22.07.2008. Щитовое оборудование в умных домах

Укрупненно, система электроснабжения дома представляет собой систему коммуникаций между источниками электроэнергии, и ее потребителями.

Для нормальной и безопасной работы такой системы в ней должны быть предусмотрены распределительные и защитные устройства, которые позволяют оперативно направить питание к потребителю, включить и выключить подачу электроэнергии, а также предохранить коммуникации и потребителей от критических и неоптимальных режимов работы, а пользователей от опасности поражения электрическим током.

Для обеспечения удобства монтажа, обслуживания и мониторинга защитных и распределительных устройств их группируют, как правило, локально в едином корпусе. Такие корпуса традиционно называются щитами.

Все устройства, которые устанавливаются в распределительные щиты, по их морфологии можно разделить на корпусные и модульные. Корпусные изделия представляют из себя устройства, чьи форма и размеры определяются функциональной необходимостью и не являются стандартизированными для разных производителей. Такие устройства монтируются в щите, как првило индивидуально на монтажную пластину. Среди таких приборов – автоматические выключатели на большие (более 125А) токи, большинство счетчиков электроэнергии, рубильники и проч.. Примером корпусного устройства, с которым наверняка сталкивался в быту каждый потребитель, может служить отечественный вводной автомат АП50 (справедливости ради, весьма надежный) – черная прямоугольная коробка с двумя кнопками в правом нижнем углу – красной и белой. Занимая много места, такие устройства вынуждают увеличивать размеры щита, поэтому, там, где это допустимо, вместо них целесообразно использовать модульные приборы.

Модульными приборами, которые устанавливаются в распределительные щиты, называются устройства, чьи основные установочные размеры стандартизированы и не меняются от производителя к производителю (как правило). Такие приборы устанавливаются в щитах на специальный металлический профиль, именуемый DIN -рейкой 35 мм , горизонтально в ряд. При этом, они образуют как бы единое целое (рис 3) и могут быть закрыты единой закрывающей панелью, оставляющей доступ к элементам управления приборами. Размеры модулей, подлежащие стандартизации следующие:

* ширина 17,5- 18 мм . Исключение составляет такая ныне экзотика, как модульные автоматические выключатели производства Тираспольского завода ВА 60-26 шириной 12,5 мм . Эти устройства заслужили отдельного упоминания в связи с тем, что при ограниченных размерах щита они позволяют разместить большее колличество автоматов.

* глубина от плоскости внутренней стороны закрывающей панели до плоскости крепления – 58 мм .

* общая высота модуля – не более 96 мм .

* центральное расположение и ширина вытупающей части, несущей на себе органы контроля и управления (это позволяет использовать стандартную закрывающую панель для модульных устройств разных производителей).

Устройства могут иметь разную ширину, в зависимости от своего назначения, но этот параметр всегда кратен ширине одного модуля – 17,5- 18 мм .

Остановимся немного подробнее на предназначении и содержании щитового оборудования. В общем случае, это оборудование предназначено для приема, распределения и учета электроэнергии, управления потребителями, защиты линий и потребителей электроэнергии при перегрузках и коротких замыканиях, пользователей от поражения электрическим током.

Соответствующим образом может быть классифицированы и устанавливаемые в щитах устройства.

Приборы, предназначенные для учета электроэнергии это т.н. «счетчики». Если еще пятнадцать лет назад при упоминании электросчетчика перед мысленным взором однозначно вставал индукционный прибор черного цвета, с круглым стеклышком за которым вращалось с переменной скоростью (в зависимости от потребления) колесико с меткой, то сегодня не все не так однозначно. Появление новых решений заметно оживили рынок устройств учета электроэнергии, но прежде, чем рассматривать конкретные модели счетчиков, приведем некоторые параметры, по которым эти изделия могут классифицироваться.

Наиболее важным классовым признаком, который должен определять выбор покупателя, является соответствие прибора питающей сети, т.к. для трехфазной сети питания напряжением 380 в и однофазной 220, счетчики будут существенно различаться.

Кроме того, счетчики могут быть одно и двухтарифными, позволяющими дифференцировано учитывать потребление электроэнергии по основному и льготному (ночь, суббота, воскресенье) тарифам.

