильное производство качественного и конкурентоспособного продукта. Причины этого кроются в отсутствии финансирования, низкой квалификации рабочего персонала, а также в неспособности создания процесса производства в целом. Заслуживает внимания, пожалуй, только одна компания — ОАО «ЭНЭФ» http://www.enef.by (Беларусь). Ее ассортиментная линейка состоит из 117 видов ЭПРА (включая ЭПРА для ламп Т5 и регулируемые балласты).

Несомненно, ведущие западные компании-производители ЭПРА, хорошо понимая перспективы российского рынка, предлагают широкий выбор этих изделий. Уже несколько лет назад отметились своим присутствием в нашей стране компании OSRAM, HELVAR, TRIDONIC, VOSLOH SCHWABE, PHILIPS и др.

Сегодня ни у кого не вызывает сомнения, что в ближайшие 3–5 лет ЭПРА полностью вытеснят с рынка неэкономичные и вредные для здоровья электромагнитные балласты. Кстати, многие, кто умеет считать деньги, и ценят свое здоровье и здоровье других, уже давно поменяли в используемых светильниках стартеры и дроссели на современные ЭПРА.

Структурная схема электронного балласта

Рассмотрим принцип работы простого электронного балласта на примере микросхемы IR2153. На структурной схеме электронного балласта (рис. 9.16) точка «А» подключается с помощью ключей Кл1 и Кл2 то к напряжению питания (Un = +310 В), то к общему проводу.

Рис. 9.16. Структурная схема электронного балласта

Ключи, перезаряжая конденсатор, образуют переносное напряжение. В результате в точке «А» возникают однополярные высокочастотные импульсы напряжения (частота коммутации обычно находится в пределах 30-100 кГц), которые, во-первых, зажигают лампу, а, во-вторых, не дают газу деионизироваться (отсутствие мерцания).

Примечание.

При таком методе пуска и управления полностью исключен фальстарт, поскольку лампа гарантированно коммутируется на постоянное напряжение, провалы которого принципиально отсутствуют. Сокращаются размеры индуктивного элемента. Регулировкой скважности (или фазы) импульсов коммутации можно добиться изменения яркости свечения.

Как зажечь люминесцентную лампу

Чтобы зажечь лампу, нужно разогреть ее электроды. Поскольку в схеме электронного балласта отсутствует стартер, необходимо каким-то образом первоначально замкнуть силовую цепь, чтобы протекающий ток разогрел электроды, а затем схему пуска отключить.

В лампах небольшой мощности (единицы ватт) первоначальное замыкание цепи можно осуществить при помощи конденсатора С. Однако этот путь достаточно противоречив, поскольку для разогрева желательно иметь как можно большее значение емкости, в то время как для возникновения хорошего резонансного эффекта выбирать эту емкость слишком большой нельзя.

Разработчики поступили следующим образом. Они включили параллельно конденсатору термистор с положительным температурным коэффициентом РТС — позистор. В холодном состоянии сопротивление позистора мало, и ток разогревает электроды лампы. Вместе с электродами разогревается и позистор. При определенной температуре сопротивление позистора резко повышается, цепь разрывается, и индуктивный выброс зажигает лампу. Позистор шунтируется низким сопротивлением горящей лампы. Использование позистора позволяет лампе зажигаться плавно и снижает износ электродов, что продлевает срок службы лампы до 20 тыс. ч.

Существует также метод предварительного прогрева катодов (более прогрессивный), заключающийся в том, что при прогреве частота драйвера выше резонансной частоты питания лампы. В результате лампа сначала прогревается и только после того, как частота драйвера снижается до резонансной, — поджигается.

Глава 10

СОВРЕМЕННЫЕ ЭЛЕКТРОСЧЕТЧИКИ

Счетчик электрической энергии (электрический счетчик) — прибор для измерения расхода электроэнергии переменного или постоянного тока (обычно в кВт∙ч или А∙ч). В главе рассмотрены устройство и схемы, рекомендации по выбору, установке и использованию современных электросчетчиков.

10.1. Назначение, разновидности, характеристики

Электрический счетчик: первое знакомство

Электросчетчик есть во всех квартирах и домах. Он является настолько обыденным прибором, что его привыкли не замечать, не говоря уже о техническом устройстве и принципе работы! Попробуем разобраться, что же такое электросчетчик.

Электрический счетчик — электроизмерительный прибор, предназначенный для учета расхода электрической энергии переменного или постоянного тока, которая измеряется в кВт/ч или А/ч.

Электросчетчики применяются там, где осуществляется легальное потребление электроэнергии и есть возможность экономить деньги, отслеживая ее потребление за определенный промежуток времени. Электросчетчики выпускаются однофазные и трехфазные, однотарифные и многотарифные, прямого включения и через трансформаторы тока. Электросчетчики прямого включения применяются на ток от 5 А (по новым требованиям от 30 А) до 100 А.

Первый электронный счетчик был выпущен на Западе в 1980 году, а в России — в 1996 г. Тогда же вступил в силу ГОСТ 6570-96, сделавший в России счетчики с классом точности 2,5 и током менее 30 А вне закона. Ведь в наших квартирах появилось множество техники с большим током потребления (кондиционеры, стиральные и посудомоечные машины, тепловентиляторы, водонагреватели и т. д.).

На Западе столкнулись с проблемой замены старого парка счетчиков раньше нас. Сначала они тоже с энтузиазмом бросились заменять индукционные счетчики электронными, которых стало 95 %, но столкнувшись с проблемой более низкой надежности, необходимостью быстрого сервиса, несколько изменили свои взгляды. Теперь соотношение индукционных и электронных счетчиков, например, в Англии составляет примерно 40/60 (http://electrik.info).

У нас в магазинах тоже присутствуют оба типа счетчиков. Как организации, так и частные лица покупают и те, и другие. По поводу надежности можно сказать следующее: в паспорте на электронный счетчик нередко дается ресурс в 15 лет непрерывной работы, но не один реально столько еще не отработал. Пятнадцать лет назад их еще не выпускали. Ресурс индукционного счетчика таков, что даже через 50 лет многие образцы укладываются в заданный класс точности!

Разновидности электросчетчиков

Конструктивно все электросчетчики можно разделить на группы:

♦ индукционные (механические);

♦ электронные (цифровые);

♦ гибридные электросчетчики.

Свои прямые обязанности, т. е. учет потребления электроэнергии, все они выполняют совершенно одинаково, однако электронные счетчики стоят значительно дороже.

В индукционных счетчиках (рис. 10.1) имеются две катушки: катушка тока и катушка напряжения. Магнитное поле этих катушек заставляет вращаться диск, приводящий в движение механизм счета потребляемой энергии. Чем больше ток и выше напряжение в электросети, тем быстрее вращается диск, и растут показания счетчика.

Рис. 10.1. Так выглядит современный индукционный счетчик

Проблема такого типа счетчиков в том, что очень трудно и дорого обеспечить с их помощью класс точности выше 2,0. Их основное достоинство — высочайшая надежность и срок службы более 15 лет. На сегодняшний день только в РФ работает около 50 миллионов индукционных счетчиков.

Электронные счетчики (рис. 10.2) работают за счет прямого измерения тока и напряжения и передачи данных в цифровом виде на индикатор и в память счетчика.

Рис. 10.2. Так выглядит электронный однофазный счетчик

Электронные счетчики имеют множество достоинств:

♦ компактные размеры;

♦ возможность многотарифного учета;

♦ способность встраивания в автоматизированные системы коммерческого учета за счет наличия стандартных интерфейсов;

♦ легкий переход на более высокий класс точности за счет применения специализированных микросхем;

♦ простота считывания за счет применения цифрового индикатора;

♦ повышенная устойчивость к попыткам воровства электроэнергии за счет коррекции показаний счетчика и т. д.

Основные недостатки электронных счетчиков — это более высокая цена и более низкая надежность.

Электронные счетчики могут похвастать тем, что они могут работать при температуре ниже нуля градусов, в отличие от индукционных счетчиков, которые не могут работать в условиях пониженной температуры. Поэтому для квартиры вполне подойдет индукционный электросчетчик, ведь температура в ней вряд ли понизиться ниже нуля градусов, а стоит он, как уже отмечалось, дешевле.

Гибридные электросчетчики, объединяющие в себе элементы двух указанных выше групп, используются достаточно редко.

Все электросчетчики различаются по количеству фаз: однофазные и трехфазные. Для выбора нужно исходить от характера сети в конкретном помещении. Чаще всего трехфазные счетчики рекомендуют устанавливать в коттеджах, больших загородных домах и в больших квартирах. В небольших же квартирах вполне подойдет и однофазный электросчетчик.

Чаще всего из-за простоты и дешевизны выбираются индукционные (механические) счетчики. Кроме того, за счет своей простоты они отличаются высоким качеством и надежностью. Это опробованная десятилетиями схема, которая отлично работает. Однако есть и минусы. Механические (индукционные) счетчики не обладают системой дистанционного автоматического снятия показаний, то есть они являются только однотарифными. Кроме того, у них высока вероятность возникновения существенной погрешности учета, именно поэтому они подлежат частой поверке.

Характеристики электросчетчиков

Основными техническими характеристиками: электросчетчиков являются:

♦ класс точности;

♦ величина номинального напряжения;

♦ величина номинального тока;

♦ чувствительность электросчетчика;

♦ интервал рабочих температур как правило от -40 до + 55 °C;

♦ средний срок службы современных электросчетчиков составляет: 15 лет у электронных и 30 лет у индукционных;

♦ средняя наработка на отказ: у индукционных— 71000 часов, у электронных — 90000 часов;

♦ межповерочный интервал: у индукционных — 6 лет, у электронных — 10 лет;

♦ габаритные размеры;

♦ вес.

Одним из основных параметров электросчетчика является его класс точности — это процентное выражение наибольшей допустимой относительной погрешности: 0,5; 1,0 и 2,0 %.

Класс точности определен для нормальных условий работы:

♦ правильное подключение;

♦ равномерное распределение нагрузок по фазам;

♦ синусоидальная характеристика напряжения и тока (величина коэффициента линейных искажений не должна превышать 5 %);

♦ номинальная величина промышленной частоты (50 Гц±0,5 %);

♦ величина отклонения значения номинального напряжения не более 1 %;

♦ величина нагрузки в номинальных пределах;

♦ отсутствие влияния внешних магнитных полей;

♦ вертикальное положение электросчетчика.

Величина номинального напряжения счетчиков прямого и с использованием трансформаторов тока должна соответствовать номинальному напряжению сети, а счетчиков, включённых с применением трансформаторов напряжения — вторичному номинальному напряжению трансформаторов напряжения. Номинальное напряжение — у трехфазных счетчиков указываются в виде произведения числа фаз на номинальные значения напряжения, у четырехпроводных счетчиков указываются линейные и фазные напряжения: 3x380/220 В.

Величина номинального тока так же указывается в виде произведения числа фаз на номинальные значения тока — 3/5 А.

Величина номинального тока счетчика косвенного или полукосвенного включения должен соответствовать вторичному номинальному току трансформатора тока (5 или 1 А). Токовые обмотки электросчетчика, как правило, допускают длительную перегрузку по току без нарушения правильности учета:

♦ безтрансформаторные и трансформаторные универсальные —120 %;

♦ счетчики прямого включения — 200 % и более (в зависимости от типа).

Значение чувствительности счетчика выражается в процентах, а определяется как наименьшее значение тока (в нормальных условиях), который определяет нормальный отсчет. Величина порога чувствительности не должна быть больше:

♦ 0,4 % — для счетчиков класса точности 0,5;

♦ 0,5 % — для счетчиков классов точности 1,0; 1,5; 2,0.

Передаточное число указывается на лицевой панели электросчетчика:

♦ для индукционного — это число оборотов диска;

♦ для цифрового — количество импульсов, соответствующее единице измеряемой энергии.

Например, 450 оборотов диска определяют расход в 1 кВт-ч или 500 импульсов так же определяют расход в 1 кВт-ч.

Применение электронных счетчиков дает возможность применения многотарифногого учета — это выгодно потребителям и удобно для энергосистемы.

Габаритные размеры и вес отражены в паспорте на изделие и имеют значение в момент определения места расположения, способа крепления изделия. Как правило, под каждый типоразмер предлагаются уже готовые контейнеры, где все продумано и предусмотрено.

10.2. Выбор электросчетчика

Сравнение электронных и индукционных счетчиков электроэнергии

Достоинства индукционных счетчиков:

♦ индукционные счетчики более надежны в эксплуатации;

♦ они более приспособлены к плохому качеству наших электросетей;

♦ срок «жизни» индукционного счетчика более долгий, чем у электронного;

♦ более низкая цена.

Недостатки индукционных счетчиков:

♦ низкий класс точности (2,0);

♦ рост погрешности при снижении нагрузки;

♦ нарушение метрологических характеристик при быстропеременной нагрузке;

♦ слабая защита от хищения электроэнергии;

♦ повышенное собственное потребление по цепям тока и напряжения;

♦ необходимость использования в точке учета нескольких счетчиков по различным видам энергии.

Достоинства электронных счетчиков:

♦ высокий класс точности (до 0,2);

♦ высокий класс точности сохраняется в условиях низких и быстропеременных нагрузок;

♦ возможность работать по различным тарифам;

♦ возможность учета разных видов энергии одним прибором;

♦ возможность измерений показателей количества и качества энергии и мощности;

♦ возможность длительного хранения данных учета и доступа к ним;

♦ возможность фиксации несанкционированного доступа и случаев хищения электроэнергии;

♦ возможность дистанционного съема показателей по различным цифровым интерфейсам;

♦ возможность расчета потерь;

♦ возможность создания современных АСКУЭ (автоматических систем учета электроэнергии);

♦ возможность учета одним прибором разных видов энергии в двух направлениях.

Недостатки электронных счетчиков:

♦ практически беззащитны от коммутационных и грозовых перепадов напряжения;

♦ имеют более высокую цену;

♦ менее ремонтоспособны.

Какой электросчетчик выбрать

Альтернатива индукционных и электронных счетчиков должна решаться покупателем исходя из необходимых потребительских свойств счетчика. Прежде чем выбирать электросчетчик, 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 и часто недостатки индукционных абсолютно некритичны.

Полезный совет.

Для квартиры и частного дома покупайте индукционный электросчетчик с классом точности 2,0 и рабочим током не менее 50 А известного производителя. Он даст лучшее соотношение качество/цена. И у вас все будет в порядке.

Попробую это обосновать. Стоимость счетчиков с классом точности 1–0,5 существенно выше, чем счетчиков с классом 2,0. Для квартирного счетчика класса 2,0 вполне достаточно. Многотарифность, реализованная в электронных счетчиках, — это хорошее дополнение к функциям обычного счетчика. Но далеко не во всех городах и даже областях такая услуга реализована. Плановая замена счетчика в 90 % случаев проводится на однотарифные.

Возможность автоматизированного учета, также реализованная в электронных счетчиках, это очень хорошая функция, но помогает она энергокомпаниям, а переплачивать за счетчик будете вы.

Нельзя покупать электронный счетчик неизвестного производителя. Для снижения себестоимости и обеспечения конкурентного преимущества, некоторые производители ставят в электронные счетчики самые дешевые комплектующие, поэтому срок годности таких счетчиков не определен. Как такой счетчик может работать 15 лет?

При выходе из строя такой счетчик придется снимать и искать для него сервис-центр, квартира при этом будет обесточена.

И еще несколько практических советов для грамотной покупке счетчика от Школы электрика А. Повного (http://electricalschool.info/) и лучшего сайта об электросчетчиках http://elektroschetchiki.ru/.

Совет 1. Узнать, какой электрический счетчик вам нужен, можно из технических условий на электроснабжение вашей квартиры или дома. В них непосредственно указаны параметры электросчетчика, по которым вам его и следует приобрести. Если технические условия на электроснабжение у вас отсутствуют, то для начала вы должны знать, на какое напряжение будет использоваться ваш электросчетчик — 380 либо 220 В. Узнать это можно на табло прежнего счетчика. Если на табло указана только цифра 220, значит, вам нужен однофазный электросчетчик. Если стоит 220/380, значит трехфазный.

Примечание.

При желании заменить однофазный счетчик на трехфазный можно, но для этого необходимо оформить технические условия в местной энергоснабжающей организации.

Совет 2. Если вы собираетесь установить электросчетчик в помещении, где температура воздуха может опускаться ниже нуля градусов, то при покупке следует прочитать в паспорте электросчетчика условия его эксплуатации. Лучше приобрести электросчетчик с температурой эксплуатации до -40 градусов или даже более. Таким условиям обычно соответствуют электронные счетчики.

Совет 3. Согласно требованиям правил устройств электроустановок: «на вновь устанавливаемых однофазных счетчиках должны быть пломбы государственной поверки с давностью не более 2 лет, а на трехфазных счетчиках — с давностью не более 12 месяцев».

Это, прежде всего, говорит о том, что на приобретаемом вами электросчетчике уже должны стоять две пломбы (на электронном счетчике может устанавливаться одна пломба). Наличие этих пломб вы й должны проверить. Ставятся они чаще на винтах, крепящих кожух электросчетчика, и бывают двух видов:

♦ наружные (выполняются из свинца, реже из пластика, зажаты на

проволоке, продетой через винт либо проушину);

♦ внутренние (представляют собой залитую в винтовое углубление мастику черного или красного цвета, иногда покрытую серебрянкой).

Внимание.

Все пломбы должны иметь четкий оттиск и не иметь механических повреждений, на что следует обратить особое внимание при покупке. Дубликат оттиска госповерителя в виде печати обычно проставляется на последних страницах паспорта электросчетчика.

На оттиске пломб указаны две последние цифры года и атрибуты госповерителя в мелком масштабе между цифрами. На пломбах наружного исполнения, ко всему этому, с обратной стороны добавляется квартал года поверки, напечатанный римскими цифрами. Поэтому, посмотрев год поверки счетчика на пломбах, вам нужно убедиться, что он не просрочен, то есть прошло не более двух лет для однофазного счетчика и не более 12 месяцев для трехфазного.

Также часто бывает, что на счетчике установлены две пломбы, но одна имеет оттиск госповерителя, а другая оттиск ОТК завода-изготовителя, что считается вполне допустимым.

Внимание.

Если же обе пломбы имеют оттиск ОТК, либо вообще не понятно какой, то такой электросчетчик покупать не следует, так как прежде чем его установить, вам придется предъявить его в центр стандартизации и метрологии для поверки и соответственно заплатить дополнительные деньги. То же самое вам придется сделать, если вы купите счетчик с просроченными пломбами госповерителя. Это все, что касается пломб.

Совет 4. Следует обратить внимание на межповерочный интервал (МПИ) электрического счетчика, указанный в его паспорте. То есть нужно узнать, через сколько лет вам придется снимать счетчик и нести его на очередную госповерку. Как правило, срок поверки однофазного индукционного счетчика составляет 16 лет, а электронного от 8 до 16 лет. Меньший срок госповерки говорит о соответствующем низком качестве прибора. Сроки поверки трехфазных счетчиков обычно меньше чем у однофазных и составляют 6–8 лет. Хотя новые электронные модели трехфазных счетчиков уже имеют срок межповерочного интервала 16 лет.

Примечание.

Отсчет времени производится от года поверки указанного на пломбах электросчетчика.

Совет 5. Рекомендуется посмотреть класс точности электрического счетчика. Указывается он на табло прибора. Цифровое обозначение класса точности заключается в кружок. Это число показывает максимально возможную погрешность прибора, выраженную в процентах от наибольшего значения величины, измеряемой в данном диапазоне работы электрического счетчика.

Примечание.

До 1996 года однофазные электрические счетчики выпускались с классом точности до 2,5. Но после выхода ГОСТа 6570-96 счетчики стали выпускать с более высоким классом точности — 2,0.

