Текст книги "Электрика в доме"

Наталья Гавриловна Коршевер
Электрика в доме

Введение

На вопрос: «Что такое электрический ток?» – можно получить разнообразные ответы, все зависит от того, кому вопрос был адресован. Учитель физики пояснит, что электрический ток – это направленное и упорядоченное движение электронов, характеризуемое тремя параметрами: током в амперах (А), напряжением в вольтах (В) и частотой в герцах (Гц). Среднестатистический обыватель скажет, что электрический ток – это свет, это тепло, это румяные булочки из электродуховки и т. п.; для электрика электрический ток – это объект его работы; а инструктор по технике безопасности назовет электрический ток источником опасности для человеческой жизни. Причем каждый из них будет по-своему прав.

Однако предмет сегодняшнего разговора – не электрический ток сам по себе, а все, что с ним связано: электропроводка (сеть, по которой происходит распределение энергии в квартире или доме); электробытовые приборы, которые питает электрический ток; возможные неисправности и того и другого; причины этих неисправностей и порядок их устранения; защита от поражения электрическим током и правила безопасности при работе с ним; возможность избежать необоснованных трат электроэнергии. Конечно же, эта книга – не учебник по электротехнике, а лишь попытка помочь тем, кто желает стать в доме настоящим хозяином; кто не хочет превращать перегоревший предохранитель или расшатавшуюся розетку в катастрофу вселенского масштаба с вызовом «службы спасения» (электрика из ЖЭКа); кто заботится о своей семье, о ее комфорте, удобстве, а главное – безопасности.

Структура книги такова, что постепенно, шаг за шагом, раскрываются некоторые премудрости электрического дела. Именно некоторые, а не все: разговор с электричеством на равных позволителен только для профессионала-электрика высокой квалификации, да и то с некоторыми оговорками.

Наряду с текстовым материалом, в книге представлены принципиальные схемы электропроводок и электроприборов. Чтобы можно было без труда и без посторонней помощи разобраться в электрических схемах, в приложениях приведены условные графические обозначения электрического оборудования. Там же можно найти расшифровку буквенных символов.

Как лучше всего пользоваться этой книгой? Это, пожалуй, зависит от характера и темперамента: реалистичным педантам можно ознакомиться с содержанием обычным порядком, начиная с первой главы (ибо и без лишних предупреждений они не возьмутся за дело, досконально не изучив все его тонкости); а вот экспрессивным энтузиастам желательно начать с главы о технике безопасности при производстве электротехнических работ (ибо их излишняя горячность – взяться за отвертку, едва уловив идею, – может привести к очень плачевным последствиям).

Это пособие окажется полезным и поможет не только в ремонте электропроводки и простых электроприборов, но и в монтаже электропроводки при строительстве дачи или загородного дома.

Инструментарий электрика

Начинать любое дело положено с формирования набора инструментов, приспособлений и приборов, которые могут потребоваться при производстве работ. Не являются исключением и электротехнические работы: прокладка проводки, выявление причин возникших неисправностей, ремонт электроприборов. Для проведения электротехнических работ необходим набор стандартных инструментов и несколько простейших приспособлений (самодельных и промышленного образца).

Это ручные инструменты общего назначения (рис. 1): набор гаечных ключей, комплект отверток, пассатижи, метчики и плашки относительно небольших размеров (от М2 до М6), вороток для метчиков и плашкодержатель, сверла по металлу от 1 до 10 мм (среди них должны быть и сверла с твердосплавными – победитовыми – напайками), ножовка по металлу, напильники, небольшие тиски, пинцет, зубило и шлямбур, молоток, монтажный нож, ножницы, боковые кусачки (бокорезы).

Рис. 1. Ручной инструмент: а – комплект гаечных ключей; б – комплект отверток; в – метчик с воротком; г – пассатижи с изолированными ручками.

Рис. 1 (продолжение): д – плашка с плашкодержателем; е – ножовка по металлу; ж – напильники; з – набор сверл; и – небольшие тиски; к – пинцет; л – монтажный нож; м – зубило и шлямбур; н – бокорезы с изолированными ручками.

Для пробивания в стенах канавок и гнезд под провода, выключатели и розетки, кроме зубила, шлямбура и сверл, понадобится молоток. А для зачистки изоляции и соединения проводов, кроме монтажного ножа и боковых кусачек (бокорезов), еще необходимы ножницы.

