Чем опасен электрический ток и как надо настраивать автоматические защиты в квартире и частном доме — личный опыт инженера практика Николая Арцишевского

Современные квартиры, особенно внутри зданий советской постройки и частного сектора, таят в своей проводке много рисков и угроз, связанных с воздействием на человека опасного напряжения.

Автор статьи Николай Арцишевский популярно объясняет, чем опасен электрический ток и почему риск попасть под его действие постоянно возрастает. Ведь старая проводка создавалась под небольшие нагрузки: лампы освещения, телевизор, радио, утюг.

Сейчас же к ним массово добавились мощные потребители: микроволновки, варочные панели, бойлеры, стиральные машины и посудомойки… Они так нагружают сеть, что по статистике стали причиной половины всех бытовых пожаров.

Выключатель автоматический: как выбрать по мощности, конструкции и характеристикам срабатывания

Нельзя ставить защиту по одному какому-то параметру срабатывания, а тем более без учета конкретных условий эксплуатации бытовой проводки и ее структуры. Следует учесть ряд взаимосвязанных вопросов, которые я раскрываю ниже.

Назначение защитного автомата: кратко

Защитный аппарат должен обладать надежностью, качеством изготовления, и быстродействием. Его характеристики должны соответствовать в первую очередь токам короткого замыкания питающей сети и лишь затем характеру нагрузки.

При замыкании электропроводки защитный аппарат должен как можно быстрее ликвидировать замыкание в любой точке, при этом остаться целым и невредимым. А теперь вам два вопроса:

1. Вы знаете, какой ток будет протекать через защитный автомат, если возникнет металлическое короткое замыкание (КЗ) в электропроводке?
2. И соответствуют ли характеристики его защиты параметрам питающей сети и вашей проводке?

Мало кто даст правильные ответы на эти вопросы. Поэтому далее мы узнаем все про аварии с КЗ и правильно выберем автомат в конце этой части.

Основные характеристики автоматических выключателей различных заводов: на что следует обращать внимание

Плавкие предохранители: чем опасно их использование

Старшее поколение помнит те времена, когда они массово применялись в квартирных щитках и частных домах. Кое-где их можно встретить и сейчас.

Несмотря на бесспорную простоту и надежность плавких предохранителей, я предостерегаю вас от их дальнейшего применения и советую, как можно быстрее избавиться от них. Вот их основные недостатки:

1. Обладают плохими времятоковыми характеристиками. Имеют большое время срабатывания. Например, при токе замыкания равного пятикратному номинальному значению время перегорания вставки составляет от 0,1 до 1 сек.
2. Время перегорания плавкой вставки сильно зависит от температуры окружающей среды, что в условиях неотапливаемых лестничных площадок, особенно зимой, увеличивает время срабатывания.
3. Доступно использование самодельных плавких вставок, что при неправильном выборе их сечения и коротком замыкании может привести к задержке или отказу в срабатывании с тяжелыми последствиями.

Бытовые автоматические выключатели советской эпохи: особенности эксплуатации

В некоторых квартирных щитках до сих пор используются автоматические выключатели серии АЕ-1031, БДС-6320. Мне приходилось иметь дело с автоматами АЕ-1031. Сделаны они добротно.

Прочный карболитовый корпус, большие силовые контакты и надежная искрогасительная камера внушают доверие, что автомат хорошо справляется с отключением аварийных КЗ. В его комплектации предусмотрено 2 варианта исполнения:

1. с электромагнитным расцепителем;
2. и без него.

Электромагнитным расцепителем называется такое устройство, которое при достижении уставки срабатывания вызывает максимально быстрое отключение защиты без выдержки времени.

У автомата с электромагнитным и тепловым расцепителем перед цифрой номинального тока наносится буква «С». А в маркировке после цифр 1031 стоит цифра «1». Если на ее месте стоит «2» и «С» отсутствует, то имеется только тепловая защита.

Автоматы выпускаются с кратностью срабатывания электромагнитного расцепителя 12×Iном. Такая кратность избыточна для бытовой электропроводки. Позже я обосную это.

Поэтому применение этих типов старых конструкций для защиты домашней сети я рекомендую лишь при условии, о котором скажу в конце этой части.

Например, при использовании автомата АЕ-1031 с характеристикой С25 электромагнитный расцепитель начинает срабатывать при Iэм.=12×25=300А. Ориентировочное время отключения будет около 0,1 сек.

Время работы зависит от кратности тока КЗ: чем он больше, тем меньше время срабатывания. Если он будет меньше 300А или возникнет не металлическое КЗ (через переходное сопротивление), то вышеуказанный автомат будет отключаться действием теплового расцепителя. А время ликвидации аварии им увеличивается.

На графике ниже изображена время-токовая характеристика теплового расцепителя автомата АЕ-1031 при температуре окружающей среды +40ºС.

При одном и том же токе 12×Iном, тепловой расцепитель сработает с выдержкой времени 0,2÷0,4 сек. Предполагаю, что электромагнитный расцепитель отработает быстрее, но не на много, порядка 0,1÷0,2 с.

При температуре +1 градус время отключения задерживается до одной секунды.

Зимой устанавливается такая температура в неотапливаемых подъездах. Она осложнит ликвидацию аварии.

Пробковые автоматы разрывные ПАР: какие скрыты опасности

В качестве альтернативы предохранителям, промышленность освоила выпуск пробковых автоматов разрывных (ПАР).

Они обладают неплохой время-токовой характеристикой, показанной на графике.

