Показано с 1 по 8 из 8

Тема: Электропроводка для садовой дороги

  1. #1
    Команда проекта Клуб 500 Аватар для Pooh
    Регистрация
    20.01.2018
    Адрес
    Москва
    Возраст
    42
    Сообщений
    2,806
    Записей в дневнике
    3
    Вес репутации
    10

    Электропроводка для садовой дороги

    "По совету друзей" решил перенести профессиональный опыт в контекст макетов и садовой дороги. Начать решил с самого начала - с кабельной продукции, причём обсуждение будет касаться исключительно садовой дороги, так как для комнатных макетов всё сильно проще и для них так же можно будет ориентироваться на эту тему, причём ещё и с существенным упрощением.

    Отличительной особенностью садовой дороги являются во-первых уличные условия эксплуатации. Во-вторых, существенная протяжённость кабельных линий и вообще "масштабность" садового макета. В-третьих можно упомянуть бОльшие токовые нагрузки за счёт более "прожорливых" потребителей. И, наконец, последнее, о чём имеет смысл упомянуть, это необходимость "тащить" по садовому макету высокое напряжение (220В), например, для освещения и/или систем подогрева.

    Я постараюсь рассмотреть разные особенности электрофикации Садовых дорог, что в конечном счёте должно как-то скомпоноваться в несколько статей для Ликбеза. Но это в планах, так что поглядим что их всего этого получится
    Вместе мы сделаем Клуб интересным!

  2. #2
    Команда проекта Клуб 500 Аватар для Pooh
    Регистрация
    20.01.2018
    Адрес
    Москва
    Возраст
    42
    Сообщений
    2,806
    Записей в дневнике
    3
    Вес репутации
    10
    Часть 1. Нагрузки и сечения.

    Основным документом, регламентирующим любые электроустановки (в т.ч. и комнатные и уличные макеты) является ПУЭ - Правила Устройства Электроустановок. В сети без труда можно найти сей фолиант в последней редакции, так что я буду периодически ссылаться именно на него.

    Итак, ПУЭ для нашего слаботочного случая рекомендует способ выбора требуемого сечения кабельной линии - по нагреву. В принципе, правила говорят о необходимости проведения всех видов расчётов с выбором по результатам наибольшего, но на практике, на мой взгляд, можно ограничиться выбором исключительно по этому критерию и сделать небольшой запас.

    Выбор сечения по нагреву.

    Интересный нюанс - под допустимым нагревом подразумевают ту температуру, которую достигает внешняя оболочка кабеля при длительном пропускании через него максимального тока. Расчётными значениями являются температуры от 50 до 80 градусов. На практике 60. Т.е. "слегка тёплый" кабель - это ещё не нагрелся. Нагрелся, это когда рука инстинктивно одёргивается. Но это так, к слову ..

    Говоря про нагрев крайне важным становится способ прокладки кабеля. Наиболее лояльным к высоким токовым нагрузкам будут одиночные кабели с открытым видом проводки в то время как наиболее требовательными будут многожильные пучки в трубах и прочих кабельных каналах. В контексте Садовой дороги я буду ориентироваться именно на такой способ прокладки, так как, на мой взгляд, это наиболее удобный и безопасный способ кабельной разводки, сводящий риск случайного повреждения проводов к минимуму. Кстати, раз уж коснулись кабельных каналов в виде труб (для подземной прокладки), то лично мне больше всего нравится использовать металло-пластиковые водопроводные трубы. Они очень скользкие внутри, что позволяет "протолкать" кабель внутри трубы даже на большое расстояние, а если использовать "якорь" то вообще проблем нет. Да и металлический корпус трубы очень хорошо защищает от случайных ударов лопатой и т.п. Гофру можно использовать только при бетонировании, но мне гофра не нравится - уж больно муторно с ней работать. Но это просто мысли в слух.

    Итак, если обратиться к таблице 1.3.4 ПУЭ где указаны допустимые токи для разных сечений и способов прокладки медных кабелей в резиновой ПВХ изоляции, то кратенько можно увидеть следующую картину:
    Сечение жилы, мм2 Ток, А для открытой проводки Ток, А для двух одножильных кабелей в трубе Ток, А для четырёх одножильных кабелей в трубе Ток, А для двухжильного кабеля в трубе
    0,5 11 - - -
    1 17 16 14 15
    2 26 24 20 23
    Это, разумеется, лишь небольшой фрагмент, но он наглядно показывает зависимость от количества прокладываемых кабелей и допустимых токов. Ориентироваться лучше всего на меньшие допустимые токи, чтобы оставался запас.

