Как защитить электропроводку от перегрузки и замыкания

Как защитить проводку от перегрузки и короткого замыкания

Главная задача электрика – сделать проводку надёжной и безопасной. В результате аварий может произойти возгорание или людей ударит током. Аварии возникают из-за повышенного тока и коротких замыканий. В результате через проводники протекает слишком большой ток, они греются и на них плавится изоляция, возникает искрение или дуга. В этой статье я расскажу о том, как защитить проводку от перегрузки и короткого замыкания.

Почему перегрузка короткое замыкание опасны — теория

Чтобы понять опасность протекания повышенного тока через провода нужно вспомнить два важных закона физики из курса «электричество и магнетизм». Первый — это закон Ома:

Ток в цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Это значит, что если в цепи малое сопротивление – ток будет большим, а если большое – то маленьким, а также при повышении напряжения ток растёт вместе с ним. Это кажется очевидным, но у новичков часто возникает вопрос «почему замыкание называют коротким? А что бывает длинное?». Вот как раз потому что при коротком замыкании сопротивление замкнутой цепи приблизительно равняется:

где RЛИНИИ — это сопротивление проводников, зависит от их сечения и длинны (R=po*L/S).

r — внутреннее сопротивление источника питания. Если сказать простым языком, то зависит от конструкции если это гальванический элемент, или от сечения провода в обмотке трансформатора. RКОНТАКТ — переходное или контактное сопротивление – его величина зависит от площади касания двух замкнутых проводников.

Также стоит учитывать реактивные индуктивные и емкостные сопротивления, но в бытовой проводке можно опустить этот вопрос.

В результате при замыкании цепи ток ограничен только приведенными выше сопротивлениями, а они в большинстве случаев ничтожно малы (доли Ом, в домашней электросети), даже при сопротивлении 1 Ом при напряжении в 220В в цепи будет протекать ток 220В, против вашей проводки рассчитанной обычно на 16-40А. А на практике ток короткого замыкания составляет сотни и тысячи ампер!

Второй закон, о котором нужно сказать — это закон Джоуля-Ленца, в учебниках о нём сказано:

Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивления участка.

Что это значит? То, что, чем больше сопротивление проводника или ток через него – тем больше тепла выделится на нём. То есть когда через провода протекает ток – они греются. У каждого проводника есть определенное сопротивление.

Чтобы проводник не перегревался подбирают нужное сечение под определенный ток. Чтобы жила не грелась — тепло должно рассеиваться в окружающую среду, рассеивается оно тем быстрее, чем больше площадь, с которой оно рассеивается.

В связи с этим тонкие провода под большой нагрузкой начинают греться и становятся горячими, а толстые – успевают отдать тепло наружу, и их температура остаётся почти неизменной. Если температура проводника будет слишком высокой, вплоть до покраснения жилы – изоляция оплавится.

Сечение проводника — первый шаг к защите от перегрузки

Вы наверняка знаете, что под каждую нагрузку выбирают провод или кабель с жилами определенного поперечного сечения, например, для оценки правильности выбора сечения жил популярного кабеля марки ВВГ-НГ-ls используют таблицу 1.3.4 из ПУЭ. В ней описаны требования для проводов и кабелей с резиновой или поливинилхлоридной (ПВХ) изоляцией. Также она учитывает способ прокладки и количество проводников.

Так как проводники выбирают с запасом, то электрики руководствуются простым правилом: для розеток провод 2.5 мм², а для освещения – 1.5 мм². В большинстве случае этого достаточно.

Согласно этой таблице вы проверяете расчетные значения сечения и выдержат ли жилы такую плотность тока без перегрева и других неприятностей.

Итак, первым шагом к защите от перегрузок является прокладка хорошей проводки из медного кабеля типа ВВГ-НГ-ls или NYM. При этом учтите, что при покупке кабельных изделий «на рынке» вас может ждать продукция, изготовленная не по ГОСТ, а это значит, что реальное сечение, скорее всего, будет меньше указанного. В результате получается, что вроде бы и кабель проложили «какой надо», но в результате соединения отгорают, жилы греются, а изоляция плавится.

Защитная аппаратура

Автоматический выключатель – это основной коммутационный аппарат для защиты проводки от перегрузки и коротких замыканий. В народе их называют автоматами и ошибочно «пакетниками» (что в корне неверно). О том как он устроен мы рассказывали в статье Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Главное, что нужно запомнить – автоматический выключатель защищает КАБЕЛЬ, ШНУР или ПРОВОД от возгорания или перегорания, но никак не оборудование или людей.

Если кратко, то в автоматическом выключателе есть два расцепителя – электромагнитный и тепловой. Электромагнитный срабатывает при сильном превышении тока (в единицы и десятки раз больше номинального тока), например, при коротком замыкании, а тепловой при незначительной перегрузке, например, на 20-50%.

Таким образом если вы включите много электроприборов – нагреется тепловой расцепитель, это биметаллическая пластина, которая при нагреве изгибается. Изгибаясь она приведет в движение механизм отключения автоматического выключателя, таким образом цепь обесточится.

Электромагнитный расцепитель – это соленоид внутри которого есть сердечник. При протекании большого тока – соленоид выталкивает сердечник и приводит в движение механизм отключения. Это своего рода реле тока.

От правильности выбора номинала и типа время-токовой, характеристики зависит безопасность его использования.

Номинальный ток автоматического выключателя выбирают исходя из пропускной способности самого слабого места в проводке. Например, какой бы вы кабель не проложили на розетки, посмотрите, что на ней написано, в большинстве бытовых розеток вы увидите 16 ампер, а иногда и 10 ампер.

Поэтому и номинал автоматического выключателя выбирают на 16А. Если допустим вы решили поставить автомат с номинальным током в 32А, исходя из соображений «розеток же несколько, да и кабель выдержит, он же 2,5-4 мм²», то при подключении в одну розетку через удлинитель обогревателя и фена – через неё пойдёт ток больше 16А, в результате её контакты начнут греться, а корпус плавится.