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя Iэ.м. расц.=6÷6,5×Iном,при этомвремя отключения составляет около 0,04с.Ниже показываю фото двух предохранителей. Слева автомат ПАР-25 украинского производителя УТОС.

У изображенного на фото слева предохранителя от нагрузки грелись контакты, выполненные из некачественного металла. Они вызвали плавление пластмассовых деталей. Поэтому я не рекомендую пользоваться изделиями марки УТОС.

Справа показан ПАР-16 производства Чебоксарского электроаппаратного завода. Это предприятие давно изготавливает электротехническую аппаратуру и зарекомендовало себя выпуском качественных товаров.

Карболитовый корпус и внутренности вместе с добротными контактами внушают доверие. ПАР-16 может применяться в качестве основной защиты, если удовлетворит расчетам, показанным в конце этой части.

Современные модульные автоматические выключатели: на что обращать внимание

Они значительно расширяют защитные функции электрического оборудования, эффективнее спасают человека от опасного воздействия электрического тока. Остановимся подробнее на описании их характеристик.

Для простоты в дальнейшем будем их называть АВ или автоматами. По оси абсцисс отложена кратность токов (отношение уставки срабатывания защиты к номинальной величине), по оси ординат — время срабатывания. Характеристика построена в логарифмическом масштабе.

Величины срабатывания электромагнитного (или мгновенного) расцепителя находятся в интервалах:

* у некоторых производителей верхний предел срабатывания доходит до 30×Iном.

Рассмотрим характеристику самого чувствительного автомата с характеристикой В. Например, при токе, превышающем номинальный в два раза, время срабатывания будет находиться в интервале 2÷9 секунд. Это зона работы теплового расцепителя.

При значениях, превышающих кратность 5×Iном. работает мгновенный расцепитель, время срабатывания которого составляет не более 0,1 сек. При дальнейшем росте аварийных нагрузок время отключения уменьшается до 3-10 миллисекунд.

Как выполняется маркировка модульного автомата на примере Legrand

1) С16 означает тип времятоковой характеристики С и номинальный ток 16А. Срабатывание мгновенного расцепителя начинается при токах 5÷10 Iном=80÷160 А.

2) Нейтральный полюс обозначен буквой N. Он не оснащен защитами от коротких замыканий и перегрузок (см. п. 4, 5). Автоматы некоторых производителей (в основном бывших стран СНГ) защищают все полюса. При установке на общий ввод я отдаю им предпочтение.

3) В импортных модулях неподвижный полюс обозначается символом , который указывает на функцию совмещения выключателя с разъединителем и подразумевает наличие искрогасительной камеры.

В наших стандартах на неподвижных полюсах применяется символ , обозначающий выключатель c искрогасительной камерой.

4) Тепловой расцепитель выполнен пластиной, сделанной из двух металлов, имеющих разный коэффициент температурного расширения. При протекании нагрузки и нагреве она изгибается и, действуя на расцепитель, приводит к отключению автомата.

5) Электромагнитный расцепитель выполнен катушкой с сердечником. Если ток превышает заданную величину, сердечник втягивается и воздействует на отключение автомата.

6) Класс токоограничения автоматического выключателя показывает, за какое время происходит гашение дуги. Существует три класса токоограничения. У третьего класса дуга гасится за 3÷5 миллисекунд.

У второго класса гашение дуги происходит за 5÷10 миллисекунд. У первого — от 10 миллисекунд и более. Некоторые автоматы с первым классом не маркируются. Конечно, предпочтение отдается 3-му классу.

7) Отключающая способность показывает, на какой максимальный ток КЗ рассчитан АВ с сохранением дальнейшей работоспособности. В основном на рынке предлагаются автоматы с отключающей способностью 3000, 4500, 6000А.

На ютубе выложена масса видеороликов, в которых автоматы проверяются от источников с пониженным напряжением несколько вольт. Такая проверка считается облегченной.

Хотя контакты размыкают большой ток КЗ или перегрузки, напряжение на них мало и не оплавляет их. В реальных условиях отключения короткого замыкания момент разрыва контактов сопровождается дугой с выделением огромной энергии.

Поэтому, я сильно сомневаюсь в тех заявленных производителем характеристиках отключения аварийных КЗ 3-6 тысяч ампер с напряжением источника 220÷380 вольт. После ликвидации таких замыканий, если автомат не разрушится, то оплавятся его контакты, появится повышенное переходное сопротивление на них.

При дальнейшей эксплуатации это приведет к нагреву и свариванию контактов или расплавлению корпуса модуля. Величина КЗ зависит от мощности и удаленности вашего питающего трансформатора, сечения кабелей и проводов.

Как определить ток КЗ я расскажу позже, а сейчас посмотрите по ссылке видео настоящего тестирования автоматов АВВ, Schneider Elektrik, Legrand и ЭКФ. У всех модулей одинаковые характеристики С16, класс токоограничения 3, и отключающая способность 6000А.

Автоматы проверялись нагрузкой короткого замыкания порядка 100-150 ампер с напряжением 220 вольт. После пяти срабатываний на их контактах образовались заметные следы оплавления. Представьте последствия ликвидации замыканий, больших этих в 30 раз.

Как определить ток короткого замыкания безопасно и по науке

Предупреждаю читателя, что на Ютуб выложены ролики, якобы позволяющие замерять ток КЗ. В них показано как амперметр включают в розетку.