Далее следуют электроинструменты (рис. 2): электрический паяльник с комплектом расходных материалов (припой, флюс), электродрель, электроточило.

Рис. 2. Электроинструменты: а – электропаяльник; б – электродрель; в – электроточило.

Эти инструменты нужны для самых разнообразных работ: от подготовки отверстий в стенах для крепежа скрытой проводки до заточки инструментов.

Еще для электромонтажных работ необходимы приборы, с помощью которых удобно определять параметры электрической цепи и наличие напряжения в сети. Прежде всего это индикаторы и пробники (рис. 3).

Рис. 3. Индикаторы напряжения: а – контрольная лампочка: 1 – резьбовый патрон с лампой накаливания; 2 – провод; 3 – щуп; б – индикаторная отвертка: 1 – жало; 2 – корпус отвертки с вмонтированной лампочкой; 3 – контактная головка отвертки.

Простейший индикатор напряжения в цепи можно изготовить самостоятельно из резьбового патрона с лампой накаливания малой мощности, двух отрезков изолированного провода и двух металлических щупов. Однако с помощью этого приспособления можно лишь определить наличие или отсутствие напряжения в сети, но невозможно установить, какой из проводов фазный, а какой нейтральный.

Это легко выяснить с помощью промышленных индикаторов, самый распространенный из которых – индикаторная отвертка. Для определения наличия напряжения в электрической сети, на токонесущих частях приборов и устройств, для нахождения фазного провода на контактах жало отвертки приставляют к тестируемому участку; в действие индикатор приводится прикосновением руки к его контактной головке (сила тока, протекающего при этом через тело человека, при напряжении сети 220 В составляет доли миллиампера и не представляет для него никакой опасности). Индикаторная лампочка загорается в том случае, если отвертка касается фазного провода или контакта, находящегося под напряжением; при прикосновении к нулевому проводу или контакту лампочка не загорается.

Но когда необходимо не только определить наличие или отсутствие тока в сети, не только обозначить «фазу» или «ноль», но и измерить определенные параметры тока, то это можно сделать с помощью специальных приборов: амперметра, вольтметра или омметра.

Справедливости ради следует сказать, что даже не у всех профессиональных электриков имеются в наличии все эти приборы. Куда рациональнее и проще обзавестись комбинированным ампервольтомметром, в народе называемым тестером; с его помощью можно измерить силу и напряжение постоянного тока, среднее значение силы тока и напряжения переменного тока, сопротивление постоянному току. Диапазон измеряемых параметров: ток – в пределах от 0 до 2,5 А; напряжение – до 1000 В; сопротивление постоянному току до 10000 кОм. Прибор оснащен достаточно мощной защитой: он способен выдержать кратковременные перегрузки до 25-кратных значений от конечного значения диапазона измерения.

Большой проблемой является определение места обрыва в скрытой проводке. Для не посвященного в тонкости электротехники человека единственными инструментами, с помощью которых это можно сделать, представляются молоток и зубило.

А ведь обнаружить место обрыва можно и не производя таких колоссальных затрат времени, труда и средств (на последующее оштукатуривание стен), с помощью достаточно простого устройства, принципиальная схема которого представлена на рис. 4.

Рис. 4. Принципиальная схема устройства для определения места неисправности скрытой проводки.

Действие прибора основано на регистрации электрического поля, которое образуется вокруг проводника (провода), находящегося под напряжением. Мощность прибора позволяет зарегистрировать ток частотой 50 Гц на расстоянии 6–8 см от проводника. Такое устройство можно приобрести в готовом виде или попытаться собрать по нижеследующему описанию.

Для сборки прибора и обнаружения неисправности в скрытой электропроводке необходимы следующие комплектующие: четырехкаскадный усилитель звуковой частоты с коэффициентом усиления 3000–5000 единиц, выпрямитель, ключевой каскад, генератор звуковой частоты на 900–1600 Гц, две батареи 3336Л, трансформатор, антенна и головные телефоны (наушники).

Для питания устройства осуществляют последовательное соединение батарей 3336Л (их суммарный ток – 5–8 мА). Проводник с током в антенне А наводит в приборе напряжение частотой 50 Гц, которое увеличивается усилителем звуковой частоты (собранным на транзисторах Т1– Т4). Далее напряжение выпрямляется диодом Д1 (его значение на выходе – 0,2–0,4 В) и поступает на базу транзистора Т5 ключевого каскада. Под действием напряжения блокинг-генератор, собранный на транзисторе Т6, начинает генерировать колебания звуковой частоты, которые отчетливо слышны в головных телефонах, соединенных с генератором.