    В бытовых условиях с учётом всех мыслимых и не мыслимых перестраховок и запасов можно придерживаться правила, что на каждые 10А тока требуется 1мм2 сечения.
    Вместе мы сделаем Клуб интересным!

  3. #3
    Команда проекта Клуб 500 Аватар для Pooh
    Регистрация
    20.01.2018
    Адрес
    Москва
    Возраст
    42
    Сообщений
    2,806
    Записей в дневнике
    3
    Вес репутации
    10
    И тут выплывает первый нюанс наших садовых дорог - длина кабелей и потери. Беда в том, что для макетов используются низковольтные сигналы порядка единиц или максимум пары десятков вольт. Однако физика гласит, что потери для данного случая могут носить весьма существенный характер.

    Например, для двигателя 50Вт, запитанного напряжением 19В по кабелю сечением 1мм2 и длиной 50м калькулятор выдаст потери в ~5В. Сечение 0.75мм2 для подобных же условий будет обладать бОльшим сопротивлением и мы потеряем уже ~6.8В.
    Т.е. тут работает правило, что чем длиннее кабель и чем меньше его сечение, тем больше потери и с ними нельзя не считаться.

    На мой взгляд, важным моментом тут становится размещение командной станции. Вроде как оптимально разместить её в доме, а на улицу уже вытащить низковольтную линию в 19В, однако надо очень внимательно смотреть длины питающих кабелей и возникающие потери. Вполне может оказаться, что для какого-то отдалённого участка железной дороги падение напряжения станет критическим и локомотив просто никуда не поедет, или поедет не так, как планировалось. Выходов из ситуации напрашивается два - либо увеличивать сечение, либо сокращать длины кабелей, перенося станцию куда-то на "макет". В электроэнергетике от этой проблемы уходят путём снижения тока за счёт повышения напряжения - большие напряжения ЛЭП, собственно, именно из-за минимизации потерь и придуманы.

    Например, у нас есть отдалённая станция, где мы используем освещение на основе 5В (ну, как пример). Вот тащить туда эти самые 5В может быть не совсем интересно, а проще будет поставить источник где-то на станции, а его в свою очередь запитать чем-то более "высоковольтным".

    Ну и касательно рельс. Конечно, сечение рельс очень большое и никаких проблем при запитывании через них вроде как и нет, однако при расчётах считают самое узкое место, а таковым на рельсах являются соединители. Если винтовые соединители весьма массивны и едва ли смогут привнести хоть какие-то проблемы, то вот лепестковые соединители стандартных рельсовых звеньев имеют не очень большую площадь и могут оказаться критичными. Опять же важно смотреть на прижимание и вообще на площадь контакта рельс-соединитель. Но для макета с интересным рельсовым развитием и хоть какой-то автоматизацией потребуется разбивка на изолированные участки, а значит нам в любом случае придётся тянуть питающие кабели через весь макет.
    Вместе мы сделаем Клуб интересным!

  4. #4
    Команда проекта Клуб 500 Аватар для Pooh
    Регистрация
    20.01.2018
    Адрес
    Москва
    Возраст
    42
    Сообщений
    2,806
    Записей в дневнике
    3
    Вес репутации
    10
    Теперь мягко переходим к нагрузке. Собственно, именно нагрузка, а не что-либо другое, определяет потребляемую мощность и, как следствие, определяет силу тока в проводах. Самое сложное тут то, что нагрузка у нас постоянно меняется.

    Допустим, есть у нас паровоз со звуком и дымом. В сухую погоду на ровных рельсах со включённой всей этой "светомузыкой" садовый паровоз будет потреблять 50..60Вт, что даст то порядка 1.5..2А. Это условные цифры, которые нужно измерять для каждого конкретного паровоза, но общий порядок примерно такой. Теперь, отправим паровоз вверх на горку - ток немного возрос. Прицепим к нему вагоны - ещё возрос. Нагрузили вагоны кирпичами - ещё ток вырос, так как будет повышаться электрическая мощность, потребляемая таким паровозом. Тут следует сделать небольшую ремарку и подумать про двигатель - его обмотки сделаны из очень тонкой проволоки и чем больше нагрузка, тем больше ток, а значит и нагрев. Соответственно, бездумно нагружая паровоз у нас есть реальный шанс спалить обмотку. Кстати, на мокрых рельсах ток так же возрастает.

