Характеристики автоматических выключателей

Занимаясь проектированием щита учета, разобрался в характеристиках автоматов. При самостоятельной сборке щитов для дома нужно обязательно ориентироваться в этих характеристиках. Это позволяет обеспечить требуемую функциональность, безопасность и уменьшить стоимость собираемого щита.

Автомат не панацея от всех бед. Необходимо четко понимать от чего автомат защищает, а от чего нет. Только в этом случае можно говорить о безопасности.

При выборе автоматов даже одного производителя (я пока ориентируюсь на ABB) я столкнулся в большом разбросе цен. Автоматы различных серий и модификаций, обычно отражаемых с помощью отдельных букв в названии, могут существенно отличаться по стоимости. Понимание "что и зачем" позволяет снизить конечную стоимость.

Функции автоматов
Автомат защищает от двух событий: коротких замыканий  и перегрузок в сети. От коротких замыканий автомат защищает лишь в том случае, если при коротком замыкании в сети возникают большие токи. Это происходит далеко не всегда и зависит от сопротивления сети. Автомат также защищает от перегрузок (присутствия токов, превышающих номинальный ток автомата), отключая линию, но делает это далеко не мгновенно. Для автоматов, традиционно используемых в жилом секторе, по линии может протекать ток, превышающий номинальный в 1-10 раз.
При коротких замыканиях в линии, когда возникают не большие токи, автомат не сработает. Для отключения линий в таких ситуациях необходимо использовать УЗО.

Количество полюсов (1P, 2P, 1P+N, 3P, 4P, 3P+N)
Количество полюсов определяет количество линий, которые разъединяет автомат. В однофазных сетях применяются автоматы с одним (1P) и двумя полюсами (2P, 1P+N). В трехфазных сетях применяются автоматы с тремя (3P) или четырьмя (4P, 3P+N) полюсами. Обычно автоматы с одним полюсом используются в сетях с глухозаземленной нейтралью, когда более менее можно гарантировать отсутствие потенциала на нулевой жиле. В этом случае достаточно рвать фазу. В сетях с системой заземления TT в однофазных сетях необходимо использовать двух-полюсные автоматы, так как на нулевой жиле может появиться потенциал, отличный от нулевого. Для трехфазных сетей явной рекомендации какие автоматы лучше использовать 3-х или 4- х полюсные я пока не нашел, существуют разные мнения. Вроде как 4-х полюсные автоматы надежнее, так как разрывают и ноль, полностью отключая линию от питающей линии. С другой стороны, если ноль повторно заземлен, то его можно и не разрывать. Хотя вероятность появления на нем потенциала при авариях все таки есть.

Номинальный ток автомата (10, 16, 25 А)
Номинальный ток является основной задающей характеристикой автомата, определяющей диапазон токов при которых автомат срабатывает. Традиционным заблуждением является, что номинальный ток автомата определяет максимальный ток при котором автомат разъединяет линию. На самом деле это совершенно не так. Автоматы, традиционно применяемые в жилищном секторе (тип B и C), отключаются при токах нагрузки превышающих номинальный в 1-10 раз. Как быстро он это делает зависит от типа автомата (B, C, D).

Тип автомата B, C, D (время-токовая характеристика автомата)
Тип автомата B, C, D определяет при каких перегрузках относительно номинального тока и за какое время автомат отключает линию.

На рисунке ниже показан график времени срабатывания автомата в зависимости от отношения протекающего тока к номинальному току автомата. При больших токах, в десятки раз превышающих номинальный ток автомата, обычно (но далеко не всегда) возникающих при коротких замыканиях, автоматы всех типов срабатывают практически мгновенно. Из графика также видно, что для автоматов серий B и C токи превышающие номинальный в 1 -10 раз могут течь по линии час и более, не приводя к выключению автомата. Автоматы типа B практически мгновенно отключают линию только при токах в 5 раз, превышающих номинальный ток автомата. Автоматы типа C практически мгновенно отключают линию только при токах в 10 раз, превышающих номинальный ток автомата. Время отключения при меньших токах определяется время-токовой характеристикой автомата.

