Организация электропитания инфракрасной сауны

При организации электропитания кабины должны выполняться требования главы 7.1 «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ).

1. Питание кабины может осуществляться как от комнатной розетки (ток не менее 16А/250В), так и, непосредственно, от группового (квартирного) щитка в зависимости от потребляемой мощности кабины.

2. Линии питания кабины, согласно ПУЭ п. 7.1.36, должны выполняться трехпроводными (фазный – L, нулевой рабочий – N и нулевой защитный – PE проводники). Сечение проводников питающих линий должны отвечать требованиям п. 7.1.45 и быть рассчитаны на токи, указанные в Приложении № 1.

3. Установка отдельного УЗО с номинальным током срабатывания не более 30 mA и автоматического выключателя в линии, питающей кабину, является обязательным требованием (ПУЭ п. 7.1.67 – 7.1.87).

4. При установке кабины в ванной комнате, питающие штепсельные розетки должны быть выполнены согласно требованиям ПУЭ п. 7.1.48.

Проблемы электропитания

С развитием нашей жизни и появлением новых бытовых приборов особенно остро встает проблема обеспечения приборов качественным электропитанием. В настоящее время, документом, который определяет качество электроэнергии в нашей стране, является государственный стандарт ГОСТ 13109-97 («Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»).

Качество поставляемой электроэнергии должно соответствовать определенным нормам по таким параметрам, как: отклонение напряжения от своего номинального значения; всплески отклонения напряжения от номинала; коэффициент не синусоидальности кривой напряжения; отклонение частоты от своего номинального значения; длительность провала напряжения; импульсное напряжение.

Значения этих параметров не всегда соответствуют нормам данного стандарта и часто этими отклонениями грешат не только сети сельской местности или дачных поселков, но городские электросети.

Источники электрической энергии - генераторы электростанций вырабатывают переменное синусоидальное напряжение. Электроэнергия по пути до конечного потребителя проходит линии электропередачи, подстанции, устройства коммутации и защиты. Данные устройства не всегда работают правильно и кроме того на процесс передачи энергии оказывают влияние внешние факторы, климатические факторы, что приводит к искажению формы и качества поставляемого напряжения.

Проблема качества электропитания усугубляется еще и плохой электропроводкой в старых домах и/или неправильно спроектированной и смонтированной проводкой в новых домах. Кроме качества электроэнергии на входе в здание, существенное влияние на конечных потребителей оказывает распределительная сеть внутри здания. Электромагнитные процессы, происходящие в плохой электропроводке и заземлении, существенно ухудшают параметры электропитания оконечных устройств.

Анализ причин отказов электробытовой техники показывает, что во многих случаях источником неприятностей является вовсе не дефекты конструкции, а неудовлетворительное качество напряжения в сети питания.

Далее, мы подробно рассмотрим проблемы качества электроэнергии и влияние ее на сбои в работе электрооборудования, а также дадим рекомендации по выбору устройств защиты и монтажу электропроводки.

Некоторые проблемы качества электроэнергии

Импульсные помехи

Импульсные помехи могут являться следствием действия грозовых разрядов на электросети, и особенно опасны в сельской местности. Величина этой помехи при близком разряде может достигать величины в 10 тыс. вольт, что значительно превышает допустимые нормы. Проходя по всей цепи питания устройств, импульсные помехи особенно сильно влияют на микросхемы.

Другой разновидностью импульсных помех являются коммутационные импульсы, которые возникают при включении и отключении отдельных участков электросети, мощных потребителей электропитания, а также, при нештатном отключении электроприборов, имеющих электродвигатели или входные трансформаторы.

Изменение величины напряжения

Не менее опасным, чем воздействие импульсных помех, для аппаратуры является «скачки» (повышение или понижение) напряжения в электросети, относительно его номинальной величины

При превышениях напряжения чаще всего сгорают блоки питания электроприбора, а также полупроводниковые элементы и микросхемы. Перегреваются и выходят из строя электродвигатели бытовой техники.

Очень часто это является следствием аварийного состояния проводки в домах. В трехфазной сети при "обгорании нуля", т.е. в результате отсоединения общего нулевого провода, соседние фазы оказываются под напряжением 380В, которое прикладывается к потребителям.

Снижение рабочего напряжения также опасно для приборов, имеющих электродвигатели (холодильники, стиральные машины и т.п.). Пониженное рабочее напряжение приводит к их сгоранию. При пониженном напряжении с перегрузкой работают блоки питания электронной техники. Это сокращает ресурс их работы и также может привести к выходу из строя.

«Перекос фаз», т.е. неравномерное распределение нагрузки по фазам в питающей сети, также может привести к понижению напряжения в перегруженной фазе. Ситуация может осложниться, если присутствует общая нейтраль, к которой подключены потребители. В старых советских стандартах было принято соотношение сечения фазного и нейтрального проводов 3 к 1. В результате перекоса фаз, для данной ситуации, напряжение на незагруженных фазах может быть существенно выше номинального.

