1. Провода и кабели

Проводники, по которым передается электрический ток — важнейшая часть энергосистемы. Они пронизывают здания и механизмы, выполняя функции передатчика энергии и информационных сигналов. В настоящее время существует множество кабелей и проводов. Это и тончайшие проводки для электронных датчиков, и очень толстые кабели (их даже не всегда можно обхватить рукой), через которые проходят сотни тысяч вольт.

Базовыми являются понятия «жила», «изоляция», «провод», «кабель», «шнур». Без них нельзя как следует разобраться в проводниках и их свойствах.

Жила — металлическая проволока, сердечник любого электрического проводника. Бывает цельной, монолитной либо в виде множества скрученных в жгут тонких проволочек. В первом случае она называется однопроволочной, во втором — многопроволочной, или гибкой.

Рисунок 1 — Виды жил

Одна из главных характеристик жилы — площадь сечения (мм²). Производители проводников всегда ее указывают, но иногда возникает необходимость проверить площадь сечения самостоятельно. Сделать это можно с помощью микрометра или штангенциркуля. Замерив диаметр жилы, легко вычислить площадь сечения по формуле: S = 0,785d х d.

Провод — одна или несколько токопроводящих жил, свитых вместе или каждая в своей оболочке, соединяющих источник электрического тока и потребителя. Провода бывают голыми, изолированными, а также разными по виду жил.

Если изолированные жилы дополнительно покрываются еще одной оболочкой, служащей для защиты от влажности, механических повреждений, света, агрессивных сред и др., провод называется защищенным. Например, ПВС, ПУНП, ПУГНП, ППГ, ППВ (ПуВВ), ПуГВВ — эти провода легко спутать с кабелем, и, они, в сущности, не слишком от него отличаются.

Голый, неизолированный провод, например АС, в домашних условиях практически не встречается, поскольку его монтируют в недоступных для обычного человека устройствах и соединениях, например в воздушных линиях. В быту его используют разве что в качестве хомута.

Изолированные провода широко применяются для распределения и передачи электроэнергии, причем не только в домашних сетях, но и в автомобилях. Самые распространенные марки — ПВ3 (ПуГВ), ПВ1 (ПуВ). Они являются изолированными и незащищенными.

Кабель, в отличие от провода, имеет одну или несколько жил, каждая из которых изолирована, плюс покрыта защитной оболочкой из полимерных пластмасс, резины или металла, например ВВГ, ВВГз, КВВГ, КВВ, АВВГ и т. п.

Помимо внешней изоляции, называемой иногда кембриком, в кабелях используются различного вида наполнители, служащие для дополнительной

защиты от внешних воздействий. Некоторые виды заключены в свитые в спираль металлические ленты. Такой кабель называется бронированным, его редко можно увидеть во время ремонта в квартирах, но в частных домах при подземной прокладке используется часто.

Рисунок 2 — Виды силовых кабелей.

Шнур — это проводник с изолированными жилами повышенной гибкости, служащий для соединения с переносными приборами. Они отличаются разнообразием и могут состоять из двух, трех или четырех медных жил сечением от 0,35 до 4 мм².

Каждый кабель и провод в своей аббревиатуре хранит краткую информацию о себе. Предлагаем ознакомиться с расшифровкой этой аббревиатуры, чтобы Вы могли более четко ориентироваться в выборе нужной позиции кабеля, провода. Кроме букв, в названии кабеля присутствуют цифры, которые обозначают количество жил и сечение.

Обозначение силового кабеля с ПВХ и резиновой изоляцией:

А — (первая буква) Алюминиевая жила, при ее отсутствии — медная жила.

АС — Алюминиевая жила и свинцовая оболочка.

АА — Алюминиевая жила и алюминиевая оболочка.

Б — Броня из двух стальных пластин с антикоррозийным защитным покровом.

Бн — То же, но с негорючим защитным покровом.

б — Без подушки.

В — Первая (при отсутствии А) буква — ПВХ изоляция.

В — Вторая (при отсутствии А) буква — ПВХ оболочка.