Мои рекомендации рассчитаны на рядового читателя, умеющего пользоваться вольтметром. Вкратце метод заключается в следующем:

• в розетке без нагрузки замеряется напряжение;
• затем, не отключая вольтметра, в нее же включается мощный прибор, например, утюг;
• снова замеряется напряжение;
• по известной мощности или сопротивлению считается ток;
• зная величины токов и напряжений по двум точкам можно построить прямую зависимости тока от напряжения;
• пересечение прямой с нижней осью дает нам ожидаемый ток КЗ. Напряжение в этой точке равно нулю, что означает короткое замыкание.

Эта зависимость поясняется линейным графиком, основанном на действии известного закона Ома.

Синим цветом показан участок двойного замера вольтметром, красным пунктиром – продолжение прямой до пересечения с осью абсцисс. Таким образом, без искусственного создания короткого замыкания обычным бытовым электроприбором можно определить ожидаемый ток КЗ.

Далее проверяется чувствительность существующего защитного аппарата к коротким замыканиям в минимальном режиме. Затем по фактической нагрузке всех электроприемников считается максимальный ожидаемой ток.

Для выполнения замеров вам понадобятся:

• вольтметр с пределом измерения не менее 250 вольт и ценой деления 1 вольт;
• утюг;
• тройник или удлинитель;
• листик бумаги и ручка.

Перед замерами нужно разгрузить сеть от мощных потребителей, особенно работающих в импульсном режиме. Отключите бойлер, электронагреватели, кондиционер. Не должны работать стиральная машинка, микроволновка, мультиварка, электроплита, посудомоечная машина и т.д.

Холодильник, освещение и другие маломощные бытовые приборы могут оставаться в работе.

Выберите предел измерения на вольтметре или комбинированном приборе. Если пользуетесь тройником, то вставьте щупы в тройник сверху, чтобы они не выпадали при замерах. Если применяете удлинитель, то выбирайте его коротким с толстыми проводами для уменьшения вносимой погрешности.

Измерьте напряжение в ненагруженной розетке, запишите результат. Затем, не вынимая щупов вольтметра, включите в эту же розетку утюг и зафиксируйте напряжение с нагрузкой. Повторите опыт во всех розетках вашего жилища.

Обратите внимание: очень длинные удлинители (25-50 метров) имеют большое сопротивление проводов. Поэтому желательно сделать один опыт с их участием.

Определите розетку, в которой было наибольшее падение напряжения. Выполните в ней замер с удлинителем, включенным сюда же.

Если при включении утюга напряжение никак не устанавливается, а показания все время колеблются в больших пределах, то значит где-то плохой контакт. Возможно, в этой же розетке.

Нужно отключить питание, осмотреть внутренности и прожать все винтовые соединения проводов.

Если напряжение «прыгает» до включения утюга, то может быть много причин:

• Существует утренний и вечерний максимум, когда все что-то включают.
• Рядом может работает электросварка, мощный электродвигатель и т.д.

Такие скачки указывают либо на большую нагрузку соседних потребителей, работающую в импульсном режиме, либо на слабую питающую сеть. Тогда нужно выбрать другое время для опытов.

Замеры лучше делать во время спада нагрузок: днем или поздно ночью. На своем примере привожу результаты и методику расчета токов КЗ. Для опытов я использовал цифровой мультиметр DT 9208A, утюг с номинальными параметрами Uном=220÷240В, Рном=1680÷2000Вт.

1) Делаем измерения, заполняем колонки №1, 2, 3 таблицы 1 .

Таблица 1.

2) Считаем падение напряжения ∆U вычитанием показания третьей колонки из второй и заносим результат в четвертую.

Находим ток КЗ для каждой строчки через мощность, используя шпаргалку электрика.

3) Считаем сопротивление утюга

4) Нагрузка, протекающая через утюг, определяется из выражения

5) Ток КЗ считается по выражению

Можно упростить расчеты замером сопротивления утюга омметром. В моем случае оно составило Rут. замер.= 28,6 Ом. (Холодное состояние спирали).

6) По формуле (3) делаем расчет Iкз. И заполняем все строчки колонки 5.

Для сравнения я сделал 2 расчета через R утюга расчетн. из мощности, и через R утюга из замера его сопротивления. Результаты практически не отличаются. Поэтому считать можно любым из способов.

Таблица 1 показывает, что в складе и сарае расчетный ток (выделено красным) недопустимо мал. Склад я сразу отключил от сети. А в сарай идет тонкий кабель: нужно переделывать проводку на более толстое сечение.

Выбираем розетки с маленьким током КЗ, в таблице эти величины выделены синим цветом. Самое маленькое значение получено в гараже. Его и возьмем для выбора защитного автомата.

Нужно принять во внимание еще начальное напряжение без нагрузки. В гараже оно было 215В. На моем защитном реле РКН установлен нижний порог отключения 190В. Интерполируя ток КЗ в гараже на это напряжение, получаем ожидаемый результат при уровне 190В.

Он называется током КЗ в минимальном режиме, когда напряжение в сети будет минимальным (190В), а предполагаемое замыкание возникнет в самом удаленном месте проводки.

Дальше все просто, нужно выбрать автомат, у которого мгновенное отключение будет происходить с достаточным запасом по току:

Где Кзап.= 1,5÷2 коэффициент запаса, учитывающий погрешность расчета, разброс параметров АВ и запас на срабатывание.

Iср.ав.≤ 129/1,5÷2 =86÷64,5А

Как видите, к моему автомату предъявляются требования высокой чувствительности.

По характеристикам подходит автомат В16, мгновенный расцепитель которого срабатывает при 3-5×Iном=48÷80 А. Перед установкой я проверил срабатывание мгновенного расцепителя АВ, которое получилось 56 А.

