История квартирного электрощитка
Всё электричество, которое приходит в наши квартиры, распределяется по контурам при помощи специальных устройств – щитков. Они разделяют цепи на питающие и осветительные, отводят индивидуальные линии под мощные стационарные приборы, содержат в себе защитную автоматику и средства учёта. Казалось бы, сегодня назначение электрощитка понятно любому взрослому человеку, и никто не станет отрицать необходимость такой вещи в хозяйстве. Однако история у данного изделия весьма непроста, и сегодня мы хотели бы рассказать читателям о самых интересных её вехах.
Современные щитки существенно отличаются от моделей прошлого. При этом отличия есть и во внешнем виде, и в комплектации, и в уровне обеспечиваемой защиты, и в защищённости самого бокса. Существенные изменения претерпели принципы сборки схем и разбиения на отдельные линии и контуры питания, появились новые средства защиты от неизвестных ранее угроз, изменились материалы, из которых изготовлено наполнение и сам щит. Если раньше распределительный щиток был в большей мере простым центральным коммутатором проводников тока, то сейчас это целый диспетчерский пункт и первая линия обороны жилища от электрических опасностей.
Как всё начиналось
Сегодня сложно себе это представить, но первые предки-прообразы распределительных щитков были похожи скорее на нечто среднее между современными щитами управления и силовыми трансформаторами на ножках-опорах, которые сейчас можно увидеть в небольших деревушках и посёлках. Со временем изделие приобретало всё более строгие очертания и уменьшалось в размере, пока не дошло до знакомого нам вида. Во многом внешний облик и размер старых щитков определялся их наполнением. Это современная защитная автоматика может похвастаться достаточной эффективностью при небольших размерах, а ещё век назад любое предохранительное устройство могло занимать до 80% объёма щитка, будучи при этом цельным узлом, рассчитанным только на один отводной контур. Позже, уже в советское время, перед Второй мировой войной, щитки из-за экономии материалов в большом государстве внезапно потеряли одну из важных главных деталей – кожух, то есть, наружный корпус. Хотя данную конструкцию вообще сложно называть словом «щиток», её миссия была всё той же – распределять электроэнергию по помещениям и по мере возможностей защищать домашнюю технику. Типичным для СССР в те годы был следующий вид: на стену при помощи шурупов или даже гвоздей через деревянные проставки или керамические втулки крепилась П-образно изогнутая пластина из металла – прочного алюминия, облегчённой стали или дешёвого сплава. Предполагалось, что подобное изделие имеет достаточную безопасность как с точки зрения электричества, так и опасности возгорания. Провода и кабели подводились к счётчику и устройствам защиты напрямую, притом часто крепились даже на опорную пластину (например, приматывались тонкой проволокой). Здесь важно напомнить, что корпус у данной конструкции отсутствовал, а потому любое случайное касание могло привести к весьма печальным результатам. Кроме того, примитивными были и средства токовой защиты – хотя плавкие предохранители «пробки» на керамической основе просуществовали аж до конца ХХ-го века, всем с самого начала было понятно, что их эффективность оставляет желать лучшего. Наиболее технически продвинутая и защищённая разновидность того времени, которую можно было отыскать в быту, представляла собой небольшое карболитовое основание, используемое вместо проставок, помещённое в корпус из листового металла, а позже – и из полимерного состава. Несмотря на условную закрытость короба, уровень защищённости таких щитков всё равно был крайне сомнителен, а устанавливались они либо в административных зданиях производственных предприятий, либо на расширителях коммунальных квартир. Для понимания того, насколько на самом деле были опасны «щитки» первой половины прошлого столетия, приведём простое математическое сравнение. По оценкам экспертов сегодня даже самый низкокачественный китайский металлический распределительный щиток на 70-75% безопаснее любого из изделий того периода.