При старте современных устройств (стиральные машины, микроволновки, ....) возникают большие стартовые токи. Если бы автоматы отключались ровно при номинальных токах, то старт таких устройств бы приводил к постоянному вырубанию автоматов. Традиционно в жилищном строительстве используются автоматы типа C. Встречал рекомендации, что для повышения безопасности в доме лучше использовать автоматы типа B. При этом, может быть на отдельные устройства с большими стартовыми токами стоит устанавливать тип C. В наших магазинах традиционно продаются автоматы типа C, а тип B менее распространен.

В связи с наличием в сети токов, превыющих номинальные токи автоматов, возникает сомнение может ли в щите учета автомат выступать ограничителем мощности, который гарантирует, что потребитель использует отведенные ему 15кВт. В трехфазных линиях 380В 15кВт часто на входе щита учета ставят автомат C25А. Такой автомат вроде как выполняет функцию ограничения мощности. 25А*220В = 5,5 кВт. Именно такая мощность приходится на одну фазу в трех-фазной сети 15кВт. Но если вспомнить, что автомат с номинальным током 25А позволяет в линии течь токам превышающим номинальный в 5-10 раз (то есть 125-250А), что приводит к потреблению 75 -150 кВт, то легко понять почему такой автомат не является ограничителем мощности.

Из-за наличия токов в проводах намного превышающих номинальные токи автоматов очень важно выбирать автоматы, провода, розетки согласованным образом. Обычно считаю потребляемую мощность устройств, делят ее на 220, получая максимальные токи,
выбирают площадь жилы кабеля исходя из 8-10 А на 1мм2 и из полученной величины берут автомат.  Если таким образом считать, то для провода с жилой 2.5 мм2  нужно взять автомат 25 А. Но правильно будет взять автомат 16А, помня, что реальные токи превышают номинальный ток автомата.

Отключающая способность (4.5 kA или 6 kA)

Данная характеристика определяет ток срабатывания после которого автомат сохраняет работоспособность (то есть не выходят и строя и могут дальше использоваться). Например, автоматы серии ABB SH20X L имеет отключающую способность 4.5kA, а автоматы ABB серии S20X имеют отключающую способность чуть выше - 6kA. Серия SH200 L считается домашней версией, а S200 профессиональной. Понятно, что домашняя версия дешевле. В таких магазинах, как Леруа и К-Рауте продают в основном домашнюю версию. По идее, она достаточна для дома. Разве что встречал рекомендацию входные автоматы в счетчике учета брать с отключающей способностью 6kA.

Универсальный щит учета для систем заземления дома TN-C-S и TT

Мне необходимо собрать щит учета на 380В 15кВт на трубостойку, установленную на границе участка. Чтобы сделать это правильно необходимо определиться с системой заземления, которая будет в доме. От системы заземления в доме зависит исполнение щита учета на столбе. Так как я до сих пор не могу определиться с системой заземления дома, мне нужно собрать универсальный щит учета, подходящий для потенциальных систем заземления в доме.

В будущем мне нужно будет определиться между двумя вариантами системы заземления в доме: ТТ и TN-C-S. В этом посте не буду останавливаться на их отличиях, недостатках и преимуществах, предпосылках к выбору той или иной системы заземления. Отложу этот вопрос на потом.

Мне до сих пор не очевидно какую из двух рассматриваемых систем заземления для дома выбрать. Существуют разные мнения и рекомендации. При этом, щит учета надо уже собрать и подключить электричество для электроснабжения стройки. И хорошо бы собрать щит учета так, чтобы потом его не переделывать. Для этого нужно собрать щит учета, который бы подходил для обеих рассматриваемых систем заземления в доме.

Прежде чем пуститься в изложение подробностей описания решения, сразу скажу, что универсальный щит учета на столбе должен быть выполнен под систему заземления в доме TN-C-S. Такой щит учета можно использовать и для системы заземления в доме TT. При определенном исполнении щит учета для системы заземления дома TT будет отличаться от щита для системы заземления дома TN-C-S только количеством жил уходящего в сторону дома кабеля.

Но сначала еще раз о входе в щит учета. У нас в поселке на столбах проведен 4-х жильный СИП-кабель. У него 4 жилы: три фазы и так называемый PEN проводник. PEN проводник может выполнять две функции для системы электроснабжения дома: PE (защитного заземления) и N (рабочего нуля). Функция PE (защитного заземления) входящего кабеля используется только в системе заземления дома TN-C-S. В системе заземления дома ТТ используется только функция N (рабочего нуля).