Если вы вовремя не отключите приборы – то, нагреваясь, контакты покроются нагаром, части корпуса оплавятся, а металлические шинки, удерживающие вилку, расширятся и контакт ослабнет. Из-за чего контактное сопротивление возрастёт и нагрев будет происходить еще интенсивнее, розетка начнет искрить и дымится, вплоть до возгорания обоев или стен, в которых она установлена.

Время-токовая характеристика, если говорить простыми словами, то это характеристика, которая показывает как быстро отключится автомат в случае перегрузки. В домашнем электрощите зачастую используют автоматы класса B и C.

Второе правило – устанавливайте автоматические выключатели с номинальным током, не превышающим самое слабое звено в электропроводке. Если вам нужно чтобы больше потребителей могли одновременно работать – делите розетки на группы в каждой комнате и прокладывайте к ним отдельный кабель (радиальная схема разводки).

Дифференциальная защита от утечек

И по сей день обыватели, установив УЗО почему-то считают, что оно защитит от перегрузки или короткого замыкания, это также ошибочно.

УЗО – устройство защитного отключения, создано для защиты при утечке тока. Это нужно для: защиты человека при случайном касании токопроводящих частей под напряжением (оголенные провода, корпус поврежденного электроприбора), а также утечки тока на заземленные корпуса, трубопроводы, элементы строительных конструкций и прочего.

УЗО отслеживает сколько тока прошло по фазному и сколько по нулевому проводнику, если есть разница между проводами – значит произошла утечка и силовые контакты размыкаются.

Таким образом обеспечивается безопасность людей, а также снижение риска дальнейшего развития утечки до короткого замыкания, при повреждениях изоляции, что особенно важно в деревянном доме, например.

Другой тип защитных приборов – дифавтомат, совмещает в себе функции УЗО и автоматического выключателя. На рисунке ниже вы видите, как отличить дифавтомат (слева) от УЗО (справа), отличия на схеме и в маркировке.

УЗО и дифавтоматы всегда выполняются в двухполюсном или четырёхполюсном виде однофазных и трёхфазных цепей соответственно. Согласно ПУЭ п. 1.7.80, должны использоваться только если есть заземление, то есть в двухпроводной сети их использовать запрещено. Однако это спорный вопрос в этой статье рассматривать не будем.

Ограничитель мощности

Следующий прибор отключает нагрузку в случае превышения мощности. Это Реле ограничения мощности. Примером такого устройства является однофазный ОМ-110 или трёхфазный ОМ-310, есть и другие модели – эти приведены просто для примера.

Хоть это устройство и не является по своей сути защитным и его используют в большей степени энергосбытовые или сетевые компании для контроля и ограничения потребления электроэнергии, свыше установленной в нормальной или уменьшения этой величины в аварийной ситуации. Изделие отслеживает потребляемую мощность и в случае её превышения отключает потребителя.

Тем не менее устройство не допустит перегрузок электропроводки если вы правильно установите параметры его работы. Если вам интересно узнать подробнее о таких устройствах – пишите в комментариях и мы обязательно о них расскажем.

Заключение – 3 правила чтобы не было КЗ и перегрузок

Безопасность и долговечность работы электропроводки лежит на трёх китах:

1. Правильный выбор сечения кабельных изделий.

2. Установка автоматических выключателей и других приборов защиты нужных номиналов. Покупайте их только в сертифицированных магазинах, чтобы не нарваться на подделку, отдавайте предпочтение таким брендам, как ABB, Schneider Electric, а из более дешевых — отечественный КЭАЗ (г. Курск).

3. Правильная эксплуатация электрообрудования.

Под «правильной эксплуатацией» я имею в виду:

1. Своевременную замену и протяжку клеммников электроустановочных изделий — автоматов, УЗО, выключателей света, розеток.

2. Рационального распределения нагрузки по розеткам — не вставляйте в тройники и удлинители мощные электроприборы, таким образом вы можете перегрузить розетку или кабель, который её питает (смотрите – Почему опасно использовать тройники и удлинители).

3. Аккуратное обращение с электроприборами — не допускайте попадание воды, металлических предметов внутрь бытовой техники, чтобы не произошло замыкание. Ведь даже если автоматы и кабель установлены хорошие нужно помнить, что автоматы иногда залипают или срабатывают медленно, в результате чего отгорают соединения в распредкоробках.

4. При ремонте приборов и монтаже или обслуживании проводки используйте качественную изоляцию, которая хорошо липнет или термоусадочные трубки. Избегайте скруток — соединяйте провода пайкой, сваркой, гильзованием или клеммниками. Таким образом вы избежите коротких замыканий в результате плохой изоляции или нагрева соединений в распределительных коробках.

Как избежать перегрузки электрической цепи?

Электроэнергия значительно облегчает жизнь современного человека. Но не все люди правильно оценивают опасность электрического тока. Статистика несчастных случаев электротравматизма и пожаров наглядно это подтверждает.

Что такое перегрузка электрической цепи?

Протекание электрического тока по проводникам сопровождается выделением тепла. Этот процесс описан законом Джоуля — Ленца.

В работе электроприборов всегда должен соблюдаться баланс между выделенным теплом от проходящего тока и возможностями электрической схемы поддерживать свою работоспособность при нагреве.

Ухудшения такого равновесия опасны потерей изоляционного слоя электропроводки, бытовых приборов, являются причинами пожаров, несчастных случаев. Под термин перегрузки электросхемы попадают режимы работы, связанные с нарушениями теплового баланса.