Г — В начале обозначения — кабель предназначен для горных выработок, в конце обозначения — отсутствие защитного покрова поверх брони или оболочки («голый»).

г — Водоблокирующие ленты герметизации металлического экрана (в конце обозначения).

2г — Алюмополимерная лента поверх герметизированного экрана .

Шв — Защитный покров в виде выпрессованного шланга (оболочки) из поливинилхлорида.

Шп — Защитный покров в виде выпрессованного шланга (оболочки) из полиэтилена.

Шпс — Защитный покров из выпрессованного шланга из самозатухающего полиэтилена.

К — Броня из круглых оцинкованных стальных проволок, поверх которых наложен защитный покров. Если стоит в начале обозначения — контрольный кабель.

С — Свинцовая оболочка.

О — Отдельные оболочки поверх каждой фазы.

Р — Резиновая изоляция.

НР — Резиновая изоляция и оболочка из резины, не поддерживающей горение.

П — Изоляция или оболочка из термопластичного полиэтилена.

Пс — Изоляция или оболочка из самозатухающего полиэтилена (не поддерживающего горение).

Пв — Изоляция из вулканизированного полиэтилена.

БбГ — Броня профилированной стальной ленты.

нг — Не поддерживающий горения.

КГ — Кабель гибкий. ПРИМЕР:

ВВГ – медный кабель в ПВХ изоляции, в ПВХ оболочке.

АВБбШв — алюминиевый кабель в ПВХ изоляции с броней из двух стальных пластин с антикоррозийным защитным покровом без подушки с защитным покровом в виде выпрессованного шланга (оболочки) из поливинилхлорида.

КГ – медный кабель гибкий.

ВБбШв — медный кабель в ПВХ изоляции с броней из двух стальных пластин с антикоррозийным защитным покровом без подушки с защитным покровом в виде выпрессованного шланга (оболочки) из поливинилхлорида. КГНВ – медный кабель в ПВХ изоляции, в ПВХ оболочке гибкий.

РПШ — медный кабель с изоляцией из резины, в полиэтилентерефталатной пленке и в оболочке из резины.

Обозначение контрольного кабеля:

А — (первая буква) алюминиевая жила, при ее отсутствии — медная жила.

В — Вторая (при отсутствии А) буква — ПВХ изоляция.

В — Третья (при отсутствии А) буква — ПВХ оболочка.

П — Изоляция из полиэтилена.

Пс — Изоляция из самозатухающего полиэтлена.

Г — Отсутствие защитного покрова («голый»).

Р — Резиновая изоляция.

К — первая или вторая (после А) буква — кабель контрольный. Kроме КГ — кабель гибкий.

Ф — Изоляция из фторопласта.

Э — В начале обозначения — кабель силовой для особо шахтных условий, в середине или в конце обозначения — кабель экранированный.

ПРИМЕР:

КВВГ – контрольный медный кабель в ПВХ изоляции, и в ПВХ оболочке.

АКВВГ – алюминиевый контрольный кабель в ПВХ изоляции и в ПВХ оболочке.

КГВШ – контрольный гибкий шахтный медный кабель в ПВХ изоляции, сердечником из полиэфирных нитей и в ПВХ оболочке.

Более подробную информацию по маркировке кабелей и проводов можно найти в справочной литературе.

Пример расшифровки кабеля: АВВГ 3*10+1*6 Аалюминиевый ВВГПВХ изоляция, в ПВХ оболочке, гибкий 3*10 +1*6 – 3 жилы сечением 10 мм² , и одна жила 6 мм²

Двухжильные шнуры использовали, когда для подключения прибора не нужно было защитное зануление либо заземление. По новым правилам оно всегда необходимо, поэтому применяют трехлибо четырехжильный шнур. Сечение выбирают исходя из силы тока, который потребляет прибор. Например, для электробритв применяют шнуры сечением 0,35 мм², для телевизоров, настольных ламп — 0,5 мм², для холодильников, пылесосов — 0,75 мм². Длина шнуров также нормируется: 2 м — для холодильников и утюгов, 3,5 м — для стиральных машин, 6 м — для пылесосов. Бывают шнуры, армированные с неразборными вилками.

