Везде, где для бытовых или промышленных нужд используется электричество, в обязательном порядке есть и электрощиты. С их помощью распределяется и контролируется напряжение на пути от источника к нагрузке. Поэтому сборка электрощитка — это то, что необходимо знать каждому электромонтеру.
Что такое электрощит
Электрическим щитом называется узел передачи и распределения электроэнергии, в состав которого входят устройства защиты, приборы учета и прочие коммутирующие и измерительные приборы. В каждом электрощите присутствуют одна или несколько входящих линий и множество отходящих.
В промышленной и бытовой электрике распространены электрощиты 2 типов:
- Щит силовой (ЩС). Предназначен для питания мощных потребителей на предприятиях и обычных, включаемых в розетку электроприборов в быту.
- Щит освещения (ЩО). Используется для подключения сетей освещения.
Разделение потребителей по группам
В электрическом щитке имеется общий вводной автоматический выключатель. От него провода расходятся по групповым автоматам, которых в трехкомнатной квартире бывает до нескольких десятков.
Групповые автоматические выключатели предназначены для разделения потребителей на отдельные, независимые цепи. Например, через автомат QF3 подключаются розетки в гостиной. От QF4 — ванная комната. А QF5 — освещение квартиры. Для частного дома подобным образом может выполняться отдельная защита цепей освещения на улице или в гараже.
Разделение потребителей по группам позволяет сделать защиту квартиры селективной. Если в розетке гостиной произошло короткое замыкание, отключатся только электроприборы в этой комнате. Освещение и напряжение в розетках других комнат останутся нетронутыми.
Схема электрощита
Для сборки, наладки и дальнейшей эксплуатации щита необходимо составить принципиальную электрическую схему (ПЭС). По правилам она должна присутствовать на внутренней стороне дверцы электрощита. На схеме указываются следующие элементы:
- типы, количество и порядковые номера устройств защиты и счетчиков электроэнергии,
- провода и как они подключаются и взаимодействуют между собой,
- номинальные токи каждого защитного устройства,
- подключение шин заземления, если таковые имеются.
Разновидности электрических щитов
Размеры щита принципиально зависят от количества потребителей электроэнергии, которые от него питаются. Стандартные щиты в доме обычно маленькие. Их наибольшая сторона не превышает 50-60 см (речь о современных щитах типа IEK). Промышленные же щиты бывают высотой с человека и шириной в несколько метров.
Существуют отличия и с точки зрения монтажа. Щиты для наружной установки крепятся на стены с помощью дюбелей. Они выпирают от поверхности на 10-20 см. Но существуют и щитки для внутренней установки. Они замуровываются в стены так, чтобы снаружи была только их дверца. В обоих случаях содержимое щитов обязательно должно быть доступно для ремонтного персонала. Как правило, дверца запирается на ключ, идущий в комплекте со щитом.
Щитовое оборудование
Щиты передачи и распределения электроэнергии выполняют множество задач. Защита проводки от перегрузок по току, учет электроэнергии, коммутация потребителей по времени — это лишь малая часть функций, под которые проектируются щитки. Поэтому не менее разнообразно и их содержимое.
Приборы учета электроэнергии
Присутствует в каждом квартирном щите и в некоторых распределительных устройствах подстанций. Счетчик предназначен для учета количества электроэнергии, которое потратил потребитель.
У бытового счетчика на 220 В имеется 4 контакта для проводов. Если подключать пошагово слева направо, то их назначение таково:
- Lin. Вход питающей фазы вводного кабеля.
- Lout. Выход фазы на потребителя.
- Nin. Вход нулевого провода.
- Lout. Выход нулевого провода на потребителя.
Для установки трехфазного счетчика понадобится подсоединить 8 проводов. Они подключаются с учетом назначения выводов прибора, которое описано в технической документации.
Автоматические выключатели
Устанавливаются на вводе перед счетчиком в каждом бытовом электрощите. Не реже встречаются в промышленных щитах управления. Автоматические выключатели — это самое распространенное устройство защиты от КЗ и перегрузок по току.
На вводе в квартиру устанавливается щит с автоматами на 2 полюса. На отдельные групповые потребители — однополюсные. Также существуют устройства на 3 и 4 полюса.
Задача автоматов состоит в том, чтобы обесточить линию, если в ней произошло короткое замыкание или перегрузка. При КЗ с большими токами, в десятки раз превышающими номинал автомата, он выключается мгновенно. При небольших перегрузках в 1-2 In, автомат сработает через некоторое время.
Дополнительная информация. Номинальный ток и ток срабатывания автоматического выключателя — это разные вещи. Под номинальным подразумевается тот ток, при котором устройство остается включенным бесконечно продолжительное время. Например, для автомата C16 — это 16 А. Ток срабатывания всегда больше номинального.
