Современный дачный электрик

Виктор Михайлович Пестриков

Современный дачный электрик

Предисловие

И, кто мне скажет, кто мне скажет, где мой дом.

Он на этом берегу или на том.

Евгений Кемеровский, песня "Еще не осень, но уже не лето"

Многие при слове "дача" представляют себе 4 сотки и сколоченный из досок небольшой домик, в котором светит одиноко электрическая лампочка. Однако, если заглянуть в словарь, то окажется, что дача – это загородный дом для городской семьи, как правило, не используемый его владельцами для постоянного проживания.

Сегодня есть возможность не ограничивать себя никакими рамками и воплощать в своем загородном жилье любые фантазии, делая его оригинальным и неповторимым. Жизнь за городом – это еще и комфорт, спокойная обстановка, чистый воздух и красивая природа.

При этом часто возникает один главный вопрос. Построить все самому или купить коттедж? Построить загородный дом своими руками может далеко не каждый, т. к. необходимы опыт, умение, время и деньги на материалы и инструмент. Сегодня этим занимаются единицы. Сейчас строительство загородного дома в основном заказывают или покупают уже готовый коттедж.

Однако, прежде чем на вашей долгожданной земельной собственности появится комфортабельный дом и ухоженная территория, придется потратить немало сил, нервов и денег. Проблем на участке, особенно на "неосвоенном", т. е. без готовых коммуникаций, очень много, и решать их придется последовательно и продуманно. Основные задачи – это, конечно, пути подъезда, электричество и вода. Если первые две задачи решаются с коллективом поселка или садового товарищества, то создание системы водоснабжения полностью лежит на владельце загородного дома. Один из вариантов простого решения этой проблемы предложен в четвертой главе данной книги.

Книга называется "Современный дачный электрик", т. к. в ней предлагаются решения проблем загородного дома с использованием современных технологий, материалов и оборудования.

Книга состоит из восьми глав. Каждая глава представляет собой системное изложение и решение определенной проблемы, при этом приводятся соответствующие таблицы, иллюстрации и конкретные указания по каждому этапу.

В главе 1 даны рекомендации по подводу электричества к загородному дому и обустройству электропроводки в нем. Очень часто загородный дом находится вдали от централизованных источников электроэнергии. В связи с этим возникает необходимость иметь автономные источники электроснабжения. Обеспечению электропитания дома с помощью различных автономных устройств посвящена глава 2. В ней описаны генераторы на жидком топливе, ветрогенераторы, солнечные батареи и термогенераторы. Даны рекомендации по выбору источников электрической энергии в зависимости от конкретных природных условий и экономической состоятельности владельца дома.

В главе 3 изложены вопросы обогрева жилища и выбора для этого соответствующих систем, как электрических, так и на основе печей современных конструкций.

Глава 4 полностью посвящена водоснабжению загородного дома. Здесь вы найдете материалы по устройству водяной скважины и колодца, установке насосной станции, монтажу водопровода и очистке питьевой воды.

Приблизить бытовые условия в загородном доме к городской квартире можно, но при условии, что в коттедже, кроме электричества и водопровода, будет еще и горячая вода. Методы получения горячей воды для бытовых нужд рассмотрены в главе 5.

В хозяйстве загородного дома обычно имеется большое количество электрифицированных устройств, работающих от электродвигателей. Поэтому знание их особенностей является залогом хорошей и длительной работы устройств. Информация о различных типах двигателей, их устройстве и самостоятельном подключении в электрическую сеть приведена в главе 6.

На даче часто приходится делать различные неразъемные металлические соединения и конструкции с применением электросварки. Какой сварочный аппарат лучше подойдет для этих целей, рассказано в главе 7. Изложены необходимые знания, которыми должен обладать любой дачник, решивший самостоятельно выполнить сварочные работы. Даны рекомендации по использованию сварочных аппаратов. Приведена диагностика неисправностей некоторых сварочных агрегатов.

Чтобы садовый участок с деревьями и кустарниками радовал вас своим внешним видом, необходимо подстричь траву, придать соответствующий вид деревьям и кустарникам, а также произвести уборку территории. В этом вам большую помощь окажет современная садовая техника, например электрический триммер, электрические инструменты для стрижки живой изгороди и т. п. Все это вы найдете в главе 8, причем там описана только садовая техника, которая получает питание от электрической сети.

В приложениях приведены полезные справочные сведения к большинству глав книги.

Автор надеется, что приведенная в книге информация подтолкнет творческую мысль владельцев загородных домов в нахождении новых решений в повышении комфортности их жилища. Чтобы после этого можно было сказать: "Дача – это вторая городская квартира".

Автор считает своим приятным долгом выразить свою благодарность Леониду Кочину за проделанную им работу по редактированию.

Пестриков В. М.,

Россия, г. Санкт-Петербург, Старая Деревня

Глава 1

Электричество в загородном доме

Электросеть загородного дома состоит из двух основных частей: наружной сети, оканчивающейся узлом ввода, и внутриквартирной электропроводки, берущей свое начало с распределительного электрощитка.

1.1. Подвод электроэнергии

Электроэнергия подается в загородные дома от трансформаторных подстанций, где напряжение 6-35 кВ понижают до низкого, трехфазного напряжения 220/380 В. Такая трансформаторная подстанция состоит из одного трансформатора, установленного на незатопляемой паводковыми водами площадке, в центре нагрузок или вблизи от него (рис. 1.1). К трансформаторной подстанции напряжение поступает по воздушной линии (ВЛ), а затем оно распределяется по всем домикам в поселке, также по воздушным линиям, которые закреплены на столбах.

Рис. 1.1. Общий вид трансформаторной подстанции и трансформатора в дачном поселке

К узлу ввода дома электричество, как правило, подводится воздушной линией (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Подвод электричества к загородному дому

Технологическое присоединение к электрической сети дома осуществляется в соответствии с требованиями "Правил технологического присоединения энергопринимающих устройств", утвержденных постановлением Правительства РФ от 27 декабря 2004 года № 861 (в редакции постановления Правительства РФ от 25 апреля 2009 года № 334).

Для подключения дома к электросети необходимо вначале подать заявление в местный "Энергосбыт" и получить технические условия (ТУ) на присоединение к электросети (см. прил. П1.1). Через некоторое время приходит мастер участка и оценивает резервы местных электросетей, а затем составляет смету. Если подключать вас будет та же организация, вам вручат счет за резервируемую мощность, столбы и кабель, а также план выполнения работ. По предъявлении квитанции выдадут ТУ с описанием всех требований к подключению.

Если присоединяемая мощность превышает 2000 кВт, то заявку с пакетом документов, например в Московском регионе, подают в Отдел обслуживания клиентов Исполнительного аппарата ОАО "МОЭСК". В дальнейшем составляется смета с учетом необходимости установки новой подстанции, что стоит очень дорого [1].

После этого заказывают проект электроустановки дома (раньше это называлось внутренней проводкой) в лицензированной проектной организации. В проекте отражают структуру электроустановки, принципиальные схемы распределительных устройств, расположения электрооборудования и электропроводок, мощность и число светильников и т. д. Получив папку исполнительной документации, вы согласовываете проект везде, где положено (но лучше пусть это сделает проектант). Услуги электромонтажа оказывает "Энергосбыт", т. к. это должны делать профессионалы.

Оплатив выполнение работ по подключению дома к электросети при завершении монтажа, вызываете представителей "Энергоконтроля". Мастер или лаборатория проверяют выполнение работ, пломбируют счетчик. По окончании работ вы забираете в "Энергосбыте" абонентскую книжку, и ваш дом подключают к сети.

Воздушную линию ввода прокладывает служба энергонадзора, при этом должны быть обеспечены следующие условия:

• ВЛ должна иметь длину не более допустимой (25 м); если расстояние от ближайшего столба линии электропередачи до входного устройства дома больше требуемого значения, необходимо установить промежуточный столб (столбы);

• над проезжей частью (дорогой) ВЛ должна проходить на высоте не менее 6 м;

• на участке ВЛ должна проходить на высоте не менее 5 м, желательно вдоль ограды, в стороне от пешеходных дорожек и высоких деревьев (не ближе 3 м до веток);

• провода ВЛ должны пролегать выше проводов телефонной и радиолиний;

• расстояние по горизонтали между проводами ВЛ и другими кабелями (телефон, радио, телевизионный спуск от антенны и пр.) должно составлять не менее 1,5 м.

Для воздушных линий используют неизолированные провода. Провода в полимерной изоляции применять нецелесообразно, т. к. она разрушается от атмосферных воздействий и не предохраняет от поражения электрическим током. Допустимые нагрузки на провода воздушных линий определяют для температуры воздуха +25 °C из расчета максимальной температуры нагрева проводов +70 °C.

Для воздушных линий обычно применяют многопроволочные провода марки А из алюминия, марки АН и АЖ из алюминиевого сплава АСЗ и ACT, стальные, а также стале-алюминиевые провода марки АС, которые имеют сердечник из стальных оцинкованных проволок и наружный повив из алюминиевых проволок. Расплетенные провода не допускаются. Технические характеристики неизолированных проводов приведены в прил. П1.2.

Если прокладываемый (изолированный) провод не обладает необходимой прочностью, его крепят к тросу, натянутому между столбом и домом.

В качестве промежуточных столбов лучше всего устанавливать стандартные железобетонные с соблюдением соответствующей технологии заглубления в грунт и укрепления заглубленной части.

Допускается применять деревянные столбы на пасынках из железобетона или из прочных пород дерева, мало поддающихся гниению (дуб, сосна). Комлевую (подземную) часть деревянного пасынка следует обработать антисептиком (креозот, насыщенный раствор марганцовки), а затем обернуть рубероидом по битуму.

Деревянный столб крепят к пасынку, предварительно установив на нем фарфоровые изоляторы на крюках.

1.2. Ответвления для загородного дома

С ближайшей к вашему дому столба воздушной линии электропередачи выполняется ответвление проводов к изоляторам, смонтированным на стене или на крыше дома (рис. 1.3). Ответвлением называется участок проводов от ВЛ до ввода в здание. Для ответвления рекомендуется использовать медные или алюминиевые провода в атмосферостойкой изоляции.

Рис. 1.3. Ответвления от воздушной линии к вводам в дома

Выбор материала провода и его сечения для ответвления зависит от расстояния (пролета) между опорой линии электропередачи и вводным устройством в дом (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Наименьшие допустимые площади сечения проводов для ответвлений к индивидуальным потребителям по условиям механической прочности

Если вы делаете ответвление, то лучше выбрать специальные кабели типа АВТВ или АВТУ, которые имеют четыре токоведущих жилы, а также встроенный несущий трос, принимающий основную нагрузку на себя.

Внимание!

Ответвление считают частью воздушной линии, его обслуживает владелец электрических сетей до изоляторов на стене строения, включая соединения у изоляторов.

К частным домам поселкового типа, садовым или дачным домам ответвление обычно выполняют двумя проводами (однофазный ввод): фазным и нулевым. Иногда возникает необходимость в трехпроводном ответвлении (двухфазный ввод, когда два фазных провода и один нулевой), чтобы получить два однофазных ввода (например, для двухквартирного дома). При этом нулевой провод общий, фазные провода обязательно разные.

Ответвления из четырех проводов (трехфазный ввод, три фазных и один нулевой) делают редко. Трехфазный источник питания имеет преимущество перед однофазным: появляется возможность пользоваться как однофазным, так и трехфазным потребителями электроэнергии, например можно подключить трехфазный электродвигатель.

Иногда для загородного дома делают ответвление не по воздуху, а под землей (рис. 1.4). Это более стабильный и безопасный вид ответвления, который не подвержен ветровым нагрузкам, обрывам при обледенении, прикосновении длинных предметов или при проезде негабаритного транспортного средства.

Рис. 1.4. Схема ответвления под землей, проложенная между воздушной линией и домом

Для ответвления можно применить кабель с медными жилами (например, марок ВВГ, ПВО) сечением не менее 2,5 мм² или алюминиевыми жилами (марки АВВГ, АПВГ) сечением не менее 4 мм². Кабель прокладывают по стойке опоры: в верхней части открыто на скобах, а начиная с 1,5 м от уровня земли в трубе на глубину 0,7 м. Затем кабель ведут в траншее глубиной не менее 0,7 м до здания и, наконец, в трубе выводят на наружную стену.

Ответвление под землей, проложенное между ВЛ и домом, можно представить в виде нескольких частей [2, 3]. Части кабеля ответвления у столба и вдоль стены дома должны быть обязательно в защитных металлических трубах, а часть ответвления, находящаяся в грунте, может быть уложена и без труб. Тип укладываемого кабеля должен соответствовать условию его размещения в грунте, а в расчете сечения жил, в отличие от прокладки ответвлений по воздуху, не нужно учитывать механические нагрузки. Определять сечение в этом случае нужно в основном по электрической нагрузке.

Для устройства подземного ответвления у столба воздушной линии следует использовать Г-образный отрезок трубы. На стене дома ответвление также устанавливают в защитной трубе. Форма изгибов трубы может быть произвольная, она может огибать цоколь фундамента. Для облегчения ввода в трубу кабеля радиусы изгибов должны быть максимально большими. Трубу необходимо надежно закрепить на стене здания так, чтобы она поднималась не менее чем на 1,8 м от земли. Еще лучше, если труба будет цельной и пройдет через стену дома до самого вводного устройства.

Для подземной части ответвления прокладывают траншею глубиной 60–80 см. Грунт для заполнения траншеи очищают от камней и стекол. В траншею кабель укладывают на слой земли, не содержащей камней, шлака и строительного мусора. Уложенный кабель желательно защитить от случайных повреждений. Для этого подойдут бетонные плиты, кирпичи или отрезки металлических труб произвольного диаметра, в которые вводят кабель. Трубы не следует соединять встык, нужно сделать так, чтобы отрезки труб входили один в другой. Над кабелем выполняют такую же засыпку, как и при его укладке.

Ввод кабеля ответвления через стены строения выполняют в защитных кожухах из металлических или пластиковых трубок (рис. 1.5). Одно из лучших решений – проводка кабеля через стену в той же трубе, в которой он выходит из-под земли. Такой же способ можно применить и для прохода через кирпичную или бетонную стену.

Рис. 1.5. Схема прохода кабеля сквозь стену

Внимание!

При кабельном ответвлении на обслуживании владельца сетей находятся кабель и контактные соединения его наконечников. Он несет ответственность за их исполнение и состояние.

Чтобы все работы по сооружению ответвления, выполненные своими силами, были приняты владельцем сети без замечаний, заблаговременно пригласите его представителя и ознакомьте со своими решениями и материалами.

Внимание!

Помните, что на всем протяжении ответвления от ВЛ до вводного устройства кабель не должен иметь скруток, сращиваний и паек. Его длина должна быть тщательно просчитана, поэтому приобретать его нужно с некоторым запасом. Не рекомендуется устанавливать токоведущие провода своими силами, т. к. этим должен заниматься специалист-электрик.