Используемые провода должны соответствовать подключаемой нагрузке. Провод одной и той же марки с одним и тем же сечением может выдержать различные по величине нагрузки. Это определяется условиями прокладки провода, то есть скоростью его охлаждения. Например, провода или кабели открытой проводки охлаждаются быстрее и лучше, чем проводка, спрятанная в трубы либо под штукатурку.

Выбор и проверку проводов и кабелей по допустимому нагреву током нагрузки выполняют так. Определяют мощность установки. Если производится, например, расчет групповой осветительной сети, питающей лампы накаливания, расчетную мощность (Р_р) принимают равной сумме мощностей всех ламп на соответствующем участке сети. Затем вычисляют расчетную силу тока. В однофазной цепи ее находят по формуле:

где Р_р — расчетная мощность, кВт; U — напряжение, В; cos ф — коэффициент мощности (если рассчитывается проводка, питающая лампы накаливания или электрические печи, коэффициент мощности принимается равным единице).

Найденное значение I_р не должно превышать значений, установленных ПУЭ для определенной конструкции проводов или кабеля. Выполнение этого условия гарантирует пожарную безопасность и нормируемый срок службы проводки при нормальных неаварийных режимах.

Максимально допустимый ток для данной марки проводника находят с помощью таблиц 1 и 2. Эти таблицы составлены с учетом вида изоляции, площади сечения проводника, числа совместно прокладываемых токопроводящих жил, способов и условий прокладки сети.

Таблица 1. Длительно допустимая сила тока (в амперах) для проводов с резиновой и ПВХ изоляцией с алюминиевыми (А) и медными (М) жилами

Площадь сечения жилы, мм2	Провода, проложенные открыто		Провода проложенные в одной трубе
			два одножильных		три одножильных		Четыре одножильных
	А	М	А	М	А	М	А	М
2.5	24	30	20	27	19	25	19	25
4	32	41	28	38	28	35	23	30
6	39	50	36	46	32	42	30	40
10	55	80	50	70	47	60	39	50
16	80	100	60	85	60	80	55	75

Таблица 2. Длительно допустимая сила тока (в амперах) для кабелей с резиновой и ПВХ изоляцией с алюминиевыми (А) и медными (М) жилами в свинцовой, ПВХ и негорючей резиновой оболочках.

Площадь сечения жилы, мм2	одножильные	двухжильные		трёхжильные
	Прокладываемые
	на открытом воздухе	на открытом воздухе	в земле	на открытом воздухе	в земле
2,5	23	21	34	19	29
4	31	29	42	27	38
6	38	38	55	32	46
10	60	55	80	42	70
16	75	70	105	60	90

2. Коммутационная аппаратура. Классификация

Коммутационный аппарат – это электрическое устройство служащее для пропускания электрической энергии и коммутации электрическое цепи. Коммутация (в электротехнике) – процессы сопутствующие размыканию и замыканию электрической системы, возникающие в начальные мгновения.

Коммутационные электрические аппараты бывают:

• контактными (механическое перемещение в контактной системе);
• бесконтактными (отсутствие механических перемещений).

Бесконтактные коммутационные аппараты изготавливают на базе полупроводниковых или газоразрядных приборов. Аппараты могут иметь несколько полюсов (от одного до четырёх) и в зависимости от их количества называться – однополюсными, двухполюсными, трёхполюсными и четырех полюсными.

В подавляющем большинстве аппараты являются двухпозиционными, то есть имеют два положения – «включено» и «отключено» без каких-либо промежуточных.

Виды коммутационных аппаратов.