Для возможности организации системы заземления дома TN-C-S необходимо в щите учета (до счетчика) обеспечить разделение приходящего с воздушной линии PEN проводника на PE (защитное заземление) и N (рабочий ноль) проводники. Данное разделение необходимо делать именно в щите учета, а не в доме (ответ почему - оставлю на потом).  В этом случае от щита учета к дому должен пойти 5-ти жильный кабель: 3 фазы+N+PE (плюс может  быть еще броня кабеля при прокладке под землей).

Для системы заземления дома TT входящий PEN проводник проходит через щит учета в неизменном виде и идет дальше в дом, на разделяясь на PE и N проводники. В системе заземления дома TT будет использоваться только функция N (рабочего нуля) от PEN проводника.  Функция PE (защитного заземления) в системе заземления TT дома реализуется независимым образом. Функция PE входящего СИП кабеля в системе заземления TT дома не используется.

Таким образом в зависимости от используемой системы заземления дома от щита учета в дом должен прийти кабель либо с 5 жилами, либо с 4 жилами. Универсальным решением (но более дорогим) будет проложить 5-жильный кабель от щита учета до дома. Это позволит на стороне дома в дальнейшем реализовать систему заземления как TN-C-S, так и TT (просто игнорируя PE жилу).

Ниже представлена принципиальная каноническая схема организации разделения PEN на PE и N в металлическом щите учета для организации системы заземления дома по системе TN-C-S. В схеме для разделения PEN на PE и N используется две медные шины, соединенные медной перемычкой.  В данной H-образной шине есть три логических участка: PEN (зона входящего кабеля), PE (зона защитного заземления) и N (зона заземленного рабочего нуля). Важно, что рабочие токи текут только по участкам PEN и N и не текут на участке PE.

Все приведенные в данном посте схемы взяты мной из альбома пользователя Avs7153, в котором есть и другие схемы щитов учета. Схемы различаются в зависимости от расположения щита учета относительно дома, применяемой системы заземления дома, корпуса щита учета (метал/пластик), применяемой системы заземления самого щита учета.

Приведенная выше схема "принципиальная" потому, что иллюстрирует только принцип разделения PEN на PE+N и в ней возможны другие варианты состава устройств и их номиналов ( в частности входного автомата и селективного УЗО).

В принципе, шины можно было бы установить без изоляторов. Но если их установить на изоляторах, это позволит легко перевести щит учета с системы заземления TN на систему заземления TT. Но это вроде бы не рекомендуется делать.

В том же альбоме Avs7153 представлена упрощенная (и менее наглядная) версия щита учета для организации системы заземления дома TN-С-S. В этой схеме шина PE и N объединены на одной медной шине. Порядок следования контактов на медной шине важен, так как необходимо обеспечить отсутствие протекания рабочих токов по части шины PE.

Вторая схема более компактная. Но с ней есть вероятность появления ошибок при подключении к шине. Сам я пока не решил какую версию буду использовать: каноническую (первую) или компактную (вторую).

И наконец, на схеме ниже изображена принципиальная схема щита учет под систему заземления дома ТТ. Видим, что данная схема отличается от компактной схемы для системы заземления дома TN-C-S только отсутствием PE жилы в уходящем к дому кабеле. Все остальное полностью идентично!

В обозначениях на схемах выше TN/TN-C-S и TN/TT до слэша указан тип систем заземления щита учета, после слэша - тип систем заземления дома. В всех случаях для щита учета используется система заземления TN, что означает повторное заземление PEN проводника в щите учета.  Заземление металлических частей щита учета защищает человека попадания фазы на детали металлического щита учета.

Все представленные выше схемы щитов учета предназначены для установки щита на расстоянии от дома в металлическом корпусе. При установке щита учета на фасаде или в пластиковом корпусе схемы будут другие. Также есть варианты данных схем, которые больше любят сетевики. В этих вариантах входной PEN идет сразу на счетчик. Но это менее правильный вариант для клиентов. Чтобы реализовать более привильные схемы приходится шину пломбировать, наряду со счетчиком и входным автоматом.