1.3. Установка изоляторов

Для изоляции и крепления проводов на воздушных линиях электропередач и в распределительных устройствах электростанций и подстанций переменного тока напряжением от 0,23 до 1 кВ включительно частотой до 100 Гц при температуре окружающего воздуха от -60 до +50 °C в 1970–1980 годах широко применяли стеклянный штыревой изолятор НС-18А. Этот изолятор устанавливали и на линиях 220В/380В. Заметим, что цифра в обозначении изолятора представляет собой диаметр крюка в миллиметрах.

В настоящее время широкое распространение получили более дешевые аналоги: фарфоровый изолятор ТФ-20 01 и полимерный НП-18 [5, 6].

Изолятор линейный штыревой низковольтный фарфоровый типа ТФ-20 01 (рис. 1.6) предназначен для изоляции и крепления неизолированных проводов на воздушных линиях электропередач (ЛЭП), распределительных устройствах (РУ) электростанций, подстанций переменного тока напряжением до 1000 В, линий связи и радиотрансляционных сетей. Изолятор ТФ-20 01 является наиболее распространенным штыревым фарфоровым изолятором для линий 220В/380В с незащищенными проводами, устанавливается на траверсы серии ТН с помощью колпачков К-5 (КП-18).

Рис. 1.6. Изолятор линейный штыревой фарфоровый типа ТФ-20 01

Для крепления штыревых изоляторов воздушных линий электропередач 0,4-10 кВ на стандартные металлоконструкции и крюки используют колпачки типа К или КП. Изоляторы НС-18А, ТФ-20 01, НП-18 и ТП-20 крепят с помощью колпачков марки К-5 (КП-18) с диаметром верхней части штырей 16 мм (рис. 1.7) [4].

Рис. 1.7. Колпачки серии К, КП

Изоляторы должны быть расположены вертикально, головкой вверх. Наклон до 45° к вертикали допускается только при креплении обводного провода. Перед установкой изолятор необходимо очистить от грязи ветошью, смоченной в керосине.

В настоящее время в связи с прогрессом в производстве электротехнических изделий фарфоровые изоляторы заменяют полимерными. Изоляторы НП-18 и ТП-20 (рис. 1.8) изготавливают взамен фарфоровых НС-18А и ТФ-20 на основе современных высокопрочных полимеров армированных на 30 % стеклом с модификацией поверхности кремнийорганическими композициями диффузионным методом [7].

Рис. 1.8. Изолятор НП-18, ТП-20

Изоляторы НП-18 и ТП-20 предназначены для изоляции и крепления провода на воздушных линиях электропередач и распределительных устройствах электростанций и подстанций переменного тока напряжением до 1000 В. Эксплуатируются при температуре окружающего воздуха до -60 до +50 °C.

Габариты и присоединительные размеры фарфоровых и полимерных изоляторов полностью идентичны, а по электрическим характеристикам, особенно в сложных условиях эксплуатации, последние превосходят фарфоровые ТФ-20 01 и стеклянные НС-18А. Полимерные изоляторы практически не бьются, устойчивы к актам вандализма и удобны в транспортировке из-за малого веса.

При напряжении до 0,4 кВ изоляторы ТФ-20 крепят к деревянным опорам стальными крюками КН-18 массой 0,8 кг (рис. 1.9). Изоляторы типа ТФ-20 01 крепят к крюкам через колпачки марки К-5 [8].

Рис. 1.9. Крюк КН-18 для крепления изоляторов ТФ-20 к деревянным опорам

На одном изоляторе может крепиться несколько проводов: отводы от линии, ответвления к вводам и т. д.

Штыревые изоляторы должны быть прочно навернуты на крюки при помощи пластмассовых колпачков типа ПКН.

Для прочного закрепления крюков в опоре отверстия под них нужно сверлить по внутреннему диаметру резьбы. Глубина отверстия должна быть на 15–20 мм меньше нарезанной части крюка. Крюк обязательно следует ввертывать в тело опоры на 10–15 мм глубже длины нарезки резьбы.

При креплении штырей на деревянных траверсах с обеих сторон траверсы нужно установить шайбы толщиной 4 мм и диаметром 75 мм. Зазор под шайбами должен быть минимальным.

Для предохранения древесины от загнивания затесы и места сверления под штыри обрабатывают креозотом или пастой. К стальным траверсам штыри разрешается крепить сваркой.

На стене фарфоровые изоляторы располагают в шахматном порядке на расстоянии 25–30 см. Для однофазной сети монтируют два изолятора, для трехфазной – четыре изолятора.

Для установки изоляторов на стену из бревен (бруса) сначала берут брусок толщиной 7-10 см и крепят к дому. Затем в бруске сверлят отверстия и вкручивают в них крюки изолятора (рис. 1.10).

Рис. 1.10. Крепление фарфорового изолятора к стене деревянного дома

В зданиях с бетонными или кирпичными стенами для каждого крюка пробивают гнездо на глубину 100 мм и диаметром в 2,5 раза больше диаметра самого крюка и закрепляют крюк цементным раствором (рис. 1.11). После того как раствор затвердеет, можно будет монтировать провода.

Рис. 1.11. Крепление фарфорового изолятора к бетонной стене дома

Рис. 1.12. Крепление провода ответвления к изолятору: а – зажимом; б – вязкой

Для провода АВТВ или АВТУ нужен один изолятор, на котором закрепляют несущий трос. В остальных случаях при однофазном вводе потребуется два изолятора, при трехфазном – четыре (по числу проводов).

Провод ввода нельзя присоединять непосредственно к натянутому проводу ответвления, т. к. это может вызвать обрыв последнего.

Отрегулированные провода закрепляют на изоляторах промежуточной, угловой или оконечной опор вязками, которые не должны допускать перемещения провода из одного пролета в другой [9]. Вязку выполняют перевязочной проволокой, длина которой указана в табл. 1.2. При креплении (вязке) проводов на изоляторах рекомендуется пользоваться клетневкой[1].

Таблица 1.2. Выбор диаметра и длины перевязочной проволоки

Технология вязки на различных участках линии приведена в прил. П1.3. Стале-алюминиевые провода крепят на изоляторах алюминиевой мягкой проволокой диаметром 3 мм или стальной оцинкованной перевязочной проволокой диаметром 2,5 мм. В месте вязки на провод по направлению повива алюминиевых проводников плотно наматывают алюминиевую ленту. При вязке биметаллических сталемедных проводов биметаллической перевязочной проволокой под последнюю подкладывают медную ленту (фольгу) размером 300x10x0,1 мм. Если применяется медная перевязочная проволока, медную ленту не подкладывают.

Когда для электроприемников требуется защитное зануление, потребителю следует соорудить повторное заземление нулевого провода. Однако потребитель может его не делать, если повторное заземление есть на опоре ВЛ и длина ответвления не превышает 10 м. Повторное заземление на ВЛ определяют по наличию заземляющего спуска, к которому присоединены нулевой провод, а также крюки или штыри изоляторов. Заземляющий спуск прокладывают по стойке опоры до заземлителя (одной или нескольких труб, полос или иной металлической массы, заглубленной в землю). Длина деталей заземлителя, число стержней или труб и глубина их заложения зависят от свойств почвы (грунта) в месте сооружения и уровня грунтовых вод. Поэтому требования к заземлителю получают от владельца сетей по данным проекта ВЛ. Остальные размеры принимают по табл. 1.3.

Таблица 1.3. Наименьшие размеры деталей заземлителя и заземляющего спуска

Ввод в строение (от зажимов в месте соединения проводов ответвления и ввода до пункта учета электроэнергии) следует выполнять изолированным проводом или кабелем с негорючей оболочкой сечением не менее: для алюминия – 4 мм², для меди – 2,5 мм². Сечение, марки проводов и кабелей на вводе выбирают с учетом их назначения и условий применения согласно табл. 1.4.

Таблица 1.4. Выбор проводов (кабелей) ввода

По способу прохода внутрь здания и закрепления трубостойки различают: ввод трубостойкой через стену и через крышу. На вводе от воздушной линии наличие паек недопустимо.

Наиболее удобен ввод трубостойкой через стену. При вводе через стену на фарфоровых изоляторах провода нужно прокладывать в пластиковых или резиновых трубах (рис. 1.13). Причем каждый из изолированных проводов ввода помещают в отдельную изоляционную трубку. Расстояние между проводами в стенах должно быть не менее 5 см, если они кирпичные или бетонные, и не менее 10 см, если они деревянные. Заметим, что сегодня в магазинах трудно найти фарфоровые изоляторы для прохода провода. В связи с этим вместо них может быть использована соответствующего диаметра гладкая одностенная сверхтяжелая труба из самозатухающего ПНД или, в крайнем случае, гофрированная труба из самозатухающего ПНД (черного цвета) [10].

Рис. 1.13. Проход провода ввода через стену

На наружные концы изоляционных трубок надевают фарфоровые воронки, на внутренние – втулки; зазоры между поверхностью отверстия в стене и изоляционной трубкой заделывают алебастровым или цементным раствором.

Во избежание скопления в отверстиях внутри стены влаги и попадания ее в фарфоровые воронки и резиновые трубки проходы через стены устраивают с небольшим (около 5°) уклоном в наружную сторону, а в нижней точке изгиба трубы должно быть просверлено отверстие диаметром 5 мм для выхода конденсационной влаги. После прокладки проводов входные отверстия воронок и втулок заделывают.

В тех случаях, когда до проводов ввода от поверхности земли невозможно обеспечить требуемое расстояние (2,75 м), необходима установка трубостойки. Если расстояние от поверхности земли до нижней точки трубостойки, устанавливаемой на стене, менее 2 м, то применяют ввод трубостойкой через крышу (рис. 1.14). Этот способ менее удобен, т. к. здесь очень важно качество монтажа прохода через кровлю и требуется его надежная гидроизоляция.

Рис. 1.14. Варианты ввода с трубостойкой

Большие трудности вызывает закрепление трубостойки на крыше с помощью растяжек. Чтобы избежать самооткручивания гаек в болтовых креплениях вводов от воздействия порывов ветра и раскачиваний, нужно выполнять все болтовые крепления вводов с применением пружинящих шайб. Расстояние от самого нижнего проводника ввода через трубостойку до поверхности крыши не должно быть меньше 2,5 м.

Герметизация мест ввода проводов и кабелей через стены и трубостойки выполняется в соответствии с требованием строительных норм и правил.

1.4. Вводное устройство

Провод ввода может соединять ответвление со щитком счетчика внутренней электропроводки или идти от изоляторов до вводного устройства, а оттуда к щитку. Чаще встречается последний вариант ввода.

Для ввода применяют изолированные провода или кабель. Сечение токопроводящих жил вводного кабеля или провода рассчитывают в соответствии с ПУЭ. Присоединение ввода к ответвлению выполняет персонал энергоснабжающей организации.

Если ответвление присоединено к магистрали воздушной линии через предохранитель или иной аппарат защиты на ток менее 25 А, установка вводного устройства не обязательна.

Вводное устройство применяют для того, чтобы при неисправности внутренней электропроводки обеспечивалось автоматическое ее отключение от магистральной линии. Кроме того, появляется возможность отключить проводку во время ремонта или на период длительного бездействия. С этой целью в цепях разных проводов сети устанавливают предохранители, автоматические выключатели или аппараты защитного отключения.

В качестве вводного устройства в загородных домах обычно используют автоматический выключатель. Современные автоматические выключатели обеспечивают защиту от короткого замыкания и от перегрузки электросети. Для одноквартирного дома номинальный ток защитного аппарата составляет не более 25 А (рис. 1.15) [11]. На вводах в многоквартирный дом или в тех случаях, когда применяют однофазные электроприемники мощностью свыше 1,3 кВт, может потребоваться аппарат на ток силой более 25 А.

Рис. 1.15. Автоматический выключатель АП 50Б

Если применяют плавкий предохранитель, то кроме него нужен коммутационный аппарат, например пакетный выключатель или рубильник (при автоматическом выключателе дополнительный коммутационный аппарат не требуется).

Предохранители, а также однополюсные защитные автоматы монтируют только в фазных проводах. Согласно ПУЭ установка этих аппаратов в нулевом проводе не допускается. Линию нулевого провода можно разрывать только при одновременном разрыве линий фазных проводов. При однофазном ответвлении это обеспечивают двухполюсные коммутационные или защитные аппараты. Можно применить и трехполюсный аппарат, но при однофазном (двухпроводном) вводе один из полюсов не задействуют (рис. 1.16).

Рис. 1.16. Подключение трехполюсного коммутационного аппарата к однофазному ответвлению

Вводное устройство должно быть защищено от попадания дождя или снега на его токоведущие части и от случайного прикосновения, поэтому желательно выбирать аппараты, соответствующие требованиям по защите и условиям эксплуатации, либо монтировать их в металлическом или пластмассовом корпусе.

Если вводное устройство находится внутри жилого здания, то хорошим приобретением для будущего хозяина коттеджа будет вводно-распределительное устройство типа ВРУ, состоящее из панелей одностороннего обслуживания, с рубильниками, предохранителями и автоматическими выключателями.

Аппараты вводного устройства, установленные на наружной стене дома, защищают от случайного прикосновения и попадания осадков жестяным, пластмассовым или деревянным кожухом. Расстояние от токоведущих неизолированных частей до стенок защитного кожуха должно быть не менее 10 мм.

Бытует ошибочное мнение, что установка предохранителей в линии не только фазного, но и нулевого проводов повышает надежность защиты [12]. В действительности обрыв электрической цепи, связанной с нулевым проводом, в том числе и при перегорании предохранителя в его цепи, может привести к опасным для жизни последствиям. Одно из средств обеспечения безопасности при нарушении изоляции – зануление, т. е. соединение металлических токоведущих частей электрооборудования с заземлением нулевым проводом. Если же в цепи нулевого провода находится предохранитель или автомат, он может сработать и отключить нулевой провод, что равносильно отключению зануления, обеспечивающего защиту работающего от поражения электрическим током.

Внимание!

Не разрешается устанавливать однополюсные защитные или коммутационные аппараты в цепи нулевого провода. При монтаже электропроводки следует тщательно выполнять все соединения по схеме.

1.5. Электрощиток

Со стороны ввода в дом потребитель должен сделать проводку между вводным устройством и электросчетчиком. Вводное устройство со стороны ответвления от ВЛ подключают изолированными проводами сечением 4 или 6 мм² (для медных допускается 2,5 мм²).

Изолированные провода к проводам ответвления у изоляторов на стене здания присоединяет персонал владельца сетей, а к вводному устройству – потребитель. Если ответвление выполнено тросовым проводом или кабелем, токоведущие жилы к вводному устройству подключает владелец сетей. Со стороны ввода в здание потребитель должен сделать проводку между вводным устройством и электросчетчиком.

