Б.Ю. Крамер
ЗАТ "ТЕСТРОН", Санкт-Петербург

Вступ

Морська вода являє собою ідеальний провідник. В умовах, коли в воду занурені десятки електроприладів, дотик до води може бути небезпечним, якщо який-небудь прилад пошкоджений. На жаль, любителі дуже рідко встановлюють пристрої, що захищають людину від ураження струмом. А в разі неписьменною установки такий пристрій може погубити акваріум. Мета даного повідомлення - познайомити слухачів з методиками забезпечення функціональної надійності електропостачання акваріумного обладнання.

Теми для обговорення

Схемотехніка використання пристроїв захисного відключення УЗО.

Схемотехніка використання розділового трансформатора.

Пристрої оповіщення про несправності устаткування і методики резервування основних компонентів УЗО.

Звичайна квартира, проводка трехпроводная (третій провід - земля в нових будинках або захисне занулення в старих). Тим, у кого вся електропроводка двухпроводная рекомендується замінити проводку або відразу переходити до частини 2. В побутових приміщеннях зазвичай використовуються три системи захисту електричних ланцюгів.

1. Захист від перевантаження - це биметаллическая пластина, згинається при нагріванні великим струмом і розмикати ланцюг. Цей захист працює досить повільно.

2. Захист від надструмів (короткого замикання) - це котушка з сердечником струмового відсічення, практично миттєво реагує на дуже великі струми короткого замикання.

3. УЗО (пристрій захисного відключення) - це електромагнітний расцепитель, підключений до трансформатора струму і миттєво реагує на диференційний струм - фактично на ток між фазою і земляним або захисним проводом.

Перші два типи захисту зазвичай конструктивно об'єднані в одному корпусі і являють собою звичайний автомат захисту, велика кількість яких стоїть біля кожного в електрощиті. УЗО - це в більшості випадків окремий прилад, який виглядає як два автомата захисту і стоїть перед ними. Також зараз з'явилися пристрої, які поєднують в одному корпусі всі три види захисту. Їх називають диференціальними автоматами.

Що таке захисний автомат і навіщо він потрібен, знає більшість акваріумістів, а ось на принципі дії УЗО зупинимося докладніше.

Найважливішим функціональним блоком УЗО є диференціальний трансформатор струму. Пусковий орган (пороговий елемент) виконується на чутливих магнітоелектричних реле прямої дії. Виконавчий механізм включає в себе силову контактну групу з механізмом приводу. У нормальному режимі, при відсутності диференціального струму - струму витоку, в силовому ланцюзі по провідниках, що проходить крізь вікно муздрамтеатру трансформатора струму, протікає робочий струм навантаження. Провідники, що проходять крізь вікно муздрамтеатру, утворюють зустрічно включені первинні обмотки диференціального трансформатора струму.

Рівні струми в зустрічно включених обмотках наводять в магнітному осерді трансформатора струму рівні, але зустрічно направлені магнітні потоки. Результуючий магнітний потік дорівнює нулю. Пусковий орган знаходиться в цьому випадку в стані спокою. При дотику людини до відкритих струмопровідних частин або до корпусу електроприймача, на який стався пробій ізоляції, по фазному провіднику через УЗО крім струму навантаження, протікає додатковий струм - струм витоку. Нерівність струмів викликає нерівність магнітних потоків і, як наслідок, виникнення у вторинній обмотці трансформованого диференціального струму. Якщо цей струм перевищує значення уставки порогового елемента пускового органу, останній спрацьовує і впливає на виконавчий механізм. Виконавчий механізм, який зазвичай складається з пружинного приводу, спускового механізму і групи силових контактів, розмикає електричний ланцюг. В результаті захищається УЗО електроустановка знеструмлюється.

