[
  {
    "path": "README.md",
    "content": "# Электрообереги\nПеред вами репозиторий с исходниками моей книги, рассказывающей про устройства в вашем электрощитке, которые спасают вас от погибели. Про предохранители, АВ, ВДТ, УЗИП, УЗДП и т.д.\n\n\n# Инструкции\nКнига написана и компилируется в ConTeXt (https://wiki.contextgarden.net/Main_Page), иллюстрации лежат в папках images_HQ и images_LQ, они одинаковые по именам и сути, но разные по степени сжатия, если вы хотите получить pdf файл с иллюстрациями максимального качества - используйте в файле ссылку на images_HQ, или если вам нужен компактный pdf файл - укажите images_LQ. Уже скомпилированный LQ pdf файл вы найдете также в репозитории.\n\n## Лицензия\n\nКнига распространяется свободно под лицензией Creative Commons 4.0 BY-NC-SA, тоесть вы можете спокойно скачивать, распространять, редактировать книгу соблюдая три простых ограничения:\n* Все производные работы должны сохранять ссылку на меня (BY)\n* Нельзя использовать в коммерческих целях и извлекать из моего труда прибыль, в т.ч. использовать как рекламный материал в коммерческих целях без специального соглашения со мной (NC).\n* Все производные работы должны распространяться на тех же условиях (SA).\n\nЯ буду рад если вы разошлете эту книгу своим друзьям, опубликуете в любимые паблики.\n\n\n## Бумажная версия \n\nДля пожелавших заиметь бумажный вариант книги - она доступна для приобретения в магазине Ridero (https://ridero.ru/books/), они печатают от одного экземпляра - технология \"печать по требованию\" (Print-on-Demand)\n\n## Актуальная версия и связь с автором\n\nДомашняя страничка этой книги у меня в блоге: https://serkov.su/blog/?page_id=2573\n\nСвязаться со мной можно по электронной почте, указанной в книге, я всегда рад получить от читателей письмо, как позитивное так и с критикой.\n\n# Благодарности\nХочу выразить благодарность  Павлу Компавлову, Артищеву Евгению, Виктору Буракову, Сергею Долину за рецензирование глав. Благодаря Наталье Долиной и Олегу Уржумцеву текст рукописи стал соответствовать правилам русского языка.\n\nТакже хочется сказать спасибо отечественным компаниям IEK (https://www.iek.ru/), EKF (https://ekfgroup.com/), Меандр (https://www.meandr.ru/), Исток (https://istokmw.ru/), Термоэлектрика (https://thermoelectrika.com/) и заводу электроавтомат (https://elav.ru/), за предоставленные образцы продукции, растерзанные в процессе подготовке материала.\n\nИ, конечно же, моей семье, за проявленное терпение.\n\n\n\n## Версии\n\n1.0 - Впервые опубликована на github.\n\n"
  },
  {
    "path": "electric_amulets.tex",
    "content": "%% This is ConTeXt\n%% http://wiki.contextgarden.net/Main_Page\n%% Compiling:\n%$ context manual.tex\n\n%Документация:\n% ConTEXt the manual https://ctex.org/documents/context/cont-enp.pdf\n% краткое руководство https://github.com/contextgarden/not-so-short-introduction-to-context\n\n\n\\enableregime[utf]\n\\mainlanguage[ru]\n\\language[ru]\n\n%Рабочее название: Электроообереги. Инженерные амулеты защищающие ваш дом от беды\n\\def\\homepage{https://serkov.su/blog/}\n\\def\\manualver{1.0}\n\n\\definepapersize[RIDERO-A5][width=145mm,height=205mm]\n\\setuppapersize[RIDERO-A5]\n\\setuplayout [width=middle]\n%convert to grayscale for RIDERO: gs -sOutputFile=manual_bw.pdf -sDEVICE=pdfwrite -sColorConversionStrategy=Gray -dProcessColorModel=/DeviceGray -dCompatibilityLevel=1.4 -dNOPAUSE -dAutoRotatePages=/None -dBATCH manual.pdf\n\n\\setuppagenumbering [location=footer]\n%\\setuppagenumbering [location=footer, alternative=doublesided]\n\n%Стиль заголовков разделов\n\\setuphead[subject, subsubject][style={\\bf}]\t\t%Заголовки жирным\n\\setuphead[subject][style={\\switchtobodyfont[14.4pt]}]\t%Подзаголовки крупнее\n\\setuphead[subject][incrementnumber=yes, number=no, page=no, continue=yes]\t%Считать номера=да, показывать номер=да, начинать новую страницу=да, продолжать главу=нет (последний мараметр если дефолтный то page=yes игнорится)\n\n\\setupcombinedlist[content][list={chapter, title, section, subsection, subsubsection}] %список того что попадает в список содержания\n\n\n%стиль подписей к картинкам и таблицам\n\\setupcaptions [style=small, way=bytext, prefixsegments=none]\n\n\\definereferenceformat\t%ссылки на картинки\n   [infig]\n\n\\definedescription\t\t%определения терминов\n   [param]\n   [alternative=serried,\n\twidth=fit,\n\tmargin=yes,\n%\tbefore={\\startnarrower},\n%\tafter={\\stoptnarrower},\n\theadcommand={\\bi}]\n\n% for the document info/catalog (reported by 'pdfinfo', for example)\n\\setupinteraction[state=start,  % make hyperlinks active, etc.\n  title={Электрообереги},\n  subtitle={Что и как в вашем электрощите спасает вас от погибели},\n  author={Серков Павел},\n  keyword={Электробезопасность, автоматика}]\n\n% Документация: http://www.pragma-ade.com/general/manuals/units-mkiv.pdf\n\\setupunit[language=russ]\n\\setupprefixtext[russ][femto=ф, pico=п, nano=н, micro=мк, milli=м, \n\t\t\t\t centi=с, deci=д, deca=да, hecto=г, kilo=к, \n\t\t\t\t mega=М, giga=Г, tera=Т, peta=П\n\t\t\t\t]\n\n\\setupunittext[russ][meter=м, second=с, gram=г, \n\t\t\t   ampere=A, volt=В, ohm=Ом, watt=Вт, joule=Дж, hour=ч, hertz= Гц \n\t\t\t\t]\n\n%Оформление абзацев. Расстояие меж параграфов\n\\setupwhitespace [small]\n\n%Абзацный отступ\n\\setupindenting[yes, first, medium]\n\\setupheads[indentnext=yes] \n\n%URL\n\\setupinteraction[state=start,style=]\n\\define[1]\\hyperlink{\\goto{\\hyphenatedurl{#1}}[url(#1)]}\n%Использовать \\hyperlink{урл}\n%для отслеживания\n%\\goto{\\hyphenatedurl{https://serkov.su}}[url(https://serkov.su/blog/?utm_source=ebook&utm_medium=organic&utm_campaign=serkov)].\n\n%Шаманство с версткой\n\n%\\brokenpenalty        100     %This penalty is added after each line that ends with a hyphenated word. High values will discourage TEX in breaking a page there.\n%\\hyphenpenalty        50      %This penalty is added after each location in the paragraph where TEX can hyphenate and therefore this penalty determines the way TEX splits the paragraph into lines.\n%\\doublehyphendemerits 10000   %While TEX is breaking a paragraph into lines, it calculates demerits for potential linebreaks. This value is added to the demerits of a line if that line as well as the previous one both end with a hyphen.\n%\\finalhyphendemerits  5000    %When the pre-last line ends with a hyphen, TEX adds this value to the demerits of that line, thereby discouraging a line break at that point when the paragraph is split into lines.\n%\\widowpenalty         0       %This is the penalty added before the last line of a paragraph. This penalty determines how eager TEX will be in splitting a page before the last line.\n%\\clubpenalty          0       %This is the penalty added after the first line of a paragraph. This penalty determines TEX’s willingness to split a page after the first line.\n%\\adjdemerits          10000   %In the process of breaking a paragraph into lines, TEX tags each of the lines as very loose, loose, decent or tight. If two lines are tagged differently, TEX qualifies them as being visually incompatible. In that case the value of thisvariable is added to the demerits of the lines.\n\n\n\\define\\attention\t\t\t\t\t\t%значок важного момента. применять \\attention{}\n    {\\ininnermargin[line=1, align=outer]{\\externalfigure[attention.svg][width=0.7cm]}}\n\n\n\\setupbodyfont[computer-modern-unicode,10pt,rm]\n\n\\setupexternalfigures[directory={images_LQ}]\n\n\n%\\definequote[advertisment]\n\\setupheader\n  [text]\n  [before={\\startframed[frame=off,bottomframe=on,framecolor=black,]},\n   after={\\stopframed},\n  ]\n%\\setupheadertexts[{\\framed[background=color,backgroundcolor=red] {ЭТО ЧЕРНОВИК!!! ЭТО ЧЕРНОВИК!!!}}]\n\\setupheadertexts[{\\it{\\getmarking[chapter]}}]\n\n\n%====================Книга начинается с этого места===============================\n\n\\starttext\n\\setuppagenumber [state=stop]\n\n\n% Обложка. Не должно быть нумерации на этой странице\n\\startTEXpage\n    \\externalfigure[cover.svg][width=\\paperwidth, height=\\paperheight]\n \\stopTEXpage\n \\startTEXpage\n    \\externalfigure[cover_ridero.svg][width=\\paperwidth, height=\\paperheight]\n \\stopTEXpage\n \\startTEXpage\n    \\externalfigure[Legal.svg][width=\\paperwidth, height=\\paperheight]\n \\stopTEXpage\n\n\n\n\\page[yes]\n\\setuppagenumbering [location=footer, alternative=doublesided]\n\\setuppagenumber [state=start]\n\n%Требование ридеро - если не вставлять технические страницы то нумерация с 3х\n\\setcounter[userpage][3]\n\nВерсия этой книги \\bold{\\manualver} от \\currentdate . %\\date[d=15,m=5,y=2018][day, month,year].\n\nКнига распространяется свободно, проверить и скачать новые версии книги можно на страничке в блоге автора: \n\\goto{https://serkov.su}[url(https://serkov.su/blog/?utm_source=ebook&utm_medium=organic&utm_campaign=serkov)].\n\n%\\framed[background=color,backgroundcolor=red] {ЭТО ЧЕРНОВИК!!! ЭТО ЧЕРНОВИК!!! НЕДОДЕЛАН!}\n\n\n\n%Данный документ сгенерирован: \\currentdate\n\n% visual debug\n%\\showlayout\n%\\showlayoutcomponents\n%\\showsetups\n%показывает настройки бумаги\n%\\showmakeup\n%\\showframe\n%\\showgrid\n%\\showstruts\n%http://wiki.contextgarden.net/Visual_Debugging\n\n\\page[yes]\n\n\n\n% Генерация оглавления\n\\completecontent\n\n\n%\\framed[background=color,backgroundcolor=red] {картинку график нарисовть}\n\n%TODO\n%\t\tДобавить про изменение цвета чековых наклеек\n%\t\tДобавить ссылку на стандарты расцептелей типа K Z https://studyelectrical.com/2014/07/miniature-circuit-breakers-mcb-types-characteristic-curves.html\n%\n%    Type B, C, and D are used for overcurrent protection of cables in accordance with IEC/EN 60898-1\n%    Type K for the protecting motors and transformers and simultaneous overcurrent protection of cables with overload tripping based on IEC/EN 60947-2\n%    Type Z for control circuits with high impedances, voltage converter circuits, and semi cable protection and simultaneous overcurrent protection of cables with overload tripping based on IEC/EN 60947-2.\n\n%https://info.e-t-a.com/ES-2017-02-IndustrialAutomation-DCurve_LP-Destination.html\n%https://library.e.abb.com/public/114371fcc8e0456096db42d614bead67/2CDC400002D0201_view.pdf\n%\tдобавить обозначение на схемах\n% добавить про многополюсность автоматов\n\n\n\n\n\\startchapter[title={Введение, для кого и зачем эта книга}]\n\tВас смущали страшные аббревиатуры в речи электриков, такие как \n\tАВ, ВДТ, УЗО, УЗДП, УЗИП? Или электрощитки в небольшую квартиру, в которых \n\tпочему-то очень много разных модулей непонятного назначения? Эта книжка \n\tпризвана максимально просто и полно, рассказать \n\tпро устройства защиты, как они работают и, главное, зачем они были придуманы. \n\tВ книге есть рассказ как о предохранителях, используемых уже более века, так и о \n\tновейших устройствах вроде устройств защиты от дугового пробоя, про которые  \n\tне каждый электрик слышал. Материал частично уже публиковался у меня в блоге \n\tна сайте www.serkov.su (а так же на ютубе, телеграме, пикабу и различных соцсетях, \n\tвсе ссылки есть на моем сайте), но я решил собрать его и \n\tдоработать в аккуратную и полезную книжку, которую можно не только в руках подержать, \n\tно отправить или подарить хорошему человеку.\n\n \n\tМощной мотивацией к написанию книги были различные \"электрики\", позиционирующие \n\tогромные электрощиты в небольшие квартиры с огромным количеством автоматических \n\tвыключателей как «современные». Для неискушённого заказчика они кажутся солидными, \n\tведь вместо трёх автоматических выключателей теперь на вводе в квартиру стоит щит \n\tс тремя десятками устройств, чуть ли не по одному на каждую розетку! Конечно, за \n\tтакое внушительное изделие не стыдно и запросить солидную цену. Но специалисты, \n\tприсмотревшись к установленным в щите устройствам, лишь ухмыльнутся, и вы вскоре \n\tпоймёте почему.\n\n\tАвтор хоть и является дипломированным инженером АСУ ТП, но может ошибаться. \n\tПоэтому хочу выразить благодарность Павлу Компавлову, Артищеву Евгению, Виктору Буракову,\n\tСергею Долину, выступивших в роли рецензентов, встав заслоном от возможных фактических \n\tошибок в тексте. Отдельное спасибо Наталье Долиной и Олегу Уржумцеву за помощь в редактуре текста.\n    Также хотелось бы поблагодарить отечественные  компании IEK, \n\tМеандр, EKF, Термоэлектрика и завод Электроавтомат из славного города Алатырь, \n\tпредоставивших свою продукцию по моей просьбе на растерзание. Хочется также выразить \n\tблагодарность за терпение моей семье, книга отнимала мое время прежде всего \n\tу родных и близких.\n\n\t\n\tЭту книгу я намеренно выпускаю бесплатной, под свободной лицензией Creative\n\tCommons BY-NC-SA, поскольку считаю важным распространять знания свободно, \n\t\\ininnermargin[line=1, align=outer]{\\externalfigure[Lenin_profile_view_(stylised).svg][width=.7cm]}\n\tвне зависимости от денежного состояния искателя знаний. В {\\bf некоммерческих целях} книгу можно распространять\n\tсвободно, пересылать друзьям, коллегам, выкладывать в группах и каналах. \n\tЯ буду благодарен оценке моей работы \n\tи вкладу в мои будущие проекты в виде пожертвования. Для этого можно купить \n\tбумажную версию книги на Ridero,\n\tили воспользоваться формой пожертвования на моем сайте \\goto{https://serkov.su}[url(https://serkov.su/blog/?utm_source=ebook&utm_medium=organic&utm_campaign=serkov)].\n\n\t\t\t\n\n\\stopchapter\n\n\\startchapter[title={Сотня лет прогресса в деле электробезопасности}]\n\tМир становится сложнее благодаря попыткам сделать его безопаснее. Простые \n\tавтомобили, в 1920 году имевшие из систем безопасности разве что только тормоз, \n\tсегодня стали довольно сложными механизмами. Подушки безопасности, \n\tремни безопасности, антиблокировочная система, система стабилизации \n\tкурсовой устойчивости, зоны деформации... Стараниями десятков тысяч инженеров на \n\tпротяжении века автомобили стали гораздо безопаснее и в случае ДТП позволяют \n\tвыжить, отделавшись звоном в ушах и мелкими травмами. Разница в безопасности \n\tособенно заметна при столкновении двух автомобилей разных поколений. \n\tНекоторые лаборатории, проводящие краш-тесты, иногда устраивают в рекламных \n\tцелях такие столкновения, используя модели, выпущенные с разницей в 30--50 лет. \n\tЭти видео несложно найти  в интернете, столкновение в замедленной съемке очень наглядно \n\tпоказывает, насколько технический прогресс, и реализованные за время между выходом этих моделей стандарты и решения, повышают шансы выжить.\n\t\\footnote{например \\hyperlink{https://www.youtube.com/watch?v=ePYO0-Ig0VU}}\n\n\n\tТакой же прогресс, менее заметный глазу, произошёл и в электрохозяйстве. \n\tЕсли в 1920 году в электрощите из устройств защиты были только плавкие вставки, \n\tто сегодня некоторые щитки, из-за количества оборудования, стали  похожи на пульт \n\tкосмического корабля. Инженеры придумали множество разных устройств, \n\tкоторые выявляют аномальные режимы работы электроцепей, отключая их до того, \n\tкак зародится пожар или разовьётся иная неисправность. К тому же, удешевление устройств за счёт технологического \n\tразвития позволило некоторым устройствам защиты (например, устройствам \n\tзащиты от дугового пробоя) спуститься с небес промышленной энергетики \n\tв щитки бытового назначения, став доступными не только энтузиастам электробезопасности, но и стать нормативно обязательным устройством защиты.\n\n\tНаглядно плоды стараний инженеров видны на рисунке~\\infig[electrocutions] -- это статистика \n\tСША по количеству погибших от удара электрическим током в быту. Чёткое снижение \n\tколичества таких смертей -- результат распространения выключателей \n\tдифференциального тока, они обнаруживают, что человек коснутся проводников \n\tи отключают ток до того, как он нанесёт тяжёлый вред организму.\n\n\t\\placefigure[here][electrocutions]{Графики количества домов, оснащённых УЗО \n\t\tи количество поражений электрическим током. График взят из журнала \n\t\tмеждународной ассоциации электрических инспекторов IAEI Magazine.\\footnote{ \\hyperlink{https://iaeimagazine.org/electrical-safety/ground-fault-circuit-interrupters-preventing-electrocution-since-1971/}}\n\t\t\t}{\\externalfigure[Electrocutions_graph.svg][width=\\textwidth]}\n\n\n\t%https://www.cpsc.gov/Research—Statistics/Electrocutions1\n%https://iaeimagazine.org/electrical-safety/ground-fault-circuit-interrupters-preventing-electrocution-since-1971/\n\t%https://www.verobeachelectrical.com/2017/07/08/purpose-and-history-of-electrical-service-panels-deaths-and-injury-due-to-electrical-fires-and-accidents/\n\t\n\tГосударства в заботе о своих гражданах вводят правила и нормативы в том \n\tчисле по обязательному применению некоторых видов устройств защиты, \n\tпричём эти правила почти всегда идут по пути ужесточения. Поэтому в новых \n\tдомах электрические щиты становятся больше и сложнее -- к обычным \n\tавтоматическим выключателям добавляются выключатели дифференциального тока, \n\tустройства защиты от дугового пробоя и т. д.\n\n\tНе скрою, имеют место и гримасы капитализма, когда коммерческие предприятия \n\tв погоне за прибылью преувеличивают серьёзность и опасность проблемы, \n\tнагнетая страх, а затем получают прибыль, героически продавая устройство, решающее поднятую проблему. \n\tОсобенно циничные дельцы, используя коррупционные связи, продавливают \n\tчерез органы власти принятие стандартов, требующих покупку и установку \n\tустройств в интересах определённого (чьего надо) производителя. \n\tПоэтому при появлении новых устройств и технологий в среде специалистов \n\tне утихают споры о необходимости внедрения этих устройств, особенно когда \n\tспециалист материально заинтересован во внедрении альтернативного решения \n\tот своего производителя. Если вы наблюдаете за подобными дискуссиями -- не \n\tтеряйте критического мышления, не верьте эмоциональным красивым демонстрациям, \n\tа вникайте в технические детали. \n\n\tГлавы книги, посвящённые различным устройствам защиты, построены  \n\tот простого к сложному, чтобы читатель мог проследить, как \n\tразвивалась техническая мысль разработчиков, и как конструкция устройств \n\tстала такой, какая она есть, какие технические проблемы решает тот или иной узел.\n\t\n\tМеста, где по мнению автора выражена важная мысль, помечены \n\tзначком восклицательного знака на полях. \\attention{}\n\\stopchapter\n\n\n\\startchapter[title={От чего защищаемся?}]\n\tНаверное, с этого вопроса и стоило начать книгу. С определённой долей натяжки все \n\tустройства защиты в электрощите можно разделить на две большие категории.\n\n\t{\\bi Первая категория} устройств защищает от выделения лишнего тепла в электрической \n\tцепи в процессе работы. Особенно в тех местах, где нагрев изначально не планировался.\n\n\tТак, {\\bf автоматический выключатель} и {\\bf плавкая вставка} отключит цепь при \n\tперегрузке по току. Такое бывает при коротких замыканиях или если нагрузка \n\tв сети свыше расчётной. От этого греются провода и разрушается изоляция.\n\n\t{\\bf Выключатель дифференциального тока} (оно же устройство защитного \n\tотключения — УЗО) отключит цепь, если ток находит путь в землю в обход \n\tцепи. Иногда причиной этому может быть повреждение изоляции, что вызывает \n\tлокальный нагрев в месте утечки, с обугливанием изоляции и воспламенением окружения.\n\n\t{\\bf Устройство защиты от дугового пробоя} отключит цепь, если обнаружит \n\tхарактерные для дугового пробоя искажения тока в цепи. Если где-то плохо \n\tзажат провод в клемме или переломана жила провода, то из-за искрения в \n\tэтом месте и плохого контакта будет нагрев, который может перерасти в пожар.\n\n\t{\\bf Термоиндикаторные наклейки}, вместе с {\\bf газовыделяющими наклейками} позволяют \n\tвовремя обнаружить плохой контакт, который начал греться, но пока не до фатальных температур.\n\n\tНаглядно все эти устройства я попытался изобразить на рисунке~\\infig[protectiontypes].\n\n\t\\placefigure[here][protectiontypes]{Причины нагрева в цепи и устройства защиты\n\t\t\t}{\\externalfigure[Protection_types.svg][width=\\textwidth]}\n\t\n\n\t{\\bi Вторая категория} устройств защищает от некондиционного электричества, \n\tкогда показатели напряжения (последовательности фаз и т. д.) выходят за \n\tдопустимые пределы и представляют опасность для электроприборов.\n\n\t{\\bf Реле контроля напряжения} защитит, если напряжение будет слишком низким или \n\tслишком высоким, например при обрыве нуля\\footnote{\"Нуль\"-жаргонное название нейтрального проводника N}. \n\tЭто устройство, которое окупается за 1/100 секунды, спасая бытовую технику от поломки.\n\n\t{\\bf Устройство защиты от импульсных перенапряжений} защитит приборы в цепи, \n\tесли по линии электропередач прилетит, наведённый молнией, импульс \n\tвысокого напряжения. Такая «иголка» малой длительности, но высокого \n\tнапряжения разрушает изоляцию, к таким помехам наиболее уязвима полупроводниковая электроника.\n\n\tОсобенно стоит выделить выключатели дифференциального тока, они же УЗО. \n\tПомимо противопожарной функции, это единственные устройства в электрощите, \n\tкоторые защищают не только электроооборудование, но и непосредственно человека \n\tот удара электрическим током. \n\n\tКроме того, электрохозяйство, выполненное в строгом соответствии с \n\tнормативными документами (ПУЭ, СНиП, ГОСТ и т. д.) обладает свойством \n\tпассивной безопасности, когда авария оказывается локализована и не \n\tприводит к тяжёлым последствиям, так как на её пути оказываются \n\tзаслоны из нераспространяющей горения изоляции проводов, стальных труб, \n\tнегорючих корпусов щитов и так далее. Хотя вопросы правильного \n\tэлектромонтажа в данную книгу не входят, но они влияют на итоговую \n\tбезопасность электрохозяйства не меньше, чем умные устройства установленные в щит. \n\\stopchapter\n\n\\startchapter[title={Предохранители}]\n\n\tПлавкие вставки, они же предохранители -- самое старое из устройств защиты \n\tэлектроцепей. В основе их народная мудрость «где тонко -- там и рвётся». \n\tЭто намеренно созданное слабое место в цепи, где сечение проводника уменьшено, \n\tчтобы при коротком замыкании или перегрузке сгорала специально предназначенная \n\tдля этого плавкая вставка в щите, а не случайное место в цепи.\n\n\tПредохранители, я уверен, видели все, даже не будучи связанными с электрикой. \n\tЭто тонкий проводник-волосок в стеклянной трубочке. Предохранители на \n\tбольшие токи могут иметь форму прямоугольного паралелепипеда с ножевыми \n\tконтактами. Но неизменно одно -- наличие внутри проводника, который должен \n\tрасплавиться при превышении тока.\n\n%\t\\framed[background=color,backgroundcolor=red] {Фоточку сделать c внешним видом цилиндрического предохранителя}\n\n\tНо не всё так просто, и что бы это продемонстрировать, поставим себя на место \n\tпроизводителя. Представим, что мы решили производить и продавать предохранители.\n\tКупив тонкой медной проволоки разных диаметров, стеклянной трубки и колпачков, \n\tнарежем трубочки, вставим проволочку, закроем колпачками, упакуем в коробки \n\tи напишем в рекламном буклете:\n\n\t\\startnarrower \\it\n\tНовейшее средство защиты ваших электрических цепей от токов короткого \n\tзамыкания и от перегрузки! С нашими инновационными предохранителями ваши \n\tэлектроустановки не будут загораться при коротком замыкании! \n\tБыстрые, качественные, недорогие! Всего по 15,99 руб. \\tf\n\t\\stopnarrower\n\n\tИ здесь встаёт первый вопрос -- а какой ток на них написать? Первое  желание \n\tнаписать на них ток, при котором они будут отключаться. Например, написать \n\t\\unit{10 ampere}, тогда понятно, что при токе в \\unit{9,99 ampere} предохранитель \n\tпропускает ток, а при токе \\unit{10 Аmpere} р-р-раз и перегорел. Но, увы, это невозможно, \n\tпотому что мы живём в неидеальном мире, где поставщик не может \n\tобеспечить номинальный диаметр проволоки на всём протяжении с точностью в пределах \\pm \\unit{0,01 mm}. \n\tУ потребителя температура тоже разная, на стенде при комнатной температуре \n\tпредохранитель срабатывает при \\unit{10 ampere}, а на морозе, например, вообще при \n\t\\unit{13 ampere}. Чтобы не оказаться в глупом положении, напишем на корпусе \n\tноминальный ток:\n\n\t\\param{номинальный ток плавкой вставки} --- значение тока, который плавкая \n\tвставка может длительно проводить в установленных условиях без повреждений. \n\t(ГОСТ Р 50339.0-2003)\n\n\tПолучилось удобно. Знаешь максимально допустимую нагрузку -- такой \n\tпредохранитель и ставь, при коротком замыкании сгорит точно. А вот если \n\tхочется знать точную величину тока, при которой сгорит -- печатаем в \n\tдокументации кучу таблиц поправочных коэффициентов: учёта температуры воздуха,  \n\tскорости воздушного потока, температуры контактов и даже высоты над уровнем \n\tморя -- разреженный воздух хуже отводит тепло.  Но самое важное -- выразим  \n\t графиком зависимость времени сработки предохранителя от протекающего \n\tчерез него тока, изображённый на рисунке~\\infig[FuseCurve], который назовём \n\tвремятоковой характеристикой.\n\n\t\\placefigure[here][FuseCurve]{Времятоковые характеристики предохранителей серии ПНБ5. \n\t\\footnote{График воспроизведен из книги Намитоков К.К. Плавкие предохранители. М.: Энергия 1979. Страница 13}\n\t\t\t}{\\externalfigure[Fuse_curves.svg][width=.9\\textwidth]}\n\n\tИз графика очевидно -- чем сильнее превышен ток, тем быстрее сгорает \n\tпредохранитель. Обратите внимание, иногда по горизонтали указывают не \n\tабсолютное значение тока в амперах, а кратность превышения номинального тока.\n\tГрафики обычно изображаются в логарифмическом масштабе.\n\n\tПредохранители хорошо продаются, и к нам приходят недовольные электрики. \n\tГоворят мы замучались с вашими предохранителями, в свете фонарика вынимать \n\tпо одному в поисках сгоревшего. Специально для удобства электриков делаем \n\tфлажок-индикатор, который выскакивает, если проволочка перегорела. \n    Эту небольшую доработку будем показывать, как \"инновационный предохранитель с функцией индикации \n\tсработавшего для удобства потребителя и экономии времени электрика\". \n\tРадуемся, что появилось выражение \"выбило пробки\", благодаря такой нехитрой \n\tрационализации.\n\n\t\\placefigure[left][fuseflag]{Промышленный предохранитель на 100А с внутренней конструкцией. \n\t\t\tКрасный флажок выталкивается пружиной при сгорании плавкой вставки и пережигании фиксирующей проволочки. Фото\n\t\t\tпользователя Medvedev с  сайта Wikimedia Commons, CC BY-SA.\n\t\t\t}{\\externalfigure[Industrial_NH1_Fuse_100A.jpg][width=0.4\\textwidth]}\n\n\tНо вот нам, как к производителю, поступают первые серьёзные жалобы: говорят, \n\tпредохранитель сработал, но разрыв получился маленьким, и его начало иногда \n\tпробивать искрой. Получилось нехорошо, вроде как проволочка внутри перегорела, \n\tразорвав цепь, но иногда через зазор проскакивает искра, и нагрузка оказывается \n\tпод напряжением. Почесав затылок, начинаем писать на предохранителе {\\bf рабочее \n\tнапряжение}. Оказалось, что наши предохранители нормально работали при напряжении \\unit{220 volt},\n\tа покупатель запихнул их в цепь защиты высокого напряжения микроволновки, \n\tгде \\unit{2000 volt}. Для таких условий разработаем модельный ряд высоковольтных предохранителей, в которые добавим \n\tпружинку -- она гарантированно растащит концы проволочки, когда та перегорит, что обеспечит должный \n\tзазор. Фотографию такого предохранителя можно посмотреть на рисунке~\\infig[HVfuse].\n\n\t\\placefigure[here][HVfuse]{Высоковольтные предохранители от микроволновых печей, \\unit{750 milliampere} \\unit{5 kilo volt} \n\t\t\t}{\\externalfigure[HVfuse.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\n\tПродав много предохранителей, попиваем  кофе, пока к нам в офис не прибегает \n\tзлющий электрик. Говорит, что в щитке взорвался наш предохранитель, \n\tда так мощно, что осколками чуть не убило. Успокоив электрика, выясняем, \n\tчто в момент перегорания проволочки в месте разрыва зажигается электрическая \n\tдуга, которая горит на воздухе и хорошо проводит электрический ток. А если ток через \n\tдугу очень большой -- то сама уже не затухает. Модернизируем предохранитель: \n\tкорпус предохранителя оказывается должен не только быть хорошим изолятором, \n\tно и обязан обладать прочностью, поэтому меняем стекло корпуса на более крепкую керамику. \n\tЗасыпаем кварцевым песком внутреннее пространство между корпусом и проволочкой --\n\tоказалось, что это помогает погасить дугу, пока она не разорвала корпус \n\tпредохранителя. Так мы получаем уже довольно брутальный предохранитель, \n\tспособный прерывать токи в десятки тысяч ампер. Такой предохранитель изображён на фотографии\n\t\\infig[fusesand], кварцевый песок внутри, увы, не видно, придётся поверить на слово.\n\n\t\\placefigure[inner][fusesand]{Брутальный предохранитель ППНИ-33 от компании IEK. При номинальном токе 100А\n\t\t\tспособен отключать ток до \\unit{120000 ampere} при \\unit{500 Volt} и до \\unit{50000 ampere} при \\unit{660 volt}\n\t\t\t}{\\externalfigure[fuse_sand.jpg][height=.6\\textheight]}\n\n\tЧтобы взрывов больше не повторялось, начнём писать на корпусе {\\bf отключающую способность}:\n\n\t\\param{отключающая способность плавкой вставки} --- значение (для переменного \n\tтока -- действующее значение симметричной составляющей) ожидаемого тока, \n\tкоторый способна отключать плавкая вставка при установленном напряжении в \n\tустановленных условиях эксплуатации и обслуживания. (ГОСТ Р 50339.0-2003)\n\n\n\tНа рисунке~\\infig[fuseexplode] показано, что будет, \n\tесли предохранитель с отключающей способностью на \\unit{10000 ampere} заставить \n\tразрывать цепь при протекании тока в \\unit{50000 ampere}. Выделение энергии электрической дугой\n\tстоль мощное, что происходит взрыв предохранителя.\n\n\t\\placefigure[page][fuseexplode]{Кадры взрыва корпуса предохранителя от тока \n\tкороткого замыкания свыше отключающей способности устройства. Иллюстрация \n\tиз книги BUSSMANN Fuseology, стр 15.\n\t\t\t}{\\externalfigure[fuse_explode.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\n\tЧто ещё можно усовершенствовать в конструкции предохранителя? Новые гости с \n\tрадикально противоположными претензиями помогут. Пришедший электронщик \n\tговорит, что наши предохранители говно, потому что слишком медленные, и пока \n\tони сработают, у него все полупроводники уже успели догореть. А пришедший \n\tэнергетик говорит, что наши предохранители говно, потому что слишком быстрые, \n\tпока разгоняется двигатель вентилятора, он секунд десять кушает стартовые \n\tтоки, превышающие номинальные в несколько раз. Вроде превышение, но \n\tвынужденное и даже нормальное, если длится недолго. Но предохранитель успевает сгореть.