Читайте также:  Как очистить инструмент от засохшего цементного раствора

Принципы выполнения домашней электропроводки

Электроэнергия поступает в квартиру через вводной распределительный щиток. От него через приборы защиты и учета подводится к потребителям:
лампам освещения через выключатели;
розеткам;
приборам обогрева, другим устройствам.
Для передачи электрического тока используются провода, которые изготавливаются из различных металлов (алюминий, медь, сталь и их сплавы) с отличающимися поперечными сечениями, способами изоляции. Каждый металл обладает индивидуальный электропроводностью.
Медь лучше алюминия и стали поводит электричество, меньше нагревается. Поэтому провода из нее с поперечным сечением 1,5 “квадрата” (мм2) отлично справляются с нагрузками, предназначенными для алюминиевой проводки 2,5 “квадрата”. Они прочнее, лучше выдерживают механические изгибы и нагрузки.
До недавнего времени вся проводка в квартирах обычно выполнялась двухпроводной схемой алюминиевыми проводами. Использовались только фазный и нулевой провод, последний заземлялся за выходом из квартиры.
В течение последних десятилетий требования безопасности ужесточились, происходит переход на трехпроводную схему с обязательным добавлением контура заземления, который именуют PE-проводником, маркируют зелено-желтым цветом. Фазный провод маркируют индексом “L”, а нулевой — “N”. Их обычно монтируют с маркировкой L — белым, а N — синим цветом.

расветка лектрического проводника

Защиты домашней сети от перегрузки

В обычных условиях заземляющий проводник не работает. Он отводит на потенциал земли только те токи, которые возникают при нарушениях электропроводки посредством подключения устройств с защитным отключением (УЗО).

устройство защитного отключения

При увеличении подключенных приборов возрастает нагрузка на электросхему. В ней начинают циркулировать большие токи, создающие повышение тепловыделения. При подходе их к критическим значениям происходит снятие напряжения отключениями защитных устройств с тепловыми расцепителями. Их устанавливают в автоматические выключатели, дифавтоматы и некоторые другие устройства.

Возникающие в схеме короткие замыкания сопровождаются выделением тепла огромных величин, способных в короткое время расплавить металл проводников. Для их отключения используются быстродействующие автоматические выключатели.

Последствия нарушений электропроводки и защитных автоматов
Нарушения электропроводки довольно часто вначале возникают незаметно, скрыты от глаз. Причины их появления разнообразны: от заводских дефектов до ошибок монтажа, нарушений правил проекта, эксплуатации.
Возгорания изоляции приводят к пожарам, электротравмам, поломкам сложного оборудования.

Рекомендации для защиты от перегрузки электрической цепи

Последствия неисправной электропроводки устраняются защитными отключениями, но любая аппаратура обладает определенным ресурсом, требует грамотного обслуживания. При длительной эксплуатации и частых срабатываниях пружины автоматов могут ослабнуть, а контакты — привариться. Защиту нельзя бездумно блокировать, загрублять, исключать из работы.

Частые срабатывания автоматических выключателей или перегорания предохранителей свидетельствуют о перегрузке электрических цепей. Ухудшение изоляции проводов создает их нагрев и дополнительные потери электроэнергии.

Ежегодная проверка работоспособности защитных устройств и электропроводки поможет определить возникающие в системе неисправности, убережет от многих неприятностей.

При частом пользовании тройниками или удлинителями следует заменить их установкой стационарных розеток, подключенных от щитка до нового места отдельной линией с защитами.

Электрические провода, удлинители и шнуры опасно прокладывать под коврами, линолеумом, напольными покрытиями.
При нагреве розеток и выключателей нужен их внутренний осмотр электриком.

Принципы расчета электропроводки

Уменьшение сечения у проводника занижает его нагрузку и повышает нагрев.

Использование скрытой проводки ухудшает ее теплоотдачу.

Предварительную оценку проводов можно выполнить по плотности тока, выражаемой отношением действующей величины тока в амперах к площади сечения в миллиметрах квадратных. Для меди она не должна превышать 6 A/мм2 в скрытой проводке и 10 A/мм2 — для открытой. У алюминиевых проводов показатели составляют 4 A/мм2 и 6 A/мм2 соответственно.

Размер нагрузки определяется суммированием всех мощностей потребления включенных в сеть электроприборов с учетом периодичности их работы или замерить токоизмерительными клещами под нагрузкой.

Правильно рассчитанная, спроектированная и смонтированная схема электроснабжения квартиры исключает перегрузку проводов и обеспечивает длительную, безопасную эксплуатацию электроприборов.

Как защитить электропроводку.

Существует много видов защиты и автоматического регулирования электрической сети. Главное назначение защиты – оградить проводку от перегрузки и короткого замыкания. Задача автоматического регулирования электрической сети – следить за основными параметрами сети. При критических изменениях отключить и включить когда параметр будет в норме. Либо переключить на питание с другого места, где эти параметры в норме. Хочу рассказать об основных видах автоматики этого типа. В общих чертах, не вдаваясь в технические подробности. Речь пойдёт об автоматике разработанной преимущественно для жилых помещений. Разных времён и производителей.

«Сгорел предохранитель». «Пробка» сгорела, жучка поставил». Забытые слова. В магазинах, пожалуй, таких керамических предохранителей уже не найдёте. Хотя их ещё можно увидеть установленными в квартирных и подъездных щитах.

В случае неисправности надо со свечкой выкручивать пробку, менять вставку. Если не оказалось запасной вставки или остались только сгоревшие, искать провод для жучка. А жучки немало горя принесли (пожары, приведённая в негодность техника, выгоревшие провода даже удар электрическим током).

Прогресс не стоит на месте. Начали выпускать «ПАР» – предохранитель автоматический резьбовой и ПА (предохранитель автоматический). Автоматические пробки начали вытеснять керамические предохранители. Появилось выражение «выбило пробку».

Надёжность выросла. Да и эксплуатировать проще. В случае перегрузки выключаем лишнее и нажимаем на кнопку. Если КЗ (короткое замыкание) кнопка не фиксируется, выскакивает назад. Свет не включается – вызываем электрика.

Прошло некоторое время. Изобрели автоматические выключатели. Вот как они первоначально выглядели. Увеличились срок службы и надёжность.

В настоящее время автоматические выключатели выглядят так. Усовершенствовалось устройство, характеристики. Уменьшились габариты. Автоматы разных производителей, выполненные в модульном исполнении, легко заменяются в случае выхода из строя.

Назначение автоматического выключателя защитить проводку от перегрузки и короткого замыкания. А как защитить человека от поражения электрическим током? Появились дифференциальные автомат ы, более правильно – выключатель дифференциального тока.