Подводя итог, скажу, что поставив такую цель очень легко реализовать универсальный щит учета, применимый для организации системы заземления дома по системам TN-C-S и TT. Отличия будут только в количестве жил уходящего в сторону дома кабеля. Если заложить кабель с 5 жилами, то мы получаем возможность на стороне дома реализовать как систему TN-C-S, так и TT без изменения щита учета и без замены кабеля.

Газовая труба дошла до нашего участка

У нас в поселке тянут газ. Вот и до нашего участка дошла труба.

Впечатления от бурения буром ТИСЭ

Поделюсь своим опытом от бурения скважин с расширением буром ТИСЭ. Общее впечатление у меня положительное. Особенно положительное впечатление от самого бурения вглубь. Накопились некоторые соображения как это лучше делать.

К текущему момент я пробурил 19 дырок буром ТИСЭ. Глубина дырок около 1.5 метров, снизу расширение 5 лунок под туалет и столб) я уже залил. 14 штук под фундамент мастерской готовы к этапу заливки. Еще 2 дырки я пробурил на участке прошлым летом и осенью обычным садовым буром.

Грунт у нас в основной глина, кое где попадает суглинок. То есть грунт пучинистый и все столбики с большой вероятностью зимой будут из грунта постепенно вылазить. Именно поэтому я взялся за бурение отверстий с расширением с помощью бура ТИСЭ.

По времени у меня достаточно стандартно выходило на лунку с расширением около 2 часов. При этом 1 час на бурение и 1 час на расширения. Это замеры не на скорость, а в режиме нормальной работы с чаепитиями после каждого часа. На самом деле, от лунки к лунке все очень менялось и некоторые расширения удавалось сделать быстрее.

Процесс бурения самой скважины намного приятнее, чем процесс изготовления расширений. Я бы даже сказал, что бурение практически не напрягает. Думаю, если взяться за лунки под забор (120-140 см, без расширений), то можно в обозримое время накрутить все 48 лунок, которые нам необходимы. Изготовление расширение в основном достаточно напряжный процесс.

Глубина промерзания у нас около 120 см и при бурении это сразу чувствуется. До этой глубины практически никаких усилий. После 120 см грунт становится ощутимо плотнее.
Интересно было это отличие наблюдать после дождя. Начал я бурить очередную лунку после дождей. Первые 120 см влажность грунта практически не изменилась. А на уровне 120 см начала сочиться вода. Рыхлую глину вода быстро проходит и останавливается на уровне глубины промерзания.

Некоторые мысли по-поводу бурения

- бурить нужно в мае-июне, пока в земле есть влага и она не стала каменной, либо осенью когда она снова пропиталась влагой. Прошлым летом я попробовал пробурить в сезон засухи обычным садовым буром. Было очень тяжело и это был очень большой контраст по-сравнению с бурением тем же буром предыдущей осенью. В этом году попробую в засуху пробурить буром ТИСЭ для сравнения.

- бурить буром ТИСЭ нужно тогда, когда глина сухая или чуть влажная, тогда с помощью легкого потрясывания с кручением вытряхивается из чашки бура ТИСЭ. За мокрую глину лучше не браться, себе дороже, замучаешься выковыривать.

- бурить нужно сразу на всю глубину и сразу делать расширения, иначе если пойдет дождь глина в скважине размокает и ее очень трудно выковыривать из бура ТИСЭ. Я сделал такую ошибку на туалете. Сначала пробурил 120 см для всех 4 дырок и потом мучался следующие 30 см и при изготовлении расширений, выковыривая мокрую глину

- расширения я делал в два этапа. Сначала ставил лопатку на меньший диаметр. После получения малого основания снимал лопатку и заглублялся на 8-10 см. И уже после этого ставил лопатку на большой диаметр основания и делал большой основание (50 см).

- при разбуривании расширения в основном крутил бур против часовой стрелки, чтобы бур не заглублялся. Для облегчения разбуривания делал движения взад вперед. Эти движения существенно упрощают процесс разбуривания.