При монтаже любого трех– или однофазного вводного устройства без коммутационного аппарата нулевой провод ответвления при помощи отдельного зажима соединяют с соответствующим проводом, идущим к счетчику. Соединение скруткой можно допустить, если провода сваривают или паяют, но в условиях индивидуального строительства эту работу с алюминиевыми проводами выполнить трудно. Поэтому для соединения используют контактный зажим от какого-нибудь электрического аппарата, например одногнездовой зажим к проводам сечением до 4 мм², применяемый в светильниках, или зажим из ответвительной коробки. Диаметр контактных винтов должен быть 4–6 мм. Если соединяемые провода из разных металлов, каждый крепят отдельным винтом.

Электрическая энергия подается на домовой электрощиток, который обычно состоит из самого щитка, счетчика электроэнергии и автоматических выключателей (автоматов) в качестве предохранителей (рис. 1.17). Число таких выключателей соответствует числу групп электросетей в доме. На современном электрощитке могут быть приварены контактной сваркой две DIN-рейки: одна для установки автоматических выключателей, а вторая – для нулевой шины. Эти приборы могут быть смонтированы на металлической панели или внутри металлического шкафчика с дверцей.

Рис. 1.17. Комплект электрощитка: металлическая панель с крышкой, электросчетчик "Соло" и два автоматических выключателя АВВ

Электрощиток устанавливают в доме в непосредственной близости от входа и, насколько возможно, от электрического ввода в дом, в защищенном от сырости месте (в прихожей, входном тамбуре и пр.), на стене или иной жесткой конструкции, не подвергающейся сотрясениям, вдали от источников тепла на высоте 1,4–1,7 м от чистого пола.

Электрощиток должен быть легко доступен для ремонта счетчика и включения/выключения общего выключателя и предохранителей. Расстояние от электрощитка со счетчиком до отключающего его коммутационного или защитного аппарата не должно превышать 10 м. В продаже имеются готовые электрощитки различного исполнения как в виде открытой панели, так и в виде шкафчика той или иной конструкции и размера, с установленным счетчиком или без него, с монтажом электрических соединений или без них.

Провода, которые соединяют вводное устройство, счетчик и автоматические предохранители, должны быть цельными, не бывшими в употреблении, скрутки, пайки, разъемы недопустимы. Лучше всего использовать для монтажа на щитке медные одножильные провода диаметром 4 мм. Желательно, чтобы фазный и нулевой провода были разных цветов, например: красный и синий, синий и черный и т. д. Провода, подключаемые к счетчику, не нужно прокладывать внатяг: следует оставить запас в виде свободной петли длиной не менее 120 мм. Если провода имеют оболочку одинакового цвета, необходимо перед вводом в счетчик каким-либо образом маркировать их на длине не менее 100 мм (надеть цветные трубки, белые трубки с надписью и т. д.). Электрическая схема электрощитка приведена на рис. 1.18 [13].

Рис. 1.18. Электрическая схема электрощитка: а – электросчетчик; б – общий рубильник; в – предохранители домовых групп (отдельных электролиний)

Как видно из схемы, оба провода от домового ввода (фазовый и нулевой) поступают сначала на общий рубильник, затем на счетчик электроэнергии, а после него фазный провод подается на группы автоматических выключателей.

1.6. Электросчетчик

Счетчик, как уже было сказано, можно приобрести отдельно от электрощитка. Главное, чтобы он был совместим по габаритам с электрощитком.

Сегодня на рынке России имеется множество разновидностей электросчетчиков. Счетчики по своему предназначению могут быть для однофазной или трехфазной электросети. В индивидуальных жилых домах допускается установка только однофазных или трехфазных счетчиков электроэнергии. Однофазные счетчики предназначены для сети напряжением 220 В, трехфазные – 380 В. Три фазы подходят в том случае, когда у вас к сети подключена большая нагрузка. Например, если на кухне есть электроплита.

При выборе счетчика для дома прежде всего надо точно знать тип электрической сети (однофазная или трехфазная) и лимит электроэнергии, который определен для вашего дома. При выборе счетчика желательно проконсультироваться со специалистом электрической компании, обслуживающей ваш поселок.

Для загородного дома с окружающими его хозяйственными постройками, по правилам, достаточно одного счетчика. Выбирают модель счетчика, исходя из потребляемой вашим хозяйством (установленной) мощности. Узнают, на какую максимальную величину тока он рассчитан. Не все счетчики способны вынести нагрузку современного загородного дома, оснащенного значительным количеством бытовой техники.

Немаловажное значение имеет количество электроэнергии, потребляемой самим счетчиком. Понятно, что чем меньше он потребляет энергии, тем лучше с точки зрения экономичности. Выбранная вами модель обязательно должна быть сертифицирована, т. е. внесена в Государственный реестр средств измерений РФ. Иначе местная энергосбытовая организация не сможет обеспечить поверку счетчика, которая проводится каждые 8-16 лет. И, конечно, при покупке учитывают габариты счетчика. Желательно, чтобы он занимал поменьше места и был компактным. Разумеется, на выбор счетчика не в последнюю очередь влияет его цена. Счетчик выбирают вдумчиво, на основе анализа конкретной ситуации, учитывая целый ряд факторов.

По принципу действия бывают индукционные и электронные счетчики. В свою очередь электронные приборы учета электроэнергии (и однофазные, и трехфазные) подразделяются еще и на однотарифные и многотарифные. Поэтому при покупке нужно заранее решить, какой покупать счетчик: электронный или нет, однотарифный или многотарифный.

Лучше купить электронный счетчик, хоть он и дороже индукционного. Электронный счетчик, в отличие от индукционного, не содержит вращающихся частей. Сигналы тока и напряжения, поступающие с измерительных элементов, обрабатывает микроконтроллер, а результаты сохраняются во встроенной памяти и выводятся на электронный дисплей. Данные могут храниться длительное время, что и является преимуществом этого типа счетчиков. У него имеется защита против несанкционированного доступа. С микропроцессорным счетчиком возможностей еще больше, в частности предоплата и управление распределением нагрузки. Для электронного счетчика характерна устойчивость к климатическим, механическим, электромагнитным воздействиям. Есть модели, которые выдерживают экстремальный температурный режим от -40 до +55 °C, поэтому их можно использовать в неотапливаемых помещениях.

Если в поселке, где вы живете, существуют тарифы оплаты на потребление электроэнергии в зависимости от времени суток, то тогда электронный многотарифный счетчик поможет вам сэкономить на оплате электроэнергии и его стоимость довольно скоро окупится. Двухтарифные счетчики в установленное время автоматически переключаются на ночной тариф, что дает возможность контролировать расход электроэнергии отдельно в дневное и отдельно в ночное время.

Для проверки правильности начисления оплаты в современном электросчетчике достаточно обратиться к соответствующей функции, которая и покажет, сколько в каком месяце и по какому тарифу потрачено электроэнергии. Это избавляет от поиска старых квитанций об оплате. Вычисления в столбик разницы между показаниями за месяц уже не нужны, т. к. электросчетчик сам способен все это сделать.

Электронный счетчик, как и индукционный, рассчитан на срок службы более 32 лет.

Внимание!

Нарушение или отсутствие одной из пломб, а также любое повреждение корпуса счетчика делает оплату электроэнергии в соответствии с показаниями этого счетчика невозможной.

Основной технический параметр электросчетчика – класс точности – указывает на уровень погрешности измерений прибора. До середины 90-х годов все устанавливаемые в жилых домах счетчики имели класс точности 2.5 (максимально допустимый уровень погрешности составлял 2,5 %). В 1996 году был введен новый стандарт точности приборов учета, используемых в бытовом секторе – 2.0. Именно это стало толчком к повсеместной замене индукционных счетчиков на более современные и точные.

Устанавливать счетчик электрической энергии необходимо только с согласия энергосбытовой организации и только представителю компании, имеющей лицензию. Самостоятельно подключать счетчик не рекомендуется. Если у вас уже был установлен электросчетчик и вы просто хотите его заменить, то помните, что самовольный демонтаж старого счетчика является нарушением договора с энергокомпанией и сорванная на старом счетчике пломба влечет за собой изменение порядка расчетов. В этом случае оплата будет производиться не по показаниям нового счетчика, а исходя из энергоемкости электроприборов, установленных в квартире.

После установки электросчетчика его ставят на учет. Для этого приглашают представителя электроснабжающей компании, который, убедившись, что все сделано правильно, пломбирует прибор и дает разрешение на его использование. После этого специалисты компании принимают его в эксплуатацию и снимают начальные показания счетчика. С данного момента расчеты за электроэнергию будут осуществляться в соответствии с показаниями нового прибора учета.

На сегодняшний день производители предлагают две основные модели счетчиков электрической энергии: однотарифные и многотарифные. Из широкого ассортимента счетчиков электроэнергии всегда можно выбрать тот, который больше всего подходит именно вам. Не всем нужны такие опции, которые удорожают устройство, некоторые хотят простой, надежный и точный электросчетчик по минимальной цене.

В качестве примера однофазного однотарифного счетчика электрической энергии рассмотрим модель "Соло" производства ЛЭМЗ (Ленинградский электромеханический завод, г. Санкт-Петербург, www.lemz.spb.ru/). Это один из недорогих счетчиков, его цена в среднем составляет 600 руб. [14].

Счетчик "Соло" предназначен для однотарифного учета потребления электрической энергии в однофазных цепях переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц. Преимущественно используются в жилом и коммерческом секторе. Устанавливаются в местах, защищенных от атмосферного влияния и механических повреждений: в пластиковых боксах, щитах с монтажной панелью, этажных и квартирных щитках. Отличительная особенность счетчика – высокая степень защиты, что обеспечивает работоспособность этой модели в помещениях с высокой степенью загрязнения воздуха.

Счетчик "Соло" выпускается в трех вариантах корпуса, но с одинаковыми техническими и эксплуатационными характеристиками:

• "Соло Шунт" – в традиционном круглом корпусе с креплением на монтажную панель (рис. 1.19);

Рис. 1.19. Общий вид электросчетчика однофазного однотарифного "Соло Шунт"

• "Соло DDS" – в плоском корпусе, с современным технологическим дизайном и креплением на монтажную панель;

• "Соло Din" – в плоском корпусе с креплением на DIN-рейку.

Технические характеристики электросчетчика "Соло":

• класс точности 1,0;

• номинальное напряжение 220 В;

• номинальный (максимальный) ток 5(60) А;

• рабочий диапазон температур от -40 до +55 °C;

• тип счетного механизма: ЭМ или ЖКИ;

• габаритные размеры:

– в круглом корпусе 215x134x113 мм;

– в прямоугольном корпусе 208x132x69,3 мм;

• масса 0,7 кг.

Серия "Соло" с механическим отчетным устройством имеет защиту от "сматывания" показаний, т. е. реверсивный счетный механизм, работает на увеличение при любом направлении вращения барабана. Широкий диапазон рабочих напряжений от 176 до 420 В, что подходит для сетей, подверженных скачкам напряжений. Степень защиты приборов "Соло Шунт" и "Соло DDS" – IP54, "Соло Din" – IP40. Модели оснащены телеметрическим импульсным выходом и световым индикатором работы.

Межповерочный интервал электросчетчика после включения в сеть, составляет 16 лет. Срок службы 30 лет. Срок гарантийного обслуживания 36 месяцев.

Одним из самых простых вариантов многотарифных счетчиков можно назвать счетчики с двухтарифной системой учета электрической энергии. Такие счетчики позволяют вести учет электроэнергии по двум тарифам: дневному и ночному. К слову, большинство ночных тарифов гораздо выгоднее для потребителей. Также есть многотарифные счетчики, которые могут вести учет по нескольким тарифам в различных временных зонах суток для нескольких типов дней. Каждый месяц у таких счетчиков производится программирование по индивидуальному расписанию тарифов. Рассмотрим многотарифный электросчетчик "Меркурий 200" (рис. 1.20). Счетчики электрической энергии "Меркурий" выпускает концерн "Инкотекс" (г. Москва, http://www.incotexcom.ru/).

Рис. 1.20. Общий вид однофазного многотарифного электросчетчика "Меркурий 200"

Счетчик "Меркурий 200" используется в сетях электропитания для измерения, учета и отображения показателей потребления электрической энергии. Возможна передача данных со счетчика другим устройствам через интерфейсы CAN, RS-485 и PLC. Чтобы разделить количество энергии для различных групп пользователей, следует настроить несколько тарифов. Общий подсчет количества электроэнергии, прошедшей через счетчик, также сохраняется в его памяти. Цифровой способ измерения показателей соответствует требованиям ГОСТ 30207 и МЭК 1036.

Дополнительно счетчик "Меркурий 200" содержит две опции: подсчет всей энергии, израсходованной с начала работы прибора, и к началу одиннадцати последних месяцев. Встроенный тарификатор можно запрограммировать по четырем различным тарифам и для каждого месяца ввести собственное расписание, при этом учитывается переход на зимнее и летнее время. Он также позволяет выполнять подсчет в восьми различных интервалах суток и четырех видах дней. В суточном диапазоне минимально программируемой единицей времени является минута. Информация отображается на жидкокристаллическом индикаторе.

Посредством интерфейсов передаются значения параметров электрической сети: текущие уровни напряжения и силы тока. Счетчик "Меркурий 200" также измеряет мощность в собственной нагрузке.

PLC-модем счетчика передает данные непрерывно, при этом десятые доли для сокращения объемов передаваемой информации не учитываются. Среди актуальных данных значится количество электрической энергии с момента подключения при его программировании на единый тариф; с момента очистки значений показаний, которые содержит счетчик "Меркурий 200", по используемому тарифу, если их установлено несколько. Прибор может также отображать текущие показатели силы тока, напряжения и мощности в сети.

Счетчик программируется на предельно допустимые значения энергопотребления, в случае их превышения по показателям количества и мощности счетчик серии 200 ограничивает потребление электроэнергии либо отключает потребителя от сети.

Счетчик крепится стандартным способом на рейку DIN. Для повышения качества работы счетчик определяет постоянную составляющую в нагрузочной цепи; при отклонении от синусоидального ритма показателей применяются шунтирующие устройства.

Формально прибор относят к первому или второму классу точности. Он предназначен для работы в сетях переменного тока частотой 50 Гц и номинальным напряжением 220 В, при этом номинальный ток должен составлять 5 А, а максимальный – 50 А. Чувствительность прибора к изменениям активной энергии в первом классе составляет 2,75 Вт, а во втором – 5,5 Вт. В течение 0,5 с при номинальном напряжении может быть выдан максимальный ток силой 150 А.

Показатели мощности, которую потребляет счетчик "Меркурий 200", достаточно скромные: активная составляет 0,5 Вт, а полная – не более 2 ВА. Каждая цепь при этом потребляет около 0,1 Вт энергии.

Интерфейсы, кроме модемного, питаются при напряжении от 5,5 до 9 В, потребляя при этом не более 30 мА. Модем PLC дополнительно потребляет в активном варианте 1,5 Вт, полной мощности – 15 ВА.

