Как обеспечить электробезопасность вашей квартиры

Почему важна электрическая защита

Когда профессору Сергею Петровичу Капице задали вопрос, без какого достижения современной цивилизации он не представляет себе жизни, последовал ответ: «Без электричества».

Электрическая защита необходима для того, чтобы безопас­но эксплуатировать домашнюю электросеть, не допуская пора­жения человека электрическим током, возгораний, повреждения электротехники грозовыми разрядами. В общем, электрическая защита — понятие комплексное. Задача защитных устройств — отключить напряжение в кратчайший срок при нарушении па­раметров сети. Какие устройства для этого применяются?

Для защиты человека от смертельного исхода при прикос­новении к корпусу неисправного электроприбора служит УЗО. Функционально устройство защитного отключения (УЗО) мож­но определить как быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подво­дящих электроэнергию к защищаемой электросети.

Принцип действия защитного отключения

Устройства защитного отключения, реагирующие на дифферен­циальный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автомати­ческого отключения питания. Защита от сверхтока (при приме­нении защитного зануления) обеспечивает защиту человека при косвенном прикосновении — путем отключения автоматическими выключателями или предохранителями поврежденного участка цепи при коротком замыкании на корпус.

При малых токах замыкания, снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника занулеыие недостаточно эффективно, поэтому в этих случаях УЗО явля­ется единственным средством защиты человека от электро­поражения.

В основе действия защитного отключения, как электрозащит- ного средства, лежит принцип ограничения продолжительности протекания тока через тело человека (за счет быстрого отклю­чения) при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением. Из всех из­вестных электрозащитных средств УЗО является единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к одной из токоведущих ча­стей.

Вспомогательным, но не менее важным свойством УЗО является его способность осуществлять защиту от возгорания и пожара, возникающих вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудо­вания. Ведь более трети всех пожаров происходят по причине возгорания электропроводки в результате нагрева проводников по всей длине, искрения, горения электрической дуги на каком- либо элементе, вызванных токами короткого замыкания.

Короткие замыкания, как правило, образуются из-за дефек­тов изоляции, замыканий на землю, утечек тока на землю. УЗО, реагируя на ток утечки на землю иди защитный проводник, за­благовременно, до развития КЗ, отключает электроустановку от источника питания, предотвращая тем самым недопустимый нагрев проводников, искрение, возникновение дуги и возможное последующее возгорание.

Защита от последствий короткого замыкания

Последовательно с УЗО для зашиты от возгорания при КЗ или перегрузке в электросети устанавливаются пробки, авто­матические выключатели. Принцип их действия и устройство подробно рассмотрены далее.

Рассмотрим, откуда может возникнуть КЗ? Естественно по­ставить перед собой вопрос: в чем проявляется нагрузка, напри­мер, проводов? Что может перегружаться и изнашиваться, если нет механического движения? Что и от чего нужно защищать? Чтобы ответить на эти вопросы, вспомним, как включена лампа.

Мы можем безопасно вводить в наши квартиры электро­энергию, включать и отключать лампы и приборы по нашему усмотрению именно потому, что в электросети применяются не только проводники и не только изоляция, а правильное и глубо­ко продуманное сочетание тех и других. Без проводников нельзя подвести ток к лампам и приборам. Без изоляции (резина, пряжа, бумага, пластмасса) нельзя ни направлять электроэнергию по нужным путям, ни выключать ток.

Изнашивается в электроприборах и проводке в основном изоляция. Резина, например, высыхает, растрескивается и осы­пается, пряжа и бумага обугливаются, пластмассы оплавляются и размягчаются. Но все это происходит при достаточно высокой температуре. Пока эта температура не превышена (для резины, например, 65 °С), изоляция работает устойчиво и надежно и служит достаточно долго.

Причиной повышения температуры изоляции является нагрев проводников, которые она окружает. А проводники на­греваются потому, что проходящий через них ток преодолевает их электрическое сопротивление, на что расходуется электро­энергия, которая и переходит в теплоту.

Температура одного и того же провода зависит от силы тока, проходящего по нему, называемого в электротехнике нагрузкой. Чем нагрузка больше, тем провод горячее. Ток не должен нагревать провод выше допустимой температуры. Ток, вызывающий чрезмерный нагрев, является перегрузкой.

Нужно знать, что перегрузки очень резко сокращают срок службы. Достаточно, например, всего на 10 °С повысить темпе­ратуру катушки электромагнита по сравнению с расчетной, что­бы срок ее службы сократился вдвое. При больших перегрузках изоляция быстро разрушается (перегорает), и между проводами возникает короткое замыкание.

С крайней опасностью перегрузок и КЗ столкнулись еще пер­вые электротехники. Поэтому в числе самых первых, самых не­обходимых аппаратов (рубильников, патронов) были созданы и простейшие предохранители — приспособления, автоматически прерывающие ток при длительных перегрузках и практически мгновенно — при коротких замыканиях.

Чтобы разобраться, на чем основана защита и как содержать ее в исправном состоянии, нужно отдать себе отчет во взаимной связи некоторых явлений.