Сегодня счетчики с классом точности 2,5 на очередную госповерку уже не принимают, даже если у них не истек срок эксплуатации, который составляет не менее 32 лет. В ближайшее время планируется перевести расчетные электросчетчики еще на более высокий класс точности — 1,0. Это говорит о том, что если вы приобрели счетчик с классом точности 2,0, то на очередную госповерку через 16 лет его возможно не возьмут. Хотя и 16 лет все-таки не малый срок.

Совет 6. Обратите внимание на способ крепления электросчетчика. Счетчики изготавливают с возможностью крепления либо на трех винтах (для обычных электрощитов), либо на DIN-рейке. С возможностью крепления на DIN-рейке выпускают только электронные счетчики. Если выбираете последний способ крепления, то необходимо еще купить отдельно DIN-рейку или специальный бокс под электросчетчик. DIN-рейка может идти в комплектации со счетчиком.

Совет 7. Рекомендуется покупать электросчетчики с зажимной крышкой закрывающей клеммный ряд еще и под счетчиком, во избежание лишних вопросов со стороны энергосбыта.

Совет 8. Проверьте, чтобы в клеммном ряду не было отсутствующих винтов, а также наличие пломбировочных винтов (винт с отверстием) для крепления зажимной крышки.

Совет 9. При покупке индукционного счетчика (электросчетчик с вращающимся диском) слегка повертите его в руках, диск должен задвигаться. Если движений диска не наблюдается, возможно, счетчик стряхнули при транспортировке, и он неисправен.

Совет 10. Обращать внимание на величину тока однофазных счетчиков при отсутствии у вас технических условий практически не имеет смысла, поскольку все современные электросчетчики выпускаются достаточно мощными.

А теперь рассмотрим устройство и принцип действия основных видов счетчиков, которые используются сегодня.

10.3. Принцип действия и работа электросчетчиков

Устройство и принцип действия однофазного индукционного счетчика

Однофазный индукционный счетчик представляет собой измерительную ваттметровую систему. Он является интегрирующим (суммирующим) электроизмерительным прибором. Принцип действия индукционных приборов основан на взаимодействии переменных магнитных потоков с токами, индуктированными ими в подвижной части прибора (в диске). Блок-схема однофазного индукционного счетчика приведена на рис. 10.3.

Рис. 10.3. Блок-схема однофазного индукционного счетчика

Электромеханические силы взаимодействия вызывают движение подвижной части. Алюминиевый диск может вращаться на оси 0, с которой через червячную и зубчатую передачи связан счетный механизм с цифрами, указывающими расход электроэнергии (рис. 10.4).

Рис. 10.4. Однофазный индукционный счетчик

Так как счетчик должен учитывать расход электроэнергии, а он пропорционален произведению тока нагрузки I напряжения U, подведенного к нагрузке, и времени t, в течение которого нагрузка включена, то конструкция счетчика должна иметь элементы, автоматически перемножающие I, U и t. В общих чертах это достигается следующим образом. Диск счетчика в конечном итоге вращается за счет электромагнитных сил, которые создаются катушками.

Первая катушка включается в сеть последовательно и создает силу, пропорциональную току I. Вторая включается параллельно и создает силу, пропорциональную напряжению U. Поэтому частота вращения алюминиевого диска, расположенного между катушками, пропорциональна произведению U x I.

Если нагрузка равна нулю, диск неподвижен и показания, счетчика не изменяются. При нагрузке диск вращается, причем тем быстрее, чем больше нагрузка. Время t автоматически учитывается, потому что чем дольше вращается диск, тем больший путь совершается обоймами счетного механизма, а на них написаны цифры, которые видны в окошечке на крышке счетчика.

На обоймах написаны цифры 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Обоймы закрыты щитком, и мы в его окошечках видим только по одной цифре на каждой из них. Допустим, что алюминиевый диск счетчика начинает вращаться по стрелке, когда во всех окошечках видны нули.

Наблюдая за счетчиком, мы увидим, как самый правый нуль поднимется и исчезнет, уступая место единице. Ее сменит двойка и т. д. А когда вместо девятки в окошечке снова появится нуль, то в соседнем окошечке слева окажется единица. Таким образом, полному обороту первого диска, считая справа, соответствует 1/10 оборота второго диска, полному обороту второго — 1/10 оборота третьего и т. д.

Число зубьев червячной и зубчатой передач подобрано таким образом, что счетчик отсчитывает, как правило, киловатт-часы (цифры в черных окошечках) и их доли (цифры в красном окошечке).

Принцип работы индукционного трехфазного электросчетчика

Индукционный трехфазный электросчетчик работает по тому же принципу, что и однофазный. В индукционной системе подвижная часть (диск) вращается во время потребления электроэнергии. Диск вращается за счет вихревых токов, наводимых в нем магнитным полем катушек счетчика. Магнитное поле вихревых токов взаимодействует с магнитными полями катушек счетчика.

Один из трех элементов счетчика содержит два электромагнита:

♦ токовая обмотка включена в сеть последовательно;

♦ обмотка напряжения включена в сеть параллельно.

Между этими электромагнитами расположен вращающийся алюминиевый диск. Его ось соединена:

♦ со счетным механизмом счетчика;

♦ со вторым диском, на котором установлено еще два (на две фазы) элемента.

Третий диск отсутствует, ради экономии. Протекающие по обмоткам электромагнитов токи создают магнитные потоки, под действием которых у диска появляется вращающий момент. Чем больше расходуется электроэнергии, тем больший ток в контролируемой цепи и в токовой обмотке счетчика и тем больше момент и скорость вращения диска. Трехфазные электросчетчики на напряжение 380 В применяются в основном для учета электроэнергии как на подстанциях, предприятиях, так и в индивидуальных домах и больших квартирах.

Принцип действия гибридного электронно-механического счетчика

Гибридные электронно-механические счетчики являются «помесью» механических и электрических счетчиков: цифровой интерфейс, измерительная часть электронного или индукционного типа. Они включают в себя несколько узлов:

♦ схема счетчика;

♦ блок питания;

♦ корректирующие цепи и т. д.

Блок питания преобразует переменное входное напряжение в низкое постоянное и обеспечивает питание электронных цепей счетчика. Схема счетчика измеряет ток, который потребляется нагрузкой, с помощью трансформатора тока (датчика), через который и протекает измеряемый ток. Другие блоки счетчика электроэнергии выполняют ряд различных функций: вывод показаний и управление через Ethernet, WiMax, Wi-Fi, ZeegBee сети, управление дисплеем, термокомпенсация счетчика, коррекция точности и т. п.

Счетчик состоит из микросхемы обработки, трех трансформаторов тока, цепи питания, электромеханического счетного устройства и дополнительных цепей.

В качестве регистра электроэнергии используется простое электромеханическое отсчетное устройство, в котором применен двухфазный шаговый двигатель. Электропитание счетчика обеспечивает источник, построенный на токовом трансформаторе и двухполупериодном выпрямителе.

Структура и принцип действия электронных электросчетчиков

В простейшем случае электросчетчик может быть построен на базе простейшего микроконтроллера. От простейшего электронного счетчика требуется лишь измерение импульсов, вывод информации на дисплей и защита при аварийных сбоях.

Примечание.

Получается, фактически, цифровой аналог индукционных (механический) счетчиков, рассмотренных выше.

Блок-схема простого электронного счетчика электроэнергии представлена на рис. 10.5.

Рис. 10.5. Блок-схема простого электронного однофазного счетчика электроэнергии

Сигналы поступают через соответствующие трансформаторные датчики на входы микросхемы-преобразователя. С ее выхода снимается частотный сигнал, поступающий на вход микроконтроллера. Микроконтроллер складывает количество пришедших импульсов, преобразовывая его для получения количества энергии в Вт∙ч.

По мере накопления каждой единицы, значение накопленной энергии выводится на монитор и записывается во FLASH-память. Если происходит сбой, исчезновение напряжения сети, информация о накопленной энергии сохраняется в памяти.

После восстановления напряжения эта информация считывается микроконтроллером и выводится на индикатор, счет продолжается с этой величины. Этот алгоритм потребовал менее 1 Кб памяти микроконтроллера. В качестве дисплея может использоваться простейший 6-…8-разрядный 7-сегментный ЖКИ, управляемый контроллером.

В случае реализации многотарифного электросчетчика, устройство должно обеспечивать обмен информацией с внешним миром по последовательному интерфейсу. Интерфейс может использоваться для задания тарифов, включения и установки таймера времени, получения информации о накопленных значениях электроэнергии и так далее. Блок-схема многотарифного электронного электросчетчика, реализованного на микроконтроллере фирмы Motorola, представлена на рис. 10.6.

Рис 10.6. Блок-схема многотарифного электронного однофазного электросчетчика

Рассмотрим алгоритм работы многотарифного электросчетчика. Память энергонезависимого ОЗУ разбита на 13 банков, в каждом хранится информация о накопленной электроэнергии по четырем тарифам: общем, льготном, пиковом, штрафном.

В первом банке учет производятся с момента начала эксплуатации электросчетчика, следующие 12 банков соответствуют накоплениям за 11 предыдущих и за текущий месяцы. Учет за текущий месяц записываются в соответствующий банк, таким образом, имеется возможность узнать, сколько было накоплено энергии за любой из 11 последних месяцев. Перед началом работы счетчика на заводе-изготовителе обнуляют содержимое банков памяти, и накопление начинается с нулевых значений.

Смена тарифов осуществляется по временным условиям: для каждого дня недели свое тарифное расписание, то есть времена начала основного и льготного тарифов — для пикового тарифа. Шестнадцать произвольных дней в году могут быть определены как праздничные, в эти дни работает тарифное расписание как для воскресенья.

В электросчетчике может быть установлен режим ограничения по количеству израсходованной за месяц энергии и по мощности. В тех режимах счетчик фиксирует количество электроэнергии, израсходованной выше лимита. При превышении установленного лимита электроэнергии производится или переход на накопление по штрафному тарифу, или отключение пользователя от энергосети. Штрафной тариф может быть установлен принудительно (по интерфейсу связи) в случае, например, задолженности.

При включении счетчика в сеть (например, после очередного пропадания напряжения в сети) фиксируется время и дата момента для возможности контроля. Также предусмотрена запись даты несанкционированного снятия крышки счетчика.

Через особый разъем к счетчику можно подключить ридер для считывания информации с индивидуальной электронной карточки об объеме энергии, оплаченном потребителем. При исчерпании лимита счетчик может отключить потребителя от электросети.

Электросчетчик трехфазный электронный многотарифный имеет встроенный цифровой интерфейс, встроенный тарификатор.

Обеспечивает счетчик учет активной и реактивной электроэнергии в одно или многотарифном режимах суммарно по всем фазам или может осуществлять учет активной энергии по каждой фазе отдельно.

На жидко-кристаллическом дисплее индицируются:

♦ значения активной и реактивной электрической энергии;

♦ измерение мгновенных значений активной, реактивной и полной мощности по каждой фазе и по сумме фаз;

♦ измерение по каждой фазе — тока, напряжения, частоты, cos φ, углов между фазными напряжениями.

Такой электросчетчик поддерживает передачу данных измерений по силовой сети, по интерфейсам — CAN, RS-485. Может передаваться вся доступная информация. Имеется возможность программировать счетчик в режим суммирования фаз «по модулю» для предотвращения хищения электроэнергии при нарушении фазировки подключения, имеется возможность корректировать внутренние часы электросчетчика.

Такой счетчик предназначен для эксплуатации в электроустановках административных, жилых и общественных зданий, производственных помещений, коттеджей, дач, магазинов, гаражных кооперативов и т. п. при снабжении потребителей электроэнергии от трехфазной электросети.

10.4. Установка счетчика

Способы установки

По способу установки счетчики можно разделить на классические, крепящиеся с помощью трех винтов, и счетчики, предназначенные для крепления на DIN-рейку (рис. 10.7). Такое крепление сейчас получает большее признание из-за удобства монтажа счетчиков и меньших габаритов.

Рис. 10.7. Варианты крепления электросчетчиков:

а — крепление на три шурупа; б — крепление на DIN-рейку

Место для размещения электросчетчика следует выбирать с особой тщательностью, ведь условия окружающей среды могут повлиять на точность показаний. В самом общем виде требования к месту для размещения электросчетчика таковы: помещение должно быть отапливаемое, но температура не выше 40 °C, сухое, без агрессивных примесей в воздухе. Электросчетчик может быть установлен и в неотапливаемом помещении. Допускается размещение в шкафах наружной установки. Но в этом случае придется побеспокоиться об утеплении счетчика.

Крепление электросчетчика должно быть выполнено таким образом, чтобы его возможно было демонтировать с лицевой стороны панели (помним принцип максимального удобства для проведения различных работ).

Использование трансформатора тока

В некоторых случаях необходима установка трансформаторов тока: если сила тока, проходящего через счетчик, выше максимально допустимого значения для данного прибора. Если производится установка трансформаторов тока, то показания счетчика должны умножаться на коэффициент трансформации (к примеру, установка трансформатора тока 100/5 А означает, что коэффициент трансформации равен 20 и показания счетчика нужно будет умножать на 20).

Трансформатор тока ТОП, представленный на рис. 10.8, предназначен для понижения изначального тока до величины, используемой в цепях измерения, охраны, управления и сигнализации. Такое номинальное значение тока вторичной обмотки 2 А, 5 А. Изначальные обмотки трансформатора тока и напряжения включаются в цепь с измеряемым переменным и постоянным током, а во вторичную цепь включаются не измерительные приборы.

Рис. 10.8. Так выглядят трансформаторы тока

Ток, протекающий сообразно вторичной обмотке трансформатора тока, равен определенному току первичной обмотки, деленному на другой коэффициент модификации. Вторичная такая обмотка токового трансформатора должна быть солидно замкнута на низкоомную нагрузку измерительного устройства либо накоротко. При случайном либо умышленном разрыве цепи появляется прыжок напряжения, страшный для изоляции, находящихся вокруг электроприборов и жизни техперсонала!

Электромонтаж при установке трансформаторов тока осуществляется медным проводом или кабелем с минимальным сечением (не более 10 мм^2). Марки могут быть различными. Следует только соблюдать условия, касающиеся механической прочности провода или кабеля.

При электромонтажных работах не допускается использовать такие соединения проводов и кабелей, которые невозможно осмотреть (к примеру, болтовое соединение, скрутка).

После того как проведены все электромонтажные работы счетчик, клеммную и испытательную колодки, трансформаторы тока и напряжения (если они имеются) следует опломбировать.

Особенности включения счетчиков и измерительных трансформаторов

Примечание.

Схемы включения индукционных и электронных электросчетчиков (рис. 10.9) абсолютно идентичны. Посадочные отверстия для крепления обоих видов электросчетчиков тоже должны быть абсолютно одинаковы.

Однако некоторые производители не всегда придерживаются этого требования, поэтому иногда могут возникнуть проблемы с установкой электронного электросчетчика вместо индукционного именно в плане крепления на панели.

Зажимы токовых обмоток электросчетчиков обозначаются буквами Г (генератор) и Н (нагрузка). При этом генераторный зажим соответствует началу обмотки, а нагрузочный — ее концу.

Рис. 10.9. Принципиальные схемы включения счетчиков:

а — однофазного; б — трехфазного

При подключении счетчика необходимо следить за тем, чтобы ток через токовые обмотки проходил от их начал к концам. Для этого провода со стороны источника питания должны подключаться к генераторным зажимам (зажимам Г) обмоток, а провода, отходящие от счетчика в сторону нагрузки, должны быть подключены к нагрузочным зажимам (зажимам Н).

Для счетчиков, включаемых с измерительными трансформаторами, должна учитываться полярность как трансформаторов тока (ТТ), так и трансформаторов напряжения (ТН). Это особенно важно для трехфазных счетчиков, имеющих сложные схемы включения, когда неправильная полярность измерительных трансформаторов не всегда сразу обнаруживается на работающем счетчике.

Если счетчик включается через трансформатор тока, то к началу токовой обмотки подключается провод от того зажима вторичной обмотки трансформаторов тока, который однополярен с выводом первичной обмотки, подключенным со стороны источника питания. При этом включении направление тока в токовой обмотке будет таким же, как и при непосредственном включении.

Для трехфазных счетчиков входные зажимы цепей напряжения, однополярные с генераторными зажимами токовых обмоток, обозначаются цифрами 1, 2, 3. Тем самым определяется заданный порядок следования фаз 1-2-3 при подключении счетчиков.

10.5. Схемы включения электросчетчиков

Прямые схемы подключения электросчетчика

Прямая схема является наиболее простой и довольно распространенной (источник: www.electrohobby.ru). Схемы представлены на стр. 4 цв. вклейки.

Примечание.

Если ток счетчика лежит в нормальных приделах реально потребляемого тока, то подключают в этом случае счетчики прямым способом (без дополнительных трансформаторов тока).

Несмотря на огромное разнообразие выпускаемых электросчетчиков, расположение клемм подключения у них у всех одинаковое. На самой крышке закрытия клемм (с внутренней стороны) имеется нарисованная схема подключения (на всякий случай, если забыли, как подключать электросчетчик).

После одобрения правильности и соответствия всем нормам, на электросчетчике производится опломбировка. Она исключает возможность самопроизвольной доделки или переделки как самого подключения, так и изменения общей работы устройства учета.

Примечание.

Те электросчетчики, что устанавливаются самими хозяевами для своих нужд и определенных целей (к примеру, в одной квартире живут несколько семей и есть необходимость учитывать потребленную электроэнергию каждой из них) не подвергаются контролю организаций.

Они расцениваются как обычные электротехнические устройства, которые установлены в электрический щиток и работают на стороне самого потребителя.

В многоэтажных жилых домах через кабель (провод) соответствующего сечения идет подсоединение фазы (фаз) к входным клеммам электросчетчика. Между основной магистралью и счетчиком устанавливается рубильник или автомат. Он позволяет производить замену устаревших либо не исправных электросчетчиков без напряжения на вводе.

С выходных клемм электросчетчика электропитание ввода подается на защитные и распределительные устройства. Фаза идет на УЗО, автоматы, предохранители, а ноль обычно садится на общий клеммник.

Однофазный счетчик устроен таким образом, что все потребители электроэнергии в доме питаются от одного провода (фазы). В трехфазных схемах потребители электричества разведены на группы, что более безопасно. Для примера разберемся, как подключить электросчетчик однофазный и трехфазный.

Схема подключения однофазного счетчика

Переходим сначала к подключению электрического однофазного счетчика. Под защитной крышкой, в нижней части прибора расположены четыре клеммы (см. левый рисунок на стр. 5 цв. вклейки). К крайней левой клемме, присоединяется приходящий фазный провод, к клемме следующей по порядку слева на право, присоединяется отходящий фазный провод. Далее, к третей слева клемме присоединяется приходящий нулевой провод, а к последней, оставшейся — отходящий нулевой.

На однофазном аппарате имеются четыре клеммы (на рисунке отмечены номерами). Через эти четыре клеммы осуществляется подача электроэнергии в дом и связь общей электросетью. Для замены прибора обесточьте квартиру и снимите старый счетчик. Закрепите в подготовленное место новый прибор. К клемме № 1 присоедините фазный провод (чаще всего он красного цвета, однако если есть сомнения, проверьте его индикаторной отверткой — индикатор должен загореться на фазном проводе). К клемме № 2 подключите фазный провод от сети помещения, первая цепь готова.

Аналогично подключаем к клеммам № 3, 4 нулевой провод от общей и квартирной сети. Чтобы не ошибиться в монтаже сверяйтесь со схемой подключения электросчетчика (см. левый рисунок на стр. 5 цв. вклейки).

Схема подключения трехфазного счетчика

Переходим теперь к подключению электрического трехфазного счетчика.

Примечание.

Для питания квартир и индивидуальных домов с потреблением электроэнергии свыше 12 кВт, целесообразней использовать трехфазную сеть вместо однофазной.

Для учета электроэнергии, в трехфазной цепи используются, соответственно, трехфазные счетчики.