На сегодняшний день наиболее действенными способами борьбы со скачками напряжения в сети является использование современных технических средств, таких как стабилизаторы сетевого напряжения и источники бесперебойного питания.

Кратковременный провал напряжения

обычно является результатом пуска мощных нагрузок или нагрузок с большим пусковым током (трансформаторы местных подстанций, электродвигатели лифтов и насосных станций и т.д.). Длительность и уровень провала зависит от сечения подходящих к нагрузке проводов. Время может составлять от 0,3 до 5 с.

«Мерцание» напряжения и искажения синусоидальной формы напряжения.

Результат работы различных тиристорных регуляторов и различных стабилизаторов (например: феррорезонансного стабилизатора или источника бесперебойного питания).

Искажения такого рода действуют на трансформаторы блоков питания, перегружая их, что приводит к перегреву и выходу из строя.

Проблемы электропроводки

Некоторые проблемы кабельной электросети могут также приводить к снижению качества электроэнергии. Это особенно заметно в старых домах или, когда электропроводка выполнена с нарушением правил устройства электроустановок.

Неправильный выбор сечения электропроводки

Несоответствие сечения питающего провода и подключенной нагрузки приводит к снижению качества электроэнергии, а самом плохом варианте и к печальным последствиям - возгоранию проводки. Дело в том, что любой проводник обладает определенным сопротивлением. Если сечение провода и нагрузка подобраны правильно, то этим сопротивлением можно пренебречь.

Однако, если нагрузка превышает установленные нормы, то начинает сказываться сопротивление питающей линии. Протекающий ток, приводит, во-первых, к падению напряжения на нагрузке, а, во-вторых, к чрезмерному разогреву проводов. Повышенная температура проводов приводит к быстрому старению изоляции, и, как следствие, к короткому замыканию проводников.

Большая длинна проводников питающей линии

В теории считается, что мощность источника, питающего установку бесконечна, но на практике это как правило не выполняется: длинна питающей линии от группового щитка до розетки и ее сечение могут быть выбраны неправильно. В этом случае, большое влияние на работу установки будут оказывать сопротивление питающей линии, ее индуктивность и емкость.

Индуктивность линии будет поддерживать горение дуги между контактами выключателей в момент отключения, что приведет к их обгоранию и быстрому выходу из строя. 

Так же могут оказывать негативное влияние на переходные процессы включения/отключения нагрузки и свернутые в кольцо неиспользуемые провода переносок, удлинителей и т.д.

Некачественная электротехническая арматура

Применение некачественных электроустановочных изделий (автоматов, розеток, выключателей и т.д.) может приводить к нарушению проводимости в местах подключения проводов и в контактных группах выключателей и автоматов. Применяемые некачественные материалы контактных групп, могут вызывать повышенное образование нагара на контактах во время коммутации и длительное горение электрической дуги, что в свою очередь будет приводить к перегреву контактной группы и ее ускоренному разрушению. В тоже время, нагар на контактной группе оказывает большое сопротивление протекающему току, что приводит к снижению напряжения на нагрузке и искажению формы этого напряжения.

Проблемы монтажа проводки и распределительных устройств

К проблемам технического характера, иногда подмешиваются проблемы организационного плана, а именно – некачественное выполнение работ, производство их без схем и документации и  малоквалифицированным персоналом. Все это не может не сказаться на качестве питающей электросети. 

Как избежать проблем с электропитанием?

Скажем сразу – полностью избавиться от возможных проблем электропитания оборудования очень трудно – очень много зависит не от нас. Но кое-что сделать мы все-таки можем.

Во-первых, необходимо провести ревизию электрощитка, питающего квартиру или дом. Со временем, надежность изоляции и контактных соединений снижается, поэтому могут образовываться очаги возгораний.

Во-вторых, провести осмотр розеток, вилок и других соединение и соединителей. Для профилактики, необходимо «протянуть» все контакты, т.к. со временем сила сжатия в контактной группе ослабевает. Заменить старые (советские) автоматические выключатели на современные.

В-третьих, необходимо провести ревизию проводки, в доме, на предмет соответствия сечения проводов выбранным нагрузкам. Этот пункт, пожалуй, самый важный, потому что от правильности прокладки питающего шлейфа и выбора сечения провода, зависит  качество электроэнергии на входе оборудования. Питающая линия должна быть проложена по прямой (по возможности) до потребителя. Сечение проводов должно быть выбрано с учетом мощности потребителя. Ни в коем случае нельзя использовать провода с заниженным сечением! Это приводит к возгоранию проводки и снижению ее долговечности! Для мощных потребителей желательно предусматривать отдельные питающие линии.

В-четвертых, группы потребителей должны быть защищены автоматическими выключателями и устройствами защитного отключения (дифференциальными автоматами).

Выбор автоматического выключателя

Автоматические выключатели - это устройства, предназначенные для защиты электрических цепей от перегрузок и токов короткого замыкания (сверхтоков). Автоматические выключатели выполняют одновременно функции защиты и управления, бывают одно-, двух-, трех-, четырехполюсные.