Все детали прибора, кроме выключателя ВК1, батарей питания, гнезд Г1 и телефонов, размещают на гетинаксовой плате размером 12 x 7,2 см. Саму плату вместе с батареями, гнездами и тумблером выключателя помещают внутрь металлического корпуса размером 15 x 7,8 x 4,5 мм. Антенна А размером 13 x 6,5 см, изготовленная из листовой медной фольги, укрепляется в окне крышки корпуса на изолирующей гетинаксовой плате.

Для нормальной работы прибора статический коэффициент усиления по току (Вст) всех транзисторов прибора должен быть в интервале 35–50.

Трансформатор Тр1, монтируемый в прибор, изготавливают на магнитопроводе Ш5 x 6. Первичная обмотка трансформатора (I) должна состоять из 1500 витков провода ПЭВ диаметром 0,1 мм, вторичная обмотка (II) – из 600 витков такого же провода. После установки трансформатора следует проверить работоспособность блокинг-генератора, для чего коллектор и эмиттер транзистора Т5 временно замыкают накоротко проволочной перемычкой: при правильном подключении выводов обмотки (I) трансформатора Тр1 генератор начинает работать, в противном случае выводы нужно поменять местами.

Ключевой каскад приводят в рабочее состояние подачей на базу транзистора Т5 отрицательного напряжения 0,2–0,4 Вт, которое снимается с делителя. Делитель составляют из постоянных резисторов сопротивлением 5,1 кОм и 150 Ом, включенных в общую цепь питания (если в качестве резистора R2 в схеме использовать переменное сопротивление, прибор будет более чувствителен). Напряжение питания блокинг-генератора при наладке ключевого каскада должно составлять 7–8 В. Налаживание самого усилителя звуковой частоты производят путем подбора сопротивления резистора R3, от которого зависят режимы работы транзисторов Т2–Т4.

После сборки и наладки всех составляющих и самого прибора в целом можно приступать к определению места повреждения скрытой проводки (проходя по ее трассе). В цепь, трассу, место неисправности которой предстоит определить, подают напряжение; к прибору подсоединяют головные телефоны и включают его питание. Звуковой сигнал, прослушивающийся в телефонах некоторое время после включения и соответствующий тону генератора, свидетельствует о том, что прибор работает нормально.

Далее антенну прибора направляют в сторону предполагаемой трассы скрытой электропроводки: в зависимости от расстояния между проходящим в стене проводом и антенной тон генератора будет усиливаться или ослабевать, что и позволит проследить трассу залегания провода в стене. Исчезновение звукового сигнала в головных телефонах указывает место обрыва проводки (как правило, тон генератора исчезает на расстоянии 5–7 см от места обрыва). На протяжении всего времени обследования электропроводки прибором его корпус должен находиться в постоянном контакте с руками.

Если прибор для определения трассы и места обрыва скрытой проводки несколько усовершенствовать, то с его помощью можно будет определить и место короткого замыкания (той же скрытой проводки). Для этого на вход прибора через разъем Г1 подключают электромагнитный датчик, позволяющий регистрировать магнитное поле проводников с переменным током. Он представляет собой разомкнутый магнитопровод из Ш-образного трансформаторного железа с катушкой из 3000–6000 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1–0,12 мм; сердечник датчика Ш12 (Ш9, Ш10, Ш14 и т. д.); толщина набора – 12–15 мм. Для подсоединения датчика к прибору используют гибкий экранированный кабель длиной 1,5–2 м, а сам датчик укрепляют на штативе.

Трансформатор Тр1 видоизмененного усовершенствованного прибора наматывают на магнитопровод Ш16 пакетом толщиной 32 мм. Его первичная обмотка (I) в этом случае должна содержать 1560 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,14 мм, а вторичная обмотка (II) – 8 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм. Кроме того, в цепь первичной обмотки включают конденсатор С1; он необходим для того, чтобы ограничить ток во вторичной цепи при поиске короткого замыкания на коротких участках (5–8 м).

Техника определения места короткого замыкания следующая:

– участок проводки, короткое замыкание на котором предстоит определить, подключают к понижающему трансформатору (рис. 5);

Рис. 5. Понижающий трансформатор (схема).