\n\n\tПридётся снова менять конструкцию предохранителя, чтобы изменить скорость, \n\tс  которой он срабатывает. Для замедления увеличим длину проволочки, тем \n\tсамым увеличив её тепловую инерцию, да ещё и накрутим её на корд из стекловолокна -- \n\tтеперь при превышении тока она будет нагреваться медленнее, и ток \n\tуспеет вернуться в норму прежде, чем она расплавится.\n\n\t\\placefigure[here][slowfuse]{Предохранители. Слева направо: ускоренный, обычный,\n\t\t\tзамедленный и сверхмедленный.\n\t\t\t}{\\externalfigure[fuses.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\tСовсем медленный предохранитель делаем так: припаиваем пружинку легкоплавким \n\tприпоем к нагревателю, в качестве которого будет низкоомный резистор или \n\tдаже кусок проволоки. Если будет короткое замыкание --  пружинку сразу расплавит током. \n\tЕсли же превышение тока будет небольшим -- капля припоя будет нагреваться от \n\tпотерь в резисторе, и если пройдёт достаточно времени -- капля расплавится, \n\tи пружинка разорвёт цепь.\n\t\n\tДля ускорения будем использовать металлургический эффект (в англоязычной \n\tлитературе просто M-effect, вроде как из-за того что его обнаружил в 1930-е \n\tпроф. A.W. Metcalf) — на проволочку нанесём каплю олова. Когда из-за \n\tпротекающего тока проволочка нагреется до температуры плавления олова, \n\tжидкое олово начнёт растворять медь, сечение будет уменьшаться (олово \n\tпроводит ток в разы хуже меди), нагрев усилится, и такая конструкция перегорит \n\tбыстрее, чем простая проволочка.\n\n\tДовольные собой, расширяем каталог, введя дополнительную маркировку по скорости \n\tработы предохранителей. В лучших традициях запутывания потребителей,\n\tу нас будут обозначения по разным стандартам. По ГОСТ Р МЭК 60127-1-2005 \n\t\\footnote{\"Миниатюрные плавкие предохранители\", введен взамен ГОСТ Р МЭК 127}\n\tскорость работы предохранителя будем обозначать первые буквы, перед указанием \n\tноминального тока, например {\\it F1A} или {\\it T1.25A}:\n\n\n\t\\startitemize[packed]\n\t\t\\item FF -- Ультрабыстрые, для защиты полупроводниковых приборов\n\t\t\\item F  -- Быстродействующие, или стандартные.\n\t\t\\item M  -- С небольшой временной задержкой. \n\t\t\\item T  --\tС временной задержкой.\n\t\t\\item TT --\tС большой временной задержкой.\n\t\\stopitemize\n\n\n\tПо ГОСТ Р МЭК 60269-1-2016 \\footnote{\"Предохранители плавкие низковольтные\"} \n\tобозначать тип предохранителя будет двумя буквами, маленькой и большой, \n\tвида {\\it хХ}.\n\n\tПервая буква обозначает диапазон токов, в которых предохранитель отключается. \n\tg -- если перегорает при любом превышении, a -- перегорает при большом превышении \n\t(т.е. только при коротких замыканиях, но не при перегрузке).\n\n\tВторая буква -- категорию применения, которая учитывает необходимую скорость срабатывания:\n\t\\startitemize[packed]\n\t\t\\item G\t(General purpose) -- общего применения, обычная скорость.\n\t\t\\item R\t(Rectifiers) и S (Semiconductor) -- для использования с полупроводниковыми \n\t\tключами, очень быстрые. (Отдельный ГОСТ МЭК 60269-4).\n\t\t\\item M\t(Motor) -- для применения с моторами, медленные.\n\t\t\\item PV (Photovoltaic) -- для солнечных батарей (Отдельный ГОСТ МЭК 60269-6).\n\t\t\\item N\t--  совместим по контактам с используемыми в северной Америке \n\t\tпредохранителями стандарта UL 248.\n\t\t\\item D --\tсовместим по контактам с используемыми в северной Америке \n\t\tзамедленными предохранителями для двигателей UL248.\n\t\\stopitemize\n\n\tНебольшое примечание по предохранителям солнечных батарей: защита цепей \n\tсолнечных батарей -- задача более сложная, чем может показаться на первый \n\tвзгляд. КПД солнечной батареи максимален при потребляемом токе немногим \n\tменьше тока короткого замыкания. А при коротком замыкании солнечная батарея \n\tработает как источник тока, \\attention{} например, в рабочем режиме ток солнечной батареи \n\t\\unit{8,5 ampere}, а при коротком замыкании ток будет не более \\unit{10 ampere}. \n\tОтсюда весьма специфические требования к устройствам защиты для солнечных \n\tбатарей и регулярные пожары на крышах домов с неправильно собранными солнечными панелями.\n\n\tБудучи ответственным производителем, дотошно собираем отзывы клиентов. \n\tИ вот недовольный отзыв клиентки: жалоба, что когда замкнуло плойку, из-за \n\tкороткого замыкания сгорел предохранитель в плойке, на вводе в квартиру, в \n\tэтажном щитке и даже на вводе в здание! Формально случилось короткое замыкание, \n\tток в цепи мгновенно вырос до неприличных значений, и предохранители сгорели. \n\tВздохнув и припомнив проектантов, рассказываем, что это не проблема конструкции \n\tпредохранителя, а проблема правильного применения, и рассказываем про селективность:\n\n\t\\param{селективность при сверхтоке} --- координация соответствующих характеристик \n\tдвух или более устройств для защиты от сверхтоков с таким расчётом, \n\tчтобы при появлении сверхтоков в установленных пределах срабатывало устройство, \n\tрассчитанное на эти пределы, в то время как другие устройства не срабатывали. \n\t(ГОСТ Р 50339.0-2003)\n\n\tЕсли соблюсти селективность, при коротком замыкании будет срабатывать \n\tпредохранитель, ближайший к короткому замыканию, даже если все предохранители \n\tсоединены последовательно в одной цепи. То есть, у клиентки сгорел бы предохранитель \n\tв плойке. Если короткое замыкание было в розетке -- то сгорел бы предохранитель \n\tна вводе в квартиру, а этажный и на вводе в дом, остался бы цел.\n\n\tДля соблюдения селективности необходимо, чтобы отношение номинальных токов \n\tпредохранителей было не менее 1,6 к 1. (При условии, что предохранители одного \n\tтипа gG, если предохранители разные, например gG и gPV то тут внимательно \n\tнужно смотреть документацию). Если вы посмотрите на рисунок~\\infig[FuseCurve] с графиком \n\tвремятоковых характеристик в начале главы, то все сразу станет понятно -- кривые \n\tтоков плавления предохранителей параллельны и не пересекаются, так что в \n\tопределённых рамках, если соблюсти отношение 1,6 к 1, селективность будет соблюдена. \n\tЕсли бы в плойке был предохранитель на \\unit{6 ampere}, на вводе в квартиру \n\tна \\unit{16 ampere}, на этаже на \\unit{25 ampere}, а на вводе в здание на \\unit{40 ampere}, \n\tто предохранители срабатывали бы селективно.\n\n\tКак хороший и ответственный производитель, мы ведём соцсети для общения с \n\tнашими клиентами и замечаем ехидный комментарий. Пользователь Anonymous_troll \n\tнаписал вконтакте, что \"ваши предохранители -- устаревшее говно мамонта, \n\tесть автоматические выключатели\". Успокоившись, пишем ответный комментарий, \n\tчто пользователь во многом прав, но есть несколько нюансов, благодаря которым \n\tпредохранители точно не умрут ещё лет сто, как они  сотню лет уже прожили:\n\n\t\\startitemize[n]\n\t\t\n\t\t\\item Вряд ли можно придумать защиту дешевле, чем плавкие вставки. Особенно \n\t\tразница заметна для больших токов, просто посмотрите сколько стоит предохранитель на \n\t\tноминальный ток \\unit{250 ampere} и сколько стоит автоматический выключатель \n\t\tна \\unit{250 ampere}.\n\t\t\t\n\t\t\\item Отключающая способность предохранителя гораздо выше, чем отключающая \n\t\tспособность автоматического выключателя сопоставимых габаритов.\n\n\t\t\\item Минимально возможная индуктивность. В некоторых цепях это \n\t\tкритически важно, особенно с ограничителями импульсных перенапряжений.\n\n\t\\stopitemize\n\n\tНу и рассказ был бы неполным, если не затронуть самовосстанавливающиеся \n\tпредохранители. Это весьма специфическая вещь, их можно увидеть на рисунке~\\infig[polyfuse].\n\n\t\\placefigure[left][polyfuse]{Полимерные самовосстанавливающиеся предохранители. \n\t\t\tОбычно чем он крупнее, тем больший у него номинальный ток.\n\t\t\t}{\\externalfigure[polyfuse.jpg][width=0.6\\textwidth]}\n\n\n\tОни изготовлены из специального материала, который резко повышает своё \n\tэлектрическое сопротивление при нагреве, почти скачкообразно. Если ток \n\tпревышает номинальный, предохранитель нагревается и разрывает цепь. \n\tЕсли короткое замыкание ликвидировали, он остынет и снова будет проводить \n\tток, как тепловое реле, но без движущихся частей. Но есть ряд недостатков:\n\n\t\\startitemize[2, packed]\n\n\t\t\\item Рабочее напряжение, как правило, не выше 50--60 вольт.\n\n\t\t\\item Когда предохранитель срабатывает -- через него продолжается утечка тока, \n\t\tна порядки меньше номинального тока, но достаточная, чтобы о ней помнить.\n\n\t\t\\item Из-за тепловой инерционности они срабатывают очень медленно.\n\n\t\t\\item Номинальный ток зависит от температуры среды, в корпусе горячего устройства \n\t\tна жаре могут давать ложные срабатывания.\n\n\t\t\\item Ограниченное число срабатываний, прежде чем деградация даст о себе знать. \n\t\tА это десятки, реже сотни срабатываний.\n\n\t\\stopitemize\n\n\tЗачем они такие нужны? Например для защиты USB порта, если в него подключат \n\tчто-то излишне мощное -- предохранитель не даст сжечь дорожки на плате. \n\tПользователь, уяснив, что устройство не работает, отсоединяет его, \n\tпредохранитель остывает и порт снова готов к работе. Штука очень нишевая и \n\tобычно встречается не в электрощитах, а внутри электронных приборов.\n\n\n\t\t\\startsubject[title={Про ремонт предохранителей.}]\n\t\tСтоит сказать несколько слов о ремонте предохранителей. Исторически \n\t\tпервые предохранители были бескорпусными и представляли собой просто \n\t\tплавкую проволочку. Реклама такой проволочки из каталога 1894 года приведена на рисунке~\n\t\t\\infig[fusewire].\n\n\t\t\\placefigure[here][fuseboard]{Распределительный щит с плавкими вставками, 1890 год. \\footnote{Иллюстрация из журнала Western Electrician за 12 апреля 1890 г.}\n\t\t\t}{\\externalfigure[fuseboard 1890.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tВ электроцепи предусматривалось место под их установку. Это могла быть \n\t\tкак специальная доска как на гравюре 1890 года на рисунке~\\infig[fuseboard], \n\t\tтак и специальный зазор в распределительных коробках или внутри корпусов \n\t\tсветильников и выключателей.\n\n\t\t\\placefigure[left][fusewire]{Катушка проволоки, играющей роль плавкой вставки. \\footnote{Иллюстрация из журнала Western Electrician за 6 января 1894 г.}\n\t\t\t}{\\externalfigure[fusewire 1894.jpg][width=.4\\textwidth]}\n\n\t\t\n\n\t\tЭлектрик просто носил в кармане катушку калиброванной проволочки и \n\t\tзаменял сгоревшую вставку в изделии, если это было нужно. Но от такой \n\t\tконструкции быстро отказались. Во-первых, такая открытая прокладка \n\t\tпроволочки небезопасна -- при сгорании плазма может поджечь окружающие \n\t\tпредметы. Во-вторых, брызги металла и копоть при сгорании портила изоляционные \n\t\tсвойства диэлектрика, и если вставка сгорала очень часто, требовалась \n\t\tтрудоёмкая работа по очистке и ремонту поверхности. Поэтому довольно \n\t\tбыстро на смену им пришла конструкция, в которой проволочка заключена в \n\t\tтрубочку из стекла или фарфора. Идее держателя предохранителя в виде вкручивающейся \n\t\tпробки более сотни лет, на рисунке~\\infig[fusethread] реклама такого держателя.\n\n\t\t\n\t\t\n\n\t\tНо желание экономии никогда не исчезнет. Поэтому почти сразу производители \n\t\tстали предлагать разборные конструкции предохранителей, где можно заменить \n\t\tплавкую вставку отдельно от всего корпуса. Реклама такого изделия 1917 года на рисунке~\\infig[fusereplace]\n\n\t\t\\placefigure[left][fusethread]{Реклама предохранителей -- \"пробок\" 1908 г. \\footnote{Иллюстрация из журнала Canadian Electrical News Vol. XVII No.1}\n\t\t\t}{\\externalfigure[fusethread.jpg][width=0.5\\textwidth]}\n\t\t\n\n\t\tЧем же всё кончилось? Не было достаточного спроса на предохранители с \n\t\tвозможностью ремонта. В СССР прорабатывался вопрос производства ремкомплектов \n\t\tдля замены сгоревшей плавкой вставки в корпусах предохранителей на большие \n\t\tтоки (в предохранителе на 500А используется не проволочка, а лента с \n\t\tкалиброванной просечкой, сам корпус предохранителя уже не такой дешёвый). \n\t\tНо ремонт предохранителей не получил должной популярности, хотя унификация \n\t\tи  строгая система ГОСТов в Советском Союзе очень сильно упрощала внедрение \n\t\tтакой ремонтопригодности. В западном мире ремонт предохранителей \n\t\tтоже не прижился,  этому препятствовали патенты и конкуренция. Поэтому \n\t\tможно с уверенностью сказать, что предохранители -- это одноразовые изделия, \n\t\tштатного способа ремонта которых не предусмотрено.\n\t\t\n\t\t\\placefigure[right][fusereplace]{Реклама ремонтируемых предохранителей 1917 год. \\footnote{Иллюстрация из журнала Electrical News от 1 июля 1917 г.}\n\t\t\t}{\\externalfigure[renewablefuses.jpg][width=.4\\textwidth]}\n\n\t\tНо если очень нужно? К примеру, вы на необитаемом острове вдали от цивилизации, и \n\t\tединственный предохранитель сгорел? (Кстати, вы уже установили и устранили \n\t\tпричину, почему он сгорел? Иначе следующий предохранитель повторит его судьбу, а может и усугубит поломку.) Существует практика ремонта предохранителей \n\t\tкак мера крайней необходимости, и важно отметить два важных требования для безопасности мероприятия:\n\n\t\t\\startitemize[n]\n\n\t\t\t\\item Проволочка должна быть {\\bf внутри} корпуса предохранителя. Намотанная \n\t\t\tснаружи (так называемый «жучок») предохранителя, при плавлении она может поджечь \n\t\t\tокружающие предметы и покрыть всё проводящим налётом копоти, по которому\n\t\t\tначнётся пробой. Возможно, придётся просверлить тонким сверлом торцы сгоревшего \n\t\t\tпредохранителя, чтобы просунуть и припаять новую проволочку.\n\t\t\t\n\t\t\t\\item Проволочка должна быть соразмерна току. Можно вооружиться микрометром, \n\t\t\tтаблицей токов плавления и отремонтировать предохранитель, даже попав в \n\t\t\tноминальный ток с погрешностью 10-50\\%. Но чаще всего проволочку берут \n\t\t\t«на глаз», и из предохранителя на \\unit{0,25 ampere} получается предохранитель \n\t\t\tна \\unit{5 ampere}. Необходимо задать себе вопроси и понять, в какой цепи и для чего стоит \n\t\t\tпредохранитель. Если это просто защитный предохранитель от возгорания в \n\t\t\tсветодиодном светильнике, то при коротком замыкании он всё равно сработает. Но если \n\t\t\tэто предохранитель защищающий трансформатор от перегрузки, то мы рискуем \n\t\t\tполучить перегретый трансформатор, плачущий каплями изоляции. А если это \n\t\t\tпредохранитель gPV для солнечных батарей, то можно получить пожар на \n\t\t\tкрыше, так как они должны срабатывать при небольшом превышении тока и \n\t\t\tтребуют повышенной точности от производителя.\n\t\t\\stopitemize\n\n\t\t\\stopsubject\n\\stopchapter\n\n\n\\startchapter[title={Автоматические выключатели}]\n\n\tПродолжаем играть в производителя электротехники. Для повышения прибылей \n\tрешаем выпустить новый продукт -- автоматический выключатель, который \n\tотключал бы цепь при превышении тока как плавкая вставка, но при этом был бы\n\tмногоразовым и не требовал расходных элементов. Пользуясь капиталистическими \n\tправилами рынка, создаём презентацию для потенциальных инвесторов в новый продукт:\n\n\t\\startnarrower \\it\n\tНовейшие инновационные автоматические выключатели! Защитят вашу проводку от \n\tперегрузки и короткого замыкания, отключив напряжение за доли секунды, \n\tспасая ваш дом от пожара, а генератор от поломки. Хватит покупать \n\tодноразовые предохранители, наши инновационные автоматические выключатели \n\tсохранят ваши деньги, ведь сработав, они снова готовы к работе, стоит лишь \n\tповторно их включить.\\tf\n\t\\stopnarrower\n\n\tТехнически реализовать такой автоматический выключатель несложно. \n\tТок, протекая по проводнику, создаёт магнитное поле. Чем больше ток -- тем \n\tсильнее магнитное поле. Если свернуть проводник в катушку, то мы получим \n\tэлектромагнит, который втягивает в себя стальной якорь с силой, пропорциональной \n\tпротекающему в цепи току. Если включить этот электромагнит в цепь \n\tпоследовательно с нагрузкой, а якорь подпружинить и соединить с защёлкой, \n\tполучим простейший автоматический выключатель.\\footnote{Если протекающий ток\n\tнебольшой, то якорь в магнитном поле может вибрировать. Поэтому не очень качественные\n\tавтоматические выключатели могут \"гудеть\" под нагрузкой. Обычно это не влияет\n\tна работоспособность, но неприятно} Ток срабатывания будем просто \n\tрегулировать натяжением пружины. Результат изображён на рисунке~\\infig[breaker1903].\n\n\t\\placefigure[here][breaker1903]{Автоматический выключатель. Иллюстрация из книги \n\tФ. Грюнвальдъ. Справочная книжка по электрическому освѣщенiю. 1903 год. Спасибо Антону Кошкину за присланный скан.\n\t\t\t}{\\externalfigure[breaker1903.jpg][width=0.6\\textwidth]}\n\n\t\n\tРегулировочный винт натяжения пружинки оснастим приблизительной шкалой, \n\tи автоматический выключатель готов. Если где-то произошло короткое замыкание, \n\tток резко возрастает, магнитное поле в катушке увеличивается настолько, \n\tчто втягивает якорь, пересиливая пружинку. Защёлка освобождает рубильник, \n\tи он под своим весом или от усилия возвратной пружины разрывает цепь. При этом, \n\tмеханизмом можно пользоваться как обычным неавтоматическим рубильником -- \n\tотключать и включать цепь, но это не совсем подходящий для него режим работы.\n\n\tПрактически сразу нам начнут жаловаться на недостатки, и оба связаны с \n\tработой контактной группы. Во-первых, оказалось, что у нерешительных электриков наш \n\tвыключатель быстро выходит из строя. Если очень плавно включать и выключать \n\tнаш выключатель, то в месте контактов сильно искрит, и от этого они оплавляются.\n\tВо-вторых, все проводники мы делали из меди, которая отлично \n\tпроводит ток, но на воздухе окисляется. Слой окислов плохо проводит ток, \n\tвозникает нагрев, из-за которого окисный слой формируется ещё быстрее... \n\tв общем контакт  греется и плавится.\n\n\tПервый недостаток мы поборем, добавив пару пружинок и рычагов. При движении \n\tрукоятки контакты будут резко перещёлкиваться, что минимизирует время, когда \n\tискра горит и портит контакты. Бонусом сделаем механизм свободного расцепления -- \n\tесли упорный идиот будет держать рычаг в режиме \"вкл\", то автоматический \n\tвыключатель всё равно сработает и разомкнёт цепь. Со вторым недостатком сложнее. \n\tПросто покрытие меди чем-то, что не окисляется так сильно (золото, никель, \n\tолово и т.д.) поможет буквально на пару включений -- искрение при коммутации \n\t(а от него полностью никогда не избавиться) быстро испортит покрытие и оголит медь. \n\tПоложив глаз на столовое серебро шефа, решаем проблему, сделав небольшие \n\tнапайки на контакты из серебра. В один выключатель его уходит буквально \n\tдоли грамма, поэтому цена выросла не сильно, зато контакт оказался гораздо \n\tнадёжнее. На рисунке~\\infig[agrelay] видны серебряные контакты у реле, сделанные с той \n\tже целью — надёжная коммутация.\n\n\t\\placefigure[left][agrelay]{Контакты реле имеют напайки из серебросодержащего сплава.\n\t\t\t}{\\externalfigure[agrelay.jpg][width=0.4\\textwidth]}\n\n\tПолучилось прекрасно, автоматические выключатели можно рекламировать и продавать, как замену \n\tпредохранителям. Для простоты замены, точно так же, напишем на них \n\tноминальный ток --- ток, который гарантированно будет проходить через \n\tавтоматический выключатель, не вызывая отключения. А вот узнать ток, \n\tпри котором произойдёт отключение, можно будет по графикам в документации.\n\n\tПо секрету, в личной беседе, вам расскажут, что получившееся изделие отлично \n\tработает при коротком замыкании, когда ток резко возрастает до десятков, \n\tа то и сотен раз больше номинального. Электромагнит быстро втягивает якорь \n\tи всё отключается за доли секунды. А вот при небольших перегрузках, в полтора-два раза превышающих номинальный ток,  механизм \n\tработает плохо. Если ток в цепи лишь немного меньше тока, при котором \n\tсрабатывает автоматический выключатель, электромагниту не хватает сил \n\tвтянуть якорь до конца, но вполне хватит, чтобы заставить его громко вибрировать. \n\tКроме того, регулировка механизма становится весьма трудоёмкой и капризной, \n\tно написать в документации на автоматический выключатель \"Номинальный ток \\unit{10 ampere} \n\t\\pm \\unit{5 ampere}\" запретил рекламный отдел.\n\t\n\tКонкурирующая группа решала нашу задачу изобретения автоматического выключателя и пошла по другому пути.\n\tВместо электромагнитного расцепителя они использовали тепловой, на базе \n\tбиметаллической пластинки! Биметаллическая пластинка, это пластинка из двух \n\tслоёв разных металлов с разными коэффициентами теплового расширения. \n\tЕсли её нагревать -- она изгибается, причём довольно предсказуемо. Техническая реализация такого автоматического выключателя проста:\n\tнамотаем на биметаллическую пластинку кусочек проволоки с \n\tвысоким удельным сопротивлением и включим защищаемую цепь через неё. Протекающий \n\tв цепи ток будет разогревать проволочку, из-за чего будет нагреваться и изгибаться \n\tбиметаллическая пластинка.  Если ток в цепи превысит номинальный, от нагрева биметаллическую пластинку изогнет столь сильно, что освободится защелка, размыкающая цепь.\n\tМеханизм весьма компактный и умещается в корпусе обычного выключателя.\n\n\t\\placefigure[here][thermalbreaker]{Автоматический выключатель на \\unit{10 ampere}\n\t\t\t}{\\externalfigure[thermalbreaker.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\tНа рисунке~\\infig[thermalbreaker] изображена начинка такого теплового \n\tпредохранителя. Вы их часто можете видеть на сетевых фильтрах и удлинителях. \n\tВыключение реализовано подпружиненным пластиковым флажком, который запрыгивает \n\tмежду контактов, если биметаллическая пластинка изогнулась и развела контакты, \n\tфлажок не даст цепи включиться после остывания и возврата пластинки в \n\tисходное положение. Для упрощения ток пустили по самой биметаллической пластинке -- \n\tсама себя нагревает, сама изгибается.\n\n\tНо автоматический выключатель с биметаллической пластинкой обладает недостатком --\n\tон инерционен и работает медленно, но точно. При небольшой перегрузке, в 1,25--2\n\tноминальных тока он сработает, возможно даже на это уйдут минуты. Но при коротком замыкании\n\tвыделение тепла слишком интенсивное -- проволочка нагревателя биметаллической пластинки перегорит, автоматический выключатель станет одноразовым, как предохранитель.\n\t\n\tИдеальным решением оказалось скомбинировать эти два типа расцепителя! Если в \n\tконструкции автоматического выключателя есть два расцепителя -- биметаллическая пластинка \n\tи электромагнит, то он хорошо работает и при  небольших (1,5--2~раза) и при \n\tбольших (5--10~раз) превышениях номинального тока, так как есть расцепитель \n\tхорошо работающий при таких диапазонах перегрузок. Для упрощения замены предохранителей \"пробок\",\n\tавтоматический выключатель можно уместить в прежний габарит предохранителя с держателем. Остается\n\tвывернуть одноразовый предохранитель-пробку, и ввернуть многоразовый автоматический выключатель-пробку.\n\tТакое изделие изображено на рисунке~\\infig[par16], вместе с одноразовым предохранителем, заменить который оно предназначено.\n\t\n\n\n\\placefigure[here][par16]{Автоматический выключатель ПАР-16 производства Чебоксарского Электроаппаратного завода.\n\t\t\t}{\\externalfigure[fuse-par-par.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\n\tНо снова поступают жалобы: в новых домах проводка толстая, номинальные токи \n\tбольшие, как итог -- токи короткого замыкания огромные, тысячи ампер. \n\tКогда контакты расходятся -- зажигается электрическая дуга, которая сама по \n\tсебе гаснуть не хочет, ток проводит, да ещё сильно греется, расплавляя металл. \n\tА иногда из-за большого тока контакты свариваются меж собой, и пружина не \n\tможет их разъединить. Так мы снова столкнулись с отключающей способностью --\n\tэто максимальная величина тока, которую гарантированно может разорвать \n\tавтоматический выключатель без вреда для себя. Если ток короткого замыкания \n\tбудет больше, чем отключающая способность, то штатная работа превращается в \n\tлотерею.\n\n\tЕсли в предохранителях для увеличения отключающей способности мы засыпали \n\tвнутрь кварцевый песок, то в автоматический выключатель мы добавим дугогасительную \n\tкамеру. Это набор металлических пластинок рядом с контактами. Если при \n\tразмыкании контактов зажигается дуга, то её втягивает в пластинки камеры, \n\tдробит на много маленьких дуг, которые быстро остывают, отдав тепло в металл \n\tпластинок, и дуга гаснет. Единственное наглядное видео работы дугогасительной \n\tкамеры в замедленной съёмке я нашёл  у фирмы ABB. Но в книгу видео не вставишь, \n\tпоэтому на рисунке~\\infig[arcbreaker] привожу фотографию контактов и \n\tпластин дугогасительной камеры. \\footnote{\\hyperlink{https://www.youtube.com/watch?v=850aO98OAyI}}\n\n\t\\placefigure[page][arcbreaker]{Дугогасительная камера и контакты в автоматическом выключателе\n\t\t\t}{\\externalfigure[arcbreaker.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\tТеперь наш автоматический выключатель с дугогасительной камерой способен \n\tотключить цепь с током в несколько тысяч ампер и не сломаться. Нанесём \n\tмаркировку отключающей способности в виде значения тока в амперах прямоугольнике.\n\t\\attention{} Важно отметить, что отключающая способность указывается для рода тока,\n\tна который рассчитан автоматический выключатель, обычно это переменный ток. При \n\tпостоянном токе дуга горит устойчивее, и отключающая способность может быть \n\tв десятки раз ниже. Поэтому не используйте автоматические выключатели для \n\t   переменного тока бездумно в цепях с постоянным током!\n\n\tЧтобы горячая электрическая дуга, пока остывает в дугогасительной камере, не \n\tпрожгла дыру в корпусе (и не повредила соседнее оборудование), добавим теплоизолирующий \n\tвкладыш, который изображён на рисунке~\\infig[heatshield].\n\n\t\\placefigure[here][heatshield]{Механизм защиты от прогара вбок у разных моделей \n\tавтоматических выключателей. Слева -- керамический вкладыш. \n\tВ центре -- пластиковый вкладыш, справа -- вместо вкладыша сделано оребрение корпуса\n\t\t\t}{\\externalfigure[heatshield.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\tЗасунем всё в более удобный корпус, добавим всякие мелкие приятности, \n\tвроде дырочек для пломбирования, флажочки-индикаторы состояния и т.д. \n\tТак получаем современное устройство, изображенное на рисунке~\\infig[modernbreaker].\n\n\t\\placefigure[here][modernbreaker]{Современный модульный автоматический выключатель (в разрезе)\n\t\t\t}{\\externalfigure[modernbreaker.jpg][width=\\textwidth]}\n%TODO сфотать армат\n\tПока конкуренты делали рычаги механизма расцепления из металла, мы поработали \n\tи сделали механизм из высококачественного пластика. За счёт меньшей массы \n\tпластика мы уменьшили моменты инерции деталей механизма и добились того, \n\tчто наш автоматический выключатель срабатывает ещё быстрее -- не за десятки, а за единицы миллисекунд, с таким быстродействием ток короткого \n\tзамыкания не успевает вырасти до максимально возможных значений, что даёт \n\tодни преимущества. Для отличия будем писать на корпусе класс токоограничения -- \n\tпоказатель того, насколько быстро автоматический выключатель может отключиться. \n\tКласс токоограничения просто обозначим цифрой в квадратике 1, 2 или 3 и \n\tприведём табличку в документации, какие параметры соответствуют классу.\n\n\tНо снова поступают жалобы! Говорят, наши автоматы через раз вышибает при включении \n\tмощной нагрузки. Особенно возмущались установщики светодиодного освещения. \n\tГоворят, у них всего 10 светильников светодиодных с драйверами по \\unit{35 watt}: \n\tвсего в сумме \\unit{350 watt}, это примерно \\unit{1,5 ampere} потребления из сети. \n\tТем не менее, при включении автомат на \\unit{16 ampere} отключается. Вздыхаем, произносим \n\tмантру \"ну-почему-никто-не-читает-инструкции\", показываем пальцем на рисунок \\infig[LEDCurrent].\n\n\t\\placefigure[here][LEDCurrent]{Вырезка из документации на светодиодный драйвер Meanwell LPV-35\n\t\t\t}{\\externalfigure[inrush][width=\\textwidth]}\n\n\tБольшинство оборудования при включении потребляет стартовые токи в несколько \n\tраз больше, чем в рабочем режиме. Именно поэтому, когда вы включаете что-то \n\tмощное, свет на долю секунды притухает. Тепловой расцепитель медленный, и обычно \n\tна кратковременные перегрузки не реагирует, а вот электромагнитный расцепитель \n\tуспевает сработать. Поэтому расширим наш ассортимент автоматических выключателей, \n\tсделав разные электромагнитные расцепители, и обозначим их тип буквой:\n\n\t\\startitemize[packed]\n\t\t\\item B -- электромагнитный расцепитель сработает  при превышении номинального тока в 3--5 раз. \n\t\tПодойдёт для освещения, бытовых нагревательных приборов, большинства электронных устройств.\n\t\t\\item C -- электромагнитный расцепитель сработает при превышении номинального тока в 5--10 раз. \n\t\tПодойдёт для потребителей с двигателями, мощными трансформаторами, групп осветительных приборов.\n\t\t\\item D -- электромагнитный расцепитель сработает при превышении номинального тока в 10--20 раз. \n\t\tПодойдёт для использования в промышленном производстве: для приборов с могучими моторами, \n\t\tсистем с множеством мощных импульсных блоков питания и т.д. (Правда появляется опасность, \n\t\tчто на слабой проводке тока короткого замыкания окажется недостаточно для срабатывания.)\n\t\t\\item Для промышленности  будем поставлять ещё автоматические выключатели с \n\t\tмаркировкой K (8--12 раз) и Z (2--3 раза).\\footnote{Стандарт на промышленные автоматические выключатели,\n\t\tв отличие от бытовых, отдаёт тип электромагнитного выключателя на совесть \n\t\tпроизводителя, поэтому может встретиться любая буква, а скрытые за ней  \n\t\tхарактеристики записаны в документации. Но K и Z фактически стали типовыми \n\t\tи наиболее распространёнными.}\n\t\\stopitemize\n\n\tНу и троллинга ради, номинальный ток автоматического выключателя напишем \n\tспециально мелким, трудночитаемым шрифтом (передаю привет компании schneider electric).\n\n\tСнабдим всё это графиком времятоковых характеристик. График наглядно \n\tпоказывает время, за которое сработает автоматический выключатель при разных \n\tпревышениях номинального тока. График изображён на рисунке~\\infig[breakercurve].