В качестве альтернативы может подойти автомат В25, с номиналом срабатывания мгновенного расцепителя не более 86 ампер. В моем случае минимальный ток КЗ оказался определяющим при выборе номинального тока защиты, когда не требуется дальнейших расчетов.

Но, КЗ может выйти за большие границы, даже значительно большие. Тогда выбор автомата выполняется по величине нагрузки.

Найдем реально возможный ток нагрузки из формулы:

где: cos φ=1 для активной нагрузки, cos φ=0,8÷0,85 для электрических двигателей, cos φ=0,9÷0,95 для смешанных (бытовых) потребителей;

Р суммарн. — суммарная мощность одновременно включенных электроприборов. Учитывается из реального одновременного использования электроприборов в вашем жилище.

Выбираем номинальный ток автомата, который должен быть больше величины нагрузки, полученным из выражения 6 при cos φ=0,9÷0,95:

Уставка срабатывания мгновенного расцепителя автомата с характеристикой В будет равна:

Выбранный автомат должен быть чувствительным к режиму КЗ. Ток срабатывания, рассчитанный по выражению (8), подбирается меньше номинала мгновенного расцепителя Iср.ав., рассчитанного по условию минимальной величины КЗ по выражению (5).

Если это условие не выполняется, значит автомат не удовлетворяет требованию чувствительности к аварийным коротким замыканиям. Есть два варианта решения. Нужно:

1. увеличить ток КЗ;
2. либо уменьшать номинал автомата.

По первому варианту определите из какого материала выполнена разводка квартиры (дома). В старом жилстрое зачастую применялся алюминий 2,5 мм2. Если так, то нужно переходить на медь.

Если проложена медь 2,5 мм кв и больше или нет возможности менять алюминий, то остается только уменьшать номинальный ток АВ. Сейчас стало модным делить электропроводку на части, буквально по отдельному автомату на комнатные розетки и освещение.

Такой подход упрощает задачу, позволяя значительно уменьшать номиналы автоматических выключателей, тем самым обеспечивая достаточную их чувствительность.

Ввиду ограниченного пространства в силовом щитке на лестничной площадке иногда невозможно установить дополнительные защитные устройства. Эту проблему можно решить следующим образом.

В лестничном щитке поставить новый или оставить существующий автомат АЕ-1031, БДС-6320, ПАР с достаточной чувствительностью, но не к минимальному, а к максимальному из всех полученных в Таблице 1 току КЗ в соответствии с выражением (9). В моем случае он показан в первой строчке Iмакс=195А.

А в квартирном щитке установить всю защитную аппаратуру: быстродействующие модульные АВ, УЗО, реле напряжения. Разделив всю нагрузку на группы, выбирайте номинальный ток автомата для каждой группы. Они могут быть однополюсными, установленными в фазный вывод.

Промышленностью выпускаются красивые пластиковые щитки на разное количество модулей. Они хорошо вписываются в комнатный интерьер. Все защитные устройства монтируются на стандартную DIN рейку, что удобно при монтаже и замене.

Такой схемой подключения вводной кабель будет защищен автоматом на лестничной площадке. Дополнительные реле напряжения, УЗО и АВ или дифавтомат обеспечат все виды защит, сохраняя быстродействие и чувствительность при коротких замыканиях и ненормальных режимах.

Основная бытовая нагрузка не имеет пусковых токов. Поэтому, со смешанной бытовой нагрузкой прекрасно сочетаются автоматы с характеристикой В. Я не буду утруждать читателя сложными расчетами.

На своем примере скажу, что у меня из двигательной нагрузки имеются: стиральная машинка-автомат, кондиционер 9-ка, шлифмашинка 900Вт, перфоратор 1000Вт, насосная станция 400Вт, пылесос, дрель 900Вт.

Из активной нагрузки: утюг 2 кВт, микроволновая печь 1700 Вт, тепловентилятор 2кВт, хлебопечка 480Вт и прочее по мелочи (компьютер, телевизоры, инверторный холодильник, освещение и т.д.).

В качестве защиты стоит дифавтомат В16 со срабатыванием электромагнитного расцепителя 56А. Отключений его по перегрузу никогда не было. Если бы они происходили при одновременном включении мощных устройств, особенно с двигательной нагрузкой или имелся бойлер, можно было бы поставить В25, но такой необходимости нет.

Для исключения перегрузок мы не включаем больше двух мощных потребителей.

Краткие выводы по выбору автоматических выключателей

Обобщаю рекомендации по выбору защитных аппаратов:

• использовать только модульные автоматы с характеристикой В, не применять с характеристикой С и тем более D. Вы спросите, почему? Ответ простой: чем больше кратность тока срабатывания, тем тяжелее последствия КЗ. Решать вам, я даю лишь рекомендации;
• аппараты АЕ-1031, БДС-6320, обязательно оснащенные электромагнитными расцепителями, можно оставлять лишь в качестве дополнительной защиты;
• ток срабатывания автомата без выдержки времени Iср.ав. должен быть в 1,5÷2 раза меньше минимальной величины короткого замыкания;
• при невозможности выполнить это условие разделять проводку на группы, защищать каждую цепочку отдельным автоматом с достаточной чувствительностью.

Мои советы по выбору автоматического выключателя немного отличаются от общепринятых рекомендаций. Я их дал для того, чтобы вы могли осознанно решить сей вопрос.

Прочитав этот раздел, вы уже готовы проверять свою электропроводку? Если еще не созрели, то читаем дальше.