Дифференциальные автоматы и УЗО
Также используются в квартирных щитах, но встречаются гораздо реже. УЗО и дифавтоматы, как правило, монтируются в новостройках и при модернизации старых электрических сетей.
УЗО применяется для защиты человека от удара электрическим током. Электронная начинка данного защитного устройства способна понять, что кто-то коснулся провода под напряжением, и мгновенно отключить опасный потенциал. Отдельно выделяют противопожарные УЗО. Они защищают проводку от возгорания, но работают по аналогичному принципу.
Дифавтомат — это комбинированное устройство. Оно объединяет в одном корпусе функционал автоматического выключателя и устройства защитного отключения.
Реле контроля напряжения
Относится к классу устройств защиты. Реле контроля предохраняет потребителя от чрезмерных просадок или скачков напряжения, которые способны повредить дорогостоящую бытовую электронику. РКН особенно актуально для небольших городов или удаленных населенных пунктов, где напряжение непредсказуемым образом способно гулять в самых широких пределах.
В электрическом щитке это устройство устанавливается после вводного автомата и прибора учета. Если вольтаж выходит за допустимые пределы, оно отключает питающий фазный провод. Реле контроля напряжения имеет настройку рабочего диапазона. То есть, возможно самостоятельно указать, при каком напряжении в сети квартира подключена, а при каком отключается.
Заземляющая и нулевая шина
Нулевая и заземляющая шины применяются для удобства монтажа и наглядности схемы щита в собранном виде. Использование этих элементов является требованием ПУЭ. Поэтому они предусмотрены в большинстве современных электрощитов.
Заземляющая шина подключается к контуру заземления здания. На схеме она обозначается латинскими буквами PE. А непосредственно в щите к заземляющей шине подключаются провода желто-зеленого цвета. В домах со старой проводкой PE шина может отсутствовать.
Нулевая шина электрически соединена с нулевой жилой вводного кабеля и нейтралью трансформаторной подстанции. Она необходима для работы бытовых однофазных электроприборов. На схеме обозначается буквой N. А в щите к ней подсоединяются провода голубого или черного (реже) цвета.
Важно! Если прикоснуться к нулевой шине, то током не ударит (не проверять). Однако, работая с ней, необходимо соблюдать особую осторожность. Если отключить от N шины приходящий на нее общий нулевой провод, то по квартирам, питаемым от щита, пойдет напряжение до 380 В. При этом у некоторых жильцов с большой вероятностью сгорит часть дорогой бытовой техники. А вина ляжет на человека, по ошибке откинувшего общий ноль.
Гребенчатая шина
Предназначена для быстрой, простой и интуитивно понятной сборки электрощита. Гребенчатая шина — это, по сути, перемычка. Она устанавливается в горизонтальные ряды автоматических выключателей для их одновременного подключения.
Если имеется 10 стоящих в ряд автоматов, и на каждый необходимо подать фазный провод, то достаточно 1 гребенки. Раньше для этого приходилось своими руками изготавливать специальные перемычки.
Гребенчатая шина изготавливается из меди. По желанию ее можно самому подрезать до нужных размеров или удалить кусачками лишние выводы (зубы). Снаружи гребенка изолируется слоем пластика, что делает ее намного безопаснее устаревших перемычек.
Клеммные колодки
Встречаются в сложных устройствах, где применяются десятки и более элементов (автоматов, реле). Клеммники наиболее распространены в слаботочном оборудовании. Они также упрощают монтаж и понимание схемы. С их помощью возможно оперативно отключить или подключить тот или иной элемент электрического щита.
Некоторые клеммники выпускаются в сборном виде. При необходимости их можно наращивать как конструктор до желаемого размера. Поэтому они никогда не будут занимать лишнего места в щите.
Лотки под провода
Характерны для больших щитов со сложным оборудованием. Лотки используются для компактной прокладки проводов. По конструкции и назначению они похожи на кабельные каналы. У лотков имеется полость для проводов и крышка на защелке.
Отличия между кабельными каналами и лотками заключается в отверстиях в боковых стенках. У обычных кабель-каналов их нет. У лотков — есть. Отверстия предназначены для вывода и ввода дополнительных проводов.
Прочие устройства
Под прочим оборудованием подразумеваются устройства, которые присутствуют не в каждом щитке. Однако без них невозможна работа некоторых электрических систем. Условно эти приборы подразделяются на 5 категорий:
- Коммутирующие устройства (реле, магнитные пускатели, контакторы, разъединители). Предназначены для механического включения и отключения электрических цепей.
- Устройства защиты. Помимо перечисленных автоматов и УЗО, к этой категории относятся всевозможные реле тока и напряжения, мощные плавкие вставки и слаботочные предохранители.
- Частотные приводы. Устанавливаются в щиты конвейеров, лифтового и прочего оборудования, где необходимо управлять скоростью вращения двигателей.