- После окончания разбуривания глубина лунки стабильно уменьшалась на 5-7 см (мерил водяным уровнем). Видно грунт осыпается и утрамбовывается в процессе разбуривания. Поэтому после окончания разбуривания я снимал лопатку и вынимал этот осыпавшийся грунт, чтобы основание было плотным, а не рыхлым. В результате внизу у меня получалось заглубление чуть больше, чем на рисунках. Где-то на 15 см глубже, чем разбуренное основание.

- пока не знаю осыпятся ли расширения тех 14 столбиков, которые я подготовил для заливки, но пока не заливаю. Буду перед заливкой еще раз чистить, тогда и узнаю.

- для себя нашел удобным бурить 2 лунки с расширением в день (около 4 часов), и делать это параллельно, что минимизирует переставления лопаток и удлинений.

Вот, наверное, и все мысли по-поводу бурения буром ТИСЭ на данном этапе.

Как мы устанавливали столб для электроснабжения участка

Параллельно с постройкой туалета-сарай, затеял я сам подключить электричество к участку. Подключение в формате "все включено" сейчас у нас стоит 32 т.р. В общем, я решил сэкономить. И первый шаг в этом направлении - это установка столба, с которой мы совместными усилиями успешно справились. 

Столб нам нужен для "временного" воздушного подведения электричества с противоположной стороны дороги, где у нас идет линия электропередач.  Чтобы сэкономить на доставке столб я купил одновременно с досками на туалет.  Так уж получилось, что нужного размера столба тогда не оказалось и я купил тяжелый столб 100*100*7000 с толщиной стенок 6 мм. В результате вес столба получился около 130 кг. 

Предварительно столб я очистил от ржавчины и покрасил, прикрутил крюк для крепления кабеля и сделал отверстия для крепления кабеля к столбу при спуске. 

После этого встала задача столб поднять. Вот так мы его поднимали. Я сбил из досок, предназначавшихся на крышу и пол туалета, треногу 5.6 метров вышиной. Часть досок уже даже напилены в размер, поэтому они и торчат в разные стороны. Купил два блока для минимального полиспаста, чтобы облегчить нам подъем столба хотя бы в два раза. 

После того, как все было готово, я позвал друзей и дружными усилиями мы его поставили. 

В результате столб мы подняли без особенных напрягов.

Столб теперь стоит, можно дальше заниматься подключением электричества. Пока я с этим не торопился, так как занимался работами, которые не особенно в электричестве нуждались. 

Как мы строили туалет-сарай

И все таки мы начали это :). 26 апреля начались первые строительные работы у нас на участке. В этот день я завез первый куб досок на верстак и туалет. Ниже краткий отчет о том, как я их строил.

Для начала сколотил переносной верстак. Это позволило мне в дальнейшем меньше ползать по земле.

Доски и верстак я очень удобно расположил рядом с соседской бытовкой. Она создавали мне ощущение уюта на нашем пустом участке, а также прикрывали с одной стороны от ветра.

30 апреля купил бур ТИСЭ 200 мм. Разметив положение туалета на участке,  2 мая приступил к бурению 4 скважин для фундамента. Скважины бурил на 1.5м и делал с расширением снизу, чтобы их не выперло при пучении глины. Про особенности бурения буром ТИСЭ я еще напишу отдельно.

Столбики проармировал арматурой 10 мм, связывая ее арматурой 6 мм. Загибал арматуру по всем правилам для столбиков ТИСЭ (крюки снизу).

В тот момент пользовался для загибки простой трубой и догибал топором.

Для приготовления бетона в ручную сделал поддон и привез на участок первую машину песка. Бетон решил мешать без добавления гравия, а только из цемента и песка (1:3).  Бетон мешал тяпкой. На заливку 4 столбиков у меня ушло около 8 часов. Общее ощущение от заливки - не трудно. Это при том, что воду я носил с ручья (5 раз по два ведра).

Через неделю, когда столбики застыли, началась эпопея по их выравниванию в горизонт. Изначально я постарался сделать опалубку в горизонт, но результат был не ахти. Для начального выставления горизонта пользовался водяным уровнем, что по какой-то причине дало мне ошибку аж в 2 см.

Первую попытку выравнивания я сделал используя старый пескобетон, мешок с которым валялся у нас дома. Спустя 5 дней я сбил результаты, так как бетон так и не набрал крепости. Купив еще один мешок цемента, выравнял столбики второй раз.