Чем опасен электрический ток утечки: УЗО — назначение и принцип работы в бытовой проводке

В этом разделе рассмотрим достоинства и обоснуем необходимость применения устройства защитного отключения (УЗО).

В качестве примера возьмем стиральную машинку. Допустим, электропроводка оснащена защитным заземлением (система TN-S или ТТ), установлены модульные автоматические выключатели с характеристикой В25.

Владелец настроил программу, запустил стирку, занимается другими домашними делами. Предположим, загружая машинку, туда незаметно попала цыганская игла. В процессе стирки она выпала из барабана и повредила резиновый кожух, из-за чего вода попала на двигатель.

Вследствие этого появился небольшой ток утечки. Повреждение быстро развилось и перешло в короткое замыкание, которое ликвидировалось срабатыванием защитного автоматического выключателя.

Для срабатывания автомата В25 без выдержки времени, нужен ток 3÷5×Iном. Допустим АВ настроен на уставку срабатывания 4×Iном=4×25=100А, но само замыкание может быть гораздо больше.

В результате такого КЗ сгорает двигатель, повреждается электропроводка стиральной машины, а может и плата управления. Это уже как повезет. Ремонт машинки обойдется в такую стоимость, что проще купить новую. Но это еще легкий сценарий.

Если же розетки не оборудованы защитным заземлением, пробой изоляции в двигателе приведет к появлению напряжения на корпусе стиральной машинки. А поскольку заземления и пути для тока нет, такой пробой может продолжаться долго, очень долго.

До тех пор, пока кто-то прикоснется к корпусу работающей машинки и попадет под напряжение.

Такой сценарий недопустим, последствия могут быть фатальными. Чтобы уменьшить опасность прикосновения человека к токоведущим частям при повреждении изоляции, применяется УЗО. Я не буду объяснять принцип действия устройства, кому интересно, читайте здесь.

УЗО предназначено для:

1. выявления и отключения токов утечки;
2. предотвращения пожара при пробое изоляции электропроводки.

Со временем диэлектрический слой проводов и электрических приборов стареет, повреждается при ремонте квартиры, дома. На примере выше мы усвоили, что при замыкании на незаземленные корпуса бытовых приборов возникает опасность поражения человека электрическим током.

При пробое изоляции в стене по ней протекает ток утечки, что может привести к пожару. Для человека опасной является величина, превышающая 10 мА. Пожар может возникнуть при утечках от 0,1 А.

На такие нагрузки обычные автоматы нечувствительны. Только УЗО или дифавтомат могут выявить образование утечки и отключить питание. Обычно рекомендуют для защиты человека выбирать УЗО на дифток срабатывания 10÷30 мА, для противопожарной защиты – от 100 до 300 мА.

С моей точки зрения, в домашних условиях нужно устанавливать УЗО на дифток срабатывания не более 10 мА. Чем нужно руководствоваться? В пункте 7.1.83 «Правил технической эксплуатации» сказано:

Исходя из требования, для УЗО 10 мА утечка не должна превышать 3,3мА. Делим эту величину на 10мкА/1 метр удельной утечки, получаем допустимую длину фазного проводника 330 метров. В 99,9% случаев жилой сектор свободно вписывается в это расстояние.

Остальные 0,1% состоятельных пользователей позволят себе установку дополнительных УЗО с разделением проводки на группы. Еще один довод. При протекании 10-15 мА через тело человека возникает такой спазм мышц, что пострадавший уже не в состоянии самостоятельно освободиться от их действия (невозможно разжать руку, освободиться от провода и т.д.).

Переменный ток 10-15 мА и выше называется неотпускающим. Его же величина в 25 мА и выше, в зависимости от пути его прохождения, воздействует на мышцы грудной клетки, что может вызвать паралич дыхания со смертельным исходом.

Поэтому, я рекомендую выбирать УЗО с дифференциальным током срабатывания 10 мА. Я не задумываясь приобрел бы УЗО с меньшим дифтоком срабатывания, если бы такие продавались. За океаном выпускаются и широко применяются УЗО с дифтоком срабатывания 6 мА.

Там к этому вопросу подходят более ответственно. В некоторых странах Европы (Австрии, Франции, Швейцарии) законом принято обязательное применение УЗО в быту. Там нельзя продать или передать по наследству недвижимость, которая не оснащена УЗО или дифференциальным автоматом.

Что касается фразы пункта 7.1.83 «При отсутствии данных ток утечки электроприемников следует принимать из расчета 0,4 мА на 1 А тока нагрузки», авторы этого выражения заблуждаются.

На любом участке последовательной цепи течет одинаковый ток. Его величина или сила не может отличаться на входе и выходе нагрузки. Если они разные, значит в цепочке имеется утечка из-за плохой изоляции. Такой электроприбор неисправен, требует ремонта.

Рассмотрим основные характеристики, на которые нужно ориентироваться при выборе УЗО. В качестве примера выберем устройство ВД1-63 производства IEK.

На лицевой панели УЗОВД1-63 нанесены условные обозначения:

1) 32А — номинальный рабочий ток. Это максимальная нагрузка, которая может длительно проходить через УЗО, сохраняя его рабочие свойства. Стандартная шкала номинальных величин следующая: 16, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100А.

Многие электрики рекомендуют выбирать УЗО на номинальный ток равный или больше номинальной величины автоматического выключателя. Я рекомендую отказаться от одинаковых значений: автоматы допускают перегрузку. Выбирайте только с превышением.