\n\n\t\\placefigure[left][breakercurve]{Времятоковые характеристики автоматических выключателей с\n\t\t\tтипами электромагнитных расцепителей B, C и D\n\t\t\t}{\\externalfigure[curvesBCD.svg][width=0.4\\textwidth]}\n\n\tТак как у нас ощутимый разброс параметров, то вместо тонких линий на графике \n\tизображены области, в которых окажется времятоковая характеристика случайно \n\tвыбранного из партии автоматического выключателя. Мы видим, что при небольшом \n\tпревышении тока тепловой расцепитель работает одинаково, более-менее точно и \n\tмедленно, при превышении тока в 1,45 раза (т.е. на автомате написано С16, а \n\tчерез него протекает \\unit{23 ampere}) он отключится за время менее 1 часа. \n\tА если ток превышает номинальный в 2,55 раза – то менее чем за 1 минуту. \n\tЗато, если у нас ток на всего лишь на секунду превысит номинальный в 4 раза, \n\tто автомат \"В\" у нас сработает, а вот автоматы \"C\" и \"D\"  не сработают.\n\n\tБазовая конструкция автоматического выключателя -- тепловой, электромагнитный \n\tрасцепитель, механизм свободного расцепления и дугогасительная камера --\n\tустоялась, и не меняется десятилетиями. Это позволило ввести стандарты и \n\tобеспечить взаимозаменяемость автоматических выключателей разных производителей, \n\tесли обозначенные на их лицевой панели параметры совпадают. Учитывая, что форма корпуса автоматических выключателей тоже регламентируется стандартами, то в итоге простор \n\tдля конкуренции производителей очень узок. Если надёжность работы, качество \n\tконтактов и другие параметры невидимы для покупателя, то остается рекламировать совсем мелочи. Например контакты, облегчающие использование шин при серийной сборке щитов,\n\tили отворот-язычок на клемме, который не позволит воткнуть провод неправильно, работая вслепую. Ну и, конечно же, самая важная \"инновация\", патентованный рычажок включения эргономичной формы\n\tв стильной, модной, молодежной цветовой гамме.\n\n\\stopchapter\n\n\\startchapter[title={Выбор автоматического выключателя}]\n\n\tИз предыдущей главы мы разобрались с конструкцией автоматического выключателя, \n\tно для нас чаще важен другой вопрос: не как он устроен, а как его правильно подобрать по параметрам?  \n\n\t\\startsubject[title={Определимся с целью}]\n\t\t\tДля начала нужно напомнить,  для чего нам автоматический выключатель \n\t\tв электрощите. Задача автоматического выключателя --- защитить стационарную \n\t\tкабельную линию от протекания токов свыше предельно допустимых. Если ток \n\t\tпревышен, то проводники нагреваются, из-за этого может деградировать раньше \n\t\tвремени изоляция или даже расплавиться сам проводник. Даже если не случится пожара, то может понадобиться \n\t\tдорогостоящий ремонт с работами по замене замурованной в стенах электропроводки.\n\t\tА ток может быть превышен, если к линии подключили слишком много потребителей \n\t\t(происходит перегрузка), или если происходит короткое замыкание.  \n\t\tПоэтому главный параметр, который нам надо знать для правильного подбора \n\t\tавтоматического выключателя -- какого сечения проводник будет подключаться к \n\t\tавтоматическому выключателю и, следовательно,  какой допустимый рабочий ток этого проводника. Именно соблюдение условий по нагреву позволяет кабелю служить десятки лет.\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Номинальный ток}]\n\t\tПоняв, что автоматический выключатель должен защитить кабельную линию от \n\t\tпротекания тока свыше допустимого, мы должны понять, какой же ток является допустимым. \n\t\tЧаще всего используют табличку из правил устройства электроустановок (таблица 1.3.4 источника), продублированную для удобства на рисунке~\\infig[currents]\n\n\n\t\t\\placefigure[here][currents]{Таблица из правил устройства электроустановок.\n\t\t\t}{\\externalfigure[pue.svg][width=\\textwidth]}\n\n%\t\\framed[background=color,backgroundcolor=red]{свертать таблицу}\n\n%\t\t\\starttabulate[|cp(6em)|cp(6em)|cp(6em)|cp(6em)|cp(6em)|cp(6em)|]\n%\t\t\\HL\n%\t\t\\VL Сечение проводника жилы, \\unit{square millimeter} \\VL Ток, ампер, для проводов и кабелей \\VL \\AR\n%\t\t\\HL\n%\t\t\\VL \\VL одножильных \\VL двухжильных \\VL трехжильных \\VL\t\\AR\n%\t\t\\VL \\VL в воздухе \\VL в воздухе \\VL в земле \\VL в воздухе \\VL в земде\\VL \\AR\n%\t\t\\HL\n%\t\t\\VL 1.5 \\VL 23 \\VL 19 \\VL 33 \\VL 19 \\VL 27 \\VL \\AR\n%\t\t\\VL 2.5 \\VL 30 \\VL 27 \\VL 44 \\VL 25 \\VL 38 \\VL \\AR\n%\t\t\\VL 4   \\VL 41 \\VL 38 \\VL 55 \\VL 35 \\VL 49 \\VL \\AR\n%\t\t\\VL 6   \\VL 50 \\VL 50 \\VL 70 \\VL 42 \\VL 60 \\VL \\AR\n%\t\t\\VL 10  \\VL 80 \\VL 70 \\VL 105 \\VL 55 \\VL 90 \\VL \\AR\n%\t\t\\VL 16  \\VL 100 \\VL 90 \\VL 135 \\VL 75 \\VL 115 \\VL \\AR\n%\t\t\\VL 25  \\VL 140 \\VL 115 \\VL 175 \\VL 95 \\VL 150 \\VL \\AR\n%\t\t\\VL 35  \\VL 170 \\VL 140 \\VL 210 \\VL 120 \\VL 180 \\VL \\AR\n%\t\t\\VL 50  \\VL 215 \\VL 175 \\VL 265 \\VL 145 \\VL 225 \\VL \\AR\n%\t\t\\VL 70  \\VL 270 \\VL 215 \\VL 320 \\VL 180 \\VL 275 \\VL \\AR\n%\t\t\\VL 95  \\VL 325 \\VL 260 \\VL 385 \\VL 220 \\VL 330 \\VL \\AR\n%\t\t\\VL 120 \\VL 385 \\VL 300 \\VL 445 \\VL 260 \\VL 385 \\VL \\AR\n%\t\t\\VL 150 \\VL 440 \\VL 350 \\VL 505 \\VL 305 \\VL 435 \\VL \\AR\n%\t\t\\VL 185 \\VL 510 \\VL 405 \\VL 570 \\VL 350 \\VL 500 \\VL \\AR\n%\t\t\\VL 240 \\VL 605 \\VL -   \\VL -   \\VL -   \\VL -   \\VL \\AR\n %\t\t\\stoptabulate\n\n\t\tЕсли открыть источник и посмотреть то, что написано мелким шрифтом в \n\t\tсноске, то мы увидим -- эта табличка составлена для окружающей температуры \\unit{+25 celsius}, \n\t\tтемпературы земли \\unit{+15 celsius} и температуры токоведущей жилы (!!!) \\unit{+65 celsius}. \n\t\tДлительная работа изоляции при повышенной температуре ускоряет процесс старения \n\t\tполимеров, поэтому моё личное мнение -- для долгой и надёжной работы, указанные \n\t\tцифры стоит уменьшить  хотя бы на четверть. Если кабель проложен таким образом, \n\t\tчто его охлаждение затруднено, то предельно допустимый рабочий ток также \n\t\tуменьшают -- например, если кабель расположен в пучке с другими кабелями или под \n\t\tслоем теплоизоляции.\n\n        И вот в этом месте \\attention{} подходим к самой неочевидной вещи. В таблице указаны \n\t\tпредельно допустимые токи кабеля, а на автоматических выключателях указан номинальный \n\t\tток. Номинальный ток автоматического выключателя, указанный  на нём -- это ток, \n\t\tкоторый может длительно проходить через автоматический выключатель и не \n\t\tвызывать его отключения. Для определения тока отключения заглянем в документацию, \n\t\tв график времятоковых характеристик.\n\n\t\t\\placefigure[here][tippingtolerance]{Слева изображён график времятоковой характеристики \n\t\t\tединичного экземпляра автоматического выключателя. Стрелками указано определение\n\t\t\tвремени срабатывания при токе 4\\times I\\low{ном}, оно равно 5 секундам.\n\t\t\tСправа изображены время-токовые характеристики нескольких экземпляров\n\t\t\tавтоматических выключателей и поле допуска, в которое укладывается любой взятый\n\t\t\tиз партии автоматический выключатель. По графику видно, что при токе 4\\times I\\low{ном}\n\t\t\tвремя срабатывания автоматического выключателя будет от 0,4 до 20 сек.\n\t\t\t}{\\externalfigure[tippingtolerance.svg][width=\\textwidth]}\n\n\n\t\tНо это график конкретного экземпляра автоматического выключателя. В реальном \n\t\tмире, у автоматических выключателей есть разброс характеристик, даже у \n\t\tвыключателей, взятых из одной коробки. Если нанести на график кривые времятоковых \n\t\tхарактеристик пары десятков экземпляров и очертить диапазон, в котором лежат графики, \n\t\tто мы получим область на графике. Любой случайно взятый из коробки автоматический \n\t\tвыключатель уложится своей времятоковой характеристикой в эту область на графике. \n\t\tВ результате, если воспользоваться графиком и попытаться определить время \n\t\tсрабатывания автоматического выключателя для конкретного тока,  то мы получим \n\t\tдиапазон значений времени, за которое сработает автоматический выключатель. \n\n\n\t\tДумаю  очевидно, что в расчётах стоит полагать, что нам попался самый \n\t\tплохой экземпляр, и берётся самое худшее значение.\n\n\t\tИз прошлой главы мы знаем, что в типовом автоматическом выключателе есть два \n\t\tрасцепителя -- тепловой, который достаточно точный, но медленный, и \n\t\tэлектромагнитный -- очень быстрый, но не точный.  В итоге зависимость  \n\t\tвремени срабатывания от протекающего тока становится нелинейной. Для наглядности возьмём \n\t\tавтоматический выключатель, на котором указан номинальный ток \\unit{16 ampere}. При перегрузке \n\t\tбудет работать тепловой расцепитель:\n\n\t\tДо тока в 1,13 от номинального, расцепления совсем не произойдет \n\t\t($16 \\times 1,13=\\unit{18,08 ampere}$)\n\n\t\tПри токе в 1,45 от номинального тепловой расцепитель сработает, но за \n\t\tвремя менее 1 часа (!) ($16 \\times 1,45=\\unit{23,2 ampere}$)\n\n\t\tПри токе в 2,55 от номинального тепловой расцепитель сработает за время \n\t\tменее 60 сек. ($16 \\times 2,55 = \\unit{40 ampere}$)\n\n    \tПри ещё большем превышении тока -- сработает электромагнитный расцепитель, \n\t\tно об этом чуть позже.\n\n\t\tВсё это становится понятнее, если посмотреть на график на рисунке~\\infig[breakertypes].\n\n\n\t\tОткуда взялись эти магические цифры? Из стандарта (у нас в стране -- ГОСТ 60898-1-220). \n\t\tРазработчики стандарта условились, что разброс параметров срабатывания расцепителей \n\t\tдолжны быть в этих пределах. Причём, скорее всего, взяли просто две удобные точки \n\t\tвремени -- 1 час и 1 минута, и воспользовались статистическими данными, чтобы \n\t\tполучить кратности номинального тока.\n\n\t\tИ чтобы жизнь совсем мёдом не казалась, стоит добавить, что в зависимости \n\t\tот температуры окружающей среды применяются поправочные коэффициенты тока \n\t\tрасцепления для разной окружающей температуры. На жаре тепловой расцепитель \n\t\tпрогревается и срабатывает быстрее, а вот на морозе наоборот.\\footnote{Поэтому указывают,\n\t\tчто испытания проводят на холодном автоматическом выключателе. Если сработавший\n\t\tавтоматический выключатель сразу включить, пока тепловой расцепитель\n\t\tтолком не остыл, то повторно он сработает гораздо быстрее} Электромагнитный \n\t\tрасцепитель на температуру окружающей среды не реагирует.\n\n\t\t\t\\placefigure[left][tippingtemp]{Влияние окружающей температуры на времятоковую\n\t\t\tхарактеристику автоматического выключателя. \n\t\t\t}{\\externalfigure[tippingtemp.svg][width=0.4\\textwidth]}\n\n\t\tЧтобы проиллюстрировать, почему важно держать в уме все эти особенности и почему\n\t\tавтор призывает уменьшать рабочий ток проводников из таблицы, представим \n\t\tроковое стечение обстоятельств. В частный дом заходит кабель сечением, например, \\unit{1,5 square milli meter}. \n\t\tЩиток с автоматическим выключателем находится в холодном предбаннике, когда \n\t\tна улице мороз \\unit {-35 celsius}. Кабель от щитка идёт через стену под слоем утеплителя. \n\t\tАвтоматический выключатель на \\unit {16 ampere} почти час (!) будет пропускать ток в \n\t\t(16 \\times 1,45 \\times 1,25 \\footnote{поправочный коэффициент на температуру, взят из документации \n\t\tвыключателя} = \\unit {29 ampere}). При \\unit{19ampere} по табличке из ПУЭ \n\t\tу нас жилы будут горячими: \\unit{+65 celsius}, а под слоем утеплителя изоляция \n\t\tуже начнёт плавиться.\n%%TODO пофиксить29а\n\t\tЕщё раз резюмирую: {\\bf Номинальный ток автоматического выключателя НЕ РАВЕН \n\t\tпредельно допустимому току кабеля. }\\attention{} Превышение предельного тока через кабель \n\t\tдолжно вызывать отключение автоматического выключателя в адекватное время.\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Тип электромагнитного расцепителя}]\n\t\tТепловой расцепитель срабатывает медленно, что плохо при коротком замыкании -- токи \n\t\tмогут быть огромными, и даже за одну секунду могут наделать бед. Поэтому \n\t\tдля работы с короткими замыканиями в конструкции автоматического выключателя \n\t\tесть электромагнитный расцепитель, который срабатывает за доли секунды. \n\t\tОн включается в работу при превышении номинального тока в разы.\n\n\t\tНекоторые виды потребителей при включении потребляют ток, в разы превышающий \n\t\tток в рабочем режиме --  выше мы немного уже говорили про пусковые токи. Например, мотор в пылесосе в момент включения \n\t\tкратковременно потребляет ток в 2--3 раза больший, но после разгона мотора -- то есть, через секунду или около того,\n\t\tпотребление снижается до паспортных значений. Возможно, вы замечали, \n\t\tкак лампочки накаливания слегка притухают в момент включения техники с мощными \n\t\tдвигателями (пылесос, кухонный комбайн) именно по этой причине. График потребления \n\t\tтока мотора пылесоса изображён на рисунке~\\infig[startcurr]. Стоит отметить, что не любая мощная нагрузка имеет подобную пусковую характеристику: скажем, мощный нагреватель потребляет примерно одинаковый ток и при старте, и при длительной работе.\n\n\n\t\t\\placefigure[here][startcurr]{График потребления тока нагрузкой в момент включения.\n\t\t\tВеличина превышения пускового тока над номинальным рабочим, а также время выхода\n\t\t\tв рабочий режим отличаются у разных типов устройств.\n\t\t\t}{\\externalfigure[startcurr.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\t%https://www.researchgate.net/figure/Vacuum-cleaners-current-waveform_fig1_45812348\n\t\tЧтобы эти пусковые токи не заставляли срабатывать электромагнитный расцепитель при каждом включении, \n\t\tего характеристику сдвинули в зону бóльших токов, чтобы такие кратковременные \n\t\tпревышения тока были в зоне теплового расцепителя, который в силу своей \n\t\tинерционности такие краткосрочные процессы не замечает. \n\n\t\tВ итоге получилась линейка автоматических выключателей с одинаковыми \n\t\tтепловыми расцепителями, но с разными электромагнитными расцепителями. Из-за огромного \n\t\tразброса параметров электромагнитных расцепителей получились большие \n\t\tразбросы кратности тока срабатывания:\n\n\t\t\\startitemize[packed]\n\t\t\\item Характеристика В -- электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока в 3--5 раз\n\n\t\t\\item Характеристика С -- электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока в 5--10 раз\n\n\t\t\\item Характеристика D -- электромагнитный расцепитель сработает при превышении тока в 10--20 раз\n\t\t\\stopitemize\n\t\t\n\t\tХарактеристики изображены на рисунке~\\infig[breakertypes].\n\n\t\t\\placefigure[here][breakertypes]{Времятоковые характеристики автоматических выключателей.\n\t\t\tСтандарт ГОСТ МЭК 60898-1 (слева) распространяется на бытовые автоматические выключатели,\n\t\t\tи типы электромагнитных расцепителей закреплены в стандарте. Справа времятоковые\n\t\t\tхарактеристики по ГОСТ МЭК 60947-2, который распространяется на промышленные автоматические выключатели.\n\t\t\tТипы электромагнитных расцепителей стандарт не описывает, производитель должен предоставить\n\t\t\tкривые времятоковых характеристик в документации. На графике нанесены кривые K и Z\n\t\t\tиз документации компании АВВ.\n\t\t\t}{\\externalfigure[tippingcurves.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tЕсть и другие характеристики (K, Z и т.д), но встречаются крайне редко и \n\t\tпоставляются под заказ, поэтому опустим их.\n\n\t\tЕсли по какой-то причине стартовые токи кратковременно попадут в зону \n\t\tдействия электромагнитного расцепителя, возможны ложные срабатывания. \n\t\tИменно для исключения таких ложных срабатываний и сделали несколько \n\t\tтипов характеристик.\n\n\t\tНекоторые производители для упрощения расчетов указывают стартовые токи. Например, на рисунке~\\infig[LEDCurrent] \n\t\tприведена выдержка из документации на  светодиодный драйвер уважаемой фирмы,\n\t\tпри включении он кушает солидные \\unit{55 ampere} (из-за зарядки конденсатора в блоке питания), \n\t\tпроизводитель даже сразу посчитал, сколько светодиодных драйверов можно \n\t\tподключить параллельно на один автоматический выключатель.\n\n\t\tПолучается, можно подключить всего 4 драйвера на автомат с характеристикой В и 7 драйверов на автомат с характеристикой С. \n\t\tКто бы мог подумать, что \\unit{150 watt} светодиодного света могут \n\t\tвышибать \\unit{16 ampere} автомат! Ситуация становится ещё хуже, если \n\t\tиспользуются некачественные светодиодные светильники, где производитель \n\t\tне только не предусмотрел плавный старт, и даже пусковой ток не регламентирует! \n\n\t\tЕсли используется большое количество светодиодных светильников, то придётся \n\t\tделить их на группы, чтобы одновременный пуск не вызывал срабатывание \n\t\tавтоматического выключателя\\footnote{Или использовать реле ограничения \n\t\tпускового тока, например Меандр МРП-101. Реле ограничивает ток нагрузки \n\t\tвстроенным резистором, которое закорачивается и не мешает нормальной \n\t\tработе спустя пару секунд.}. \n\n\t\tПытливый читатель задастся вопросом -- а почему бы не взять просто \n\t\tавтоматический выключатель с характеристикой \"C\" или \"D\"? Тогда бы пусковые \n\t\tтоки не вызывали бы ложных срабатываний! Но не всё так просто....\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Ток короткого замыкания}]\n\t\tМожно иногда услышать выражение \"сопротивление цепи фаза-нуль\", оно по \n\t\tсути про то же. Ток короткого замыкания --- это величина тока в цепи, который пойдёт,\n\t\t если из-за повреждения случается короткое замыкание (прямое \n\t\tсоединение фазного проводника и нейтрального, или соединение фазного и \n\t\tзаземления) в самом дальнем участке. В идеальном мире с идеальными \n\t\tпроводниками ток короткого замыкания был бы бесконечным. Но в реальном \n\t\tмире кабели имеют собственное сопротивление, и чем они длиннее  тоньше -- \n\t\tтем выше их собственное сопротивление. При обычной работе это не так важно -- \n\t\tих собственное сопротивление много меньше сопротивления нагрузки. \n\t\tНо если случится короткое замыкание, ток будет ограничен именно этим \n\t\tсобственным сопротивлением всех проводников в цепи + внутреннее \n\t\tсопротивление источника тока.\n\n\t\tА теперь смотрим. В деревне Вилларибо измеренный ток короткого замыкания \n\t\tлинии \\unit{278 ampere}, и электрик поставил автоматический выключатель С16.\n\t\tТок отмечен на графике, изображенном на рисунке~\\infig[Villaribo]\n\n\n\t\t\\placefigure[here][Villaribo]{Пояснение, как ток короткого замыкания влияет на работу защиты\n\t\t\t}{\\externalfigure[shortcurr.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tКак видим, всё отлично -- при коротком замыкании, тока будет достаточно, \n\t\tчтобы электромагнитный расцепитель сработал. А вот в деревне Виллабаджо \n\t\tочень плохая проводка и ток короткого замыкания всего \\unit {124 ampere}. \n\t\tТочка на графике отмечена на рисунке.\n\n\t\t\n\n\t\tВ самом худшем случае, электромагнитный расцепитель типа \"С\" сработает \n\t\tпри токе в 10 раз больше номинального (16\\times10=\\unit{160 ampere}). А значит, при \\unit{124 ampere} \n\t\tвозможна ситуация, когда электромагнитный расцепитель при коротком \n\t\tзамыкании не сработает, а пока тепловой расцепитель успеет нагреться для \n\t\tрасцепления, по линии будет гулять ток в \\unit{124 ampere}, что может закончиться \n\t\tплохо. В таком случае деревне Виллабаджо нужно или менять проводку, \n\t\tчтобы уменьшить потери, или использовать автоматический выключатель типа \n\t\tВ16, у которого электромагнитный расцепитель сработает в худшем случае \n\t\tпри токе 5\\times16=\\unit{80 ampere}. Теперь вы понимаете, почему характеристика типа D \n\t\t(10--20\\times I\\low{ном}) в некоторых случаях может стать способом выстрелить себе в ногу?\n\n\t\tКак же определить ток короткого замыкания? Для проектируемых линий его \n\t\tможно рассчитать -- длина кабеля известна, сечение тоже. Для линий, уже \n\t\tнаходящихся в эксплуатации, можно только измерить, поскольку никто не знает, \n\t\tна что пришлось пойти электрикам при ремонте повреждённых участков.\n\n\t\tДля определения тока короткого замыкания есть специальные приборы, \n\t\tпричём с соответствующими бумагами о прохождении поверки. Увы, в моей \n\t\tколлекции таких современных приборов нет, но есть старые советские, \n\t\tкоторые спешу показать читателю для общего развития. Небольшой \n\t\tчемоданчик М-417, который изображён на рисунке~\\infig[M417], измеряет сопротивление \n\t\tцепи «фаза-нуль» путём измерения падения напряжения на известном \n\t\tсопротивлении, а ток короткого замыкания необходимо рассчитывать.\n\n\t\t\\placefigure[here][M417]{Измеритель сопротивления петли фаза-нуль M417. Производства СССР\n\t\t\t}{\\externalfigure[M417.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\n\t\tБолее продвинутый цифровой прибор Щ41160 изображён на рисунке~\\infig[41160]. Устраивает короткое замыкание на \n\t\tдоли секунды и непосредственно измеряет ток. В коричневой коробочке на \n\t\tпроводе -- предохранитель на \\unit{100 ampere}.\n\t\t\n\t\t\\placefigure[here][41160]{Измеритель тока короткого замыкания Щ41160. Произведён в СССР\n\t\t\t}{\\externalfigure[41160.JPG][width=\\textwidth]}\n\n\t\tКак правило, ток короткого замыкания измеряют при введении линии в \n\t\tэксплуатацию, и планово, раз в несколько лет. Только после измерения \n\t\tтока короткого замыкания можно сказать, правильно ли подобрана защита.\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Отключающая способность}]\n\t\tА что, если ток короткого замыкания будет чересчур большим? Вот тут мы \n\t\tсталкиваемся с отключающей способностью автоматического выключателя.  \n\t\t\n\t\tНа автоматическом выключателе в прямоугольной рамке нанесена величина  \n\t\tотключающей способности в амперах -- это максимальный ток, который \n\t\tспособен разомкнуть автоматический выключатель без поломки. На рисунке~\\infig[currcapacity] \n\t\tизображены автоматические выключатели с отключающей способностью в 3000, 4500, 6000 и \\unit{10000 ampere}.\n\n\t\t\\placefigure[here][currcapacity]{Автоматические выключатели с разной отключающей способностью.\n\t\t\t}{\\externalfigure[3-4500-10000.JPG][width=\\textwidth]}\n\n\t\tНаглядно разницу внутренностей можно посмотреть на фото \\infig[currinside]. \n\t\tУвеличение отключающей способности автоматического выключателя \n\t\tзаставляет конструкторов не только усиливать дугогасительную камеру, \n\t\tно и другие узлы, вплоть до прочности корпуса и путей выхода горячих газов.\n\n\t\t\\placefigure[here][currinside]{Автоматические выключатели с разной отключающей способностью изнутри.\n\t\t\t}{\\externalfigure[3-4500-10000-open.JPG][width=\\textwidth]}\n\n\t\tОтключающая способность автоматического выключателя должна быть больше \n\t\tтока короткого замыкания в линии. Как правило, \\unit{6000 ampere} \n\t\tдостаточно для большинства применений. \\unit{4500 ampere} обычно \n\t\tдостаточно для работы в линиях старых домов, но может быть недостаточным \n\t\tв новых сетях.\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Коммутационная стойкость}]\n\t\tПри каждом включении/отключении автомата меж контактов загорается дуга, \n\t\tкоторая постепенно разрушает контактную группу. Производитель часто \n\t\tуказывает количество циклов включения/отключения, которые должны выдержать \n\t\tконтакты, выдержка из документации указана на рисунке~\\infig[contactlife].\n\n\t\t\\placefigure[here][contactlife]{Выдержка из документации на автоматический выключатель IEK\n\t\t\t}{\\externalfigure[contactlife.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tОтсюда легко видеть, что автоматический выключатель не замена нормальному \n\t\tвыключателю при частом использовании. Если пожадничать, и вместо пускателя \n\t\tс контактором,  заставить сотрудника включать/отключать условную мешалку, дёргая \n\t\tавтомат по 10 раз в  день, то автомат может прийти в негодность менее \n\t\tчем за пару лет, электрическая эрозия испортит контакты. Особенно это \n\t\tзаметно, если нагрузка имеет большое количество импульсных блоков питания\n\t\t(в том числе и светодиодные драйверы).\n\n\t\tПомните, каждая коммутация и каждое срабатывание автоматического выключателя \"съедает\" его ресурс.\n\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Класс токоограничения}]\n\t\tНаверное, самая мистическая характеристика. Указывается в виде цифры в \n\t\tквадратике. Про неё в рунете написано мало и чаще ерунда. Класс \n\t\tтокоограничения, если упрощать, говорит о количестве электричества, \n\t\tкоторое успеет пройти через автоматический выключатель при коротком \n\t\tзамыкании прежде, чем он отключит цепь, и  говорит о быстродействии. \n\t\tВсего классов три, что изображено на рисунке~\\infig[classes].\n%https://www.asutpp.ru/tehnicheskie-harakteristiki-avtomaticheskih-vyklyuchateley.html\n\t\t\\placefigure[here][classes]{приложение стандарта EN60898-1:2003\n\t\t\t}{\\externalfigure[classes.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tЧто интересно, отечественными стандартами класс токоограничения не \n\t\tрегламентируется, поэтому на картинке выше нет кириллицы. Цифры в \n\t\tтаблице -- это величина интеграла Джоуля. Отечественные производители \n\t\tуказывают класс просто потому что \"так принято\", а не потому что этого требуют \n\t\tотечественные стандарты :)  В быту на данный параметр можно не обращать \n\t\tвнимания -- классы хуже третьего встречаются в продаже нечасто.\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Селективность}]\n\t\tВам бы не хотелось, чтобы при перегрузке или коротком замыкании \n\t\tсрабатывал автоматический выключатель где-то в опечатанном щите на \n\t\tстолбе у ввода в дом. При последовательном соединении автоматов защиты \n\t\tподбором их характеристик можно добиться селективности -- свойству \n\t\tсрабатывать защите, расположенной ближе всего к повреждению, без срабатывания вышестоящей. \n\t\tИ у меня две новости. \n\n\t\tХорошая -- можно воспользоваться специальными таблицами, которые есть у \n\t\tмногих производителей, и подобрать пары автоматических выключателей, \n\t\tкоторые при перегрузке будут обеспечивать селективность. На графике на рисунке~\\infig[selectivity] это \n\t\tвидно как непересекающиеся графики работы расцепителей.\n\n\t\t\\placefigure[here][selectivity]{Ток селективности двух автоматических выключателей.\n\t\tВ зоне пересечения характеристик селективность не соблюдается. Можно делать ставки,\n\t\tкакой из них сработает первым при коротком замыкании (возможно и оба).\n\t\t\t}{\\externalfigure[selectivity.svg][height=0.9\\textheight]}\n\n\t\tНо по графику вы могли понять, что плохая новость -- обеспечить полную \n\t\tселективность автоматических выключателей при коротком замыкании \n\t\tнельзя. \\attention{} Кривые пересекаются в области больших токов. Поэтому \n\t\tчаще всего речь идёт о частичной селективности. Например, если синий график -- \n\t\tавтомат В10, а фиолетовый В40, то ток селективности составит \\unit{120 ampere} \n\t\t\\footnote{значение взято из таблиц одного производителя для конкретной модели автоматов.}.\n\t\tТо есть, при токах меньше тока селективности, автоматы будут срабатывать как задумано. При токах \n\t\tбольше сработать могут оба устройства защиты. Каким будет ток короткого\n\t\tзамыкания, предсказать сложно. Если коротнёт включенный в длинную переноску\n\t\tперфоратор -- то, возможно, селективность обеспечится. Если замкнется включенная\n\t\tв настенную розетку зарядка от телефона, то может выбить все автоматы вплоть\n\t\tдо вводного.\n\n\t\tВ бытовой серии модульных автоматических выключателей обеспечивать \n\t\tселективность, даже частичную, довольно трудно. \\attention{} Лишь большие и мощные \n\t\tустройства защиты, например, на подстанциях, имеют тонкие настройки \n\t\tуставок расцепителей для обеспечения селективности с вышестоящими \n\t\tустройствами защиты.\n\n        Справедливости ради, стоит сказать, что есть модели полностью \n\t\tселективных модульных автоматических выключателей, например, в каталоге \n\t\tкомпании АВВ\\footnote{например, селективные автоматы ABB S750 DR}. \n\t\tУвы, они стоят очень дорого, и такие решения применяют в быту крайне редко.\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Да скажи уже, что ставить?!}]\n\t\tПрежде всего, то, что предусмотрено проектом.\n\t\t\n\t\tНу а если уж совсем среднестатистический случай с кучей оговорок, то:\n\n\t\tЛиния \\unit{1,5 square millimeter} -- Автомат В10 с отключающей способностью \\unit{6000 ampere}\n\n\t\tЛиния \\unit{2,5 square millimeter} -- Автомат В16 с отключающей способностью \\unit{6000 ampere}\n\n\t\tПрименение автоматического выключателя с характеристикой \"C\" или \"D\" \n\t\tвместо \"B\" должно иметь обоснование.\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Плюшки}]\n\t\tГосударственные и межгосударственные стандарты регламентируют не только параметры автоматического выключателя,\n\t\tно и его корпус, вынуждая производителей конкурировать  меж собой разными \n\t\tнебольшими приятными доработками, например:\n\n\t\t\\startitemize\n\n\t\t\\item Различные шторки/колпачки/крышечки для пломбирования вводного автомата \n\t\tпо требованию электросетевой компании.\n\n\t\t\\item Визуальный индикатор фактического состояния контактов. Такой индикатор \n\t\tостанется красным, если контакты из-за перегрузки сварились\n\n\t\t\\item Окошки для дополнительных модулей-нашлёпок с электромагнитными расцепителями, \n\t\tконтактами, позволяющие отключить автоматический выключатель можно по внешнему \n\t\tсигналу, или наоборот, внешней автоматикой проверить в каком состоянии \n\t\tон сейчас находится.\n\n\t\t\\item Дополнительные окошки у клемм для использования гребёнки при подключении.\n\n\t\t\\stopitemize\n\n\t\tИ много других особенностей, не влияющих на основную работу — защиту от перегрузки.\n\t\\stopsubject\n\\stopchapter\n\n\\startchapter[title={Выключатели дифференциального тока}]\n\tЭти устройства более известны под своим старым названием -- УЗО -- \n\tустройство защитного отключения. Это единственные устройства в электрощите, \n\tосновная цель которых -- защита человека от поражения электрическим током. \n\tНо обо всём по порядку.\n\n\tСейчас, в 21 веке, электричество есть практически в каждом доме. И почти \n\tкаждый гражданин знает, что электричество может убить. Новость о том, что \n\tгде-то кого-то убило током? для нас звучит обыденно, и в СМИ об этом пишут, \n\tтолько если случай особенный, или убило известную личность, или раздолбайство \n\tсовсем уж вопиющее. Но в конце XIX -- начале XX века каждая смерть от удара \n\tтоком была в центре внимания: электричество было в диковинку. На рисунке~\\infig[electrodeath] \n\tнемного заметок, которые попались мне на глаза.