Отдельно необходимо сказать несколько слов о «пробках». Это сейчас мы привыкли, что автоматика ставится отдельно на каждый контур, помещение, группу приборов или этаж частного дома. В ту пору щиток вполне мог содержать всего два предохранителя, причём один ставился в разрыв фазного провода, а второй – в разрыв нулевого. Современные электрики понимают, что разрывать ноль при помощи нестабильного коммутационного изделия – далеко не лучшая идея, но тогда об этом не задумывались или даже не знали. Безусловно, некоторая проблема у мастеров регулярно появлялась при установке счётчиков, однако этому не принято было придавать значения. Кроме того, сами приборы учёта предусмотрительно включались в цепь питания перед предохранителями, чтобы исключить вероятность хищения электроэнергии домашними умельцами.
Разумеется, в те годы не было не только никаких клеммников, но даже шин для параллельного подключения проводников. Встретить их можно было только на предприятиях. В быту все нулевые и фазные провода сводились на присоединительные клеммы плавких предохранителей. Предсказуемо, что это часто приводило к перегреву проводки, выгоранию средств защиты и даже коротким замыканиям непосредственно в щитке. По понятным в данном контексте причинам, не было и разбиения на функциональные контуры: все отходящие провода неминуемо соединялись на ключевой паре защитных узлов щитка – как цепи освещения, так и линии питания розеток.По этой же причине при аварии в любом месте квартиры моментально выгорала одна из двух пробок и свет гас во всём жилище. В условиях товарного дефицита достать новые предохранители и, уже тем более, иметь запас для подстраховки было крайне сложно. Потому выбор сводился к двум вариантам: либо сидеть без света, пока пробка на замену не будет найдена (а это могло растянуться и на несколько дней), либо установить в свой щиток так называемый «жучок», напрямую коммутирующий цепь питания, но потенциально провоцирующий выгорание проводки как наиболее слабого звена в этой системе. В некоторых случаях прибегали и к третьему варианту: вместо ранее перегоревшего предохранителя ставилась та пробка, которая была в наличии и под рукой в данный момент. В результате сеть часто оказывалась либо неспособной принять требуемую нагрузку из-за недостаточного номинала предохранителя, либо наоборот оказывалась не защищённой в должной мере, поскольку пробка с большей предельной мощностью была рассчитана совсем на другую проводку – и результат мог стать таким же, как в описанных выше ситуациях.
Следующим крупным шагом в эволюции распределительных щитков стала структурная реорганизация корпусов. Даже в коммунистической стране общий вводной щиток на этаж или большую коммунальную квартиру стал разделяться на несколько более мелких – по отдельным домохозяйствам. Это упрощало учёт, позволяло повысить точность, а при необходимости и проще вычислять случаи хищения электроэнергии. Общий короб на весь щиток так и не получил тогда большого распространения, зато патроны для вкручивания пробок стали помещаться в небольшие карболитовые кожухи. Примерно в то же время в государстве прошла волна масштабной замены устаревших довоенных счётчиков с низким классом точности на более современные – индукционные с вращающимся диском. Именно они до начала десятых годов XXI-го века стояли (а кое-где ещё и сейчас стоят) в наших домах в качестве приборов учёта. Особенно популярны щитки в виде комплекта из старого счётчика и пары-тройки пробок в гаражных кооперативах полувековой давности постройки, куда пока не добрался технический прогресс.
В последующие годы у электрических щитов выдалось затишье. Среди новшеств того периода можно назвать только три события. Первой стала популяризация разветвления домашней сети по группам. На светильники и люстры ток теперь шёл через одни защитные устройства, а к телевизорам и холодильникам – через другие. В этом же контексте полностью отмерла концепция применения отдельных прерывателей для нулевой и фазной жилы провода питания. Второе значимое событие по сути также стало следствием указанного ранее: ввиду необходимости большого количества параллельных подключений в щитках стали появляться прообразы коммутационных шин, а в монтажных коробках всё чаще вместо скруток начали использоваться клеммные колодки. Наконец, третье важное событие – это появление автоматических предохранителей кнопочного типа, которыми стали комплектовать щиты вместо керамических пробок. С одной стороны, они уже относятся к самому позднему периоду и, казалось бы, напрямую не связаны с тем, как изменились щитки, а с другой – именно их габариты отчасти привели к тому, что вся конструкция электрощитов была пересмотрена в сторону уменьшения. В итоге на 1970-90-е годы пришлось не так много эпохальных изменений, но за тот же промежуток времени была подготовлена почва для перехода на качественно новые уровни: сначала на автоматические выключатели современного типа, а затем на более компактные и точные типы счётчиков при повсеместном применении шин и гребёнок.