    Это мы рассмотрели один паровоз. Однако, если у нас в поезде вагоны со светом, а на этом сегменте железной дороги ездят несколько паровозов, то передаваемый по линии питания ток будет больше и уже может достигать весьма интересных значений. Остаётся лишь надеяться на срабатывания защиты по току в командной станции и/или бустерах питания

    Важный нюанс - потребляемая мощность определяется не мотором, а физической нагрузкой, которую паровоз должен "взять" чтобы сдвинуться и поехать. Указанная на двигателе мощность лишь определяет верхнюю границу, которую двигатель способен выдержать и выше которой его лучше уже не насиловать хотя определённые допуски есть и тут. А вот что этот двигатель будет развивать уже зависит исключительно от профиля пути и веса состава. Критичным тут будет момент трогания, когда ротор ещё неподвижен и пусковые токи могут достигать суровых значений. Пусковые токи могут быть и просто огромными однако если они кратковременны, то провода нагреться не успеют, а защита скорее всего не отсечёт. Но, если процесс трогания затянется, то может случиться и проблема. О работе температурной защиты поговорим в где-то позже - там тоже есть свои нюансы.
    Вместе мы сделаем Клуб интересным!

  5. #5
    Команда проекта Клуб 500 Аватар для Pooh
    Регистрация
    20.01.2018
    Адрес
    Москва
    Возраст
    42
    Сообщений
    2,806
    Записей в дневнике
    3
    Вес репутации
    10
    Часть 2. Кабели и клеммы.

    В первой части разобрались с тем, какие сечения у кабелей должны быть и от чего они зависят. Теперь переходим непосредственно к кабелям и способам их соединения.

    Если глобально, то вне зависимости от количества жил все кабели делятся на кабели с твёрдыми жилами и кабели с мягкими жилами. Отличить очень легко буквально на глаз - у твёрдожильных каждая жила представляет из себя цельный кусок меди в то время как мягкие жилы набраны из большого количества тоненьких. Кабели с цельными жилами хорошо держат форму изгиба, однако чем толще жила, тем муторнее такой кабель гнуть. Кабели с мягкими жилами очень легко гнутся даже в случае больших сечений. Так, например, если нужно протащить кабель из нескольких жил внутри трубы, которая имеет весьма не простую геометрию, то с мягкими жилами это можно будет сделать существенно проще и удобнее.

    Однако, у мягких жил есть один важный нюанс - при их применении необходимо обязательно использовать концевые наконечники. Либо обпаивать концы, что, на мой взгляд, менее удобно. Концевые наконечники бывают разные - либо трубчатые, либо со всевозможными лапками.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	600-Pcs-Copper-Wire-Crimp-Tube-Connector-Spade-Insulated-Cord-End-Cable-Wire-Terminal-Kit-DIY.jpg 
Просмотров:	0 
Размер:	14.3 Кб 
ID:	2897 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	HTB1A_rqjH3nBKNjSZFMq6yUSFXa7.jpg 
Просмотров:	0 
Размер:	211.2 Кб 
ID:	2898

    Всё это бывает разных цветов и разных размеров - в общем, вариантов тьма.

    Для установки наконечников требуется спец.инструмент (собственно, это, пожалуй, главный минус). Обжимные клещи бывают двух видов - либо зажимающие с четырёх сторон (универсальные), либо с двух - в этом случае для каждого размера наконечника используется своё гнездо).

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	000058380_1-1000x800.jpg 
Просмотров:	0 
Размер:	73.4 Кб 
ID:	2899 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	b729420_16.png 
Просмотров:	0 
Размер:	340.9 Кб 
ID:	2900

    Лично мне нравится первый вариант, хотя это вопрос индивидуального предпочтения. Прекрасно работают и те, и те.

    Кстати, раз уж коснулись инструмента, то хочу так же порекомендовать использовать ещё одни клещи, которые предназначены для зачистки проводов.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	di_9375.jpg 
Просмотров:	0 
Размер:	56.3 Кб 
ID:	2901 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	3-stripper.jpg 
Просмотров:	0 
Размер:	117.3 Кб 
ID:	2902

    Очень удобная штука, так как зачищает кабель одним движением.