Счетчик "Меркурий 200" содержит также встроенные часы, имеющие высокую точность: при комнатной (20±5 °C) температуре их погрешность составляет 0,5 с в сутки, а в более жестких условиях эксплуатации (от -40 до +55 °C) может быть не более 5 с. В режиме телеметрии постоянная нагрузка в цепи счетчика имеет значение 5000 имп./кВт, а в режиме поверки счетчика – 10 000 имп./кВар.

При этом прибор весьма легок и компактен: при массе 0,6 кг он имеет размеры 156x138x58 мм. Цена электросчетчика "Меркурий 200.02" – 1400 руб. с НДС (http://www.inkoteks.ru/m200.html).

Внимание!

Если покупаете электросчетчик отдельно от панели электрощитка, то обратите внимание на способ крепления электросчетчика. Счетчики изготавливают с возможностью крепления либо на трех винтах (для обычных электрощитов), либо на DIN-рейке. С возможностью крепления на DIN-рейке выпускают только электронные счетчики. Если выбираете последний способ крепления, то необходимо еще купить отдельно DIN-рейку или специальный бокс под электросчетчик. DIN-рейка часто идет в комплектации со счетчиком.

При покупке электрических счетчиков многие специалисты рекомендуют обратить внимание на компанию, которая производит то или иное устройство для учета электрической энергии. Рекомендуется отдавать предпочтение тем компаниям, которые уже известны на рынке, т. к. в этом случае можно быть уверенным в приобретении более качественного товара, который имеет необходимые сертификаты и гарантии.

На мировом рынке лидируют шесть основных производителей электросчетчиков: ELSTER (Германия), ACTARIS (Франция), LANDIS+GYR (Швейцария), ITRON (США), ISKRAEMECO (Словения), GENERAL ELECTRIC (США). У некоторых из них есть российские подразделения, например "Эльстер Метроника", "Искра-Урал" [14].

В России наиболее широко представлена продукция отечественных производителей, ориентированная на местные условия электроснабжения и эксплуатации электроприборов. Это такие промышленные гиганты, как ЛЭМЗ (Ленинградский электромеханический завод, г. Санкт-Петербург), "Энергомера" (г. Ставрополь), "Инкотекс" (г. Москва), "Энергоучет" (г. Санкт-Петербург), "Петербургский завод измерительных приборов" (г. Санкт-Петербург) и др.

При нормальной эксплуатации счетчика на его табло (рис. 1.21) автоматически, с периодом (10–12) секунд, меняется следующая информация:

Рис. 1.21. Показания на дисплее электросчетчика "Меркурий 200.02"

• показания потребленной электроэнергии для счетчиков, запрограммированных по тарифу " день/ночь":

• по первому тарифу "день" (в левом углу дисплея индекс Т1);

• по второму тарифу "ночь" (в левом углу дисплея индекс Т2, в дневное время индекс Т2 высвечивается в мигающем режиме);

• показания потребленной электроэнергии для счетчиков, запрограммированных по тарифу " многозоновый:

• по первому тарифу "пиковый" (в левом углу дисплея индекс Т1);

• по второму тарифу "ночь" (в левом углу дисплея индекс Т2);

• по третьему тарифу "полупиковый" (в левом углу дисплея индекс Т3);

• тарифная сумма, для контроля (в расчетах не используется);

• в верхней части дисплея имеется движущийся маркер, скорость его движения зависит от нагрузки, включенной в данный момент в квартире: чем больше нагрузка, тем быстрее движение маркера.

Оплате подлежат показания потребленной электроэнергии, расположенные до запятой (первые шесть цифр).

Имеющиеся на лицевой панели кнопки нажимать не рекомендуется.

1.7. Электропроводка в загородном доме

Если все работы по подсоединению дома к электрической сети, вплоть до установки электросчетчика, должны производить специальные энергослужбы, то монтаж электропроводки в загородном доме можно сделать самостоятельно, имея необходимый минимумом знаний в области электротехники.

Основные требования к внутренней электропроводке:

• безопасность в обслуживании;

• пожаро– и взрывобезопасность;

• надежность;

• передача электроэнергии преобразователю при стабильном значении номинального напряжения;

• небольшие затраты на монтаж и эксплуатацию.

Чтобы выполнить перечисленные требования нужно правильно рассчитать и выбрать провода по условию нагревания током с допустимой потерей напряжения, а также соблюдать правила прокладки проводов с учетом свойств окружающей среды.

Главным определяющим документом, регламентирующим правила проведения всех видов электромонтажных работ, в частности монтаж электропроводки в деревянных домах, являются "Правила устройства электроустановок. 7-е изд." (ПУЭ) [16].

Загородные дома в большинстве случаев строят из дерева. Этот материал, относящийся к сгораемым, служит источником повышенной пожароопасности. Именно поэтому ПУЭ установлены особые требования к электропроводке деревянных домов, т. к. большинство пожаров в деревянных домах происходит из-за неисправной электропроводки [17, 18].

Для открытой прокладки электропроводки по стенам деревянного дома разрешается использовать только кабели с негорючей изоляцией, например марки NYM или ВВГнг.

Провода или кабели, не имеющие несгораемой изоляции, должны быть помещены в кабельные каналы, электротехнические плинтуса или гофротрубу. Допускается укладка провода, не имеющего негорючей изоляции, непосредственно на стену, однако зазор между стеной и проводом в этом случае должен быть не менее 1 см (старый тип проводки на роликах – изоляторах).

Способ укладки провода в гофротрубе по эстетическим соображениям больше подходит для надворных построек, например сарая, летней кухни, гаража и т. п.

Для жилых помещений фактически остается применение кабельных каналов. Провода освещения, проходящие в пустотах между основным и подвесным натяжным потолком, допускается прокладывать в гофротрубе. То же самое можно сказать и о пустотах в стенах, если они обе выполнены из негорючего материала, например перегородка из гипсокартона.

Что касается переходов проводов электропроводки через стены, то подобно вводу в дом, они допускаются только в металлических трубах. Это необходимо для защиты электропроводки от грызунов и сдавливания проводов при осадке дома.

Когда деревянные стены дома обшиваются декоративными панелями, вагонкой и т. п., провода скрытой электропроводки везде должны проходить в металлических трубах. В этом случае применение металлорукава или гофротрубы не допускается. Все трубы должны быть соединены между собой и заземлены. Заземление – защитная мера электробезопасности от поражения человека током в случае пробоя электроприборов на корпус.

Вводной щит помимо защиты от сверхтоков должен быть укомплектован УЗО (устройство защитного отключения), которое обесточит дом при утечке токов на землю и защитит человека от поражения электрическим током. Так как УЗО само по себе не является защитой от коротких замыканий и перегрузок, на его выходе обязательно должны стоять автоматические выключатели нужного номинала, превышать который не следует. Для групп освещения вполне достаточно автоматов на 16 А, для силовых (розеточных) групп – на 25 А.

Когда установлен электросчетчик и несколько автоматических выключателей, то необходимо сделать чертеж внутренней электропроводки дома с указанием мест расположения электроустановочных изделий. Это позволит при закупке составляющих электропроводки знать, какое количество розеток, выключателей, электросветильников и ответвительных коробок необходимо. Из чертежа и замеров в доме можно будет определить, сколько потребуется провода сечением 1,5 и 2,5 мм².

Электрический провод может представлять собой как изолированный, так и неизолированный проводник электрического тока, состоящий из одной или нескольких медных или алюминиевых проволок. Для электромонтажа, в зависимости от требований, применяют скрытую или открытую проводки.

Электрический кабель – это одна или несколько скрученных изолированных медных или алюминиевых жил, объединенных в общую оболочку. Оболочка может быть резиновой, пластмассовой или металлической. Главное ее назначение – предохранять металл от внешних воздействий: влаги, света, химических и механических.

Марка кабеля (провода) – это буквенное обозначение, характеризующее материал токопроводящих жил, изоляцию, степень гибкости и конструкцию защитных покровов. В маркировке отечественных проводов используются следующие обозначения:

• первая буква – указывает на материал токопроводящей жилы (например, А – алюминий); отсутствие в марке провода буквы означает, что токопроводящая жила выполнена из меди;

• вторая буква – обозначает провод;

• третья буква – материал изоляции (например, Р – резина, В – поливинилхлорид, П – полиэтилен).

В обозначениях марок проводов и шнуров могут также присутствовать буквы, характеризующие другие элементы конструкции: О – оплетка, Т – для прокладки в трубах, П – плоский, Ф – металлическая фальцованная оболочка, Г – гибкий и т. д.

Для жилого помещения подойдут бытовой провод ПВС, кабели ВВГ, ВВГнг, NYM. Последний вид кабеля содержит дополнительный слой мело-резиновой изоляции, которая предотвращает образование трещин при эксплуатации в неблагоприятных условиях [19].

Изолированные провода с дополнительной оболочкой для герметизации и предохранения от внешних воздействий: ПВС, ПУГНП, ПУНП, ПБПП, АПУНП. Провода без оболочки: ППВ, АПВ, ПВ3, АППВ, ПВ1, АППВС.

Силовой кабель – ВВГнг, ВВГ, АВВГ, NYM, гибкий силовой – КГ, КГН. Кабель называется бронированным, если он имеет дополнительную защитную оболочку, состоящую из стальных лент, плоской или круглой проволоки: ВБбШв, АВБбШв, ВБбШнг. Бывает кабель в бумажно-пропитанной оболочке: АСБл, СБл, ААШв.

Для присоединения кабеля к распределяющим устройствам или различным аппаратам осуществляется его концевая обработка. При соединении кабелей друг с другом необходимо использовать строительную муфту.

Промышленность производит сотни видов проводов, отличающихся друг от друга как сечением медной или алюминиевой жилы, так и типом изоляции. Каждый тип изготовляется для вполне определенных условий эксплуатации. Понятно, что кабелю, прокладываемому в земле, нужна не такая изоляция, что используется в домовой проводке. В сырых помещениях требуется одна изоляция, при повышенной температуре – другая.

По деревянным конструкциям нужно прокладывать кабель с изоляцией, не распространяющей горение, например NYM, ВВГнг, ВВГнг-LS.

Площадь сечения электропровода выбирают в зависимости от проходящего по нему тока или потребляемой мощности. В последнем случае необходимо определить количество устанавливаемых в дальнейшем электроприборов с учетом потребляемой ими мощности. Причем рассчитывать следует и на будущее, возможно, вы приобретете посудомоечную или стиральную машину, новый холодильник, микроволновку и т. п., т. е. мощность нужно рассчитывать "с запасом" [20].

Подготавливая план проводки, обязательно составляют чертеж квартиры с предполагаемой расстановкой в ней мебели и бытовых приборов. При этом нужно предусмотреть, чтобы при возможном переустройстве интерьера оставался свободным доступ к установленному светотехническому оборудованию. Осветительные провода могут иметь площадь поперечного сечения 1,5 мм², а для розеток желательны провода с поперечным сечением 2,5 мм². Так как сейчас возросла мощность бытовой техники, то имеет смысл провести для кухни проводку проводом в 2,5 мм² или даже 4,0 мм². Кстати, для электроплиты также используется провод сечением 4,0 мм² [21].

Основные токовые нагрузки обычно потребляет оборудование кухни, ванной комнаты, электрические теплые полы и водонагреватели (если они установлены). Стиральные и посудомоечные машины, электрический духовой шкаф газовой плиты, электрические плиты, теплые полы, проточные и накопительные водонагреватели, а также газовые котлы отопления с электроподжигом необходимо разделять на отдельные группы электропитания, идущие от основного электрического щита с установленными в нем аппаратами защиты. Остальное оборудование в кухне, такое как микроволновая печь, электрический чайник, измельчитель мусора и др., можно распределить еще на две группы.

Все прочие розеточные и световые группы потребляют значительно меньше электрической энергии, поэтому возможно, к примеру, объединение двух комнат на одну световую и одну розеточную линии.

Примерные значения допустимых токов и мощностей для медных и алюминиевых проводов площадью сечения от 0,75 до 25 мм² приведены в табл. 1.5.

Таблица 1.5. Допустимая нагрузка на электрические кабели и провода

Как видно из табл. 1.5, для медных проводов сечением 2,5 мм² допустимый ток составляет 20 А, что соответствует мощности 4,4 кВт в однофазной сети и 13,2 кВт – в трехфазной. Для алюминиевого провода при данном сечении такая нагрузка велика. При сечении 2,5 мм² алюминиевого провода ток не должен превышать 16 А, а мощность – 3,5 кВт.

Произвести требуемые электротехнические расчеты при выборе электропровода можно с помощью диаграммы на рис. 1.22.

Рис. 1.22. Диаграмма для электротехнических расчетов

Данные о кабелях марки ВВГ производства компания Exwire (г. Псков, http://www.exwire.ru/) и NYM производства ООО "Конкорд" и ЗАО "Севкабель", которые пригодны для монтажа электропроводки внутри деревянного дома, приведены в прил. П 1.4.

К выбранному кабелю необходимо подобрать набор электроустановочных скоб с гвоздями в зависимости от формы сечения кабеля (рис. 1.23) [22]. Скобу крепят гвоздем к деревянным или отштукатуренным поверхностям, гипсокартону, ГВЛ.

Рис. 1.23. Электроустановочные скобы прямоугольного (а) и круглого (б) профиля

В прил. П1.5 приведен ассортимент электроустановочных скоб прямоугольного и круглого профиля производства фирмы ООО "МЕГО" (г. Санкт-Петербург, http://www.mego.spb.ru/).

Для открытой электропроводки в деревянном доме нужны и соответствующие электроустановочные устройства: розетки, выключатели и ответвительные коробки.

Конструкция электроустановочных устройств должна обеспечивать безопасность. В связи с этим их неизолированные токоведущие части должны быть недоступны для прикосновения. Существует много различных вариантов исполнения, которые соответствуют основным факторам:

• условия эксплуатации (в сухом или сыром помещении);

• место установки (на стене, потолке, шнуре к светильнику, корпусе бытового электроприбора);

• вид проводки (открытая или скрытая);

• необходимость в защитном заземлении (занулении);

• назначение (управление одной лампой, несколькими лампами или группой ламп в люстре).

Электроустановочные устройства рассчитаны на длительную эксплуатацию (20–30 лет). Зачастую некоторые устройства выходят из строя раньше установленного срока. Это происходит из-за несовершенства конструкции, крепления, высоких нагрузок или производственных дефектов. Но это не значит, что такое электроустановочное устройство сразу нужно менять на новое, чаще его можно отремонтировать, отрегулировать. Для выполнения ремонта желательно знать основные типы электроустановочных устройств, принцип их работы и причины возможных поломок [23].

По условиям эксплуатации или степени защиты от внешних воздействий электроустановочные устройства классифицированы IP-кодом. Структура кода состоит из указателя IP и следующих за ним двух цифр. Первая (от 0 до 6) показывает степень защиты устройства от проникновения внутрь него посторонних предметов и пыли, вторая (от 0 до 8) – стойкость к воздействию влаги. Большинство выключателей и розеток для помещений с нормальными климатическими условиями имеют степень защиты IP20. Устройства в брызгозащищенном или влагозащищенном исполнении, предназначенные для помещений с повышенной влажностью, например ванных комнат, должны быть выполнены по нормам, описанным в ПУЭ (начиная от IP44).

