Kvartira.BY


Электрика в доме

Сегодня загородный дом не мыслим без джентльменского набора: домашнего кинотеатра, компьютера, современной кухни, кондиционеров, сауны, системы отопления загородного дома, а также охранной и пожарной сигнализации - перечень можно продолжить практически до бесконечности. Но ведь мало установить оборудование, желательно, чтобы оно еще и работало. А для этого к дому надо подвести силовую линию электроснабжения, рассчитанную на адекватную мощность, в помещениях проложить не одну сотню метров проводов, установить несколько распределительных щитов, десятки розеток, выключателей и т.д. и т.п.

Проекты ― мечты и реалии

 

Первая (и главная) проблема ― соответствие разделов "Электрооборудование" и "Средства связи" проектной документации и вашим запросам. Когда проект разрабатывается по индивидуальному заказу, пожелания клиента, безусловно, учитываются, надо только четко представлять, что вы хотите. Ведь если после завершения проектных работ (не говоря уже о завершении строительства) вдруг выплывет необходимость установки теплого пола в ванной, на террасе и кухне, то дело вряд ли ограничится простой доработкой проекта. Другое дело ― типовой проект, который просто теоретически не может отвечать различным, часто несовместимым, требованиям отдельных заказчиков. Типовой проект может быть рассчитан  на потребление 30 кВт, а заказчику нужно 50 кВт. Значит, надо менять входной щиток, добавлять в него различные модули (подробнее рассмотрим это ниже). Если по спецификации типового проекта в нем не заложены провода с запасом по сечению, то после сдачи дома может выясниться, что проводка не выдерживает нагрузки. Значит, надо вскрывать стены и менять проводку или вести наружным монтажом дополнительные провода, что вряд ли украсит дом. Так что лучше в проект сразу вносить изменения, чем потом переделывать практически весь дом.
Проектирование и прокладку коммуникаций (электрических, телефонных, телевизионных и т.д.) лучше доверить одной фирме. И ответственность (с гарантиями) будет лежать на одном исполнителе, и будет обеспечено оптимальное взаимодействие систем.
Вторая проблема, от которой никуда не денешься, — стабильность энергоснабжения. Ведь мало того, что напряжение регулярно (особенно зимой) пропадает на час, а то и полдня. Давно изношенные и устаревшие силовые линии просто не в состоянии справиться с постоянно растущей нагрузкой, так что никого не удивляет наличие в сети  не 220 В, а 180 В, а то и 150 В. Техника таких "шуток" не понимает и выходит из строя, даже холодильники и дрели, про компьютеры, аппаратуру "умного дома" и прочее высокотехнологичное оборудование и говорить не приходится. В этой ситуации потребитель может рассчитывать только на себя.

Источники бесперебойного питания

Эти устройства состоят из компактного преобразователя постоянного тока в переменный  (в него встроено зарядное устройство), блока управления и внешней аккумуляторной батареи большой ёмкости. Источник бесперебойного питания (ИБП) защищает  потребителя от краткосрочного - от нескольких часов до суток - отключения электроэнергии. При падении входного напряжения ИБП через инвертор мгновенно подключает потребителя к аккумуляторам, если же емкости последних недостаточно или они разряжены, то включается электрогенератор. Различают стационарные и переносные ИБП. Переносные (мощностью до 2 киловатт) устройства работают от автомобильного аккумулятора; несмотря на ограниченную область применения они довольно дороги - около $400. Среди них необходимо отметить автономный  преобразователь  напряжения "Энергия" российского производства, мощность которого варьируется от 1 до 6 кВт, а стоимость - от $300 до $850. Если совместить "Энергию" с электрогенератором, то при рациональной эксплуатации (максимальная нагрузка при включенном генераторе, минимальная - при выключенном) дом будет круглосуточно обеспечен электроэнергией.
Стационарные ИБП (наиболее известны изделия фирмы TRACE ENGINEERING) управляют мини-электростанциями любого типа. При желании к ним можно подключать  и пока что экзотические источники — ветро- и гидрогенераторы, солнечные батареи и т.д.
Заметим, что ИБП обеспечивают питание только бытовой техники — аппаратура класса HI-End требует блоки с двойным преобразованием напряжения - 220 В - 12 В - 220 В.