    В общем, если Вы периодически занимаетесь проводкой, то такой инструмент очень упрощает жизнь.
    Вместе мы сделаем Клуб интересным!

  6. #6
    Команда проекта Клуб 500 Аватар для Pooh
    Регистрация
    20.01.2018
    Адрес
    Москва
    Возраст
    42
    Сообщений
    2,806
    Записей в дневнике
    3
    Вес репутации
    10
    Возможно, возникнет вопрос - а зачем вообще нужны наконечники на мягких жилах? А всё просто. Дело в том, что за счёт своей мягкости жилы будут терять форму и расплющиваться при клеммных соединениях.

    Соответственно, медленно переходим к вопросу о том, как же соединять кабели. Самый "колхозный" вариант - скрутка. Если честно, то мне он не нравится от слова абсолютно, потому как во-первых, не красиво. Во-вторых, надежно только в случае профессионального исполнения (что встречается крайне редко). Ну и, в-третьих, требует дополнительных танцев с изоляцией.
    Второй вариант это спайка или сварка. Ну тоже, на мой взгляд, не самый лучший способ, так как и муторный, и тоже требует работ по изоляции.

    Остаются клеммные соединения. Клеммы делает много разных компаний (хотя, на самом деле, не так и много) и все они делятся на две глобальные группы - винтовые и пружинные.
    Винтовые - это такие, когда провод зажимается в клемме винтом.
    Вот несколько примеров таких клемм:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	UT2_tip-768x768.jpg 
Просмотров:	0 
Размер:	65.3 Кб 
ID:	2903 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	a977bc38a1e5aae2f33d831ae86e14d9.jpg 
Просмотров:	0 
Размер:	66.7 Кб 
ID:	2904

    Пружинные - это такие, которые держат провод за счёт встроенной пружины.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	word-image-73.jpeg 
Просмотров:	0 
Размер:	20.5 Кб 
ID:	2905 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	529327_14.png 
Просмотров:	0 
Размер:	224.4 Кб 
ID:	2906 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	55781117768224.jpg 
Просмотров:	0 
Размер:	89.5 Кб 
ID:	2907

    У пружинных есть много разных конструкций, но общий смысл всегда один - пружина. Для некоторых пружинных клемм может потребоваться отвёртка. Для винтовых она, разумеется, потребуется в любом случае. Важный момент, который надо учитывать. Винтовые клеммы требуют периодической протяжки. Особенно это касается клемм, расположенных на улице. Пружинные такой проблемы не имеют и прекрасно держат провода в течении всего срока эксплуатации.

    У клемм, кстати, есть и ещё один неоспоримый плюс - они позволяют не только с лёгкостью собрать необходимое соединение, но и разобрать его. Это очень актуально, когда мы осознаём, что наши ЖД фантазии могут носить очень творческий характер и постоянно меняться.

    Лично я во всех рабочих и домашних случаях предпочитаю промышленные клеммы от Phoenix Contact (Германия). Ближайшим конкурентом является концерн Wago (опять же немецкий), выпускающий как промышленные клеммы, так и бытовые соединители. Основное отличие промышленных клемм этих производителей - огромная номенклатура выпускаемых вариантов, позволяющая реализовать практически любую фантазию, причём сделать это красиво, "читаемо" и чтобы ещё и обслуживать было легко.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	pf_0-1024x576.jpg 
Просмотров:	1 
Размер:	119.6 Кб 
ID:	2908 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	d0bad0bbd0b5d0bcd0bcd18b-d181d0b5d180d0b8d0b8-stu-phoenix-contact.jpg 
Просмотров:	1 
Размер:	31.6 Кб 
ID:	2909

    Обзор промышленных клемм от PC я сделаю отдельно. Кстати, с их помощью можно легко и прямо вот совсем легко делать различные ветвления кабельных сетей, когда один кабель требуется разделить на, например, десяток разных. Очень удобно.
    Вместе мы сделаем Клуб интересным!

  7. #7
    Команда проекта Клуб 500 Аватар для Pooh
    Регистрация
    20.01.2018
    Адрес
    Москва
    Возраст
    42
    Сообщений
    2,806
    Записей в дневнике
    3
    Вес репутации
    10
    Теперь перейдём непосредственно к маркам кабелей, которые имеет смысл смотреть.