Другими важными техническими характеристиками электросчетчиков являются

* класс точности

* номинальный ток

* максимальный ток

* порог чувствительности

Традиционные, индукционные счетчики являются, по существу, электродвигателями, где электроэнергия преобразуется во вращательное движение диска, скорость которого увеличивается при росте потребления и уменьшается при сокращении. Таким образом, учет потребления сводится к подсчету оборотов диска. Счетчики, устроенные подобным образом имеют ряд серьезных недостатков. Это и низкая чувствительность, обусловленная инерционностью механической части, и легкость, с которой они поддаются внешним воздействиям, способным исказить их показания. К тому же они создают серьезные затруднения автоматизации системы учета.

Современные модели счетчиков являются электронными, т.е. для учета электроэнергии не требуется преобразование электрической энергии. Такие устройства можно подразделить на счетчики с электромеханическим индикатором потребления (табло выглядит так же, как в индукционных моделях, но это единственное, что их объединяет) и с электронным (как правило, в виде жидкокристаллического индикатора).

Защиту линий и потребителей электроэнергии при перегрузках и коротких замыканиях, а также пользователей от поражения электрическим током обеспечивают устройства защитной автоматики. В распределительных щитах защитная автоматика представлена главным образом термомагнитными выключателями и устройствами защитного отключения (УЗО).

Термомагнитные выключатели (автоматы) предназначены для защиты потребителей (электроприборов) и самой проводки от негативных последствий долговременной перегрузки и коротких замыканий.

Не вдаваясь в подробности внутреннего устройства, их функционирование можно описать следующим образом, в случае короткого замыкания резко возрастает ток протекающий через защитный автомат, что служит сигналом автомату на размыкание цепи. В результате минимизируется вредное для сети и потребителей воздейсвие высокого тока короткого замыкания. Значение тока, при котором происходит электромагнитное размыкание контактов автомата, определяет его т.н. характеристику - В, С, D . Наибольшее распространение в бытовых электросетях нашей страны получили автоматы с характеристикой С.

Кроме защиты от КЗ, термомагнитный автомат обеспечивает защиту цепи от долговременных перегрузок. Дело в том, что при включении в сеть потребителей большей мощности, нежели та, на которую она расчитана, происходит постепенный нагрев проводника по всей его длине. Одновременно нагревается температурный датчик внутри автомата (как правило, биметаллическая пластина). Достижение определенной температуры является сигналом автомату о необходимости разомкнуть цепь.

Следует помнить, что термомагнитный автомат не способен защитить пользователя (человека) от поражения электрическим током! Дело в том, что человеческое тело обладает весьма значительным электрическим сопротивлением, и даже в случае прямого контакта человека с токоведущим проводником, ток в цепи, с высокой вероятностью, не увеличится до значений, которые вызовут срабатывание электромагнитного расцепителя автоматического выключателя.

Для защиты людей от поражения электрическим током служит УЗО.

Опять же, не рассматривая внутреннего устройства прибора и не утомляя читателей воспоминаниями о законе Кирхгофа, поясним функционирование этого прибора «на пальцах». УЗО «умеет» сравнивать токи, текущие в нулевом и фазном проводе цепи. Для переменного тока в однофазной сети питания 220В в отсутствии утечек они равны по значению, но противоположны по фазе. В ситуации, когда за токоведущий неизолированный проводник берется человек, возникает ток утечки через его тело (в случае, если человек имеет контакт с землей), и значения токов в нулевом и фазном проводниках становятся различны. Как только это различие превысит определенное значение (нормируемый ток утечки – 30 мА считается безопасным током утечки через человеческое тело) УЗО разорвет цепь питания. Следует помнить, что для того, чтобы соприкоснуться с неизолированным проводником, вовсе необязательно хвататься за оголоенный провод. Достаточно контакта с незаземленным металлическим корпусом электроприбора с неисправной изоляцией, включенного в сеть. Естественно, УЗО не может различать причин возникновения тока утечки, поэтому вызвать его срабатывание может и пробой изоляции (в том числе «коротящий на землю» электроприбор – холодильник, стиральная машина и проч.). В этом случае, правильно размещенное УЗО позволит локализовать неисправность, что значительно облегчит ее устранение.

Практика показывает, что применение УЗО, позволяет на порядки снизить колличество поражений электрическим током с тяжелыми последствиями. Но обеспечить максимальную защиту от поражения электрическим током УЗО сможет только в том случае, если сеть имеет нулевой защитный проводник.

Выбирая конкретную модель УЗО можно столкнуться с электромеханическими и электронными вариантами реализации этого устройства. Предпочтительнее остановить свой выбор на электромеханическом приборе, т.к. его характеристики в меньшей степени зависят от значения напряжения питания.