Перечислим все известные виды коммутационных аппаратов:

1. Выключатель-коммутационный аппарат имеющий два положения:

• автоматический выключатель (аппарат для осуществления автоматического отключения);
• неавтоматический выключатель (сюда можно отнести все рубильники);
• токоограничивающий выключатель (коммутационный аппарат ограничивающий рост значения тока в зоне замыкания накоротко);
• синхронный выключатель (контактная система аппарата расходится в запланированную фазу тока или сходится в запланированную фазу напряжения);
• путевой выключатель (подвижные части механизмов воздействуют на аппарат, вызывая изменение его коммутационного положения);
• кнопочный выключатель (аппарат с кнопками для воздействий оператора).

К автоматическим выключателям можно отнести:

• устройство защитного отключения (УЗО – аппарат для протекции живых существ от поражений электрической энергией);
• дифференциальный автоматический выключатель (автоматический выключатель соединённый с УЗО с целью обеспечения комплексной защиты).

2. Рубильник:

• разъединитель (коммутационный аппарат для прерывания снабжения цепи с несущественными токами для ремонта или осмотра электрической системы, имеющий изоляционное расстояние между контактами);
• переключатель (аппарат переводящий течение электрической энергии из одной системы в другую);

Может применяться объединение понятий, например, выключательразъединитель – рубильник с дугогасительной камерой (он же выключатель нагрузки) на одно направление или на два направления (переключатель или перекидной рубильник).

Рубильник без дугогасительной камеры является разъединителем.

Под несущественными токами понимаются (под какими нагрузками отключают разъединитель):

• токи цепей измерения;
• токи утечки;
• ёмкостные токи выводных шин;
• токи холостого тока трансформаторов.

3. Контактор-аппарат задействованный для многочисленных операций включения и отключения цепи с рабочим током или немного большим:

• пускатель (аппарат для оперирования электрической силовой установкой прямым подключением в сеть без введения сопротивления резисторов на базе одного или двух контакторов);
• пусковой реостат (пуск электродвигателя с помощью введения в цепь сопротивления резисторов);
• пускорегулирующий реостат (запуск и изменение частоты вращения за счёт сопротивления резисторов).

4. Электрическое реле.

Реле – коммутационный аппарат для размыкания электрической сети при запланированных параметрах.

Магнитные пускатели.

Магнитные пускатели (Рисунок 3) предназначены, главным образом, для дистанционного управления трехфазными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором, а именно:

• для пуска непосредственным подключением к сети и остановки (отключения) электродвигателя (нереверсивные пускатели),
• для пуска, остановки и реверса электродвигателя (реверсивные пускатели).

Кроме этого, пускатели в исполнении с тепловым реле осуществляют также защиту управляемых электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности.

Магнитные пускатели открытого исполнения предназначены для установки на панелях, в закрытых шкафах и других местах, защищенных от попадания пыли и посторонних предметов.

Магнитные пускатели защищенного исполнения предназначены для для установки внутри помещений, в которых окружающая среда не содержит значительного количества пыли.

Рисунок 3 — Магнитный пускатель серии ПМЛ

Магнитные пускатели пылебрызгонепроницаемого исполнения предназначены как для внутренних, так и для наружных установок в местах, защищенных от солнечных лучей и от дождя (под навесом).

Устройство магнитного пускателя.

Магнитные пускатели имеют магнитную систему, состоящую из якоря и сердечника и заключенную в пластмассовый корпус. На сердечнике помещена втягивающая катушка. По направляющим верхней части пускателя скользит траверса, на которой собраны якорь магнитной системы и мостики главных и блокировочных контактов с пружинами.

Реверсивные магнитные пускатели (Рисунок 4) представляют собой два обычных пускателя, укрепленных на общей основании (панели) и имеющем электрические соединения, обеспечивающие электрическую блокировку через нормально-замкнутые блокировочные контакты обоих пускателей, которая предотвращает включение одного магнитного пускателя при включенном другом.

Рисунок 4 — Реверсивный магнитный пускатель

Самые распространенные схемы включения нереверсивного и реверсивного магнитного пускателя рассмотрим ниже. В этих схемах предусмотрена нулевая защита с помощью нормально-открытого контакта пускателя, предотвращающая самопроизвольное включение пускателя при внезапном появлении напряжения.