Под защитной крышкой снизу у трехфазного счетчика находятся четыре пары клемм. В каждой паре левая клемма является входной, а правая — выходной. Три фазных провода и рабочий нулевой подключаются к входным клеммам счетчика. С выходных клемм, фазные и нулевой провода отводятся на распределительный щит.

Трехфазный электросчетчик подключить немного сложнее, хотя принцип тот же. Действуя по аналогии с подключением однофазного счетчика, подключаем провода. К клеммам №№ 1, 3, 5, 7 присоединяем провода одного цвета из внешней сети, а к следующим клеммам, т. е. к №№ 2, 4, 6, 8 провода одного цвета из домашней сети (см. правый рисунок на стр. 5 цв. вклейки).

Таким образом, получится, что если к контакту № 1 подсоединен красный провод (фаза) из внешней цепи, то к контакту № 2 нужно будет подключить фазный провод из домашних коммуникаций.

Полезный совет.

Для безопасности входные провода лучше подключить через четырехполюсный вводной автомат, а также поставить однополюсные автоматы для каждой группы потребителей.

10.6. Организационные вопросы замены счетчика

Надеюсь, что вы приобрели отечественный, сертифицированный электросчетчик, сделанный на заводе. Это облегчит решение возможных проблем, связанных с ремонтом и заменой счетчика по гарантии. Счетчик можно самостоятельно приобрести, но его заменой обязательно должен заниматься квалифицированный специалист из энергоснабжающей организации — штатный электрик.

Для замены счетчика электрической энергии требуется 3 группа по электробезопасности, которая присваивается электрику только после обучения и проверки знаний в центрах аттестации.

При монтаже электрик запрограммирует тарифы, если выбран электронный многотарифный вариант.

Примечание.

При замене старого счетчика нельзя трогать, его верхних пломб (крепящие кожух электросчетчика пломбы с клеймом госповерителя — заводские или с метрологии). Можно снимать только нижнюю — на зажимной крышке распределительной клемм ной коробки (пломба энергоснабжающей организации).

Полезный совет.

Не выбрасывайте сразу и не разбирайте старый прибор (в ближайшие месяцы он может понадобиться для сверки показаний).

Глава 11

АВТОМАТЫ ЗАЩИТЫ ОТ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ПЕРЕГРУЗКИ СЕТИ

Автоматы защиты обеспечивают протекание тока в нормальном режиме и автоматическое отключение тока (напряжения) при аварийных ситуациях: коротком замыкании и перегрузке. В главе рассмотрены устройство и схемы, рекомендации по выбору, установке и использованию современных автоматов защиты.

11.1. Причины возникновения перегрузок сети и коротких замыканий

Защита от последствий короткого замыкания

Для защиты от возгорания при КЗ или перегрузке в электросети устанавливаются автоматические выключатели, пробки. Принцип их действия и устройство подробно рассмотрены далее.

Рассмотрим, откуда может возникнуть КЗ? Естественно поставить перед собой вопрос: в чем проявляется нагрузка, например, проводов? Что может перегружаться и изнашиваться, если нет механического движения? Что и от чего нужно защищать? Чтобы ответить на эти вопросы, вспомним, как включена лампа. К ней присоединены два провода. По одному из них ток подходит к нити, по другому — возвращается в сеть. Чтобы направить ток именно по этому пути, провода друг от друга изолированы.

Мы можем безопасно вводить в наши квартиры электроэнергию, включать и отключать лампы и приборы по нашему усмотрению именно потому, что в электросети применяются не только проводники и не только изоляция, а правильное и глубоко продуманное сочетание тех и других. Без проводников нельзя подвести ток к лампам и приборам. Без изоляции (резина, пряжа, бумага, пластмасса) нельзя ни направлять электроэнергию по нужным путям, ни выключать ток.

Изнашивается в электроприборах и проводке в основном изоляция. Резина, например, высыхает, растрескивается и осыпается, пряжа и бумага обугливаются, пластмассы оплавляются и размягчаются. Но все это происходит при достаточно высокой температуре. Пока эта температура не превышена (для резины, например, 65 °C), изоляция работает устойчиво надежно и служит достаточно долго.

Причиной повышения температуры изоляции является нагрев проводников, которые она окружает. А проводники нагреваются потому, что проходящий через них ток преодолевает их электрическое сопротивление, на что расходуется электроэнергия, которая и переходит в теплоту.

Температура одного и того же провода зависит от силы тока, проходящего по нему, называемого в электротехнике нагрузкой. Чем нагрузка больше, тем провод горячее. Ток не должен нагревать провод выше допустимой температуры. Ток, вызывающий чрезмерный нагрев, является перегрузкой.

Нужно знать, что перегрузки очень резко сокращают срок службы. Достаточно, например, всего на 10 °C повысить температуру катушки электромагнита по сравнению с расчетной, чтобы срок ее службы сократился вдвое. При больших перегрузках изоляция быстро разрушается (перегорает) и между проводами возникает короткое замыкание.

С крайней опасностью перегрузок и КЗ столкнулись еще первые электротехники. Поэтому в числе самых первых, самых необходимых аппаратов (рубильников, патронов) были созданы и простейшие предохранители — приспособления, автоматически прерывающие ток при длительных перегрузках и практически мгновенно — при коротких замыканиях.

Чтобы разобраться, на чем основана защита, и как содержать ее в исправном состоянии, нужно отдать себе отчет во взаимной связи некоторых явлений.

Количество теплоты и температура

Количество теплоты, выделяющейся в проводнике при прохождении по нему тока, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.

Значит, чем дольше включены лампы, приборы, провода, тем больше теплоты в них выделяется. При этих условиях, казалось бы, и температура должна непрерывно возрастать. Однако из повседневного опыта каждый знает, что это не так.

Накал лампы не увеличивается с течением времени, плитка при включении в сеть действительно накаляется постепенно, но, достигнув определенного накала, больше не разогревается. В чем же здесь дело?

Дело в том, что одновременно с нагреванием всегда происходит охлаждение, причем, чем выше температура, тем охлаждение интенсивнее. Поэтому рост температуры постепенно замедляется и, наконец, при некоторой температуре, наступает равновесие: сколько теплоты выделяется, столько же и отводится.

Как же поступить, если температура слишком высока, а нагрузку снизить нельзя? Здесь есть два пути: либо улучшить охлаждение, либо уменьшить количество выделяющейся теплоты. Но так как устраивать вентиляцию для охлаждения проводов и приборов практически невозможно, то идут по второму пути. При этом уменьшать можно только сопротивление, но не ток (это значило бы ограничить величину потребления электроэнергии) и не время (это значило бы отключить потребителей раньше, чем нужно).

А уменьшить сопротивление можно просто: либо вместо алюминиевых проводов взять медные, так как медь лучше проводит электричество, либо увеличить поперечное сечение проводов. Так обычно и поступают, руководствуясь нормами, где указаны предельные нагрузки для проводов каждого сечения.

Температуры различных частей одной и той же цепи

На рис. 11.1 изображена электрическая цепь, во всех частях которой, т. е. и через провода и через лампу, проходит один и тот же ток. Однако нить лампы раскалена до 2500 °C, а провода холодные. Почему?

Рис. 11.1. Схема цепи питания лампы накаливания

Потому что, во-первых, сопротивление нити велико (1936 Ом), а проводов мало (2,5 Ом). Значит, в нити выделяется в 1936: 2,5 = 775 раз больше теплоты. Во-вторых, масса нити мала и сосредоточена в небольшом пространстве, масса проводов значительно больше и провода растянуты на 100 м. Значит, нить охлаждается плохо, а провода хорошо. Одним словом, в одной и той же цепи могут быть участки, имеющие различные температуры.

11.2. Ввинчиваемые автоматические выключатели ПАР с резьбой Е-27

Особенности автоматических выключателей

Автоматические выключатели (автоматы), например, серии ПАР (рис. 11.2), пришли на смену ввинчивающимся пробкам. Поэтому они имеют такую же резьбу Е-27, как у пробок. Они не требуют замены элементов электросети при отказе от использования пробок.

Рис. 11.2. Общий вид автоматического резьбового предохранителя серии ПАР

ПАР предназначены для защиты электрических цепей от короткого замыкания, изменения напряжения, перегрузок и других нарушениях режима работы цепи, а также для ручного отключения и включения линий и потребителей энергии. Автоматические выключатели относятся к защитным устройствам многократного действия.

Включают цепь автоматическим выключателем вручную, а отключать ее могут как вручную, так и автоматически, в результате срабатывания вмонтированного в корпус расцепителя.

Последний представляет собой блок, встроенный в корпус выключателя и предназначенный для отключения выключателя под действием тока, превышающего ток настройки.

Во всех автоматах расцепляющее устройство конструируют так, что исключается возможность удерживания контактов выключателя во включенном положении (кнопкой, рукояткой или дистанционным приводом) при отклонении от режима работы в защищаемой цепи. Быстрота отключения не зависит от оператора, а определяется исключительно конструкцией расцепителя.

Преимущества автоматов перед плавкими предохранителями:

♦ срабатывают надежнее, чем плавкие предохранители;

♦ при защите трехфазного устройства устраняется возможность его работы в неполнофазном режиме, так как при перегрузках и коротких замыканиях отключаются сразу же все три фазы;

♦ значительно снижаются простои электрооборудования из-за того, что на включение сработавшего автомата требуется меньше времени, чем на замену перегоревшего предохранителя.

Основные требования к автоматическим выключателям:

♦ обеспечивать, не перегреваясь и не окисляясь, продолжительный режим работы при номинальной силе тока;

♦ не повреждаясь, отключать цепь при токах короткого замыкания.

Виды применяемых расцепителей и характеристики автоматов

Конструкции автоматических выключателей различаются расцепителями — встроенными устройствами в виде защитных реле для дистанционного отключения.

Автоматы с тепловыми расцепителями предназначены для защиты от перегрузок. В качестве теплового расцепителя служит биметаллическая пластинка. При прохождении по ней тока перегрузки она изгибается и приводит в действие расцепляющий механизм, отключающий автомат. Тепловые расцепители отключают цепь в зависимости от длительности и силы тока, превышающего уставку теплового расцепителя.

Совет.

Силу тока уставки теплового расцепителя выбирайте равной 125–150 % от значения длительной силы тока максимально допустимой нагрузки.

Автоматы с электромагнитным расцепителем служат для защиты от коротких замыканий. Автомат с электромагнитным расцепителем в каждой фазе имеет электромагнитное реле максимального тока, состоящее из катушки, сердечника и пружины. Ток короткого замыкания, проходя по катушке, содействует втягиванию внутрь ее сердечника, который сжимает пружину и приводит в действие расцепляющее устройство. Такое отключение называют отсечкой. Электромагнитные расцепители срабатывают практически мгновенно (за 0,02 с).

Совет.

Силу тока уставки электромагнитного расцепителя выбирают на 20–30 % выше наибольшей силы тока кратковременной перегрузки, возможной, например, при пуске электрических двигателей.

Автоматы с комбинированным расцепителем имеют как тепловой, так и электромагнитный расцепители. При наличии комбинированного расцепителя выключатель мгновенно срабатывает при сверхтоках и с выдержкой времени от перегрузок, определяемой тепловым расцепителем.

Расцепитель минимального напряжения срабатывает при снижениях напряжения до 70–30 % номинального.

Для выключателя данной величины может быть несколько расцепителей, имеющих свои разные номинальные токи, которые могут регулироваться. Установка на ток мгновенного срабатывания, или ток отсечки, означает, что при данном токе срабатывает электромагнитный расцепитель данного выключателя.

Предельная коммутационная способность означает предельный ток, который может отключить выключатель.

Кроме того, автоматические выключатели разных серий и типов различают по следующим признакам:

♦ вид тока (переменный, постоянный);

♦ напряжение и номинальная сила тока автомата;

♦ количество полюсов (1, 2 и 3);

♦ номинальная сила тока расцепителей.

Сокращенные обозначения расцепителей: Т — только тепловой, М — только электромагнитный, МТ — комбинированный, т. е. тепловой и электромагнитный вместе.

Принцип действия автоматического выключателя серии ПАР

Теперь рассмотрим детально принцип действия основных типов автоматических выключателей. На корпусе выключателя написаны номинальные данные:

♦ предельное напряжение сети, в которой может применяться ПАР, например, 250 В;

♦ номинальный ток, например, 6,3 или 10 А.

Когда автоматический выключатель включен, кнопка для его включения утоплена. На кинематических схемах детали показаны простейшим образом: оси обозначены точками (кружками), детали, изготовленные из изоляционных материалов, заштрихованы крест-накрест.

Первый этап — работа в штатном режиме сети. ПАР включен (рис. 11.3).

Рис. 17.3. Работа ПАР в штатном режиме

Ток проходит от центрального контакта через неподвижные контакты, соединенные контактным мостиком, биметаллическую пластину (или через проволоку, навитую на нее, в зависимости от конструкции), гибкий проводник и обмотку электромагнита к гильзе. Под действием тока нагрузки биметаллическая пластина нагревается и несколько изгибается, а в электромагните возникают механические усилия, которые тянут сердечник вниз, внутрь электромагнита. Однако, пока сила протекающего тока не превосходит допустимой, ни изгибание биметалла, ни усилия электромагнита не могут изменить положения деталей автоматического выключателя, и он остается включенным.

Второй этап — работа при значительной перегрузке сети. При возникновении долго продолжающейся значительной перегрузки:

♦ биметаллическая пластина успевает сильно изогнуться. Изгиб происходит тем быстрее, чем перегрузка больше;

♦ штифт, связанный с пластиной, перемещается влево и переходит в положение, изображенное на рис. 11.4;

Рис. 11.4. Работа ПАР при значительной нагрузке

♦ рычаг соскакивает со штифта;

♦ пружина выталкивает вверх цилиндрическую деталь;

♦ рычаг поворачивается вокруг оси О, и благодаря этому ПАР отключается.

Ось при этом перемещается вверх по направляющим пазам.

Третий этап — восстановление температурного режима автомата. Через несколько минут биметаллическая пластинка остывает, после

чего автоматический выключатель может быть вновь включен. Если к

этому времени причина перегрузки уже устранена, то автоматический

выключатель может быть включен и работать в штатном режиме. Если

перегрузка не устранена, он через некоторое время опять отключится.

Четвертый этап — ручное включение после восстановления. Автоматический выключатель включается кнопкой. При этом рычаг повернется вокруг оси О и займет положение, показанное на рис. 11.10. Контакты замкнутся, и механизм во включенном положении будет зафиксирован благодаря тому, что левый конец рычага будет удерживаться штифтом, а правый — защелкой.

Пятый этап — работа при коротком замыкании в сети. Если ток в сети резко и значительно возрастает:

♦ сердечник мгновенно втягивается вниз (рис. 11.5);

Рис 17.5. Работа ПАР при коротком замыкании в защищаемой сети

♦ защелка поворачивается вокруг оси О_1 и освобождает рычаг;

♦ в результате этого автоматический выключатель отключается.

Описанное выше мгновенное отключение называется отсечкой. При последующем включении ПАР, если повреждение в сети не устранено (например, касаются друг друга оголенные провода), ПАР немедленно отключается, независимо от того, сколько времени нажата кнопка включения, и повторно включиться не сможет.

Это обязательное требование к автоматическим выключателям (при нажатии кнопки включаться в случае поврежденной сети только 1 раз) обеспечивается так называемым свободным расцеплением. Чтобы повторно включить автомат, надо произвести сознательное действие, в нашем примере отпустить кнопку, а потом еще раз ее нажать.

Шестой этап — отключение вручную. Производится нажатием кнопки для ручного отключения:

♦ кнопка надавливает на защелку;

♦ процесс отключения происходит так же, как при автоматическом отключений.

Пружина определяет необходимое положение защелки и сердечника электромагнита. Пружина создает контактное нажатие.

11.3. Современные автоматические выключатели, устанавливающиеся на DIN-рейку

Устройство современного автоматического выключателя

Автоматический выключатель тока — это механический аппарат, который в нормальном состоянии способен включать, отключать и проводить токи, а при аномальных состояниях цепи (короткое замыкание, нагрев линии) автоматически отключать токи или проводить в течение заданного времени, в зависимости от характеристики тока мгновенного расцепления.

Примечание.

Автомат защищает не нагрузку (от замыканий или других проблем). Автомат защищает питающую линию (кабель)! Это необходимо запомнить! Автомат не влияет на то, что стоит после кабеля. Задача автоматического выключателя— спасти кабель от перегрузки, перегрева, КЗ и возгорания.

Рассмотрим устройство автоматического выключателя на примере модульного автомата (автоматического выключателя), как наиболее часто применяемого быту для управления и защиты от коротких замыканий и перегрузок электропроводки. Устройство автоматических выключателей, независимо от номиналов, практически одинаково (рис. 11.6). Поэтому рассмотрим его типовой вариант.

Рис. 11.6. Устройство современного автоматического выключателя

Корпус автоматического выключателя выполнен из пластика, не поддерживающего горение. Под воздействием высокой температуры, это материал может оплавиться, может потерять свою форму, но он не горит и даже при сильном нагреве не может стать источником возгорания.

Контактная пара состоит из неподвижного и подвижного контакта. Форма и материал его тщательно подбираются, исходя из требуемого режима работы. Катушка электромагнитного расцепителя имеет необходимое сечение провода и требуемое количество витков для расчетного тока срабатывания в режиме короткого замыкания.

Рычаг управления позволяет включать и отключать автоматический выключатель. Дугогасящая камера вступает в работу только в экстремальных ситуациях, когда при разрыве контактов возникла мощная электрическая дуга, и ее энергию необходимо погасить.

Биметаллическая пластина служит, своего рода измерительным инструментом, и определяет силу тока, текущего в линии.

Регулировочный винт предназначен ТОЛЬКО для заводских настроек. Именно при его помощи возможна точная подстройка автоматического выключателя на заданные номиналы срабатывания. Для подсоединения линии к автоматическому выключателю предназначены винтовые зажимы.

Принцип действия автоматического выключателя

Принцип действия автоматического выключателя достаточно прост. Хотя технология изготовления качественных автоматов сложна. При включении автомата напряжение, подаваемое на нижнюю винтовую клемму (рис. 11.13), проходит через биметаллическую пластину (ТЕПЛОВОЙ РАСЩЕПИТЕЛЬ) и через катушку ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАСЦЕПИТЕЛЯ, поступая на подвижный контакт.

Далее, через неподвижный контакт, напряжение поступает на верхнюю винтовую клемму, к которой подключается «отходящий» провод — нагрузка.

Защитное отключение автоматического выключателя происходит при срабатывании механизма расцепления, приводя к размыканию подвижного контакта.

Механизм расцепления, в зависимости от силы проходящего тока или времени превышения допустимого уровня тока, может быть приведен в действие двумя способами.

1. Срабатывает ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЩЕПИТЕЛЬ. При КЗ (коротком замыкании) и значительном резком увеличении тока, проходящего через автомат, образуется электромагнитное поле, которое втягивает сердечник. Это приводит в действие механизм расцепления.

2. Срабатывает ТЕПЛОВОЙ РАСЦЕПИТЕЛЬ.

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, нагреваемую протекающим током. При длительном прохождении через автоматический выключатель токов со значениями, превышающими допустимые, происходит постепенный нагрев биметаллической пластины. При этом биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Время срабатывания зависит от тока и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать тепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального тока предохранителя. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом.

Примечание.

В отличие от плавкого предохранителя, автоматический выключатель готов к следующему использованию после остывания пластины.

Из-за больших токов в ряде случаев при расцеплении контактов образуется дуга. Для ее нейтрализации в устройство автоматического выключателя обязательно входит дугогасящая камера. Она представляет собой набор металлических пластин особой формы, закрепленных параллельно.

В качестве дополнительной защиты от прогорания корпуса автоматического выключателя применяется специальная металлическая пластина, расположенная под контактной парой.

Внимание.

При замене автоматического выключателя никогда не увеличивать номинал тока, который был указан на предыдущем автомате, или прописан в проекте или схеме.