\n\n\t\\placefigure[here][electrodeath]{Вырезки новостей о смерти от удара электрическим током \n\tиз журнала The telegraphic journal and electrical review конца XIX века\n\t\t\t}{\\externalfigure[electrodeath.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\n\tТысячи разобранных случаев, когда кто-то был убит электричеством, позволили \n\tинженерам выяснить некоторые закономерности и предпринять меры. А именно:\n\n\tВыяснилось, что случаев смерти, когда человек умер от обращения с напряжением \n\tменее \\unit{50 volt}, почти нет. Низкое напряжение, с кучей оговорок, вполне \n\tсебе безопасно. Кто лизал \"Крону\" в детстве, чтобы оценить, поработает ли ещё батарейка?) \n\tИспользование низкого напряжения (\\unit{12 volt}, \\unit{24 volt}, \\unit{36 volt} и т.д.)  \n\tдаёт практически полную безопасность, например, при работе по пояс в воде. \n\tНо повсеместный переход на безопасное низкое напряжение невозможен. \n\tЕсли бы мы жили в альтернативной вселенной, где напряжение сети в домах вместо \\unit{230 volt} \n\tвсего \\unit{12 volt}, то чайник бы кушал не \\unit{16 ampere} тока, а \n\tпочти \\unit{300 ampere}, и подключался бы в розетку толстенным кабелем. \n\tА всё потому, что при снижении напряжения придётся повышать ток, чтобы \n\tмощность прибора оставалась прежней. Бóльший ток требует толстых кабелей, \n\tиначе будут расти потери. Выходит, повсеместное использование безопасного низкого \n\tнапряжения не только экономически затратно, но и технически сложно. \n\tЗабавно, что страны, использующее напряжение \\unit{120 volt}, например США, имеют весь спектр проблем низкого напряжения, хоть и в легкой форме:\n\tамериканский электрочайник вынужденно имеет мощность \\unit{1,5 kilo watt}, что меньше типовых европейских \\unit{2 kilowatt}, иначе провода слишком сильно нагреваются.\n    Многие электроприборы для американского рынка заметно слабее своих европейских аналогов.\n\n%Peng, Z., & Shikui, C. (1995). Study on electrocution death by low-voltage. Forensic Science International, 76(2), 115–119. doi:10.1016/0379-0738(95)01804-2\n\tВторое важное наблюдение. Ток течёт в замкнутой цепи; если Земля -- часть этой \n\tцепи, то человек всегда в опасности. А вот если человека подключить к разным \n\tцепям, изолированным друг от друга, например, если коснуться одной рукой одного \n\tизолированного от земли генератора, а второй -- другого изолированного \n\tгенератора, то ничего не произойдёт. Цепь не замкнута -- ток не течёт. \n\tТак появилась гальваническая развязка и развязывающие трансформаторы. \n\tВ старых домах устанавливали развязывающий трансформатор с розеткой в санузле, \n\tс подписью \"для электробритвы\". Электробритвой на \\unit{220 volt}, включённой \n\tв эту розетку, можно было безопасно пользоваться, прикосновение к проводнику под \n\tнапряжением, для стоящего в заземлённой ванне человека, не могло убить. Правда, маленький \n\tтрансформатор мог потянуть только несколько десятков ватт мощности нагрузки, \n\tвключение в такую розетку фена или обогревателя просто бы его сожгло. \n\tПоэтому в быту способ не прижился, у вас же нет отдельной комнаты под \n\tтрансформатор гальванической развязки?) \n\n%https://mastergrad.com/forums/t82050-rozetka-v-vannoy-i-razdelyayushchiy-transformator/\n\tНу и наконец, усреднив индивидуальные особенности, учёные составили график зависимости \n\tсилы тока, времени воздействия \tи последствий для человека, изображённый на \n\tрисунке~\\infig[currentreactions]. Да простят меня авторы, я его немного упростил для понимания.\n\n\t\\placefigure[here][currentreactions]{График зависимости воздействия на организм электрического тока\n\t\t\tот времени и силы. Для упрощения понимания автор пририсовал на график рожицы и линию\n\t\t\t30 мА. График взят из стандарта IEC 60479-1\n\t\t\t}{\\externalfigure[Currentreactions.svg][width=\\textwidth]}\n\n\n\tОказалось, что убивает не напряжение само по себе, а протекающий через тело \n\tток.  При токах менее \\unit{0,5 milli ampere} (светло-зелёная область) \n\tчеловек ничего не чувствует. При токах 0,5--\\unit{20 milli ampere} (темно-зелёная область) \n\tток уже неприятно щиплет, кусает. При токах 20--\\unit{100 milli ampere} (жёлтая область) \n\tтело человека уже конкретно трясёт, сводит мышцы (руку не отдёрнешь), и протекающий ток причиняет боль. При \n\tтоках более \\unit{100 milli ampere} уже некоторые могут умереть. Из графика \n\tможно понять откуда взялась величина \\unit{30 milli ampere} (зелёная линия) -- \n\tпри меньших токах человек вряд ли умрёт и может сам принять меры, если \n\tчувствует, что его бьёт током. А вот при токах больше -- нужно срочно спасать, \n\tиначе помрёт. \n\n\t\\startsubject[title={Защита все-таки нужна}]\n\t\tПрименение низкого напряжения или использование гальванической развязки \n\t\tне очень удобный способ защиты человека, поэтому они применяются только в \n\t\tузких областях, там, где иначе никак. А как же защитить  человека от \n\t\tпоражения электрическим током, не сильно изменяя существующие электросети? \n\t\tИдея проста и гениальна -- нужно анализировать дифференциальный ток.\n \n\t\tДифференциальный ток – это разница в токах  двух проводников, \n\t\tнапример между фазным, уходящим в нагрузку и нулевым, возвращающимся из \n\t\tнагрузки. Появление ощутимого дифференциального тока в цепи чаще всего \n\t\tненормально, это означает, что часть тока уходит вне контура, который, \n\t\tочевидно, перестал быть замкнутым, и лучше отключить цепь, вдруг ток утекает в землю через человека? \n\t\tЭто можно проиллюстрировать на примере сравнения  расхода теплоносителя в батареи и из батареи отопления. \n\t\tЕсли в батареи уходит 100 л/мин и возвращается 100 л/мин, то система герметична. \n\t\tЕсли в батареи подаётся 100 л/мин, а возвращается по какой-то причине \n\t\tтолько 98 л/мин, то 2 литра в минуту куда-то вытекает!\n\n\t\tВ идеальном мире нам достаточно поставить устройство, контролирующее \n\t\tсам факт появления дифференциального тока. Если всё в порядке -- то \n\t\tдифференциального тока  нет. Если же ток появился -- отключаем нагрузку. \n\t\tНо в реальном мире, к сожалению, дифференциальный ток (ток утечки) появляется \n\t\tдаже в полностью исправных устройствах, поэтому придётся пойти на компромисс и \n\t\tвыбрать некоторую пороговую величину дифференциального тока, превышение \n\t\tкоторой будет вызывать отключение.\n\n\t\tПоставим себя на место инженеров начала 20 века и попробуем изобрести \n\t\tустройство обнаружения дифференциального тока. Нам нужно обнаружить \n\t\tпоявление утечки величиной \\unit{30 milli ampere}, бóльшие токи, если протекают\n\t\tчерез человека, уже опасны для жизни.\n\n\t\tПервая конструкция --- два одинаковых электромагнита, друг напротив друга, \n\t\tзанимаются перетягиванием якоря. Протекающий в нагрузку и из нагрузки ток, \n\t\tпротекая через обмотки, создаёт магнитное поле, тем сильнее, чем больше ток. \n\t\tЕсли в цепи нет утечек, токи через электромагниты равны, магнитное поле \n\t\tони развивают одинаковое, и якорь стоит на месте. Если в цепи у нас появляется \n\t\tутечка, то ток через один из электромагнитов будет меньше (ток нагрузки минус ток утечки), \n\t\tчем через второй (ток нагрузки), якорь перетянется и разомкнёт контакты.\n\n\t\t\\placefigure[here][oldcurrentbalance]{Механизм сравнения токов из патента US3213321 1910 год\n\t\t\t}{\\externalfigure[oldcurrentbalance.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tТеоретически схема рабочая, но чересчур капризная: она требовала очень \n\t\tточного изготовления электромагнитов и тонкой настройки механики. Поэтому \n\t\tинженеры стали думать, как избавиться от движущихся частей. Так пришли к \n\t\tсовременной схеме с трансформатором, которая схематично изображена на рисунке~\\infig[RCDPrinciple].\n\n\t\t\\placefigure[here][RCDPrinciple]{Принцип работы трансформатора токов современного УЗО\n\t\t\t}{\\externalfigure[RCDPrinciple.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tНа замкнутом магнитопроводе делают две обмотки, включённые в противофазе, \n\t\tи третью обмотку для привода соленоида. Если токи через первую и вторую \n\t\tобмотку равны, то равны и магнитные поля. Так как они направлены \n\t\tнавстречу друг другу, то и суммарный магнитный поток через третью обмотку \n\t\tбудет равен нулю. Если же есть утечка, токи перестают быть равны, и через \n\t\tтретью обмотку начнёт циркулировать магнитное поле, пропорциональное этой \n\t\tразнице. Там, где есть переменное магнитное поле -- там есть  индукция и \n\t\tвозбуждается ток. Если его достаточно для срабатывания соленоида, то якорь \n\t\tвысвободит защёлку и отключит цепь.\n\n\t\tПолучилось гениальное в своей простоте и надежности устройство. Правда, дешёвым оно \n\t\tне получилось -- механика всеравно оказалась нежной и капризной, шутка \n\t\tли -- обнаружить \\unit{30 milli ampere} разницу при номинальном токе \\unit{16 ampere}, \n\t\tэто всё равно, что расслышать писк мыши на фоне грохота поезда. Электромеханическое\n\t\tУЗО изображено на рисунке~\\infig[rcdinside].\n\n\t\t\\placefigure[here][rcdinside]{Устройство электромеханического УЗО. В чёрном корпусе,\n\t\t\tв который уходят тонкие проводники, находится расцепитель.\n\t\t\t}{\\externalfigure[RCDInside.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tЭлектромеханические УЗО для своей работы используют энергию \n\t\tдифференциального тока -- именно он в конечном итоге превращается в \n\t\tмеханическую силу, которая дёргает расцепитель. Само собой, такие нежные \n\t\tмеханические узлы не способствовали дешевизне устройства.  С появлением \n\t\tнедорогой электроники  конструкцию УЗО модернизировали -- нежный расцепитель\\footnote{В УЗО\n\t\tобычно используется хитрый расцепитель с постоянным магнитом. Магнит держит \n\t\tякорь во включённом состоянии, при появлении дифференциального тока электромагнит\n\t\t\"приглушает\" магнитное поле магнита и пружинка уводит якорь в выключенное состояние.\n\t\tИз-за этого электромеханическое УЗО отключается, если поднести к нему магнит.\n\t\tНо так делать ни в коем случае нельзя! Если взять слишком сильный магнит, можно частично\n\t\tразмагнитить магнит в расцепителе, и параметры УЗО по отключающему дифференциальному току уплывут.}, \n\t\tсрабатывавший на небольшой дифференциальный ток заменили дубовым соленоидом \n\t\tс электронным усилителем. Расплатой послужила зависимость от \n\t\tнапряжения в сети, для работы усилителя приходится брать немного энергии \n\t\tиз сети, но такие УЗО получились компактнее и значительно дешевле.\n\n\t\t\\placefigure[here][ussrrcd]{УЗОШ. Устройство защитного отключения школьное, \n\t\tпроизведено в СССР в 1980е годы. Конструктивно представляет собой электронное УЗО.\n\t\t\t}{\\externalfigure[uzosh.jpg][width=0.5\\textwidth]}\n\n\t\tА теперь внимание, важный момент, что будет при коротком замыкании в \n\t\tнагрузке? Ничего! Так как условия для срабатывания нет -- разницы токов \n\t\tна входе в УЗО и на выходе из УЗО нет.  Провода накалятся докрасна, \n\t\tизоляция расплавится и потечёт на пол, а УЗО не отключится, поскольку не имеет\n\t\tзащиты от сверхтока. {\\bf Поэтому УЗО без встроенной защиты от сверхтока \n\t\tВСЕГДА применяется в паре с автоматическим выключателем или с плавким \n\t\tпредохранителем.}\\attention{} Путём скрещивания УЗО и автоматических выключателей \n\t\tпроизводители вывели гибрид -- АВДТ (автоматический выключатель \n\t\tдифференциального тока), который чаще на жаргоне называют дифавтоматом, \n\t\tтакое устройство самодостаточно и наличия дополнительного автоматического \n\t\tвыключателя не требует.\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Типы ВДТ}]\n\t\tИзобретённое УЗО отлично работало, если бы не распространение \n\t\tполупроводниковых устройств. Очень многие устройства стали преобразовывать \n\t\tвнутри себя напряжение и род тока -- делать из переменного тока постоянный, \n\t\tпотом снова переменный, иногда другой частоты или величины. Из-за этого \n\t\tстали возможны всяческие неприятные особенности, например, если в устройстве \n\t\tзамкнёт на корпус одну из линий с постоянным током, ток утечки будет \n\t\tпульсирующим -- в землю будут уходить только положительные полуволны тока. \n\t\t\\footnote{А если есть конденсаторы, то вообще утечка будет постоянного тока, без пульсаций}\n\t\tОбычное УЗО в таких случаях может не сработать. Для таких случаев \n\t\tразработали специальные УЗО, рассчитанные срабатывать не только при \n\t\tсинусоидальной форме тока утечки, но и при постоянном пульсирующем токе \n\t\tутечки и назвали их тип А. А старые УЗО, срабатывающие только на переменный \n\t\tток, назвали тип АС. А для совсем уж неприятных случаев (например, пробой \n\t\tцепей после силовых ключей в преобразователях с высокими частотами \n\t\tпреобразования, или пробой выхода выпрямителя с мощными сглаживающими конденсаторами) \n\t\tпридумали тип В. Нагляднее всего разницу меж типов УЗО демонстрирует рисунок \\infig[rcdtypes].\n\n\n\t\t\\placefigure[here][rcdtypes]{Пример влияния внутренней схемы устройства на\n\t\t\tформу тока утечки и чувствительность к таким токам разных типов ВДТ (УЗО).\n\t\t\tПо мотивам пособия Doepke AC-DC sensitive residual current devices (Type B RCDs).\n\t\t\tInstructions for use and technical information. 2017.\n\t\t\t}{\\externalfigure[RCDtypes.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\t\\placefigure[left][rcdtypeslogos]{Знаки, которыми обозначают устройства разных типов\n\t\t\t}{\\externalfigure[RCDTypesSymbols.svg][width=0.3\\textwidth]}\n\n\t\tНа рисунке видно (я значительно сократил таблицу оригинала), что тип B \n\t\tсамый универсальный, но при этом и самый дорогой. Конечно, при возможности стоит\n\t\tвыбрать самое прогрессивное устройство типа B. Но к сожалению, в наших условиях\n\t\tчаще всего можно услышать вопрос: ставить тип A или тип AC? Ответить на него можно так:\n\t\tтип AC можно выбирать только если устройства на линии не имеют\n\t\tэлектроники внутри себя. Это, например, обогреватели, бойлеры, вентиляторы\n\t\tс электромеханическим управлением.  Наличие любого электронного блока\n\t\tсразу говорит о необходимости типа A, а лучше, конечно же, B.\n\n\t\tДля обеспечения селективности при последовательном соединении УЗО, \n\t\tсоздали специальные селективные варианты, часто с обозначением S или G \n\t\tв названии. Они имеют встроенную задержку отключения на несколько десятков-сотен \n\t\tмиллисекунд. Так, если на вводе в дом стоит селективное УЗО, а на этажном \n\t\tщитке неселективное, то при замыкании напряжения на корпус стиральной \n\t\tмашины сначала сработает неселективное УЗО на этаже, пока селективное \n\t\tдаёт задержку. Если по окончании задержки дифференциальный ток не исчез -- \n\t\tсработает селективное УЗО. Про селективность я писал в главе про предохранители. \n\t\tСелективность не зависит от номинального порогового дифференциального тока, \n\t\tто есть при пробое на корпус сработают сразу и УЗО на \\unit{30 milliampere}, \n\t\tи УЗО на \\unit{100 milliampere}, поэтому и пришлось возиться с задержкой.\n\n\t\tА теперь, когда стало понятно, КАК работает УЗО самое время сказать про \n\t\tзаземление, будет ли работать УЗО, если в розетках нет заземляющего контакта? \n\t\tБудет! С той лишь разницей, что если у стиральной машинки будет пробой \n\t\tна корпус в сети с заземлением -- УЗО отключится сразу, так как \n\t\tдифференциальный ток будет значительным (уйдёт с корпуса в заземляющий проводник). \n\t\tА вот если в сети нет заземления, стиральная машинка будет, как партизан \n\t\tв кустах, стоять с напряжением \\unit{230 volt} на корпусе, и УЗО отключится, \n\t\tтолько когда ток будет протекать через человека. То есть наличие заземления \n\t\tповышает безопасность, но не является обязательным условием для \n\t\tфункционирования УЗО.\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Возвращаемся в реальный мир. Почему могут быть ложные срабатывания}]\n\t\tОдной из причин непринятия УЗО электриками старой закалки являются ложные \n\t\tсрабатывания. И ложные срабатывания (при условии, что устройство исправно) \n\t\tмогут быть только по одной причине -- есть утечка, и она ощутима. \n\t\tА вот причины появления утечек разнообразные:\n\n\t\t\\placefigure[here][leakage]{Пути утечки тока в PE проводник в исправном \n\t\t\t\tсостоянии. Сверху показана паразитная ёмкость между проводниками в кабеле.\n\t\t\t\tВнизу изображена схема типового фильтра электромагнитных помех, который \n\t\t\t\tсодержит любое электронное устройство.\n\t\t\t\t}{\\externalfigure[leakage.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\t\\startitemize[n]\n\n\t\t\t\\item Изоляция может быть нарушена. Если кабель старый, открытый солнцу, \n\t\t\tто в  изоляции могут появиться трещины. Чуть намочим -- и имеем \n\t\t\tнепредсказуемую величину утечки.\n\n\t\t\t\\item Штатная утечка в оборудовании. Даже в исправном оборудовании есть \n\t\t\tнекоторая величина утечки, причём при переменном токе не нужен \n\t\t\tнепосредственный контакт, достаточно ёмкостной связи. На рисунке~\\infig[leakage]\n\t\t\tизображены два пути утечки -- через погонную ёмкость с PE проводником в кабеле\n\t\t\tи через конденсаторы в фильтре электромагнитных помех, которые есть \n\t\t\tпочти в любом электронном устройстве. Специальным прибором можно \n\t\t\tизмерить величину фактической утечки в линии со всеми подключёнными \n\t\t\tустройствами. Если прямое измерение не доступно, можно воспользоваться \n\t\t\tэмпирическим правилом (7.1.83 ПУЭ) -- считать, что на каждый \\unit{1 ampere} \n\t\t\tпотребления тока прибором будет \\unit{0,4 milli ampere} утечки, \n\t\t\tа также \\unit{0,01 milli ampere} утечки на каждый метр длины фазного проводника. \n\t\t\t(Цифры очень сильно усреднённые, как средняя температура по больнице, \n\t\t\tно хоть что-то)  Желательно, чтобы {\\bf сумма всех утечек в цепи при штатной \n\t\t\tработе не превышала 1/3 номинальной величины отключающего дифференциального \n\t\t\tтока.} \\attention{}  Ну и как вишенка на торте -- если на УЗО написано, что \n\t\t\tотключающий дифференциальный ток \\unit{30 milliampere}, это значит, что \n\t\t\tпри \\unit{30 milliampere} оно точно отключится. А точно не будет отключаться \n\t\t\tпри половине этого тока -- \\unit{15 milliampere}. А вот при значении дифференциального тока между этими значениями -- как повезёт.\\footnote{ГОСТ МЭК 61008-1 п.5.3.4} \n\t\t\tЕсли у вас стоит УЗО на \\unit{30 milliampere}, \n\t\t\tи в розетки воткнута куча устройств, может получиться суммарный ток утечки в \\unit{20 milliampere}, и создаётся ситуация, \n\t\t\tкогда УЗО может самопроизвольно отключиться без видимых причин.\n\n\t\t\t\\item Ошибка монтажа, и где-то (например, в одном из подрозетников)  \n\t\t\tприсутствует соединение рабочего нейтрального проводника N и заземляющего \n\t\t\tPE, или они перепутаны.\n\t\t\t\\stopitemize\n\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Противопожарные УЗО? Они все противопожарные!}]\n\t\tЕсли открыть каталог производителей, можно заметить, что УЗО выпускаются \n\t\tна разные дифференциальные токи. Если с причиной выбора тока в \\unit{30 milliampere} \n\t\tвсе понятно, с \\unit{10 milliampere} тоже в принципе можно догадаться \n\t\t(ещё более чувствительные устройства для более чуткой защиты), то зачем \n\t\tнужны устройства с током \\unit{100 milliampere} и даже \\unit{300 milliampere}? \n\t\tЧеловек же при таких токах умрёт!\n\n\t\tТакие УЗО часто называют \"противопожарными\", так как в силу большого \n\t\tдифференциального тока защиту человека от поражения электрическим током \n\t\tони обеспечивают слабо, а вот функцию защиты при повреждении изоляции \n\t\tвсё ещё выполняют. Если изоляция будет нарушена, и при контакте с другим \n\t\tпроводником загорится электрическая дуга, то начнётся обугливание изоляции \n\t\tи выделение тепла, что может поджечь горючие материалы вокруг. Если  \n\t\t\"повезёт\", и ток в дуге будет небольшим, то автоматический выключатель \n\t\tне сработает. А вот выделение тепла и температура могут быть достаточными \n\t\tдля пожара. Конечно, потом огонь нарушит изоляцию, произойдёт короткое \n\t\tзамыкание и автоматический выключатель сработает, только огонь это уже не погасит.\n\n\t\\startsubject[title={Да будет срач!}]\n\t\tОтдельная дисциплина споров -- какое УЗО лучше, электромеханическое или \n\t\tэлектронное. В электромеханическом УЗО для отключения используется \n\t\tэнергия дифференциального тока, поэтому оно может сработать при обрыве \n\t\tнулевого проводника, да и в целом не содержит нежной электроники, но \n\t\tсодержит нежную механику. Электронное УЗО требует питания для работы \n\t\tэлектронного усилителя, поэтому при обрыве нуля работать перестаёт, \n\t\tчасто не отключая цепь. У каждой конфигурации есть свои достоинства и \n\t\tнедостатки. А для защиты от обрыва нуля я настоятельно рекомендую \n\t\tставить реле контроля напряжения.\n\n%https://download.schneider-electric.com/files?p_enDocType=White+Paper&p_File_Name=998-20482406_GMA-US+_Why+to+choose+B+type+protection+for+safe+and+efficient+people+protection.pdf&p_Doc_Ref=998-20482406_GMA-US\n\t\tНо так как большинство читателей ждёт от меня конкретного ответа -- \n\t\tскажу, что это не важно. Есть требования стандартов, есть требуемые \n\t\tхарактеристики, и конкурентная цена в конце концов. Поэтому производитель \n\t\tдаёт ровно то, что от него требуют, а вот как получено желаемое -- не \n\t\tтак важно. А если производитель рукожоп, то отсутствие электроники \n\t\tавтоматически не означает, что изделие выйдет годным. Кроме того, УЗО \n\t\tтипа B без добавления электроники изготовить не получилось ни у одного \n\t\tпроизводителя.\n\n\t\tСтоит отметить, что критика надёжности электронных УЗО в среде специалистов\n\t\t была в 1990-2000 годах, когда это был новый продукт и переживал \n\t\t«детские болезни», в том числе несовершенной элементной базы. Но как \n\t\tутихли споры о вреде излучения при разговоре по мобильному телефону, \n\t\tтак и споры «электромеханическое или электронное» можно прекращать. \n\n\t\tДля контроля исправности УЗО на передней панели есть кнопочка \"тест\", \n\t\tкоторая создаёт утечку в обход одной из обмоток через резистор и имитирует появление дифференциального \n\t\tтока. Если УЗО при нажатии на кнопку тест отключилось -- то оно исправно. \n\t\tПроверку исправности УЗО производители рекомендуют производить ежемесячно \n\t\t(какие оптимисты!), ну или я реалистично говорю о тесте раз в полгода.\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Когда нельзя никому доверять}]\n\t\tНекоторые устройства, например бойлеры, могут быть весьма опасны при поломке, \n\t\tесли в электрощите нет УЗО. Поэтому в некоторых странах при сертификации требуют, чтобы устройство имело свое УЗО, размещенное на кабеле питания сразу после вилки.\n\t\t\n\n\t\t\\placefigure[here][devicercd]{УЗО на проводе питания устройства.\n\t\t\t}{\\externalfigure[deviceRCD.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\t\\placefigure[here][boilerheaterfail]{Прогнивший, потерявший герметичность ТЭН из бойлера, не защищённого УЗО. При наличии УЗО оно бы сработало на ранней стадии и пришлось бы диагностировать проблему, но этот ТЭН ещё долго работал, пока не сгнила спираль, а людей в ванне щипало током.\n\t\t\t}{\\externalfigure[boilerheaterfail.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tЧасто это дополнительное УЗО для устройства в вилке или в виде коробочки на \n\t\tшнуре. Если покупатель подключит бойлер пластиковыми трубамии не выполнит заземление корпуса согласно инструкции, то при потере герметичности ТЭНа электричество по воде в \n\t\tтрубах может потечь через человека в заземлённую ванну. Такое УЗО защищает \n\t\tтолько одно устройство, и в некоторых странах существую нормативы, \n\t\tобязывающие добавлять УЗО на некоторые типы устройств. Как можно \n\t\tзаметить, устройство также содержит кнопку \"тест\" для проверки \n\t\tработоспособности защиты.\n\n\t\tНа рисунке~\\infig[boilerheaterfail] приведена фотография  ТЭНа, с которым\n\t\tавтору пришлось столкнуться. Бойлер не имел заземления, был включён в сеть без УЗО и своего\n\t\tУЗО не имел. Со временем из-за коррозии ТЭН потерял герметичность, вода\n\t\tпопала внутрь, он распух, и вода стала контактировать непосредственно\n\t\tс нагревающей нихромовой спиралью. Эти места на фотографии дополнительно \n\t\tпоказаны вставками с крупными планами. Бойлер продолжал работать, но люди\n\t\tжаловались, что от воды \"щиплет\" электрическим током. Так бойлер и работал,\n\t\tпока коррозия не испортила нагревательную спираль и ТЭН не ушёл в обрыв. К\n\t\tсчастью, никто не пострадал. \n\n\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={УЗО или дифавтомат? (ВДТ или АВДТ?)}]\n\t\tПроизводители с заботой о нас\\footnote{А, скорее, с желанием нам что-нибудь продать} объединили в одном корпусе два устройства --\n\t\tУЗО для защиты от поражения электрическим током и автоматический выключатель \n\t\tдля защиты от сверхтока, назвав это АВДТ -- Автоматический Выключатель \n\t\tДифференциального Тока. Продавцы скорее отреагируют на жаргонное \n\t\tназвание \"дифавтомат\". Достоинств у такого гибрида не так много -- оно \n\t\tкомпактное, и оно интуитивно понятное (один рычажок, а не два). А вот \n\t\tнедостатки есть:\n\n\t\t\\startitemize[n]\n\t\t\t\\item Оно лишает гибкости проектировщиков, например, поставить одно УЗО на группу и \n\t\t\tнесколько автоматических выключателей, или, наоборот, один автоматический выключатель\n\t\t\tна группу и индивидуальные УЗО на линии.\n\n\t\t\t\\item Оно усложняет поиск неисправности, так как обычно на АВДТ отсутствует раздельная\n\t\t\tиндикация и сложно понять, почему оно отключилось (варианты: сработал \n\t\t\tтепловой расцепитель, электромагнитный расцепитель, или электромагнит от \n\t\t\tдифференциального тока)\n\n\t\t\t\\item Запихивание нескольких устройств в компактный корпус всегда \n\t\t\tзаставляет разработчиков идти на компромиссы.\n\t\t\\stopitemize\n\n\t\tНа мой личный взгляд, применение АВДТ оправдано только при модернизации  \n\t\tэлектрощитка, когда места внутри нет, а дифференциальную защиту хочется. Тогда \n\t\tможно вынуть автоматические выключатели шириной один  модуль и воткнуть \n\t\tАВДТ шириной один модуль, и перекоммутировать провода. Щиток в таком \n\t\tслучае расширять не придётся. В остальных случаях, по моему мнению, \n\t\tпредпочтительнее комбинация УЗО+автоматический выключатель.\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Я умер. Почему УЗО не спасло?}]\n\t\tУЗО не панацея, а лишь дополнительная мера защиты. Но лучше пока ничего не придумали. \n\t\tЕсли взяться одной \tрукой за фазный проводник, а второй рукой за нулевой, \n\t\tто для электросети \tвы будете лишь очередным нагревателем, дифференциальный\n\t\tток не появится и УЗО не сработает. Также если сунуть палец в патрон лампы -- ток \n\t\tпотечёт через палец, но утечки в землю не будет, УЗО не отключится. \n\t\tПоэтому даже наличие такой защиты не означает, что можно терять \n\t\tбдительность и осторожность. Опытный электрик даже жену не берёт \n\t\tодновременно за две груди :)\n\t\\stopsubject\n\\stopchapter\n\n\\startchapter[title={Устройства защиты от дугового пробоя}]\n\tУстройства защиты от дугового пробоя (УЗДП -- формулировка из ГОСТ), они же \n\tУстройства защиты от искрения (УЗИс) они же  arc-fault detection device (AFDD), \n\tони же  arc-fault circuit interrupter (AFCI).... Имён много, а суть одна: \n\tэто устройство призвано отключить линию, если обнаружится дуговой пробой где-то на линии.\n\n\tПредставим, в вашей электропроводке случилось неладное -- мыши погрызли изоляцию,\n\tослабла клемма, или в месте перегиба кабеля переломились жилы. Эти неисправности, как и ряд других, могут привести к дуговому пробою.\n\n\tДуговой пробой происходит, когда два проводника оказываются на очень \n\tмаленьком расстоянии друг от друга, из-за чего проскакивает искра, \n\tзажигается электрическая дуга, и электрический ток течёт уже по \"по воздуху\". \n\tЭлектрическая дуга очень горячая, и за мгновения может зажечь горючие материалы \n\tвокруг, обуглить изоляцию и наделать бед. При этом обуглившаяся изоляция становится \n\tпроводником, что сильно упрощает повторное зажигание дуги.\n\n\tРазличают параллельный и последовательный дуговой пробой. Параллельный \n\tдуговой пробой -- происходит когда дуга зажигается между проводниками L и N, или L и PE, \n\tнапример, из-за ввёрнутого в кабель самореза или из-за придавленной ножкой стула изоляции.\n\tВ таком случае, скорее всего, параллельный дуговой пробой \n\tперерастёт в короткое замыкание, и сработает защита от сверхтока. \n\tПоследовательный дуговой пробой означает, что дуга горит в разрыве цепи последовательно \n\tс нагрузкой, и он оказывается наиболее сложно обнаруживаемым, и потому самый опасный. Ни УЗО, ни автоматический выключатель при этом \n\tне сработают! Нет условий для срабатывания этих видов защиты -- ток не превышен \n\t(его величину ограничивает нагрузка), дифференциального тока тоже нет. Дуга \n\tбудет гореть, пока контакт случайно не восстановится или разорвётся. Впрочем, \n\tнаверняка вы с ней уже сталкивались -- это то самое \"шкворчание\" плохого \n\tконтакта в выключателе или розетке.\n\n\t\\placefigure[here][arcingtypes]{Последовательный и параллельный дуговой пробой в\n\t\t\tкабеле, по причине пережатых жил ножкой табуретки и переломанной жилы в месте изгиба.\n\t\t\t}{\\externalfigure[parallel-series-ark.svg][width=\\textwidth]}\n\n\tЕсли ваша электропроводка в помещении выполнена в строгом соответствии со всеми нормативами, \n\tто дуговой пробой не вызовет пожара, но породит потоки брани электрика, \n\tкоторый будет ремонтировать розетку, где из подрозетника торчат два \n\tобугленных пенёчка проводов.\n\n\tКлючевое слово здесь \"если\". К сожалению, в суровой реальности может быть:\n\t\n\t\\startitemize[packed]\n\n\t\t\\item Старая алюминиевая проводка, которая ремонтировалась не пойми как и не пойми где.\n\t\t\n\t\t\\item Потрескавшаяся от старости или солнца изоляция кабелей.\n\n\n\t\t\\item Проводка, уложенная внутри сгораемых стен.\n\n\t\t\\item Грызуны, сожравшие изоляцию проводов до голой меди.\n\n\t\t\\item Горе строители, повредившие изоляцию проводов ввёрнутым саморезом.\n\n\t\t\\item Огромное количество переносок, тройников и других электроизделий сомнительного \n\t\tкачества, лежащих в труднодоступных местах в окружении горючих предметов.\n\t\\stopitemize\n\n\tПри несчастном стечении обстоятельств дуговой пробой может вызвать пожар \n\tс жертвами.