Реверсивные пускатели могут также иметь механическую блокировку, которая располагается под основание (панелью) пускателя и также служит для предотвращения одновременного включения двух магнитных пускателей. При электрической блокировке через нормально-замкнутые контакты самого пускателя (что предусмотрено его внутренними соединениями) реверсивные пускатели надежно работают и без механической блокировки.

Реверс электродвигателя при помощи реверсивного пускателя осуществляется через предварительную остановку, т.е. по схеме: отключение вращающегося двигателя — полная остановка — включение на обратное вращения. В этом случает пускатель может управлять электродвигателем соответствующей мощности.

В случае применения реверсирования или торможения электродвигателя противовключением его мощность должна быть выбрана ниже в 1,5 — 2 раза максимальной коммутационной мощности пускателя, что определяется состоянием контактов, т.е. их износоустойчивостью, при работе в применяемом режиме. В этом режиме пускатель должен работать без механической блокировки. При этом электрическая блокировка через нормально-замкнутые контакты магнитного пускателя обязательна.

Cхема подключения асинхронного двигателя через магнитный пускатель (Рисунок 5 — 8) состоит из QFавтоматического выключателя; КМ1-магнитного пускателя Ртеплового реле; Масинхронного двигателя; ПР-предохранителя; поста управления (С-стоп, П-пуск).

Рисунок 5 — Не реверсивная схема магнитного пускателя с катушкой 380В

Рисунок 6 — Не реверсивная схема магнитного пускателя с катушкой 220В.

Схема работает следующим образом: Включаем питание QF — автоматическим выключателем, нажимаем кнопку «Пуск», которая своим нормально разомкнутым контактом подает напряжение на катушку КМ1 — магнитного пускателя. КМ1 – магнитный пускатель срабатывает и своими нормально разомкнутыми, силовыми контактами подает напряжение на двигатель. Для того чтобы не удерживать кнопку «Пуск», чтобы двигатель работал, нужно ее зашунтировать, нормально разомкнутым блок контактом КМ1 – магнитного пускателя.

Рисунок 7 — Реверсивная схема магнитного пускателя с катушкой 380В

При срабатывании пускателя блок контакт замыкается и можно отпустить кнопку «Пуск» ток побежит через блок контакт на КМ1 – катушку. Отключаем двигатель, нажимаем кнопу «С – стоп», нормально замкнутый контакт размыкается и прекращается подача напряжение к КМ1 – катушке, сердечник пускателя под действием пружин возвращается в исходное положение, соответственно контакты возвращаются в нормальное состояние, отключая двигатель. При срабатывании теплового реле — «Р», размыкается нормально замкнутый контакт «Р», отключение происходит аналогично, Принцип работы схемы магнитного пускателя с катушкой на 220В тот же, что и с катушкой на 380В.

Рисунок 8 — Реверсивная схема магнитного пускателя с катушкой 220 В

При выборе магнитного пускателя принимают во внимание:

• номинальную силу тока,
• номинальное напряжение и условия эксплуатации (требуется ли защитное исполнение, есть ли необходимость в реверсировании и тепловой защите).

Номинальная сила тока главных контактов должна быть равна номинальной силе тока управляемого электрического двигателя или превышать его. При выборе электромагнитных пускателей пользуются таблицей 3.

Таблица 3. Мощность управляемых электромагнитными пускателями трёхфазных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Тип пускателя	Мощность электродвигателя , кВт, при напряжении, В
	220	380
ПМЕ-000	0,6	1,1
ПМЕ-100	2,2	4,0
ПМЕ-200	5,5	10
ПАЕ-300	10	17
ПАЕ-400	17	30
ПАЕ-500	30	55
ПАЕ-600	40	75

Перед установкой электромагнитных пускателей проверяют ход подвижной системы в рабочем положении пускателя, контролируют свободное перемещение якоря и полный возврат его в исходное положение под действием возвратных пружин, убеждаются в отсутствии каких-либо заклиниваний, затираний и задержки при перемещении якоря, а также односторонних зазоров и перекосов в его подвеске. При этом учитывают, что для каждого типа пускателя или другого контактного аппарата установлены нормы растворов и провалов, указываемые в паспорте прибора.