Это очень важно, так как автоматический выключатель должен сработать при аварийной ситуации, а не стать самим источником ее. Чтобы автоматический выключатель прослужил долго — его надо правильно установить. Обычно все проблемы возникают только от плохо затянутых контактов.

Примечание.

Периодическая инспекция электрического щита, выявление мест локального нагрева и протяжка контактов позволит избежать проблем с электроснабжением.

Разновидности автоматов защиты по количеству полюсов

Структурная схема однополюсного автоматического выключателя представлена на рис. 11.7.

Рис. 11.7. Структурная схема однополюсного автоматического выключателя

Однополюсный автоматический выключатель (рис. 11.8) характеризуется наличием двух клемм, к которым подключаются входящий и отходящий токонесущие провода. Обычно клеммы находятся на разных сторонах автомата. Это сделано:

♦ для максимального удаления клемм друг от друга в связи с технологией изготовления автоматического выключателя;

♦ для облегчения монтажа автомата и его электрического подключения в схему электропитания.

Рис. 11.8. Внешний вид однополюсного автоматического выключателя

Однополюсные автоматы применяются для защиты фазного провода, в основном в однофазных двухпроводных линиях электропитания.

Двухполюсный автоматический выключатель (рис. 11.9) имеет две пары клемм для подключения питания и нагрузки, расположенных, обычно, на разных сторонах автомата по технологическим причинам и с целью облегчения монтажа схем электроавтоматики.

Рис. 11.9. Внешний вид двухполюсного автоматического выключателя

Двухполюсные автоматы применяются для защиты однофазных двухпроводных электропроводок, защищая как фазный провод одним полюсом, так и нейтральный провод другим полюсом, хотя возможно их применение и для защиты двух фазных проводов двухпроводных однофазных проводок, в тех случаях, когда необходимо их одновременное обесточивание в случае аварийной ситуации.

Трехполюсный автоматический выключатель (рис. 11.10) имеет три пары клемм, три клеммы для подключения питания и три для подключения нагрузки. Они также располагаются на разных сторонах автомата по технологическим причинам и с целью облегчения монтажа схем электроавтоматики.

Рис. 11.10. Внешний вид трехполюсного автоматического выключателя

Трехполюсные автоматы применяются для защиты трехфазных электроцепей и трехфазных нагрузок, за исключением случаев их применения в качестве вводных автоматов, при котором трехфазная сеть, после трехполюсного автомата преобразуется в три однофазных проводки.

Так же возможны другие, но еще более экзотичные виды применения трехфазных автоматов, когда один из полюсов автомата (например, первый) является выключателем для двух других, к которым подключены электроприборы, обязанные прекратить работу, в случае аварийной ситуации на первом полюсе.

Четырехполюсный автоматический выключатель (рис. 11.11) обладает максимальным в классе количеством клемм подключения питания и нагрузки, 4 на 4. Основное применение — защита трехфазных электропроводок и нагрузок. Четырехполюсный автомат позволяет реализовать еще большее количество разных схем подключения, чем трехполюсный и двухполюсный автоматы.

Рис. 11.11. Внешний вид четырехполюсного автоматического выключателя

Четырехполюсный автомат также может использоваться вместо трех-, двух- и однополюсного автоматического выключателя путем подключения только нужного количества полюсов, те подключая только необходимое количество пар проводов, что экономически не выгодно, однако дает некоторую свободу маневра.

Времятоковые характеристики срабатывания по электромагнитному расщепителю

Электромагнитный расцепитель предназначен для защиты от короткого замыкания. В атом случае ток в линии будет очень большим по сравнению с обычной перегрузкой (в десятки раз), и линию надо отключить мгновенно. Для этого используется обычный электромагнит: катушка с проволокой и сердечник, который приводит в действие механизм автомата, заставляя его выключиться. Пошел огромный ток — электромагнит втянулся, отрубил линию.

Практика показывает, что когда запускается пылесос или зажигается люстра с лампами накаливания, в линии происходит довольно большой бросок тока, в несколько раз превышающий номинальный ток автомата защиты. При этом автомат должен бы отключиться. Но этого не происходит. Кратность пусковых токов некоторых потребителей электроэнергии приводится в табл. 11.1, а номинальная потребляемая мощность бытовых приборов и инструмента — в табл. 11.2.

Разработчики автоматов придумали так называемую «времятоковую характеристику автомата». Для простоты ее часто называют «характеристикой автомата», или просто «характеристикой» или «категорией отключения». Характеристика срабатывания размыкающих устройств автоматических выключателей выбирается в зависимости от типа подключаемой нагрузки.

Обозначается она на корпусе буквой (на рис. 11.12 — буква С) перед номиналом автомата: А (только у европейский производителей), В, С, D, К и Z. Эта характеристика определяет ток и время, при которых будет срабатывать электромагнитный расцепитель автомата. Вот три основных варианта.

Рис. 11.12. Обозначения на корпусе автомата защиты

Характеристика срабатывания типа В самая чувствительная и показана к применению в квартирах и жилых зданиях, где нагрузки больше активные, а какие-нибудь мощные двигатели включаются редко.

Рекомендуется использовать для осветительных сетей общего назначения. Допускает кратковременное превышение номинала в 3–5 раз!

Характеристика срабатывания типа С — самая распространенная и годится для общих случаев: служат для размыкания осветительных цепей и установок с умеренными пусковыми токами (двигатели и трансформаторы).

При этом у выключателей с характеристикой типа С перегрузочная способность магнитного размыкателя почти вдвое выше по сравнению с выключателями с характеристикой типа В. Допускает кратковременное превышение номинала в 5-10 раз!

Характеристика срабатывания типа D рекомендуется для сетей, предусматривающих питание станков, больших моторов и прочих устройств, где могут быть большие перегрузки при их включении, также в цепях с активно-индуктивной нагрузкой. Допускает кратковременное превышение номинала в 10–20 раз!

Примечание.

Так вот оказывается, что представленные на рис. 11.12 автоматы С16 имеют диапазон токов, при котором они отключаются мгновенно (~ 0,1 с), не 16 А, а 80-160 А Этот параметр задан буквой «С».

Для наглядности эти характеристики для автоматов приводятся в виде графиков (рис. 11.13).

Рис. 11.13. Наиболее распространенные времятоковые характеристики автоматов защиты

(Характеристики срабатывания автоматических выключателей В и С согласно DIN VDE 0641 и D согласно IEC 947-2)

Автоматы с остальными характеристиками используются редко. Автоматические выключатели с характеристикой срабатывания типа А предназначены для размыкания цепей с большой протяженностью электропроводки и для защиты полупроводниковых устройств. Для подключения индуктивной нагрузки рекомендуется использовать автоматические выключатели с характеристикой срабатывания типа К. Если в качестве нагрузки используются электронные устройства, их подключение лучше производить через автоматические выключатели с характеристикой срабатывания типа Z.

Примечание.

Подавляющее большинство автоматов на российском рынке предлагается с характеристикой типа С, с характеристикой типа В продаются, как правило, автоматы на малые токи, остальные — поставляются в основном под заказ.

Параметры срабатывания линейных защитных автоматов согласно DIN VDE 0641 и IEC 60 898 приведены в табл. 11.3.

Из табл. 11.3 следует, что трехкратную перегрузку автоматический выключатель с характеристикой типа В должен как минимум выдерживать 0,1 с, а при пятикратной перегрузке встроенное электромагнитное реле должно отключить автоматический выключатель менее чем за 0,1 секунду.

Внимание.

При использовании в цепи постоянного тока характеристики максимального испытательного тока электромагнитного расцепителя изменятся (рис. 11.14).

Рис. 11.14. Характеристики срабатывания автоматических выключателей для постоянного и переменного тока

Граничные значения испытательных токов электромагнитного расцепителя при переменном (50 Гц) и постоянном токах представлены в табл. 11.4.

Времятоковые характеристики срабатывания по тепловому расщепителю

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления.

Время срабатывания зависит от тока и определяется времятоковой характеристикой срабатывания (тоже типы В, С, D). Время может быть разным: от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать тепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального тока предохранителя. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом. В отличие от плавкого предохранителя, автоматический выключатель готов к следующему использованию после остывания пластины.

Параметры срабатывания по тепловому расцепителю автоматов защиты представлены в табл. 11.5.

Из табл. 11.5 следует, что при перегрузке до 13 % номинального тока, автоматический выключатель должен отключиться не ранее, чем через час (т. е. выдерживать перегрузку 13 % минимум в течение часа). При перегрузке до 45 % тепловое реле должно отключить «автомат» в течение часа.

Примечание.

При использовании в цепи постоянного тока характеристики срабатывания теплового расцепителя остаются теми же, что и в сетях переменного напряжения.

Особенности работы тепловых расцепителей многополюсных автоматических выключателей

Тепловые расцепители, используемые в автоматических выключателях, чувствительны к нагреву от посторонних источников. В практике нередко случается, что расцепитель промежуточного полюса при номинальном режиме отключается только из-за нагрева соседних полюсов. Это приводит к ограничению области его работы и к коррекции номинального тока с учетом графика (рис. 11.15). На графике Кн = I/Iн — это коэффициент нагрузки; N — количество полюсов автоматического выключателя.

Рис. 11.15. Нагрузочная способность автоматических выключателей при их размещении рядом

Особенности работы тепловых расцепителей автоматических выключателей, установленных в ряд один за другим

Установленные рядом автоматы защиты оказывают влияние друг на друга, т. к. при работе их биметаллические пластины греются проходящим через них током. Даже если он не превышает допустимой нормы. В итоге это тепловое влияние обусловливает при расчете допустимой нагрузки специальный поправочный коэффициент Кп представленный в табл. 11.6.

Влияние окружающей температуры на тепловое срабатывание автоматического выключателя

Нагрузочная характеристика большинства автоматических выключателей зависит от температуры окружающей среды: при ее снижении коэффициент нагрузки увеличивается, при повышении — падает. Это ограничивает возможность их использования в условиях жесткого температурного режима эксплуатации, особенно в горячих цехах или в условиях открытого воздуха. Для наглядности приведен оценочный график такой зависимости (рис. 11.16).

Рис. 11.16. Нагрузочная способность автоматических выключателей в зависимости от температуры окружающей среды

В табл. 11.7 приведены уточненные значения расчетного тока в зависимости от окружающей температуры. Приведенные в столбце «30 °C» токи соответствуют номинальным токам автоматического выключателя, так как при этой температуре задается режим срабатывания.

Рабочее напряжение автоматического выключателя

Применение автоматического выключателя, как любого электрического прибора, обуславливается напряжением питающей его сети. Маркировка, обозначающая рабочее напряжение автомата, является обязательной и выносится на переднюю поверхность.

Для модульных автоматов она может быть 220, 230, 250, 380, 400, обозначая соответствие 220 В и 380 В (см. ранее рис. 11.12).

Кроме указания рабочего напряжения, в том же блоке маркировки указывается вид тока, для которого работы с которым данный автомат предназначен. Наиболее часто встречающимся обозначением, указанным на изображении, является ~, обозначающим переменный ток.

Предельный ток короткого замыкания автоматического выключателя

Предельный ток короткого замыкания автомата является важной характеристикой для применения автоматов. Данная характеристика определяет максимальный ток, при протекании которого через автомат, автоматический выключатель сможет разомкнуть цепь хотя бы один раз (см. ранее рис. 11.19, указан предельный ток 6000 А).

Эта характеристика показывает максимальный ток, при котором подвижный контакт автомата не приварится (не пригорит) к неподвижному контакту вследствие возникновения и гашении дуги при размыкании контактов.

Предельный ток короткого замыкания может достигать 10000 А. При этом ширина модуля (полюса) такого мощного выключателя больше в 1,5 раза, по сравнению с обычным автоматом, и составляет 27 мм.

Наиболее часто встречающиеся модульные автоматы имеют характеристику 4500 А. Этого достаточно, так как в бытовых электросетях токи короткого замыкания обычно не достигают более высоких значений, что связано с устаревшей инфраструктурой.

Существуют так же автоматы и с другими предельными токами короткого замыкания автомата, например, 3000 А, которые широко применялись в конце 90 годов, а также устаревшие автоматы на 2000 А, которые уже не производящиеся.

Если защищаемая линия проводки находится близко от подстанции (что часто бывает на производственных площадках), то ток КЗ может быть высок. Там часто применяют 10000 А автомат. Если автомат защищает электропроводку в «свежепостроенном» доме с новой (своя подстанция) и достаточной мощности электрической инфраструктурой, предпочтительно использовать 6000 А автомат.

В других случаях вполне достаточно 4000 А автомата для реализации экономически эффективной электрозащиты.

Примечание.

С повышением предельного тока короткого замыкания от 4500 А до 10000 А стоимость автомата увеличивается, а возможность его купить — уменьшается, в связи с меньшим применением таких автоматов. Выбирайте 6000 А, не ошибетесь.

Расчет автоматического выключателя при формировании квартирного щитка

Во-первых, определяемся с нагрузками каждой линии, которые нам надо питать. Сколько они потребляют по мощности, и, следовательно, ток какой величины будет течь через их питающую линию.

Для пересчета тока в мощность можно использовать самую обычную формулу:

P = U∙I,

где Р — мощность, U — напряжение сети (220 В в нашем случае), а I — ток.

Для тока будет так: I = P/U.

Примечание.

Данная формула справедлива только для резистивных нагрузок типа ламп накаливания, нагревателей и пр. Но на этот факт закроем глаза, т. к. мы делаем прикидочный расчет.

Во-вторых, определяемся с видом и сечением кабеля. Смотрим на общий суммарный ток, который нам требуется, и выбираем необходимый кабель по сечению:

♦ для открытой прокладки кабеля считаем, что необходим 1 мм^2 кабеля на каждые 10 А;

♦ для скрытой прокладки кабеля считаем, что необходим 1 мм^2 кабеля на каждые 8 А. Рассчитываем сечение и округляем его в сторону ближайшего из стандартного ряда: 1,5; 2,5; 4; 6; 10.

Автомат выбираем на меньший ток срабатывания, чтобы он отключился раньше, чем выйдет из строя наш кабель.

В-третьих, при расчете и выборе автомата защиты учитываем рас-

смотренные на несколько страниц ранее времятоковые характеристики

срабатывания как по электромагнитному, так и тепловому расцепителю.

В-четвертых, следует помнить, что для безопасной эксплуатации электропроводки нужно выбирать:

♦ для кабеля на 1,5 мм^2 автомат не более 10 А;

♦ для кабеля на 2,5 мм^2 автомат не более 16 А;

♦ для кабеля на 4 мм^2 автомат не более 25 А;

♦ для кабеля на 6 мм^2 автомат не более 32 А.

Подробности и нюансы расчета автоматических выключателей в комплексе с остальными параметрами сети см. в главе «Электросеть многоквартирного дома», раздел «Расчеты квартирной электросети».

Глава 12

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

Основная задача УЗО — защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара, вызванного утечкой тока через изношенную изоляцию проводов и некачественные соединения. В главе рассмотрены устройство, рекомендации по выбору, установке и использованию современных УЗО.

12.1. Варианты защиты человека от удара током

Воздействие электрического тока на человека

Рассмотрим механизм воздействия электрического тока на человека. С самого начала промышленного применения электричества ученые всего мира занимались изучением этого воздействия и его последствий. Однозначно установлено, что при воздействии электрического тока на человека наиболее уязвимым органом является сердце.

Беспорядочные сокращения мышц сердца могут возникать даже при малых значениях тока. Но результат воздействия электрического тока на организм человека зависит не только от значения тока, но и от продолжительности его протекания, пути тока через тело человека, а также, в меньшей степени, от частоты тока, формы кривой, коэффициента пульсаций и других факторов.

Для расчетной оценки опасности поражения электрическим током принято использовать в качестве критерия опасности именно ток через тело человека, а не напряжение, приложенное к нему.

Примечание.

Убивает ток (людей с кардиостимуляторами и т. п. — не только ток). Любой ощутимый ток, проходящий через человека в течение достаточно длительного времени, убьет его.

В табл. 12.1 приведено примерное время допустимого воздействия электрического тока на человека в зависимости от тока и напряжения.

При напряжении до 500 В поражение постоянным током менее губительно, чем поражение переменным током той же величины.

Примечание.

Считается, что напряжение 120 В постоянного тока при одинаковых условиях эквивалентно по опасности напряжению 40 В переменного тока промышленной частоты (50 Гц).

При напряжении большей величины различий в воздействии постоянного и переменного токов практически не наблюдаются. Влияние частоты на поражающее воздействие переменного тока (для диапазона напряжений до 500 В) представлено в табл. 12.2.

Теперь приведу три определения разновидностей тока, применяемые в следующей таблице (табл. 12.3):

♦ ощутимый ток — ток, вызывающий ощутимые раздражения при прохождении через организм;

♦ неотпускающии ток — ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник (самому разжать руки невозможно);

♦ фибрилляционный ток — ток, вызывающий фибрилляцию сердца при прохождении через организм (мышцы сокращаются разрозненно и нескоординировано, вследствие чего сердце теряет способность совершать согласованные сокращения).

Для наглядности данные, приведенные в табл. 12.3, представлены в графическом виде. Влияние токов различной силы на организм человека представлен на рис. 12.1.

Рис. 9.1. Влияние токов различной силы на организм человека

Как защитить человека от смертельного поражения электрическим током?

Организационные меры:

♦ обеспечение недоступности для человека токоведущих частей электрооборудования;

♦ снижение величины тока через тело человека до безопасного значения;

♦ ограничение времени воздействия электрического тока на организм человека.

Разработаны и технические меры защиты от поражения электрическим током:

♦ применение низких напряжений;

♦ защитное разделение сетей;

♦ контроль, профилактика изоляции, обнаружение ее повреждений, защита от замыканий на землю;

♦ компенсация емкостных токов утечки;

♦ защитное заземление;

♦ защитное зануление;

♦ защитное отключение;

♦ система уравнивания потенциалов;

♦ двойная изоляция, изолирование рабочего места;

♦ грозозащита.

Защитное отключение — одно из наиболее эффективных электрозащитных средств. Должна быть обеспечена защита человека от поражения в двух наиболее вероятных и опасных случаях:

♦ при прямом прикосновении к токоведущим частям электрооборудования;

♦ при косвенном прикосновении.

Под косвенным прикосновением понимается прикосновение человека к открытым проводящим частям электроприбора, на которых в исправном состоянии отсутствует электрический потенциал, но при каких-либо неисправностях, вызвавших нарушение изоляции или ее пробой на корпус, на этих частях возможно появление опасного для жизни человека потенциала.

Для защиты от прямого прикосновения служат меры, предотвращающие прикосновение к токоведущим частям:

♦ изоляция токоведущих частей;

♦ применение ограждений и оболочек;

♦ установка барьеров;

♦ размещение вне зоны досягаемости.

Дополнительная защита от электропоражения при прямом прикосновении достигается путем применения устройств защитного отключения.

УЗО является превентивным электрозащитным устройством и в сочетании с современными системами заземления (TN-S, TN-C-S) обеспечивает высокий уровень электробезопасности при эксплуатации электроприборов.

Почему важна электрическая защита

Когда профессору Сергею Петровичу Капице задали вопрос, без какого достижения современной цивилизации он не представляет себе жизни, последовал ответ: «Без электричества». Это великое благо для человечества, но благо достаточно опасное.

Его использование во всех областях деятельности человека, резкое увеличение количества электроприборов в быту и на производстве естественным образом повлекли за собой повышение опасности поражения человека электрическим током. Поэтому не удивительно, что вслед за расширением использования электрической энергии в промышленности и быту развивалась и система обеспечения электробезопасности или электрической защиты.

Электрическая защита необходима для того, чтобы безопасно эксплуатировать домашнюю электросеть, не допуская поражения человека электрическим током, возгораний, повреждение электротехники грозовыми разрядами. В общем, электрическая защита — понятие комплексное. Задача защитных устройств — отключить напряжение в кратчайший срок при нарушении параметров сети. Какие устройства для этого применяются?