Выключатель дифференциального тока, ещё его называют УЗО (устройство защитного отключения). Его функция защита человека от поражения электрическим током.

В общих чертах, не вдаваясь в технические подробности, УЗО работает так:

Вариант с двухпроводной проводкой, назовём её старого типа, без заземления. В розетку включен бытовой прибор в металлическом корпусе. Пока нет утечек тока (на корпусе отсутствует напряжение). Всё работает как обычно.

По какой либо причине появилась утечка тока (на корпусе есть напряжение). Человек взялся за корпус и получил удар электрическим током. В зависимости от установленной защиты сети, возможен смертельный исход. Установленное УЗО автоматически отключит электричество при прикосновении человека к корпусу, находящемуся под напряжением. Током отключения (правильно дифференциального током) УЗО можно добиться того, что человек даже не почувствует удара электрическим током.

Вариант с трёхпроводной проводкой, назовём её нового типа, с заземлением. Аналогичная ситуация: В розетку включен бытовой прибор в металлическом корпусе. Пока нет утечек тока (на корпусе отсутствует напряжение). Всё работает как обычно.

Если по какой либо причине появилась утечка тока (на корпусе есть напряжение). УЗО не ждёт, когда человек прикоснётся к корпусу и получит удар электрическим током, автоматически отключит электричество при появлении утечки.

А если на ввод дома, квартиры поставить УЗО с большим током отключения он будет выполнять противопожарную функцию. При протекании тока выше определённой силы (назовём её критической силой тока) возникает опасность возгорания. УЗО автоматически отключит электричество при появлении утечки меньшей по величине, чем критическая. Этим пожар будет предотвращён.

Выключатель дифференциального тока (УЗО) защищает человека от поражения электрическим током. Автоматический выключатель защищает проводку от перегрузки и короткого замыкания. Обе эти функции выполняет автоматический выключатель дифференциального тока ( дифференциальный автомат ).

Некоторые дифференциальные автомат ы имеют защиту от повышенного напряжения сети. При повышении напряжения сети выше, например 265 вольт, дифференциальный автомат отключится. Бытовая техника включённая в сеть не успеет потерять работоспособность. Включить дифференциальный автомат, после того как напряжение будет нормальным, вам надо самостоятельно. В случае, если вы уехали надолго, сделать это некому. А в холодильнике находятся продукты, они пропадут. Но согласитесь, это меньшая потеря, чем сам холодильник и остальная техника.

Для того, что бы этого не случилось такой ситуации с холодильником, существует устройство защиты многофункциональное или реле напряжения (разные производители выпускают подобную автоматику под разными названиями).

Для примера возьмём реле напряжения РН-111М. На фото оно выделено красным прямоугольником.

Индикатор на реле напряжения показывает включено или выключено напряжение в данный момент. Наглядно видно значение напряжения. Назначение реле – отключение нагрузки при недопустимых бросках напряжения в сети. После того как напряжение в сети станет нормальным включит автоматически.

Повышенное (максимальное) напряжение опасно для всех бытовых приборов. Многим видам бытовой техники, например тому же холодильнику, вредно и пониженное (минимальное) напряжение. Для этого реле напряжения можно настроить по максимальному и минимальному напряжению.

Бывают ситуации, когда броски напряжения кратковременные. Кому понравится частое включение/отключение? Тот же холодильник от частых включений/отключений может выйти из строя. Для того, что бы этого не случилось, в реле установлено реле времени с регулируемой задержкой на включение.

Довольно распространенный случай. Дом (коттедж) подключён к трёхфазной сети (поступает 380 вольт). Потребители (всё, для чего нужно электричество) однофазные (на 220 вольт). Для получения 220 вольт подключается одна фаза и ноль. Только вот не на всех и всегда фазах нормальное напряжение. Но всегда есть самая «лучшая» фаза, наиболее точная по параметрам. Вот наглядный пример.

Для выбора «лучшей» существуют автоматические переключатели фаз. К переключателю подведено 3-х фазное напряжение питания, а на выходе его однофазное напряжение с «лучшей» фазы. Электронная схема переключателя контролирует напряжение на выходе, и как только оно выходит за пределы установленных значений, выход переключателя подключается к другой фазе.

Переключатели фаз выпускаются разными производителями. На фото, для примера, схема с электронным переключателем фаз ПЭФ-301 ( он выделен красным прямоугольником). Кроме выбора фазы он обладает функциями реле напряжения РН-111М, о которых рассказано выше.

Вот немного о защите и автоматическом регулировании различных параметров электрической сети. Об автоматике можно много рассказывать. Немного о выборе нужного вам оборудования .
У нас в Перми большой выбор автоматики по функциям, производителям, цене и качеству. Обратитесь к специалисту. Только специалист знает какая вам нужна автоматика. Подберёт по цене и качеству, с необходимыми вам функциями. Правильно рассчитает по характеристикам и соберёт схему. Многое из выше перечисленного обязательно к применению.

Здоровье, жизнь, сохранённое имущество дороже потраченных на автоматику средств. Учёные и производители постоянно работают над усовершенствованием техники. Может не стоит возвращаться к пройденным этапам:

Хотел добавить к этим аппаратам защиты керамический предохранитель. Но у себя не нашёл, выбрасываю сразу после замены. Советую так же сделать тем, у кого они ещё установлены. Поменяйте, хотя бы на автоматические выключатели. Н агрузки в быту выросли. Раньше квартирную проводку рассчитывали на 2 Киловатта, сейчас в новостройках рассчитывается на 15.

Немного выдержек из статистики и правил по пожарной безопасности . Взято с http://www.2pb.ru/informa

Читайте также:  Соль в бетон и раствор: зачем добавляют и сколько нужно?

Сведения о пожарах и их последствиях по данным МЧС за первое полугодие 2014 года

Общие сведения. Основные причины пожаров:

Неосторожное обращение с огнем 24673.

Нарушение правил устройства и эксплуатации электрооборудования и бытовых электроприборов 20559.