\n\n\tВыходит опасная ситуация: при раздолбайском отношении к обслуживанию электрохозяйства мы \n\tможем получить явление, способное привести к пожару, и которое ни одно из \n\tиспользуемых средств защиты обнаружить не может.\n\n\t\\startsubject[title={Ловим призрака за хвост}]\n\t\tИнженеры до сих пор находятся  в поисках надёжного способа обнаружения \n\t\tдугового пробоя. Если полистать публикации в научных журналах, то \n\t\tможно увидеть попытки исследователей использовать разные методики, \n\t\tвключая модные нейронные сети. Чем лучше методика, тем выше вероятность \n\t\tобнаружения дугового пробоя и ниже количество ложных срабатываний.\n\n\t\t\\placefigure[here][AFDImetod]{Вырезка со сравнением разных методов обнаружения\n\t\t\tдугового пробоя. Взято из Hien Duc Vu. Arc fault detection with machine learning. Engineering Sciences [physics]. Université\nde Lorraine, 2019. English. \n\t\t\t}{\\externalfigure[AFDImetod.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tПри этом устройству в электрощите доступен всего лишь один способ \n\t\tобнаружения дугового пробоя -- анализ величины и формы тока, \n\t\tпотребляемого нагрузкой. Все производители модульных устройств защиты от \n\t\tдугового пробоя снимают сигнал с датчика тока, но обрабатывают данные по-разному,\n\t\tи не раскрывают подробностей, ссылаясь на ноу-хау. Поэтому я \n\t\tмогу лишь рассказать общие подходы, которые раскрыты в научных \n\t\tпубликациях, а вот в охоте за подробностями придётся ловить и спаивать \n\t\tразработчиков в баре.\n\n\t\tОбнаружить дуговой пробой можно из-за одной особенности -- дуга \n\t\tзажигается не сразу. Напряжение должно вырасти до напряжения пробоя, \n\t\tпосле чего в зазоре проскакивает искра, которая ионизирует воздух и \n\t\tпозволяет устойчиво загореться электрической дуге. А так как у нас в \n\t\tсети переменный ток, и ток меняет направление 50 раз в секунду, переходя \n\t\tчерез нулевое значение, то дуга загорается и гаснет 100 раз в секунду, \n\t\tприводя к специфическим искажениям формы протекающего тока!\n\n\t\tЗвучит непонятно? Давайте посмотрим глазами. Для этого я сделал небольшой \n\t\tстенд и сделал снимки экрана осциллографа -- прибора, который может \n\t\tзаписывать и показывать на экран график изменения напряжения во времени.\n\t\tТок в цепи измеряется трансформатором тока (голубая линия), напряжение -- через делитель \n\t\t(жёлтая линия), масштаб в данном случае не важен. Графики для почти \n\t\tидеальной нагрузки -- тепловентилятора -- показаны на рисунке~\\infig[heatercurrform].\n\n\t\t\\placefigure[left][heatercurrform]{Форма тока потребляемого тепловентилятором.\n\t\t\t}{\\externalfigure[heatercurrform.jpg][width=0.5\\textwidth]}\n\n\t\tВсе просто, растёт напряжение в линии -- пропорционально растёт ток. \n\t\tНапряжение падает -- ток в цепи падает. Обратите внимание в месте \n\t\tперехода напряжения через ноль -- ток растет сразу. А на рисунке~\\infig[AFDIstep]\n\t\tграфик \tтока в той же цепи, если я развожу контакты прерывателя и вызываю дуговой \n\t\tпробой последовательно в цепи. Появляется ступенька -- ток появляется \n\t\tтолько после того, как напряжение достигнет напряжения пробоя зазора \n\t\tмежду проводниками.\n\n\t\t\\placefigure[right][AFDIstep]{Форма тока с последовательным дуговым пробоем\n\t\t\t}{\\externalfigure[arcing.jpg][width=0.5\\textwidth]}\n\n\t\tМожно подумать, что достаточно просто следить за тем, есть ли ступенька \n\t\tв потреблении тока при переходе напряжения через ноль. Но, увы, этот \n\t\tспособ не работает, поскольку такая ступенька появляется у многих видов \n\t\tнагрузки. Например, у устройств с регулировкой мощности \n\t\tтиристорным регулятором, который такую ступеньку создаёт, и, меняя её \n\t\tширину, регулирует суммарную потребляемую мощность в нагрузке. На рисунке~\\infig[regulatorcurr], \n\t\tпоказан график тока у пылесоса с регулятором мощности.\\footnote{Более \n\t\tдетально углубляться в этот механизм не будем, подробнее можно прочитать \n\t\tпоискав по ключевым словам \"фазовая регулировка  мощности\". Отмечу лишь, \n\t\tчто он весьма часто применялся в конце ХХ века и продолжает применяться \n\t\tдля мощных активных нагрузок, поскольку обеспечивает практически идеальный КПД,\n\t\tправда генерируя изрядное количество помех в электросеть.}\n\n\t\t\\placefigure[left][regulatorcurr]{Форма тока, потребляемого пылесосом с тиристорным регулятором мощности.\n\t\t\t}{\\externalfigure[regulatorcurr.jpg][width=0.5\\textwidth]}\n\n\t\tКроме того, идеальный случай, когда в линии всего одна нагрузка, \n\t\tвстречается редко. Чаще на линии несколько потребителей, и их токи \n\t\tсуммируются. В итоге график начинает выглядеть совершенно ненаглядно. \n\t\tНа рисунке~\\infig[currsumm] приведён график тока и напряжения цепи, в \n\t\tкоторой четыре потребителя: обогреватель \\unit{1 kilo watt}, \n\t\tэлектрочайник \\unit{2 kilowatt}, пылесос с регулятором на половинной \n\t\tмощности (примерно \\unit{800 watt}) и мощный импульсный блок питания, \n\t\tнагруженный на балласт (примерно \\unit{180 watt}). На графике слева нет дугового \n\t\tпробоя, а график справа показывает последовательный дуговой пробой обогревателя на \\unit{1 kilowatt}, \n\t\tто есть, ток дуги составляет только четверть от всего потребляемого тока.\n\t\t\n\t\t\\pagebreak[yes]\n%Костыль, иначе сноска перекрывает текст, не нашел как побороть\n\n\t\t\\placefigure[here][currsumm]{Формы суммарного тока нескольких нагрузок, при\n\t\t\tнормальной работе и при дуговом пробое последовательно одной из нагрузок.\n\t\t\t}{\\externalfigure[currsumm.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tЧто делать? Посмотрим внимательно на график с искрением -- скорость \n\t\tнарастания тока в цепи после пробоя огромная, ступенька практически \n\t\tвертикальная! А значит, нужно смотреть не на появление ступеньки, \n\t\tа на её отвесность, или, говоря научно, на производную тока (скорость нарастания). Проще всего это сделать, анализируя спектр сигнала; \n\t\tчем отвеснее ступенька, тем шире её спектр. Спектрограммы тока в цепях с дуговым пробоем и без приведены на рисунке~\\infig[spectre].\n\n\t\t\\placefigure[here][spectre]{Спектры токов при нормальной работе и при дуговом \n\t\t\tпробое. Из работы Arc Faults Circuit Interrupter (AFCI) for PV systems. Technical\n\t\t\tWhite Paper. Huawei Technologies Co. 2020.\n\t\t\t}{\\externalfigure[realspectre.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\t\\placefigure[here][spectreprop]{Характерные искажения при  искрении.\n\t\t\t}{\\externalfigure[arcfeatures.svg][height=\\textheight]}\n\n\t\tВ результате принцип работы защиты прост -- постоянно анализируем спектр \n\t\tсигнала с датчика тока. Если вдруг он резко изменяется,  определяем, как \n\t\tон изменился. Если наблюдаем подъём в высокочастотной части спектра -- значит, \n\t\tэто дуговой пробой, и отключаем нагрузку. Правда, в реальности есть нюансы....\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Ложные срабатывания и шапка невидимка}]\n\t\tЛожные срабатывания -- головная боль разработчиков УЗДП. В электросети \n\t\tтворится полная анархия, каждая нагрузка потребляет ток как хочет, \n\t\tнекачественные устройства ещё активно создают помехи.\n\n\t\tНа рисунке~\\infig[deadrotor] ток, когда я просто включил \n\t\tшлифмашинку с умирающим двигателем.\n\n\t\t\\placefigure[left][deadrotor]{Форма тока, потребляемая шлифмашинкой с \n\t\t\tкоротким замыканием в обмотке ротора.\n\t\t\t}{\\externalfigure[deadrotor.jpg][width=0.5\\textwidth]}\n\n\t\tА на рисунке~\\infig[arcweld] записан ток сварочного аппарата (я взял \n\t\tобычный трансформатор и варил скрутку угольным электродом).\n\n\t\t\\placefigure[right][arcweld]{Форма тока, потребляемая трансформатором при\n\t\t\tсварке угольным электродом.\n\t\t\t}{\\externalfigure[arcweld.jpg][width=0.5\\textwidth]}\n\n\t\tПри этом формально устройство не должно сработать -- дугового пробоя нет. \n\t\tА теперь представьте, что у вас таких устройств на одной линии с десяток -- \n\t\tих токи сложатся, шумы просуммируются, а разработчик может уйти в запой, от безнадежности решения задачи точного обнаружения дугового пробоя.\n\n\t\tПолучается довольно нетривиальная задача, с одной стороны, нужно повышать \n\t\tчувствительность, а с другой -- не допускать ложные срабатывания. \n\t\tПоэтому разработчики не спешат раскрывать свои хитрые алгоритмы. \n\t\tЕдинственное подробное  описание одного из таких алгоритмов работы я нашёл в документе \"5SM6 AFD Unit\n\t\tTechnology Primer\" от Siemens.\n\n\n\t\tИ тут важно отметить: ни одно УЗДП не застраховано от ложных срабатываний! \n\t\tБолее того, из всех устройств защиты, УЗДП, наверное, единственное, \n\t\tкоторое {\\bf может дать ложное срабатывание в исправном состоянии.} \\attention{} \n\t\tЭто важно помнить при проектировании! (примеры приведены в конце главы). \n\t\tНапример, найдётся гад, вроде меня, который откопает старую советскую \n\t\tлампу УФО-Б (ртутная дуговая лампа высокого давления с резистивным балластом) \n\t\tи включит её в сеть. График тока через лампу в процессе  розжига, до выхода на номинальный режим, изображён на рисунке~\\infig[UFOB].\n\n\t\t\\placefigure[left][UFOB]{Форма тока при розжиге ультрафиолетовой лампы УФО-Б.\n\t\t\t}{\\externalfigure[ufolamp.jpg][width=0.5\\textwidth]}\n\n\n\n\t\tВ лампе происходит дуговой пробой на поджигающем электроде, и лампа \n\t\tвызывает ложное срабатывание при каждом включении! При том что для неё \n\t\tэто абсолютно штатный режим запуска. Такие проблемные \n\t\tустройства отыскать было трудно, но у меня получилось. В процессе тестов \n\t\tУЗДП отечественных производителей я пробовал разные виды нагрузок и нашёл свою Ахиллесову пяту на каждую \n\t\tмодель УЗДП. Впрочем, подавляющее большинство бытовых устройств проблем \n\t\tне вызывает.\n\n\t\tЛюбое государство не терпит анархии, и поэтому с ней борется. Во многих \n\t\tстранах есть требования по электромагнитной совместимости для устройств -- \n\t\tони не должны мешать работе других устройств в электросети. Поэтому \n\t\tмощность и спектр помех, которые могут просачиваться с устройства \n\t\tобратно в сеть, законодательно ограничивается. Следствием этого стала установка фильтров помех \n\t\tв устройства. Фильтр ослабляет высокочастотные помехи, которые генерирует \n\t\tустройство. Например, любой импульсный блок питания имеет в своей схеме \n\t\tтакой фильтр, на рисунке~\\infig[psfilter] приведена схема типового импульсного\n\t\tблока питания.\n\n\t\t\\placefigure[here][psfilter]{Схема импульсного блока питания с сайта oshwlab.com за авторством \n\t\t\t\tпользователя abdouu. Фильтр я обвёл пунктиром.\t\t\t\n\t\t\t}{\\externalfigure[filterinPSW.svg][width=\\textwidth]}\n\n%https://oshwlab.com/abdouu/switch-mode-power-supply\n\t\tСетевой фильтр является шапкой-невидимкой: всё, что происходит за ним, \n\t\tстановится невидимым для УЗДП. Технически, в схеме сетевого фильтра, помимо стандартной LC-схемы на дросселях и паре конденсаторов, \n\t\tможно использовать разделительный трансформатор. По этой причине мой \n\t\tэрзац-сварочный аппарат для сварки скруток не вызывал ложных срабатываний -- \n\t\tдуговой пробой был во вторичной обмотке, трансформатор за счёт индуктивности работал \n\t\tкак сглаживающий фильтр. Добавление простого фильтра, например,  \n\t\tв виде синфазного дросселя, взятого из микроволновки, полностью устранило проблему ложного \n\t\tсрабатывания с лампой УФО-Б которое я описал выше.\n\n\t\tОтсюда следует, что вероятность ложных срабатываний резко возрастает, \n\t\tесли в сеть включается устройство, у которого:\n\n\t\t\\startitemize[n]\n\t\t\t\\item Нет таких фильтров, просто потому что, например, разработки 1960х \n\t\t\tгодов, когда требования были попроще.\n\n\t\t\t\\item Фильтры есть, но не эффективны из-за кривой схемотехники или экономии. \n\t\t\tЭтим часто грешат noname-устройства, где для экономии выбрасывается всё, \n\t\t\tчто отвечает за качество или безопасность. Хороший фильтр, как правило, материалоёмок, а от того дорог и тяжёл.\n\t\t\\stopitemize\n\n\t\tВыходит, что качественные, соответствующие современным требованиям \n\t\tэлектроустройства для УЗДП проблем доставлять не должны. Если же у вас \n\t\tесть одно такое проблемное устройство (например, любимая электробритва \n\t\tдедушки), то его можно \"скрыть\" от УЗДП шапкой-невидимкой в виде \n\t\tдополнительного сетевого фильтра. Специализированные фильтры выпускаются \n\t\tготовыми узлами и продаются в магазинах радиодеталей, хотя, надеюсь, \n\t\tу производителей УЗДП появится такое изделие, как опция.\n\n\t\tЯ думаю, что многих беспокоит вопрос: а не срабатывает ли УЗДП на сварку? \n\t\tНет, я опробовал несколько инверторных сварочных аппаратов -- всё в порядке.\n\t\\stopsubject\n\n\t\t\\startsubject[title={Из крайности в крайность}]\n\t\tПротивоположной проблемой является потеря чувствительности на длинных \n\t\tлиниях. Любой кусок проводника обладает собственной индуктивностью и \n\t\tраспределённой ёмкостью. Если у нас есть длинная линия, то  на рисунке~\\infig[longline] \n\t\tизображено как будет отличаться идеальное представление от реального.\n\n\t\t\\placefigure[left][longline]{Реальная линия электропередачи имеет распределённую \n\t\t\tёмкость, сопротивление и индуктивность.\n\t\t\t}{\\externalfigure[inreallife.svg][width=0.6\\textwidth]}\n\n\n\t\tДлинная линия сама начинает работать как сетевой фильтр, и \n\t\tвысокочастотная часть спектра затухает тем сильнее, чем длиннее линия. \n\t\tПоэтому есть некая предельная дальность, на которой УЗДП способно \n\t\tобнаружить дуговой пробой. Также фильтры, установленные в аппаратуре, \n\t\tмогут влиять на затухание сигнала вокруг себя, поэтому возможны \n\t\tмистические случаи, что УЗДП видит пробой, когда фен с переломанным \n\t\tпроводом включен в розетку в одиночестве, и не видит пробой, если в \n\t\tсоседнюю розетку дополнительно включена стиральная машинка. Только у \n\t\tодного из опробованных при подготовке книги производителей УЗДП есть в комплекте имитатор, который позволяет \n\t\tне только проверить исправность УЗДП, но и определить, не потеряло \n\t\tли оно чувствительность из-за длинной линии. Поэтому, например, УЗДП может не \n\t\tсработать из-за искрения в будке охраны, от которой до щита с устройствами \n\t\tзащиты пару сотен метров кабеля. Как правило, на линиях короче \\unit{100 meter} \n\t\tпроблем не возникает. \n\t\t\\stopsubject\n\n\t\t\\startsubject[title={Почему только сейчас?}]\n\t\tЕсли предохранители известны более сотни лет, автоматические выключатели \n\t\tпримерно столько же, УЗО -- полсотни лет, то УЗДП появились совсем недавно -- уже\n\t\t в конце XX века. А всё потому, что без электроники обнаружение дугового \n\t\tпробоя сделать невозможно. А относительно дешёвые микроконтроллеры, на \n\t\tкоторых можно реализовать цифровую обработку сигналов, появились совсем \n\t\tнедавно. Вот и получается, что только сейчас, стало возможным не только \n\t\tтехнически реализовать такой вид защиты, но и сделать это по цене, \n\t\tдоступной частным лицам. \n\n\t\tЗаконодательство тоже активно меняется -- новое устройство вносят в \n\t\tразличные правила и нормы, делая обязательным к применению в некоторых \n\t\tзадачах. На момент написания книги, в России -- УЗДП начали появляться в документах начиная с ГОСТ IEC 62606-2016, который является \n\t\tпереводом стандарта МЭК 62606. Собственно, стандарт не только определяет \n\t\tтребуемые характеристики УЗДП и методику тестирования, но и, наконец, \n\t\tсамо название этого типа устройств -- УЗДП.\n\t\t\\stopsubject\n\n\t\t\\startsubject[title={Куда включать?}]\n\t\tУЗДП не самостоятельное устройство -- обычно оно требует отдельного \n\t\tавтоматического выключателя. Производители в погоне за нашими \n\t\tкошельками и компактностью могут совмещать УЗДП с автоматическим \n\t\tвыключателем -- такой гибрид уже можно использовать самостоятельно. \n\t\tПри использовании нескольких типов устройств защиты, последовательность \n\t\tсоединения не влияет на работоспособность устройств, но учитывая возможное влияние индуктивности трансформатора в УЗО на чувствительность, УЗДП желательно устанавливать после УЗО.\n\n\t\tОбратите внимание, у некоторых моделей УЗДП ввод сделан {\\it снизу}, причём \n\t\tэто не придурь разработчиков, и встречается и у именитых западных \n\t\tпроизводителей. Я уверен, конструкторы до последнего старались сделать \n\t\tвсё, как все привыкли, но что-то помешало.\n\n\t\tТиповая схема включения УЗДП изображена на рисунке~\\infig[afdiinstall].\n\n\t\t\\placefigure[here][afdiinstall]{Схема включения УЗДП. Установка УЗО не обязательна. Внимательно изучите документацию,\n\t\tУЗДП могут иметь ввод как снизу, так и сверху. Фазировка УЗДП и УЗО обычно обозначена на корпусе.\n\t\t\t}{\\externalfigure[AFCI_connect.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tУчитывая ненулевую вероятность ложных срабатываний, имеет смысл \n\t\tиспользовать несколько УЗДП и разделить линии по типу нагрузки -- условно, \n\t\tстационарные и переменные. В стационарные включить потребители, \n\t\tпрофиль потребления тока которых не меняется годами -- насосы циркуляции, \n\t\tхолодильники, вентиляция и т.п.  Внезапное срабатывание УЗДП на такой \n\t\tгруппе, скорее всего, будет сигнализировать о реальной проблеме. В \n\t\tпеременные стоит отнести все розетки, в которые втыкают постоянно что \n\t\tпопало -- блендеры, чайники, пылесосы, освещение и т.п. Срабатывание \n\t\tУЗДП на этой линии должно настораживать, но его значительно проще \n\t\tсвязать с новым прибором в сети.\n\n\t\tВ идеальном мире, конечно же, каждая группа розеток имеет свою линию, свой автомат и УЗДП, но \n\t\tучитывая цены и средние зарплаты -- это мечта. Но одно УЗДП на целый \n\t\tчастный дом может создать много проблем: как в случае его срабатывания \n\t\tискать место проблемы? Поэтому хоть какое-то разделение на группы стоит \n\t\tпредусмотреть.\n\n\t\tОтдельной осторожности требует использование УЗДП на линиях с важными \n\t\tнагрузками, отключение которых может наделать бед не меньших, чем дуговой \n\t\tпробой. Циркуляционные насосы, сетевые коммутаторы и т.п. Более того, в \n\t\tстандартах явно запрещают использовать УЗДП для некоторых потребителей, \n\t\tнапример с аппаратами искусственной вентиляции лёгких.\n\t\t\\stopsubject\n\n\t\t\\startsubject[title={Искрит у соседа, а отключается у меня.}]\n\t\tК сожалению, такое возможно с некачественными УЗДП. Хоть УЗДП \n\t\tанализирует ток нагрузки, и, казалось бы, оно должно быть слепо ко всему, \n\t\tчто происходит до него, возможно описанное в заголовке явление. Линии электропередач -- неидеальный источник тока, \n\t\tи обладают внутренним сопротивлением. Поэтому на длинных линиях искрение \n\t\tмощной нагрузки вызовет заметные колебания напряжения питания, что, в \n\t\tсвою очередь, вызовет колебания тока потребления (весьма солидные, если \n\t\tнагрузка нелинейная). Это называется перекрёстными помехами. \n\t\tРазработчики принимают меры, и различными приёмами снижают чувствительность \n\t\tк перекрёстным помехам с переменным успехом.\n\t\t\\stopsubject\n\n\t\t\\startsubject[title={Оно сработало -- дальше что?}]\n\t\tНаверное, самый интересный вопрос. Я уверен, при срабатывании защиты \n\t\tбольшинство людей просто пойдёт и включит всё обратно, не попытавшись разобраться \n\t\tв причинах. Но мы же не такие?)\n\n\t\tЕсли сработало УЗДП -- значит, была определенная причина, ложная или нет, и желательно попытаться её \n\t\tнайти. Задача упрощается, если при включении УЗДП снова отключится, \n\t\tзначит, проблема устойчива. Используя автоматические выключатели \n\t\t(теперь вы понимаете, что чем детальнее были разбиты потребители на группы -- тем \n\t\tпроще искать проблему?), последовательно включаем группы. Если при \n\t\tподключении очередной группы, например, \"гараж\", УЗДП снова срабатывает -- \n\t\tначинаем искать проблему уже там. Поиск неисправности может быть нудным, \n\t\tно, в общем-то, он ничем не отличается от поиска причин срабатывания любого \n\t\tдругого устройства защиты, например УЗО.\n\n\t\tЕсли при включении УЗДП повторного отключения не происходит,  достаточно \n\t\tпровести профилактический осмотр: все ли розетки целы, нет ли оплавлений \n\t\tи потемнений на пластике.\\footnote{Каждую вилку нужно вынуть из розетки и осмотреть.\n\t\tПри нагреве пластик вокруг контакта меняет цвет} Можно включить напряжение обратно и внимательно \n\t\tпослушать -- плохой контакт иногда слышно по характерному гудению и \"шкворчанию\", треску. \n\t\tПроведите осмотр гибких шнуров и переносок на предмет повреждений изоляции. \n\t\tЧасто жилы переламываются в месте изгиба сетевого шнура при входе в корпус.\n\t\tДля выявления этого дефекта у включенного устройства делают 2-3 перегиба шнуром по кругу.\n\t\tУстройство при этом  должно стабильно работать. Если при перегибах\n\t\tнапример электродрель дёргается и заикается, то шнур придётся обрезать ниже дефекта\n\t\tи подключить заново.\n\t\t\n\n\t\tТеперь очевидно: чем более развито деление на группы потребителей,  тем \n\t\tменьше работы по локализации проблемы. Одно дело проводить осмотр ВСЕЙ \n\t\tэлектрики дома, так как УЗДП одно, и другое дело проводить осмотр детской \n\t\tкомнаты, если сработало УЗДП на детскую.\n\t\t\\stopsubject\n\n\t\t\\startsubject[title={Ещё функции, причём бесплатно}]\n\t\tЕсли УЗДП имеет в своём составе довольно продвинутые электронные \"мозги\" \n\t\tдля выполнения основной функции, то почему бы не добавить ещё функций с \n\t\tминимальными изменениями железа? Почти все отечественные УЗДП, что я тестировал, имеют \n\t\tфункцию защиты от превышения напряжения -- если напряжение в сети \n\t\tповысится выше нормативного, например, из-за отвалившегося \"нуля\" \n\t\tприлетело не \\unit{230 volt}, а все \\unit{400 volt}, то УЗДП также штатно \n\t\tотключится. Увы, когда напряжение придёт в норму -- оно обратно не \n\t\tвключится из-за механизма свободного расцепления. Таким образом, \n\t\tиспользование некоторых моделей УЗДП позволяет получить дополнительную \n\t\tзащиту от обрыва нуля практически даром. Оговорки: автоматического \n\t\tповторного включения не предусмотрено ГОСТом -- когда напряжение нормализуется, \n\t\tавтоматически ничего не включится. Защиты от пониженного напряжения  \n\t\tу многих моделей УЗДП тоже нет.\n\t\t\\stopsubject\n\n\t\t\\startsubject[title={Оно ещё и самотестируется?!}]\n\t\tДа, если присмотреться к расшифровке показаний индикаторов на фасаде УЗДП, \n\t\tто можно увидеть вариант \"УЗДП неисправно\". Устройство содержит в своём \n\t\tсоставе дополнительные цепи, позволяющие подать на вход самому себе\n\t\tобразцовый сигнал и удостовериться, что сигнал воспринимается как положено. \n\t\tПри этом проверяется исправность аналоговой части прибора, но не \n\t\tпроверяется исправность механизма расцепления, это бы привело к \n\t\tсамоотключению, что непростительно.\n\n\t\t\n\t\t\\stopsubject\n\t\n\t\t\\startsubject[title={Критика}]\n\t\tДля объективности стоит сказать, что у повсеместного использования УЗДП \n\t\tесть и критики. Наиболее весомым является аргумент, что роль дугового \n\t\tпробоя, как первопричины пожара, неоднозначна. При нагреве проводников от \n\t\tперегрузки по току дуговой пробой образуется на поздних стадиях плавления \n\t\tтокопроводящей жилы, когда изоляция от нагрева вовсю уже дымится и стекает. \n\t\tСрабатывание УЗДП в таком случае уже пожар может не предотвратить. \n\t\tОстаётся открытым вопрос, что является основной причиной пожара: возгорание от перегрузки \n\t\t(которое должны предотвратить автоматические выключатели и предохранители), \n\t\tили всё-таки дуговой пробой. \n\n\t\tМоё мнение иллюстрируется фразой \"Если вы пытаетесь автоматизировать \n\t\tбардак -- вы получаете автоматизированный бардак\". Если электрохозяйство \n\t\tнаходится в состоянии, когда провода вываливаются из клемм, то УЗДП не станет \n\t\tпанацеей (хотя наверняка будет постоянно срабатывать и нервировать электриков, \n\t\tи, возможно, заставит найти проблемные места). Многие уже привычные нам \n\t\tмеры безопасности, вроде ремней в автомобиле, тоже внедрялись со скрипом \n\t\tи находили своих критиков, весьма убедительно высказывавшихся в ненужности \n\t\tи избыточности таких мер :) Если повсеместное внедрение УЗО объективно \n\t\tснизило количество смертей от поражения электрическим током, будем надеяться, что \n\t\tширокое внедрение УЗДП как-то уменьшит статистику пожаров по причине \n\t\tнеисправности электропроводки.\n\n\t\tВпрочем, личное мнение какого-то автора в интернете не отменяет \n\t\tнормативных требований.\n\t\t\\stopsubject\n\n\t\t\\startsubject[title={Тесты УЗДП}]\n\t\tПо моей просьбе производители прислали мне на растерзание свои модели УЗДП, и в \n\t\t2021 году я протестировал все доступные в 2021 году отечественные УЗДП, о результатах\n\t\tподелился в публикации на своём сайте. Я надеюсь, что книга будет оставаться актуальной дольше, чем одна из статей, хоть и составленных с любовью,\n\t\tпоэтому итогов здесь не привожу, устройства постоянно дорабатываются.\n\t\tТем не менее, стоит упомянуть, что в 2021 году некоторые отечественные производители выпускают вполне качественный продукт. Поддержим отечественное\n\t\tпроизводство!:) \n\t\t\\stopsubject\n\n\\stopchapter\n\n\\startchapter[title={Термоиндикаторные наклейки.}]\n\tВозможно, вы слышали шутку от электронщиков \"Электроника -- наука о контактах\". \n\tДействительно, большое количество неисправностей связано с тем, что нарушен \n\tконтакт где-то в разъёме, или образовалась трещина в пайке, из-за чего устройство не работает. \n\tНо электронщики не одиноки, плохой контакт в энергетике, где токи и напряжения \n\tбольшие, сам о себе даст знать повышенным нагревом. Я уверен, что любой мой \n\tчитатель, даже не будучи связанным с техникой, хоть раз в жизни видел \n\tоплавившийся обугленный контакт. \n\n\tПовышенный нагрев любого соединения проводников, кроме случаев, когда это \n\tзаранее предусмотрено, прежде всего действует разрушительно на изоляцию. \n\tЕсли нагрев будет чрезмерным, то возможно образование электрической дуги с \n\tвозгоранием того, что окажется рядом. К счастью,  человечество быстро делает \n\tвыводы, поэтому на сегодняшний день во всех странах мира действуют стандарты \n\tразной степени строгости на электрическое оборудование. В том числе \n\tрегламентируется степень горючести корпусов электрических приборов, изоляции \n\tпроводников, да и сами щиты чаще всего делают из металла, что локализует \n\tнеприятности от раскалённых докрасна контактов. На рисунке~\\infig[brutalled]\n\tдемотиваторе ниже как раз отлично видно последствия нагрева.\n\n\t\\placefigure[here][brutalled]{Популярный демотиватор из интернета. Автор фотографии неизвестен.\n\t\t\t}{\\externalfigure[demotivator.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\tБолее того, практически для всех остальных причин появления нежелательного \n\tнагрева в электрической цепи уже придуманы устройства защиты, с которыми вы \n\tпознакомились в предыдущих главах. Только нагревающиеся контакты до недавнего \n\tвремени не имели своих устройств выявления и защиты. А значит, защита строилась \n\tпассивно, не на выявлении проблемных контактов, а на локализации последствий их \n\tпоявления -- воздушных зазорах, негорючей изоляции, металлических щитах и т.д.\n\n\t\\startsubject[title={Почему контакты становятся плохими и зачем за ними наблюдать}]\n\t\tПроблеме получения надёжного электрического соединения проводников посвящено \n\t\tогромное количество научных работ. И можно сказать только то, что \n\t\tнадёжными являются только неразъёмные соединения, когда проводники \n\t\tсоединены намертво опрессовкой или сваркой, образуя монолит. Любая \n\t\tтехника и инженерные коммуникации иногда требуют ремонта и обслуживания, \n\t\tпоэтому вынужденно применяются разъёмные соединения. Не будешь же \n\t\tотпиливать, а затем приваривать барахлящий выключатель. И такие соединения \n\t\tиногда доставляют проблемы -- контакт может ухудшиться, и тогда ток, \n\t\tпротекая через него, приводит к повышенному нагреву. Длительный небольшой \n\t\tнагрев ускоряет старение изоляции. Большой нагрев  может вызвать \n\t\tплавление проводника с зажиганием электрической дуги. Любое из \n\t\tпоследствий этого нежелательно -- как пожар в щитовой, так и просто \n\t\tотключение критического оборудования.\n\n\t\tПроизводители всячески стараются улучшить ситуацию, используя разные \n\t\tвиды покрытий, насечек, прижимных пружин и прочих ухищрений, но на \n\t\tсегодня ситуация такова:\n\n\t\t\\startitemize[n]\n\t\t\t\\item Даже идеально выполненное соединение с соблюдением всех технологических \n\t\t\tтребований со временем может ухудшиться, в силу агрессивности среды или \n\t\t\tвнутренних причин, вроде ползучести металла. Строгое соблюдение \n\t\t\tтребований к качеству монтажа уменьшает, но не исключает такую опасность.\n\n\t\t\t\\item Регулярное изменение температуры соединения ускоряет процессы деградации. \n\t\t\tНе важно,  меняется ли температура от изменений погоды или из-за \n\t\t\tкратковременного протекания больших токов. Поэтому электрохозяйство вне \n\t\t\tотапливаемых помещений требует особенного внимания.\n\n\t\t\t\\item Процесс нагрева обладает положительной обратной связью. То есть, от \n\t\t\tнагрева металл окисляется, от этого переходное сопротивление возрастает, \n\t\t\tиз-за этого нагрев усиливается, и так по нарастающей. Значит если \n\t\t\tбыл нагрев , контакт со временем будет только ухудшаться.\n\n\t\t\t\\item В зависимости от нагрузки оборудования, материалов, конструкции \n\t\t\tконтакта процесс превращения просто нагревающегося соединения в \n\t\t\tбрызгающую расплавленным металлом электрическую дугу может занимать \n\t\t\tот часов до нескольких лет.\n\t\t\\stopitemize\n\n\t\tВывод довольно простой -- в щите любое из соединений может стать плохим, \n\t\tи оно начнёт выдавать себя небольшим нагревом. Если это не заметить \n\t\tвовремя, со временем ситуация станет только хуже и соединение будет греться сильнее. \n\t\tСильный нагрев может закончиться или разрушением цепи с последующим \n\t\tремонтом, или пожаром.\n\n\t\tДля своевременного выявления проблемных контактов в  электрических \n\t\tсетях и оборудовании есть регламент -- регулярный осмотр, иногда с \n\t\tпроверкой моментов затяжки всех соединений. Если при осмотре будет \n\t\tвыявлено подозрительное соединение, то можно провести его профилактику \n\t\tДО наступления дорогих и опасных поломок с оплавлением и электрической \n\t\tдугой. В зависимости от оборудования и объекта периодичность осмотра \n\t\tможет меняться, но часто не реже 2 раз в год. Осмотр часто проводится \n\t\tбез отключения оборудования, но с соблюдением положенных предосторожностей. \n\t\tЕсли не верите автору -- послушайте вашего стоматолога, он подтвердит:\n\t\tпрофилактика всегда дешевле ремонта.