Стабилизаторы

Наиболее простой способ защиты от колебаний напряжения - установка стабилизатора, компенсирующего "скачки" напряжения и фильтрующего различные сетевые помехи.
Стабилизаторы принято разделять на три группы. Первую составляют самые старые - феррорезонансные. Их достоинства - надежность, низкая цена, рабочий диапазон от +400С до - 400С; недостатки- большие габариты и масса, шумность, высокий ток холостого хода, искажение формы синусоиды.
Вторая группа - ступенчатые (дискретные) стабилизаторы, получившие широкое распространение из-за своей универсальности. В этих приборах напряжение регулируется с помощью системы электронного управления. Ступенчатые стабилизаторы характеризуются широким диапазоном входного напряжения и высокой точностью выходного, не вносят искажений в форму синусоиды и надежно работают при любых изменениях нагрузки, обеспечивая эффективную защиту от перегрузки, коротких замыканий и импульсных помех.
Третья группа - электромеханические стабилизаторы. В основе их конструкции лежит регулируемый автотрансформатор, которым управляет электродвигатель. Компактные  электромеханические стабилизаторы с высокой точностью поддерживают выходное напряжение, не создает  помех и имеют широкий диапазон коррекции. Некоторые модели могут работать с очень низким входным напряжением - 100-130 В.

Электрогенераторы

Автономный источник электропитания - состоит из двух основных узлов: дизельного или бензинового двигателя и генератора переменного тока. Кроме них в базовый комплект обычно входят панель управления, топливный бак, аккумуляторные батареи, глушитель, устройства регулировки амплитуды и частоты выходного напряжения, системы аварийной остановки. Помимо стандартного оборудования, многие производители предлагают широкий ассортимент дополнительных устройств, позволяющих адаптировать мини-электростанцию к определенному рабочему режиму.
Выбирая мини-электростанцию, особое внимание стоит обратить на двигатель (бензиновый или дизельный), ведь именно от него зависит продолжительность срока службы всего агрегата. Экономичные дизельные агрегаты характеризуются большим сроком службы, но им противопоказана нагрузка ниже 30 % от номинальной мощности. Бензиновые двигатели удобнее в обслуживании, легко запускаются на морозе, стоят дешевле, однако имеют малые ресурс, а их эксплуатация обходится дороже. Стоимость бензинового электрогенератора мощностью 6 кВт составляет $1700-$ 2500, самый дешевый дизельный стоит $3300.
Высококачественные двигатели выпускают такие компании, как Briggs&Stratton, Detroit Diesel (США); John Deere (Канада); Deut, Hats, Iveco-Magirus (Германия);  Honda, Kubota, Mitsubishi, Yamaha, Robin, Yanmar (Япония); Perkins (Великобритания); Volvo Penta (Швеция) и пр.
Генераторы бывают синхронными и асинхронными. Последние менее точны, зато гарантируют практически идеальную синусоиду. Благодаря электронному блоку управления синхронные генераторы обеспечивают высокую стабильность выходного напряжения, но синусоида при этом искажается, что может вызвать сбои в работе высокоточного оборудования.
В числе ведущих производителей генераторов - компании Jamaha, Sawatuji (Япония); Sincro, Mecc Alte (Италия); Stamford, Generac (Великобритания); Leroy Somer (Франция).
При суммарной нагрузке менее 12 кВт лучше использовать однофазные генераторы. Применяя трехфазные приборы, пользователь вынужден выравнивать нагрузку по фазам, иными словами, одновременно подключать к каждой из них приборы одинаковой мощности. Например, если к одной фазе подключен домашний кинотеатр мощностью 4 кВт, то к каждой из остальных двух фаз необходимо подключить аппаратуру с таким же энергопотреблением. Кстати, асинхронные генераторы выдерживают "перекос" до 60-80%, в то время как синхронные при разности фазовых нагрузок более 30% отключаются.

