Розумний дім

Каталог статей

Кілька слів про щитове обладнання

Узагальнено, система електропостачання дому представляє собою систему комунікацій між джерелами електроенергії, та її споживачами.

Для нормальної та безпечної роботи такої системи в ній повинні бути передбачені розподільчі та захисні пристрої, які дозволяють оперативно направляти живлення до споживача, включати та виключати подачу електроенергії, а також захищати комунікації та споживачів від критичних та неоптимальних режимів роботи, а користувачів від небезпеки ураження електричним струмом.

Для забезпечення зручності монтажа, обслуговування та моніторингу захисних та розподільчих пристроїв їх групують, переважно, локально в одному корпусі. Такі корпуси традиційно називають щитами.

Всі пристрої, які встановлюються в розподільчі щити, за їх морфологією можна розділити на корпусні та модульні. Корпусні вироби представляють пристрої, чиї форми та розміри визначаються функціональною потребою і не є стандартизованими для різних виробників. Такі пристрої монтуються в щитку, як правило індивідуально на монтажну пластину. Серед таких приладів – автоматичні вимикачі для великих (більше 125А) струмів, більшість лічильників електроенергії, рубильники та ін. Прикладом корпусного пристрою, з яким швидше за все стикався в побуті кожний споживач, може бути російський ввідний автомат АП50 (заради справедливості, достатньо надійний) – чорна прямокутна коробка з двома кнопками в правому нижньому куті – червоною та білою. Займає багато місця, такі пристрої змушують збільшувати розміри щита, тому, там, де це допустимо, замість них доцільно використовувати модульні прилади.

Модульними приладами, які встановлюються у розподільчі щити, називаються пристрої, чиї основні установочні розміри стандартизовані і не змінюються у різних виробників (як правило). Такі прилади встановлюються в щитах на спеціальний металевий профіль, який називається DIN-рейкою 35 мм, горизонтально в ряд. При цьому, вони утворюють немов єдине ціле та можуть бути закриті єдиною закриваючою панеллю, яка залишає доступ до елементів керування приладами. Розміри модулів, які підлягають стандартизації такі:

• ширина 17,5 – 18 мм. Винятком є така на сьогодні екзотика, як модульні автоматичні вимикачі виробництва Тираспольського заводу ВА 60-26 шириною 12,5 мм. Ці пристрої заслужили окремого згадування у зв”язку з тим, що при обмежених розмірах щита вони дозволяють розмістити велику кількість автоматів.
• глибина від площини внутрішньої сторони закриваючої панелі до площини кріплення – 58 мм.
• загальна висота модуля – не більше 96 мм.
• центральне розташування та ширина виступаючої частини, яка несе на собі органи контролю та керування (це дозволяє використовувати стандартну закриваючу панель для модульних пристроїв різних виробників).

Пристрої можуть мати різну ширину, залежно від свого призначення, але цей параметр завжди кратний ширині одного модуля – 17,5 – 18 мм.

Зупинемось трошки детальніше на призначенні та вмісті щитового обладнання. Загалом, це обладнання призначене для прийому, розподілу та обліку електроенергії, керування споживачами, захисту ліній та споживачів електроенергії при перевантаженнях та коротких замиканнях, користувачів від ураження електричним струмом.

Відповідно можуть бути класифіковані і пристрої які встановлюються в щитах.

Прилади, призначені для обліку електроенергії це так звані „лічильники”. Якщо ще п”ятнадцять років тому при згадування електролічильника в уяві однозначно поставав індукційний прилад чорного кольору, з круглим скельцем за яким оберталося зі змінною швидкістю (залежно від споживання) коліщатко з міткою, то сьогодні не все так однозначно. Поява нових рішень замітно пожвавила ринок пристроїв обліку електроенергії. Наведемо деякі параметри, за якими ці вироби можуть класифікуватися.  

Найбільш важливою класовою ознакою, за якою має робити свій вибір покупець, є відповідність приладу мережі живлення, тому що, для трьохфазної мережі живлення з напругою 380 В та однофазної 220, лічильники будуть суттєво відрізнятися.

Крім того, лічильники можуть бути одно та двотарифними, які дозволяють диференційовано враховувати споживання електроенергії за основним та пільговим (ніч, субота, неділя) тарифами.

Іншими важливими технічними характеристиками електролічильників є

• клас точності
• номінальний струм
• максимальний струм
• поріг чутливості

Традиційні, індукційні лічильники є, по суті, електродвигунами, де електроенергія перетворюється в обертальний рух диску, швидкість якого зростає при зростанні, та зменшується при скороченні. Таким чином, облік споживання зводиться до підрахунку обертів диску. Лічильники, створені таким чином мають ряд серйозних недоліків. Це і низька чутливість, зумовлена інерційністю механічної частини, та легкість, з якою вони піддаються зовнішньому впливу, здатним викривити їх покази. До того ж вони створюють серйозні труднощі в автоматизації системи обліку.

