Текст книги "Современный дачный электрик"

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.