Провода

Независимо от количества фаз и вида система электроснабжения делается из проводов. В отличие от памятных советских времен, когда проблему решали предельно просто -  взяли, что есть, и на том спасибо, алюминиевый или медный, все равно, короткий - ничего, удлиним, соединение замотаем изоляцией, а то и лейкопластырем. Ну и горели, местами до сих пор  горим на той проводке.
Сейчас на рынке положение дел существенно улучшилось. Выбор проводов более чем достаточный, можно подобрать любой вариант. Остановимся на отдельных новинках (для нас, на Западе многие из них уж лет 30 не новинка). Недавно на рынке появились теплостойкие, пожаробезопасные и изолированные самонесущие кабели. Теплостойкие кабели выдерживают температуру до 800ºС, кроме того, они пластичны и влагостойки, поэтому незаменимы, например, в сауне. Пожаробезопасные кабели могут до 180 минут функционировать  при пожаре, обеспечивая работу систем пожаротушения, сигнализации и т.д. Самонесущие изолированные кабели состоят из нескольких изолированных фазных проводов, скрученных в жгут вокруг несущего нулевого. Несущий провод изготавливается из специального сплава и обладает очень высокой прочностью на разрыв, его не оборвет даже упавшее дерево. При использовании таких проводов надежность работы  линии электропередачи повышается примерно  в десять раз.
При выборе мини-электростанции особое внимание следует обратить на фирму-производителя. Зачастую на моторе, бензобаке и генераторе указана известная торговая марка, а на других комплектующих помещен логотип никому не известной компании. Это означает, что с мотором и генератором все в порядке, а вот система управления способна доставить много неприятностей. Для установки в загородных домах можно смело рекомендовать мини-электростанции фирм Geko (Германия); Honda, Elemax (Япония).

Щитки и их начинка

По энергии многие потребители и сегодня воспринимают щиток, как самое примитивное устройство, в котором стоит счетчик и пара автоматических выключателей (пробок), от которых и идет разводка по дому.
Сегодня функции устанавливаемых в щитки модульных устройств несравненно шире. Сегодня это и устройства защитного отключения (УЗО), защита от перенапряжений, импульсное реле, модули задержки, реле времени и многое другое.
Один из парадоксов нашего времени - стремительное усложнение электрооборудования современного дома и ярый консерватизм его обитателей, входящий в совершенно нелепое противоречие с достижениями инженерной мысли. Вроде всем ясно, что жизнь человека дороже всего (особенно если она собственная). Но устройства защитного отключения, появившись в Украине уже более 10 лет тому назад, по доброй воле ставить никто  не спешит. И одна из причин состоит в том, что мало кто понимает, чем же, собственно, эти устройства отличаются от простых автоматических выключателей (или пробок) и зачем они нужны.
Сегодня в наших квартирах масса энергоемких приборов, далеко не все из которых рассчитаны на эксплуатацию с отдельным заземляющим проводом (под евророзетку), а если он и есть, то подключить его все равно некуда - ведь только в настоящее время у нас начали строить дома, в которых сети европейского образца с третьим заземленным проводом. Так что если дома и есть евророзетки, то их земляные клеммы просто "висят" в воздухе. В результате достаточно фазному проводу пробиться на корпус прибора, как вы окажетесь под полным напряжением 220 В, а если при этом вы стоите на влажном полу или касаетесь влажной трубы, то через вас пойдет ток примерно 0,5 А.. Так как человеку вполне "достаточно" и 0,1 А, то от 0,5 А вы, может выживите, может, и нет. Если же в  момент пробоя изоляции вы находитесь в джакузи или домашней сауне, ток будет гораздо больше, так что не поможет и реанимация. А автоматический выключатель прерывает подачу напряжения при значительно больших токах - не ставить же его на 0,2 А - к такой сети ничего не подключишь. Вторая возможная неприятность, от которой автомат спасти просто не может, - возгорание от токов утечки. Бытовые сети подавляющего большинства домов не предназначены для подключения более одного прибора типа микроволновой печи, электрочайника, тостера и т.д. При больших нагрузках провода начинают нагреваться, изоляция выгорает, провода начинают искрить, а там и до пожара недалеко. Учитывая же, что в домах постройки 50-70-х годов провода  и так находятся в аварийном состоянии, то они могут "обеспечить" пожар и без всякой перегрузки. В таких домах пожары часто происходят и в отсутствие хозяев, когда все приборы отключены, работает только холодильник, но и его, в общем-то, ничтожного потребления электроэнергии вполне хватает для возгорания. И в этих случаях все начинается с небольших токов, когда защитные автоматы  не могут и не должны срабатывать. Вот для защиты от подобных неприятностей еще в 1958 году и было выпущено в Германии первое устройство защитного отключения.
Принцип действия УЗО на самом деле необычайно прост. В нормальном режиме, при отсутствии неисправностей, по двум проводам, подводящим электроэнергию к электроприбору (например, к стиральной машине), течет одинаковый ток. А как только прибор замыкается на корпус или происходит какая-либо другая неисправность, сразу появляется ток утечки, то есть часть тока уходит не по нулевому проводу, а через заземление или другим путем, и тут же токи в проводах питания электроприборов становятся разными. Вот на эту то разницу и реагирует УЗО, мгновенно размыкая цепь.