Основание и стены туалета собирал отдельно и потом устанавливал на фундамент. Обвязку основание сделал из бруса 10*10 и сверху уже лаги для пола. Все доски основания обработал антисептиком.

После установки стен и выставления вертикалей врезал укосины. И уже после этого на месте сделал стропила для крыши и застелил ее досками.

Потом я каркас зашил досками 150*25 внахлест. 

Да, кстати, все пилил ручной ножовкой. И прямо скажу, что не особенно от этого напрягся. Не думаю, что циркулярная пила облегчила или ускорила бы мне работу.

Потом мы совместными усилиями туалет покрасили в два слоя

Я сделал для туалета дверь из половых шпунтованных досок, посадив их на клей и скрутив поперечинами.

Вот так примерно он сейчас выглядит (на фотографии еще нет щеколды и замка)

И наконец я выложил все лопаты из машины и всякую мелочевку в построенное строение. И туалет-сарай начал выполнять свою первую функцию - сарая. А я начал ездить на участок не на машине, а на велосипеде!

Есть еще что доделывать.
- покрыть крышу ондулином (пока сделанна временная кровля рванным рубероидом)
- покрасить свесы крыши
- застеклить окно
- вентиляционную трубу
- полочки для мелочей
- и собственно туалетный стул с круглым отверстием

Но все это уже буду делать параллельно с фундаментов для мастерской, для которой уже пробурил 14 дырок и сейчас додумываю последние моменты перед закупкой материалов.

А не начать ли с мастерской с навесом?

На носу строительный сезон. Строить дом мы не готовы. А строить что-нибудь уже чешется. И ничего с этим не поделаешь, надо с чего-то начинать. Правильнее всего будет начинать с мини-домика с навесом. В будущем это будет "чистая" не часто отапливаемая мастерская.

Достаточно продолжительное время я размышлял по-поводу начать с гаража с навесами. Гараж и навесы будут полезны для хранения материалов. Но так как
эта конструкция у нас не очень маленькая, пока не решился. Под гаражом у нас ведь еще погреб, который в этом случае нужно делать в первую очередь. Посмотрим, как будут события развиваться, может быть погреб, гараж и навесы будут второй очередью.

Последнее время начал думать чтобы начать с "бытовки своими руками", но пошире и покачественней. Ну а если уж "бытовку" самому делать, то конечно выбрасывать ее потом не хочется.  Нужно строить что-то небольшое, но полезное.

В результате пришел к мини-домику 6*4 (внешний размер), совмещенному с навесом для барбекю (4*4). В будущем этот домик будет выполнять функцию "чистой" мастерской. До тех же пор, пока строится основной дом, этот домик послужит нам добрую службу.

Удалось достаточно удачно вписать новую постройку в левом дальнем углу участка, где она в дальнейшем не будет мешать строительству. Справа с мастерской соприкасается туалет. С юга (на рисунке снизу) к мастерской примыкает навес для посиделок с барбекю.

И крупным планом

Думаю строить мастерскую из профилированного бруса (150*150). При отсутствии приточно-вытяжной вентиляции строить каркасник не хочется. Брус же обеспечит микроклимат минимальными усилиями.  К энергоэффективности с этим домиком мы особенно не будем стремиться. Кроме того (чем черт не шутит), в некоторый момент этот домик может превратиться в баню. Сейчас она нам не нужна, а потом вдруг да понадобится. Баня из бруса - это правильнее.

Утеплять скорее всего не буду. В будущем может быть обошьем в стиле дома, тогда и подумаю нужно утепление или нет. Топить думаю по началу электричеством (не все же время), чтобы не городить печь или водяную СО. Опять же в будущем при активном использовании можно будет повесить отдельный газовый котел.

Воду и канализацию вроде и нужно завести, чтобы можно было хоть руки помыть. По поначалу можно обойтись и более простыми средствами - просто поставить раковину с ведром.

Фундамент - винтовые сваи, и под домик и под навес. Дальние углы у нас завалены относительно центра где-то на 30 см. Винтовые сваи будут как-нельзя кстати для выравнивания на углах.

Так как обычную бытовку для инструмента я вообще не планирую, то начать строительство нужно будет с туалета, чтобы была возможность хотя бы лопаты сложить.