Номинальный ток выбранного вами автоматического выключателя не должен превышать допустимых токовых нагрузок для вашей электропроводки, поэтому, приобретая автоматические выключатели, будьте внимательны с выбором тока. Не забывайте, что автоматический выключатель должен выполнять свое основное предназначение - защищать Вашу сеть от перегрузок.

Расчет и выбор проводов электропроводки

Электропроводка должна удовлетворять следующим основным требованиям:

1) быть безопасной в обслуживании, не создавать угрозы возникновения пожара или взрыва;

2) обладать достаточной надежностью;

3) передавать электроэнергию преобразователю с наименьшим отклонением напряжения от номинального значения;

4) обеспечивать наименьшие затраты на монтаж и эксплуатацию.

Выполнение перечисленных требований электропроводки возможно при правильном расчете и выборе проводов по условию нагревания током с допустимой потерей напряжения, а также при соблюдении правил прокладки проводов с учетом свойств окружающей среды. Провода должны обладать достаточной механической прочностью на разрыв и изгиб, что важно для электропроводок с переносными преобразователями электроэнергии.

Нагрев изолированного провода нельзя допускать выше определенного предела, так как изоляционный материал провода при перегреве ухудшает изоляционные свойства, в результате чего может наступить короткое замыкание.

Предельно допустимой температурой нагрева изолированных проводов является 60-80 °С. Ток, при котором провод нагревается до предельно допустимой температуры, называется предельно допустимым током для данного провода.

Значение тока для расчета провода электроснабжения индивидуального потребителя принимают из паспорта потребителя или определяют из условия его мощности. Значение тока для расчета провода магистральной электропроводки определяют из условия расчетной полной мощности преобразователей электроэнергии магистральной электропроводки.

Выбор сечения проводов подключения

Значения таблицы даны для проводов с резиновой и ПХВ изоляцией с медными жилами.

Сечение жилы, мм2	Нормальное применение, ток, А					Предельно допустимые значения (температура жил +65 °С, воздуха +25 °С)
	Открыто	В кабельных коробах	В кабельном коробе двух одножильных	В кабельном коробе четырех одножильных	В кабельном коробе одного трехжильного	Открыто
1,5	23	15,5	19	16	15	17,5
2,5	30	21	27	25	21	24
4	41	28	38	30	27	32

Типовой номинал автомата, А	Мощность однофазной сети, кВА	Мощность трехфазной сети, кВА
10	2,2	6,6
16	3,5	10,5
20	4,4	13,2
25	5,5	16,5
32	7,0	21,0

Выбор УЗО

Повреждения в электрической сети - наиболее распространенная причина возгораний, но примерно 20% всех пожаров можно предотвратить при грамотном использовании устройства защитного отключения (УЗО), которое предназначено для защиты людей от поражения электрическим током при неисправностях электрооборудования или при контакте с находящимися под напряжением частями электроустановки. УЗО в обязательном порядке устанавливаются во всех местах жилых помещений для групп на розетки, а в некоторых случаях - и на группы освещения.

В настоящее время в литературе встречаются следующие наименования: устройство защитного отключения и дифференциальные выключатели, которые представляют собой УЗО и автоматический выключатель, собранный в одном корпусе.

УЗО постоянно сравнивают ток, протекающий к электроприбору с током, протекающим от электроприбора (по нейтрали) и распознает утечку из электросети. Когда разность токов достигает опасного для жизни человека значения (обычно это 30 мА), то УЗО отключает напряжение. Таким образом, ток утечки, текущий через поврежденную изоляцию или через тело человека, не успевают причинить вреда, т.к. время срабатывания УЗО очень мало.

Рабочие параметры УЗО: номинальное напряжение, номинальный ток, номинальный отключающий дифференциальный ток (ток утечки). Эти параметры выбираются на основе технических параметров проектируемой электроустановки.

 Для наилучшей защиты от вышедшего из-под контроля тока целесообразно устанавливать отдельные УЗО или дифференциальные выключатели на каждую ветвь потребления тока с разными характерами нагрузки. Например, для предотвращения пожара на кухне, на которой находится множество мощных электроприборов, потребуются менее чувствительные выключатели. Зато они не будут отключать электричество от каждого "броска" тока, вызванного включившимся холодильником. А для защиты выделенной линии в ванную комнату и в детскую нужно поставить самые чувствительные устройства, "чувствующие" утечку тока даже в 10 мА.

Выбор устройства защитного отключения зависит от параметров сети (1 или 3 фазы и номинальный ток). Однако основной показатель при выборе — это значение тока утечки. Суммарный ток утечки сети с учетом всех приемников в нормальном режиме работы не должен превышать 1/3 номинального тока УЗО. При отсутствии данных ток утечки электроприемников следует принимать из расчета 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки сети — из расчета 10 мкА на 1 м длины фазного проводника. Приблизительные значения токов утечки, возникающих при использовании бытового и офисного электрооборудования, составляют: факс 0,5 — 1мА; принтер <1мА; компьютер 1 — 2мА; ксерокс 0,5 — 1мА; электробытовой прибор <0,75мА; светильник <1мА.