Существуют две основные категории УЗО:

  • зависимые от напряжения питания - электронные;

  • независимые от напряжения питания - электромеханические.

Первые - функционально зависят от наличия напряжения в сети, поскольку для отключения их механизм нуждается в питании (естественно, от контролируемой ими сети), вторые - не зависят. И хотя электромеханические УЗО стоят дороже электронных, в странах Западной Европы подавляющее большинство УЗО - электромеханического типа. Связано это с тем, что в сети нередко происходит обрыв нулевого провода. Предполагая, что в сети напряжение отсутствует, ведь все приборы отключились, человек спокойно прикасается к токоведущим частям и получает 220 В, даже если у него установлено электронное УЗО, в то время как электромеханическое защитит и в таком случае. Электромеханические УЗО абсолютно не зависят от колебаний и даже  наличия напряжения в сети. Применение же электронных УЗО целесообразно в случаях, когда необходима подстраховка в целях безопасности, например, во влажных помещениях. В США, к примеру, в любой фен встроено УЗО, там это определено законом. Но использовать их лучше в качестве второй или третьей ступени, если они подстрахованы УЗО в распределительном щитке и на цепи питания ванной комнаты.

По исполнению УЗ делятся на:

  • дифференциальные выключатели (или чистое УЗО, срабатывающее только  от тока утечки);

  • автоматы с УЗО (срабатывают на короткое замыкание, перегрузку и ток утечки);

  • дифференциальный блок (блок УЗО) для стыковки с уже установленным в щите автоматическим выключателем).

Из последних выделим дифференциальный блок компании LEGRAND для водных автоматов. Он рассчитан на ток до 630 А и позволяет регулировать как время задержки, так и величину тока утечки, приводящего к его срабатыванию. Для обеспечения возможности проверки изоляции блок снабжен кнопкой отключения УЗО.
Обычно УЗО выпускают в виде модулей шириной (в зависимости от чувствительности и номинального тока) от 17 мм до 55 мм - они предназначены для установки в распределительные щитки на стандартную DIN-рейку. Фирма LEGRAND , кроме того, выпускает розетки с УЗО, предназначенные, в первую очередь, для включения переносного электроинструмента, провод которого особенно подвержен повреждению. Эти УЗО при любой неисправности  отключают и фазу, и ноль, а также при отсутствии напряжения более 1 сек полностью отключают цепь.

Защита от перенапряжений

Современный уровень развития электроники привел к резкой "интеллектуализации" и миниатюризации всего электронного оборудования за счет программного и микропроцессорного управления. Но ведь никогда не обходится без "но". Расплатой за это стал резкий рост уязвимости аппаратуры от внешних помех, в первую очередь, от так называемых "перенапряжений". Импульсы, возникающие в проводах под воздействием атмосферных разрядов и вследствие эксплуатации мощных силовых агрегатов (моторов, насосов), могут достигать нескольких киловольт и приводить к крайне негативным последствиям, вплоть до выгорания микросхем, плат, а в некоторых случаях (при воздействии молнии) - и к короткому замыканию. Очень часто сбои в работе компьютеров и "зависание" программ вызываются именно перенапряжениями. На основе анализа 15200 случаев было проведено исследование причин выхода аппаратуры из строя по различным причинам. И выяснилось, что более чем в трети происшествий виновником было именно перенапряжение. Нарушения в работе могут проявляться даже при питании от автономного источника или источника бесперебойного питания, так как для возникновения перенапряжения не обязателен непосредственный электрический контакт с источником помех, оно может и наводиться под воздействием электромагнитного импульса.
Особенно чувствительны к перенапряжению современные компьютерные системы "интеллектуальных домов". Даже просто переходна автономное питание в случае падения напряжения в стационарной сети может из-за импульса, сопровождающего запуск электрогенератора, привести к сбою компьютера.
Комплексная защита от перенапряжения - не простая задача. Для ее решения все ведущие фирмы по разработке электрических систем создали различные комплексные многоуровневые системы защиты на основе ограничителей перенапряжения (ОПН). При защите коттеджей обычно используется трехуровневая система. Обычно в состав системы входят :