Электророзетки

Отечественная компания OOO "ГУСИ электрик" (г. Смоленск, http://www.gusi.ru/) выпускает набор очень компактных электроустановочных изделий для открытой проводки (серия С9 "Ego"). Серия выделяется из общего ряда аналогичной продукции своим широким ассортиментом (21 наименование), выполненным в четырех цветах: белый, светло-серый, бежевый и матовое серебро. На рис. 1.24 и 1.25 приведен общий вид розеток для открытой проводки, которые могут быть установлены в деревянном доме.

Рис. 1.24. Внешний вид розеток для открытой проводки 16А 250В производства OOO "ГУСИ электрик": а – С9Р1 без БЗК; б – С9Р3 с БЗК; в – С9Р9" влагозащищенная с БЗК

Рис. 1.25. Модели розеток для открытой проводки различных производителей: а – "Прима РА-10-164-б", Schneider Electric, (WESSEN), Марий Эл; б – "Пальмира РА-16-654" Электропульт завод ОАО, г. Санкт-Петербург; в – STANDARD

При выборе розетки следует обратить внимание в первую очередь, на какую силу тока она рассчитана. Этот показатель зависит от применяемых материалов и конструкции.

Основание, к которому присоединяются токопроводящая, крепежная арматура и лицевая панель, может быть керамическим или пластмассовым. Практически все европейские фирмы отдают предпочтение пластиковым основаниям, выполненным из поликарбоната со специальными добавками, не поддерживающими горения. Желательно подобрать такой цвет и дизайн корпуса розеток, чтобы они гармонировали со стенами и интерьером.

Токопроводящие части розетки могут состоять из латуни без покрытия, луженой латуни или бронзы. Иногда встречаются и латунные элементы с другими покрытиями. Пожалуй, самыми плохими следует признать латунные контакты. В присутствии малейшего количества влаги, особенно при соприкосновении с алюминиевыми проводами, латунные контакты быстро тускнеют и даже зеленеют, что плохо сказывается на их проводящих свойствах. К тому же они плохо пружинят, из-за чего через какое-то время розетки разбалтываются. Чтобы избежать этого, в некоторых розетках применяют пружинящие шайбы, не позволяющие контактным лепесткам розетки отходить слишком далеко друг от друга. Обычно так устроены универсальные розетки.

Несколько лучше ведут себя луженые контакты, внешне выглядящие как матово-белый металл. Они меньше подвержены коррозии и при необходимости легче паяются. Луженая поверхность таких контактов отличается достаточной мягкостью, поэтому плотно прилегает к штырям вилки.

Лучшими, хотя и редко встречающимися, являются бронзовые контакты. Внешне они напоминают латунные, но обычно имеют матовый и более темный цвет. Основное их достоинство – превосходные пружинные свойства, позволяющие прочно удерживать вилку в розетке.

Как правило, крепление проводов к контактной части розетки осуществляется винтовым соединением. Некоторые фирмы, ABB и JADO, в большинстве своих изделий используют контактный узел прижимного типа, без винтов. Он является саморегулирующимся механизмом и постоянно плотно удерживает провод, обеспечивая тем самым необходимый контакт в течение всего срока службы изделия. В розетках испанской компании BJC благодаря специальной форме прижимного элемента обеспечивается максимальная площадь контакта и надежная фиксация провода, независимо от того, гибкий или жесткий тип кабеля применяется при монтаже.

Следует предпочесть розетки с прижимной пружиной, которая обладает наибольшей надежностью. Если розетки будут располагаться непосредственно у плинтуса, нужно выбрать изделия с перемещающейся заслонкой, предохраняющей от попадания внутрь посторонних предметов.

Выключатели

Выбор выключателей на рынке России довольно большой, поэтому выбирать подходящее устройство нужно по его основным параметрам:

• конструкции механизма (клавишный выключатель, перекидной, поворотный, кнопочный, шнуровой);

• конструкции корпуса (для скрытой или открытой проводки, для установки на проводе, для встраивания в электроприборы);

• числу полюсов и коммутирующих цепей;

• номинальному коммутируемому току.

Механический износ контактов выключателей происходит из-за их истирания, расклепывания, оплавления вольтовой дугой, возникающей в момент разрыва контактов или вибрации контактной пластины после удара контакта о контакт. Наибольший износ возникает при медленном разведении контактов, когда вольтова дуга продолжается значительное время. Поэтому предпочтительнее конструкция, обеспечивающая более быстрое разведение контактов.

Самым опасным для выключателя является постоянное искрение из-за ненадежного прилегания контактов во включенном состоянии. Причиной может быть недостаточное усилие перекидной пружины, окисление, загрязнение контактов. Дефект можно заметить по миганию лампы, в цепи которой стоит неисправный выключатель. Такая неисправность подлежит немедленному устранению во избежание окончательной поломки выключателя.

В настоящее время на рынке представлены выключатели различной сложности и стоимости, так что выбрать можно устройство по своему вкусу (рис. 1.26).

Рис. 1.26. Модели выключателей для открытой проводки: а – С9В1 (ООО "ГУСИ электрик"); б – Sintra 65 (General Electric); в – ENSTO (Финляндия); г – ALH 3111

Укажем отличительные особенности некоторых изделий. Корпус выключателя Sintra 65 сделан из ABS-пластика, который увеличивает прочность материала к воздействию температур и солнечных лучей. Не имеет аналогов на российском рынке. Полная защита от воды и пыли, класс защиты IP65. Выключатель ENSTO снабжен пружинными клеммами. Возможно подключение поискового света, изделие поставляется с прозрачной линзой. Нажимной выключатель имеет функцию нормально замкнутого и нормально разомкнутого контакта. N-клемма. Класс защиты IP44.

Ответвительная коробка предназначена для выполнения в ней соединений и ответвлений кабелей круглого или прямоугольного сечений. Коробка состоит из корпуса и крышки. Корпус может иметь несколько отверстий для ввода и отвода кабеля. Коробки ответвительные изготавливаются из трудносгораемой пластмассы. После окончания электромонтажных работ ответвительные коробки закрывают крышками, в зависимости от конструкции прикручивают винтами или защелкивают. Ответвительные коробки бывают для внутренней и внешней проводок.

В комплект ответвительной коробки, как правило, входят: коробка с крышкой (в зависимости от типа крышки могут быть винты для ее крепления), набор втулок для уплотнения ввода провода, шурупы для крепления коробки на стену и пластмассовые заглушки отверстий шурупов крепления (рис. 1.27).

Рис. 1.27. Комплект ответвительной коробки 100/100 мм, IP44

При выборе ответвительной коробки необходимо обратить внимание на количество в ней отверстий для подключения проводов и ее размер. Удобными при монтаже являются коробки размером 100/100 мм.

Прежде чем приступать к прокладке электропроводки, необходимо иметь ее принципиальную электрическую схему. Составление схемы обычно начинают с электрического щитка. В доме может быть несколько разных видов электрических цепей, подающих энергию к розеткам для переносных электроприборов, светильникам и их выключателям, к мощному электрооборудованию типа электроплиты или бойлера и, возможно, к наружным розеткам и светильникам. В стандартном современном доме есть, по крайней мере, две электрические цепи для розеток и освещения.

Электрические щитки, как правило, бывают типовыми и на них число установленных автоматических выключателей должно соответствовать количеству определенных электрических цепей.

Принципиальную схему каждой из групповых цепей рисуют на общем плане. Следует по возможности применять радиальную структуру построения электропроводки от одного щитка. При этом провод идет от автомата к каждой розетке или соединительному устройству с предохранителем по очереди, заканчиваясь у самой дальней розетки. Размер провода и номинал предохранителя зависят от площади помещения, где установлена цепь. Площадь радиальной цепи с проводом сечением 2,5 мм² не должна превышать 50 м². Такая цепь может обеспечить неограниченное число розеток. Электроприбор с большой потребляемой мощностью должен иметь собственную радиальную схему подключения. Домашние осветительные цепи также делают по радиальному типу [24, 25].

Система с соединительными коробками имеет соединительную (ответвительную) коробку для каждого светильника. Коробки располагают на одном питающем кабеле в удобных местах. Кабель (провод) идет от каждой коробки к потолочной декоративной розетке (светильнику), а второй кабель – от коробки к выключателю. На практике большинство осветительных цепей представляют собой комбинацию этих двух систем.

После составления схемы и определения необходимого количества устройств и материалов закупают выбранные провода, электроустановочные изделия и клеммные колодки в виде полосы 12 шт. (сечением 6 мм², 10 мм² и 12 мм²) и приступают к монтажу электропроводки в деревянном загородном доме.

Основные операции при монтаже проводки:

• разметка мест установки токоприемников, штепсельных розеток и выключателей;

• разметка мест прокладки проводов по стенам и потолку;

• разметка мест проходов проводов через стены и междуэтажные перекрытия;

• разметка мест ответвлений проводов и установки коробок;

• прокладка проводов со всеми соединениями;

• крепление проводов к изолирующим опорам или закрепление их скобами;

• оконцевание проводов и присоединение их к токоприемникам.

Электропроводка должна обеспечивать возможность легкого распознавания по всей длине проводников по цветам согласно ПЭУ-7:

• голубого цвета – для обозначения нулевого рабочего проводника;

• двухцветная комбинация зелено-желтого цвета – для обозначения нулевого защитного проводника;

• черного, коричневого, красного, фиолетового, серого, розового, белого, оранжевого, бирюзового цветов – для обозначения фазного проводника.

Инструменты, необходимые для монтажа проводки:

• набор отверток;

• стриппер (щипцы для снятия изоляции с провода);

• плоскогубцы;

• кусачки;

• молоток;

• нож;

• электродрель с перьевыми сверлами диаметром 18 и 20 мм;

• изоляционная лента;

• мел или карандаш;

• индикаторная отвертка;

• линейка.

В список инструментов включена электродрель с перьевыми сверлами, она понадобится при сверлении отверстий между помещениями. Если длины сверл не хватит для сквозного сверления, придется использовать змеевидное сверло "Зубр" (спираль Левиса) соответствующего диаметра.

Перед началом монтажа электропроводки в доме в целях безопасности необходимо обесточить электрощиток, электросчетчик и автоматические выключатели. Для этого необходимо отключить вводное устройство, другими словами выключить автоматический выключатель АП 50, установленный на доме (см. рис. 1.2). Автоматические выключатели на электрощитке также следует поставить в положение " отключено".

Разметку трассы электропроводки начинают с выбора мест установки светильников, выключателей и штепсельных розеток. Размечают места крепления стационарных осветительных приборов (потолочных и настенных) и выключателей (или многоклавишного выключателя) к ним.

Отводы от выключателей к светильникам прокладывают вертикально. Высоту выключателей выбирают либо на уровне ладони опущенной руки (0,7–0,9 м от пола), либо примерно на уровне глаз (1,6–1,8 м от пола), как кому нравится.

Штепсельные розетки устанавливают, учитывая планировку комнаты и количество возможных электроприборов. Штепсельные розетки целесообразно устанавливать на высоте 300 мм от пола, а над письменным столом и в подобных местах на высоте 1 м. Линию проводки для штепсельных розеток прокладывают непосредственно на выбранной высоте их размещения, параллельно полу. Желательно продумать количество штепсельных розеток, предусмотреть двойные, тройные и счетверенные изделия, чтобы потом не приходилось злоупотреблять удлинителями и тройниками.

Все соединения (ответвления) проводов выполняют только в ответвительных коробках. В комнате следует иметь отдельные группы (магистрали) для освещения и для розеток. Если предусматривается подключение компьютеров, они должны питаться от штепсельных розеток самостоятельной группы, со своим автоматическим выключателем на электрощитке.

После разметки крепят саморезами ответвительные коробки (рис. 1.28), розетки, выключатели и светильники на потолке.

Рис. 1.28. Ответвительная коробка, закрепленная на деревянной стене

Отрезают необходимые куски провода равные длине от каждого определенного выключателя до его ответвительной коробки, от определенной розетки до ее ответвительной коробки, от каждого светильника до его ответвительной коробки, между ответвительными коробками в группах, и от групп ответвительных коробок до автоматических выключателей на электрощитке. Куски проводов отрезают несколько большей длины, чем было измерено, с учетом подключения установочных элементов и монтажа в ответвительных коробках. К каждому получившемуся отрезку провода приклеивают скотчем полоску бумаги и на ней шариковой ручкой помечают, к какому конкретно электроустановочному изделию этот провод относится.

С двух концов, у каждого получившегося куска провода, аккуратно снимают стриппером, в крайнем случае ножом, изоляцию на длину примерно 25–30 мм.

Выравнивают отрезки провода, и затем каждый отрезок подключают к определенной розетке, выключателю и светильнику. Заметим, что у некоторых моделей современных выключателей указывается контакт подключения фазового провода (рис. 1.29).

Рис. 1.29. Выключатель с указанием его подключения

Подключенные провода к установочным изделиям крепят к деревянной стене с помощью электротехнических пластмассовых скобок, а свободные их концы заводят в ответвительные коробки (рис. 1.30).

Рис. 1.30. Концы проводов, заведенные в ответвительную коробку

Перед заводом концов проводов у заглушек, закрывающих отверстия коробок, прорезают отверстия, соответствующие диаметру проводов, и в них пропускают концы. Кабели и провода прокладывают по горизонтальным и вертикальным линиям. Скобки устанавливают с шагом 30 см.

Монтируют провода между ответвительными коробками, а от выделенных групп энергопотребителей проводят провода к определенным автоматическим выключателям на электрощитке, не подключая их.

Оголенные концы проводов в ответвительных коробках скручивают согласно схеме (рис. 1.31). Каждую скрутку вставляют в отверстие клеммной колодки, на всю ее длину, и производят крепеж двумя винтами. Такое соединение, как показала практика, получается достаточно надежным. Кончики скруток, вышедшие из клеммной колодки, откусывают кусачками. Укладывают провода в коробки и закрывают их крышками.

Рис. 1.31. Скрутки проводов в ответвительной коробке

Сделав все соединения в ответвительных коробках, подсоединяют фазовый провод каждой групповой цепи к своему автоматическому выключателю, а нулевой провод – к нулевой шине.

Включают вводное устройство и автоматические выключатели. Если включить светильник, то он должен загореться.

Минимальный ток, протекание которого уже ощущается человеческим организмом, составляет 5 мА. Следующей нормируемой величиной является так называемый ток неотпускания, равный 10 мА. При протекании через человеческое тело тока такой силы происходит самопроизвольное сокращение мышц. Электроток силой 30 мА уже может вызвать паралич дыхания. Необратимые процессы, связанные с кровотечениями и сердечной аритмией, начинаются в организме человека после протекания через его тело тока силой 50 мА. Летальный же исход возможен при воздействии тока силой 100 мА. Очевидно, что защищаться следует уже от тока, равного 10 мА [26].