И ещё одна выдержка:

Лица, ответственные за нарушение требований пожарной безопасности, иные граждане за нарушение требований пожарной безопасности, а также за иные правонарушения в области пожарной безопасности могут быть привлечены к дисциплинарной, административной или уголовной ответственности в соответствии с действующим законодательством.

Ремонт в квартире проводится относительно регулярно. А электропроводку никто не осматривает. Резьбовые соединения не протягивают. Ремонтируют проводку не всегда специалисты. Защита не тестируется. В результате могут оказаться такие вещи:

Что могло произойти, если бы не стали менять проводку, не трудно догадаться. Эти соединения взяты с двух распределительных коробок и двух розеток в одной комнате трёхкомнатной квартиры.

Электричество безопасно если соблюдать правила устройства и эксплуатации электрооборудования. Не перегружайте проводку. Во время делайте реконструкцию. Нужно правильно пользоваться изобретениями.

Защита кабеля от перегрузок

Ситуации, когда нарушается тепловой баланс в системе электроснабжения, называют перегрузкой электросхемы. В норме протекание тока сопровождается выделением небольшого количества тепла, при этом система электроснабжения сохраняет нормальную работоспособность. Сильное повышение температуры провоцирует воспламенение изоляции, замыкание и пожар. Перегрузка может возникнуть из-за неправильного подключения, эксплуатации или повреждения токопроводящих кабелей

Суммарный ток, проходящий по проводам, превышает максимально допустимое значение и жила накаляется. Температура нагрева зависит от сечения жилы – чем меньше этот показатель, тем выше будет плотность тока. Например, кабель сечением 10 мм2 при максимальных нагрузках лишь слегка нагреется, а кабель в 1 мм2 сгорит за считанные минуты.

Защита сети от перегрузки

Хуже всего перегрузку сети переносят кабели с пластиковой изоляцией и трубы из аналогичного материала, при помощи которых монтируется система электроснабжения объекта. Трубы из винилпласта более устойчивы к возгораниям, поэтому их используют гораздо чаще. В загородных жилых домах перегрузки сети представляют серьезную опасность жизни людей. Как правило, все имеющиеся бытовые и осветительные приборы запитываются от одной сети, а предохранители рассчитаны на воздействие тока короткого замыкания или отсутствуют вовсе.

Сама по себе единоразовая перегрузка не так опасна, как короткое замыкание. Однако постоянные перегрузки провоцируют многочисленные повреждения изоляционного слоя, что рано или поздно станет причиной замыкания клемм и воспламенения проводов. Явным признаком частых перегрузок в домашней сети электроснабжения является частое срабатывание автоматических выключателей или перегорание предохранительных устройств. Чтобы избежать подобного сценария, рекомендуется придерживаться простых правил:

  • Ежегодно осуществлять проверку целостности электропроводки и работоспособности предохранительного оборудования;
  • Ограничивать использование удлинителей, тройников и других подобных устройств. Вместо этого можно установить несколько дополнительных розеток, подключенных к щитку отдельной линией;
  • Не прокладывать кабели и провода под ковровыми покрытиями, линолеумом и другими легковоспламеняющимися напольными покрытиями;
  • Если один или несколько выключателей постоянно нагреваются и чувствуется запах паленой пластмассы, элемент следует заменить, предварительно отключив электричество. Во избежание поражения током лучше всего доверить выполнение подобных работ специалистам.

Хорошую защиту от перегрузки обеспечивают магнитные пускатели с тепловым реле и автоматические выключатели, оснащенные тепловыми расцепителями. Такие устройства надежно защищают сеть от перегрузок, однако не обеспечивают достаточный уровень безопасности при коротком замыкании. Поэтому в комплекте с ними рекомендуется устанавливать плавкие предохранители. В продаже имеется много автоматических выключателей комбинированного типа, в которых присутствуют электромагнитные и тепловые расцепители.

Такие устройства обеспечивают одновременную защиту от перегрузок и замыканий.

Расчет электрической проводки

Чтобы избежать перегрузок сети, на этапе монтажа проводки в помещении важно правильно рассчитать будущую нагрузку на сеть. Для этого нужно суммировать мощность энергопотребления всех имеющихся электроприборов с учетом периодичности их эксплуатации. Также нужно помнить о том, что кабель со слишком маленьким сечением не выдерживает больших нагрузок и имеет высокую скорость нагрева. Не менее опасна так называемая скрытая проводка – провода греются сильнее тех, которые проложены поверх стен.

Схема электроснабжения квартиры или частного дома должна быть составлена с учетом всех розеток, бытовых и осветительных приборов. Проводка, смонтированная таким образом, будет надежно защищена от коротких замыканий и перегрузок.

Скачки напряжения – не беда, если в щиток вмонтирована надежная защита

Конструктивное несовершенство электрических сетей является основной причиной резких скачков напряжения. Предугадать время очередного перепада невозможно. Единственное, что мы можем сделать для предотвращения неприятных последствий – это заранее обезопасить электрических потребителей в своем доме. В этой статье мы расскажем, как и чем защитить сеть квартиры и дома.

Что спасет от скачка напряжения

Защита от перепадов напряжения возможна при помощи разных типов защитных устройств. Мы поговорим о самых распространенных. Это реле контроля напряжения (РН) и бытовые стабилизаторы.

Реле защиты от скачков напряжения

Защита дома от скачков напряжения с помощью РН рекомендуется в тех случаях, когда напряжение в сети устойчиво, а его заметные скачки редки. РН представляет собой устройство, способное считывать параметры электрического тока и разрывать электрическую цепь в тот момент, когда показатели выйдут за пределы заданного диапазона. После того, как показетели в общей сети нормализуются, устройство автоматически замкнет цепь и возобновит питание потребителей. Функция возобновления питания через заданный промежуток времени (с задержкой), встроенная в реле напряжения 220в для дома, помогает продлить срок службы некоторых бытовых устройств, холодильников и т.п.

РН обладают небольшими габаритами, сравнительно низкой стоимостью и хорошим быстродействием. К недостаткам РН можно отнести их неспособность сглаживать колебания электрической энергии. Для максимальной защиты всех потребителей потребуется установить сразу несколько устройств.