Сучасні моделі лічильників є електронними, тобто для обліку електроенергії не потрібне перетворення електричної енергії. Такі пристрої можна поділити на лічильники з електромеханічним індикатором споживання (табло виглядає так само, як і в індукційних моделях, але це єдине, що їх об”єднує) та з електронним (переважно, у вигляді рідкокристалічного індикатора).

Сьогодні на вітчизняному ринку представлений цілий ряд приладів обліку електроенергії від різних виробників.

Потрібно відмітити, що лічильники, які мають рідкокристалічну індикацію обліку, мають більш вузький діапазон робочих температур, ніж прилади з електромеханічним приводом індикатора. Переважно, цей діапазон обмежений знизу -20С. Таке обмеження не означає, що при падінні температури нижче зазначеної відмітки лічильник перестане вести облік, проте зчитати його покази з РК індикатора може виявитись неможливим.

Ці прилади відрізняються досить високою ціною, більше двохсот доларів, що може бути причиною, для того щоб не встановлювати їх у себе.

Захист ліній та споживачів електроенергії при перевантаженнях та коротких замиканнях, а також користувачів від ураження електричним струмом забезпечують пристрої захисної автоматики. В розподільчих щитках захисна автоматика представлена головним чином термомагнітними вимикачами та пристроями захисного відключення (ПЗВ).

Термомагнітні вимикачі (автомати) призначені для захисту споживачів (електроприладів) та самої проводки від негативних наслідків довготривалого перевантаження та коротких замикань.

Не вдаючись в подробиці внутрішнього влаштування, їх функціонування можна описати так, у випадку короткого замикання різко зростає струм який протікає через захисний автомат, що служить сигналом автомату на розімкнення ланцюга. В результаті мінімізується шкідливий для мережі та споживачів вплив високого струму короткого замикання. Значення струму, при якому відбувається електромагнітне розімкнення контактів автомата, визначає його так звану характеристику - В, С, D . Найбільш поширені в побутових електромережах нашої країни автомати з характеристикою С.
 

Крім захисту від КЗ, термомагнітний автомат забезпечує захист ланцюга від довготривалих перевантажень. Справа в тому, що при включенні в мережу споживачів більшої потужності, ніж та, на яку вона розрахована, відбувається поступове нагрівання провідника по всій його довжині. Одночасно нагрівається температурний датчик автомата (переважно, біметалева пластина). Досягнення певної температури є сигналом автомату про необхідність розімкнути ланцюг.

Потрібно пам”ятати, що термомагнітний автомат не може захистити користувача (людину) від ураження електричним струмом! Справа в тому, що тіло людини володіє значним електричним опором, і навіть у випадку прямого контакту людини з струмопровідним провідником, струм в ланцюгу, з великою ймовірністю, не зросте до значень, які викличуть спрацювання електромагнітного розмикача автоматичного виключателя.

Для захисту людей від ураження електричним струмом служить ПЗВ.

Знову ж, не розглядаючи внутрішнього влаштування приладу та не втомлюючи читачів спогадами про закон Кірхгофа, пояснимо функціонування цього приладу „на пальцях”. ПЗВ „вміє” порівнювати струми, які проходять в нульовому та фазному проводі ланцюга. Для змінного струму в однофазній мережі живлення 220В при відсутньому витоку вони дорівнюють по значенню, але протилежні по фазі. В ситуації, коли за струмопровідний неізольований провідник торкається людина, виникає струм витоку через її тіло (у випадку, якщо людина має контакт з землею), і значення струмів в нульовому та фазному провідниках стають різними. Як тільки ця різниця перевищить певне значення (нормований струм втрати – 30 мА вважається безпечним струмом втрати через людське тіло) ПЗВ розірве ланцюг живлення. Потрібно пам”ятати, що для того, щоб торкнутися до неізольованого провідника, зовсім необов”язково хапатися за оголений провід. Достатньо контакту з незаземленим металевим корпусом електроприладу з несправною ізоляцією, увімкненого в мережу. Звичайно, ПЗВ не може розрізняти причин виникнення струму втрат, тому викликати його спрацювання може і пробій ізоляції (в тому числі „закорочений на землю” електроприлад – холодильник, пральна машина та ін.). В цьому випадку, правильно розташований ПЗВ дозволить локалізувати несправність, що значно полегшить її усунення.

Практика показує, що застосування ПЗВ, дозволяє на порядок знизити кількість уражень електричним струмом з важкими наслідками. Але забезпечити максимальний захист від ураження електричним струмом ПЗВ, зможе тільки в тому випадку, коли мережа має нульовий захисний провідник.