Для защиты человека от смертельного исхода при прикосновении к корпусу неисправного электроприбора служит УЗО, которое подробно будет рассмотрено далее в этой главе.

12.2. Использование устройства защитного отключения

Принцип действия защитного отключения

Определение.

Функционально устройство защитного отключения (УЗО) можно определить как быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электросети.

Устройства защитного отключения, реагирующие на дифференциальный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания. Защита от сверхтока (при применений защитного зануления) обеспечивает защиту человека при косвенном прикосновении — путем отключения автоматическими выключателями или предохранителями поврежденного участка цепи при коротком замыкании на корпус.

При малых токах замыкания, снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника зануление недостаточно эффективно, поэтому в этих случаях УЗО является единственным средством защиты человека от электропоражения.

В основе действия защитного отключения, как электрозащитного средства, лежит принцип ограничения продолжительности протекания тока через тело человека (за счет быстрого отключения) при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением. Из всех известных электрозащитных средств УЗО является единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к одной из токоведущих частей.

Вспомогательным, но не менее важным свойством УЗО является его способность осуществлять защиту от возгорания и пожара, возникающих вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования. Ведь более трети всех пожаров происходят по причине возгорания электропроводки в результате нагрева проводников по всей длине, искрения, горения электрической дуги на каком-либо элементе, вызванных токами короткого замыкания.

Короткие замыкания, как правило, образуются из-за дефектов изоляции, замыканий на землю, утечек тока на землю. УЗО, реагируя на ток утечки на землю или защитный проводник, заблаговременно, до развития КЗ, отключает электроустановку от источника питания, предотвращая тем самым недопустимый нагрев проводников, искрение, возникновение дуги и возможное последующее возгорание.

Внимание.

Ничто не может защитить человека, если он «безбашенный». Если такой специалист возьмется одной рукой за фазный провод, а другой — за нейтраль, то никакие обычные, т. е. реально доступные автоматические устройства защиты не смогут отличить ситуацию от подключения дополнительной нагрузки. И человек, скорее всего, станет неодушевленным специалистом.

В каких случаях установка УЗО нецелесообразна?

УЗО нецелесообразно устанавливать при наличии старой ветхой проводки в помещении, поскольку в этом случае свойство УЗО обнаруживать утечку тока может вызвать ряд проблем. Например, при старой электропроводке устройство электрозащиты может срабатывать непредсказуемым образом. Поэтому в данном случае рекомендуется установка в местах с повышенной опасностью розеток со встроенным УЗО.

История развития устройств защитного отключения

Первое устройство защитного отключения (УЗО) было запатентовано германской фирмой RWE в 1928 г., когда принцип токовой дифференциальной защиты, ранее применявшийся для защиты генераторов, линий и трансформаторов, был применен для защиты человека ot поражения электрическим током.

В 1937 г. фирма Schutzapparategesellschaft Paris & Со изготовила первое действующее устройство на базе дифференциального трансформатора и поляризованного реле, имевшее чувствительность 0,01 А и быстродействие 0,1 с. В том же году с помощью добровольца (сотрудника фирмы) было проведено испытание УЗО. Эксперимент закончился благополучно, устройство сработало четко, доброволец испытал лишь слабый удар электрическим током, хотя и отказался от участия в дальнейших опытах. Все последующие годы, за исключением военных и первых послевоенных, велась интенсивная работа по изучению действия электрического тока на организм человека, разработке электрозащитных средств и в первую очередь — совершенствованию и внедрению УЗО.

О русскоязычной терминологии защитного отключения

Термин устройство защитного отключения — УЗО, принятый в отечественной специальной литературе, наиболее точно определяет назначение данного устройства и его отличие от других коммутационных электрических аппаратов — автоматических выключателей, выключателей нагрузки, магнитных пускателей и т. д.

Но иногда встречается неточность, даже вкравшаяся в стандарты. Это определение УЗО, как «устройства, управляемого остаточным током». Здесь нарушена элементарная причинно-следственная связь. Устройство не управляется этим током, а реагирует на него!

В последних отечественных стандартах (серии ГОСТ Р 51326,51327) запутана терминология: в отличие от принятого в основном стандарте (ГОСТ Р 50807-95) определения, УЗО называется то «выключатель дифференциального тока — ВДТ», то «автоматический выключатель дифференциального тока — АВДТ.

Часто применяется другое, не соответствующее стандартам название УЗО — «дифференциальный выключатель». Это название распространилось из переведенных не специалистами-электриками проспектов зарубежных фирм. Соотношение понятий «УЗО, автомат защиты и дифавтомат» приведены для наглядности в табл. 12.4.

О терминологии защитного отключения за рубежом

За рубежом приняты следующие обозначения:

♦ в США и Канаде — RCD (residual-current device), RCCB (Residual Current Circuit Breaker), GFI (ground fault interrupter), ALCI (appliance leakage current interrupter); GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter — размыкатель тока утечки на землю);

♦ в Австралии — Safety Switch;

♦ в Великобритании — Trip, Trip Switch, e.l.c.b. (earth leakage circuit breaker — выключатель тока утечки на землю);

♦ В Германии, Австрии — Fehlerstrom-Schutzschalter (Fehlerstrom-Schutzeinrichtung). Сокращенно: FI-Schutzschalter (F-Fehler — повреждение, неисправность, утечка, I — символ тока в электротехнике, Schutzschalter — защитный выключатель, Schutzeinrichtung — защитное устройство);

♦ во Франции — DD — disjoncteur differentiel (дифференциальный выключатель).

В настоящее время действует международная классификация УЗО, разработанная международной электротехнической комиссией (МЭК):

♦ RCD (residual current protective device) — защитное устройство по дифференциальному (разностному) току, общее название УЗО;

♦ PRCD (portable residual current protective device) — переносное защитное устройство по дифференциальному току;

♦ PRCD-S (portable residual current protective device-safety) — переносное защитное устройство по дифференциальному току (в кабеле-удлинителе);

♦ SRCD (fixed socket outless residual current protective device) — защитное устройство по дифференциальному току (встроенное в розетку);

♦ RCCB (residual current operated circuit-breakers without integral overcurrent protection) — защитное устройство по дифференциальному току без встроенной защиты от сверхтоков;

♦ RCBO (residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent protection) — защитное устройство по дифференциальному току со встроенной защитой от сверхтоков;

♦ RCM (residual current monitor) — устройство контроля дифференциального тока (тока утечки).

Примечание.

Кроме того, выбрано общее название — RCD — residual current protective device. Точный перевод — защитное устройство по разностному (дифференциальному) току.

12.3. Электромеханические и электронные УЗО

Типы УЗО по конструкции

Электромеханические УЗО — т. е. устройства защитного отключения, функционально не зависящие от напряжения питания. Приводятся в действие дифференциальным током (током утечки), на который оно и реагирует. Имеют наибольшую цену, но и набольшую надежность.

Электронные УЗО с функцией отключения от сети при исчезновении напряжения питания — т. е. устройства защитного отключения, которые приводятся в действие (срабатывают) от напряжения питания и автоматически срабатывающие при исчезновении напряжения питания. Электромагнитное реле удерживает силовые контакты во включенном состоянии только при наличии напряжения питания и отсутствии тока утечки.

Электронные УЗО без функции отключения от сети при исчезновении напряжения питания — т. е. устройства защитного отключения, которые приводятся в действие (срабатывают) от напряжения питания и не отключаются при исчезновении напряжения питания.

Внимание, с ними проблема: при обрыве питающего нейтрального провода УЗО останется включенным, а опасный потенциал на электрооборудование подается!

Отличия электронного и электромеханического УЗО

Более подробно следует рассмотреть отличия электронного УЗО от электромеханического. Основное отличие уже определено в названии. Электронное УЗО для принятия решения об уровне тока утечки и необходимости отключения поврежденной линии использует схему, собранную на электронных компонентах.

Примечание.

Естественно, все эти элементы требуют собственного питания, и именно это является слабым местом электронных УЗО или дифференциальных автоматических выключателей, укомплектованных ими же.

Очень редко, а при правильной эксплуатации и своевременном обслуживании, вообще никогда, но, тем не менее, ситуация мажет возникнуть — нулевой проводник поврежден и через защитное устройство проходит только фазовый провод. И именно в этот момент кто-то случайно касается оголенного провода. Человек создает новый путь для электрического тока и его уровень может быть любым — защитное устройство все равно не может оценить уровень угрозы, так как нарушена схема подачи питания на само устройство.

Это похоже на электрический фонарик с вытащенными батарейками — пока нет питания, не будет и света. Многие страны Европы запретили электронные УЗО к применению. У нас тоже к этому, несомненно, придут, но сначала необходимо пройти путь насыщения любых защитных устройств.

У электронных УЗО есть не только минусы, но и плюсы. И не самый последний из них — низкая цена. Электронные компоненты постоянно дешевеют и защитное устройство тоже. Также, немалым плюсом, является многофункциональность. Электронное устройство очень просто наделять дополнительными функциями. О защите от повышенного напряжения или высоковольтных импульсных помехах писалось выше.

Ну и самое главное — отказ в работе возможен только при отсоединении питающего провода, а это очень легко диагностируемый случай и быстро устранимый. Электромеханические устройства защитного отключения не имеют и не требуют собственного питания. В качестве исполнительного элемента используется обычный постоянный магнит. В случае появления тока утечки на этот магнит оказывается воздействие по его размагничиванию, и как только он оказывается не в силах удерживать металлическую защелку, — происходит отключение.

Описание принципа работы простое, но в реализации данные устройства довольно сложны и высокотехнологичны. Этим объясняется достаточно высокая стоимость подобных устройств. Споры о целесообразности применения электронных и электромеханических устройствах шли ранее и будут идти. Статистика поражения человека электрическим током, как таковая, не ведется.

Но с точки зрения здравого смысла, преимущества электромеханических защитных устройств не столь очевидны. Если не нарушать элементарных правил электробезопасности при работе в электрощите, то разницы нет, электроника или механика входят в состав УЗО.

Следует отметить, что основной причиной меньшего распространения электронных УЗО является их неработоспособность при часто встречающейся и наиболее опасной по условиям вероятности электропоражения неисправности электроустановки, а именно — при обрыве нулевого проводника в цепи до УЗО по направлению к источнику питания. В этом случае «электронное» УЗО, не имея питания, не функционирует, а на электроустановку по фазному проводнику поступает опасный для жизни человека потенциал.

В развитых европейских странах электротехнические нормы допускают применение только УЗО, не зависящих от напряжения питания. УЗО второго типа разрешено применять в цепях, защищаемых электромеханическими УЗО, только в качестве дополнительной защиты для конечных потребителей, например, для электроинструмента, нестационарных электроприемников.

В конструкции электронных УЗО, производимых в США, Японии, Южной Корее и в некоторых европейских странах (рис. 12.2), как правило, заложена функция отключения от сети защищаемой электроустановки при исчезновении напряжения питания. Эта функция конструктивно реализуется с помощью электромагнитного реле, работающего в режиме самоудерживания. Силовые контакты реле находятся во включенном положении только при протекании тока по его обмотке, что аналогично магнитному пускателю.

Рис. 12.2. Электронное УЗО с функцией отключения сети

При исчезновении напряжения на вводных зажимах устройства якорь реле отпадает, при этом силовые контакты размыкаются, защищаемая электроустановка обесточивается. Подобная конструкция УЗО обеспечивает гарантированную защиту от поражения человека в электроустановке и в случае обрыва нулевого проводника. В США применяются в основном УЗО, встроенные в розеточные блоки. На одном объекте, например, небольшой квартире устанавливается по 10–15 устройств. Розетки, не оборудованные УЗО, обязательно запитываются шлейфом от розеточных блоков с УЗО.

Быстродействие современных УЗО

Современные качественные УЗО имеют быстродействие Тп = 20–30 мс (0,02-0,03 с). Это означает, что УЗО — «быстрый» выключатель, поэтому на практике возможны ситуации, когда УЗО срабатывает раньше аппарата защиты и отключает как токи нагрузки, так и сверхтоки.

Но разработаны и УЗО, срабатывающие с некоторой задержкой для обеспечения «каскадности» отключения.

12.4. Классификация и характеристики УЗО

Типы УЗО по виду тока и времени срабатывания

УЗО типа АС — устройство защитного отключения, реагирующее на переменный синусоидальный дифференциальный ток, возникающий внезапно либо медленно возрастающий. Бюджетный вариант. Не реагирует на пульсирующий постоянный ток утечки, возникающий в схемах, где используются импульсные источники питания.

УЗО типа А — устройство защитного отключения, реагирующее на переменный синусоидальный дифференциальный ток и пульсирующий постоянный дифференциальный ток, возникающие внезапно либо медленно возрастающие. Рекомендуется использовать практически во всех обычных случаях, но они значительно дороже варианта АС.

Обозначения представлены в табл. 12.5.

УЗО типа В — устройство защитного отключения, реагирующее на переменный, постоянный и выпрямленный дифференциальные токи. Реагирует на утечку даже постоянного тока!

УЗО типа S — устройство защитного отключения, селективное (с выдержкой времени отключения). Задержка на срабатывание УЗО типа S составляет 200–300 мс (0,2–0,3 с). Применяется в сетях, где предусматривается каскадное включение устройств, при котором головное УЗО должно срабатывать в последнюю очередь, а также в сельской местности в районах с высокой грозовой активностью (у такого УЗО намного ниже вероятность ложных срабатываний).

УЗО типа G — то же, что и типа S, но с меньшей выдержкой времени, составляющей 60–80 мс (0,06-0,08 с). Используется в случаях последовательного каскадного включения устройств вместе с УЗО S, чтобы головное УЗО (типа S) срабатывало в последнюю очередь.

Разновидности УЗО по номинальному напряжению и номинальному току нагрузки

Номинальное напряжение Un = 380 В для четырехполюсных и Un = 220 В для двухполюсных УЗО.

Примечание.

Допустимо применение четырехполюсных УЗО в режиме двухполюсных, т. е. в однофазной сети, при условии, что изготовитель обеспечивает нормальное функционирование тестовой цепи при этом напряжении.

Нормами установлен также диапазон напряжений, в котором УЗО должно сохранять работоспособность. Это имеет принципиальное значение лишь для «электронных» УЗО, функционально зависимых от напряжения питания (табл. 12.6).

Примечание.

Теоретически, разрешено иметь номинальный ток нагрузки УЗО равным или на ступень выше номинального тока последовательного защитного устройства. Если УЗО и автоматический выключатель имеют равные номинальные токи, то при протекании тока, превышающего номинальный, например, на 45 %, т. е. тока перегрузки, этот ток будет отключен автоматическим выключателем за время до одного часа. Это означает, что этот период времени УЗО будет перегружено.

Разновидности УЗО по номинальному отключающему дифференциальному току IDn (по уставке) и номинальному неотключающему дифференциальному току IDn0

Номинальный отключающий дифференциальный ток IDn (ток уставки) выбирается из следующего ряда: 6 мА, 10 мА, 30 мА, 100 мА, 300 мА, 500 мА.

Примечание.

Реальное значение тока отключения определяется еще и номинальным неотключающим током утечки IDn0 и находится ниже уровня уставки, поскольку номинальный неотключающий дифференциальный ток IDn0 УЗО, обычно, равен половине значения тока уставки: IDn0 = 0,5∙IDn

Каждое конкретное устройство имеет, как правило, определенное стабильное значение отключающего тока, находящееся в указанном диапазоне.

Совет.

Чтобы избежать ложных отключений следует учитывать данное обстоятельство и сопоставлять реальное значение отключающего тока с нормальным «фоновым» током утечки в защищаемой электросети.

Уставку УЗО для каждого конкретного случая применения, теоретически, выбирают с учетом следующих факторов:

♦ значения существующего в данной электросети суммарного (с учетом присоединяемых стационарных и переносных электроприемников) тока утечки на землю — так называемого «фонового тока утечки»;

♦ значения допустимого тока через человека на основе критериев электробезопасности;

♦ реального значения отключающего дифференциального тока УЗО, которое в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50807-94 находится в диапазоне 0,5IDn…IDn.

Примечание.

Согласно требованиям ПУЭ (7-е изд., п. 7.1.83) номинальный дифференциальный отключающий ток УЗО должен быть не менее чем в три раза больше суммарного тока утечки защищаемой цепи электроустановки — ID То есть: IDn > = 3∙ID.

Правило.

При отсутствии фактических (замеренных) значений тока утечки в электроустановке ПУЭ (п. 7.1.83) предписывают принимать ток утечки электроприемников из расчета 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки цепи из расчета 10 мкА на 1 м длины фазного проводника.

Рекомендуемые значений IDn (уставки) УЗО для диапазона номинальных токов 16–80 А представлены в табл. 12.7.

В некоторых случаях для определенных потребителей значение уставки задается нормативными документами. В ГОСТ Р 50669-94 применительно к зданиям из металла или с металлическим каркасом задается значение уставки УЗО не выше 30 мА. Временные указания предписывают:

♦ для сантехнических кабин, ванных и душевых устанавливать УЗО с током срабатывания: 10 мА, если на них выделена отдельная линия; в остальных случаях, (например, при использовании одной линии для сантехнической кабины, кухни и коридора) допускается использовать УЗО с уставкой 30 мА (п. 4.15);

♦ в индивидуальных жилых домах для групповых цепей, питающих штепсельные розетки внутри дома, включая подвалы, встроенные и пристроенные гаражи, а также в групповых сетях, питающих ванные комнаты, душевые и сауны УЗО с уставкой 30 мА;

♦ для устанавливаемых снаружи штепсельных розеток УЗО с уставкой 30 мА (п. 6.5).

В ПУЭ (7-е изд. п. 7.1.84) рекомендуется для повышения уровня защиты от возгорания при замыканиях на заземленные части на вводе в квартиру, индивидуальный дом и тому подобное установка ПОЖАРНЫХ УЗО с током срабатывания до 300 мА.

Внимание.

УЗО с уставкой свыше 30 мА людей не защищает.

Нейтральный провод не должен быть заземлен после УЗО (в контуре «под защитой УЗО»), он может быть заземлен до УЗО, но не после.

Существуют нагрузки, т. е. электрические устройства, которые не будут работать в схеме с УЗО (нечасто, но встречаются). Так, если за (после) УЗО установлен настоящий (неполупроводниковый, не «авто»= гальванически развязанный) трансформатор, то никакое УЗО на утечки из вторичного контура трансформатора работать не будет.

Совет.

Если УЗО с уставкой 10 мА срабатывает, то можете попробовать УЗО с уставкой 30 мА (но не выше, иначе оно не будет защищать человека).

Разновидности УЗО по степени защиты от воздействия окружающей среды и температурному режиму эксплуатации

Чем выше номер в кодировке IP (Ingress Protection, защита от проникновения), тем выше класс защиты (табл. 12.8).

По степени защиты от воздействия окружающей среды обычное исполнение УЗО — IP 20. Встречаются также УЗО специального исполнения — IP 40. При более высоких требованиях по степени защиты УЗО должны устанавливаться в защитный кожух.

УЗО обычного исполнения имеют диапазон рабочих температур от -5 до 40 °C. В специальном исполнении — для диапазона температур от -25 до 40 °C на УЗО наносится знак.

Дополнительные характеристики УЗО, показатели качества устройства

Номинальный ток короткого замыкания Inс — один из основных параметров УЗО, характеризующий, прежде всего, качество изделия. Указанное заводом-изготовителем значение этого параметра проверяется при сертификационных испытаниях устройства. Смысл испытания заключается в определении термической и электродинамической стойкости изделия при протекании сверхтоков.

При испытании на специальном стенде создается цепь из мощного источника и нагрузки, обеспечивающая протекание заданного сверхтока из ряда: 3; 4,5; 6; 10 кА. Испытательный ток не достигает заданного значения, поскольку отключается ранее последовательно включенным защитным аппаратом с нормированной уставкой.