Для защиты людей от поражения электрическим током в тех случаях, когда произошло повреждение изоляции, при случайном прикосновении к неизолированным токоведущим частям электрооборудования предназначено устройство защитного отключения (УЗО). Функционально УЗО можно определить как быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток утечки в проводниках, проводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке.

Устройства с током утечки 10 и 30 мА защищают человека, а УЗО с током утечки 100 и 300 мА ставят в качестве вводного устройства, например на вводе в коттедж, и предназначены для защиты от пожара. Для квартиры можно поставить одно УЗО с током утечки 30 мА в квартирном электрическом щитке на лестничной площадке. Но в случае возникновения тока утечки устройство обесточит квартиру полностью. Поэтому лучше установить УЗО на групповую электрическую цепь: группу освещения, группу розеток, стиральную машину, помещение с повышенной опасностью поражения током и т. п. Если возник ток утечки в групповой цепи, например в группе розеток, то будет отключена только эта группа, а другие электроприборы будут работать. На розеточную группу и осветительную сеть можно поставить УЗО на 30 мА. Для защиты розеток в ванной комнате, а также розеток для электропитания оборудования, работающего на земле, ставят УЗО с током утечки 10 мА, если для них выделены отдельные линии, если одна линия, например для ванной, коридора и кухни, то нужно ставить УЗО с током утечки 30 мА.

Итак, своевременное реагирование автоматики на ток менее 500 мА защищает объект от возгорания, а на ток менее 10 мА – защищает человека от последствий случайного прикосновения к токоведущим частям.

На сегодня установка УЗО во многих зарубежных странах давно стала обязательной в каждом деревянном доме и квартире [27].

Электротехническая промышленность выпускает различные устройства защитного отключения (рис. 1.32), но все они имеют одну основную характеристику: номинальное значение дифференциального тока, при котором происходит срабатывание УЗО.

Рис. 1.32. Модели УЗО, совмещенные с автоматическим выключателем

Кроме этого, при выборе УЗО необходимо обратить внимание на его тип. Чаще всего в жилых помещениях применяют УЗО класса АС, гарантирующее защиту от тока утечки синусоидальной переменной формы. Этот тип, кстати, наиболее дешевый. Но, как известно, на безопасности экономить не стоит, поэтому более предпочтительны устройства типа А, поскольку они срабатывают как при переменном, так и при постоянном дифференциальном токе, ведь использование различных видов тока присуще компьютерам, аудио-, видеосистемам и т. п.

Если говорить о конструкции, то УЗО может быть электронным либо электромеханическим. Первые базируются на электронной схеме, для функционирования которой необходима энергия, поступающая от внешних источников или от контролируемой сети, вторые же обходятся без питания, поскольку достаточно появления дифференциального тока. Поэтому, несмотря на то, что электромеханические устройства защитного отключения несколько дороже электронных аналогов, они считаются более надежными, т. к. могут выполнять свою защитную функцию даже в случае обрыва проводников. В то время как электронное УЗО при отсутствии тока либо выходе из строя электрической схемы уже не сработает.

В цепи, где действует УЗО, нулевой рабочий провод не должен иметь контакта с нулевым проводом заземления и заземленными элементами на участке.

Приобретая устройства защитного отключения, следует остановить свой выбор на УЗО, которые представляют собой единую конструкцию с АВ (автоматическим выключателем), который обеспечивает защиту от сверхтока.

Глава 2

Автономные источники электроэнергии загородного дома

Очень часто загородный дом находится вдали от централизованных источников электроэнергии. В связи с этим возникает необходимость иметь автономные источники электроснабжения. Помимо прочего, их наличие позволяет сделать дом неуязвимым от воздействия различного рода неблагоприятных факторов, связанных с частым отключением электроэнергии и ее длительным отсутствием. Обеспечить постоянное электропитание дома можно с помощью различных устройств: генераторов на жидком топливе, ветрогенераторов, солнечных батарей, термогенераторов и др. Выбор источника электрической энергии зависит от конкретных природных условий и экономической состоятельности владельца дома.

2.1. Постановка и решение проблемы

Полностью энергетически независимый загородный дом создать можно, но стоимость такого проекта будет довольно высокой. Такой "островок жизни" должен иметь генераторные электростанции на жидком топливе, ветрогенераторы, солнечные батареи и инверторно-аккумулярные системы (рис. 2.1) [1].

Рис. 2.1. Автономная система энергопитания загородного дома

Примечание

Инверторы – это преобразователи напряжения постоянного тока (преобразователи постоянного напряжения) от аккумуляторных или солнечных батарей, топливных и других генераторов, гидрогенераторов малой мощности в переменное напряжение 220 В 50 Гц.

Сравнивать эффективность получения электричества от любого из существующих автономных источников и из центральной сети невозможно в принципе [2].

Существует четыре варианта выбора использования автономной системы.

• Полностью автономная система в местах, где нет централизованного электроснабжения.

• Резервная система совместно с централизованной без аккумуляторов.

• Резервная система совместно с централизованной с использованием аккумуляторов.

• Полное отключение от централизованной системы электроснабжения и переход на автономную.

Если создается автономный вариант системы получения электроэнергии и в доме существует своя электрическая сеть, то в этом случае необходимо сделать экономический расчет и определить целесообразность отключения или неотключения этой электросети. Практика показывает, что лучше оставить имеющуюся электрическую сеть дома и включить ее в состав комбинированной сети с солнечными батареями. В этом случае проявятся отчетливо преимущества солнечных электростанций.

Проведенные расчеты показали [3], что автономная система электроснабжения дома более выгодна, чем подключение к центральным сетям при определенных условиях:

• суммарная мощность потребителей (электрических нагрузок) не превышает нескольких киловатт;

• потребляемая электроэнергия дома меньше нескольких киловатт в час за сутки;

• расстояние до точки подключения к сетям централизованного электроснабжения более нескольких сотен метров.

Нужно учитывать и другие аспекты данного вопроса. При подключении к сетям централизованного электроснабжения вы обязаны оплатить услугу. Например, в Московской области это более 30 тыс. руб. за каждый киловатт установленной мощности. Стоимость прокладки низковольтной ЛЭП в разных регионах колеблется от 300 до 500 тыс. руб. за 1 км. Кроме того, в дальнейшем придется платить за потребляемую электроэнергию по расценкам энергосетей.

Собственная автономная система электроснабжения имеет достоинства и недостатки.

Достоинства:

• не нужно платить за подключение к сетям централизованного электроснабжения и строительство ЛЭП;

• независимость от цен на электроэнергию;

• вы сами являетесь хозяином своего оборудования;

• возможность вырабатывать электроэнергию тогда, когда в этом есть необходимость.

Недостатки:

• затраты на техническое обслуживание и ремонт оборудования. Особенно это относится к системам, содержащим дизель– или бензоэлектрический агрегат, как основной или резервный источник электроснабжения;

• необходимость постоянно следить за состоянием аккумуляторной батареи. (Заметим, что фотоэлектрические батареи требуют минимального обслуживания.)

Если выбран вариант обустройства собственной автономной системы электроснабжения, то источников электроэнергии может быть один или несколько. Обычно состав автономной системы следующий:

• жидкотопливный генератор (ЖТГ);

• ветроэлектрическая установка;

• фотоэлектрическая батарея.

Основным может быть любой из перечисленных источников. Остальные могут использоваться как дополнительные или резервные. В автономную систему электроснабжения загородного дома, кроме источника питания, входят инверторно-аккумулярная аппаратура и электротехническое оборудование (щиты, выключатели, автоматы, предохранители, кабели, система заземления и т. д.).

Аккумуляторная батарея (АБ) является необходимым элементом в системах на возобновляемых источниках энергии в силу непостоянства возобновляемого ресурса. Даже если основной источник – ЖТГ, то наличие аккумуляторной батареи позволяет включать его на непродолжительное время в течение дня и получать электроэнергию непрерывно.

Инвертор, т. е. преобразователь постоянного тока в переменный, необходим в том случае, если имеются потребители переменного тока на напряжение 220 В. Нужно принять во внимание, что если потребители находятся на значительном расстоянии от АБ, то потери в проводах постоянного тока низкого напряжения могут оказаться значительными. Для предотвращения перезаряда и переразряда АБ необходим контроллер заряда АБ, который, как правило, встроен в инвертор.

В автономной системе электроснабжения необходимо применять только энергоэффективные приборы. Например, лампы накаливания очень не рекомендуются, т. к. при равной светоотдаче они потребляют ток в четыре раза больший, чем люминесцентные лампы. Несмотря на то, что обычно энергоэффективные приборы дороже, их эксплуатация может обернуться значительной экономией за счет снижения мощности источника энергии и емкости АБ.

Для увеличения времени автономной работы система бесперебойного электропитания также содержит еще один или несколько разновидностей возобновляемых источников энергии (ВИЭ): солнечные батареи (СБ), ветроэлектрические установки (ВЭУ) и термоэлектрические генераторы (ТЭГ). ВИЭ подключают к аккумуляторной батарее через контроллер заряда, который защищает АБ от перезаряда.

В средней полосе России летом приходит около 5 кВт·ч солнечной энергии на 1 м². Около 10 % от этой энергии может быть преобразовано в электроэнергию в фотоэлектрических батареях. Зимой приход солнечной энергии в несколько раз меньше, чем летом.

Мощность ветроэлектрической установки пропорциональна квадрату диаметра ветроколеса и зависит от параметров электрического генератора. Номинальная мощность ветроэлектрической установки обычно достигается при ветре около 10 м/с. По ветровым условиям в средней полосе России за лето ветроэлектрическая установка вырабатывает менее 20 % количества электроэнергии от своего годового потенциала. Зато в остальное время года ветроэлектрическая установка работает эффективнее солнечной батареи. В Московской области, где среднегодовая скорость ветра равна 3 м/с, ветроэлектрическая установка вырабатывает 10–15 % от указанного производителем номинального количества годовой электроэнергии. Например, ветроэлектрическая установка мощностью 1 кВт за год выработает не 8760 кВт·ч, а лишь 876-1314 кВт·ч.

Указанные устройства ВИЭ можно использовать как по отдельности, так и в составе специальной аппаратуры, которая доступна на отечественном рынке, создавая из них умные электрические сети для личного использования.

Если вы решили оборудовать загородный дом автономной системой электроснабжения, то необходимо хорошо все подумать. Это оправдано, когда имеется большее поместье, и вы там живете полнокровной жизнью. Если же у вас небольшая загородная дача с шестью сотками земли, то строительство такой энергосистемы вряд ли целесообразно. В этом случае идеальным решением будут компактные дизельные генераторы, способные поместиться в багажнике автомобиля. После окончания выходных или летнего сезона такой генератор можно увезти обратно в городской гараж, чтобы там предохранить его от порчи или хищения.

2.2. Дизельные и бензиновые электрогенераторы

Электрическая генераторная установка представляет собой двигатель на жидком или газовом топливе, соединенный с генератором электрического тока в единый агрегат (рис. 2.2). Принцип работы электрогенератора на жидком топливе заключается во вращении дизельным или бензиновым двигателем ротора электрогенератора, что приводит к появлению в обмотках генератора электрического тока, который подается к потребителю. Генератор переменного тока – альтернатор может быть синхронным или асинхронным.

Рис. 2.2. Устройство переносной дизельной или бензиновой электростанции

Различают портативные и стационарные электрогенераторные установки. Портативные установки монтируются на металлической раме, а стационарные прикручиваются болтами к станине с помощью демпфирующих прокладок, которые уменьшают передачу вибрации на раму и фундамент. Электрогенераторные установки могут служить резервными или постоянными источниками электроэнергии.

Электрогенераторы с двигателями внутреннего сгорания различаются по типам их двигателей, работающих на бензине или дизельном топливе.

Мощность бензиновых генераторов колеблется от 0,6 до 30 кВт. В генераторах этого типа применяют двух– и четырехтактные бензиновые двигатели воздушного охлаждения. В двухтактных двигателях бензин перемешивают с маслом. Наработка на отказ не более 500 ч. В четырехтактных двигателях бензин и масло заливают раздельно, т. е. бензин – в топливный бак, а масло – в картер.

Для продолжительной эксплуатации, примерно 8 ч ежедневно, предназначены двигатели профессионального класса с верхним расположением клапанов. Они оснащены системой автоматического останова при понижении уровня масла, имеют заметно больший ресурс по сравнению с двухтактными и считаются самыми надежными в своем классе. У них наработка на отказ составляет от 3000 до 4000 ч.

Примечание

Наработка на отказ – время, после которого необходима переборка двигателя.

Еще большим ресурсом обладают V-образные двухцилиндровые двигатели, устанавливаемые на мощные установки (9-15 кВА).

Основные преимущества бензиновой электростанции – простота и надежность в эксплуатации. Бензиновая электростанция в среднем потребляет 350 г топлива на 1 кВт·ч. Следует отметить, что большинство бензиновых электрогенераторов оснащено четырехтактными двигателями. Заправляют их обычным бензином А-92.

Станции, оснащенные карбюраторными двигателями, работающими на бензине, имеют небольшие размеры и вес и потому удобнее при транспортировке. Например, переносной электрогенератор HONDA EU10i (рис. 2.3) весит 13 кг, работает от четырехтактного одноцилиндрового двигателя с верхним расположением клапанов.

Рис. 2.3. Электрогенератор Honda EU10i

Бензиновая электростанция HONDA EU10i – мощный и надежный источник электрической энергии, выполненный в виде изящного чемоданчика. Переносной электрогенератор HONDA EU10i вырабатывает 1 кВА энергии в час. Вырабатывает энергии ровно столько, сколько нужно в данный момент: если подключить прибор мощностью 0,5 кВА, генератор будет работать наполовину мощности, расходуя меньше топлива.

Технические характеристики бензиновой электростанции HONDA EU10i:

• тип генератора – синхронный;

• номинальная мощность – 0,9 кВА;

• максимальная мощность – 1,0 кВА;

• напряжение, частота тока – 230 В; 50 Гц;

• регулирование напряжения – инвертор;

• номинальный ток – 3,9 А;

• выход постоянного тока – только для подзарядки 12 В аккумуляторной батареи; максимальный выходной ток 8 А;

• топливо – неэтилированный бензин АИ-92;

• объем топливного бака – 2,1 л;

• работа на одной заправке – от 3 ч 8 ч (экономичный режим);

• габаритные размеры – 450x240x380 мм;

• масса – 13 кг;

• уровень шума – 52 дБ;

• степень защиты IP23;

• разъемы – 1 розетка с защитой.