Количество теплоты и температура

Количество теплоты, выделяющейся в проводнике при про­хождении по нему тока, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.

Значит, чем дольше включены лампы, приборы, провода, тем больше теплоты в них выделяется. При этих условиях, казалось бы, и температура должна непрерывно возрастать. Однако из повседневного опыта каждый знает, что это не так.

Накал лампы не увеличивается с течением времени, плитка при включении в сеть действительно накаляется постепенно, но, достигнув определенного накала, больше не разогревается. В чем же здесь дело?

Дело в том, что одновременно с нагреванием всегда происхо­дит охлаждение, причем чем выше температура, тем охлаждение интенсивнее. Поэтому рост температуры постепенно замедляет­ся и, наконец, при некоторой температуре наступает равновесие: сколько теплоты выделяется, столько же и отводится.

Как же поступить, если температура слишком высока, а нагрузку снизить нельзя? Здесь есть два пути: либо улучшить охлаждение, либо уменьшить количество выделяющейся тепло­ты. Но так как устраивать вентиляцию для охлаждения проводов и приборов практически невозможно, то идут по второму пути. При этом уменьшать можно только сопротивление, но не ток (это значило бы ограничить величину потребления электроэнергии) и не время (это значило бы отключить потребителей раньше, чем нужно).

А уменьшить сопротивление можно просто: либо вместо алюминиевых проводов взять медные, так как медь лучше про­водит электричество, либо увеличить поперечное сечение про­водов. Так обычно и поступают, руководствуясь нормами, где указаны предельные нагрузки для проводов каждого сечения.

Температуры различных частей одной и той же цепи На рис. 3.12 изображена электрическая цепь, во всех частях которой, т.е. и через провода, и через лампу, проходит один и тот же ток. Однако нить лампы раскалена до 2500 °С, а прово­да холодные. Почему? Потому что, во-первых, сопротивление нити велико (1936 Ом), а проводов мало (2,5 Ом), значит, в нити выделяется в 1936 : 2,5 = 775 раз больше теплоты.

1=100 м

Рис, 3.12, Температура на _2£)ti

различных участках цепи

Необходимые термины

Рассмотрим некоторые термины, которые могут понадобиться при рассмотрении материала этой главы, а также назначение при­меняемых устройств.

Автоматические выключатели предназначены для бытового и промыш­ленного применения для зашиты однофазных и трехфазных цепей с номи­нальным током защиты от 0,5 А до 125 А.

Кнопки и посты кнопочные предназначены для дистанционного управ­ления реверсивными и нереверсивными электромагнитными пускателями и контакторами электрических талей с одноїкоростнъми и двухскоростны­ми электродвигателями в электрических цепях управления напряжением до 220 В постоянного тока и до 660 В переменного тот частоты 50 и 60 Гц.

Контакторы предназначены для частых (до нескольких тысяч в час) дистанционных коммутаций электрической цепи при нормальном режиме работы. Маркировка контакторов переменного тока буквенно-цифровая. Первые две буквы КТ обозначают контактор переменного тока, третья буква П— включающая катушка питается постоянным током. Первые две цифры обозначают серию контактора. Третья цифра от 1 до 6 шифру­ет величину контактора, которая обуславливает его номинальный ток.

Концевые и пакетные выключатели предназначены для установки в электрических цепях управления, в автоматических линиях, станках-ав­томатах напряжением до 220 В постоянного тока и до 660 В переменного тока частоты 50 и 60 Гц.

Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления (пуска, останова и реверса) и защиты от перегрузок асинхронных двигате­лей. Пускатель состоит из контактора и теплового реле.

Предохранители плавкие предназначены для защиты электрооборудо­вания промышленных установок и электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий. Номинальное напряжение — 380 В переменного тот частоты 50, 60 Гц и 220 В постоянного тока.

Рубильники предназначены для включения, пропускания и отключения переменного тока номинальным напряжением до 660 В, номинальной час­тоты 50 и 60 Гц и постоянного тока номинальным напряжением до 440 В в устройствах распределения электрической энергии.

Устройства защитного отключения (УЗО) предназначены для за­щиты людей от поражения электрическим током при неисправностях электрооборудования или при непреднамеренном контакте с открытыми токопроводящими частями электроустановок, а также для предотвра­щения возгораний и пожаров, возникающих вследствие протекания токов утечки и замыканий на землю.

Современные требования безопасности распределения электроэнергии предполагают защиту от утечки тока. При выборе УЗО важно оценить вид утечки тока, возможную величину тока утечки, а также номиналь­ное значение тока нагрузки (до 80 А). УЗО выпускаются в двухполюсном и четырехполюсном исполнении для переменного-пульсирующего и пере­менного тока утечки. Ток утечки 30 мА рекомендуется для защиты от поражения человека электрическим током, ток утечки 100 мА, 300 мА, 500 мА — для отключения при механическом, повреждении кабеля электро­передачи.

Щиты квартирные предназначены для распределения и учета электри­ческой энергии, также для защиты исходящих линий при перегрузках, ко­ротких замыканиях и недопустимых токах утечки на землю в однофазных и трехфазных сетях с глухозаземленной нейтралью.

3.2.