Как правило, для этой цели применяются плавкие вставки в виде серебряных проводников калиброванного сечения. Значение Inс, как важнейшего параметра УЗО, должно обязательно быть приведено на лицевой панели устройства, или в сопроводительной технической документации на УЗО.

Для УЗО типов S и G (с задержкой срабатывания) предъявляются повышенные требования по данному параметру, поскольку предполагается, что, во-первых, УЗО этого типа устанавливаются на головном участке сети, где токи короткого замыкания, естественно, выше, во-вторых, такие устройства, имея задержку по срабатыванию, могут находиться под воздействием аварийных токов более продолжительное время.

Номинальный дифференциальный ток короткого замыкания IDc — параметр аналогичен рассмотренному в Inс. Главным отличием является то, что сверхток протекает по одному проводнику УЗО и испытания проводятся при включении испытательного тока поочередно по отдельным полюсам УЗО.

Предельное значение неотключающего сверхтока Inm — данный параметр характеризует способность УЗО не реагировать на симметричные токи короткого замыкания и перегрузки. Является важным показателем качества устройства. Неправильно считать, что это ток, при котором УЗО должно производить отключение. Нормативы определяют минимальное значение неотключающего тока, равное шестикратному значению номинального тока нагрузки, т. е. Inm = 6∙In

Максимальное значение неотключающего сверхтока не нормируется и может иметь значения, намного превышающие 6∙In.

Номинальная включающая и отключающая способность (коммутационная способность) Im. Коммутационная способность зависит от качества исполнения устройства, качества силовых контактов, мощности пружинного привода, материала (пластмассовых или металлических деталей) и качества механизма, наличия дугогасящей камеры и др.

Этот параметр в значительной степени определяет надежность УЗО. В некоторых аварийных режимах УЗО должно осуществить отключение сверхтоков, опережая автоматический выключатель, при этом оно должно сохранить свою работоспособность.

Номинальная включающая и отключающая способность по дифференциальному току IDm. Данная характеристика аналогична рассмотренной выше Im с той разницей, что предполагается протекание дифференциального сверхтока, например, при коротком замыкании на корпус электроприбора в системе TN-C-S.

12.5. Схемотехника и принцип действия УЗО

Принципиальная электрическая схема УЗО

Принципиальная схема УЗО включает в себя такие функциональные группы:

♦ дифференциальный трансформатор тока (используется в большинстве УЗО), который измеряет баланс токов между входящими в него проводниками (на рис. 12.3: 1 и 2 — это его первичные обмотки, а 3 — вторичная обмотка;

♦ пусковой элемент (это, как правило, электромагнитное реле), который служит для управления (воздействия) исполнительным механизмом;

♦ исполнительный механизм, который предназначен для аварийного отключения защищаемой цепи.

♦ кнопка «Тест», предназначенная для контроля исправности УЗО путем создания имитации тока утечки.

Принципиальная электрическая схема электромеханического УЗО представлена на рис. 12.3.

Рис. 12.3. Принципиальная электрическая схема однофазного УЗО

Рассмотрим работу принципиальной схемы УЗО. При исправности контролируемой линии нет заданного тока утечки. При этом дифференциальный трансформатор находится в состоянии покоя (равновесия), потому что токи в встречно включенных первичных обмотках трансформатора равны.

Равные магнитные потоки, идущие навстречу друг другу, взаимовычитаются и равны нулю. Поэтому во вторичной обмотке не возникает электромагнитное поле, а, значит, нет напряжения. Значит, и не возникает ЭДС, способная воздействовать на реле, на основе которого собран пусковой механизм.

А как только происходит утечка на защищаемой (контролируемой) линии, равная значению срабатывания УЗО (как правило, от 10 до 30 мА), то нарушатся равенство в первичных обмотках трансформатора. Вследствие этого возникает электромагнитное поле в первичных и вторичных катушках, которое образует связь по напряжению. В итоге, во вторичной обмотке возникает напряжение срабатывания реле (пусковой элемент), которое воздействует на исполнительный механизм и отключает контактную группу, обесточивая, таким образом, защищаемую линию.

Следует помнить, что УЗО требует ежемесячной проверки, которая осуществляется нажатием кнопки «Тест». При этом происходит замыкание цепи, имитирующей искусственную утечку тока и срабатывание устройства защитного отключения. Отсутствие срабатывания укажет на полную неисправность устройства.

Схема трехфазного УЗО аналогична схеме однофазного. Она отличается количеством первичных обмоток (рис. 12.4).

Рис. 12.4. Принципиальная электрическая схема трехфазного УЗО

Основные функциональные блоки УЗО

Функционально УЗО можно определить как быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке.

Основные функциональные блоки УЗО представлены на рис. 12.5.

Рис. 12.5. Принцип действия УЗО

Важнейшим функциональным блоком УЗО является дифференциальный трансформатор тока, рассмотренный выше. В абсолютном большинстве УЗО, производимых и эксплуатируемых в настоящее время во всем мире, в качестве датчика дифференциального тока используется именно трансформатор тока.

Пусковой орган (пороговый элемент) выполняется, как правило, на чувствительных магнитоэлектрических реле прямого действия или электронных компонентах. Исполнительный механизм включает в себя силовую контактную группу с механизмом привода (рис. 12.5).

Режимы работы УЗО

УЗО предназначено для непрерывной, продолжительной работы. Оно должно отключать защищаемый участок сети при появлении в нем синусоидального переменного или пульсирующего постоянного (в зависимости от модификации) тока утечки, равного отключающему дифференциальному току устройства. УЗО, функционально не зависящее от напряжения питания, не должно срабатывать при снятии и повторном включении напряжения сети. УЗО не должно производить автоматическое повторное включение. УЗО, функционально не зависящее от напряжения питания, не должно зависеть от наличия напряжения в контролируемой сети, должно сохранять работоспособность при обрыве нулевого или фазного проводов. УЗО должно срабатывать при нажатии кнопки ТЕСТ.

Конструкция контрольного эксплуатационного устройства должна исключать возможность попадания сетевого напряжения в цепь, подключенную к выходным выводам УЗО при нажатии кнопки ТЕСТ, когда УЗО находится в разомкнутом состоянии. Это означает, что тестовая цепь должна быть подключена к входному выводу УЗО через контакт, сблокированный с силовой контактной группой.

УЗО защищается от токов короткого замыкания последовательным защитным устройством (ПЗУ): автоматическим выключателем или предохранителем, отвечающими требованиям соответствующих стандартов. При этом номинальный ток ПЗУ не должен превышать номинальный рабочий ток УЗО.

Рассмотрим основные режимы работы УЗО (рис. 12.6).

Когда изоляция цела и утечки тока нет, в катушке L1 отсутствует магнитный поток, а на катушке нет ЭДС. Контакты замкнуты, оборудование функционирует нормально

При нарушении изоляции в катушке L1 появляется магнитный поток…

…на катушку К1 поступает ЭДС, контакты размыкаются, автоматически прекращается подача напряжения на оборудование

Рис 12.6. Три режима работы УЗО

Режим № 1. В нормальном режиме, при отсутствии дифференциального тока — тока утечки, в силовой цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока, протекает рабочий ток нагрузки. Проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока. Если обозначить ток, протекающий по направлению к нагрузке, как I_1, а от нагрузки как I_2, то можно записать равенство: I_1 = I_2.

Равные токи во встречно включенных обмотках наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки Ф_1 и Ф_2. Результирующий магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю. Пусковой орган находится в этом случае в состоянии покоя.

Режим № 2. При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприемника, на который произошел пробой изоляции, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки I_1, протекает дополнительный ток — ток утечки (ID), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным).

Неравенство токов в первичных обмотках (I_1 + ID в фазном проводнике) и (I_2, равный I_1, в нейтральном проводнике) вызывает неравенство магнитных потоков и, как следствие, возникновение во вторичной обмотке трансформированного дифференциального тока. Если этот ток превышает значение уставки порогового элемента пускового органа, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм.

Исполнительный механизм, обычно состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь. В результате защищаемая УЗО электроустановка обесточивается.

Режим № 3. Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования. При нажатии кнопки ТЕСТ искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание УЗО означает, что оно в целом исправно. К УЗО, в силу его особого назначения — защиты жизни и имущества человека, предъявляются чрезвычайно высокие требования по надежности, помехоустойчивости, термической и электродинамической стойкости, материалам и исполнению конструкции. Этими особыми требованиями отчасти объясняется сравнительно высокая стоимость современных УЗО.

Внутреннее устройство УЗО

На рис. 12.7 показано внутреннее устройство УЗО со вспомогательным источником питания (http://ectusow.ru). Данное УЗО имеет номинальный ток 13 А, отключающий дифференциальный ток 30 мА.

Рис. 12.7. Внутреннее устройство УЗО со вспомогательным источником питания, выполняющим автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника

Данное устройство содержит вспомогательный источник питания, выполняющий автоматическое отключение при отказе или обесточивании вспомогательного источника. Это означает, что УЗО может быть включено только при наличии питающего напряжения, при пропадании напряжения ОНО автоматически отключается (такое поведение повышает безопасность устройства).

Фазный и нулевой проводники от источника питания подключаются к контактам (1), нагрузка УЗО подключается к контактам (2). Проводник защитного заземления (РЕ-проводник) к УЗО никак не подключается.

При нажатии кнопки (3) контакты (4) (а также еще один контакт, скрытый за узлом (5)) замыкаются, и УЗО пропускает ток. Соленоид (5) удерживает контакты в замкнутом состоянии после того, как кнопка отпущена.

Катушка (6) на тороидальном сердечнике является вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока, который окружает фазный и нулевой проводники. Проводники проходят сквозь тор, но не имеют электрического контакта с катушкой.

В нормальном состоянии ток, текущий по фазному проводнику, точно равен току, текущему по нулевому проводнику, однако эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг друга и в катушке дифференциального трансформатора тока ЭДС отсутствует. Любая утечка тока из защищаемой цепи на заземленные проводники (например, прикосновение человека, стоящего на мокром полу, к фазному проводнику) приводит к нарушению баланса в трансформаторе тока. В итоге через фазный проводник «втекает больше тока», чем возвращается по нулевому (часть тока утекает через тело человека, то есть помимо трансформатора).

Несбалансированный ток в первичной обмотке трансформатора тока приводит к появлению ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС сразу же регистрируется следящим устройством (7), которое отключает питание соленоида (5). Отключенный соленоид больше не удерживает контакты (4) в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку.

Устройство спроектировано таким образом, что отключение происходит за доли секунды, что значительно снижает тяжесть последствий от поражения электрическим током.

Кнопка проверки (8) позволяет проверить работоспособность устройства путем пропускания небольшого тока через оранжевый тестовый провод (9). Тестовый провод проходит через сердечник трансформатора тока, поэтому ток в тестовом проводе эквивалентен нарушению баланса токонесущих проводников, то есть УЗО должно отключиться при нажатии на кнопку проверки. Если УЗО не отключилось, значит, оно неисправно и должно быть заменено.

Условное графическое изображение УЗО

Условное графическое изображение УЗО на чертежах и схемах приведено на рис. 12.8 (однофазное), а на рис. 12.9 (трехфазное). Число полюсов при однолинейном представлении можно изображать и числом (вверху) и числом черточек.

Рис. 12.8. Однофазное (2-х полюсное) УЗО с током уставки (срабатывания) 30 мА:

а — развернутое изображение; б — однолинейное изображение

Рис. 12.9. Трехфазное (4-х полюсное) УЗО с током уставки (срабатывания) 100 мА:

а — развернутое изображение; б — однолинейное изображение

Схемы включения УЗО

Конструкции УЗО различных производителей могут отличаться друг от друга не только параметрами, но и схемами подключения. На рис. 12.10 приведены наиболее распространенные схемы включения УЗО. Кроме того, показано включение УЗО в одно-, двух- и трехфазном вариантах.

Рис. 12.10. Схемы подключения УЗО

При включении УЗО по неполнофазному варианту необходимо обратить внимание на правильность подключения проводников к клеммам устройства — должна быть подключена цепь тестирующего резистора. Схема подключения приведена на лицевой или боковой поверхности корпуса УЗО.

Применение УЗО типа А целесообразно в обоснованных случаях, например, в цепях, содержащих потребители с тиристорным управлением без разделительного трансформатора. УЗО типа В применяют в промышленных электроустановках со смешанным питанием — переменным, выпрямленным и постоянным токами.

Схемы включения современного УЗО и АВДТ представлены на рис. 12.11 и рис. 12.12.

Рис 12.11. Схемы включения УЗО

Рас. 12.12. Схемы подключения АВДТ

Схема подключения пожарного УЗО при вводе в квартиру

Схема подключения УЗО приводится на лицевой или боковой поверхности корпуса УЗО. На рис. 12.13 приведены принципиальные схемы подключения УЗО, для однофазной и трехфазной сетей.

Рис. 12.13. Демонстративные схемы подключения вводного (пожарного) УЗО:

а — в однофазном варианте ввода; б — в трехфазном варианте ввода

УЗО со встроенной защитой от сверхтоков — дифавтомат

Существует класс приборов — УЗО со встроенной защитой от сверхтоков (RCBO), так называемые «комбинированные» УЗО или дифавтоматы (рис. 12.14). Практически все фирмы-производители УЗО имеют в своей производственной программе УЗО со встроенной защитой от сверхтоков.

Рис. 12.14. Устройство дифавтомата

Показательным примером является освещение рекламных щитов, установленных на уличных павильонах остановок общественного транспорта, где питание двух-трех люминесцентных ламп осуществляется через комбинированное УЗО с номинальным рабочим током 6 А и номинальным отключающим дифференциальным током 30 мА.

Конструктивной особенностью дифатоматов является то, что механизм размыкания силовых контактов запускается при воздействии на него любого из трех элементов — катушки с сердечником токовой отсечки, реагирующей на ток короткого замыкания, биметаллической пластины, реагирующей на токи перегрузки и магнитоэлектрического расцепителя, реагирующего на дифференциальный ток. Применение УЗО со встроенной защитой от сверхтоков, целесообразно лишь в обоснованных случаях, например, для одиночных потребителей электроэнергии.

Маркировка на корпусе УЗО

1. На каждом УЗО должна быть стойкая маркировка с указанием всех или, при малых размерах, части следующих данных.

2. Наименование или торговый знак (марка) изготовителя.

3. Обозначение типа, номера по каталогу или номера серии.

4. Номинальное напряжение Un.

5. Номинальная частота, если УЗО разработано для частоты, отличной от 50 и (или) 60 Гц.

6. Номинальный ток нагрузки In.

7. Номинальный отключающий дифференциальный ток IDn.

8. Номинальная наибольшая включающая и отключающая коммутационная способность Im.

9. Номинальный условный ток короткого замыкания 1пс.

10. Степень защиты (только в случае ее отличия от 1Р20).

11. Символ [S] для устройств типа S, [G] для устройств типа G.

12. Указание, что УЗО функционально зависит от напряжения сети, если это имеет место.

13. Обозначение органа управления контрольным устройством — кнопки ТЕСТ — буквой Т.

14. Схема подключения.

15. Рабочая характеристика: тип АС — символ, тип А — символ.

Маркировка по пп. 2, 3, 5, 6, 8, 10, 12, 14 должна быть расположена так, чтобы быть видимой после монтажа УЗО. Информация об устройстве по пп. 1, 7, 13 может быть нанесена на боковой или задней поверхности устройства, видимых только до установки изделия.

Информация об устройстве по пп. 4, 9, 11, а также значения интеграла Джоуля I^2t и пикового тока Ip должны быть приведены в эксплуатационной документации. Выводы, предназначенные исключительно для соединения цепи нулевого рабочего проводника, должны быть обозначены буквой «N». Стандартные значения температуры окружающей среды (-5…+40 °C) могут не указываться. Диапазон температур (-25…+40 °C) обозначается символом.

12.6. Использование УЗО

Особенности применения УЗО при различных системах заземления

В настоящее время в нашей стране специалисты ведут активную работу по повышению уровня электробезопасности в электроустановках жилых и общественных зданий. В руководящих документах теперь предписано:

«В жилых и общественных зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых щитков до штепсельных розеток, должны выполняться трехпроводными (фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники). Питание стационарных однофазных электроприемников следует выполнять трехпроводными линиями. При этом нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не следует подключать на щитке под один контактный зажим».

Таким образом, сделан первый шаг по внедрению в России для электроустановок жилых и общественных зданий системы заземления TN-C-S.

Так, в ПУЭ (7-е издание) сформулированы требования к выполнению групповых сетей. Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитков до светильников общего освещения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (фазный — L, нулевой рабочий — N и нулевой защитный — РЕ проводники). Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников различных групповых линий. Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать под общий контактный зажим.

Выбор сечения проводников следует проводить согласно требованиям соответствующих глав ПУЭ. Однофазные двух- и трехпроводные линии, а также трехфазные четырех и пятипроводные линии при питании однофазных нагрузок, должны иметь сечение нулевых рабочих N проводников, равное сечению фазных проводников.

Анализ причин срабатывания УЗО и алгоритм поиска неисправностей

При срабатывании УЗО необходимо определить вид неисправности в электросети. Порядок действий электрика следующий. Взвести УЗО.

Случай 1. Если УЗО взводится, то это значит, что в электроустановке имела место утечка тока на землю, вызванная нестабильным или кратковременным нарушением изоляции. В этом случае необходимо провести общий контроль состояния изоляции. Проверить работоспособность УЗО нажатием кнопки ТЕСТ.

Случай 2. Если УЗО взводится и мгновенно срабатывает, то это означает, что либо в электроустановке имеет место дефект изоляции какого-либо электроприемника, электропроводки, монтажных проводников электрощита, либо УЗО неисправно. В этом случае необходимо произвести следующие действия.

♦ Отключить все автоматические выключатели групповых цепей, защищаемых УЗО.

♦ Если автоматические выключатели однополюсные или трехполюсные и не размыкают нулевые рабочие проводники, то с учетом того, что утечка тока возможна и с нулевого рабочего проводника, для обнаружения дефектной цепи возможно понадобится выполнить отсоединение всех нулевых рабочих проводников от сборной шины.

♦ Взвести УЗО.

♦ Если УЗО взводится, проверить работоспособность УЗО нажатием кнопки ТЕСТ. Мгновенное отключение УЗО означает, что оно исправно, но в защищаемой цепи имеется утечка тока. Если УЗО не взводится, то это означает, что имеет место неисправность изоляции монтажных проводников электрощита или неисправность УЗО.

♦ Последовательно включать автоматические выключатели.

♦ Если УЗО срабатывает при включении определенного автоматического выключателя, то это означает, что в цепи данного выключателя имеется повреждение изоляции.

♦ Отключить или отсоединить все электроприемники в цепи выключателя, при включении которого сработало УЗО.

♦ Взвести УЗО.

♦ Если УЗО взводится, то это означает, что неисправность изоляции в какомто из электроприемников. Если УЗО не взводится при всех отключенных электроприемниках данной цепи, то это означает, что дефектна изоляция электропроводки.

♦ Последовательно включать каждый электроприемник данной цепи.

♦ УЗО срабатывает при включении определенного электроприемника.

♦ Отключить дефектный электроприемник.

♦ Подключить все электроприемники (кроме дефектного), взвести УЗО, убедиться, что УЗО не срабатывает. Проверить работоспособность УЗО нажатием кнопки ТЕСТ.

Алгоритм поиска неисправностей представлен на рис. 12.15.

Рис. 12.15. Алгоритм поиска неисправностей в электросети при срабатывании УЗО

Автоматический Выключатель Дифференциального Тока — АВДТ

Естественно прогресс не стоит на месте, и давно появились комплексные аппараты защиты, сочетающие в себе и УЗО, и автоматический выключатель. Автоматический Выключатель Дифференциального Тока — АВДТ. Это устройство вытесняет УЗО, так как, полностью обладая его свойствами, оно также выполняет все функции по ограйичению сверхтоков.