Современные модели РН бывают трех типов:

1. Стационарное реле, встраиваемое в электрический щиток дома или квартиры.

2. Реле для индивидуальной защиты одного потребителя.

3. Реле индивидуальной защиты нескольких потребителей.

Если с эксплуатацией реле второго и третьего типа все практически ясно, то РН первого типа имеет более сложную конструкцию, а его установка требует определенных знаний. Подобные устройства монтируются на входе в помещение, так выполняется защита от скачков напряжения в сети всего домашнего электрооборудования.

Выбор РН

Выбирая реле, чтобы защитить домашнюю сеть, достаточно знать номинал электрического тока, который способен пропускать через себя вводной автоматический выключатель. Если, к примеру, пропускная способность выключателя равна 25А (что соответствует потребляемой мощности – 5,5 кВт), то рабочие характеристики РН должны быть на ступень выше – 32А (7 кВт). Если выключатель рассчитан на 32А, то реле должно выдерживать ток в 40 – 50А.

Я для такого случая взял реле на 40 А, при вводном автомате 25/32 (стоит первый, но уставка увеличится).

Некоторые люди выбирают марку РН, опираясь на суммарную потребляемую мощность. Это не совсем правильно. Ведь реле, способное выдерживать ток в 32А, может спокойно работать как при нагрузке в 7 кВт, так и при гораздо большей мощности потребления. Только во втором случае в рабочую схему РН необходимо встраивать специальный магнитный контактор. Но об этом в следующем разделе.

Установка РН

Стандартная схема установки РН в распределительный щиток показана на рисунке. Это наиболее простая защита от скачка напряжения.

Как видим, все просто: реле контроля устанавливается сразу после электрического счетчика и подключается к фазному проводу, через который осуществляется электроснабжение всего дома. При скачке за пределы выставленного (регулируемого) диапазона реле отсоединяет внешнюю питающую сеть от внутренней электропроводки, и выполняется защита от скачков напряжения в квартире и в доме.

РН, вмонтированное в панель щитка, занимает минимум пространства на DIN-рейке.

Если мощность потребителей домашней сети даст в сумме 7 кВт и более, производители настоятельно рекомендуют встраивать в рабочую схему РН дополнительный электромагнитный контактор. Хотя, надежный контактор в общей схеме никогда не станет лишней деталью, смотрим следующий комментарий:

К любому реле лучше ставить контактор, хоть производители и пишут, что РН выдерживает большие токи. Контактор имеет большие контакты и меньшее сопротивление.

Это устройство помогает разгрузить контакты РН, самостоятельно разъединяя силовую линию от общей сети бытовых потребителей. Реле контроля, в момент недопустимого перенапряжения, лишь подает команду на отключение. После этого электромагнитная катушка контактора разъединяет силовые контакты, соединяющие внешнюю и внутреннюю сети. Схема подключения в этом случае будет следующей:

Защита от скачков напряжения 220в

Для того чтобы РН смогло принести пользу своему владельцу, его рабочие параметры (пределы допустимых напряжений и время задержки возобновления питания) необходимо правильно отрегулировать. Если в рабочей схеме используется одно РН, то устанавливать пределы допустимых значений следует, ориентируясь на характеристики бытовой техники, чувствительной к перепадам. Наиболее чувствительным и дорогостоящим оборудованием является аудио- и видеотехника. Диапазон допустимых значений напряжения для нее составляет 200 – 230В.

Никто и не говорит, что надо при плюс-минус 15В выключаться. Есть диапазон предельно допустимых отклонений в 10%, его большинство приборов должно выдерживать. Ставить нужно, исходя из этого, примерно 190В-250В. Хотя, с нашим состоянием сетей, особенно в частном секторе ожидаемо все. Так что разумная осторожность не повредит.

Для того чтобы обеспечить максимально надежную защиту всех потребителей, следует использовать электрическую схему с несколькими реле. Рабочая схема защиты, включающая несколько РН, позволяет разбить потребителей по группам – в соответствии с их чувствительностью к перенапряжению:

  1. К первой группе относится аудио- и видеотехника (допускаемые значения напряжения – 200 – 230В);
  2. Ко второй можно отнести бытовую технику, оснащенную электрическим двигателем: холодильники, кондиционеры, стиральные машины и т. д. (допускаемые значения – 190 – 235В);
  3. Третья группа – это простые нагревательные приборы и освещение (допускаемые значения – 170 – 250В).

Каждая группа потребителей подключается к своему РН. В такой схеме рабочие параметры каждого реле настраиваются индивидуально.

Время задержки возобновления питания должно соответствовать эксплуатационным требованиям, предъявляемым к бытовой технике. Для некоторых холодильников, к примеру, рекомендуемая задержка равняется 10 минутам.

Защита трехфазной сети с помощью РН

Если электроснабжение вашего дома осуществляется через трехфазную систему, то на каждую фазу целесообразно устанавливать отдельное реле контроля.

Стабилизаторы напряжения

Если в вашем доме наблюдаются постоянные скачки напряжения, то РН будет срабатывать несколько раз в сутки, обесточивая весь дом. Поэтому в таких случаях рекомендуется менее простой, более дорогой, но и более практичный способ защиты домашней электроники. Состоит он в применении стабилизаторов – устройств, сглаживающих скачки напряжения во внешней сети, выдавая на выходе постоянный показатель 220В.

По типу подключения различают два вида стабилизаторов: локальные (которые подключаются к розетке, защищая от одного до нескольких потребителей) и стационарные (подключаемые к вводному силовому кабелю и осуществляющие защиту всех потребителей домашней сети). Локальные стабилизаторы следует использовать для защиты наиболее чувствительной бытовой техники. Их можно эксплуатировать в комплекте со стационарным РН.
Стационарные стабилизаторы представляют собой сложные устройства, которые не только сглаживают перепады напряжения во всей бытовой сети, но и способны спасти дорогую технику, автоматически отключая питание потребителей при перегрузке и достижении критических значений.