– в момент приближения разомкнутой стороны магнитопровода к точке короткого замыкания в головных телефонах появляется звуковой сигнал. За местом короткого замыкания магнитное поле проводов отсутствует, и поэтому сигнал исчезает.

Если по каким-либо причинам собрать вышеописанный прибор не представляется возможным, предлагаем схему еще одного прибора для определения трассы скрытой проводки бесконтактным способом – сигнализатора напряжения. В его основу заложен принцип реакции на электрическую составляющую электромагнитного поля. Причем сигнализатор напряжения позволяет определить трассу проводки даже в том случае, если она обесточена.

Структура сигнализатора напряжения (рис. 6): антенна – электрометрический усилитель – блок дискриминатора и расширения импульсов – блок звуковой сигнализации – блок контроля исправности прибора.

Рис. 6. Схемы сигнализатора напряжения и камеры акустического резонатора: а – принципиальная схема бесконтактного сигнализатора напряжения; б – конструкция камеры акустического резонатора с прикрепленным к ней капсюлем Гр1.

Питание сигнализатора напряжения осуществляют от аккумулятора напряжением 9 В; потребляемый ток в режиме индикации – 15 мА, при отсутствии сигнала – 5 мА. Масса прибора – 250 г; размеры – 10 x 5 x 3 мм.

В основе электрометрического усилителя использована интегральная микросхема МС2 – повторитель напряжения с полевым транзистором на входе. Его чувствительность зависит от сопротивления R6, при необходимости ее можно регулировать в небольших пределах резистором R5 (при недостаточной чувствительности сопротивление резистора R5 уменьшают, при слишком большой – увеличивают).

Выпрямитель на диодах Д1 и Д2 и одновибратор на транзисторах Т1 и Т2, порог срабатывания которого задан диодом Д3, образуют блок дискриминатора и расширения импульсов.

Блок звуковой сигнализации монтируют по схеме мультивибратора на транзисторах Т3 и Т4. Коллекторная цепь транзистора Т4 включает электромагнитный капсюль Гр1 типа ДЭМШ или ТМ-2А.

Схема несимметричного мультивибратора на интегральной микросхеме МС1 лежит в основе блока контроля исправности. Мультивибратор формирует короткие импульсы, частоту следования которых определяет емкость конденсатора С1. Когда импульсы через конденсатор С2 поступают на антенну Ан1 с частотой около 0,2 Гц, прибор срабатывает и сигнализатор подает одиночный звуковой сигнал длительностью менее 0,1 с; сигнал является свидетельством исправности сигнализатора напряжения.

Если сигнализатор напряжения внести в электрическое поле, в антенне будет наведена электродвижущая сила (ЭДС), которая поступит на вход усилителя. Далее переменная составляющая тока через конденсатор С3 будет подана на дискриминатор. Чтобы одновибратор запустился и блок звуковой сигнализации начал генерировать звуковой сигнал, ток в сигнализаторе должен достигнуть заданного уровня (ток зависит от расстояния между антенной и токоведущими деталями электроустановки: чем меньше расстояние, тем больше сила тока).

В качестве основы для монтажа сигнализатора напряжения используют печатную плату, которую вместе с аккумулятором размещают в металлическом корпусе; торцевые стенки корпуса должны быть выполнены из изоляционного материала. Одна из этих стенок выполняет роль антенны, поэтому ее изготавливают из фольгированного гетинакса (с части поверхности гетинакса фольга удаляется). Размеры антенны корректируют при настройке прибора.

Во вторую торцевую стенку монтируют кнопку включения сигнализатора и гнезда разъема Ш1 для подключения зарядного устройства. Камеру акустического резонатора соединяют с электромагнитным капсюлем Гр1.

Наладка сигнализатора напряжения заключается в регулировке порога срабатывания по напряженности электрического поля:

– в первую очередь проверяют потребляемый ток при отсутствии звукового сигнала, он не должен быть больше 6 мА;

– далее коллектор и эмиттер транзистора Т2 замыкают накоротко, при этом должен появиться звуковой сигнал; при отсутствии сигнала проверяют мультивибратор на микросхеме МС1;

– затем сигнализатор постепенно приближают на допустимое правилами техники безопасности расстояние к токонесущему проводу; о срабатывании прибора свидетельствует звуковой сигнал.