Спор профессионалов и самоучек о том, что лучше — связка из автоматического выключателя и устройства защитного отключения или АВДТ (где в одном корпусе совмещены функции обоих устройств) еще не окончены.

Примечание.

Но рассматривая схемы защиты нельзя не признать, что чем меньше в них мест соединений проводников, тем выше общая надежность.

Также существенен процесс подбора номиналов для связки ВА + УЗО. Некоторые используют проектную документацию, а другие берут то, что есть под рукой. АВДТ собирается в заводских условиях, с применением контактной сварки, и устройство проверяется на стенде уже целиком. Со всех сторон АВДТ выигрывает при сравнении, к сожалению, и при сравнении цены — тоже. Особенно если в распределительном щитке реализована схема, когда после одного УЗО установлено сразу несколько автоматических выключателей на расходящиеся линии.

Это не всегда удобно для обслуживания, но значительно снижает затраты на электромонтажные работы.

Примечание.

О плюсах и минусах было подробно рассказано в главе, посвященной электрощитам.

АВДТ — многофункциональное защитное устройство. В качестве примера можно подробно рассмотреть весь функционал выполняемый устройством АВДТ-63 компании EKF.

Защита от токов перегрузки. Биметаллическая пластина реагирует на ток, превышающий номинальный, нагревается и отключает линию.

Защита от токов короткого замыкания. Катушка магнитного расцепителя мгновенно срабатывает при сверхтоках и отключает линию.

Защита от токов утечки. Встроенный блок УЗО анализирует протекающие токи и при превышении порогового значения утекающих «на сторону» токов — происходит отключение линии.

Защита от повышенного напряжения. В случае превышении входного напряжения выше 270 В — срабатывает расцепитель максимального напряжения, интегрированный в корпус АВДТ. Эта защита необходима для защиты электронной начинки аппарата. Высокое напряжение может вывести из строя элементы электронного УЗО. Происходит отключение линии и вместе с защитой начинки АВДТ происходит защита и всего оборудования, которое питалось по ней.

Защита от высоковольтных импульсных помех. Для нормальной работы блока защиты в нем установлен ВАРИСТОР. Его назначение — улучшение качества питающего напряжения. Варистор поглощает высоковольтные импульсные помехи, техногенного или природного характера. При этом отключение линии не происходит. В фильтрах сетевого напряжения, например, как предназначенных для подключения персональных компьютеров — установлены точно такие же варисторы. Как итог — качество питающего напряжения по защищаемой линии значительно улучшается.

12.7. Применение УЗО

Новые задачи УЗО

УЗО разрабатывалось для защиты человека, и в поставленной задаче было четкое условие — защита от поражения в сетях переменного тока. Именно поэтому все первые разработки защитных устройств реагировали только на переменный ток утечки. На сегодняшний момент ситуация кардинально изменилась. Кроме защиты от привычного для нас переменного напряжения в бытовой сети, появилась необходимость в защите и от импульсного постоянного напряжения.

Это связано с изменением применяемой в быту техники. Практически все современные бытовые электроприборы содержат в себе импульсные блоки питания. Повреждения этих блоков, зачастую, приводят к появлению высокого напряжения на корпусах неисправных приборов. Импульсы выпрямленного напряжения представляют большую опасность для находящихся рядом людей. Именно поэтому в ассортименте защитных отключающих устройств появились устройства типа «А».

УЗО типа «АС» — реагируют на переменный ток утечки, типа «А» — на переменный и пульсирующий постоянный ток.

Вывод.

Для применения более предпочтительны устройства защиты с УЗО типа «А», так как заранее предсказать характер неисправностей в подключенном оборудовании практически невозможно — в розетку может быть включен любой прибор или электроинструмент.

Общие рекомендации по применению

Электронные УЗО — в промышленных и административных помещениях, торговых павильонах и любых других местах, находящихся под обслуживанием квалифицированного персонала.

Электромеханические УЗО — нет ограничений по применению.

УЗО типа АС — устанавливается для защиты при неисправной или ветхой электропроводке.

УЗО типа А — обязательная установка для защиты в случае применения медицинского оборудования, сварочных аппаратов, вычислительных устройств.

При монтаже и эксплуатации УЗО или АВДТ иногда возникают вопросы и сложности. Это связано, в основном, с невысокой квалификацией работников и ветхостью старой электропроводки. Если со старой, в основном алюминиевой проводкой — все просто — менять без вариантов, то в остальных случаях все сложнее.

Глава 13

ПРОСТЫЕ ЭЛЕКТРОМОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ

Простые электромонтажные работы доступны домашнему электрику, который освоил меры безопасности и у которого есть простой инструмент. Главное работы проводить только на отключенной электросети. Делать нужно все надежно, не торопиться. Перед включением питания следует еще раз проверить правильность и качество выполнения соединений.

13.1. Подключение бра

Настенные бра имеют, как правило, не слишком большую мощность, так как в их задачу не входит освещение всего пространства помещения. Любое бра или настенная лампа, в первую очередь, является украшением-интерьера, и дополнением к уютной домашней обстановке, и уж затем источником точечного освещения.

Вешать бра лучше всего на такую высоту, чтобы можно было свободно достать рукой, например, с кресла, если оно находится в гостиной, или с кровати, если оно в спальне. По обыкновению, вешают на высоту до 1,5 м. Способов подключения существует несколько.

Способ 1. Подключение бра прямо к специально проложенному проводу с напряжением 220 В, если бра имеет собственный выключатель.

Способ 2. Подключение бра через настенный выключатель (см. стр. 6 цв. вклейки).

Способ 3. Подключение бра без собственного выключателя через шнур с выключателем и вилкой. Эта вилка включается в штепсельную розетку. Его можно описать следующим образом: от патрона к выключателю, от выключателя к вилке, от вилки к патрону. То есть получается такой треугольник, у которого от каждой вершины выходит по два провода.

13.2. Подключение люстры с двухклавишным выключателем

После приобретения трех и более рожкового светильника, многие желают, что бы включалась одна или все лампочки от двухклавишного выключателя.

Схема включения люстры с двухклавишным выключателем представлена на стр. 6 цв. вклейки.

Перед установкой люстры нужно проверить надежность подключений в светильнике (затяжки проводов у патронов винтами).

Примечание.

При работе светильника происходит нагрев всей арматуры, а при некачественном соединении может возникнуть искрение и отгореть провод или клемма. Особенно, если вы еще не отказались от использования ламп накаливания.

Далее очищаем концы от изоляции примерно на два сантиметра и соединяем провода одного цвета в пучок.

Провода другого цвета делим на две неравные части. Получаем три пучка проводов. Крепим их в клеммную колодку. Люстра готова к соединению с потолочным комплектом проводов.

Для обеспечения подсоединения временно вешаем люстру на крюк через кольцо из прочной веревки. Длину веревки подбираем такой, чтобы было удобно делать подсоединение потолочных проводов к клеммной колодке люстры.

Внимание.

При выполнении электромонтажных работ нужно помнить, что все подключения можно производить только при отсутствии напряжения в электропроводке.

Очень ответственным шагом при подключении люстры является правильное подсоединение токоведущих проводов. Рассмотрим самый сложный случай. В современных домах на люстры выводится 4 провода:

♦ нулевой проводник, общий для всех ламп;

♦ два фазных провода, проходящие через различные клавиши выключателя;

♦ защитный проводник (он в желто-зеленой изоляции).

С помощью индикатора напряжения при включенных клавишах выключателя проверяем, на каких двух проводниках фаза. Тот проводник (кроме желто-зеленого), на котором индикатор не обнаружит фазу и будет нулевым.

После завершения подключения вкручиваем лампочки, включаем автоматы и проверяем правильность подключения. При нажатии на две клавиши должны загореться все лампочки. Если включить только одну клавишу загорится две или три лампочки в зависимости от подключения.

Если проверка прошла успешно, окончательно крепим люстру на свое место. Затем разрезаем веревочное страховочное кольцо и вынимаем веревку.

13.3. Подключение потолочного светильника с двумя проходными выключателями

Проходной выключатель предназначен для управления одним источником света с двух разных мест. Он удобен для использования:

♦ в длинных коридорах (один выключатель находится в начале коридора, другой в конце, вошли в коридор — включили свет, прошли по коридору — свет выключили);

♦ на лестницах (один выключатель внизу, другой — наверху);

♦ в спальне: один выключатель у входа (зашли — включили), другой у кровати (легли спать — выключили).

Примечание.

Проходные выключатели, на самом деле, являются переключателями.

Они отличаются от обычных выключателей внутренним устройством. Одноклавишный проходной выключатель имеет три контакта, в отличие от обычного, который имеет только два контакта.

Двухклавишный проходной выключатель имеет шесть контактов (собственно, двухклавишный проходной выключатель — это два независимых одноклавишных выключателя).

Внешне же проходной выключатель не отличается от обычного и выполняет те же функции, разрывая или замыкая цепь освещения.

Примечание.

Особенностью проходных выключателей является то, что они не имеют строгого положения клавиши.

Если в обычном выключателе, как правило, включенным положением является нажатие вверх, а выключение — вниз, то в проходном выключателе положение «включено-выключено» будет зависеть от положения второго выключателя. Если допустим, вы включили свет с первого выключателя, «щелкнув» его вверх, а со второго отключили, то в следующий раз при включении света первым выключателем, его необходимо «щелкнуть» вниз.

Контактный механизм проходного выключателя отличается от обычного. Так, в обычном выключателе при отключении подвижный контакт, разорвав цепь, остается в незадействованном положении, а в проходном подвижный контакт всегда задействован.

Фаза на пути к лампочке разрывается не одним выключателем, как в обычной схеме, а двумя.

Примечание.

При этом между выключателями должен быть проложен двойной провод.

Рассмотрим схему подключения (см. стр. 7 цв. вклейки) и принцип работы проходного выключателя.

На одном конце длинного коридора установлен проходной выключатель ПВ1, а на другом конце проходной выключатель ПВ2.

В нормальном состоянии у нас потолочный светильник не горит (переключающий элемент ПВ-1 находится в положении 1.1–1.3, а ПВ-2 — в положении 2.1–2.2). При этом нет замкнутого контура, по которому проходил бы электрический ток.

Если переключить ПВ-1 (не зависимо от того, в каком он был положении «Вкл.» или «Выкл.»), то у нас образуется замкнутый контур по участку 1.1->1.2->2.2->2.1. В результате этого потолочный светильник будет гореть.

При переключении ПВ-2 (переключающий элемент проходного выключателя ПВ-2 будет находиться в положении 2.1–2.3) — потолочный светильник погаснет.

Глава 14

ОБЗОР РЕСУРСОВ СЕТИ ИНТЕРНЕТ ДЛЯ СОВРЕМЕННОГО ДОМАШНЕГО ЭЛЕКТРИКА

Сегодня ресурсы сети Интернет стали важным фактором получения новейшей информации, полезных советов, справочных данных для современного домашнего электрика. Для удобства использования главы сайты систематизированы. Посещение указанных сайтов существенно расширит объем информации, представленной в книге.

14.1. Информационные сайты по электротехнике

Специализированные поисковые системы

Адрес сайта ∙ Содержание сайта

∙ http://go.elec.ru/

Полноценная поисковая система со своей базой данных по электротехническим ресурсам, которая постоянно обновляется, пополняется новыми сайтами и редактируется

∙ http://1el.ru/

Поисковый сайт по электротехническим ресурсам. Позиционирует себя, как «Первый электротехнический поиск». Очень солидная тематическая поисковая система. Проиндексировано большое количество хороших сайтов. Есть панель расширенного поиска, ведется статистика запросов, также имеется возможность организовать локальный поиск внутри любого сайта электротехнической тематики с использованием возможностей портала 1el.ru. Хороший конкурент для GO.Elec.ru

∙ http://www.electric-find.com/

Каталог электротехнических сайтов

∙ http://www.electricpilot.com/

Англоязычная поисковая система по различным электротехническим сайтам (производители, поставщики, подрядчики и т. д.). На сайте заявляют, что в их базе, на данный момент, находится более 8 тысяч электротехнических компаний

∙ http://www.lightingresource.com/

Мощная светотехническая поисковая система. Кроме базы интернет-ресурсов, имеется большая база светотехнической продукции, он-лайн библиотека, светотехнические новости и т. д.

∙ http://www.lightsearch.com/

Имеется возможность поиска по 5500 компаниям и 11000 наименованиям продуктов светотехнической отрасли

∙ http://www.electricsmarts.com/

Поисковый тематический сайт для специалистов-электриков

∙ http://www.lighting.com/

Поисковый тематический сайт для специалистов-электриков

∙ http://www.lightresource.com/

Поисковый тематический сайт для специалистов-электриков

Информационные порталы электротехнического рынка в Интернете

Адрес сайта ∙ Содержание сайта

∙ http://www.elec.ru/

«Электротехнический рынок России и СНГ» — очень серьезный, перенасыщенный различными полезными сервисами большой проект. На портале: каталог компаний, торговая площадка, объявления, тендеры, новости, статьи, отраслевой форум, пресс-релизы, выставки, биржа труда, каталог-рейтинг электротехнических сайтов, специализированная поисковая электротехническая система, почтовый сервис, своя банерная сеть и много чего еще. Есть также свой журнал — «Электротехнический рынок»

∙ http://www.eprussia.ru/

Информационный портал «Энергетика и промышленность России»: ежедневная новостная лента ТЭК и промышленности Новости ТЭК; направленность: энергетика, нефть-газ, тяжелая промышленность, коммунальное хозяйство, новые технологии в энергетике и промышленности, малая энергетика, законодательство, мировые новости

∙ http://www.iqelectro.ru/

Каталог компаний, технические описания продукции, кабельный сток-центр (покупка и продажа провода/кабеля через Интернет), аналитика (цены, изменения, прогнозы), наглядная и подробная информация о торгах на LME, объявления, новости, пресс-релизы компаний, обзор свежей прессы, информация о ближайших выставках, форум

∙ http://proelectro.ru/

Объявления, каталог фирм, доска объявлений, форум, справочник по кабелю, электротехническая торговая площадка, на которой бесплатно с помощью конструктора можно создать или продублировать сайт своей компании

∙ http://netelectro.ru/

электротехники, каталог фирм (все фирмы отсортированы как по алфавиту, так и по регионам), прайс-листы в каталоге оборудования. Имеется очень хороший и удобный каталог ссылок. Все ссылки в каталоге рассортированы по различным тематическим рубрикам

∙ http://elport.msk.ru/

Электротехнический портал: тендерные торги, пресс-релизы, доски объявлений, банерная система Electrino Banner Revolving

∙ http://www.elecab.ru/

Справочный портал по электрике, энергетике и инженерии. Справочник электрика, справочник энергетика, нормативная документация в свободном доступе, каталог предприятий, доска объявлений, тендеры, своя баннерная сеть

∙ http://elemo.ru/

Новости, статьи, организации, объявления, каталог сайтов

∙ http://www.energo.net.ua/

Региональный электротехнический портал «Топливно-энергетический комплекс Украины». Кроме стандартных для всех такого типа ресурсов разделов (новости, каталог предприятий, объявления и т. д.) на сайте имеется раздел со статистическими данными (результаты работы отрасли, оптовый рынок электроэнергии, объединненная энергосистема, прочие статистические данные о энергетике Украины, тарифы), обзор публикаций в СМИ о энергетике, статьи и публикации отраслевых изданий

∙ http://electromost.by/

Белорусский Интернет-портал «Elеctrоmost». Молодой, но подающий большие надежды, проект. Новости (в том числе и региональные), каталог компаний, каталог сайтов, доска объявлений, биржа труда, библиотека, электротехнический форум

Лучшие электротехнические форумы

Адрес сайта ∙ Содержание сайта

∙ http://www.mastercity.ru/vforum/forumdisplay.php/

Форум строительного журнала «Город мастеров»

∙ http://forum.vashdom.ru/forum17.htm/

Форум на сайте «Ваш дом»

∙ http://news.elteh.ru/forum/

Форум на сайте журнала «Новости электротехники»

∙ http://www.elec.ru/forum/

Электротехнический форум на портале-гиганте Elec.ru

∙ http://www.electrik.org/forum/

Форум сайта electric.org

∙ http://electromaster.ru/modules/newbb_plus/

Форум сайта «Союз свободных электриков»

∙ http://www.elecab.ru./forum/index.php/

Универсальный электротехнический форум

∙ http://www.ruscable.ru/interactive/forum/

Форум большого кабельного портала

∙ http://www.ups.ru/forum/?f=6/

Системы ДГУ (дизель-генераторные установки) и источники бесперебойного питания

∙ http://www.compensation.ru/forum/

Форум сайта компании «ДИАЛ-Электролюкс». Этот форум интересен прежде всего своей узкой тематической направленностью. На нем можно задавать любые вопросы по компенсации реактивной мощности

∙ http://www.kipiasoft.com/index.php?set=forum/

Профессиональный форум киповцев

∙ http://proekt.by/

Форум белорусских проектировщиков. Несмотря на свою специализацию и географическую принадлежность, этот форум может оказаться весьма полезным абсолютному числу творческих специалистов-электриков

∙ http://dialux.ru/forum/

Специализированный светотехнический форум, посвященный вопросам по работе с программой для проектирования электрического освещения «DIALux»

∙ http://electro.5bb.ru/

Форум сайта electro.narod.ru. Очень живой форум, в основном, ориентирован на решение практических вопросов монтажа и эксплуатации электрооборудования, электрического освещения, электрических сетей

Бесплатные коллекции ГОСТов и других нормативно-технических документов

Адрес сайта ∙ Содержание сайта

∙ http://specialbook.narod.ru/NTD/sp.html/

Коллекция ГОСТов

∙ http://www.electric-msk.ru/index.php?id=28/

Эксплуатационная документация ответственного за электрохозяйство (документы о порядке присвоения группы I по электробезопасности, документация по организации инструктажей по мерам безопасности, инструкций по охране труда (ИОТ), типовые инструкции, документация по пожарной безопасности, документация ответственного за электрохозяйство, документы о допуске к работе, документация ответственного за переносные электроприемники, документы по учету и хранению средств защиты, государственные стандарты Российской Федерации)

∙ http://www.nzeta.ru/

ЗАО «НЗЭТА» (г. Новосибирск), являясь производителем электромонтажных изделий, предлагает скачать несколько ГОСТов на названную продукцию

∙ http://www.know-house.ru/gost/gost.html/

Информационная система по строительству «НОУ-ХАУС». Дана хорошая подборка действующих нормативных и рекомендательных документов по строительству. Также представлена аналитическая систематизированная информация, не лоббирующая никакие фирмы и торговые марки

∙ http://www.vashdom.ru/norms.htm/

Все документы для строительства и ремонта

∙ http://www.0–1.ru/law/

У пожарников бы найдете более 1000 различных нормативно-правовых актов, их них 33 СНиПа и 123 ГОСТа

∙ www.energosber.74.ru/Docs/docs.htm/

Нормативная база

∙ http://povny.info/main/elshem/5-podborka-normativnykh-dokumentov.html/

Подборка нормативных документов, регламентирующих правила выполнения электрических чертежей и схем, обозначения элементов. Условные обозначения на электрических схемах и схемах автоматизации. Правила выполнения электрических чертежей и схем

Электронные библиотеки

Адрес сайта ∙ Содержание сайта

∙ http://almih.narod.ru/lib-en.htm/

Большое собрание нормативных документов в разных форматах. Есть и электронные книги

∙ http://electrik.org/

Электронная библиотека

∙ http://electrolibrary.narod.ru/

«Электротехническая библиотека»

∙ http://energo-argo.narod.ru/

Сайт «Все для энергетика»

∙ http://fedot61.narod.ru/books.html/

Книг не много, но они довольно редкие. М.Л. Каминский. «Монтаж приборов контроля и аппаратуры автоматического регулирования и управления», справочник под редакцией Клюева «Монтаж средств измерения и автоматизации», книга 1931 года выпуска! — Г. Генсель. «Электротехника в задачах и примерах» и другие

∙ http://lalls.narod.ru/

Книги по теоретическим основам электротехники

∙ http://lib.mexmat.ru/

Электронная библиотека Попечительского совета механико-математического факультета Московского государственного университета

∙ http://publ.lib.ru/

Большая библиотека отсканированных книг на сайте «Публичная библиотека»

∙ http://rushim.ru/

Тематика книг: электрохимические топливные элементы, электрохимическая энергетика и т. д.