\n\t\\stopsubject\t\n\n\t\\startsubject[title={Человеческий фактор}]\n\t\tКак вообще можно увидеть плохой контакт, нагревающийся время от времени? \n\t\tОпытный электрик может увидеть это по характерным имениям цвета изоляции от \n\t\tнагрева, изменению блеска металла крепежа. У некоторых людей со стажем \n\t\tпоявляется удивительная \"чуйка\", не только электриков. Например, мне \n\t\tрассказывали про сотрудника целлюлозно-бумажной фабрики, который мог на \n\t\tспор определить влажность бумаги с точностью в несколько процентов, просто \n\t\tположив руку на пачку бумаги. После подтверждения  влажности лабораторией на \n\t\tприборе довольный сотрудник уходил с выигрышем. Но мы не можем полагаться \n\t\tна такое чутьё, из-за трудновоспроизводимых результатов. Да и не всегда \n\t\tвнутри электрических щитов всё хорошо освещено и чисто. Необходимо \n\t\tиспользовать инструментальные методы, где результат мало зависит от \n\t\tсостояния самого электрика, но обеспечивается соблюдением определённых процедур. \n\n\t\tОдним из таких способов является тепловизионный контроль. Тепловизор -- \n\t\tэто особая фото/видеокамера, оптика и сенсор которой позволяет ей видеть \n\t\tв длинах волн порядка 7-14 мкм, то есть в инфракрасном диапазоне. На \n\t\tэкране прибора нагретые предметы будут выглядеть ярче, холодные -- темнее. \n\t\tСпособ невероятно эффективен, судите сами, вы без обучения и инструктажа \n\t\tвидите на рисунке~\\infig[thermal] подозрительный контакт. \n\n\t\t\\placefigure[here][thermal]{Фотография стенда на тепловизор Seek Thermal.\n\t\t\t}{\\externalfigure[thermalimaging.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tЭто как раз фотография стенда, который я собрал для испытаний наклеек \n\t\tиз главы. Сразу видно, как тепловизор раскрасил в ярко-соломенный цвет \n\t\tобъектов, температура которых аномально высока. Возможна даже автоматизация -- \n\t\tпросто поднимать тревогу, если в кадре появляется что-то нагретое выше \n\t\tпороговой температуры.\n\n\t\tСпособ давно и успешно используется на производствах, при обслуживании \n\t\tзданий, но у способа есть свои недостатки, из наиболее значительных два:\n\n\t\t\\startitemize[n]\n\n\t\t\t\\item Тепловизор это штука дорогая. Прогресс, конечно, привёл к появлению \n\t\t\tнедорогих бытовых моделей, и в Китае освоили производство некоторых \n\t\t\tмоделей, но профессиональные приборы по-прежнему удовольствие не из дешёвых. \n\t\t\tА так как тепловизор это устройство двойного назначения (угадайте, почему), \n\t\t\tто их экспорт внимательно контролируется. \n\n\t\t\t\\item Тепловизор показывает температуру здесь и сейчас. Если контакт \n\t\t\tнагревается только в определённые периоды времени, например, когда все \n\t\t\tготовят себе обед, то пришедший после обеда электрик не увидит проблем, \n\t\t\tтак как контакт к тому времени остынет.\n\t\t\\stopitemize\n\n\t\tВторой недостаток существенно замедляет процесс контроля, ведь если \n\t\tделать всё как следует, то нужно создать в цепи нагрузку, подождать, пока \n\t\tизменится температура, и только потом проводить осмотр. И если в небольшой \n\t\tквартире можно включить обогреватель с чайником, неторопливо заварить чай \n\t\tи после идти осматривать проводку в поисках проблемных распаечных коробок, \n\t\tто как быть электрику, например, в школе, где линии идут в каждый класс и \n\t\tво время уроков школьников беспокоить нельзя?\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Наклейки с памятью}]\n\t\tСпособом решить проблему обнаружения контакта, который греется только \n\t\tиногда, а не в момент, когда на него смотрят, будет использование \n\t\tспециальных термоиндикаторных наклеек. Такие наклейки нужно разместить \n\t\tрядом с каждым контактом. Если хоть раз температура превысила пороговую, \n\t\tони меняют цвет. Наклейки реализуют на разных физических принципах, но \n\t\tнаиболее популярны стали термоиндикаторы плавления.\n\n\t\tИдея достаточно проста -- на цветную подложку наносится состав из \n\t\tчастичек легкоплавкого вещества со связующим. Так как состав неоднороден, \n\t\tто свет на границах частичек рассеивается и состав выглядит белым. Если \n\t\tхоть раз температура превысила температуру плавления, состав плавится, \n\t\tчастично растворяется в связующем и застывает прозрачной массой, через \n\t\tкоторую просвечивает подложка. Меняя состав покрытия можно довольно \n\t\tточно задать температуру, при которой наклейка изменит цвет. Так как \n\t\tиспользуется явление плавления, то этот тип индикаторов так и называется -- \n\t\tтермоиндикаторы плавления. Наиболее близкая аналогия принципа действия \n\t\tтаких наклеек -- сахар, насыпанный в блюдце. Он выглядит белым, но стоит \n\t\tхоть раз подняться температуре выше \\unit{186 celsius}, сахар расплавится \n\t\tи застынет прозрачной карамелью, сквозь которую просвечивает рисунок блюдца.\n\t\tТакие наклейки выпускает несколько  компаний в мире. На фото  заказанные \n\t\tмной  британские safe connect \\footnote{\\hyperlink{https://www.safe-connect.co.uk/cable-wrap/}} \n\t\tи отечественные LESIV \\footnote{\\hyperlink{https://www.lesiv.pro/}}.\n\n\t\t\\placefigure[here][stickers]{Наклейки -- термоиндикаторы отечественного и британского производства.\n\t\t\tТемпература срабатывания круглых британских наклеек 52°C, полосковых британских 70°C. \n\t\t\tУ отечественных -- точки с температурами срабатывания 50°С, 70°С, 80°С, 90°С, 100°С, \n\t\t\tквадратные на 70°С и 90°С, полосковые на 90°С. Набор  возможных температур \n\t\t\tиндикаторов плавления весьма широк, я встречал варианты наклеек от 29°C до 290°C\n\t\t\t}{\\externalfigure[stickersRUEN.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\t \n\n\t\tЗдесь я могу порадоваться, так как отечественные наклейки (а LESIV это, \n\t\tкстати, фамилия разработчика, химик Алексей Лесив) работают не хуже \n\t\tимпортных, я проверил, но при этом ЗНАЧИТЕЛЬНО дешевле. \\footnote{Наклейка \n\t\tL-mark XL 250 р/шт без НДС. Наклейка safe connect  17 фунтов за 5 шт без \n\t\tналога, по  курсу на момент покупки  это 520 руб за штуку. \n\t\tЕще без учёта стоимости доставки и услуг мсье контрабандиста}  \n\t\tПодозреваю, оптовые цены у производителей значительно ниже.\n\n\t\tДля проверки наклеек я сделал стенд, изображённый на рисунке~\\infig[testeqv]. \n\t\t\\placefigure[here][testeqv]{Фотография стенда, в котором автор испытывал наклейки.\n\t\t\t}{\\externalfigure[testeq.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tВсе наклейки стабильно меняют цвет в районе указанной температуры. На рисунке~\n\t\t\\infig[transition] коллаж из кадров процесса изменения цвета отечественной наклейки, \n\t\tа на рисунке~\\infig[transitionEN] изображён аналогичный процесс изменения цвета британской наклейки.\n\t\t\n\t\t\\placefigure[here][transition]{Процесс изменения цвета наклейки при нагреве от компании \"Термоэлектрика\". \n\t\t\t}{\\externalfigure[RUtransition.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\t\\placefigure[here][transitionEN]{Процесс изменения цвета наклейки при нагреве от компании \"Safe Connect\". \n\t\t\t}{\\externalfigure[ENtransition.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tТермоиндикаторы могут быть не только в форме наклеек, но и в форме \n\t\tпластиковых клипс, защёлкивающихся на провод, такие выпускает британская \n\t\tкомпания Safe Connect. Почему они меняют цвет при нагреве (хотя сами, похоже, \n\t\tсделаны на термопластавтомате!) -- я пока не смог разобраться, если вы \n\t\tзнаете -- напишите мне. При нагреве клипса меняет цвет с фиолетового на \n\t\tрозовый. К сожалению, стоимость клипсы ещё больше стоимости наклеек, и в \n\t\tРоссии их официально не купить.\n\n\t\t\\placefigure[here][clips]{Термоиндикаторные пластиковые клипсы разных размеров от компании Safe Connect\n\t\t\t}{\\externalfigure[clip.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tКадры видеозаписи процесса изменения цвета изображены на рисунке~\\infig[clipstransition].\n\n\t\t\\placefigure[here][clipstransition]{Процесс изменения цвета термоиндикаторной клипсы от \n\t\t\tкомпании Safe Connect.\n\t\t\t}{\\externalfigure[cliptrans.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tПо секрету скажу, что наклейка сохраняет работоспособность при разрезании, \n\t\tпоэтому для различных экспериментов и исследований её можно порезать на \n\t\tмелкие квадратики. И, например, проверить какие части электронной платы \n\t\tперегреваются в закрытом корпусе, не используя многоканальный регистратор \n\t\tи кучу термопар. А ещё её можно клеить на корпуса редукторов, подшипников \n\t\tи прочей техники, не обязательно электрической, чтобы отказывать в гарантии, если изделие \n\t\tзлостно перегревали. \n\n\t\tПроцесс выявления нагревающихся контактов с использованием наклеек \n\t\tстановится очень простым -- открываем щит и внимательно осматриваем все \n\t\tнаклейки,  не поменяла ли какая из них цвет. Если поменяла -- принимаем \n\t\tмеры к профилактике. Если щит имеет прозрачное защитное ограждение, то \n\t\tдля такого осмотра не нужно звать специально обученного человека, это \n\t\tможет сделать даже завхоз, и если какая-то из наклеек поменяла цвет, то \n\t\tтогда вызывать электрика.\n\n\t\tНо есть у наклеек один существенный недостаток -- они абсолютно бесполезны, \n\t\tесли на них никто не смотрит. \n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Пустить газ!}]\n\t\tДопустим, у нас используется какое-то силовое оборудование, отказ которого \n\t\tповлечёт просто астрономический ущерб, например, щит питания опасного \n\t\tхимического производства. Оборудование нагруженное, с высоким напряжением \n\t\tи большими токами, поэтому процессы деградации плохого контакта протекают \n\t\tвесьма быстро -- за считаные недели, а то и дни. В таком случае полагаться \n\t\tна регламентный осмотр нельзя -- путь от лёгкого нагрева до полыхающего \n\t\tпламени с высокой вероятностью может быть пройден в период между осмотрами. В таком случае вопрос: \n\t\tа можно ли сделать так, чтобы наклейка при срабатывании от нагрева контакта \n\t\tмогла об этом сообщить сама? Можно!\n\n\t\tЭто отечественная система \"Термосенсор\". Представляет собой наклейку, \n\t\tкоторая при нагревании выше пороговой температуры начинает бурно выделять \n\t\tиндикаторный газ. В щит также должен быть установлен  датчик, заточенный \n\t\tобнаруживать появление газа из наклейки. На рисунке~\\infig[gasstickrs] показаны наклейки и датчик, \n\t\tприсланные по моей просьбе производителем.\n\n\t\t\\placefigure[here][gasstickrs]{Газовыделяющие наклейки системы \"термосенсор\"\n\t\t\tс датчиком газа. Корпус датчика -- обычный DIN-модуль на рейку.\n\t\t\t}{\\externalfigure[stickerswithsensor.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tВсё ноу-хау заключается в материале выделяющего газ полимера. В нём в инкапсулированном \n\t\tсостоянии заключён газ. Состав газа и самого полимера подобраны так, что \n\t\tпри температурах ниже пороговой -- выделение газа незначительно. При \n\t\tповышении температуры выше пороговой, наклейка начинает потрескивать, а \n\t\tеё поверхность пучиться -- оболочки микрокапсул разрывает заключённым в \n\t\tних газом, и он вырывается наружу. В качестве индикаторного газа используется \n\t\tразновидность фреона, вроде широко разрекламированного Novec 1230, вы \n\t\tнаверняка видели его в видеороликах с \"сухой водой\". Он негорючий, не \n\t\tтоксичный, не вонючий, при комнатной температуре жидкий, химически не \n\t\tактивный, достаточно высокомолекулярен, чтобы долго сохраняться в полимерных \n\t\tкапсулах, и, главное, в нормальных условиях ему неоткуда взяться в электрощите! \n\t\tВместе с оборудованием в щит необходимо установить датчик газа, он постоянно \n\t\tмониторит атмосферу внутри щита, и поднимает тревогу при появлении фреона \n\t\tиз наклейки -- замыкает контакт и сообщает по сети на пульт. Что делать \n\t\tдальше --  зависит  от места установки. Где-то можно \n\t\tпроизвести аварийное отключение, где-то направить аварийную бригаду для \n\t\tразбирательства на месте. Чтобы упростить поиск сработавшей наклейки, на \n\t\tней есть термоиндикаторы нагрева, такие же, как в разделе выше.\n\n\t\t\\placefigure[left][gasexpand]{Газовыделяющая наклейка до и после нагрева. \n\t\t\t}{\\externalfigure[gasexpand.jpg][width=0.5\\textwidth]}\n\n\t\tНа рисунке~\\infig[gasexpand] изображена наклейка до и после нагрева. Выходящий\n\t\tпри разрыве микрокапсул газ нарушил целостность полимера, поэтому он стал неровным.\n\t\tЧтобы упростить поиск наклейки, пустившей газ, на ней есть термоиндикаторные точки.\n\t\tПри установке наклеек эти термоиндикаторные точки должны быть видны и прилегать\n\t\tк поверхности.\\footnote{Если взять слишком длинную наклейку и приклеить её\n\t\tобернув в два слоя, то наклейка пустит газ, но термоиндикаторные точки \n\t\tмогут не сработать, что осложнит поиск неисправности.}\n\n\t\tНаклейка содержит довольно много фреона, я взвешивал её до и после \n\t\tнагрева -- в маленькой наклейке почти 1 грамм газа, это почти 50\\% от массы \n\t\tнаклейки! Газ хранится в наклейке вполне надёжно:  у меня они пролежали год,\n\t\tпрежде чем у меня дошли руки до испытаний и написания поста, а учитывая дату \n\t\tпроизводства,  на момент моих испытаний им было два года. При нагревании \n\t\tони с потрескиванием выделили газ, что успешно учуял датчик.\n\n\t\t\\placefigure[right][gaswater]{Выделение газа из материала наклейки при \n\t\t\tпогружении в горячую воду с температурой выше температуры активации.\n\t\t\t}{\\externalfigure[bubbles.jpg][width=0.4\\textwidth]}\n\n\t\tНа рисунке~\\infig[gaswater] изображён кадр из видео, в котором я погружаю\n\t\tнаклейку в горячую воду. Газ выделяется бурно. Взята наклейка с \n\t\tтемпературой активации \\unit{80 celsius}.\n\n\t\tПолучается автоматическая система мониторинга состояния контактов, исключающая \n\t\tчеловеческий фактор. Рядом с каждым контактом размещаем газовыделяющую \n\t\tтермоиндикаторную наклейку. Внутрь щита устанавливаем датчик газа. Если \n\t\tкакой-то из контактов начнёт нагреваться -- наклейка сработает, выпустит газ, \n\t\tо чём нам на пульт сообщит датчик. Ну а дальше можно принять меры до наступления аварии.\n\n\t\tНо у этой системы есть свои недостатки, что ограничивает её повсеместное применение:\n\t\n\t\t\\startitemize[n, packed]\n\t\t\t\n\t\t\t\t\\item Система не работает в проветриваемых щитах. Думаю, очевидно, что \n\t\t\t\tесли вентиляторы или естественная конвекция будут гонять воздух через щит, \n\t\t\t\tто и индикаторный газ будет уноситься. Из-за этого есть шанс, \n\t\t\t\tчто достаточная для срабатывания датчика концентрация не наберётся.\n\n\t\t\t\t\\item Срок службы наклеек и датчиков газа ограничен и значительно \n\t\t\t\tменьше, чем у термоиндикаторов, просто меняющих цвет. Так что это \n\t\t\t\tне система \"поставил и она навеки работает\", это как огнетушитель: \n\t\t\t\t\"поставил и через n лет по плану заменил на новые\".\n\n\t\t\t\t\\item Из-за неидеальной селективности датчика он срабатывает \n\t\t\t\tтакже на летучие органические соединения, например, бензин, этанол \n\t\t\t\tи т.д. Поэтому на время лакокрасочных ремонтных работ систему \n\t\t\t\tследует временно отключить -- будет ложное срабатывание.  \n\t\t\t\tСоответственно будут проблемы при эксплуатациях в помещениях, \n\t\t\t\tгде в воздух может попасть разное нехорошее: гараж, склад \n\t\t\t\tгорючего и т.д. В некоторых случаях это можно скомпенсировать \n\t\t\t\tработой системы из нескольких датчиков, некоторые из них должны \n\t\t\t\tбыть снаружи щита и определять фон, привнесённый извне.\n\t\t\\stopitemize\n\t\\stopsubject\t\n\n\t\\startsubject[title={Куда и как закреплять наклейки, чтобы  вас не поминали добрым словом каждый раз}]\n\t\tТут всё просто -- как можно ближе к месту потенциального нагрева, учитывая следующее:\n\n\t\t\\startitemize[n, packed]\n\t\t\t\n\t\t\t\\item Это обычная наклейка, поэтому, как и любая другая наклейка, она \n\t\t\tплохо приклеивается на морозе, а также на грязные, жирные поверхности.\n\t\t\t Поэтому желательно поверхность предварительно очистить. Неплотный \n\t\t\tконтакт с поверхностью увеличивает температуру, при которой наклейка сработает.\n\n\t\t\t\\item Идеальное место для наклейки в 10-15 мм от контакта. Тепло при \n\t\t\tнагреве отводится и рассеивается металлом проводников, поэтому чем \n\t\t\tдальше от контакта, тем больше перепад температуры.\n\n\t\t\t\\item Изоляция проводов также хороший теплоизолятор. Одинарная \n\t\t\tизоляция провода -- даёт примерно \\unit{30-60 celsius} разницы температур \n\t\t\tмежду поверхностью и жилой. Двойная изоляция -- больше, про это стоит помнить.\n\n\t\t\t\\item Наклейка не должна мешать обслуживанию и блокировать доступ. \n\t\t\tИначе электрик её оборвёт, а вас помянет добрым словом.\n\n\t\t\\stopitemize\n\t\t\n\t\tНа рисунках \\infig[stickplace] и \\infig[sticktemp] изображены наглядно места установки наклеек.\n\t\t\\placefigure[here][stickplace]{Оптимальные места для размещения термоиндикаторных наклеек.\n\t\t\t\t}{\\externalfigure[stickerplace.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\n\t\t\\placefigure[here][sticktemp]{График зависимости температуры поверхности провода от расстояния.\n\t\t\t\t}{\\externalfigure[templength.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tНаклейки можно размещать на корпусах приборов, нагрев которых косвенно \n\t\tговорит о проблемах. Например, круглые британские наклейки предназначены \n\t\tдля наклеивания на корпус электрической вилки (у британцев они \\overstrike{идио} \n\t\tсвоеобразные с плоскостью, где можно разместить наклейку). Срабатывание \n\t\tнаклейки на \\unit{52 celsius}  на корпусе вилки говорит о нагреве контактов \n\t\tвилки -- а значит, проблема или в самой вилке, или в розетке (а в Британии \n\t\tещё и своеобразная система с объединением проводки в кольцо). Чем \n\t\tбольше барьеров между наклейкой и контактом, тем ниже должна быть выбрана \n\t\tтемпература срабатывания.\n\t\\stopsubject\n\t\n\t\\startsubject[title={Народная смекалка}]\n\t\tВ комментариях под публикациями про термоиндикаторные наклейки почти всегда появляется\n\t\tпредложение использовать наклейки из термобумаги, на которой печатают этикетки.\n\t\tИ в самом деле, покрытие термобумаги обладает свойством менять цвет при нагреве.\n\t\tНа рисунке~\\infig[thermalpaper] изображён график изменения цвета термобумаги  CZ208 \n\t\tот компании Балтийская целлюлоза при нагреве.\n\n%https://baltcell.ru/images/site/Description/termobumaga_cz208.pdf\t\t\n\t\t\\placefigure[left][thermalpaper]{График зависимости оптической плотности термобумаги  CZ208\n\t\t\t\tпри нагреве.\n\t\t\t\t}{\\externalfigure[thermalpaper.jpg][width=0.4\\textwidth]}\n\t\t\n\t\tИдея кажется рабочей, но дьявол, как всегда, кроется в деталях:\n\t\t\\startitemize\n\t\t\\item Термобумага со временем выцветает, вы и сами могли видеть, как \n\t\t\tчеки становятся за год-два едва читабельны, особенно если хранились \n\t\t\tна свету. А значит, каждый профилактический осмотр приведёт к плановой замене всех наклеек.\n\n\t\t\\item Наклейка выцветает при взаимодействии с некоторыми химическими веществами. Где гарантия,\n\t\t\tчто наклейка не прореагирует с пластификатором изоляции и не потеряет \n\t\t\tцвет раньше срока? Солнце они тоже не любят.\n\n\t\t\\item Клеевой слой наклеек весьма слабый, особенно при температуре 60--\\unit{70 celsius}. \n\t\t\tМожет так получиться, что наклейка отвалится раньше, чем сработает.\n\t\t\n\t\t\\item И, наконец, основа наклейки -- бумага. Обычная горючая бумага. В книгу не вошла\n\t\t\tпубликация, где я сравнивал термоиндикаторные наклейки. Британская \n\t\t\tнаклейка в качестве основы для термоиндикаторной массы использует чёрную бумагу.\n\t\t\tОтечественная -- винил, когда я их поджёг, наша потухла, как изолента, \n\t\t\tа британская стала интенсивно гореть, что я от неожиданности даже растерялся.\n\n\t\t\\stopitemize\n\t\n\t\tПолучается, схожесть только внешняя. Легковой автомобиль и телега похожи -- \n\t\tимеют по четыре колеса, катятся по дороге, но имеют разные задачи и выполняют их по-разному.\n\t\tПоэтому, к сожалению, наклейки из термобумаги не способны заменить наклейки \n\t\tс термоиндикаторами плавления.\n\n\t\\stopsubject\n\n\\stopchapter\n\n\\startchapter[title={Реле контроля напряжения}]\n\n\tУстройства защиты из предыдущих глав боролись с выделением тепла там, где это не нужно. \n\tВ этой и следующих главах рассматриваются устройства иного назначения, они защищают сеть и нагрузку от \n\tнекондиционного электричества. И наиболее важным является реле контроля \n\tнапряжения, которое окупается за 1/100 секунды.\n\n\tПочти наверняка вам попадались новости с описанием того, как \"из-за скачка \n\tэлектроэнергии сгорела бытовая техника в подъезде многоэтажки\". К счастью, \n\tчаще всего новость не содержит информации о пожаре или погибших, но убытки \n\tчасто исчисляются миллионами рублей.\n\n\t\\placefigure[here][newsvolt]{Коллаж из новостей инцидентов с сгоревшей техникой.\n\t\t\t}{\\externalfigure[newsvolt.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\tЧаще всего возмещение убытков со стороны виновного лица происходит после \n\tдолгих и изматывающих юридических процедур, и часто далеко не полностью покрывает потери пострадавших.\n\n\t\\startsubject[title={Природа мифического \"скачка\"}]\n\t\tИ правда, при обрыве нейтрального проводника возможна ситуация под \n\t\tжаргонным названием \"перекос фаз\", когда напряжение в розетке вместо \\unit{230 volt}\n\t\tможет как понизиться, так и повыситься вплоть до \\unit{400 volt}. \n\t\t\\footnote{Напомню, что последние -нцать лет наша страна переходит с \\unit{220 volt} \n\t\tна \\unit{230 volt}, для унификации с европейскими стандартами. Соответственно, \n\t\tвместо \\unit{380 volt} теперь \\unit{400 volt}} Причём, это не кратковременный \n\t\tвсплеск из-за переходных процессов от коммутации мощных нагрузок, а \n\t\tдлительное явление, при котором начинает выходить из строя бытовая техника. \n\t\tРазберёмся, откуда  этот \"скачок\" электроэнергии берётся. \n\n\t\tИсторически так сложилось, что в энергетике обрела популярность система \n\t\tпеременного тока, имеющая три фазы. Возможны системы с иным количеством \n\t\tфаз, но именно трёхфазная стала самой популярной в силу своих достоинств. \n\t\tГенератор (или трансформатор на подстанции)  имеет три обмотки, на каждой \n\t\tиз которых наводится ток, который и передаётся потребителю. \n\n\t\t\\placefigure[here][threephase]{Коллаж из новостей инцидентов со сгоревшей техникой.\n\t\t\t}{\\externalfigure[3ph.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tТок наводится в обмотках с небольшой разницей во времени. Для удобства \n\t\tэту разницу выражают не в секундах, а как величину угла, где за 360~градусов, \n\t\tили полный круг, принимают один период тока. Для европейской системы с \n\t\t50~Гц это составляет 1/50 долю секунды, или 20 миллисекунд Чтобы узнать напряжение между фазами, \n\t\tнапряжения нужно выполнить векторное сложение значений напряжения. Это можно сделать графически на \n\t\tмасштабной бумаге, либо использовать тригонометрию.\n\n\t\tИдеальным для такой системы электроснабжения является трёхфазный потребитель, \n\t\tнапример, асинхронный электродвигатель. Он забирает ток от генератора поровну \n\t\tпо всем трём фазам, и баланс токов не нарушается. На картинке выше показано \n\t\tсоединение генератора и нагрузки с нейтральным проводником N (\"нуль\" на \n\t\tжаргоне электриков). Если величина нагрузки по всем трём фазам одинаковая, \n\t\tпри сложении всех векторов напряжений и токов потенциал точки N будет \n\t\tравным нулю. Это часто изображают векторной диаграмме, на ней часто также \n\t\tобозначают три вектора линейных напряжений и располагают так, чтобы \n\t\tполучился треугольник, я заменил их пунктиром на рисунке~\\infig[vectors].\n\n\t\t\\placefigure[here][vectors]{Векторная диаграмма.\n\t\t\t}{\\externalfigure[vector.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tДля упрощения изложения будем считать, что у тока нет реактивной \n\t\tсоставляющей. Если нагрузка в цепи имеет значительную ёмкость или \n\t\tиндуктивность, нарастание тока начинает отставать или опережать \n\t\tнарастание напряжения (их фазы различаются). В быту подобные \n\t\tособенности можно не учитывать, хотя любой энергетик про них знает.\n\n\t\tУвы, не все потребители такие удобные. Почти все бытовые квартирные \n\t\tэлектроприборы используют лишь одну фазу переменного тока. В таком \n\t\tслучае всех потребителей делят на три примерно равные по мощности \n\t\tгруппы и подключают к источнику тока. Например, в многоквартирном доме на \n\t\tкаждую из фаз подключается примерно 1/3 квартир, и для трансформатора \n\t\tна подстанции весь дом - просто ещё один трёхфазный потребитель. Но в \n\t\tреальности идеального баланса нагрузок по всем трём фазам добиться \n\t\tневозможно, поэтому нейтральный проводник начинает играть важную роль -- \n\t\tпо нему начинает протекать уравнивающий ток, и чем больше дисбаланс \n\t\tпотребления токов по фазам, тем больше уравнивающий ток.\n \n\t\tЕсли потребителей достаточно много и они распределены по фазам \n\t\tравномерно, то можно посчитать статистику и обнаружить, что \n\t\tуравнивающий ток через нулевой проводник по величине обычно меньше, \n\t\tчем ток любой из фаз. А если проводник не используется в полной мере, \n\t\tто его сечение можно сократить, сэкономив ценный металл. В некоторых \n\t\tстарых домах такое можно встретить -- нейтральный проводник от дома до подстанции имеет \n\t\tсечение меньше, чем фазный (внутри квартир они одинакового сечения). И это работало, до недавнего времени.\n\n\t\tПовторю основную мысль: в трёхфазных сетях при сбалансированной нагрузке \n\t\tчерез нейтральный проводник (\"нуль\") ток к генератору отсутствует. \n\t\tЕсли нагрузки по фазам не сбалансированы -- то нейтральный проводник \n\t\tстановится критически важным для поддержания равного напряжения по фазам, \n\t\tно ток через него заметно меньше тока любого из фазных проводников.\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Так почему же отгорает ноль?}]\n\t\tЕсть две проблемы, которые приводят к росту значения тока через \n\t\tнейтральный проводник -- это сильная асимметрия нагрузки, на которую \n\t\tпосмотрим чуть позже, и гармоники тока, кратные трём. А так как в старых \n\t\tсетях нейтральный и защитный проводник совмещены (система TN-C), то \n\t\tникаких устройств защиты его от перегрузки (предохранитель, автоматический \n\t\tвыключатель) не устанавливается. Это и приводит к тому, что через \n\t\tнейтральный проводник незамеченным может течь ток свыше предельно \n\t\tдопустимого. А если по проводнику гуляют токи -- он нагревается, и при \n\t\tбольших токах может перегореть. Чаще всего это происходит в местах \n\t\tподключения, плохой контакт тоже греется и порождает шутки про суровый \n\t\tсветодиод, уже появившийся в книге на рисунке~\\infig[brutalled].\n\n\n\t\tОткуда берутся гармоники и почему они приводят к росту тока через \n\t\tнейтральный проводник? Если нагрузка нелинейная, например, в виде \n\t\tимпульсного блока питания, то ток из сети каждый период колебаний \n\t\tнапряжения потребляется неравномерно, что очень сильно искажает \n\t\tформу питающего напряжения. Если подключить осциллограф к сети, \n\t\tто вместо красивенькой ровненькой синусоиды мы можем увидеть \n\t\tстранную горбатую кривую, как изображённую на рисунке~\\infig[harmonics]. \n\t\tНебольшое количество чёрной математической \n\t\tмагии – а именно, преобразования Фурье – позволяет разложить любую \n\t\tпериодическую, сколь угодно горбатую, кривую на сумму простых \n\t\tсинусоид, которые составляют её спектр. Синусоиды спектра, частота\n\t\tкоторых кратна основной, называются гармониками. Эту магию мы упоминали \n\t\tв главе про устройства защиты от дугового пробоя, рассказывая \n\t\tпро помехи от пылесоса, импульсных блоков питания и дуги, но не затрагивали детальнее.\n\n\t\t\\placefigure[here][harmonics]{Пояснение принципа разложения исходного \n\t\t\tсигнала на составляющие гармоники.\n\t\t\t}{\\externalfigure[harmonics.svg][height=\\textheight]}\n\n\t\tВидно, что корявую исходную кривую можно заменить суммой простых синусоид. \n\t\tКаждая газоразрядная лампа, сварочный аппарат, светодиодная лампа с \n\t\tимпульсным драйвером и т.д. из-за своей нелинейности искажают форму \n\t\tсетевого напряжения, что можно представить как протекание токов, частота \n\t\tкоторых кратно выше частоты сети. И чем сильнее форма потребляемого \n\t\tтока отличается от синусоиды, тем мощнее вклад гармоник.\n\n\t\t\n\t\t\n\t\tНаиболее вредны для нас гармоники, частота которых кратна трём -- то есть \n\t\t\\unit{150 hertz}, \\unit{300 hertz}, \\unit{450 hertz} и т.д. Их особенность \n\t\tв том, что они синхронны во всех трёх фазах! Смотрите картинку \\infig[harmonicsN]\n\n\t\t\\placefigure[here][harmonicsN]{Пояснение принципа сложения гармоник в общем проводе\n\t\t\t}{\\externalfigure[harmonicsN.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tТоки нагрузок по фазам складываются в общей точке, итоговый суммарный \n\t\tток зависит от разницы фаз токов. Если сумма первых гармоник может быть \n\t\tравна нулю, то сумма токов третьих гармоник может быть значительна, \n\t\tведь их токи синхронны. Складывается парадоксальная ситуация, когда \n\t\tнагрузки по трём фазам идеально сбалансированы по мощности, но суммарный \n\t\tток нулевого проводника  может быть даже больше, чем ток любой из фаз! А значит и его нагрев от протекающего тока.\n\n\t\t\\placefigure[here][normal3phase]{Токи в проводниках при нормальной работе нейтрального проводника\n\t\t\t}{\\externalfigure[normal3phase.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tРазличные нормативные документы строго ограничивают величину помех и \n\t\tгармоник, создаваемых устройствами при работе от электросети как раз в \n\t\tтом числе из-за этой проблемы. Конструкторы вынуждены добавлять в \n\t\tэлектроприборы фильтры, блоки коррекции коэффициента мощности (PFC) что \n\t\tделает их дороже, но иначе сертификационные испытания не пройти. Но, увы, \n\t\tне все товары ввозятся легально и не за каждой бумажкой стоят реальные \n\t\tиспытания, поэтому на полках можно встретить кучу блоков питания, \n\t\tзарядников, лампочек и т. д. в которых как раз для удешевления и \n\t\tвыкинули эти блоки. Без фильтра оно тоже работает, но создаёт проблемы с \n\t\tпомехами и гармониками. К счастью, пока таких дешёвых и кривых устройств в общей массе немного – это не создаёт ощутимых проблем.