Таким чином, УЗО спрацьовує при появі витоку з фазового проводу в будь-якому напрямку, відмінному від нульового проводу. Це не обов'язково тіло людини. Це може бути просто дуже висока вологість в приміщенні, або трохи води потрапило в патрон лампи освітлення акваріума і т.д. За нашими ГОСТам в нових квартирах ставиться одне УЗО на вході в квартиру. Це не правильно. Так як при його спрацьовуванні знеструмиться вся квартира. Це особливо актуально для акваріумістів. Тобто при виникненні витоку в ванній (наприклад, через те, що сусіди зверху вас трохи залили або у ванні текла гаряча вода, і утворилося занадто багато пара) у вас відключиться вся квартира. І акваріум в тому числі. Таким чином, стає очевидно, що бажано в квартирі мати кілька УЗО, кожне з яких буде обслуговувати якийсь свій набір споживачів енергії. У будь-якому випадку на акваріум має вести своє окреме УЗО.

Однак, навіть поставивши окреме УЗО на акваріум, ми не вирішуємо всіх проблем. Наприклад, у нас пошкодився кабель, що знаходиться у воді і ведучий до помпи на 220В. Негайно спрацює УЗО і знеструмить весь акваріум. Але це може привести до загибелі риб при дефіциті кисню в воді.

Стає очевидним, що якщо Ви бажаєте довгого життя своєму акваріуму, то одним УЗО не обійтися. Бажано щоб їх було кілька і кожне обслуговувало свою групу приладів, помп і т.д. А на поворотну помпу бажано взагалі окремий УЗО. А якщо зворотних помпи дві, то на кожну потрібен свій УЗО, щоб не відключилися відразу обидві.

Ці заходи абсолютно не зайві. Наприклад, в США застосовуються в основному УЗО, вбудовані в розеткові блоки. На одному об'єкті, наприклад, невеликій квартирі встановлюється по 10-15 пристроїв УЗО. Розетки, які не обладнані УЗО, обов'язково живляться шлейфом від розеткових блоків з УЗО. Та й блоки УЗО недорогі і можна на них не економити. З усього сказаного вище, можна зробити висновок про необхідність мати в квартирі двоступеневу систему УЗО. Коли головний на більший струм витоку стоїть на вході в квартиру, а на акваріум йдуть кілька додаткових, розрахованих на менші струми витоку.

Однак потрібно враховувати наступний фактор. В силу дуже високої швидкодії УЗО практично неможливо забезпечити селективність дії УЗО по току при значеннях уставок на сусідніх щаблях захисту, наприклад, 10 і 30 мА, або 30 і 100 мА. Необхідно також враховувати, що на практиці витік струму зовсім не обов'язково плавно збільшується в міру старіння ізоляції, появи дрібних дефектів і т.д. Можливі пробою ізоляції або її серйозне пошкодження, коли струм витоку миттєво досягає значення, що значно перевищує уставку. Логічно, що в цих випадках можливе спрацьовування будь-якого з УЗО, встановлених послідовно в ланцюзі.

Тобто, навіть якщо на вході в квартиру варто УЗО налаштований на струм витоку 100 мА, а на акваріумі стоять УЗО по 30 мА, то при пошкодженні кабелю в акваріумі може спрацювати було акваріумні УЗО, а загальне в квартирі. Щоб уникнути подібної ситуації випускаються дві модифікації УЗО з різними витримками часу спрацьовування (УЗО з індексами S або G). УЗО з індексом S мають витримку часу від 0,13 до 0,5 сек., А з індексом G - меншу витримку. Таким чином, на вході в квартиру треба поставити УЗО з індексом S на 100 мА (для виконання протипожежної функції), а на акваріум, ванну і т.д. УЗО з індексом G на 30 мА для виконання захисних функцій. Схема включення УЗО в квартирі повинна виглядати приблизно так.

Мал. 1. Схема включення УЗО в квартирі

Заземлювати або не заземлюють акваріум?