  • трехступенчатая система защиты цепей питания аппаратуры и оборудования;

  • система защиты телекоммуникационных и информационных сетей;

  • система защиты компьютерных сетей;

  • система защиты радиочастотных входов аппаратуры.

  • система защиты низкочастотных входов аппаратуры.

Каждая из этих систем состоит из элементов, способных ограничивать импульсы перенапряжения и поглощать энергию этих импульсов (разрядники, варисторы, защитные диоды и т.д.).
На каждой из ступеней происходит последовательное понижение амплитуды входящего импульса  до безопасного уровня. Разница между ступенями состоит в особенностях конструкции и принципе действия гасящих элементов и в допустимом уровне входящего импульса. На первой ступени системы стоят устройства на основе высоковольтных разрядников, на второй - варисторы, в конце системы - защитные диоды и реактивные фильтры.
Если  позволяют условия, то можно исключить первую и вторую ступени защиты, но определить это может только специалист. Можно использовать одну более мощную ступень для подключения нескольких ветвей последующих ступеней.
По габаритам устройства первых двух уровней совместимы со стандартными защитными автоматическими выключателями и устанавливаются в обычные распределительные щиты.
Первые два уровня защиты обеспечивают безопасность сети питания, ни в коем случае не защищают непосредственно  аппаратуру. Безопасность приборов обеспечивает только третий уровень защиты (уровень розетки). Для этого разработано большое количество различных устройств, что позволяет оптимизировать их применение как технически, так и экономически. В простых случаях можно использовать удлинитель или розетку с встроенной защитой, в случае более требовательных схем (безопасность компьютера или система сигнализации) эта защита может быть дополнена высокочастотным фильтром.
Другие системы обеспечивают защиту не только по сети питания, но и по высокочастотным и информационным входам — телевизионным, телефонным и т.д. В случае их применения домашняя аппаратура будет неуязвима. И хотя, конечно, цена подобной комплексной системы довольно высока — $3000-5000, стоит прикинуть - что дороже - установка системы или перспектива полной замены в худшем случае или регулярный ремонт и настройка аппаратуры в условиях эксплуатации без защиты.