Считается, что необходимость разделения общего защитного устройства на несколько отдельных стала очевидна в начале-середине 80-х, когда даже в простой советской квартире стали появляться мощные потребители энергии. Разумеется, это не случилось резко: целесообразность такой политики была понятна и раньше, просто в тот период она стала критичной. Мощные пылесосы, работающие как турбина самолёта, стали часто приводить к отключению защиты или сгоранию пробок, переходя все разумные границы по частоте таких случаев. При этом паспортная мощность приборов вполне вкладывалась в допустимые пределы для предохранителей и проводки. С распространением электроплит даже включение люстры для кухни могло внезапно погрузить квартиру во мрак, и именно это, пожалуй, стало переломным моментом. С той поры начали появляться выделенные линии для особо мощных приборов, а затем эта тенденция перекинулась и на общий подход к проектированию сетей.
Интересный, но всё же менее других значимый по своей сути этап для распределительных щитков пришёлся на конец 70-х, а затем также вторую половину 80-х и 90-е годы. В период роста городов и смены подходов к планированию жилплощади стало понятно, что индивидуальные щитки снова разрастаются до размеров, присущих их предшественникам в коммуналках первых послевоенных лет. Располагать такие щиты внутри квартир, да ещё комплектовать их все объёмистыми выносными счётчиками и набором предохранителей – нерационально. В итоге было принято решение вынести щитки всех жильцов на лестничную площадку и там собирать единый многосекционный шкаф. Такой подход был гораздо проще и с точки зрения проведения строительных работ, и с точки зрения монтажа, и с точки зрения электробезопасности, потому прижился довольно быстро. Короб больше не портил интерьер, не отнимал места в и без того не особо просторных квартирах, позволял тянуть в жилище уже заготовленные пучки проводов для определённых контуров. Преимущество было и в том, что никто из домочадцев не рисковал случайно коснуться металлического корпуса щитка и получить удар током. Монтажники не могли нарадоваться тому, что рабочий ноль приходил на каждый этаж непосредственно в распределительный шкаф прямо в стояке и присоединяться к нему было очень просто, а заземление при необходимости подводилось за считанные минуты перебрасыванием ещё одного провода до конкретной квартиры. Да и упорядоченность проводов в этажных шкафах была на порядок выше, что снижало потенциальные риски поломок, перегревов и замыканий, увеличивая срок жизни проводки в целом. Примерно в это время появился новый «золотой стандарт» комплектации распределительных щитков. На каждую квартиру в отведённой только для неё секции общего шкафа приходились: вводной пакетный выключатель, прибор учёта (того поколения, которое соответствовало стандартам определённого времени), групповые средства прерывания (кнопочные автоматические предохранители или первые автоматические выключатели современного типа), нулевая шина и, в зависимости от ситуации, шина заземления. При этом сам металлический корпус щитка, пусть он и стоял в подъезде – в месте, куда нетрудно дотянуться, был безопасен для касания, поскольку всегда заземлялся от магистрали. Для снятия показаний оставалось прозрачное окошечко, а ключ для экстренного вскрытия и отключения электроэнергии был у жильцов и электрика.
Здесь стоит отметить, что с приходом во всех смыслах неспокойных и финансово нестабильных девяностых годов миниатюрные замочки на шкафах внутри подъездов стали бессильны. Молодёжь и асоциальные элементы для развлечения или в поисках наживы вскрывали корпуса и разоряли щитки – страдала при этом и автоматика, и счётчики. В результате многие граждане снова начали высказываться в пользу переноса щитков вовнутрь гораздо более защищённых от вандализма квартир. Сложность в перекладке коммуникаций здесь была небольшая, но всё же своё имущество им обезопасить удавалось. Другие люди, кто не хотел или не мог перенести щиток в дом, начали приобретать более прочные модели с хорошим замком. Вышло так, что столь нездоровые тенденции в обществе спровоцировали спрос на щиты из других материалов, с улучшенной антивандальной защитой и минимальным количеством отверстий для подключения. С конца 90-х начали массово выпускаться готовые распределительные щиты, представляющие собой уже укомплектованное изделие со счётчиком и набором узлов защиты. За счёт потребности в упрощении способа подключения проводов, установить их мог почти каждый: в таких моделях было минимальное количество отверстий, маркированных по принципу «здесь вход – здесь выход».