- Индикация и сигнализация. Различные индикаторные лампы, выводимые на двери, электрощита, звуковые сигнализации, сирены, мигалки.
- Устройства для взаимодействия с другим оборудованием посредством цифровых и аналоговых каналов связи. Например, преобразователи интерфейса RS-485 в USB, различные блоки расширения. Нужны для работы щитового оборудования с программами на ПК и различными портативными приборами для диагностики.
Расчет размеров щита и длины DIN-рейки
С приходом глобализации производители электрооборудования были вынуждены стандартизировать габариты выпускаемой продукции. Все автоматы, УЗО и модульные устройства имеют унифицированные размеры.
Такой подход позволяет на стадии разработки щита легко рассчитать его размеры. К примеру, стандартный автоматический выключатель имеет ширину 17,5 мм. Если по схеме в нижней части щита необходимо поставить 10 групповых автоматов, то под них следует оставить DIN-рейку шириной 175 мм (17,5х10).
Двухполюсные автоматы и УЗО имеют в 2 раза больший размер равный 35 мм. Трехполюсные устройства обладают шириной 52,5 мм (17,5х3). А четырехполюсные, соответственно, 70 мм.
Существуют и более крупные модульные устройства. Их размер так же кратен ширине 1 модуля, то есть 17,5 мм. Например, счетчики электроэнергии. Их ширина составляет 6-8 стандартных модулей (105-140 мм).
Сборка электрического щитка
Опытные электромонтеры собирают электрощиты аккуратнее и быстрее новичков. Для сборщика со стажем характерна плотность монтажа проводки, прямые углы и наглядность полученной схемы. Качественная сборка требует практических и теоретических знаний, умения пользоваться оборудованием. Поэтому важно понимать, как выполняется сборка распределительного щита.
DIN-рейки
DIN-рейки представляют собой металлический профиль, предназначенный для быстрого и удобного монтажа модульных устройств, обычно автоматов или УЗО. Рейка выполнена из железа. При необходимости ее можно укоротить до нужного размера болгаркой.
Рейка крепится в щит саморезами. Ее длина подбирается исходя из количества и ширины устройств, которые на нее необходимо установить. Однако лучше оставить некоторый запас по размеру, и взять DIN-рейку на 5-10 см больше. Такое решение пригодится при будущей модернизации щита или добавлении новых устройств. Например, дополнительных групповых автоматических выключателей.
Установка и подключение модульных устройств
Автоматы, УЗО и прочее оборудование устанавливается в щит при помощи DIN-реек. Для этого на каждом из приборов в их задней части предусмотрена защелка.
Для установки модульного устройства необходимо зацепить его на DIN рейку. В верхней части прибора имеется специальный «зуб». В нижней — защелка. Модульное устройство цепляется (вешается) на верхний зуб. Затем на нижнюю часть оказывается небольшое усилие рукой до характерного щелчка. Здесь важно понимать, где у монтируемого устройства верх, а где низ.
Для демонтажа потребуется отвертка. С ее помощью нужно оттянуть нижний зуб монтажного ушка. Его можно найти на задней части любого современного автоматического выключателя.
Подключение модульных устройств обычно выполняется с помощью винтовых клемм. Немного реже в слаботочном оборудовании используются зажимы типа WAGO, в которые достаточно вставить оконцованную гильзой жилу провода.
Кабельный ввод для щита
Если щиту предстоит работать в квартире, то достаточно ввести провода через одно из его отверстий. Важно проконтролировать, чтобы изоляция проводки не перетиралась о металлические края отверстия, которые должны быть гладкими и без металлических заусенцев.
Если условия эксплуатации щитка более тяжелые (пыль, капли воды), то необходимо позаботиться о герметичности входных и выходных кабелей. Для этого применяются герметичные вводы. Они бывают с минимальной базовой защитой. Такие вводы дешевые и предохраняют щитовое оборудование от попадания крупной пыли. Но есть и более дорогие модели, которые способны обеспечить полную герметичность места ввода провода и обезопасить щитовые приборы от прямых струй воды.
Место для установки электрощитка
Правильная установка избавит обслуживающий персонал от множества проблем в будущем. Поэтому при выборе места для монтажа следует руководствоваться рядом простых правил:
- Электрощит выполняется доступным, его дверь должна легко и беспрепятственно открываться квалифицированным персоналом. Поможет при срочных аварийных переключениях или ремонте.
- Щит нельзя располагать в местах, где возможно подтопление. Никакой герметичный ввод не спасет внутренности щитка от длительного пребывания под водой. Касается это и дач с весенними паводками.
- Если щит негерметичный, то его допустимо устанавливать только в сухих помещениях. Дождь и влага из воздуха способны проникнуть внутрь и привести к коррозии.