Отрегулированный должным образом сигнализатор позволяет регистрировать переменное напряжение 220/380 В на расстоянии 5–10 см. Как и при работе с ранее описанным прибором, металлический корпус сигнализатора должен находиться в постоянном контакте с рукой.

Продаются отвертки-индикаторы с жидкокристаллическим табло. Такая отвертка поможет определить наличие переменного напряжения 36–220 В (иногда даже сквозь изоляцию провода).

На этом список инструментов, приспособлений и приборов, которые могут потребоваться домашнему электрику, можно завершить.

Монтаж электропроводки

Прежде чем вести разговор о том, какие электроприборы допустимы для использования в бытовых условиях, как производится их подключение к электросети, какие у них могут быть неисправности и как эти неисправности можно устранить, должно быть соблюдено одно очень важное условие: квартира или дом должны быть электрифицированы, то есть должен быть осуществлен ввод в здание воздушных линий электропередач (ЛЭП), а в помещении дома (квартиры) должна быть проложена электропроводка.

Виды электропроводок

Электропроводкой называется совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими защитными конструкциями и деталями, установленными в соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок».

Электропроводка по своему расположению делится на внутреннюю, находящуюся непосредственно внутри дома (квартиры), и наружную, находящуюся вне его. Наружной называется электропроводка, проложенная по наружным стенам зданий и сооружений, под навесами, между зданиями на опорах, вне улиц, дорог.

В зависимости от способа прокладки электропроводка может быть открытой, проходящей по поверхности стен, потолков и других элементов здания, и скрытой, проложенной внутри конструктивных элементов здания либо ее отделки.

Открытую электропроводку делают свободной подвеской по поверхностям стен, потолков, на стальных струнах и тросах, роликах, изоляторах, в трубах, коробах, гибких металлических рукавах, на лотках, в электротехнических плинтусах и наличниках.

Скрытую электропроводку прокладывают внутри конструктивных элементов зданий и сооружений (в стенах, полах, фундаментах, перекрытиях, в пределах чердаков). Она может быть выполнена в гибких металлических рукавах, пустотах строительных конструкций, в заштукатуриваемых бороздах, под штукатуркой, а также находиться непосредственно в монолите строительной конструкции, что предусмотрено технологией ее изготовления.

Вводом от воздушной линии (ВЛ) электропередачи считается электропроводка между ответвлением от ВЛ и началом внутренней электропроводки от изоляторов, устанавливаемых на наружной стороне здания, до зажимов вводного устройства.

Струной называется стальная проволока, натянутая вплотную к поверхности стен, потолков, к которой крепится электропроводка.

Полоса — металлическая пластинка, закрепляемая вплотную к поверхности стен, потолков, к которой крепятся провода и кабели.

Трос – стальная проволока или стальной канат, натянутый между конструкциями в воздухе, к которым крепятся провода или кабели.

Короб– закрытая полая конструкция любого сечения, в которой прокладывают провода или кабели. Он служит защитой кабелей и проводов от механических повреждений, его применяют как в наружных установках, так и внутри помещений.

Лотком называется открытая конструкция, в которой прокладывают кабели или провода.

Жителям многоквартирных домов знания о правилах ввода воздушных ЛЭП в здание, о правилах прокладки и ремонта наружной электропроводки, о материалах, используемых при этом, будут излишними – забота о состоянии и эксплуатации этой части системы электроснабжения находится в ведении специалистов ДЭЗов, ЖКХ, ЖКО и т. д. Достаточно знать принципиальную схему расположения внутренней электропроводки, ее возможные неисправности и порядок их устранения, чтобы при небольших, локальных авариях справиться своими силами.

Те же, кто живет в частном доме, на даче, в коттедже или только приступает к индивидуальному строительству, в вопросах электрификации должны быть хорошо сведущими, ведь им зачастую приходится сталкиваться с проблемой прокладки наружной проводки (для осуществления ввода электроэнергии в отстроенный дом, баню, сарай, гараж и т. п.). И уж тем более прокладка, эксплуатация и ремонт внутренней электропроводки должны находиться в их ведении.

А поэтому целая глава будет целиком посвящена непосредственно вопросам монтажа электропроводки (и внутренней, и наружной) и подключения ее к магистральным ЛЭП.

А начать лучше с того, какие материалы, необходимы для прокладки электропроводки.