Читайте также:  Способы заточки спиральных сверл. Как затачивать сверла?

Устанавливать стационарные стабилизаторы крайне рекомендуется, если значение напряжения несколько раз в сутки выходит за пределы 205…235В (это можно определить с помощью обыкновенного тестера).

Как выбирать стабилизатор

Выбирать стабилизатор следует, исходя из суммарной мощности домашних потребителей. Устройство обязательно должно обладать приличным запасом мощности.

Запас по мощности должен быть в 2 раза больше, чем существующие потребности. То есть стабилизатор мощностью 10 кВт рассчитан на половину реальной нагрузки (5кВт) при минимальном внешнем напряжении – 150 вольт (т.е. при большом падении). Это следует учитывать при выборе.

Стабилизатор напряжения в щиток: установка

Устанавливать стабилизатор рекомендуется вблизи силового щитка в соответствии со следующей схемой.

Защита трехфазных сетей с помощью стабилизатора

Сразу скажем, что трехфазные стабилизаторы призваны защитить исключительно трехфазные потребители. Если же к вашему дому подходит трехфазное питание, то для создания устойчивого напряжения во внутренней сети целесообразно устанавливать на каждую фазу отдельный однофазный стабилизатор.

Подобный подход позволит существенно снизить ваши затраты (3 стабилизатора мощностью 5, 7 и 10 кВт всегда дешевле одного устройства, рассчитанного на 30 кВт). К тому же, при просадке напряжения на одной из фаз, трехфазное устройство обесточит весь дом. Это конструктивная особенность стабилизатора, ориентированного на защиту трехфазных электродвигателей.

Обсудить особенности выбора и эксплуатации стационарных стабилизаторов вы можете, посетив соответствующий раздел нашего форума. Если вам интересно поделиться личным опытом установки реле контроля напряжения в паре с контактором, то на этот случай у нас тоже найдется подходящая тема. А видео, подробно описывающее монтаж щитка и распределительной коробки, поможет вам подключить квартиру к системе электроснабжения в соответствии с общепринятыми правилами электромонтажных работ.

Короткие замыкания, перегрузки, переходные сопротивления. Меры противопожарной безопасности

Что такое короткое замыкание и из-за чего происходят короткие замыкания

Короткие замыкания в электропроводке чаще всего происходят из-за нарушения изоляции токопроводящих частей в результате механического повреждения, старения, воздействия влаги и агрессивных сред, а также неправильных действий людей. При возникновении короткого замыкания возрастает сила тока, а количество выделяющейся теплоты, как известно, пропорционально квадрату тока. Так, если при коротком замыкании ток увеличится в 20 раз, то выделяющееся при этом количество тепла возрастет примерно в 400 раз.

Тепловое воздействие на изоляцию проводов резко снижает ее механические и диэлектрические свойства. Например, если проводимость электрокартона (как изоляционного материала) при 20 °С принять за единицу, то при температурах 30, 40 и 50 °С она увеличится в 4, 13 и 37 раз соответственно. Тепловое старение изоляции наиболее часто возникает из-за перегрузки электросетей токами, превышающими длительно допустимые для данного вида и сечений проводников. Например, для кабелей с бумажной изоляцией срок их службы может быть определен по известному «восьмиградусному правилу»: превышение температуры на каждые 8 °С сокращает срок службы изоляции в 2 раза. Тепловому разрушению подвержены и полимерные изоляционные материалы.

Воздействие влаги и агрессивных сред на изоляцию проводов существенно ухудшает ее состояние из-за появления поверхностных токов утечки. От возникающего при этом тепла жидкость испаряется, а на изоляции остаются следы соли. При прекращении испарения ток утечки исчезает. При неоднократном воздействии влаги процесс повторяется, но из-за повышения концентрации соли проводимость увеличивается настолько, что ток утечки не прекращается даже после окончания испарения. Кроме того, появляются мельчайшие искры. В дальнейшем под действием тока утечки изоляция обугливается, теряет прочность, что может привести к возникновению местного дугового поверхностного разряда, способного воспламенить изоляцию.

Пожарная опасность коротких замыканий электропроводов характеризуется следующими возможными проявлениями электрического тока: воспламенением изоляции проводов и окружающих горючих предметов и веществ; способностью изоляции проводов распространять горение при поджигании ее от посторонних источников зажигания; образованием при коротком замыкании расплавленных частиц металла, поджигающих окружающие горючие материалы (скорость разлета расплавленных частиц металла может достигать 11 м/с, а их температура — 2050—2700 °С).

При перегрузке электропроводок также возникает аварийный режим. Из-за неправильного выбора, включения или повреждения потребителей суммарный ток, проходящий в проводах, превышает номинальное значение, т. е. происходит повышение плотности тока (перегрузка). Например, при прохождении тока в 40 А через последовательно соединенные три куска провода одинаковой длины, но различного сечения — 10; 4 и 1 мм2 плотность его будет различна: 4, 10 и 40 А/мм2. В последнем куске самая высокая плотность тока, и соответственно, самые высокие потери мощности. Провод сечением 10 мм2 слегка нагреется, температура провода сечением 4 мм2 достигнет допустимой, а изоляция провода сечением 1 мм2 просто сгорит.

Чем ток короткого замыкания отличается от тока перегрузки

Основное отличие короткого замыкания от перегрузки заключается в том, что при коротком замыкании нарушение изоляции является причиной аварийного режима, а при перегрузке — его следствием. При определенных обстоятельствах перегрузка проводов и кабелей в связи с большей длительностью аварийного режима более пожароопасна, чем короткое замыкание.

Материал жилы проводов оказывает существенное влияние на зажигающую способность при перегрузках. Сравнение показателей пожарной опасности проводов марок АПВ и ПВ, полученных при испытаниях в режиме перегрузки, показывает, что вероятность воспламенения изоляции в проводах с медными токопроводящими жилами выше, чем у алюминиевых.