Розетки и выключатели

Они бывают двух-  и трехконтактными, рассчитанными на различные (европейские и американские) стандарты, с защитными крышками и без, но принципиально новых разработок пока в этой области не появилось. Хотя нельзя не упомянуть о сервис - розетке: легкое нажатие на рычаг - и вилка сама "выпрыгивает" из розетки.
В зависимости от способа крепления проводов выключатели имеют винтовой или безвинтовой зажим. С помощью винта провод фиксируется между контактными пластинами, что удобно, если проводка выполнена из алюминиевых проводов. Последние в процессе работы нагреваются и со временем деформируются (текут), поэтому контакт ослабевает и искрит. Однако достаточно подкрутить винт - и все в порядке. Медные провода можно подсоединять без винта - стабильность и надежность контакта гарантирует пружинный зажим.
Для разных типов проводки используют различные типы выключателей и розеток. Например, в домах и дачных домах старой постройки провода крепили прямо на стену - это открытая проводка. В современных городских квартирах и коттеджах делают скрытую проводку: убирают провода в стены, а в том месте, где должен находиться  выключатель или розетка, делают полость. Раньше  при такой проводке выключатели и розетки крепились только за счет распорных "лапок", сейчас их привинчивают к специальной монтажной коробке, заранее установленной в полости стены. Так как установочные коробки бывают разных размеров, то при покупке розеток и выключателей на это стоит обращать особое  внимание ― желательно, чтобы все составляющие имели единый стандарт. В противном случае придется тратить время, чтобы определить, на какой стандарт рассчитана каждая розетка или выключатель и какая нужна коробка.
Выключатели чаще всего бывают одно- и двух-, реже ― трехклавишными. Если необходимо большее количество клавиш, можно объединить группу одно- или двухклавишных выключателей общей рамкой (европейский способ) либо приобрести изделие американских или южнокорейских производителей. Они выпускают выключатели даже с шестью клавишами, причем на каждой помещают лампочку-индикатор (в европейских выключателях лампочки ставят только на одноклавишные изделия).
Выпускают и так называемые переключатели: нажимаете на клавишу в одной части дома  - свет загорается, в другой - свет выключается. Это очень удобно, например, при переходе с одного этажа на другой. Подобную схему можно дополнить одним или несколькими проходными выключателями. Отличить по внешнему виду выключатель от переключателя неспециалисту, конечно, трудно, однако на внутренней стороне прибора практически все производители приводят схему подключения.
Другие модификации ― выключатель с подсветкой и контрольный выключатель. Несмотря на внешнее сходство, они работают по разным схемам. На выключателе с подсветкой установлена индикаторная лампочка, которая указывает на его местонахождение при выключенном свете; горящий индикатор на контрольном выключателе показывает, что свет ( или прибор) в помещении уже включен. И если, скажем, у входа в подвал индикатор не горит, значит, там темно, и не нужно бегать вверх-вниз для проверки и включения.
Еще один вариант выключателя ― диммер, или светорегулятор. Он  не только выключает свет, но и регулирует его яркость - от слепящего сияния до приглушенного освещения. Чтобы правильно выбрать светорегулятор, нужно знать суммарную нагрузку, которую вы на него намерены "возложить". Так, цифра 300 W, указанная на приборе, означает, что с его помощью можно изменять яркость в пятирожковой люстре с лампочками по 60 W.
Выключатели, предназначенные для установки на улице, в сауне и ванных комнатах, естественно, отличаются от обычных. Чтобы они выдерживали повышенную влажность, пыль и осадки, между декоративной крышкой   и внутренней частью выключателя ставиться пластиковый или резиновый кожух.
Чаще всего причину поломок выключателей нужно искать в плохом контакте между проводом и контактной пластиной. В этом случае выключатель начинает искрить и нагреваться, в результате оплавляется пластмассовый кожух или…начинается пожар. Во многом срок службы устройства зависит от механической прочности материалов - пластмассы и керамики. Скажем, вы случайно задели выключатель или стукнули по нему. Дешевый хрупкий пластик треснет, а некачественная керамика может треснуть при монтаже.
Поэтому дадим несколько простых рекомендаций. При покупке внимательно осмотрите выключатель. На внутренней стороне обязательно должны быть указаны значения силы тока и напряжения, на которые он рассчитан, а также значок стандарта качества страны производителя. Разницу между халтурным, дешевым выключателем и качественным изделием с четкими линиями и гладкими поверхностями заметить не трудно. Лучше покупать изделия известных компаний у их официальных дистрибьюторов, да и выбор у последних гораздо больше.И немного об устройствах, обеспечивающих дополнительные удобства при управлении системой энергоснабжения - пультах дистанционного управления (пульты ДУ). С их помощью можно включать и выключать свет и электрические приборы, регулировать яркость светильников, управлять жалюзи и многое другое. Делятся пульты ДУ на инфракрасные и радиоуправляемые. Не впадая в технические детали, подчеркнем только их потребительские отличия. Инфракрасные пульты имеют дальность действия около 15 метров и могут работать только в пределах прямой видимости. Радиопульты работают на расстоянии до 150 метров и при этом их можно использовать "из-за угла". Инфракрасные пульты одной серии все имеют один и тот же вид сигнала управления, поэтому при его поломке или потере просто покупается другой той же марки. Другое дело радиопульты ДУ. Каждый из них имеет свой вид сигнала управления, так что даже если ваш сосед имеет такой же радиопульт, то открыть, например, ваш гараж он не сможет. Но, конечно, при необходимости смены такого пульта требуется его индивидуальная настройка.

Facebook

Twitter

Facebook

Google Plus

Раз в две недели мы отправляем дайджест с самыми популярными статьями.