Хотя запутаться в подобном действительно сложно, столь ожидаемого распространения им всё же получить не удалось. Да, готовое учётно-распределительное устройство со всеми необходимыми перемычками, заземлением кожуха и функциональными модулями – это очень удобно, но ему критично недоставало гибкости. Система электропроводки в любой квартире представляет собой разветвлённую сеть, которая по количеству электроточек и их местоположению соответствует потребностям конкретной семьи, а унификация в таком контексте работает против этого подхода. Хотя выпускались такие модели как в однофазном, так и в трёхфазном исполнении, всё же требуемой «свободы творчества» для электриков они не оставляли. Нельзя сказать, что готовые щиты совсем канули в небытие – они и сегодня есть в продаже, но пользуются не очень большой популярностью. Покупают их либо для базового оснащения торговых киосков, либо для небольших офисов, либо в качестве дешёвых «стартовых» щитков от застройщика для квартир в новостройках. Для того, чтобы действительно учесть особенности помещения и жизни в нём, необходимо предусмотреть собственные места размещения электрофурнитуры, а это значит, что щиток всё же разумнее собирать целенаправленно и индивидуально.
В течение последних 10-15 лет никаких кардинальных перемен в рассматриваемой сфере не происходит вообще. Сейчас изготавливаются как металлические, так и пластиковые распределительные щитки, способные выдержать большую механическую нагрузку. Все они комплектуются дин-рейками для более удобной сборки модулей автоматики и могут иметь самые разные размеры. Пожалуй, наиболее выделяющейся чертой нашего времени позже будут называть именно модульность: в продаже сегодня можно найти огромное количество автоматических выключателей, УЗО, реле напряжения, систем стабилизации, дифференциальных автоматов и счётчиков, которые подойдут для монтажа в вертикально и горизонтально вытянутый щиток, в навесную и встраиваемую модель, в изделие с любым количеством полюсов. Сырьевые материалы, из которых изготавливаются щиты, также могут похвастаться не только прочностью, но и изоляционными способностями, негорючестью и при всём этом небольшим весом. Крупные щиты имеют сразу несколько ярусов, расположенных так, чтобы заводить провода к модулям было действительно удобно, даже уже при наличии установленных узлов вокруг. Шины для рабочего нуля и заземления позволяют организовать подключение легко и наглядно, сохраняя читаемость щитка. По сравнению со щитами, рассмотренными нами в самом начале, современные устройства увеличили свои размеры по меньшей мере втрое, сложность коммуникаций за счёт наличия множества дополнительных узлов возросла больше, чем впятеро, а уровень надёжности поднялся минимум на 400-500%.
Сборка современных электрощитов
Принцип сборки современного электрощита кардинально отличается ото всех предшественников. В представлении специалистов по ремонту и электромонтажу, собирать щиток уже сейчас необходимо с расчётом на ближайшие 20-25 лет. Начинается процесс с того, что электрик беседует с жильцами, выясняет их потребности, просчитывает минимально необходимое количество основной защитной аппаратуры и предлагает альтернативные варианты дополнительных узлов. Принципиально важно с самого начала выяснить, сколько места займёт полный комплект оборудования. Каждое «знакоместо» на дин-рейке принято называть модулем, то есть вместо каких-то конкретных моделей автоматики вычисляется общая сумма условных модулей. Математика здесь довольно проста и непосредственно зависит от того, сколько фаз подведено к Вашему жилищу. На каждый полюс обычного автомата приходится один модуль, на дифференциальный автомат или УЗО – два модуля, на однофазный счётчик – от двух-трёх до пяти модулей, а на трёхфазный – шесть-девять. Конечный результат мастер вначале пытается пространственно уложить в бокс: это очень важно, поскольку арифметическая сумма модулей не может быть распределена равномерно, ведь просто взять и перенести на другой ряд половину реле напряжения не получится. После того, как необходимая комплектация сойдётся с предполагаемыми габаритами будущего бокса, обязательно следует сделать запас на расширяемость системы со временем. В итоге современный щиток в трёхфазной сети легко может насчитывать 36-40 модулей, а в крупном загородном доме с двумя этажами, подвалом и мансардой на чердаке – до полусотни.