При коротком замыкании наблюдается та же закономерность. Прожигающая способность дуговых разрядов в цепях с медными токопроводящими жилами более высокая, чем с жилами из алюминия. Например, стальная труба с толщиной стенки 2,8 мм прожигается (или воспламеняется горючий материал на ее поверхности) при сечении жилы из алюминия 16 мм2, а с медной жилой — при сечении 6 мм2.

Кратность тока определяется отношением тока короткого замыкания или перегрузки к длительно допустимому току для данного сечения проводника.

Наибольшей пожарной опасностью обладают провода и кабели с полиэтиленовой оболочкой, а также полиэтиленовые трубы при прокладке в них проводов и кабелей. Электропроводки в полиэтиленовых трубах в пожарном отношении представляют большую опасность, чем электропроводки в винипластовых трубах, поэтому область применения полиэтиленовых труб значительно уже. Особенно опасна перегрузка в частных жилых домах, где, как правило, от одной сети питаются все потребители, а аппараты защиты нередко отсутствуют или рассчитаны только на ток короткого замыкания. В многоэтажных жилых домах также ничто не препятствует жильцам пользоваться более мощными лампами или включать бытовые электроприборы общей мощностью большей, чем та, на которую рассчитана сеть.

На электроустановочных устройствах (розетках, выключателях, патронах и т. д.) указаны предельные значения токов, напряжений, мощности, а на зажимах, разъемах и других изделиях, кроме того, наибольшие сечения присоединяемых проводников. Для безопасного пользования этими устройствами необходимо уметь расшифровывать эти надписи.

Например, на выключателе нанесено «6,3 А; 250 В», на патроне — «4 А; 250 В; 300 Вт», а на удлинителе-разветвителе — «250 В; 6,3 А», «220 В. 1300 Вт», «127 В, 700 Вт». «6,3 А» предупреждает о том, что ток, проходящий через выключатель, не должен превышать 6,3 А, иначе выключатель перегреется. Для любого меньшего тока выключатель годится, так как чем меньше ток, тем меньше нагревается контакт. Надпись «250 В» указывает, что выключатель может применяться в сетях напряжением не выше 250 В.

Если умножить 4 А на 250 В, то получится 1000, а не 300 Вт. Как связать вычисленное значение с надписью? Надо исходить из мощности. При напряжении в сети 220 В допустимый ток: 1,3 А (300:220); при напряжении 127 В — 2,3 А (300—127). Току 4 А соответствует напряжение 75 В (300:4). Надпись «250 В; 6,3 А» указывает, что устройство предназначено для сетей напряжением не более 250 В и для тока не более 6,3 А. Умножая 6,3 А на 220 В, получаем 1386 Вт (округленно 1300 Вт). Умножая 6,3 А на 127 В, получаем 799 Вт (округленно 700 Вт). Возникает вопрос: не опасно ли так округлять? Не опасно, так как после округления получились меньшие значения мощности. Если мощность меньше, то меньше нагреваются контакты.

При протекании через контактное соединение электрического тока из-за переходного сопротивления на контактном соединении падает напряжение, мощность и выделяется энергия, которая вызывает нагрев контактов. Чрезмерное увеличение тока в цепи или возрастание сопротивления ведет к дальнейшему повышению температуры контакта и подводящих проводов, что может вызвать пожар.

В электроустановках применяются неразъемные контактные соединения (пайка, сварка) и разъемные (на винтах, втычные, пружинящие и т. п.), а также контакты коммутационных устройств — магнитных пускателей, реле, выключателей и других аппаратов, специально предназначенных для замыкания и размыкания электрических цепей, т. е. для их коммутации. В сетях внутридомового электроснабжения от ввода до приемника электроэнергии электрический ток нагрузки протекает через большое количество контактных соединений.

Контактные соединения никогда, ни при каких обстоятельствах не должны нарушаться . Однако исследования проведенные некоторое время назад над оборудованием внутридомовых сетей, показали, что из всех обследованных контактов только 50 % удовлетворяют требованиям ГОСТа. При протекании тока нагрузки в некачественном контактном соединении за единицу времени выделяется значительное количество тепла, пропорциональное квадрату тока (плотности тока) и сопротивлению точек действительного соприкосновения контакта.

Если разогретые контакты будут соприкасаться с горючими материалами, то возможно их воспламенение или обугливание и загорание изоляции проводов.

В еличина переходного сопротивления контактов зависит от плотности тока, силы сжатия контактов (величины площади сопротивления), от материала, из которого они изготовлены, степени окисления контактных поверхностей и т. д.

Для уменьшения плотности тока в контакте (а значит, и температуры) необходимо увеличить площадь действительного соприкосновения контактов. Если контактные плоскости прижать друг к другу с некоторой силой, мелкие бугорки в местах касания будут незначительно смяты. Из-за этого увеличатся размеры соприкасающихся элементарных площадок и появятся дополнительные площадки касания, а плотность тока, переходное сопротивление и нагрев контакта снизятся. Экспериментальные исследования показали, что между сопротивлением контакта и величиной крутящего момента (силой сжатия) существует обратно пропорциональная зависимость. С уменьшением крутящего момента в 2 раза сопротивление контактного соединения провода АПВ сечением 4 мм2 или двух проводов сечением 2,5 мм2 увеличивается в 4—5 раз.

Для отвода тепла от контактов и рассеивания его в окружающую среду изготавливают контакты определенной массы и поверхности охлаждения. Особое внимание уделяют местам соединения проводов и подключения их к контактам вводных устройств электроприемников. На съемных концах проводов применяют наконечники различной формы и специальные зажимы. Надежность контакта обеспечивается обычными шайбами, пружинящими и с бортиками. Через 3—3,5 года сопротивление контакта увеличивается примерно в 2 раза. Значительно увеличивается сопротивление контактов и при коротком замыкании в результате краткого периодического воздействия тока на контакт. Испытания показали, что наибольшую стабильность при воздействии неблагоприятных факторов имеют контактные соединения с упругими пружинящими шайбами.

К сожалению, «экономия на шайбах» — явление довольно распространенное. Шайба должна быть из цветного металла, например, из латуни. Стальную шайбу защищают антикоррозийным покрытием.

Ссылка на основную публикацию