Еще нужно помнить, что внутренней защиты от сверхтоков в УЗО не предусмотрено. Оно защищает и реагирует только на величину утечки. Поэтому последовательно с устройством защитного отключения обязательно должен устанавливаться автоматический выключатель.

2) 230В ~ — номинальное напряжение УЗО. Для однофазных устройств его значение равно 230 вольт, для трехфазных — 400. В УЗО электронного типа имеется плата усилителя, которая работает в ограниченном диапазоне напряжений. Паспорт на защиту содержит его рабочий диапазон (см. пункт 10).

3) IΔn 30мА — величина утечки или номинальный дифференциальный ток, при котором УЗО гарантированно срабатывает. Стандартные значения дифтока IΔn:10, 30, 100, 300 мА. Как сказано выше, рекомендую выбирать модуль с уставкой не более 10мА.

4) условный ток КЗ, на импортных УЗО обозначается как Inc=3000А. Означает величину предельного сквозного тока КЗ при сохранении своей работоспособности. Другими словами, при аварийной ситуации с величиной 3000А автомат отключит повреждение, не нарушая работы УЗО.

Не путать с током отключения, который способно отключить УЗО (см. пункт 9).Его стандартные значения для случаев КЗ Inc: 3000, 4500, 6000 А.

5) УЗО типа АС, реагирует только на переменный ток утечки синусоидальной формы. В последнее время появилось много бытовой техники с импульсными блоками питания: инверторные сварочные аппараты, холодильники, телевизоры, компьютеры, ноутбуки…

Для защиты таких бытовых приборов разработаны УЗО типа A , работающие при утечке как переменного синусоидального, так и пульсирующего постоянного тока. Остальные УЗО типа B, S, G в быту не используются и мной не рассматриваются.

6) Кнопка «Тест» предназначена для проверки работоспособности устройства путем создания искусственной дифференциальной нагрузки.

7) Схема УЗО. Символом обозначается дифференциальный (суммирующий) орган. Символ I∆> означает орган, реагирующий на превышение дифференциального тока. Символом обозначен исполнительный орган отключения (реле).

На рисунке ниже показаны две разновидности УЗО: электромеханическое и электронное.

Принципиальное отличие электронного УЗО в том, что в нем реагирующим органом является усилитель тока А, схема которого питается от напряжения сети 220В. Она более чувствительна на ток утечки от 10 мА, но ограничена диапазоном рабочих значений, который указывается в техническом паспорте. Поэтому его нужно применять в комплекте с реле РКН.

Преимущество электромеханических УЗО в том, что они работают независимо от величины сетевого напряжения. Особенно это актуально при обрыве общего нуля, когда напряжение может колебаться от 0 до 380 Вольт. Но, их чувствительность начинается с 30 мА.

Параметры, не указанные на корпусе УЗО, написаны в заводском паспорте на устройство:

8) Номинальный неотключающий дифференциальный ток IΔnо(мА)= 0,5IΔn. Он показывает, что диапазон срабатывания УЗО находится в интервале 0,5÷1IΔn.

9) Номинальная наибольшая включающая и отключающая способность Im. Ток, который УЗО способно коммутировать. Для ВД1-63 он составляет 1000А.

10) Номинальная наибольшая дифференциальная включающая и отключающая способность IΔm. То же, что и предыдущий параметр.

11) Диапазон напряжений работоспособности устройства. Актуально для изделий, в которых используется электронная схема. Это интервал, в котором защита выполняет свои функции. Для ВД1-63 он составляет 115-265В. Фактически, это допустимый диапазон работы. Превышение входной величины приведет к повреждению устройства, а снижение – отказу в срабатывании.

Несколько слов об автомате дифференциального тока или дифавтомате. Он сочетает в себе модульный автоматический выключатель и УЗО. Нет принципиальной разницы из чего делать защиту.

Если у вас установлены хорошие автоматы, выполняющие функции, изложенные в первой части статьи, достаточно установить УЗО. Если же они требуют замены, тогда рекомендую ставить дифавтомат, как говорит пункт 7.1.76 ПУЭ:

Обобщим рекомендации по выбору УЗО или дифавтомата.

При выборе варианта «автомат + УЗО»:

• использовать АВ модульного типа. Не применять предохранители. Автоматы старых образцов АЕ-1031, БДС-6320, с электромагнитным (мгновенным) расцепителем можно использовать только в качестве дополнительной защиты, т.к. они дольше срабатывают, а отключение короткого замыкания с наличием тока утечки будет выполнять УЗО, что нежелательно;
• автомат должен иметь характеристику В;
• номинальный ток УЗО должен быть больше номинального тока АВ;
• уставка утечки УЗО =10мА;
• выбирать УЗО типа АС или А . Это относится и к дифавтомату.

При выборе дифавтомата, он должен быть с характеристикой В и величиной утечки 10мА.

Скажу сразу, что такую модель сложно найти. Когда я заказывал его 20 лет назад в Киеве на складе, даже там не нашлось дифавтомата с такими параметрами. Я решил временно взять с характеристикой С16, IΔn=10мА, производства IEK.

Когда мне его привезли, он оказался разборным и состоял из двух частей: модульный автомат на 2 полюса С16 и дифференциальный орган. Эти части соединялись длинными шпильками. Купив нужный двухполюсный автомат В16, мне не составило труда поставить его вместо С16.

Если не хотите связываться с переделкой, а подходящего дифавтомата нет, берите по отдельности автомат и УЗО.

Остальные характеристики дифавтомата смотрите в рекомендациях по выбору защитных аппаратов и УЗО.