Вибираючи конкретну модель ПЗВ можна зіткнутися з електромеханічними та електронними варіантами реалізації цього пристрою. Краще вибирати електромеханічний прилад, тому що, його характеристики  менше залежать від значень напруги живлення.

На практиці можна зіткнутися з приладами, що мають маркування АС та А. Перше маркування означає ПЗВ призначений для роботи на синусоїдальних струмах, і в нього низька чутливість до імпульсної складової, яку створюють потужні індуктивні споживачі, тому варто, якщо буде така можливість, віддати перевагу ПЗВ з маркуванням АС, який адекватно працює і при пульсуючих струмах, хоч такі пристрої дещо дорожчі.

Корисно знати, що ПЗВ, в свою чергу, не може захистити лінію та споживачів від короткого замикання. Тому доцільно ставити в парі ПЗВ та термомагнітний автомат, або використовувати диференціальний автомат (дифавтомат) – прилад, який поєднує їх функції в єдиному корпусі.

Сьогодні ринок модульних термомагнітних автоматів, дифавтоматів та ПЗВ достатньо великий. Дати його повний огляд не можливо в рамках цієї статті, але узагальнено ситуація виглядає так:

• Модульна захисна автоматика верхньої цінової групи. Це такі марки, як «ABB», «Siemens», «GE», «AEG», «Merlin Gerin», «Legrand». Захисна автоматика таких виробників відповідає всім вимогам. Які можуть бути виставлені до такого роду продукції. Вибір конкретного бренду – швидше справа особистих вподобань, ніж певних реальних переваг продукції одного виробника порівняно з іншим. Зовсім недавно на ринку з”явились бютжетні серії захисної автоматики « Merlin Gerin » та « Legrand » - «Домовий» LR відповідно, про якість яких поки що рано сказати щось конкретно. Хоча, знаючи репутацію тих марок, можна сказати, що і ці серії швидше за все будуть традиційно високої якості.

      Роздрібна ціна на термомагнітні автомати цієї групи коливається в діапазоні 3-5 Євро за автомат 6 кА 1Р 16 А хар. С.

• Бюджетні марки захисної автоматики. В цю групу можна включити як традиційну продукцію вітчизняних заводів, так і автоматику, вироблену в Китаї на замовлення та під контролем російських фірм. Це зокремо така торгова марка, як «ЭКФ». Вцілому, це цілком робочі вироби. Власник цієї торгової марки декларує п”ятикратний контроль якості та п”ятирічну гарантію на свою продукцію.

Різномаїття модульних пристроїв не вичерпується вищеописаним. Часто необхідно використовувати інші пристрої, які також реалізовані в модульному виді. Це можуть бути пускачі, реле, автомати захисту від перенапруги, таймери та ін.

Для комутації встановлених в щиті приладів використовуються шини, гребінки, клемники і т.п. Всі крупні європейські виробники пропонують широкий спектр приспосіблень, які дозволяють здійснити електричне з”єднання пристроїв всередині щита між собою.

Корпуси щитів об”єднують в собі всередині всі пристрої, які можуть забезпечити прийом, розподіл, облік електроенергії, керування споживачами, захист ліній, споживачів та користувачів електроенергії. Класифікувати корпуси щитів можна за такими параметрами:

Матеріал:

• металеві
• пластикові

Встановлення

• зовнішнє
• внутрішнє

Металеві щити більш надійні, дозволяють краще захистити від зовнішього впливу, не горять. Пластикові щити (одного виробника), переважно, дешевші, легко вписуються в інтер”єр, але горять, можуть руйнуватись механічно, обмежені по розмірам. Тому великі щити, переважно збирають в металевих корпусах, малі, наприклад, поверхові – в пластикових.

Зовнішнє чи внутрішнє встановлення, тобто навісний чи вбудований корпус щита, вибирають виходячи з місцевих умов. Вбудовані шафи „не з”їдають” внутрішього простору приміщень, але вимагають заглиблення в стіну, що не завжди можна зробити. Навісні шафи простіше монтуються, але займають частину корисного простору. Вибір типу встановлення щита може визначатися також типом використовуємої проводки – при зовнішній проводці частіше використовують навісні щити, при прихованій – вбудовані.

Провідними європейськими постачальниками щитів можна вважати АВВ та Schneider Electric, які представляють на вітчизняному ринку великий спектр типорозмірів та варіантів виконання щитів. Також заслуговує уваги щитова продукція Eldon, металеві щити вітчизняного виробництва. При виборі виробника щита, рекомендується звернути увагу на повноту аксесуарів для монтажу приладів обліку, захисту та керування: стійки, різні профілі, монтажні пластини, накладні панелі.