3. Автоматические выключатели

Автоматические выключатели (ВА) (Рисунок 9, 10) совсем не похожи на обычные, которые устанавливаются в каждой комнате для включения и выключения света. Их задача несколько иная: ВА стоят в распределительных щитах и служат для защиты от коротких замыканий и перегрузок, возникающих в защищаемых линиях отключения энергии на определенных участках электросети. Автоматы, как их чаще всего называют, устанавливают на входе в дом или квартиру в специальных боксах, металлических или пластиковых.

Рисунок 9 — Виды автоматических выключателей: 1- двухполюсный, 2-трёх полюсный , 3-четырёхполюсный

Рисунок 10 — Внутреннее устройство автоматического выключателя.

Существует много видов ВА. Некоторые служат лишь выключателями цепи и предохраняют сеть от перегрузки, современные модели включают дополнительные функции, например дифавтомат защищает еще и от токов утечки в электропроводке.

Внутри корпуса находятся главные предохранительные устройства автомата (механизмы автоматического прерывания цепи) — электромагнитный и тепловой расцепители — по отдельности или оба сразу Биметаллическая пластина при нагревании проходящим через нее током недопустимо высокого значения распрямляется и размыкает контакты — это тепловой расцепитель. По времени срабатывания он самый медленный.

Электромагнитный работает по правилу «мертвой руки». Стоит ему выйти за номинальные пределы, как катушка выскакивает со своего места, разрывая цепь. Такой способ разрыва цепи самый быстрый.

У всех ВА есть контакты для подключения подходящих и отходящих проводов.

Все ВА заключены в пластиковый небьющийся корпус со специальным креплением на задней стенке. Установить автомат очень легко — достаточно вставить на рейку до щелчка. Снять можно с помощью отвертки, слегка потянув за специальное ушко или нажав на корпус автомата возле ушка и потянув противоположный край на себя

4. Материалы для электромонтажа

При электротехнических работах применяются не только провода и кабели, ведь места их соединений нужно как-то защитить, предотвратив проникновение влаги. В данном разделе речь пойдет о материалах с помощью которых это выполняют (Рисунок 11)

Изоляционная лента (А) (далее — изолента) всегда нужна электрику и постоянно должна находиться в любом наборе инструментов. Этот гибкий изолирующий материал может быть нескольких видов в зависимости от основы: ПВХ или ткань. Матерчатая лента хотя и уступает современным видам из ПВХ, пользуется заслуженной популярностью. Она меньше реагирует на температуру и не так оплавляется.

Термоусадочная трубка (ТУТ) (Б) при нагревании сжимается и изолирует место спайки или скрутки. Это отличная альтернатива классической изоленте.

Рисунок 11 — А-Изоляционная лента, Б-термоусадочная трубка, гипс.

В своей работе электрики обычно используют строительный гипс (В). У разных производителей гипс отличается по характеристикам: временем схватывания, пластикой, клеящими свойствами, поэтому если вы выбрали определенный вид гипса, то работайте с ним постоянно также можно использовать гипсовую штукатурку. Достоинства этого материала в том, что он более пластичен, дольше схватывается, и, следовательно, его можно замешать в большом количестве. При необходимости изолировать открытые участки кабеля, повысить его механические и изоляционные свойства нарезайте ТУТ кусками и надевайте поверх оболочки или изоляции. Затем нагревайте ее паяльной лампой, феном, горелкой или обычной зажигалкой: трубка уменьшится в размерах, плотно обхватив кабель.

Кроме этого для удобства крепления проводов к коммутационной аппаратуре применяют различные наконечники (рисунок 12)

Рисунок 12 — Наконечники для крепления проводов

При соединении нескольких проводов и получения хорошего, надёжного контакта при электромонтажных работах используют клеммные колодки которые бывают однополярные и разнополярные (рисунок 13)

Рисунок 13 — Клеммные колодки