Давайте відразу позначити. Для людини дотик до фазового проводу, за умови, що він іншою частиною тіла не стосується заземлених предметів абсолютно безпечно. Струми, що протікають в цьому випадку на ємність тіла мізерно малі. Якщо акваріум незаземлен, то ушкодження фазового проводу, що проходить у воді, або витік фази з ламп або помпи призведе до появи на воді потенціалу в 220В, простіше кажучи, фази. Більше нічого не буде. Чи не спрацюють запобіжники, не відключиться від електроживлення акваріум. На тварин це також практично ніяк не відіб'ється. Все буде добре за винятком того, що руками в воду краще не лізти. Тобто, якщо ви торкнетеся води, стоячи на сухому підлозі або в черевиках на гумовій підошві, то нічого не станеться. Але якщо Ви в процесі проллєте на підлогу воду і встанете в неї або торкнетеся другою рукою труби опалення, або чого-небудь заземленого, то отримаєте удар струму. Тобто, незаземлений акваріум небезпечний для життя. Якщо акваріум заземлений при відсутності УЗО, то при попаданні фази в воду повинен спрацювати захисний автомат в електрощиті. Але він може і не спрацювати, якщо в квартирі стара проводка або спрацювати занадто пізно, після того як дроти нагріються до температури займання. Власне самі системи заземлення - без УЗО, не забезпечують необхідної безпеки. Швидкодія звичайних автоматів захисту, по-перше, поступається швидкодії УЗО, а, по-друге, залежить від багатьох чинників - кратності струму короткого замикання, яка в свою чергу залежить від опору провідників, перехідного опору в місці пошкодження ізоляції, довжини ліній, точності калібрування вимикачів, і т.д.

Тобто, при заземленому акваріумі і відсутності УЗО може виникнути пожежа. Таким чином заземлювати акваріум без наявності УЗО не слід. Непоганим рішенням є звуковий сигнальний пристрій фірми «Tunze». Воно повинно пищати, коли на воді виявляється напруга. Заземлювати акваріум в цьому випадку не треба (інакше сигналу не буде). Але вона не рятує від ймовірності пошкодження проводу, коли рука вже в воді (наприклад, розбили нагрівач під час роботи в акваріумі). До речі, було помічено, що коливання потенціалу води самого акваріума щодо потенціалу землі може з часом викликати проблеми з латеральної лінією у риб, тому акваріум рекомендується заземлити. Найбільше це коливання викликають світильники, ніяким чином з водою не контактують, а не те (справний) обладнання, яке контактує з водою. Таким чином, можна зробити висновок щодо першої частини. Кращим рішенням забезпечення електробезпеки при стандартній електропроводці є схема каскадного з'єднання УЗО, при якій кожне УЗО захищає свою групу споживачів. Акваріум повинен бути заземлений.

Мал. 2. Неупраляемий блок без контролю стану розеток на 7 розеток (з повних, 4 тонких) в двох групах (2х12) з зумером.

Мал. 3. Простий блок без захисту окремих розеток на 8 розеток (4 повних, 4 тонких) в трьох групах (2х12) з зумером, з перемиканням на резервну поворотну помпу в разі спрацювання ПЗВ або автомата захисту на основний і автоматичним включенням батарейного компресора при відключенні харчування або спрацьовуванні будь-якого УЗО.

Розділовий ізолюючий трансформатор

Про бикновенная квартира, проводка будь-яка - в тому числі двухпроводная. Визначення: розділові ізолюючі трансформатори здійснюють гальванічну розв'язку навантаження від мережі і захищають споживача від імпульсних і гармонійних перешкод. Вперше ізолюючі трансформатори почали застосовуватися для підключення медичної апаратури в операційних.

Під час процедур і операцій часто порушується природна ізоляція людини, в ролі якої виступає його шкіра. Застосування великої кількості приладів, одночасно приєднаних до людини, які за допомогою сигнальних проводів підключені до реєструючої апаратури, значно збільшує ймовірність ураження електричним струмом. Виникнення пошкодження ізоляції при харчуванні медичного обладнання від стандартної мережі (в якій один з провідників має потенціал землі), викликало б негайне відключення пошкодженого приладу. Зі зрозумілих міркувань під час операції це є неприпустимим. Кращим рішенням в цьому випадку є харчування медичного обладнання від мережі з розділовим трансформатором, в якій всі провідники ізольовані від землі.