На практике можно столкнуться с приборами имеющими маркировку АС и А . Первая маркировка обозначает УЗО предназначенное для работы на синусоидальных токах, и оно обладает низкой чувствительностью к импульсной составляющей, которую создают мощные индуктивные потребители, поэтому стоит, если представится такая возможность, отдать предпочтение УЗО с маркировкой АС, которое адекватно работает и при пульсирующих токах, хотя такие устройства несколько дороже.

Полезно знать, что УЗО, в свою очередь, не способно защитить линию и потребителей от короткого замыкания. Поэтому целесообразно ставить в паре УЗО и термомагнитный автомат, или использовать дифференциальный автомат (дифавтомат) – прибор, совмещающий их функции в едином корпусе.

Сегодня рынок модульных термомагнитных автоматов, дифавтоматов и УЗО достаточно велик. Дать его полный обзор не представляется возможным в рамках этой статьи, но укрупненно ситуация выглядит так:

* Модульная защитная автоматика верхней ценовой группы. Это такие марки , как «ABB», « Siemens», « GE», «AEG», « Merlin Gerin», «Legrand». Защитная автоматика этих производителей отвечает всем требованиям, которые могут быть предъявлены к такого рода продукции. Выбор конкретного бренда – скорее дело личных предпочтений, чем каких-то реальных преимуществ продукции одного производителя перед другим. Совсем недавно на рынке появились бюджетные серии защитной автоматики « Merlin Gerin » и « Legrand » - «Домовой» и LR соответственно, о качестве которых пока сложно сказать что-то определенное. Хотя, зная репутацию этих марок, можно предположить, что и эти серии будут отличаться традиционно высоким качеством.

* Рознична цена на термомагнитные автоматы этой группы колеблется в диапазоне 3-5 Евро за автомат 6 kA 1 P 16 A хар. С. Бюджетные марки защитной автоматики. В эту группу можно включить как традиционную продукцию отечественных заводов, так и автоматику, производящуюся в Китае по заказу и под контролем российских фирм. Это в частности такая торговая марка, как «ЭКФ». В целом, это вполне работоспособные изделия. Владелец этой торговой марки декларирует пятикратный контроль качества и пятилетнюю гарантию на свою продукцию.

Разнообразие модульных устройств не исчерпывается вышеописанными. Зачастую необходимо использование других устройств, которые также реализуются в модульном виде. Это могут быть пускатели, реле, автоматы защиты от перенапряжения, таймеры и проч.

Для коммутации установленных в щите приборов используются шины, гребенки, клемники и т.п.. Все крупные европейские производители предлагают широкий спектр приспособлений, позволяющих осуществить электрическое соединение устройтв внутри щита между собой.

Корпуса щитов объединяют внутри себя все устройства, которые могут обеспечить прием, распределение, учет электроэнергии, управление потребителями, защиту линий, потребителей и пользователей электроэнергии. Классифицировать корпуса щитов можно по следующим параметрам:

Материал:

* металлические

* пластиковые

Установка

* внешняя

* внутренняя

Металлические щиты более прочны, позволяют обеспечить лучшую защиту от внешних воздействий, негорючи. Пластиковые щиты (одного производителя), как правило, дешевле, легче вписываются в интерьер, но горючи, подвержены механичесим разрушениям, ограничены по размерам. Поэтому большие щиты, обычно, собирают в металлических корпусах, малые, например, этажные – в пластиковых.

Внешнюю или внутреннюю установку, т.е. навесной или встраиваемый корпус щита выбирают исходя из местных условий. Встраиваемые шкафы «не съедают» внутреннего пространства помещений, но требуют углубления в стену, что не всегда возможно. Навесные шкафы легче монтируются, но занимают часть полезного пространства. Выбор типа установки щита может определяться так же типом используемой проводки – при внешней электропроводке чаще применяют навесные щиты, при скрытой – встраиваемые.

Ведущими европейскими поставщиками щитов в России следует признать АВВ и Schneider Electric, представлящих на отечественном рынке широчайший спектр типоразмеров и вариантов исполнения щитов. Также заслуживает внимания щитовая продукция Eldon , металлические щиты отечественного производства. При выборе производителя щита, рекомендуется обратить внимание на полноту аксессуаров для монтажа приборов учета, защиты и управления: стойки, различные профили, монтажные пластины, накладные панели.