∙ http://stavatv.narod.ru/

Книги по монтажу и электробезопасности

∙ http://tech.lib.kharkov.ua/elektroteh.htm

Библиотека технической литературы

∙ http://umup.narod.ru/

Все книги доступны для загрузки с главной страницы. Книги имеют довольно хорошее качество. Очень много редких книг. Много больших и ценных справочников

∙ http://valvolodin.narod.ru/books.html/

Библиотека Валентина Володина — книги по электронике и микропроцессорной технике. На сайте лежит пара антикварных книг: «Трансформаторы однофазного и трехфазного тока» проф. Холуянова — 1934 г. и «Справочная книга для электротехников», Том 1. Л.: КУБУЧ 1930 год. Под общ. редакцией М.А. Шателена, В.Ф. Миткевича, В.А. Толвинского

∙ http://www.abok.ru/ibforum/index.php/

Книгохранилище на форуме «Диалог специалистов»

∙ http://yanviktor.narod.ru/

«Электролаборатория». По количеству полезной информации и по темпам развития этот сайт — один из лидеров среди информационных электротехнических сайтов. Найти можно практически все.

14.2. Интернет для домашних электриков и радиолюбителей

Сайты по цветовой, кодовой маркировке электронных компонентов и их аналогам

О чем сайт ∙ Адрес в сети Интернет

Аналоги зарубежных динисторов и тиристоров ∙ http://www.shematic net/page-110.html/

Аналоги отечественных диодов ∙ http://www.radiosvit.com/publ/9-1 -0-182/

Аналоги отечественных микросхем ∙ http://www.rlocmanru/comp/koz/adv/

Зарубежные системы маркировки полупроводниковых приборов ∙ http://dims.karelia.ru/rel/mark.shtml/

Каталог аналогов отечественных диодов и стабилитронов ∙

http://ntpo.com/electronics/analog/analog_ot_diod/1.shtml/

Каталог импортных компонентов ∙ http://www.necspb.com/impcomp/

Каталог радиокомпонентов ∙ http://e-comp.kiev.ua/

Кварцевые резонаторы ∙ http://www.quartz1.ru/Si/hghters.htm/

Кварцевые резонаторы ∙ http://quartzsens.ru/

Кодовая книга SMD элементов ∙ http://www.marsport.org.uk/smd/mainframe.htm/

Логотипы иностранных производителей ∙ http://www.advanced-tech.com/icjogos/icjogos.htm/

Маркировка компонентов ∙ http://www.kruso.su/markirovka/36-koyefficient.html/

Микросхемы компараторов и их отечественные аналоги ∙ http://xradio.net.ru/content/docs/2007.html/

Микросхемы различных серий и их отечественные аналоги ∙ http://ledlabs.narod.ru/data_40.html/

Оптические датчики фирмы Vishay ∙ http://www.vishay.com/optical-sensors/

Отечественные светодиоды ∙ http://pvpgn.nov.ru/products/leds_other/

Отечественные твердотельные оптоэлектронные реле ∙ http://lib.chipdip.ru/

Радиоэлементы фирмы Omron ∙ http://www.omron.co.ua/index.php/

Светодиодные лампы ∙ http://www.volgaelectro.ru/index.php/

Система обозначений пьезоэлектрических резонаторов ∙ http://www.re-n.ru/spravka/qwartz.php/

Справочник по отечественным и зарубежным интегральным микросхемам ∙ http://rephoneru/arhiv-sprav.html/

Справочник по радиокомпонентам ∙ http://ra4a.narod.ru/portal/LIGHT.htm/

Справочник по радиокомпонентам ∙ http://www.dialelectrolux.ru/catalog/

Справочник по радиокомпонентам ∙ http://www.realchip.ru/

Справочник по разъемам ∙ http://www.symmetron.ru/suppliers/connect/sockets.pdf/

Справочник по разъемам ∙ http://www.premier-electric.com/files/connectors/pan_2.htm/

Справочник по светодиодам Paralight ∙ http://www.micronica.ru/docs/parahght/paralight.shtml/

Справочник по электронным компонентам ∙ http://www.imek.su/catalog350_1.html/

Справочник по электронным компонентам ∙ http://www.term.ru/price0.htm/

Справочники по радиокомпонентам ∙ http://cityradio.narod.ru/spr/

Справочники по радиокомпонентам∙ http://vicgain.sdot.ru/kondenr/kondr.02htm/

Справочники по радиокомпонентам ∙ http://www.tdk.com/

Справочные данные по аналогам транзисторов и микросхем ∙ http://gete.ru/page_152.html/

Справочные данные по пассивным и активным компонентам ∙ http://www.rell.com/Pages/

Справочные данные по светодиодам фирмы «Протон» ∙ http://www.proton-orel.ru/

Справочные данные по светодиодам фирмы Kingbright ∙ http://www.king.bright.com/

Справочные данные по светодиодам фирмы ParaLight http://www.para.com.tw/products/

Справочные данные по электронным компонентам ∙ http://www.diagram.com.ua/info/

Справочные материалы по микросхемам ∙ http://tolik888.h1.ru/sprav/sprav25.htm/

Твердотельные реле фирмы Teledyne ∙ http://www.teledynerelays.com/industrialcommercial.asp/

Твердотельные реле фирмы Tyco Electronics ∙ http://www.tycoelectronic.com/

Типы реле ∙ http://www.radiorele.ru/

Фоточувствительные элементы ∙ http://www.chipdip.ru/catalog/1556.aspx/

Цветовая маркировка диодов ∙ http://www.rlосman.ru/comp/koz/diodes/dih12.htm/

Цветовая маркировка диодов по системе JEDEC ∙ http://ra4a.narod.ru/portal/d2.jpg/

Цветовая маркировка кабелей ∙ http://nemesis.lonestar.org/reference/telecom/cables/25pair.html/

Цветовая маркировка кабелей ∙ http://www.ruscable.ru/info/lan/teldor/comment2.htm/

Цветовая маркировка конденсаторов ∙ http://www.asc-development.ru/markirovka-19.html/

Цветовая маркировка конденсаторов ∙ http://www.terraelectronica.ru/files/notes/s60420.pdf/

Цветовая маркировка конденсаторов ∙ http://www.asc-development.ru/markirovka-13.html/

Цветовая маркировка резисторов ∙ http://ws.belti.ru/~electron/sprav.htm/

Цветовая маркировка резисторов и конденсаторов ∙ http://pcmod.h16.ru/art/rd.html/

Цветовая маркировка трехфазных цепей ∙ http://en.wikipedia.org/wiki/Three-phase_electric_power#Color_codes/

Цветовая маркировка элементов ∙ http://www.pryriz.org.ua/Markirovka/drosseh.htp/

Цветовая маркировка отечественных и импортных радиодеталей ∙ http://www.radiodetali.in.ua/p11.htm/

Элементная база оптоэлектронных приборов и устройств ∙ http://www.hi-edu.ru/e-books/xbook138/01/index.html?part-003.htm

Самые популярные сайты для домашних электриков

Адрес сайта ∙ Содержание сайта

∙ http://electro.narod.ru/

«Практическое руководство для электриков и домашних мастеров».

На сайте даны конкретные инструкции по монтажу электротехнических установочных изделий, проводов и кабелей, имеются различные полезные для предварительных быстрых расчетов справочные таблицы, много различных схем

∙ http://electro.5bb.ru/

Неплохой форум. Кроме этого дан телефон для связи, по которому можно получить бесплатные консультации по теме сайта

∙ http://elremont.nm.ru/

«Ремонт бытовой техники своими силами». На сайте присутствуют качественные, глубоко проработанные статьи, в которых «от и до» рассматривается процесс ремонта различной бытовой техники, а также различные смежные с этим вопросы

∙ http://electromaster.ru/

«Союз свободных электриков». Известный и очень популярный сайт, публикующий на своих страницах большое количество информации именно практической направленности

∙ http://homemasters.ru/modules/articles/article-53.html/

Статья «Дневник замены электропроводки. Ремонт квартиры в хрущевке»

∙ http://www.energoargo.narod.ru/

«Все для энергетика». Сайт, который носит такое громкое название, на самом деле, содержит довольно много полезных материалов. Это различные нормативные документы, инструкции, паспорта, книги, журналы и многое другое

∙ http://www.yanviktor.narod.ru/

«Электролаборатория». На сайте — информация, положения и методики испытания электрооборудования, релейной защиты, оперативным переключениям, нормативно-техническая документация по охране труда, электротехническая литература в электронном виде, фотогаллерея и многое другое.

∙ http://almih.narod.ru/

«Библиотека энергетика»

∙ http://umup.narod.ru/

Техническая библиотека. Громадное количество электротехнической (и не только электротехнической) литературы. Книги, инструкции, журналы, документация. В основном, все материалы в формате DjVu

∙ http://newenergetika.narod.ru/

Информационный портал для специалистов-энергетиков, предназначенный в первую очередь для обмена опытом и профессионального общения. Сайт интересен тем, что на нем присутствует большое количество описаний новых идей и проектов в области энергетики, как уже реализованных, так и еще ожидающих своего времени

∙ http://www.energywell.narod.ru/pblcati.html/

Энергетика и энергосбережение» содержит неплохую подборку статей по теме сайта, нормативные документы

∙ http://sermir.narod.ru/train.htm/

Сайт целиком и полностью посвященный такой теме, как «Электроматериаловедение». На сайте находится учебно-методический пакет по курсу «Электротехнические материалы»

Список литературы

Алиев И. И. Электротехнический справочник. — М.: Радиософт. — 2002. — 384 с.

Алиев И. И., Казанский С. Б. Кабельные изделия. — М.: Радиософт. — 2002. — 224 с.

Беркович М. А. и др. Основы техники релейной защиты. М.: Энергоатомиздат. — 1984. — 376 с.

Бредихин А. Я., Хачатрян С. С. Справочник молодого электромонтажника распределительных устройств и подстанций. — М.: Высшая школа. — 1989. — 160 с.

Турин Н. А., Янукович Г. И. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. Дипломное проектирование. Учеб. пособие. — Мн.: Высшая школа. — 1990. — 238 с.

Гусев В. И., Ставрупов Г. М. Электромонтажные работы. — М.: Просвещение. — 1986. — 208 с.

Заграничный С. Ф., Маньков В. Д. Защитное заземление и защитное зануление электроустановок. — М: Политехника. — 2005. — 400 с.

Зевин М. Б. Соколов В. Г. Справочное пособие молодого рабочего по надежности электроустановок. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа. — 1987. — 160 с.

Касаткин А. С. Основы электротехники. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа. — 1982. — 288 с.

Кисаримов Р.А. Практическая автоматика. — М.: Радиософт. — 2004. — 192 с.

Кисаримов Р. А. Справочник электрика. — М.: Радиософт. — 2007. — 512 с.

Китаев Ф. М., Китаев Я. А. Справочная книга сварщика. М.: Машиностроение. — 1985. — 256 с.

Коротков Г. С, Членов М. Я. Ремонт электрообрудования и аппаратуры распределительных устройств. — М.: Высшая школа. — 1984. — 288 с.

Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок, 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа. — 1990. — 366 с.

Лихачев В. Л. Электротехника. Справочник. Том 1. — М.: Солон-Пресс. — 2003. — 560 с.

Лихачев В. Л. Электротехника. Справочник. Том 2. — М.: Солон-Пресс. — 2003. — 560 с.

Михайлов В. Е. Современная электросеть. — СПб.: Наука и Техника. — 2013. 256 с.

Михайлов О. П., Стоколов В. Е. Электрические аппараты и средства автоматизации. Учебник для вузов. — М.: Машиностроение. — 1982. — 184 с.

Монаков В. К. АстроУЗО. Теория и практика. — М.: Энергосервис. — 2007. — 368 с.

Монаков В. К. УЗО. Теория и практика. — М.: Энергосервис. — 2007. — 368 с.

Монаков В. К. Устройства защитного отключения (УЗО): Учеб. — справ. пособие. — М.: Энергосервис. — 2005. — 368 с.

Монаков В. К. Учебно-справочное пособие «УЗО» — М.: Энергосервис. — 2003. — 232 с.

Новодворец Л. А. Проверка, регулировка, настройка контакторов переменного тока. — М: Энергия. — 1979. — 96 с, ил. — (Б-ка электромонтера; Вып. 489).

Рекомендации по применению, монтажу и эксплуатации электроустановок зданий при применении устройств защитного отключения. — М.: НМЦ ПЭУ МЭИ. — 2000. — 160 с.

Родштейн Л. А. Электрические аппараты: Учебник для техникумов. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение. — 1989. — 304 с.

Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций, 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат. — 1987. — 648 с.

Сидоров И. Я. Электроника дома и в саду. — М.: ИП Радиософт. — 2001. — 144 с.

Сливинская А. Г. Электромагниты и постоянные магниты. Учебное пособие по курсу Электрические аппараты. М.: — Энергия. — 1972. — 248 с.

Таев И. С. Электрические аппараты управления. — М.: Высшая школа. — 1984 г. — 256 с.

Таев И. С. Электрические аппараты. Общая теория. М.: Энергия. — 1977. — 272 с.

Тарнижевский М. В., Афанасьева Е. И. Экономия энергии в электроустановках предприятий жилищно-коммунального хозяйства. — М.: Стройиздат. — 1989. — 276 с.

Фишер Э., Гешланд X. Б. Электроника — от теории к практике. — М.: Энергия. — 1980. —400 с.

Харечко В. Н., Харечко Ю. В. Автоматические выключатели модульного исполнения. Справочник. М.: ООО Сименс. — 2002. — 112 с.

Харечко В. Я, Харечко Ю. В. Устройства защитного отключения. — М: МИЭЭ. — 2006. — 240 с.

Чунихин А. А. Электрические аппараты. — 3-е изд. перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат. — 1988. — 720 с.

Шопен Л. В. Бесконтактные электрические аппараты автоматики. М.: Энергия. — 1976. — 586 с.

Электромеханические аппараты автоматики: Учеб. для вузов по спец. Электрические аппараты/Б. К. Буль, О. Б. Буль, В. А. Азанов, В. Я. Шоффа. — М.: Высшая школа. — 1988. — 304 с.

Электронный электротехнический журнал «Я электрик!» — http://electrolibrary.info/electrik.htm.

* * *

Content

Шмаков С.Б.
«ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ СОВЕТЫ ДОМАШНЕМУ ЭЛЕКТРИКУ»

Глава 1 ПЕРВЫЕ ШАГИ ДОМАШНЕГО ЭЛЕКТРИКА

1.2. Знаки и плакаты безопасности

1.3. Инструменты домашнего электрика

1.4. Инструменты как источник опасности

1.5. Учимся паять

Глава 2 СИСТЕМЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ: ОСОБЕННОСТИ, ВЫБОР, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

2.1. Для чего нужно заземление

2.2. Базовые системы заземления

2.3. Взгляд на системы заземления изнутри

2.4. Практическая реализация систем заземления

Глава 3 ЭЛЕКТРОСЕТЬ МНОГОКВАРТИРНОГО ДОМА

3.1. Ввод и распределение электроэнергии в многоквартирном доме

3.2. Современные этажные электрощитки

3.3. Квартирные щитки

3.4. Расчеты квартирной электросети

Глава 4 ЭЛЕКТРОПРОВОДКА: РАЗНОВИДНОСТИ, СТРУКТУРА, ГЕОМЕТРИЯ, ОСОБЕННОСТИ

4.1. Разновидности и особенности современной электропроводки

4.2. Современные кабели и электроустановочные изделия для квартирной электропроводки

4.3. О цветах изоляции различных групп проводов

4.4. Типовые сечения кабелей для основных функциональных групп электропроводки

4.5. Расположение элементов скрытой проводки

4.6. Как правильно проложить скрытую проводку в новостройке

Глава 5 ЭЛЕКТРОСЕТЬ ДЕРЕВЯННОГО ДОМА

5.1. Особенности электросети деревянного дома

5.2. Ввод в деревянный дом

5.3. Современные провода и кабели для ввода электроэнергии в дом

5.4. Обеспечение электробезопасности при вводе электроэнергии в дом

5.5. Вводное распределительное устройство (щиток)

5.6. Создаем контур заземления

5.7. Измерители сопротивления заземления и их использование

5.8. Особенности подключения в щитке при различных системах заземления

5.8. Внутренняя проводка в деревянном доме

5.9. Электропроводка в доме из бревен

5.10. Особенности электроснабжения деревянной бани

Глава 6 ЗАЩИТА ДОМА ОТ УДАРА МОЛНИИ

6.1. Принцип действия и расчет молниезащиты

6.2. Элементы молниезащиты

6.3. Выбор системы защиты при различных условиях

6.4. Заземление молниеотвода

Глава 7 СВЕТОДИОДНЫЕ ЛАМПЫ, СВЕТИЛЬНИКИ, ЛЕНТЫ, МОДУЛИ

7.1. Современное светодиодное освещение

7.2. Светодиоды: устройство, принцип действия, питание

7.3. Светодиодные лампы

7.4. Светодиодные ленты

Глава 8 ГАЛОГЕННЫЕ ЛАМПЫ И СВЕТИЛЬНИКИ С НИМИ

8.1. Галогенные лампы: принцип действия, параметры, схемы включения

8.2. Современные галогенные лампы с питанием 220 В

8.3. Современные низковольтные галогенные лампы

8.4. Трансформаторы и электроника для галогенных ламп

8.5. Продление срока службы галогенных ламп

Глава 9 ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ И СВЕТИЛЬНИКИ С НИМИ

9.1. Устройство, принцип действия, классификация, параметры

9.2. Стандартные линейные люминесцентные лампы

9.3. Люминесцентные лампы с улучшенной цветопередачей

9.4. Люминесцентные лампы типа Т5

9.5. Современные ультрафиолетовые и специальные люминесцентные лампы

9.6. Компактные люминесцентные лампы

9.7. Электронные пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп

Глава 10 СОВРЕМЕННЫЕ ЭЛЕКТРОСЧЕТЧИКИ

10.1. Назначение, разновидности, характеристики

10.2. Выбор электросчетчика

10.3. Принцип действия и работа электросчетчиков

10.4. Установка счетчика

10.5. Схемы включения электросчетчиков

10.6. Организационные вопросы замены счетчика

Глава 11 АВТОМАТЫ ЗАЩИТЫ ОТ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ПЕРЕГРУЗКИ СЕТИ

11.1. Причины возникновения перегрузок сети и коротких замыканий

11.2. Ввинчиваемые автоматические выключатели ПАР с резьбой Е-27

11.3. Современные автоматические выключатели, устанавливающиеся на DIN-рейку

Глава 12 УСТРОЙСТВА ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

12.1. Варианты защиты человека от удара током

12.2. Использование устройства защитного отключения

12.3. Электромеханические и электронные УЗО

12.4. Классификация и характеристики УЗО

12.5. Схемотехника и принцип действия УЗО

12.6. Использование УЗО

12.7. Применение УЗО

Глава 13 ПРОСТЫЕ ЭЛЕКТРОМОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ

13.1. Подключение бра

13.2. Подключение люстры с двухклавишным выключателем

13.3. Подключение потолочного светильника с двумя проходными выключателями

Глава 14 ОБЗОР РЕСУРСОВ СЕТИ ИНТЕРНЕТ ДЛЯ СОВРЕМЕННОГО ДОМАШНЕГО ЭЛЕКТРИКА

14.1. Информационные сайты по электротехнике

14.2. Интернет для домашних электриков и радиолюбителей

Список литературы