Схемы 230 В: квартирный щиток

Направление «230 В» — про переменный ток и про то, из чего собирают квартирный щиток: вводной автомат, счётчик, УЗО, групповые автоматы, шины N и PE, выключатели, розетки и светильники. Контроллера в этих схемах нет, прошивки нет; есть цепь, кнопка «Запустить» и расчёт.

Смысл направления не в том, чтобы нарисовать щиток красиво. Он в том, что схему можно проверить до того, как она станет проводкой в стене: модель посчитает токи, отключит защиту там, где она должна отключиться, и объяснит ошибки, которые в готовой квартире не видно вовсе.

Как считается переменный ток

По действующим значениям, как цепь постоянного тока: 230 вольт, сопротивления нагрузок, токи, мощности. Фаза, реактивная мощность, пусковые токи двигателей не считаются.

Это приближение, и оно выбрано осознанно. Для щитка с освещением, розетками и бытовыми приборами нагрузка активная, и честная модель комплексных сопротивлений не изменила бы на экране ни одного вывода — зато сделала бы невозможной ту часть, ради которой всё затевалось: разбор ошибок.

Аппараты

Ввод 230 В задаёт фазу, ноль и защитный проводник, а вместе с ними — систему заземления. В TN-C-S защитный проводник соединён с нулевым на вводе, и ток утечки возвращается по меди. В TT он уходит через заземлитель сопротивлением в десятки ом: тока хватает, чтобы сработало УЗО, и заведомо не хватает, чтобы отключился автомат. Отсюда правило, которое иначе приходится заучивать: в системе TT дифзащита обязательна.

Автоматический выключатель имеет номинал и характеристику. Это два разных расцепителя в одном корпусе. Тепловой отключает медленно, при перегрузке: чем больше превышение, тем быстрее. Электромагнитный отключает мгновенно, при кратности выше пяти номиналов (характеристика B) или десяти (характеристика C). На длинной линии с тонким кабелем ток короткого замыкания может не дотянуть до порога автомата C — и тогда он не отключится вовсе.

УЗО не считает ток. Оно сравнивает то, что ушло по фазе, с тем, что вернулось по нулю. Пока вся нагрузка возвращает ток обратно, УЗО безразлично, сорок это ампер или четыре. Но тридцать миллиампер, ушедшие мимо — по защитному проводнику или через человека, — для него повод отключиться. Отсюда следует то, что путают чаще всего: автомат защищает провод, УЗО защищает человека, и заменить одно другим нельзя.

Дифавтомат — оба в одном модуле.

Шины N и PE собирают обратные и защитные проводники. Разделение этих двух шин — не формальность: рабочий ток по защитному проводнику не идёт никогда, и модель об этом скажет, если его туда завести.

Выключатели — одноклавишный, двухклавишный, проходной. Проходной отличается тем, что у него нет положения «выключено»: он всегда замкнут на одно из двух направлений.

Розетка имеет три контакта и свойство «прибор в розетке» — сколько ватт потребляет то, что в неё включено. Отдельно задаётся состояние изоляции прибора: исправна или пробита на корпус.

Опасные ситуации вынесены отдельными деталями: пробой изоляции и человек, который касается корпуса. Собрать их случайно нельзя, а показать нужно — без них разговор про УЗО остаётся разговором про модульную коробочку с кнопкой «тест».

Что схема подскажет сама

Разбор работает после каждого расчёта и объясняет не только то, что схема сломана, но и то, что она собрана неправильно, хотя работает.

Выключатель в разрыве нуля. Свет включается и выключается как положено, но фаза приходит на светильник напрямую: при выключенном свете патрон, провод и клеммы остаются под напряжением. В готовой квартире это обнаруживается ровно в тот момент, когда кто-то меняет лампочку.

Ноль, взятый с шины PE. Схема работает, и именно этим опасна: при обрыве защитного проводника все заземлённые корпуса в квартире оказываются под фазой.

Розетка без заземления. Пока изоляция цела, разницы нет. При пробое на корпус защите нечем сработать, и корпус остаётся под напряжением до тех пор, пока за него не возьмутся.

Розеточная линия без УЗО. Автомат от утечки не защищает вовсе — это разные задачи и разные приборы.

Ток через человека — с величиной и с тем, что она означает: выше 10 мА рука не разжимается, выше 30 мА начинается фибрилляция.

Автомат крупнее кабеля. Номинал выбирают по сечению провода: 1,5 мм² — 10 А, 2,5 мм² — 16 А. Автомат защищает провод, а не прибор.

Короткое замыкание — с указанием пути без нагрузки, сопротивления этого пути и расчётного тока.

Схема на экране и схема на стене

Модель безопасна, проводка — нет. Работы в действующей электроустановке выполняются при снятом напряжении; подключение к сети, ввод и узел учёта делает организация, имеющая на это право. Всё, что здесь есть, объясняет, как схема работает, и не заменяет ни проекта, ни допуска.