\n\n\t\tВторая причина протекания через нейтральный проводник тока -- асимметричная \n\t\tнагрузка по фазам. Для иллюстрации представим, что у нас многоквартирный \n\t\tдом с тремя подъездами, и электрики подключили каждый подъезд на одну \n\t\tфазу. Вверху над домом подписана суммарная мощность потребителей каждого \n\t\tподъезда. При такой конфигурации по нулевому проводнику будет течь \n\t\tуравнивающий ток около \\unit{27 ampere}.\n\n\t\tКогда значение токов и напряжений по трём фазам начинает значительно \n\t\tотличаться, то это явление жаргонно называют \"перекос фаз\". \n\n\t\tПредставим, что нейтральный проводник не выдержал протекающего по нему \n\t\tтока (как было сказано выше -- в некоторых старых проектах его сечение \n\t\tменьше фазных, так как в нормальных условиях ток через него небольшой), \n\t\tи перегорел. В таком случае уравнивающий ток не протекает, и напряжение, \n\t\tполучаемое потребителем каждой фазы, зависит от соотношения мощности нагрузок на \n\t\tсоседних фазах. В худшем случае оно может стать равным линейному -- \n\t\t\\unit{400 volt} (\\unit{380 volt} по старинке), например, если у соседей \n\t\tвключены обогреватели, а у вас только одна маленькая лампочка. \n\t\tПонятное дело, что электроприборы рассчитанные на \\unit{230 volt}, \n\t\tповышение напряжения воспринимают с энтузиазмом в виде дыма и других \n\t\tпиротехнических эффектов. В нашем примере обрыв нейтрального проводника \n\t\tвызовет следующие изменения напряжений в каждом из подъездов, указанных \n\t\tна рисунке~\\infig[PENfail].\n\n\t\t\\placefigure[here][PENfail]{Токи в проводниках при обрыве нейтрального проводника.\n\t\t\t}{\\externalfigure[PENfail.svg][width=\\textwidth]}\n\n\n\t\tТеперь вы понимаете, откуда взялся \"скачок\" напряжения. Причём такого \n\t\tрода аварии происходят не только в старом жилом фонде или у нерадивых УК, \n\t\tкоторые в принципе решили экономить на плановом обслуживании электрохозяйства. \n\t\tТакого рода аварии случаются иногда и при ошибке персонала -- электричество \n\t\tотключили для плановых работ на подстанции, включают обратно, а лампочки \n\t\tкак-то подозрительно ярко горят и гарью начинает пахнуть...\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Защита от повышенного напряжения}]\n\t\tСпециально для защиты от таких аварийных ситуаций, когда напряжение в \n\t\tсети начинает превышать норму, придумали устройства под названием \"Реле \n\t\tконтроля напряжения\". Это как раз то, что называется \"маст хэв\",\\footnote{\n\t\tmust have (англ.) - обязан иметь} поскольку \n\t\tокупается практически мгновенно при первой аварийной ситуации. Несмотря \n\t\tна простую функцию устройств, на рынке представлены разные варианты \n\t\tподходов к реализации данной функции. На рисунке~\\infig[relays] представлены разные варианты реле \n\t\tконтроля напряжения, всё что я наскрёб у себя по сусекам.\n\n\t\t\\placefigure[here][relays]{Реле контроля напряжения различных производителей.\n\t\t\t}{\\externalfigure[relays.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tВ самом простом случае это некоторый пороговый элемент: если напряжение \n\t\tпревысило допустимое -- устройство отключает нагрузку. А вот дальше есть нюансы:\n\n\t\t\\startitemize[n]\n\n\t\t\t\\item Устройство не должно быть чересчур быстродействующим, так как по сети \n\t\t\tгуляют помехи, которые можно наблюдать как \"иголку\" амплитудой выше \n\t\t\tдопустимого, но в силу очень малой ширины отключать что-то бесполезно: реле срабатывает банально дольше, чем длится эта помеха. \n\t\t\tДля борьбы с такими помехами служат другие устройства (фильтры, УЗИП), \n\t\t\tа реле контроля напряжения на такие помехи реагировать не должно.\n\n\t\t\t\\item Устройства часто имеют регулировку пороговых значений напряжения \n\t\t\tотключения. По ГОСТ допускается \\pm 10\\% от номинального значения. \n\t\t\tНо бывают, например, длинные линии в посёлках и коллективных садах, когда \n\t\t\tнапряжение систематически снижено на 5-\\unit{10 volt} ниже нижнего допустимого порога. \n\t\t\tЕсли не иметь настройки, то такое реле будет постоянно отключать дом, хотя \n\t\t\tу владельца в доме нет потребителей, для которых такое напряжение является \n\t\t\tфатальным.\n\n\t\t\t\\item Наличие гистерезиса и таймера повторного включения. Многие реле \n\t\t\tконтроля напряжения предназначены включить всех потребителей, как \n\t\t\tтолько напряжение нормализовалось. Если это делать сразу, да ещё без \n\t\t\tгистерезиса (то есть, разницы между порогом отключения и порогом включения), \n\t\t\tто можно получить неприятное циклическое включение-отключение. Реле будет \n\t\t\tбыстро отключать нагрузку, от чего напряжение в сети изменяется (у \n\t\t\tпроводов есть своё ненулевое сопротивление), и реле вынуждено снова включить нагрузку, \n\t\t\tот чего напряжение снова уползает за порог и нужно опять отключать... \n\t\t\tКроме того, некоторые компрессоры холодильников могут не \n\t\t\tзапуститься сразу после повторного включения, пока давление не выровнялось. \n\t\t\tДля них адекватной будет задержка перед повторным включением в несколько минут!\n\t\t\\stopitemize\n\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Почему пониженное напряжение -- тоже плохо}]\n\t\tУвы, пониженное напряжение тоже может закончиться бедой. Пониженное \n\t\tнапряжение опасно для асинхронных электродвигателей. При низком \n\t\tнапряжении пусковой момент электродвигателя снижается, ему просто не \n\t\tхватит сил тронуться и раскрутиться с механизмом до номинальной скорости и перейти \n\t\tв рабочий режим. Это значит, что через обмотки двигателя будет протекать пусковой ток, который гораздо больше \n\t\tноминального, и будет разогревать обмотки мотора не доли секунды, а десятки \n\t\tсекунд. Если защита двигателя не сработает должным образом, то двигатель сгорит.\n\n\t\tОсобой изюминки добавляет то, что часто единственный асинхронный \n\t\tэлектродвигатель в доме расположен в компрессоре холодильника (и кондиционера). \n\t\tА двигатель, мало того, что работает в герметичном корпусе, частично \n\t\tпогружённый в масло, так и в качестве хладагента всё чаще используется \n\t\tне фреон, а горючий изобутан (r600a). Если по какой-то причине подведёт \n\t\tвстроенная защита компрессора, то дело может обернуться пожаром. Помимо \n\t\tкомпрессоров холодильников, асинхронные двигатели устанавливаются в \n\t\tциркуляционные насосы, вентиляторы, компрессоры и помпы.\n\t\t\n\t\t\\attention{} Ещё один контринтуитивный эффект от пониженного напряжения: потребляемый ток может повыситься,\n\t\tсо всеми вытекающими последствиями в виде нагрева кабелей, если нагрузка состоит в основном из импульсных\n\t\tисточников питания. Например, майнинг-ферма. Импульсный блок питания, благодаря\n\t\tобратной связи ШИМ контроллера с выходом, работает в широких диапазонах напряжения\n\t\tпитания. Посмотрите на блок питания своего ноутбука или зарядник от телефона, там \n\t\tнаверняка написано, что входное напряжение 110--240В. Если блок питания обязуется\n\t\tвыдать на выходе \\unit{12 volt} и \\unit{10 ampere} = \\unit{120 watt}, то\n\t\tон эти \\unit{120 watt} заберёт из сети. При \\unit{220 volt} ему понадобится\n\t\t\\unit{0.54 ampere}, но если напряжение на входе будет \\unit{110 volt}, то \n\t\tпотребление вырастет до \\unit{1.09 Ampere}. Эта нелинейность может \n\t\tсильно озадачить, так как при классической нагрузке (будь она активной или реактивной) при снижении напряжения снижается и ток потребления,\n\t\tа тут при снижении напряжения ввод начинает греться и выбивать правильно\n\t\tрассчитанный автомат защиты.\n\t\t\n\n\t\tОстальные приборы при пониженном напряжении в сети просто работают хуже -- \n\t\tобогреватели нагреваются меньше. Микроволновые печи перестают греть, \n\t\tно при этом вращая блюдо как ни в чём не бывало. Лампы накаливания \n\t\tсветят тускло. Устройства с импульсными блоками питания -- зарядники, \n\t\tкомпьютеры, светодиодные лампы и т.д. вообще не замечают низкого напряжения. \n\t\tТо, что напряжение в сети провалилось до \\unit{190 volt}, я узнал только потому, что \n\t\tмне пожаловались что микроволновая печь плохо греет. Светодиодные лампы, \n\t\tтелевизор, компьютер, холодильник работали нормально.\n\n\t\tПоэтому, если среди потребителей есть устройства с асинхронными \n\t\tэлектродвигателями, необходимо отключение как по повышенному, так и по \n\t\tпониженному напряжению. Если же защищается, например, сторожка с телевизором \n\t\tи обогревателем, то защита от пониженного напряжения будет избыточна, \n\t\tнужна защита только от повышенного напряжения.\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Особые потребности трёхфазных потребителей}]\n\t\tНельзя просто так взять и поставить три обычных реле контроля напряжения, \n\t\tесли у вас трёхфазный ввод. Три отдельных устройства вместо \n\t\tспециализированного, трёхфазного, не позволят вам реализовать две важные функции:\n\n\t\t\\startitemize[n]\n\n\t\t\t\\item Контроль обрыва одной из фаз. Если пропустить этот момент, то \n\t\t\tтрёхфазным электродвигателям станет плохо, и если они не имеют своей \n\t\t\tзащиты, то это чревато аварийным режимом работы.\n\n\t\t\t\\item Контроль последовательности фаз. Если где-то ошибётся электрик и \n\t\t\tперепутает две фазы, то изменится их последовательность, а значит \n\t\t\tнаправление вращения всех подключённых к сети трехфазных двигателей, \n\t\t\tчто опять-таки может привести к механическим поломкам.\n\t\t\\stopitemize\n\n\t\tПоэтому, если у вас дома/в мастерской/цеху/гараже есть потребители, \n\t\tиспользующие одновременно три фазы, то и реле напряжения должно быть трёхфазным. \n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Это так не работает}]\n\t\tВозможно, читатель, уже прочитавший главу про УЗИП, может задаться \n\t\tвопросом -- а может просто поставить на входе УЗИП? Ведь они предназначены \n\t\tкак раз срабатывать при превышении номинального напряжения, при превышении \n\t\tнапряжения они сработают, устроят короткое замыкание и отключат вводной \n\t\tавтомат. Рассуждение не лишено логики, но так не делают -- защита \n\t\tполучается очень дорогой и одноразовой, и служить заменой реле контроля \n\t\tнапряжения они не могут. Кроме того, ограничители импульсных перенапряжений \n\t\tчасто делают на номинальное напряжение \\unit{400 volt}, то есть в нашей \n\t\tзадаче они вообще будут бесполезны.\n\n\t\tТакже не стоит полагаться на стабилизаторы напряжения как на защиту. \n\t\tК сожалению, некоторые модели стабилизаторов столь упрощены, что \n\t\tвыполнять функцию защиты при обрыве нуля не будут, и \\unit{400 volt} на \n\t\tвходе их убьёт столь же быстро, как и остальную бытовую технику.\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Практическая реализация}]\n\t\tСуществует как минимум три варианта реализации устройств защиты от \n\t\tобрыва нуля.\n\n\t\t1. Использование специализированных устройств всё-в-одном. Например, \n\t\tустройства Новатек РН-104 и Меандр УЗМ-51МД на рисунке~\\infig[rn104].\n\n\t\t\\placefigure[here][rn104]{Законченное реле напряжение.\n\t\t\t}{\\externalfigure[rn104.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tВнутри устройства уже есть реле, которое своими контактами будет \n\t\tотключать нагрузку, поэтому никаких дополнительных манипуляций для \n\t\tподключения не требуется. Впрочем, компактность заставляет идти на \n\t\tкомпромиссы, поэтому максимальная нагрузка по току таких устройств \n\t\tвсё же ограничена.\n\n\t\t2. Реле напряжения, требующее отдельного контактора. На рисунке~\\infig[relayext] такое реле \n\t\tIEK OV-01 и контактор КМ20-11М (контактор взял для демонстрации, в \n\t\tреальном применении стоит взять контактор помощнее).\n\n\t\t\\placefigure[here][relayext]{Реле контроля напряжения в паре с контактором.\n\t\t\t}{\\externalfigure[relayext.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tПреимущество тут в том, что контактор может быть большим и брутальным, \n\t\tчьи контакты в состоянии выносить мощные броски тока, а также в \n\t\tсостоянии разорвать цепь при больших токах или большой индуктивной \n\t\tсоставляющей. Огромное количество импульсных блоков питания в \n\t\tсовременной технике создаёт весьма ощутимые токи при включении, \n\t\tспособные сварить маленькие контакты встроенных реле. Контакторы \n\t\tгораздо более устойчивы к этому просто в силу размеров и создаваемых \n\t\tусилий. \n\n\t\tЕсли вместо контактора использовать внешний электромагнитный \n\t\tрасщепитель к автоматическому выключателю, то мы потеряем возможность \n\t\tвключиться обратно при нормализации напряжения, но зато у нас не \n\t\tбудет постоянно включенного (гудящего и греющегося) контактора. \n\t\tВозможность задать свои собственные уставки(пороги) срабатывания при этом сохраняются.\n\n\t\tТакже внешний контактор можно всегда подключить и к устройствам \n\t\t\"все-в-одном\", но стоимость такого решения будет выше.\n\n\t\t3. Аксессуары к автоматическим выключателям. На рисунке~\\infig[relayacc] такой вариант, \n\t\tРММ47 к автоматическим выключателям IEK ВА47-29\n\n\t\t\\placefigure[here][relayacc]{Внешний расцепитель максимального напряжения к автоматическому выключателю\n\t\t\t}{\\externalfigure[relayacc.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tТакая \"нашлёпка\" на автоматический выключатель имеет рычажок, \n\t\tкоторым способна его отключить, если напряжение превысит пороговое. \n\t\tАвтоматическое повторное включение в таком случае невозможно, но \n\t\tсхема получается крайне простая, дешёвая и сердитая, имеющая право \n\t\tна жизнь, например, в щите управления уличным освещением. Или, если \n\t\tзащиту добавить очень хочется, а места в щите осталось всего на 1 модуль.\n\n\t\tТакие внешние расцепители есть в каталогах многих производителей \n\t\tмодульных автоматов защиты, но чаще всего они отключают только по \n\t\tпревышению напряжения, внимательно смотрите документацию.\n\n\t\t4. Почти бесплатно --- защита от повышенного напряжения как часть УЗДП \n\t\t(устройств защиты от дугового пробоя).\n\n\t\t\\placefigure[here][AFDD]{УЗДП разных производителей.\n\t\t\t}{\\externalfigure[AFDD.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tМногие УЗДП представленные на отечественном рынке имеют встроенную \n\t\tзащиту -- они отключаются, если напряжение питания превышает порог, \n\t\tкоторый, как правило не настраивается. Такая защита удовлетворяет не \n\t\tвсегда, но в некоторых вариантах вполне достаточна. Если из стоимости \n\t\tУЗДП вычесть стоимость самого простого реле контроля напряжения, то этот \n\t\tвид защиты становится гораздо более привлекательным.\n\t\\stopsubject\n\n\\stopchapter\n\n\\startchapter[title={Устройства защиты от импульсных перенапряжений}]\n\n\tЖители частных домов и владельцы садовых домиков беззащитны перед стихией, \n\tразряд молнии в грозу может попасть в дом по воздушной линии электропередач \n\tи наделать бед. Именно для защиты потребителей в доме от таких наведённых \n\tимпульсов напряжения служат устройства защиты от импульсных перенапряжений.\n\n\tСейчас почти каждый знает, что молния представляет собой разряд электричества, \n\tиногда ударяет в рукотворные объекты и способна испортить технику. Хоть это \n\tпредложение и звучит по детски, но человечеству понадобились века для \n\tпонимания таких простых и очевидных сегодня вещей. Знание о природе и \n\tхарактеристиках разряда не далось человечеству без жертв, помянем Георга Вильгельма Рихмана.\n\n\tПервыми регулярный ущерб от удара молниями стали испытывать связисты -- \n\tтелеграфные линии, растянутые по полям на столбах, регулярно приносили к \n\tдорогому и нежному оборудованию станций кратковременные всплески высокого \n\tнапряжения. Причём не только от ударов молнии в сами провода, но даже от \n\tударов молний неподалёку от линий! И уже тогда пришлось изобретать способы \n\tзащиты оборудования  от этих всплесков.  Когда, спустя десятилетия, свои \n\tпровода стали растягивать на столбах уже энергетики для только появившегося \n\tэлектрического освещения, некоторые наработки телеграфистов пригодились.\n\n\t\\placefigure[here][stat1885]{Вырезка из журнала The telegraphic journal and electrical review за 1885 год.\n\t\t\tв правой части график количества ударов молнии, поломавших телеграф в зависимости от месяца и времени суток.\n\t\t\t}{\\externalfigure[stat1885.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\n\n\tСтоит сказать, что для современной техники молния уже не является чем-то \n\tзапредельно мощным и умопомрачительным. Если взять все эти миллионы вольт и \n\tсотни тысяч ампер и умножить на время – мы получим энергию разряда, а это \n\tвсего порядка \\unit{1 giga joule} энергии. Если перевести в привычные \\unit{kilowatt hour}, \n\tто это всего \\unit{277 kilowatt hour}, можно даже посчитать стоимость одного \n\tразряда молнии:) Проблема лишь в том, что это количество энергии выделяется \n\tза доли секунды, что порождает проблемы, с которыми и борются разными \n\tтехническими приёмами. \n\t\n%[https://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=2280&t=energy-of-a-lightning-strike ]\n\tЧто происходит при ударе молнии в линию электропередач? Энергия молнии \n\tрастекается по проводникам в поисках пути ухода в землю. Это вызывает рост \n\tнапряжения до огромных величин, из-за чего изоляция не выдерживает, и её \n\tпробивает. В тех местах, где протекал разряд, повреждения оставляет как \n\tнагрев, так и электромагнитные силы. И про электромагнитные силы хочу \n\tотметить особо: из-за очень большой скорости нарастания тока при ударе молнии, \n\tразряд, даже если не попал в нашу линию, наводит токи в окружающих проводниках. \n\tПоэтому  если молния ударила в молниеотвод на крыше и ушла по \n\tметаллоконструкциям в землю, на проводах внутри здания могут появиться \n\tвсплески напряжения опасной величины. Следовательно защита строится не только от \n\tпрямых попаданий молнией, но и от различных наведённых ею явлений.\n\n\tВопрос защиты от атмосферного электричества и от импульсных перенапряжений \n\tдостаточно обширен, поэтому глава рассчитана дать лишь крайне поверхностное \n\tпредставление и не претендует на полноту. Для более полного и глубокого \n\tизучения темы в конце есть ссылки на дополнительные материалы. Если кратко\n\tсформулировать  физический смысл устройств защиты, то их задача \n\tсбросить в заземление всю энергию, наведённую в линиях  молнией, не \n\tдопуская чрезмерного роста напряжения. Эти устройства назвали УЗИП -- \n\tустройства защиты от импульсных перенапряжений. \n\n\t\\startsubject[title={Приманиваем молнию и отправляем её в землю}]\n\t\tПро громоотводы (они же молниеотводы, и они же молниеприёмники. \n\t\tКаждый раз, когда я в тексте использую просторечное «громоотвод», где-то \n\t\tикает специалист по молниезащите. Правильный термин по ГОСТ Р 62561.2-2014 \n\t\t«молниеприёмник», но от применения просторечных именований принцип \n\t\tработы защиты не изменяется) наверняка слышали и видели все. Это не \n\t\tобязательно торчащий в небо шпиль, у линий электропередач он выполнен \n\t\tв виде грозозащитного троса, который натянут выше основных линий.\n\n\t\t\\placefigure[here][lightningrod]{Опора линии электропередач. В самом вверху натянут грозозащитный трос,\n\t\tкоторый работает молниеприемником.\n\t\tДля безопасности пилотов на тросе закреплены яркие пластиковые сферы, так \n\t\tлинии электропередач гораздо заметнее с высоты.\n\t\t\t}{\\externalfigure[powerline.jpg][height=0.9\\textheight]}\n\n\t\tПринцип громоотвода простой -- это проводник, электрически соединённый \n\t\tс землёй, и размещённый как можно выше. Если на данном участке создадутся \n\t\tусловия, для удара молнией, то наиболее вероятно (но не 100\\% гарантированно!) \n\t\tразряд произойдёт именно в заземлённый проводник, а не в окружающие \n\t\tобъекты. Сечение проводника выбирается достаточным, чтобы провести \n\t\tразряд к заземлению без повреждений. Громоотвод выполняет собой роль \n\t\t\"зонтика\", принимая всю стихию на себя. Аналогия с зонтиком становится \n\t\tещё более явной, если посмотреть на формулы расчёта радиуса защищаемой \n\t\tгромоотводом площади, она тем больше, чем выше громоотвод. Стоит \n\t\tотметить, что существует несколько методик определения защищаемой \n\t\tмолниеотводом области, и даже среди специалистов по молниезащите нет \n\t\tединогласного мнения, какая методика точнее. \n\n\t\t\\placefigure[here][lightningrodradius]{Область пространства, которую защищает молниеотвод.\n\t\t\tУдар в область отмеченную голубым цветом маловероятен, но не исключён. Слева использована методика\n\t\t\tзащитного угла \\alpha, величина которого берётся из стандарта МЭК 62305 в зависимости от высоты\n\t\t\tи требуемого уровня защиты. Справа использована методика катящейся сферы, радиус которой так же\n\t\t\tберётся из стандарта и зависит от высоты и требуемого уровня защиты.\n\t\t\t}{\\externalfigure[safearea.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tГромоотвод оказался чертовски важен для использования в деревянных \n\t\tдомах. Если раньше удар молнии в крышу мог устроить пожар (энергия \n\t\tразряда на пути в землю частично превращалась в тепло, поджигавшее \n\t\tвсё вокруг), то перенаправление разряда по металлическому штырю в \n\t\tземлю спасало от таких страшных последствий. И, если присмотреться, \n\t\t все современные здания и строения имеют на крыше громоотвод. А \n\t\tособо важные объекты вообще могут иметь довольно сложные конструкции \n\t\tгромоотводов. В тех местах, где надлежащее заземление сделать трудно \n\t\t(на скале, песках), молниезащита становится совсем нетривиальной задачей.  \n\t\t\n\t\tНо, если бы этот способ работал без нареканий, то текст бы оборвался на этом \n\t\tместе. Он и обрывался, до появления чувствительной и нежной аппаратуры.\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Минимолнии}]\n\n\t\tНе все высоко поднятые проводники могут быть заземлены для успешного \n\t\tперенаправления энергии разряда в землю. Например, антенны -- она должна \n\t\tбыть высоко, и заземлять её нельзя, иначе она перестанет принимать сигналы. \n\t\tА можно ли сделать устройство, которое соединяло бы  антенну \n\t\tс землёй только в момент удара молнии, и при этом не оказывало влияния \n\t\tв остальное время?\n\n\t\tМожно, и устройство это называется искровой разрядник. На рисунке~\\infig[vintagearrester] пример \n\t\tразрядника для электрооборудования конца 19 века:\n\n\t\t\\placefigure[here][vintagearrester]{Искровой разрядник для защиты линий электропередач.\n\t\t\tИллюстрация из журнала Western Electrician от 12 апреля 1890 года.\n\t\t\t}{\\externalfigure[vintagearrester.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tИдея защиты проста -- между защищаемым проводником и заземлением в \n\t\tразряднике создаётся минимально допустимый зазор так, чтобы при \n\t\tнормальной работе напряжение не превышало напряжение пробоя зазора. \n\t\tЕсли в защищаемой линии по какой-то причине напряжение возрастёт (из-за \n\t\tудара молнии или из-за всплесков от работы электрооборудования), то в \n\t\tзазоре происходит электрический пробой -- зажигается электрическая дуга, \n\t\tкоторая из-за ионизации газа неплохо проводит ток. Именно эта дуга \n\t\tобеспечивает временное электрическое соединение с землёй и гаснет, \n\t\tесли напряжение понизилось ниже напряжения гашения дуги. \n\n\t\tНо есть две проблемы. Первая -- малопредсказуемое напряжение пробоя \n\t\tразрядника: любое изменение температуры, влажности воздуха, и напряжение пробоя \n\t\tизменилось. Немного коррозии -- напряжение пробоя изменилось. Кривые ручки \n\t\tрегулировщика -- очень сильно изменилось. Второй недостаток более \n\t\tфундаментальный -- напряжение, при котором происходит пробой, и \n\t\tнапряжение, при котором дуга гаснет, отличаются. Причём напряжение \n\t\tзажигания дуги ещё зависит от скорости нарастания напряжения. \n\t\tГрафик на рисунке~\\infig[arresters_graph] как раз показывает \"горб\" -- пока разрядник не \n\t\tсработал, напряжение успевает вырасти, затем зажигается дуга, и \n\t\tнапряжение падает. Синим цветом показан график напряжения при защите \n\t\tваристором.\n\n\t\t\\placefigure[here][arresters_graph]{Работа ограничителей перенапряжения различных типов\n\t\t\t}{\\externalfigure[arresters_graph.svg][width=\\textwidth]}\n\n\n\t\tЕсли первый недостаток получилось побороть, заключив разрядник в \n\t\tгерметичную колбу, заполненную заранее приготовленной смесью газов, то \n\t\tсо вторым ничего поделать не получилось. Да, разными ухищрениями можно \n\t\tуменьшить разницу между напряжением пробоя и напряжением, когда дуга \n\t\tгаснет, но не радикально. Причём напряжение гашения должно быть ВЫШЕ \n\t\tнапряжения источника питания (*с оговорками). Иначе может получиться \n\t\tнеприятная ситуация, когда разряд молнии пробил разрядник и ушёл в \n\t\tземлю, но дуге уже не даёт погаснуть генератор, питающий линию. \n\t\tИ дуга в разряднике будет гореть, пока кто-то из них не сломается. \n\t\t\n\t\tНа рисунке~\\infig[rb5] разрядник РБ-5 отечественного производства из аппаратуры \n\t\tсвязи -- колба герметична и заполнена инертным газом.\n\n\t\t\\placefigure[here][rb5]{Разрядник РБ-5 производства СССР.\n\t\t\t}{\\externalfigure[rb5.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tВ принципе, до широкого распространения полупроводниковых приборов \n\t\t(где-то до середины 1960\\high{х}) защита в виде разрядников всех устраивала. \n\t\tПри должном запасе прочности изоляции, кратковременный всплеск \n\t\tнапряжения на пару кВ (пока не сработает разрядник) большая часть \n\t\tаппаратуры могло вынести. Но потом в широкий обиход вошли полупроводниковые \n\t\tустройства, для которых даже небольшое кратковременное повышение напряжения \n\t\tозначало смерть. \n\n\t\tРазрядники применяются до сих пор и очень широко. Причём разрядники \n\t\tвыпускаются огромным ассортиментом на все случаи жизни, от маленьких \n\t\tдля защиты линий связи до огромных для зашиты линий электропередач. \n\t\tНа рисунке~\\infig[phonearresters] изображены разрядники в плате мини-АТС (цилиндрические с \n\t\tторговой маркой производителя EPCOS), для защиты от импульсов высокого \n\t\tнапряжения, которые могут оказаться в телефонной линии:\n\n\t\t\\placefigure[here][phonearresters]{Цилиндрические элементы на плате -- искровые разрядники, производства компании EPCOS\n\t\t\t}{\\externalfigure[phonearresters.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Полупроводники защищают полупроводники}]\n\n\t\tНа замену разрядникам в деле защиты линий электропередач и линий связи пришли варисторы. Это особый тип \n\t\tрезисторов, сопротивление которых зависит от приложенного напряжения. \n\t\tНа рисунке~\\infig[VIcurve] изображена Вольт-амперная характеристика, она показывает \n\t\tзависимость тока через прибор и приложенного напряжения.\n\n\t\t\\placefigure[here][VIcurve]{Вольт-амперная характеристика (ВАХ) варистора\n\t\t\t}{\\externalfigure[VIcurve_MOV.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tТо есть они ведут себя примерно как разрядники. Если напряжение ниже \n\t\tпорогового -- их сопротивление велико, есть только мизерный ток утечки. \n\t\tЕсли напряжение превышает пороговое, то варистор довольно сильно меняет \n\t\tсвоё сопротивление, начиная хорошо проводить ток. В отличие от \n\t\tразрядника, возвращается в исходное состояние с высоким сопротивлением, \n\t\tстоит лишь напряжению опуститься ниже порогового. В итоге напряжение на \n\t\tконтактах варистора получается относительно стабильным, повышение \n\t\tнапряжения он компенсирует увеличением тока через себя, что не даст \n\t\tнапряжению расти.\n\t\t\n\t\tЧисто технически, варистор представляет собой таблетку спечённой \n\t\tкерамики из вещества, которое обладает свойством полупроводника, \n\t\tнапример, гранул оксида цинка в матрице из смеси оксидов металлов, \n\t\tпоэтому его и называют MOV -- Metal Oxide Varistor. Гранулы создают \n\t\tогромное количество p-n переходов, проводящих ток в одном направлении. \n\t\tНо так как их образуется много и в случайном порядке, для выпрямления \n\t\tтока они бесполезны. Свойство устраивать электрический пробóй при \n\t\tпревышении определённого напряжения (а электрический пробой p-n перехода обратим) \n\t\tоказалось очень кстати. Регулируя толщину таблетки, можно добиться \n\t\tдостаточно стабильного порогового напряжения при производстве. \n\t\tА увеличивая объём шайбы, можно увеличить максимальную энергию импульса, \n\t\tкоторый способен поглотить варистор. \n\t\t\n\t\tВаристор получился не идеальным, поэтому он не заменил, а лишь дополнил \n\t\tразрядники. За огромный плюс -- отсутствие разницы между напряжением \n\t\tпробоя и напряжением восстановления, варисторам прощают токи утечки, \n\t\tограниченный ресурс (после некоторого количества срабатываний может \n\t\tпотерять характеристики), достаточно крупные габариты при скромных допустимых \n\t\tэнергиях разряда. График напряжения в цепи с варистором на фоне всплесков изображён на рисунке~\\infig[varistorwork].\n\n\t\t\\placefigure[here][varistorwork]{Принцип работы ограничителя перенапряжения -- варистора\n\t\t\t}{\\externalfigure[varistorwork.svg][width=\\textwidth]}\n\n\n\t\tВаристор, от тяжелой работы по поглощению всплесков напряжения может со временем деградировать,\n\t\tустроив короткое замыкание. На этот случай необходимо предусмотреть защиту, в виде предохранителя. Большие \n\t\tмогучие варисторы на DIN рейку для защиты силовых линий часто содержат \n\t\tв себе дополнительную встроенную защиту, реагирующую на перегрев. На рисунке~\\infig[varistorinside] начинка варистора \n\t\tв щиток от IEK.\n\n\t\t\\placefigure[here][varistorinside]{Внутренности ограничителя перенапряжений ОПС-1\n\t\t\tот компании IEK.\n\t\t\t}{\\externalfigure[varistorinside.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\t\n\t\tВидно саму таблетку варистора (синего цвета). К ней присоединены \n\t\tэлектроды и подпружиненный флажок опирается на электрод, припаянный \n\t\tлегкоплавким припоем. Если варистор нагревается свыше разумного (неважно, \n\t\tот пришедшего импульса с молнии, или по причине деградации), то \n\t\tприпой плавится, электрод отсоединяется, разрывая цепь, и пружина \n\t\tопускает флажок, показывая неисправность варистора. Если защиты не \n\t\tпредусмотреть, неконтролируемый нагрев варистора может устроить пожарчик. \n\t\t\n\t\tВаристоры небольших размеров можно встретить во множестве электронных \n\t\tустройств для защиты от случайно пришедших по сети всплесков высокого \n\t\tнапряжения. В большинстве удлинителей, именующих себя \"сетевыми фильтрами\", \n\t\tвся фильтрация сводится к наличию пары варисторов внутри. На рисунке~\\infig[pwrcords] можно \n\t\tразглядеть варисторы (синего цвета) в разных удлинителях.