При выборе устройств внимательно изучайте их технические характеристики. Советую сделать выборку основных параметров на все предлагаемые модели в виде таблицы. Такой анализ поможет понять, что вам лучше подойдет.

Как работает реле контроля напряжения: что важно обязательно учитывать

Все слышали о том, что у кого-то в многоквартирном доме сгорели телевизор, холодильник, компьютер, лампочки. После этого возникают безрезультатные хождения в энергокомпанию для возмещения ущерба. А кто-то из вас возможно и сам пострадал…

Бывает и хуже: пожар в квартире из-за возгорания электроприбора. Многие догадались по заголовку, что причина заключается в перепадах напряжения питающей сети. Вот несколько примеров из практики.

Из-за аварийной ситуации в сети 6 кВ, возник перекос напряжения на нескольких понижающих трансформаторах 6/0,4 кВ. Трансформаторы питали микрорайон численностью около трех тысяч человек.

В результате перепадов напряжения у жильцов сгорели телевизоры, холодильники, компьютеры и прочие бытовые устройства. Достоверных данных масштабов повреждений нет, т.к. энергоснабжающая компания скрыла всю информацию. Возмещения ущерба никто не получил.

В одной из квартир многоэтажного дома произошел пожар. Он возник в выключенном компьютере, у которого вилка была вставлена в розетку! По сведению соседей, перед этим у них наблюдались скачки напряжения. Возмещения ущерба от энергокомпании и ЖЭК владелец квартиры не получил.

Перепады питания происходят при обрыве (отгорании) нуля в питающей сети. В этих случаях напряжения в квартирах могут «прыгать» от нуля до 380 вольт!

Перепады могут возникать и при удаленном замыкании фазы на землю, которое длительно не устраняется защитными аппаратами.

Промышленностью было разработано защитное реле напряжения, которое настраивается на заданный «коридор» допустимых значений. При отклонении напряжения от нормы оно отключает нагрузку.

При восстановлении энергоснабжения реле с заданной пользователем выдержкой времени включает нагрузку. В таблице 2 показаны основные характеристики некоторых реле напряжения.

Таблица 2

Рекомендую выставлять параметры срабатывания реле:

• нижний уровень 190÷200 В;
• верхний предел 245÷255 В;
• время включения 2÷4 мин.

Рекомендации по выбору реле:

1) Абсолютное быстродействие при повышении напряжения. Требование вызвано тем, что повышенный потенциал негативно влияет на электронику. Если подпрыгнуло его значение, неважно насколько, значит произошла авария в питающей сети.

Чем больше превышение, тем выше вероятность повреждения электроники. Значит нужно быстрое отключение. По этому параметру отличные показатели у реле ZUBR и Vprotector (0,02÷0,05с).

2) Относительное быстродействие при снижении напряжения. Относительное — значит не очень быстрое. Запуск любого двигателя сопровождается пусковыми токами, что приводит к небольшому провалу напряжения. Это длится доли секунды. Чтобы реле не успело сработать, необходима задержка на отключение около 1 сек.

Снижение напряжения более 1÷1,5 сек означает аварию в сети и требует отключения. Длительное снижение порядка 10÷12с нежелательно.

Представим такую ситуацию. В качестве защиты применено реле УЗМ или РН-111 с уставкой нижнего порога срабатывания 190 В. Из-за аварии в питающей сети происходит провал напряжения, например, до 165 вольт, что вызывает пуск таймера на отключение через 10-12 секунд.

После провала напряжения, через две-три секунды автоматически включается холодильник или кондиционер. Но, при таком низком значении электродвигатель компрессора не запускается, а через его обмотки будет идти пусковой ток 5÷6I ном. двигателя. В результате движок уходит в ступор.

Его счастье, если питание не восстановится и РН, досчитав до 12 сек, отключит питание. Если напряжение вернется в норму до этого момента, то реле не отключит питание. В результате, двигатель компрессора остановлен, но продолжает обтекаться большим пусковым током.

Спасает электродвигатель только пускозащитное реле компрессора, обладающее дополнительной задержкой на отключение. Вероятность такого сценария ничтожна. Мне непонятна логика производителей реле напряжения, выбравших большое замедление при уменьшении уровня нижней уставки.

Я бы задал время отключения не больше 1-1,5с. При глубоком снижении напряжения время отключения УЗМ или РН-111 уменьшается до 0,1-0,2с, что оправдывает его назначение. Реле ZUBR и Vprotector так же разбито на две ступени задержки при небольшом и большом снижении напряжения.

Очень быстрое отключение при неправильном выборе защитного автомата может повредить реле. Представьте, что при КЗ напряжение снизилось до нуля, а защитный автомат быстро не отключается.

Реле напряжения начинает отключать КЗ и сгорает, т.к. оно не предназначено для этого. Поэтому, при выборе РН, в первую очередь нужно правильно выбирать защитный автомат, обращая внимание на его быстродействие. Особенно это относится к реле ZUBR или Vprotector, у которых время срабатывания при снижении напряжения меньше 0.03с и 0,02с соответственно.

3) Время включения при восстановлении напряжения. Быстрое восстановление питания после обесточивания так же приводит к отказу пуска компрессорных установок, которые находились в работе до отключения.

Можете сами наглядно убедиться в этом. Выдерните из розетки вилку питания, когда будет работать холодильник, и вставьте ее снова через 2÷3 секунды. Компрессор не запустится. Конечно, сразу же нужно выдернуть вилку питания холодильника.

Объяснение простое, сжатый хладон препятствует пуску компрессора. После отключения нужна пауза 2-3 минуты. Все реле удовлетворяют этому параметру.

