Современная электроника №3/2025

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 46 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 3 / 2025 Контроллер мониторинга электропроводки в помещении Данная статья является продолжением темы, начатой в статье «Мониторинг состояния шлейфов силовой и осветительной электропроводки в помещении», опубликованной в журнале «Современные технологии автоматизации» (СТА), № 3, 2024 г. [1]. В работе были подробно рассмотрены концепция и методы реализации системы мониторинга состояния шлейфов электропроводок в помещении с целью своевременного обнаружения коротких замыканий и перегрузок в подключённых нагрузках с последующим быстродействующим обесточиванием аварийных шлейфов. Настоящая статья посвящена описанию характеристик конкретного реализованного габаритного прототипа устройства. Валерий Жижин Введение Напомним, что одной из самых частых причин пожаров в квартирах и промышленных помещениях явля­ ется возгорание электропроводки. Воз­ горание электропроводки может воз­ никать по нескольким причинам: ● использование старых шлейфов электропроводки и автоматических выключателей приводит к коротко­ му замыканию (далее – КЗ) и к на­ греву компонентов шлейфов; ● наличие слабых контактов соедине­ ний приводит к перегреву изоляции шлейфов; ● длительная перегрузка в электро­ сети или некачественное обору­ дование также приводит к недо­ пустимому нагреву шлейфов и распределительных коробок. Указанные деструктивные факто­ ры могут привести к воспламенению даже после срабатывания автоматов защиты и УЗО. Наибольшую пожа­ роопасность представляет короткое замыкание в шлейфе. Вероятность воз­ горания электропроводки из-за пере­ грузки значительно ниже, поскольку в современных электроустановках зда­ ний для защиты от сверхтоков в обяза­ тельном порядке (Правила устройства электроустановок (ПУЭ), актуальная версия на 2024 год – глава 7.1) долж­ ны применяться устройства защиты от импульсных помех и перенапряже­ ний (УЗИПы) и автоматы выключения. Для раннего обнаружения и блокиро­ вания ситуаций короткого замыкания, перегрузки по напряжению, нагрева проводов в шлейфах электропроводки необходим быстродействующий кон­ троллер мониторинга тока, сетевого напряжения, температуры изоляции проводников с последующим отклю­ чением повреждённых шлейфов. При разработке контроллера мони­ торинга был проведён анализ типо­ вых схем разводки электропроводки в квартирах, частных домах и склад­ ских помещениях с учётом требова­ ний документа «Правила устройства электроустановок (ПУЭ), актуальная версия на 2024 год». Данное устройство является допол­ нением, а не заменой существующего оборудования, размещается в электро­ шкафу последовательно с централь­ ным автоматом защитного выклю­ чения и может быть интегрировано в систему Умный дом, Интернет вещей (IoT) по интерфейсу Wi-Fi. Техническое описание устройства С целью минимизации ложных сра­ батываний алгоритм работы устрой­ ства должен учитывать характери­ стики современного подключаемого оборудования. Современное подключаемое обору­ дование, как то: АС/DC-модули свето­ диодных осветительных приборов, встроенные электродвигатели раз­ личных устройств, компьютерные бестрансформаторные блоки питания обладают значительным реактивным импедансом нагрузки (ёмкостным или индуктивным), что приводит к иска­ жению гармонической формы тока в шлейфе и импульсным броскам тока и напряжения. Электродвигатели свы­ ше 1 кВт обладают значительным начальным пусковым током, поряд­ ка 30–35 А, и в момент запуска двига­ теля это приводит к возникновению ударных токов свыше 100 А. Принципы функционирования и состав устройства В основу работы контроллера мони­ торинга электропроводки в помеще­ нии заложено следующее техническое решение. 1. Используется алгоритм обнаруже­ ния КЗ и токовых перегрузок, осно­ ванный на непрерывном, с интерва­ лом 0,002 с, отслеживании скоростей изменения (производных) токовых характеристик в контролируемых шлейфах и сравнении полученных величин с пороговыми значения­ ми. При превышении этих значе­ ний выдаётся команда на выклю­ чение быстродействующего (время отключения не более 0,01 с) силь­ ноточного твердотельного опторе­ ле переменного тока, входящего в состав устройства мониторинга. Текущие значения производных то­ ковых характеристик рассчитывают­ ся программным обеспечением (ПО) микроконтроллера, входящего в со­ став устройства, на основе сигналов, поступающих с внешних бескон­ тактных датчиков тока, закреплён­ ных на фазных проводах шлейфов. 2. В составе устройства применяется специальный защитный дроссель, ограничивающий скорость нараста­ ния тока в шлейфе при КЗ и токо­ вых перегрузках. 3. В шлейфах производится непрерыв­ ный температурный мониторинг изоляции проводов с помощью кон­ тактных температурных датчиков. 4. Осуществляется мониторинг сетево­ го напряжения на входе контролле­ ра. При выходе значений величин сетевого напряжения из диапазо­ на 197–254 В переменного тока кон­ троллер генерирует сообщение «Пе­ регрузка по напряжению». Функциональная схема контроллера мониторинга электропроводки пред­ ставлена на рис. 1.