Дабы уменьшить размеры и не приводить к возникновению клубков из проводов внутри щитка в наше время принято использовать не отдельные перемычки, а целые шины-гребёнки. Они не только максимально просты в использовании, значительно ускоряют работу и автоматически увеличивают аккуратность внешнего вида щитка в результате работ, но также повышают надёжность сборки за счёт своей целостности. Такие изделия могут быть и одинарными пластинками, и наборными, и однофазными, и трёхфазными – смотря, что требуется для конкретной ситуации. Изгиб отводных контактов выполнен таким образом, чтобы все лепестки выстроились в линию в одной плоскости и их можно было синхронно поместить в гнёзда целого ряда уже смонтированных модулей автоматики. За счёт того, что шины оснащены особым полимерным защитным кожухом, вероятность случайного замыкания в процессе дальнейшей эксплуатации снижается. Проблема с ними только одна: к сожалению, и сегодня ещё не всё унифицировано и форма контактов шины вполне может быть лопаточной, штырьковой или вилочной, а потому в гнёзда некоторых моделей защитных узлов они запросто могут взять – и не поместиться.
Зато дин-рейка полностью универсальна: с зацепами под неё сегодня изготавливается не менее 75% автоматики для быта, в том числе розетки и стабилизаторы, которые может возникнуть необходимость поставить в щитке. Не отстают и счётчики: на многих нынешних моделях предусмотрено крепление и в трёх точках на карболитовые подставку, и навес на дин-рейку. Отметим, что перевешивать рейку в щитах-заготовках также обычно не приходится, поскольку все внутренние размеры там уже просчитаны с учётом эргономики процесса сборки. На ту же опору можно закрепить и шины для подсоединения проводов, чтобы у них не оставалось шанса сплестись между собой и случайно что-то замкнуть.
Модульность современной автоматики также проявляется в том, что не для всяких задач необходимо вообще приобретать щиток. На даче, в сарае или в любой другой хозяйственной постройке, в бане, в подвале или погребе, в мастерской или на летней кухне, где требуется подключить всего пару-тройку розеток и потолочный светильник, можно обойтись маленькой коробкой под устройство защитной автоматики. Такие изделия изготавливаются из пластика и рассчитываются обычно на число модулей от одного до четырёх-пяти. Они могут быть как с открытой передней панелью, так и с крышкой для защиты от случайного вмешательства. При своей копеечной стоимости данные коробки выступают хорошей альтернативой более привычным щиткам.
Подбирая обычный щит или более простую замену ему, обязательно обращайте внимание на степень защищённости изделия – IP. На улице под навесом можно устанавливать только модели с классом IP55 и выше, а на фонарных столбах вдоль дороги в частном секторе – только IP65 или IP68.
Мы умышленно не касались здесь вопроса о том, какое разнообразие щитков сегодня существует. По назначению и связанным с ним габаритам, роду тока, принципам монтажа по месту и сборки различают более десятка видов электрощитов. Все они завоевали популярность среди мастеров в первую очередь именно за счёт модульности, позволяющей реализовывать самые разные задачи. Сегодня есть предположение, что к 2050-тому году принципы комплектации электрических распределительных щитов снова кардинально изменятся: всё либо будет крайне миниатюризировано, либо боксы вовсе упразднятся из-за смены эпохи и перехода к беспроводным технологиям. Как всё случится на самом деле, покажет только время.