Генератор оснащен блоком электронного контроля, уменьшающим отклонения выходного переменного тока от идеальной синусоиды до 2,5 %. Это позволяет запитывать от HONDA EU10i электронную технику, чувствительную к качеству тока. Генератор, двигатель и выпрямитель смонтированы на общей раме. В представленной модели выпрямитель интегрирован в двигатель, что примерно в два раза снизило массу всего аппарата. Обороты двигателя HONDA EU10i в зависимости от нагрузки регулирует уникальная система "экотротал", позволяющая экономить до 40 % топлива, а также снизить уровень шума и выброс выхлопных газов. Корпус электрогенератора имеет двухслойную конструкцию, что способствует эффективному шумоподавлению и обеспечивает хорошее охлаждение работающего прибора. Электрогенератор HONDA EU10i подходит для рыболовов и охотников, т. к. работает практически бесшумно: уровень шума работающего прибора не превышает 57 дБ. Цена модели HONDA EU10i – 42 000 руб. (http://www.gigavatt.ru/product/?id=38174).

Термин "дизель-генератор" служит для обозначения менее мощных автономных дизельных источников электроснабжения, в то время как дизельными электростанциями называют более мощные источники электрической энергии.

Дизельный генератор классифицируется по назначению (резервный/стационарный), типу охлаждения (воздушный/жидкостной) и мощности двигателя. Выходная мощность дизельного генератора составляет, как правило, от 3 до 500 кВт, в отдельных случаях может достигать 3000 кВт.

Дизельные двигатели с воздушным охлаждением занимают промежуточное положение между бензиновыми станциями и дизелями с жидкостным охлаждением. Дизельные двигатели с жидкостным охлаждением используются в генераторных установках индустриального класса. Они наиболее надежны и долговечны. У них наработка на отказ составляет 20 000-40 000 ч.

Каждый из названных двигателей имеет свои особенности и преимущества. Например, при длительной работе и в стационарных условиях лучше всего пользоваться дизельными электрогенераторами. Это низкооборотные станции, расходующие мало топлива и имеющие продолжительный срок службы. Немалым достоинством таких электрогенераторов следует считать и наиболее низкие цены на топливо (солярка) для них. Основные недостатки таких моделей – их относительно большой вес и габариты.

Обслуживание дизельных и бензиновых электростанций достаточно простое и не требует никакой профессиональной подготовки. Согласно инструкции, их периодически проверяют и при необходимости меняют контактные кольца и щетки.

2.3. Выбор электрогенераторов

В настоящее время рынок предлагает покупателям большой выбор автономных электростанций. При выборе электростанции желательно учесть ряд основных параметров, т. к. различные агрегаты могут использоваться совершенно для разных нужд [4].

Основные параметры при выборе электрогенератора:

• номинальная мощность, измеряемая в киловаттах (кВт);

• ресурс, измеряемый в моточасах до капитального ремонта;

• количество фаз (однофазная 220 В или трехфазная 380 В);

• вид топлива (бензин или дизельное топливо);

• управление пуском и остановом;

• шумоизоляция.

Перед покупкой вашей будущей электростанции необходимо тщательно подумать, для чего планируется ее приобретение. Будет ли она использоваться как резервный или основной источник питания, где будет располагаться – внутри помещения или снаружи, должна ли она быть передвижной или стационарной, нужна ли система автозапуска при отключении центрального энергоснабжения. Где планируется размещение электростанции: на дачном участке, в загородном доме, на строительной площадке или на предприятии.

Стоимость электростанции существенно зависит от ее мощности, комплектующих деталей, а также от фирмы-производителя. Сначала следует определиться с мощностью генератора. Нужно четко просчитать суммарную мощность электроприборов, которые могут быть подключены к электростанции, а также выяснить будут ли среди них приборы, сложные для работы генератора. Это могут быть любые насосы, электродвигатели, лазерные принтеры, холодильники, компрессоры, дрели или пилы, так называемые индуктивные приборы, которые при включении кратковременно увеличивают потребляемую мощность в 4–5 раз.

Примерную мощность электростанции можно определить следующим образом: нужно просуммировать мощность всех одновременно подключаемых приборов и прибавить 15–20 %. Это и будет требуемая мощность генератора. Если вы собираетесь использовать электротехнику индуктивного типа, учитывайте, что в момент пуска она нуждается в большей мощности, поэтому суммарную мощность таких приборов необходимо умножить на 2 или 2,5, чтобы станция сохраняла работоспособность. Для примерной оценки суммарной мощности подключаемых приборов можно воспользоваться данными о мощности различных бытовых приборов, приведенными в прил. П2.1. После того как определена необходимая мощность генератора, приступают к выбору вида генераторной установки.

Быстро подобрать электрогенератор компании GMGen Power Systems и рассчитать необходимую мощность электростанции можно на сайте ЗАО "Джи Эм Центр" (http://www.gm-gen.ru/) (рис. 2.4). Здесь же можно подобрать оборудование по параметрам (рис. 2.5).

Рис. 2.4. Быстрый подбор электрогенераторов компании GMGen Power Systems и расчет необходимой мощности электростанции на сайте ЗАО "Джи Эм Центр"

Рис. 2.5. Подбор оборудования по параметрам в режиме on-line на http://www.gm-gen.ru/podbor_oborudovaniya.php

Электрогенератор может работать в качестве резервного или постоянного источника электроэнергии (табл. 2.1). По типу потребляемого топлива генераторы подразделяются на бензиновые, дизельные и газовые.

Таблица 2.1. Выбор режима работы электрогенератора

Если генератор необходим как аварийный источник питания, который будет работать, когда отключается основное напряжение в электросети, то для таких случаев следует купить бензиновый генератор, который идеально подойдет и для работы на открытом воздухе, и при отрицательных температурах. Кроме того, бензиновые электростанции самые дешевые, компактные и маломощные.

Если же требуется постоянный бесперебойный источник питания, тогда вам следует обратить внимание на дизельные генераторы.

Наиболее надежными, мощными и долговечными считаются дизельные генераторы с жидкостным охлаждением. Они могут служить полноценным источником электроснабжения и до нескольких суток непрерывно работать без присутствия человека.

В зависимости от финансовых возможностей покупателя можно выбрать генераторную установку с дополнительными функциями и возможностями. Их может быть очень много, и они значительно повышают стоимость агрегата. Дополнительные опции могут быть как у бензиновых, так и у дизельных электростанций, но максимальный выбор опций возможен только у дизельных генераторов с жидкостным охлаждением.

К дополнительным опциям относят:

• возможность автоматического запуска генератора;

• увеличенные топливные баки, которые позволяют продлить время работы станции;

• контроль параметров генератора на жидкокристаллическом дисплее и дистанционно на компьютере;

• дистанционное управление станцией с компьютера или даже с мобильного телефона;

• различные системы защиты (от перегрузки, от утечки тока на землю и т. д.);

• оборудование для перевода бензиновых станций на работу от газа;

• различные шумоизолирующие приспособления, в разной степени снижающие уровень шума от работы электростанции;

• специальные контейнеры, позволяющие эксплуатировать генераторную установку при -60 °C и т. д.

Электрические станции выпускаются в мобильном и стационарном варианте. Мобильные электростанции крайне просты в работе. Портативные генераторы считаются довольно безопасными устройствами. Они оснащены системой автоматического отключения, которая не допускает перегрев установки, и механизмом управления электронного типа, обеспечивающим продуктивную работу двигателя. Их двигатели запускают возвратным стартовым приводным ремнем вручную или электростартером.

Портативные дизель– и бензогенераторы воздушного охлаждения (рис. 2.6), выпускаемые компанией GMGen Power Systems [5], могут выполнять только роль резервного источника электрической энергии. Портативные дизель-генераторы этой компании имеют мощность от 3 до 21 кВт, выходное напряжение 400/230 В при частоте 50 Гц и число оборотов двигателя 3000 об./мин. У портативных же бензогенераторов мощность почти в 2 раза меньше, от 0,5 до 11 кВт, но те же выходное напряжение и число оборотов двигателя. Характеристики изделий приведены в табл. 2.2.

Рис. 2.6. Портативные дизель– (а) и бензогенераторы (б) с воздушным охлаждением GMGen Power Systems

Таблица 2.2. Характеристики генераторов фирмы GMGen Power Systems

Стандартная комплектация портативных дизель– и бензогенераторов воздушного охлаждения компании GMGen Power Systems следующая:

• 16 A бытовая розетка;

• 16 А розетка трехполюсная (евростандарт);

• 32 А розетка трехполюсная (евростандарт);

• 16 А розетка пятиполюсная (евростандарт);

• 32 А розетка пятиполюсная (евростандарт);

• система автоматической остановки двигателя при недостаточном уровне масла;

• автоматический выключатель (размыкатель цепи);

• двухполюсный выключатель (тепловой магнитный предохранитель от перегрузки и короткого замыкания), УЗО;

• четырехполюсный выключатель (тепловой магнитный предохранитель от перегрузки и короткого замыкания), УЗО;

• счетчик моточасов;

• амперметр;

• вольтметр;

• плавкий предохранитель (защита от короткого замыкания и перегрузки);

• кнопка экстренного останова;

• сигнальная лампа низкого уровня масла;

• сигнальная лампа низкого заряда аккумуляторной батареи;

• электромагнитный клапан, управляющий подачей топлива.

В дополнительные опции портативных дизель– и бензогенераторов воздушного охлаждения компании GMGen Power Systems входит:

• система автозапуска для мини-электростанции с электростартом;

• гибкий отвод выхлопных газов – быстрое и герметичное решение отвода выхлопных газов для дизельных и бензиновых генераторов;

• тележечный комплект для мини-электростанций серии Compact мощностью от 4,5 до 7 кВА (рис. 2.7, а);

Рис. 2.7. Тележечный комплект для мини-электростанций серии: а – Compact; б – Professional

• тележечный комплект для мини-электростанций серии Professional мощностью от 4,5 до 13 кВА (кроме бензиновых генераторов мощностью 11–13 кВА) (рис. 2.7, б).

В более мощных и дорогих моделях электрогенераторов стартер встроен непосредственно в двигатель [6].

В электростанциях используются два типа генераторов: асинхронный и синхронный. При покупке тип генератора выбирают в зависимости от того, какой вид электроприборов будет от него запитан.

Асинхронные генераторы подходят для потребителей типа ламп накаливания, электроплит или электроинструмента малой мощности. Они имеют эффективное охлаждение через свой ребристый корпус во влаго– и пылезащитном исполнении. Такой тип корпуса позволяет им работать даже в жестких полевых условиях.

Синхронные генераторы необходимы для электроснабжения так называемых индуктивных электроприборов (дисковая пила, бетономешалка, водяной очиститель высокого давления, мощные насосы и т. д.). Подобное электрооборудование при запуске потребляет ток, в 2–5 раз превышающий его номинальную мощность. В этот момент ток может превысить мощность самого генератора. Синхронные генераторы способны справляться с такими скачками тока. Кроме того, этот тип электрогенераторов обладает определенной универсальностью: от них могут работать и омические потребители.

Оба типа генераторов, в зависимости от числа розеток, способны одновременно снабжать электроэнергией до трех электроприборов с напряжением 220 В.

Некоторые модели могут дополнительно вырабатывать постоянный ток с напряжением 12 В, что позволяет заряжать аккумуляторы. Выпускают генераторы, способные работать даже со сварочными аппаратами.

Длительное потребление тока, превышающего номинальную мощность генератора, может привести к повреждению его обмоток. Во всех рассматриваемых моделях предусмотрена автоматическая защита от перегрузок, отключающая подачу такого тока.

Еще одна особенность генераторов – они могут быть однофазными или трехфазными. При мощности до 20 кВт лучше использовать однофазную электростанцию, т. к. при небольшом числе потребителей практически невозможно обеспечить равномерную нагрузку по всем фазам (разница не должна превышать 20 %).

Трехфазные станции значительно дороже однофазных, их следует выбирать в том случае, если имеются трехфазные потребители или суммарная мощность одновременно работающих потребителей превышает 20 кВт. При этом важно учитывать сечение питающих кабелей и равномерно распределять нагрузку по фазам. Принято считать применение трехфазных генераторных установок оправданным, если средняя нагрузка на каждую фазу составляет не менее 5 кВт.

Любой электрогенератор является источником шума. Поэтому, приобретая даже малошумящий электрогенератор, следует согласовать его использование с соседями и постараться снизить распространение от него шума. На наиболее малошумящих генераторах от немецких производителей обычно присутствует специальный значок, например "голубой ангел". Если вы собираетесь часто и длительно включать электрогенератор, то целесообразно установить его в погребе, устроенном вне дома, например в сарае или гараже загородного дома.

Если проблема шума имеет для вас значение, то обязательно выясните у продавца уровень шума в децибелах на холостом ходу и на номинале. Уточните, на каком расстоянии дается значение шума.

Значение шума указывают в единицах LWA (см. прил. П2.2). Для генераторов, оснащенных защитным кожухом, допустимым уровнем шума считается 85–90 LWA (для бензиновых) и 90–95 LWA (для дизельных). Для "открытых" генераторов стандартным считается уровень шума в пределах 100 LWA.

Самый простой запуск электрогенератора – ручной. Бензиновые генераторы известных производителей мощностью до 4 кВт заводятся очень легко. Бензиновые генераторные установки мощностью 7-10 кВт и дизельные генераторы около 5 кВт вручную может завести только физически сильный человек. Электрогенератор можно запустить и с помощью электрического стартера, поворотом ключа, подобно тому, как это делается в автомобиле.

Для бензиновых генераторных установок до 15 кВА и дизельных генераторов с воздушным охлаждением до 8 кВА, как правило, возможны оба типа старта: и ручной, и электрический. Автоматический запуск позволяет генератору самостоятельно включаться при пропадании электричества в основной сети. При появлении электроэнергии система автоматики дает команду на остановку электростанции. В общем случае, любой бензиновый или дизельный генератор с электрическим запуском может быть оборудован системой автоматического запуска. На рис. 2.8 показана стандартная панель управления QM130 бензиновой электростанции GMHX1000S.

Рис. 2.8. Бензиновая электростанция GMHX1000S и ее панель управления QM130: 1 – 16A розетка (бытовая, 2P+E); 2 – клеммы для зарядки автомобильного аккумулятора; 3 – автоматический выключатель

Технические характеристики бензиновой электростанции GMHX1000S:

• мощность бензиновой электростанции – 1,3 кВА / 1 кВт;

• номинальное напряжение – 230В;

• тип двигателя бензиновый (АИ-92) Honda GXH50 (Япония);

• тип генератора – переменного тока Sawafuji (Япония);

• расход топлива (при нагрузке 70 %) – 0,6 л/ч;

• емкость бака – 3,8 л;

• вес – 14 кг;

• уровень шума на расстоянии 7 м – 66 дБ;

• габариты – 47x27x38 см;

• способ запуска – ручной запуск;

• цена – 37 357,48 руб. (http://www.stroyboard.su/).

Нормальная работа генератора невозможна без хорошей вентиляции. Для очистки воздуха генератор оснащен фильтром, а вот для его постоянной циркуляции необходимо приобрести специальную вентиляционную систему, которая монтируется к устройству. Электронный блок позволит регулировать воздушный поток и препятствовать чрезмерному нагреванию двигателя генератора. Хорошая вентиляция у генераторов с открытой конструкцией, но они очень шумные и поэтому неудобные.