- Следует избегать горючих и взрывоопасных паров, а также мучной или древесной пыли. Контакторы, магнитные пускатели и реле, устанавливаемые в щиты, во время работы способны искрить. Этот фактор способен привести к возгоранию или взрыву.
Дополнительная информация. По правилам на дверце электрического щита располагается предупреждающий знак типа «молния». Он выполнен в виде пиктограммы с черным зигзагом в желтом треугольнике. Для бытовых щитов знак выпускается в виде наклейки. Его назначение заключается в том, чтобы предостеречь детей и неподготовленных людей от поражения электрическим током. Не стоит пренебрегать установкой этого знака.
Снятие изоляции с кабелей
Если проводов мало, для снятия изоляции можно воспользоваться любым острым ножом, хоть кухонным или канцелярским. Здесь важно надрезать только изолирующий слой и не повредить токоведущие жилы. Данный навык приходит с опытом.
Если проводки много, то рациональнее купить специализированный нож для разделки кабелей. Он позволяет выполнять электромонтажные работы быстрее и качественнее, с меньшими затратами физической силы и рисками получить травму (порезаться).
Подключение групповых потребителей
Для наглядности и удобства подключения отдельных потребителей их принято разделять по группам. Такой подход позволяет собрать горизонтальную линейку из дифавтоматов. Обычно она располагается в нижней части щита. Каждый автомат помечается отдельной биркой, указывающей на его назначение. Например, «свет в гостиной» или «стиральная машина».
Бирки пишутся рукой на небольших листах бумаги или приобретаются в электротехническом магазине. Второй вариант удобнее, так как магазинная бирка для электрического щита имеет клейкий слой и проще крепится рядом с соответствующим автоматом. Независимо от способа обозначения, важно позаботиться, чтобы указанные надписи были читаемыми для других людей.
Частые ошибки при монтаже
Ошибки при монтаже электрощита способны привести к возгоранию или некорректной работе. Чтобы самостоятельно собрать электрощиток, необходимо ознакомиться с основными требованиями по установке подобного оборудования.
- Гибкие многопроволочные провода зажимаются в клеммы через наконечники (гильзы). Особенно это касается винтовых соединителей. При сильной затяжке болта клеммника, он передавливает тонкие проволоки провода. Поэтому они ломаются, но внешне проблема остается незаметной.
- Перед подключением провода к клеммнику с него снимается изоляция. Длина зачищаемого слоя зависит от глубины клеммника. Необходимо проконтролировать, что в механизм зажима попала только оголенная токоведущая жила без изоляции.
- Нельзя подключать различные по сечению жилы к одному контакту автомата. По мере затяжки винта сначала зажмется толстый провод, а тонкий останется незафиксированным. При нарушении этого правила с мощными потребителями искрящий и греющийся контакт гарантирован.
- Нежелательно использовать монолитную проводку в щитах, где возможны механические вибрации. Постоянная тряска со временем надломит токоведущую жилу. Особенно проблема характерна для алюминиевой проводки.
- Концы проводов, автоматы, счетчики и любые другие устройства в щите в обязательном порядке маркируются. Не факт, что через 10 лет щит будете обслуживать именно вы. Поэтому важно все подписать, чтобы пришедшие для ремонта монтажники понимали, что куда идет и как устроено. Также стоит помнить про цветовую маркировку проводов и схему на дверце.
Выдержка из ПУЭ. «Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение PEN и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах» (ПУЭ-7 п.1.1.29).
Обслуживание электрических щитов
Даже правильно собранный и допущенный к эксплуатации электрический щит нуждается в техническом обслуживании. Периодичность данных мер определяется исходя из условий эксплуатации, требований к бесперебойной работе и сложности оборудования.
К основным мероприятиям по обслуживанию щита относятся следующее:
- визуальный осмотр проводов под нагрузкой,
- прослушивание щита под напряжением на наличие треска или неестественного жужжания,
- затяжка винтовых соединений и клеммников (со снятием напряжения),
- очистка щитового оборудования от пыли и прочих загрязнителей,
- проверка наличия на проводах бирок и их соответствия электрической схеме,
- измерение температуры отдельных устройств и контактов,
- контроль присутствия пломб на измерительных приборах (в случае коммерческого учета).
Без электрощитов невозможно построение сложных электрических сетей. Не обойтись без них и в небольшой однокомнатной квартире. С их помощью компактно и в одном месте собираются устройства защиты и автоматики (УЗО, реле тока и напряжения). Благодаря этому, электромонтеры имеют удобный доступ к ключевым узлам контроля и распределения электроэнергии.
Сборка электрических щитов начинается с проектирования, чертежей и схем. При этом учитываются размеры устройств, входящих в состав системы. На этом же этапе рассматривается и расположение оборудования, ведь повышенная влажность и запыленность способны навредить внутренним электрическим приборам щита.