\n\n\t\t\\placefigure[here][pwrcords]{Неисправные удлинители (именуемые \"сетевыми фильтрами\").\n\t\t\t}{\\externalfigure[pwrcords.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Защита для самых нежных}]\n\t\tПомимо варисторов и разрядников есть ещё одни устройства защиты -- полупроводниковые \n\t\tсупрессоры (TVS-transient voltage suppressor), они же TVS-диоды, они же \n\t\tполупроводниковые ограничители напряжения. Это специально спроектированные \n\t\tдиоды, которые работают на обратной ветви вольт-амперной характеристики \n\t\t(да, той самой, где происходит обратимый электрический пробой у варисторов). \n\t\tФизически они выполняют ту же самую функцию, что и остальные устройства \n\t\tзащиты -- не проводят ток, если напряжение в норме, и начинают проводить \n\t\tток, если напряжение почему-то превысило допустимое значение, тем самым \n\t\tвыполняя роль ограничителя.  На фото довольно крупный экземпляр, они \n\t\tбывают совсем миниатюрные:\n\n\t\t\\placefigure[here][]{Полупроводниковые супрессоры P6KE18CA двунаправленные,\n\t\t\tнапряжение ограничения 25 Вольт. (Классификационное напряжение 18 Вольт, при нём ток утечки составит 1 мА).\n\t\t\tСпособен рассеивать \\unit{600 watt}, но только в импульсе 10/1000.\t\t\t\n\t\t\t}{\\externalfigure[TVS.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\n\t\tПолупроводниковые ограничители напряжения прекрасны почти всем, кроме \n\t\tодного -- величина энергии импульса, который они способны ограничить, \n\t\tпоглотив излишки, очень мала. Создание на их базе защиты, способной хоть \n\t\tкак-то сравниться по характеристикам с разрядниками или варисторами, будет \n\t\tслишком дорогой. Поэтому они нашли применение там, где нужна компактная \n\t\tзащита самой нежной и чувствительной электроники от небольших по мощности \n\t\tвсплесков, например, от статического электричества. Будьте уверены -- в \n\t\tвашем телефоне все контакты, что ведут внутрь (USB, наушники) защищены \n\t\tмаленькими TVS диодами, которые не позволяют напряжению на этих контактах \n\t\tпревысить \\unit{5 volt}, даже если вы случайно \"щёлкнете\" по ним \n\t\tэлектричеством, снимая свитер.\n\t\t\n\t\tЭтот раздел был добавлен для полноты, в энергетике TVS диоды не \n\t\tприменяются, и вы можете встретиться с ними только как с компонентом \n\t\tэлектронной техники. \n\t\\stopsubject\n\t\n\t\\startsubject[title={Концепция зональной защиты}]\n\t\tНетерпеливый читатель захочет спросить: можно ли поставить в электрощиток на вводе в дом универсальное устройство \n\t\tзащиты от импульсных перенапряжений, и не знать проблем? К сожалению -- нет. \n\n\t\tХотя бы потому, что даже если вы подавили все нежелательные всплески на \n\t\tвходе в дом, можно повторно словить их проводкой внутри здания, например, \n\t\tкогда ток разряда молнии будет следовать от громоотвода в землю где-то \n\t\tза стенкой -- электромагнитное поле столь мощное, что в любом проводнике \n\t\tнаведёт импульс тока. Или, например, что в сеть импульс повторно проникнет \n\t\tчерез телефонный аппарат, придя по телефонной линии. Поэтому процесс \n\t\tпостроения защиты усложняется -- нужно анализировать все пути проникновения \n\t\tэлектромагнитного импульса от молнии внутрь защищаемого объекта.\n\n\t\tЧтобы не оснащать каждое устройство в здании полным комплектом  \n\t\tзащиты от прямого попадания молнии (это было бы слишком дорого), придумали \n\t\tконцепцию зональной защиты.  Объект, \n\t\tэлектрическая начинка которого защищается от повреждения молнией, \n\t\tразделяется на зоны, согласно степени воздействия молнией. Все линии \n\t\t(силовые, канала связи), переходящие из зоны в зону, на границе зон оснащаются \n\t\tустройствами защиты соответствующего класса. Проще понять это на абстрактном примере дома:\n\t\n\t\t\\placefigure[here][lpz]{Пояснение принципа разделения на зоны\n\t\t\t}{\\externalfigure[LPZ.svg][width=\\textwidth]}\n\n\n\t\n\t\tLPZ --- lightning protection zone -- зона защиты от молнии.\n\n\t\t\\startitemize\n\t\t\\item Зона 0а -- это зона, куда непосредственно может ударить молния. \n\t\tВ проводнике может оказаться полный ток молнии\n\n\t\t\\item Зона 0b -- это зона, куда молния напрямую уже не ударит, но в \n\t\tпроводнике может оказаться частичный ток молнии -- как из-за \n\t\tэлектромагнитного поля, так и просто из-за пробоя изоляции.\n\n\t\t\\item Зона 1 -- это зона, где может появиться только наведённый молнией ток.\n\n\t\t\\item Зона 2,3,4 и т.д. -- зона, где наведённый молнией ток ослаблен и меньше, \n\t\tчем в вышестоящей зоне. Зон может быть сколь угодно много, как в матрёшке.\n\t\t\\stopitemize\n\n\n\t\tТо есть, при переходе из зоны в зону, электромагнитный импульс \n\t\tмолнии ослабевает, в том числе из-за устройств защиты на границах зон, \n\t\tи за счёт экранирования и ослабления в пространстве. Например, бетонная \n\t\tстенка с заземлённой арматурой внутри может служить таким экраном. \n\t\tЗоны обычно разделяются по естественным препятствиям -- стена, корпус \n\t\tшкафа, корпус прибора и т.д.\n\n\t\tУстройства защиты также разделили на классы.\\footnote{Класс -- это \n\t\tпараметры испытаний. Если устройство проходит испытания, то оно соответствует\n\t\tзаявленному классу. Производитель может произвести испытания сразу на соответствие\n\t\tнескольким классам, тогда может быть заявлено, что устройство например II+III класса.} \n\t\tКогда понятно деление на зоны, достаточно взять из каталога \n\t\tустройство соответствующего класса.\n\t\t\n\t\t\\startitemize[packed]\n\t\t\\item Класс I (B) -- это устройства, способные выдержать частичный ток молнии \n\t\t(зона 0), и они предназначены для установки на вводном щите. (где зона 0 переходит в зону 1)\n\n\t\t\\item Класс II (C) -- это устройства, способные выдержать меньший ток, чем \n\t\tустройство класса I, но они дешевле и напряжение, до которого они срежут \n\t\tимпульс, ниже. Предназначены для установки на распределительном щите. \n\t\t(Как раз, где  зона~1 переходит в зону~2)\n\n\t\t\\item Класс III (D) -- это устройства, способные выдержать импульс ещё \n\t\tменьшей величины, чем класс II, но зато срезающие импульс почти \n\t\tполностью. Они предназначены для установки уже на щит конечного потребителя. \n\t\tМногие грамотно спроектированные устройства имеют подобную защиту уже внутри себя.\n\t\t\\stopitemize\n\n\t\tПочему бы не ставить везде устройства защиты  класса I? А просто потому, \n\t\tчто установка устройства класса I там, где с лихвой хватит класса III, \n\t\tнапример, у конечного потребителя -- неоправданный перерасход бюджета. \n\t\tЭто как строить полностью укомплектованную пожарную часть там, где \n\t\tдостаточно поставить огнетушитель. Кроме того, чем брутальнее и мощнее \n\t\tустройство защиты, тем больше величина напряжения импульса, который \n\t\tпросачивается через неё в потребителя. (тем выше напряжение ограничения, \n\t\tсм картинку выше)\n\n\t\t\\placefigure[here][arrestercacade]{Пояснение различных типов (классов) УЗИП.\n\t\t\t}{\\externalfigure[arrestercacade.svg][width=\\textwidth]}\n\n\t\tНо если хочется всё и сразу, существуют комбинированные устройства, \n\t\tнапример, класс I+II которые соответствуют параметрам сразу нескольких \n\t\tклассов, но за такую универсальность производитель попросит дополнительных \n\t\tденег. \n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Стандартная молния}]\n\t\tКаждый удар молнии уникален по своим характеристикам. Но устройства \n\t\tзащиты нужно как-то тестировать, сравнивать, разрабатывать, поэтому \n\t\tпришлось договариваться о некоторых характеристиках электромагнитного \n\t\tимпульса, который наводит молния. На лицевой панели устройств \n\t\tзащиты, а также в документации можно увидеть (поглядите маркировку на \n\t\tраспиленном УЗИПе от IEK на фото выше):\n\n\t\t\\startitemize[n]\n\t\t\t\\item Пиковое значение тока, который проходит через прибор без его повреждения, \n\t\t\tв тысячах ампер (кА). Например, \\unit{50 kilo ampere} -- означает, что \n\t\t\tпиковый ток в импульсе достигает \\unit{50000 ampere}. \n\t\n\t\t\t\\item Запись о длительности импульса, в микросекундах. Она указывается \n\t\t\tчерез дробь. Например, 10/350 означает, что импульс нарастает до \n\t\t\tмаксимального значения тока за 10 микросекунд, а потом плавно спадает до \n\t\t\tнуля за 350~микросекунд. Или, например, 8/20. (10/350 -- длинный и мощный \n\t\t\tимпульс, характерный для прямого попадания разрядом, а 8/20 -- короткий, \n\t\t\tболее характерный наведённому от молнии неподалёку)\n\n\t\t\t\\item Рабочее напряжение. Это нормальное напряжение в линии, к которой \n\t\t\tподключается защита.\n\n\t\t\t\\item Напряжение ограничения, в вольтах. Это величина остаточного напряжения \n\t\t\tимпульса на клеммах устройства (позже укажу, почему это важно), до \n\t\t\tкоторого устройство защиты сможет его уменьшить.\n\n\t\t\t\\item Класс устройства (см. часть про зональную концепцию).\n\n\t\t\\stopitemize\n\n\t\tСтоит отметить, что даже многолетняя собранная статистика не исключает, \n\t\tчто конкретно вы не согрешили настолько, что по вам ударит аномально \n\t\tмощная молния, но вероятность этого весьма низкая. (Например МЭК 62305-1 \n\t\tсчитает, что даже по самым отъявленным грешникам молнии с зарядом более \n\t\t300~Кл выпускаются менее чем в 1\\% случаев.)\n\n\t\tНа рисунке~\\infig[LPL] наглядно показано распределение количества молний по току\n\t\tразряда, и уровни защиты, с указанием зоны покрытия. \n\n\t\t\\placefigure[here][LPL]{Пояснение уровней защиты LPL по ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010. Иллюстрация по мотивам \n\t\t\tруководства Lightning protection guide от компании OBO BETTERMANN.\n\t\t\t}{\\externalfigure[LPL.svg][width=\\textwidth]}\n\n\n\t\tТак как процесс предсказания тока у молнии, которая ударит в объект в \n\t\tбудущем сродни процессу предсказания курса биткоина (то есть гадание), \n\t\tто были введены разные уровни защит от молний. Картинка~\\infig[LPL]  наглядно \n\t\tпоказывает, как они соотносятся. Необходимый уровень защиты выбирается \n\t\tсогласно оценке рисков ущерба от попадания молнии. Очевидно, что если \n\t\tдля защиты оборудования мачты связи экономически целесообразно сделать\n\t\tзащиту хотя бы от 99\\% случаев попаданий молнии (то есть, прорвётся одна молния из сотни),\n\t\tто для газоперекачивающей станции может быть мало и 99,9\\% защиты (прорвётся одна из тысячи).\n\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Портим всё, забыв про мелочи}]\n\t\tОписанное выше актуально для сферического коня в вакууме. В реальной \n\t\tжизни есть огромное количество тонкостей, которые опускаются для \n\t\tупрощения, но рано или поздно дадут о себе знать. Вот примеры некоторых из них:\n\t\t\n\t\t{\\it 1. Собственная индуктивность и сопротивление проводников. }\n\t\t\n\t\tОтрезок провода длиной 1 метр обладает индуктивностью примерно 1 мкГн и \n\t\tненулевым сопротивлением.\\footnote{ГОСТ Р МЭК 61643-12--2011 п6.1.3} \n\t\tА значит, при высоких темпах нарастания тока \n\t\t(а для молний они как раз характерны \\footnote{При скорости подъёма тока \n\t\tв импульсе \\unit{1 kilo ampere per microsecond} индуктивность одного метра \n\t\tпроводника даст падение напряжения примерно \\unit{1 kilovolt}}) лишний запас провода может свести \n\t\tсмысл защиты к нулю. Многие производители в своих руководствах явно \n\t\tуказывают, что длина проводников от линии к клеммам устройства защиты \n\t\tдолжны быть максимально короткой, и в сумме не превышать \\unit{0,5 meter}. \n\t\tНа рисунке~\\infig[lengthaffect] показано, как лишние 2 метра проводника\n\t\tвлияют на конечное напряжение ограничения. Если УЗИП  срезает пришедший \n\t\tимпульс до величины \\unit{1,5 kilo volt}, то на проводниках падает \n\t\tдополнительно \\unit{2 kilo volt}, и в итоге в нагрузку придёт импульс \n\t\tнапряжением \\unit{3,5 kilo volt}.\n\t\t\n\t\tВесьма изящным способом для уменьшения влияния проводников является \n\t\t V-образное подключение, что изображено на рисунке~\\infig[lengthaffect].\n\n\t\t\\placefigure[here][lengthaffect]{Влияние длины проводников при подключении УЗИП на степень ограничения перенапряжений\n\t\t\t}{\\externalfigure[lengthaffect.svg][height=0.6\\textheight]}\n\n\t\t\n\t\tНекоторые производители для удобства монтажа  предусматривают \n\t\tдвойные клеммы, например, как на устройстве с  рисунка~\\infig[uzp-220] (отечественное кстати).\n\n\t\t\\placefigure[here][uzp-220]{Устройство защиты УЗП-220 производства компании \"Тахион\".\n\t\t\tиллюстрация взята с сайта производителя \\hyperlink{https://tahion.spb.ru}\n\t\t\t}{\\externalfigure[uzp-220.png][width=\\textwidth]}\n\n\n\t\t\n\t\t{ \\it 2. Сопротивление играет роль}\n\t\t\n\t\tПри токе разряда молнии в \\unit{50 kilo ampere}, на проводнике с \n\t\tсопротивлением в \\unit{0,1 Ohm} при протекании тока создастся разница \n\t\tнапряжения в \\unit{5 kilo volt}. Поэтому УЗИП следует подключать \n\t\tмаксимально толстым проводником, не менее \\unit{6 square millimeter}, \n\t\tдаже если сама по себе линия 2,5 или даже \\unit{1,5 square millimeter}. \n\t\tЕсли вы подключили УЗИП V-образно как на фото выше, то толстым у вас \n\t\tостанется только заземляющий проводник.\n\t\t\n\t\t{ \\it 3. Устройства защиты без согласования бесполезно соединять параллельно}\n\t\t\n\t\tМожет закрасться мысль, что если параллельно поставить несколько \n\t\tустройств защиты, то мы получим мегазащиту. Но это так не работает. \n\t\tКогда по линии прилетит импульс -- то первым сработает кто-то один, и \n\t\tпримет на себя весь удар. Чтобы каскад из защит работал согласованно, и \n\t\tпо мере необходимости в дело поглощения импульса подключались все более \n\t\tи более мощные устройства, они должны согласоваться специальными дросселями. \n\t\tНо так как расчет такого каскада задача непростая, то и устройства \n\t\tсогласования в каталогах производителей УЗИП найти крайне трудно. \n\t\tПроизводитель  стал выпускать комбинированные устройства, согласуя их \n\t\tвнутри сам. То есть, вместо установки рядом УЗИП II и УЗИП III класса \n\t\tнужно взять готовое устройство II+III класса.\n\t\t\n\t\t{ \\it 4. Ставим автомат вместо предохранителя}\n\t\t\n\t\tЕсли вы внимательно прочитаете документацию на устройства защиты от \n\t\tимпульсных перенапряжений, то увидите, что многие производители требуют установку \n\t\tпредохранителей для защиты от короткого замыкания -- если устройство \n\t\tвыйдет из строя, оно может устроить короткое замыкание защищаемой линии \n\t\tна землю. И при таком сценарии лучше, если сгорит предохранитель и \n\t\tотключит устройство защиты от линии, чем это сделает вводной автомат, \n\t\tобесточив нагрузку. Но см. п.1 -- глупо сначала добиваться минимальной \n\t\tиндуктивности проводников, чтобы затем воткнуть автоматический \n\t\tвыключатель, внутри которого  электромагнитный расцепитель в виде \n\t\tкатушки индуктивности. В итоге автоматический выключатель будет \n\t\tработать как дополнительные виртуальные несколько метров провода (см п.1), \n\t\tувеличивая напряжение импульса, дошедшего в нагрузку. И именно поэтому \n\t\tкрайне желательно использовать именно предохранители. (Стоит ещё принять во внимание\n\t\tопасность, что импульс тока в 10-50-\\unit{100 kilo ampere} \n\t\tвызовет спекание контактов в автомате)\n\t\t\n\t\t{ \\it 5. УЗИП на базе варисторов имеют ток утечки}\n\t\t\n\t\tОн небольшой, но при этом не нулевой. И тут здравый смысл отходит на \n\t\tвторой план перед электросетевой компанией, которая имеет своё мнение \n\t\tна то, где должно быть установлено УЗИП. Так что может получиться так, \n\t\tчто УЗИП вы поставите после счётчика. Но так как счётчик -- собственность \n\t\tэлектросетевой компании, можете делать кулфейс, когда он сгорит после грозы,  \n\t\t и вам придут его менять.\n\t\t\n\t\t{ \\it 6. Отсутствие контроля}\n\t\t\n\t\tПредставьте, что вы оснастили УЗИПами электрощит, который питает \n\t\tметеостанцию в безлюдном месте. Рядом прошла гроза, УЗИПы выполнили свою \n\t\tфункцию, спасли начинку станции от повреждения, но погибли сами -- их \n\t\tотключила защита. И получается ситуация, когда станция нормально работает, \n\t\tно при этом не имеет защиты, и следующая гроза может вывести её из строя. \n\t\tИменно от таких неприятных ситуаций существуют УЗИП с контактами, \n\t\tкоторые размыкаются/замыкаются, когда защита выходит из строя (например, \n\t\tна фото~\\infig[uzp-220] УЗП-220 это контакты 4 и 5). В таком случае умерший УЗИП может \n\t\tподать сигнал в систему диспетчеризации, что пора высылать монтажника \n\t\tдля замены защиты.\n\n\t\\stopsubject\n\n\t\\startsubject[title={Практика.}]\n\t\tДочитавший до этого места наверняка уже задался вопросом -- а зачем мне \n\t\tнадо УЗИП и как его включать? Переходим к конкретике.\n\t\t\n\t\tЕсли вы живете в частном доме и электричество в дом поступает по \n\t\tвоздушной линии электропередач, то вам требуется УЗИП, причём класса I. \n\t\tВ некоторых случаях может хватить и II класса, но тут уже  очень много \"но\".\n\t\tЕсли вы живете в многоквартирном доме, все инженерные системы которого в \n\t\tпорядке, то УЗИП  не является устройством первой необходимости, но \n\t\tхуже не станет, если в щит вы добавите УЗИП класса II. Типовая схема \n\t\tиспользования УЗИПов изображена на рисунке~\\infig[arresteruse].\n\n\t\t\\placefigure[here][arresteruse]{Пример применения УЗИП\n\t\t\t}{\\externalfigure[arresteruse.svg][width=\\textwidth]}\n\n\n\t\tВвод слева. УЗИПы класса I располагаются сразу после вводного автомата \n\t\t(ну или после электросчётчика, если электросетевая компания так желает) по \n\t\tодному на каждую фазу.  Видно повторное заземление, и TN-C превращается \n\t\tв TN-C-S.  Без заземления УЗИП не работает -- куда ему отводить энергию \n\t\tимпульса, кроме как в землю?\n\t\t\n\t\tВнутри здания на промежуточном щите, например, этажном, используются \n\t\tУЗИП класса II, которые подавят то, что смогло пройти через УЗИПы на \n\t\tвводе. Обратите внимание -- между N и PE стоит УЗИП, специально для \n\t\tэтого предназначенный, так как в норме напряжение между N и PE невелико.\n\t\t\n\t\tНу и, наконец, рядом с потребителем ставится УЗИП класс III. У хорошо \n\t\tспроектированных устройств, внутри уже есть защита от перенапряжений, которая предусмотрена производителем.\n\t\\stopsubject\n\n\\stopchapter\n\n\\startchapter[title={Осторожно, подделки!}]\n\n\n\tУвы, устройства защиты для применения в быту и промышленности тоже \n\tподделывают. Причём подделывают всё, не только дорогие импортные изделия, \n\tно и даже самые бюджетные, про которые подумаешь «ну вот их-то подделывать \n\tсмысла нет». Себестоимость подделки должна быть ниже оригинала, и жулики \n\tсоздают изделие путём упрощения, которое внешне похоже на оригинал, и как-то \n\tработает, но не удовлетворяет требованиям стандартов. К счастью, у меня \n\tесть пример, на рисунке~\\infig[fake] оригинальный выключатель и поддельный.\n\n\t\\placefigure[here][fake]{Слева оригинальный автоматический выключатель, справа поддельный.\n\t\t\t}{\\externalfigure[fake.jpg][width=\\textwidth]}\n\n\tЧто в подделке не так?\n\n\t\\startitemize [n]\n\n\t\t\\item Вместо биметаллической пластинки теплового расцепителя просто кусок \n\t\tжести. Автоматический выключатель не сработает ни при двукратном, ни при пятикратном \n\t\tпревышении номинального тока. Заодно выкинули регулировочный винт, \n\t\tкоторым на заводе подстраивают тепловой расцепитель для попадания в допуск -- \n\t\tв подделке нет расцепителя, настраивать нечего.\n\n\t\t\\item Выкинули половину пластин из дугогасящей камеры, сами пластины тоньше. \n\t\tНи о какой отключающей способности в \\unit{4,5 kilo ampere} речь не идёт.\n\n\t\t\\item Выбросили теплоизолирующий вкладыш от прогара вбок.\n\n\t\t\\item Электромагнитный расцепитель условный, вместо 5,5 витка в оригинале, \n\t\tв подделке сделали 3,5 витка проводом потоньше. Это сделано, чтобы при \n\t\tкоротком замыкании он хоть как-то отключился (вдруг кто решит кустарно \n\t\tпроверить), но ни о каком попадании в допуск речи нет, хорошо, если он \n\t\tсработает при $30 \\times I\\low{ном}.$\n\n\t\t\\item Разница в материалах, даже на фото видно отличие в гальванических \n\t\tпокрытиях клемм, у подделки покрытие попроще, лишь бы не заржавело до \n\t\tпродажи, ни о каком сроке службы речь не идёт. Собственно, подделка и \n\t\tсгорела раньше времени из-за нагрева в клемме или контактной паре. Сама \n\t\tконтактная пара не имеет ни покрытий, ни специальных напаек для низкого \n\t\tпереходного сопротивления.\n\n\t\\stopitemize \n\n\tДаже не нужно нагонять жути, рассказывая о последствиях установки таких \n\t«изделий» -- они не выполняют свою основную функцию, и сами могут \n\tстать источником проблем.\n\n\tКак отличить поддельное изделие от оригинала? Можно, конечно, написать \n\tцелую инструкцию по разглядыванию незначительных отличий во внешнем \n\tвиде, но это всё не имеет смысла. Подделки меняются, у одной партии \n\tкривая заклёпка, а  другую выдаёт лишняя точка в маркировке. \n\tПоэтому рекомендация простая -- не покупайте устройства где попало. \n\tВ хозяйственных магазинах, в лотках на рынке, в ларьке на остановке -- \n\tв таких местах всегда есть шанс нарваться на подделку. Определитесь с \n\tпроизводителем, посмотрите на его  сайте, кто и где является его официальным \n\tдилером, и покупайте там. В таком случае цепочка поставки понятна и \n\tкрупный торговец, потративший время на получение заветного статуса, не \n\tсильно заинтересован в продаже подделок.\\footnote{Хотя мы помним классику:\n\tкапитал боится отсутствия прибыли или слишком маленькой прибыли, как \n\tприрода боится пустоты. Но раз имеется в наличии достаточная прибыль, \n\tкапитал становится смелым. Обеспечьте 10 процентов, и капитал согласен \n\tна всякое применение, при 20 процентах он становится оживлённым, при 50 \n\tпроцентах положительно готов сломать себе голову, при 100 процентах он \n\tпопирает все человеческие законы, при 300 процентах нет такого преступления, \n\tна которое он не рискнул бы, хотя бы под страхом виселицы.---Томас Джозеф Даннинг}\n\n\n\\stopchapter\n\n\\startchapter[title={Дополнительное чтение.}]\n\n\tДля расширения и углубления своих знаний рекомендую следующие источники, \n\tпомимо нормативных документов:\n\n\tК главе про предохранители:\n\n\t\\startitemize [n, packed]\n\t\\item Книга К.К. Намитоков, Р.С. Хмельницкий, К.Н.Аникеева. Плавкие \n\tпредохранители. М.: Энергия 1979.\n\n\t\\item ГОСТ Р 50339.0-2003 (МЭК 60269-1-98) Предохранители плавкие низковольтные. \n\tЧасть 1. Общие требования\n\t\\stopitemize\n\n\tНа английском языке:\n\t\\startitemize [n, packed]\n\t\\item Замечательная статья Артура Стила в журнале Electronic World 1965 \n\tгода про правильный подбор предохранителей: \n    \\hyperlink{https://www.rfcafe.com/references/electronics-world/selecting-proper-fuse-august-1965-electronics-world.htm}\n\n\t\\item Простое и доступное руководство по предохранителям \"fuseology\", там есть \n\tвсё и по расчётам, и по устройству предохранителей. \n\t\\hyperlink{http://www.cooperindustries.com/content/dam/public/bussmann/Electrical/Resources/technical-literature/bus-ele-br-10757-fuseology.pdf}\n\t\\stopitemize\n\n\tК главе про выключатели дифференциального тока:\t\n\t\\startitemize [n, packed]\n\t\\item В.К. Монаков УЗО. Теория и практика Москва, Издательство \"Энергосервис\", 2007 г.\n\n\tКнижка шикарная в своей полноте и довольно простом языке изложения. \n\tАвтор -- директор компании АСТРО-УЗО (uzo.ru) - отечественного разработчика и производителя УЗО. \n\n\t\\item \\hyperlink{http://www.uzo.ru/books/normative-document/} Выжимка нормативных \n\tдокументов, имеющих отношение к УЗО. Там же есть ещё один документ \n\tзаслуживающий внимания \\hyperlink{http://www.uzo.ru/books/uzo.pdf}\n\t\\stopitemize\n\n\tК главе про устройства защиты от импульсных перенапряжений:\n\t\\startitemize [n, packed]\n\t\\item Прежде всего нормативная документация. Говорим: Окей, гугл, \n\t\"Устройство молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций: \n\tСборник документов. Серия 17. Выпуск 27\" и внимательно изучаем, в сборнике \n\tсобраны нормативные документы: Инструкция по устройству молниезащиты зданий \n\tи сооружений (РД 34.21.122-87) и Инструкция по устройству молниезащиты \n\tзданий, сооружений и промышленных коммуникаций (СО 153-34.21.122-2003), а \n\tтакже отдельно гуглим и смотрим ГОСТ Р МЭК 62305. Он состоит из большого \n\tколичества частей, но ни один блогер в интернете не может быть выше \n\tнормативных требований.\n\n\t\\item Есть прекрасный сайт \\hyperlink{https://zandz.com}  Ребята не только записали вебинары \n\tс приглашёнными специалистами сферы, но и сделали их стенограммы, так что \n\tможно быстро прочитать вместо просмотра видео. Всё это великолепие они \n\tвыложили бесплатно, но потребуется регистрация. За что им почёт и уважение. Видеозаписи \n\tвебинаров лежат у них на ютуб канале и доступны без регистрации, например, \n\tвебинары проф. Базеляна (\\hyperlink{https://www.youtube.com/watch?v=R-KbjRb4Yuw}\n\n\t\\item Неплохая статья на хабрахабре \\hyperlink{https://habr.com/ru/post/188972/}\n\n\t\\item Многие производители выпускают руководства по проектированию -- такая \n\tзавуалированная реклама, где простым языком объясняются основы и заодно \n\tприводятся выдержки из каталога оборудования, которое решает проблему. \n\tНа русском языке есть прекрасное руководство от шнайдер электрик \n    \\hyperlink{https://www.se.com/ru/ru/download/document/MKP-CAT-ELGUIDE-19/}, нас \n\tинтересует раздел J, посвящённый защите от перенапряжений. В нём всё \n\tдовольно просто, наглядно и точно.\n\n\t\\item Если вы владеете английским языком, то фирмы, производящие всё для \n\tмолниезащиты, выпустили замечательные руководства. Конечно с перекосом в \n\tсвою продукцию, но как видите, некоторые иллюстрации я позаимствовал у них.\n\tЭто OBO BETTERMANN lightning protection guide \\hyperlink{https://www.obo.hu/out/media/Blitzschutz-Leitfaden_en.pdf},\n\t  Dehn lightning protection guide \n\t\\hyperlink{https://www.dehn-international.com/sites/default/files/media/files/lpg-2015-e-complete.pdf}\n\t\\stopitemize\n\t\n    Отлично дополняют эту книгу:\n\t\n\t\\placefigure[left][perebaskin]{Обложка книги А.В. Перебаскин. Реальная помощь домашнему электрику.\n\t\t\t}{\\externalfigure[perebaskin.svg][width=0.4\\textwidth]}\n\t\t\t\n\tКнига \"Влезай, не убъёт\" А. В. Перебаскина. В этой книге рассматриваются \n\tвопросы составления проекта, осуществления электромонтажных работ,\n\tзаземления -- все те вопросы, которые не вошли в мою книгу. Я бы сказал эта \n\tкнига -- идеальное дополнение, пересечение и повторения минимальны. \n\tАвтор пишет живым языком и понимает, о чем пишет, в отличии от некоторых блогеров в интернете.\n\n\t\n\tТакже, абсолютно бесплатно,  расширить, углубить свои знания можно на учебном портале IEK Academy \\goto{\\hyphenatedurl{https://academy.iek.group/}}[url(https://academy.iek.group/?utm_source=ebook&utm_medium=organic&utm_campaign=serkov)], где \n\tучебные материалы сгруппированы по темам и предусмотрены контрольные задания. \n\tФормат учебных курсов как текстовый, так и в виде видеороликов, на любой вкус.\n\tКонечно, в практической части рассматривается продукция IEK (а также компаний, входящих в холдинг -- ONI, ITK и другие.), но теоретические \n\tвопросы универсальны для всех производителей. И, что немаловажно, на портале\n\tIEK Academy можно задать технический вопрос и получить на него компетентный (!) ответ.\n\t\n\t\\placefigure[here][iekacademy]{Заглавная страница портала IEK Academy \\goto{\\hyphenatedurl{https://academy.iek.group/}}[url(https://academy.iek.group/?utm_source=ebook&utm_medium=organic&utm_campaign=serkov)]\n\t\t\t}{\\externalfigure[iek_academy.jpg][width=\\textwidth]}\n\t\n%https://academy.iek.group/?utm_source=ebook&utm_medium=organic&utm_campaign=serkov\t\n\n\\stopchapter\n\n\\startchapter[title={Заключение.}]\n\tЕсли, прочитав книгу, вы не узнали для себя ничего нового -- то я, как автор, \n\tбуду рад, что меня окружают столь квалифицированные специалисты. Если вы \n\t узнали для себя что-то новое -- то я буду рад, \n\tчто сделал мир лучше и поделился знаниями. В любом случае автор рад, \n\tкогда его труд читают. Поэтому дайте почитать бумажную книгу друзьям, \n\tпришлите ссылку на электронную версию коллегам, способствуйте максимальному \n\tраспространению знаний.\n\t\n\tЕсли вам понравилось моё творчество -- можете подписаться на меня в удобных вам соцсетях,\n\tсписок которых есть на моем сайте \\goto{https://serkov.su}[url(https://serkov.su/blog/?utm_source=ebook&utm_medium=organic&utm_campaign=serkov)]. Так точно не упустите, когда я опубликую что-то новенькое\n\tв области техпросвета. Также на моем сайте есть форма, через которую звонкой\n\tмонетой можно отблагодарить автора и поучаствовать в будущих творческих проектах.\n\n\tКнига создана полностью с использованием только свободного программного обеспечения: \n\tоперационная система Linux, пакеты для работы с графикой GIMP и inkscape, офисный пакет \n\tLibreOffice. Верстка осуществлена в системе ConTeXt. Рисунки и фотографии -- автора.\n\tВариант обложки был выбран читателями в голосовании в телеграм-канале автора.\n\\stopchapter\n\\startTEXpage\n    \\externalfigure[Book_backside.svg][width=\\paperwidth, height=\\paperheight]\n \\stopTEXpage\n\\stoptext \n\n\n\n\n\n\n%Чтобы отключить верхние и нижние колонтитулы на определенной странице, \n%используйте команду\\noheaderandfooterlines, которая действует исключительно \n%на странице, на которой она расположена. Если мы хотим удалить только номер \n%страницы на определенной странице, мы должныиспользовать команду\\page[blank].\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n%Level Numbered sections Unnumbered sections\n%1 \t\t\\part\n%2\t\t\\chapter\t\t\t\\title\n%3\t\t\\section\t\t\t\\subject\n%4\t\t\\subsection\t\t\t\\subsubject\n%5\t\t\\subsubsection\t\t\\subsubsubject\n%6\t\t\\subsubsubsection\t\\subsubsubsubject\n\n%\\footnote\n\n%Общий инструмент для написания списков в ConTEXt - это среда\\itemize, синтаксис которойследующий:\\startitemize[Options][Configuration] ... \\stopitemize\n\n\n%\\startnarrower[..,...,..]... \\stopnarrower...n*leftn*middlen*right\n%\\note[ref]\n\n%$математика$\n\n\n"
  }
]