Внимание!

Бензиновые установки категорически запрещено устанавливать в помещении, это обусловлено требованиями пожарной безопасности.

Узнать больше об особенностях и преимуществах выбранной модели генераторов можно из каталогов компаний, производящих эту продукцию. Из компаний, представляющих на рынке России электростанции для использования в качестве основных и резервных источников питания, отметим отечественные: "Энерго", "Вепрь", ЯМЗ и иностранные: Eisemann, Gesan, Geko, Kubota, Energo, Elemax, Wilson.

Возникает вопрос: "Какую фирму следует предпочесть?" Среди множества производителей хорошо зарекомендовали себя генераторы компаний Geko и Eisemann (Германия), SDMO (Франция), "Вепрь" (Россия), Hitachi (Япония) и Blizzer [7].

Традиционно цена на новые генераторы, как дизельные, так и бензиновые, колеблется в пределах от 15 000 до 300 000 рублей. Разумеется, дизельный генератор обойдется вам дороже.

Все электрогенераторы имеют определенные наименования, в которых зашифрована определенная информация об изделии. Например, расшифровка наименования электроагрегата марки "Вепрь" приведена на рис. 2.9 [8].

Рис. 2.9. Расшифровка наименования электроагрегата марки "Вепрь"

Информацию об электрогенераторе можно почерпнуть и из шильдика, укрепленного на его корпусе. На рис. 2.10 представлен шильдик с корпуса электрогенератора компании Endress. Табличка содержит все его основные технические характеристики и условия работы, при которых они гарантируются (табл. 2.3). В данном случае речь идет о генераторе мощностью 2000 ВА [9].

Рис. 2.10. Шильдик электрогенератора компании Endress

Таблица 2.3. Расшифровка обозначений с шильдика электрогенератора компании Endress

2.4. Коммутация централизованной электрической сети и автономной системы электроснабжения дома

Если по какой-либо причине происходит сбой в централизованной системе электроснабжения, то для бесперебойного функционирования электрооборудования необходимо переключаться на подачу электроэнергии от бытовой электростанции. Осуществить эту операцию можно реверсивным рубильником ABB. Рассмотрим электрическую схему подключения такой электростанции в общую сеть дома для однофазного электрогенератора [10].

Примечание

Следует учесть, что трехфазные электродвигатели запитывать от однофазного генератора нельзя.

Коммутация цепей электроснабжения, по которым происходит подача электроэнергии от централизованной системы и от бытовой электростанции к потребителям, осуществляется с помощью реверсивного рубильника, подключаемого к выходным зажимам однофазного или, как в нашем случае, трехфазного электрического счетчика (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Внешний вид реверсивного рубильника ABB и принципиальная схема коммутации автономной системы электроснабжения дома

Это обеспечивает поступление электроэнергии от генератора в общую сеть дома, минуя счетчик. В левом положении переключателя рубильника питание электроприемников осуществляется от сети 380 В, в среднем – питание электроприемников отключено, в правом – электроприемники запитываются от генератора. В качестве коммутирующего устройства могут быть использованы реверсивные рубильники ABB компании "Стэлмаркет" г. Москва, http://www.stelmarket.ru/katalog/abb_rub.htm (табл. 2.4).

Таблица 2.4. Реверсивные рубильники ABB

Примечание. Приведены цены компании "Стэлмаркет" в г. Москве на 1.10.2010 г.

2.5. Установка бензогенератора или дизель-генератора

Прочно установите бензогенератор на плоскую горизонтальную поверхность. Убедитесь, что вокруг агрегата достаточно пространства для свободной циркуляции воздуха, необходимой для охлаждения установки. Не устанавливайте бензиновый генератор в замкнутом объеме, выхлопная труба должна быть выведена наружу [11].

Убедитесь, что к выходным разъемам генератора не подключено электродвигателей. Необходимо предусмотреть отвод выхлопных газов, при этом длина металлорукава не должна превышать трех метров (из соображений потерь мощности двигателя). В помещении, где работает бензиновый генератор, нужно быть предельно осторожным: воздерживаться от курения, не проливать топливо, масло и другие горючие жидкости.

Бензогенератор во время работы следует заземлить через стержневой заземлитель, который должен быть выполнен из токопроводящего материала длиной не менее 1 м, диаметром 12–15 мм. Глубина забивания в грунт 500–600 мм. Соединение стержня с клеммой "Земля" на раме агрегата производить с помощью гибкого медного провода сечением не менее 4 мм² с надежным закреплением. Запрещается использовать для заземления водопроводные, газовые, отопительные трубы и металлоконструкции.

Залейте масло с индексом вязкости по SAE 10W-30 (смена масла каждые 50 ч для бензиновых двигателей, 100 ч для дизельных двигателей).

Заполните топливный бак. Убедитесь, что кнопка останова не в положении "Stop".

Внимание!

Перед запуском дизель-генератора выполните все предписания по технике безопасности. Топливо, электрооборудование, выхлопные газы и вращающиеся детали представляют опасность.

Меры предосторожности при эксплуатации двигателя:

• Запрещается заправлять топливный бак при работающем двигателе.

• Вдыхание выхлопных газов представляет опасность для здоровья.

• Ежедневно проверяйте уровень масла.

• Запрещается снимать крышку маслоналивной горловины при работающем двигателе.

• Контролируйте состояние и очищайте воздушный фильтр настолько часто, насколько необходимо.

• Очищайте ребра охлаждения для обеспечения циркуляции охлаждающего воздуха.

Меры предосторожности при эксплуатации генератора:

• Заземлите генераторную установку при помощи барашковой гайки, расположенной на раме установки.

• Используйте розетки и проводники с заземлением.

• Запрещается подвергать генераторную установку воздействию дождя или повышенной влажности воздуха.

• Будьте внимательны: поражение электрическим током может иметь смертельный исход.

• Рекомендуется для личной безопасности и сохранности оборудования на случай повреждения изоляции предусматривать устройство дифференциальной защиты между установкой и потребителями.

Потребители подключаются напрямую к выходным разъемам или клеммам электрогенератора либо через устройство, отключающее промышленную сеть – систему автозапуска. В зависимости от мощности и удаленности нагрузки следует правильно подбирать необходимое сечение проводов.

Приблизительное сечение проводов приведено в табл. 2.5. Например, для прожектора мощностью 2 кВт (8,7 А), удаленного от дизельного генератора на 100 м, необходимое сечение кабеля равно 6 мм².

Подключение потребителей к электроагрегату могут выполнить специалисты сервисного центра либо необходимо воспользоваться услугами квалифицированного электрика.

Предупреждение!

Перед остановкой двигателя необходимо отключить все потребители во избежание выхода из строя генератора.

Таблица 2.5. Рекомендуемое сечение проводов в зависимости от мощности и удаленности нагрузки от электрогенератора

2.6. Ветрогенераторы

Современные ветроэнергетические установки (ВЭУ) – это надежные машины, которые весьма эффективно преобразуют энергию ветра в электрическую энергию. Для того чтобы применить ВЭУ в хозяйстве загородного дома, необходимо ответить на вопрос: "Достаточно ли высоки скорости ветра в выбранном месте?" Установить те регионы страны, где имеются достаточные ветроэнергетические ресурсы, можно с помощью ветровых атласов (см. прил. П2.3). Узнав среднегодовую скорость ветра в регионе, можно приближенно определить объем электрической энергии, которую может выработать ВЭУ в течение года. Более точные методы расчета требуют значительного объема дополнительной информации и должны производиться специалистами [12].

Если ветроэнергетические ресурсы в вашем регионе невелики, вполне возможно, что эффективными окажутся другие виды ВИЭ. В перспективных для применения ВЭУ регионах среднегодовая скорость ветра должна быть 4–6 м/с и более. Россия располагает значительными ресурсами ветровой энергии, они сосредоточены главным образом в тех регионах, где отсутствует централизованное энергоснабжение. Такая ситуация характерна для всего Арктического побережья от Кольского полуострова до Чукотки, а также для побережья и островных территорий Берингова и Охотского морей.

В России энергия ветра может быть эффективно использована в следующих регионах:

• области: Архангельская, Астраханская, Волгоградская, Калининградская, Камчатская, Ленинградская, Магаданская, Мурманская, Новосибирская, Пермская, Ростовская, Сахалинская, Тюменская, Краснодарский край, Приморский край, Хабаровский край;

• республики и АО: Дагестан, Калмыкия, Карелия, Коми, Ненецкий автономный округ, Таймырский автономный округ, Хакасия, Чукотка, Якутия, Ямало-Ненецкий автономный округ.

Перспективны и другие отдельные районы многих краев, областей и республик РФ. Например, в Ленинградской области очень многие территории подходят для установок ветрогенераторов, которые будут эффективно вырабатывать энергию практически круглогодично.

Если выясняется, что на интересующей территории нет достаточных ветроэнергетических ресурсов, применять ВЭУ в этом месте не имеет никакого смысла.

После уточнения местной розы ветров можно планировать потребление электроэнергии. Ветряки можно устанавливать индивидуально. Специалисты подсчитали, что для обеспечения так называемого "интеллектуального быта" жильцов (семьи из 3–4 человек) пригородного дома, расположенного в регионе со средней скоростью ветра 1,8–4,5 м/с, вполне хватит одного ветряка мощностью 5 кВт. Он будет вырабатывать энергию, достаточную не только для освещения здания, но и для работы привычного ассортимента бытовой техники: телевизора, холодильника, компьютера и т. п. [13].

Для справки

Ветер скоростью до 3 м/с человек практически не ощущает, полотно из легкой ткани на таком ветру очень слабо колышется.

Ветряные энергетические установки производят две разновидности шума:

• механический шум – от работы механических и электрических компонентов; в современных ветроустановках практически отсутствует, но является значительным в ветроустановках старых моделей;

• аэродинамический шум – от взаимодействия ветрового потока с лопастями установки, который усиливается при прохождении лопасти мимо башни ветроустановки.

В настоящее время при определении уровня шума от ветроустановок пользуются только расчетными методами. Метод непосредственных измерений уровня шума не дает информации о шумности ветроустановки, т. к. эффективно отделить шум ветроустановки от шума ветра в данный момент невозможно. Приведем сравнительные значения уровня шума (в дБ) для различных ситуаций:

• болевой порог человеческого слуха – 120;

• шум турбин реактивного двигателя на удалении 250 м – 105;

• шум от отбойного молотка на расстоянии 7 м – 95;

• шум от грузовика при скорости движения 48 км/ч на удалении 100 м – 65;

• шумовой фон в офисе – 60;

• шум от легковой автомашины при скорости 64 км/ч – 55;

• шум от ветрогенератора на удалении 350 м – 35–45;

• шумовой фон ночью в деревне – 20–40.

В непосредственной близости от ветрогенератора у оси ветроколеса уровень шума достаточно крупной ветроустановки может превышать 100 дБ. Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветряной энергетической установки до 45 дБ в дневное время и до 35 дБ ночью. Минимальное расстояние от установки до жилых домов – 300 м.

Несмотря на известные преимущества, у ветрогенераторов есть и трудноустранимые недостатки, с которыми приходится считаться.

• Недостаточная мощность средних, " бытовых" ветряков для отопления домов в холодные сезоны. Для решения проблемы можно установить несколько ветрогенераторов или один очень мощный, что дорого и нерационально с точки зрения использования площадей.

• Для установки ветрогенератора требуется много места. Устанавливать его рекомендуется не ближе чем в 20 м от жилого строения, в противном случае электромагнитные поля, возникающие при работе генератора, могут стать не только источником помех при работе электронной техники, но и причиной заболеваний владельца дома.

• Высокая цена. Средний ветродизельный комплекс, в зависимости от комплектации, стоит 250–400 тыс. руб., а его окупаемость может растянуться на 3–5 лет. Правда, сегодня это не очень смущает.

Средние и крупные ветрогенераторы единичной мощностью от 50 кВт до 5 МВт часто объединяют в группы (ветропарки) и устанавливают на специально подобранных площадках с постоянно дующим свежим ветром при скорости 8-15 м/с. Подобные ветрогенераторы обычно стоят на берегах водоемов, склонах холмов, гор, на равнинах. Стоимость таких ветрогенераторов, в зависимости от производителя и мощности ветряка, составляет 40–60 тыс. руб. за 1 кВт установленной мощности. На рынке имеется много б/у реставрированных ветрогенераторов, стоимость которых вполовину меньше новых моделей [14].

Ветрогенератор может работать в полностью автономном режиме без сети, как правило, это небольшие и средние ветрогенераторы от 0,5 до 30 кВт. Такие ветрогенераторы предназначены для энергоснабжения индивидуальных домовладений и объектов, удаленных от централизованного энергоснабжения (рис. 2.12). Автономные ветряки могут эффективно "обслуживать" небольшие дачи в режиме проживания "по выходным": в течение недели ветряк накапливает электроэнергию в аккумуляторные батареи, которой хватает на выходные дни.

Рис. 2.12. Небольшой автономный ветрогенератор на крыше загородного дома

Планируя приобрести ветрогенератор для загородного дома, необходимо учитывать также стоимость дополнительного оборудования (аккумуляторных батарей и т. п.). Стоимость всей системы ветроэлектрической установки "под ключ" мощностью 2 кВт в условиях Подмосковья составляет около 200 тыс. руб.

Основные элементы автономной ветроэнергетической установки: ветроколесо, генератор, мачта, регулятор, контроллер, инвертор и аккумуляторная батарея (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Структура автономной ветроэнергетической установки и устройство ветрогенератора: 1 – лопасти турбины; 2 – ротор; 3 – направление вращения лопастей; 4 – демпфер; 5 – ведущая ось; 6 – механизм вращения лопастей; 7 – электрогенератор; 8 – контроллер вращения; 9 – анемоскоп и датчик ветра; 10 – хвостовик анемоскопа; 11 – гондола; 12 – ось электрогенератора; 13 – механизм вращения турбины; 14 – двигатель вращения; 15 – мачта

У классических ветровых установок ветроколесо имеет три лопасти, закрепленные на роторе. Вращаясь, ротор генератора создает трехфазный переменный ток, который передается на контроллер, далее преобразуется в постоянное напряжение и подается на аккумуляторную батарею [15].

В устройстве автономной энергетической установки ротор, мачта и генератор – основные элементы, но далеко не единственные. Один из важных компонентов – электрический регулятор, который прерывает ток, текущий на батарею, если она полностью заряжена. Без регулятора произойдет закипание электролита. В более сложные схемы ветроэнергетических установок входит контроллер, управляющий многими процессами ветроустановки (поворотом лопастей, зарядом аккумуляторов, защитными функциями и др.). Он преобразовывает переменный ток, который вырабатывается генератором в постоянный для заряда аккумуляторных батарей.

Примечания

1

Клетневка – предварительно залуженная проволока, намотанная плотно, виток к витку, на провод.

Конец бесплатного ознакомительного фрагмента.