4) Пропускная способность по току (мощности). Выбирается по заявленной нагрузке.

5) Возможность настройки порога срабатывания. Все реле имеют регулировку.

Как подключить реле напряжения, какую схему выбрать для безопасной работы

Некоторые консультанты и производители реле напряжения в паспорте рекомендуют схему подключения с использованием УЗО. Например, производитель реле напряжения ZUBR. На схеме ниже, взятой из паспорта первым от источника напряжения L-N показано электромеханическое УЗО.

Я предостерегаю читателя от подобной схемы включения, т.к. у вас может быть электронное УЗО. Тем самым вы оставите его не защищенным от повышенного напряжения.

Однажды на производстве произошел такой казус. Инспекция по пожарной безопасности предписала установить УЗО на все кондиционеры. Приобрели устройства производства ТДМ, поручили установку электрику, находящемуся в штате предприятия.

Он поставил нам устройство, не обратив внимания на полярность фаза-ноль. Делалось это зимой, и до своего кондиционера мне не было дела. Вначале весны я решил проверить работу устройства: нажимаю кнопку Тест, УЗО зарычало, отключило и изнутри пошел дым.

Оказалось, была перепутана полярность подключения, электрик не проверил его при монтаже. Я решил осмотреть устройство. На корпусе нарисована схема механического УЗО. Разобрал, а внутри имеется плата усилителя. Вот и верь этим схемам в китайских устройствах.

Мой вам совет: не искушайте судьбу, ставьте после вводного автомата первым реле напряжения. Оно призвано защищать всю аппаратуру без исключения от перепадов напряжения.

Напоминаю, электронные УЗО или дифавтоматы ограничены по рабочему напряжению. Не забывайте, что перемонтаж до счетчика требует согласования и последующего пломбирования щитка представителем энергоснабжающей компании.

После счетчика можете делать любые изменения схемы. Привожу несколько типовых вариантов схем подключения:

1). Эконом: вводной автомат на лестнице (в доме) чувствительный к КЗ в минимальном режиме, выбранный согласно формул 3-9 части 1 →счетчик→реле напряжения→УЗО→нагрузка.

2). Бюджетный: вводной автомат на лестнице (в доме) загрубленный к КЗ в минимальном режиме, но чувствительный к максимальному току КЗ → счетчик → реле напряжения → дифавтомат или УЗО → отходящие однополюсные автоматы →нагрузки.

Как замерить ток утечки: 3 способа

Активная часть утечки зависит от качества изоляции. Ее создают надрезы и повреждения диэлектрического слоя, плохо заизолированные скрутки и соединения, заштукатуренные в стене, другие дефекты монтажа.

Еще есть естественная утечка. Жилы проводов и кабелей условно представляют обкладку конденсатора. Второй обкладкой является стена, в которую заштукатурен кабель. Изоляция жил проводов вместе с двумя обкладками образуют конденсатор.

Именно поэтому возникает емкостный ток утечки, на который ссылается пункт 7.1.83 Правил устройств электроустановок. Это 10 мкА на 1 метр фазного провода. Величина емкостной утечки в основном зависит от толщины и материала изоляции.

Чем толще изоляция проводов, тем меньше ток утечки. Практически он отсутствует в проводах, проложенных в воздухе, например, при монтаже проовдки в плинтусах.

Существует как минимум три варианта протестировать состояние изоляции домовой проводки.

Способ №1: замер мегаомметром

Это самый простой метод с точки зрения безопасности. Он требует наличия прибора и минимальных навыков его применения. Мегаомметром замеряется только активное сопротивление изоляции.

Этого вполне достаточно для того, чтобы дать заключение о состоянии проводки. Сопротивление должно быть больше 1 МОм. Далее прикидывается длина проложенной в стене электрической магистрали. Умножив ее на 10 мкА, получается емкостный ток или величина утечки.

Способ №2: замер миллиамперметром

Из розеток отключаются все электроприборы, удлинители, выключается все освещение. Выкручиваются лампочки, у которых выключатели со встроенной подсветкой. Затем в щитке отбрасывается и изолируется нулевой вывод проводки.

В фазный вывод врезается миллиамперметр, подается фазное напряжение. Если фаза нигде не объединяется через включенный прибор с нулевым проводником, миллиамперметр покажет значение утечки фазного провода Iут.ф.

Затем включите любой электроприбор, значение утечки увеличится примерно в 2 раза. Это подтверждает правильность замера, т.к. к фазному проводу добавляется нулевой, а утечка удваивается Iут.ф+ Iут.N.

Если она не увеличится, значит, уже имеется связь фазного и нулевого провода. Возможно, вы отключили не все электроприборы. Ток утечки считается по выражению:

Iут.= Iут.ф ≈ (Iут.ф + Iут.N )/2

Этим способом определяется полное значение утечки Iут, учитывающее активную (R) и емкостную (Х) составляющие. По нему можно выбирать УЗО. Метод тоже не для рядового пользователя, т.к. требует навыков работы в действующих электроустановках.

Способ №3: проверка работоспособности схемы заведомо исправным УЗО

Им пользуются, если у вас длина фазного провода не превышает 330-350 метров. Просто поставьте УЗО или дифавтомат на 10 мА, убедитесь в его правильном выборе.

В заключение мое пожелание: не экономьте на своей безопасности. Теперь вы знаете, чем опасен электрический ток и как следует от него защищаться. Желаю удачи в обустройстве домашней электропроводки.

Николай Арцишевский