Це рішення дозволяє:

• підтримувати харчування обладнання в разі виникнення одиничного замикання на землю;
• знизити ймовірність ураження шляхом радикального обмеження струмів замикання на землю;
• зменшити енергію іскри, яка виникає при замиканні на землю в обладнанні;
• зменшити струми витоку приладів.

Система мережі з розділовим трансформатором знаходить застосування в медичних приміщеннях, в яких:

• потрібна висока ступінь надійності харчування, що випливає з необхідності безпечного закінчення медичних процедур, особливо тих, повторення яких є неможливим;
• використовуються прилади, що служать для підтримки життєвих функцій пацієнта;
• має місце особлива небезпека ураження електричним струмом, одним із критеріїв є кількість приладів одночасно підключених до пацієнта.

В принципі акваріум і людина в операційній - це майже одне і те ж. У разі відключення приладів об'єкт загине. Ізолюючий трансформатор повністю захищає від ураження електрострумом при дотику до будь-якого його проводу і заземленному об'єкту. При цьому неважливо, заземлений у вас акваріум чи ні, заземлені чи розетки, в які включено акваріумне обладнання, двох або трехпроводная мережу у вашій квартирі.

Також можлива робота приладів навіть в разі потрапляння напруги на воду. Їх вже не треба відключати негайно, а можна замінити за розумний час. Небезпека залишається тільки при дотику відразу до обох висновків трансформатора, що є досить рідкісним явищем. Після трансформатора також повинні стояти звичайні автомати захисту на групи пристроїв. Це необхідно для захисту від короткого замикання, наприклад, при пробої помпи. Ізолюючий трансформатор захищає і від багатьох інших проблем, наприклад, при неправильному підключенні всієї квартири до електроживлення. Так, в літературі описаний випадок, коли електромонтер при підключенні одного об'єкта помилково підключив фазу на земляний провідник, що спричинило за собою смертельне ураження кількох людей. Трансформатор повинен бути підключений до лінії, що не обладнаної УЗО. На виході трансформатора також УЗО не потрібно. Інша квартира повинна бути підключена як зазвичай - через УЗО.

Для додаткового контролю за станом ізоляції приладів, після розділового трансформатора бажано поставити пискавку. Акваріум, обладнаний розділовим трансформатором, необхідно заземлити.

Коротко сформулюємо різницю між системами захисту, заснованими на УЗО і роздільному трансформаторі. УЗО відключає навантаження при наявності витоку, а трансформатор робить цей витік безпечної, не вимикаючи навантаження.

Який метод захисту вибере конкретний користувач, залежить від його власних можливостей і переваг. У будь-якому випадку один з двох перерахованих методів захисту повинен бути реалізований в повному обсязі.

Забезпечення надійності методом підключення до трьох фаз

Якщо є можливість поставити автомат послідовного вибору фаз перед входом в квартиру - це дуже забезпечує автоматичне перемикання акваріума на другу або третю фазу в разі відключення першої. Всі три фази вимикаються дуже рідко.

стабілізатори напруги

Всупереч поширеній помилці, стабілізатор не ізолюють обладнання від мережі. Тобто не є розділовими трансформаторами. Їх корисність сумнівна. Для помп нестабільність напруги 200-220-240В не є небезпечною. Цього бояться тільки МГ світильники з електромагнітними баласту. Так як зміна інтенсивності освітлення HQI лампами залежить від напруги значно, постояли місяць корали під світильником 210В випробують проблеми при 230В, це рівноцінно заміні ламп на нові. Для світильників з електромагнітними баласту необхідний стабілізатор. У той же час, у нього швидкодія зазвичай невелика і якщо напруга весь час скаче, то від нього толку небагато. А ще краще поміняти баласти на електронні.

електрод заземлення

Його поверхня повинна бути досить велика, щоб не відбувалося електролізу. На практиці і невеликого електрода вистачає, для перестраховки, однак, чим більше електрод, тим краще.

висновок

Всі акваріуми, не обладнані системою захисту від ураження електричним струмом, представляють серйозну небезпеку для оточуючих.

назад до змісту >>