    И тут мне хочется поделиться эдаким лайфхаком Очень удобными могут оказаться многопроводные кабели для систем управления. Выглядят они, например, вот так:

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	helukabel.jpg 
Просмотров:	0 
Размер:	119.4 Кб 
ID:	2915

    Количество проводов бывает разное - в среднем от 2 до 20, но бывает даже 100. Сечение тоже разное - 0.5, 0.75, 1 и 2 и т.п. Удобство такой штуки в том, что если разные линии на каком-то участке лежат на одной траектории, то нет смысла укладывать много труб и в каждую засовывать по отдельному кабелю, а можно положить одну трубу и разместив в ней такой вот многопроводной кабель сразу решить гору проблем. Работать с проводами очень удобно, так как все они нумерованы. И, ещё. Если подключить параллельно два или несколько проводов, то их сечения складываются и это позволит пропустить бОльший ток. Т.е., например, уложив 18ти проводной кабель, можно несколько проводов использовать для силового питания, а другие задействовать для запитывания, например, освещения.

    Тут, правда, есть один нюанс. В производственных системах настоятельно не рекомендуется укладывать в однин кабельный канал как силовые кабели, так и слаботочные сигнальные - это приводит к наводкам и помехам. Однако, для наших случаев с единицами ампер таким правилом, на мой взгляд, можно пренебречь. По крайне мере используя для садовой железной дороги даже один многопроводный кабель я каких-то помех не замечал.

    И ещё маленький совет. Для открытой уличной проводки нельзя использовать кабели с белой ПВХ изоляцией! Для уличной проводки только чёрные кабели в резиновой изоляции. Это касается тех кабелей, которые на солнечном свету находятся (например, воздушная линия). Так же важным параметром становится морозостойкость. В подземных трубах и кабельных каналах можно использовать любые доступные кабели.
    Вместе мы сделаем Клуб интересным!

  8. #8
    Команда проекта Клуб 500 Аватар для Pooh
    Регистрация
    20.01.2018
    Адрес
    Москва
    Возраст
    42
    Сообщений
    2,806
    Записей в дневнике
    3
    Вес репутации
    10
    Поехали дальше ..

    Кабели выбрали, клеммы выбрали .. как это всё соединять-то? Тут есть важный момент. Размещать все соединения лучше всего в клеммных коробках. Хоть металлических, хоть из ПВХ - для наших задач не критично. Однако, есть и важные моменты, на которые следует обратить внимание.

    Прежде всего расположение коробки. Желательно, чтобы она была доступна для обслуживания и находилась не на уровне земли. Даже если её и не зальёт, то лазить в неё зимой "куда-то в сугроб" будет крайне не комфортно.

    На тему зальёт. Для каждой коробки указывается степень защиты, определяемая двумя цифрами от 0 до 6(9) идущих после букв IP. Например, IP54, IP67 и т.п. Что сие значит? Это закодированная степень защиты по твёрдым предметам и в частности по пыли (первая цифра) и по воде (вторая цифра). Есть там и дополнительные поля, но для нас это не интересно. Расшифровка согласно ГОСТ 14254-2015 "Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP)" такие:
    Первая цифра:
    0 - нет защиты;
    1 - диаметр >= 50мм;
    2 - диаметр >= 12.5мм;
    3 - диаметр >= 2.5мм;
    4 - диаметр >= 1мм;
    5 - пылезащищённое исполнение;
    6 - пыленепроницаемое исполнение.

    Вторая цифра:
    0 - нет защиты;
    1 - защита от вертикального каплепадения;
    2 - защита от каплепадения под углом до 15 градусов;
    3 - защита от дождевания (вода, падающая в виде брызг под углом не более 60 градусов в вертикали не должна оказывать влияние на оболочку);
    4 - сплошное обрызгивание (вода, падающая в виде брызг под любым углом);
    5 - защита от действия струи;
    6 - защита от сильного действия струи;
    7 - временно не продолжительное погружение;
    8 - продолжительное погружение;
    9 - струя горячей воды под высоким давлением.

    Соответственно, для наших коробок, размещаемых на улице я бы рекомендовал защиту как минимум IP55 для высокого расположения и минимум IP687 для наземного расположения с перспективой затопления талыми водами. Испытания по "струе воды" подразумевают, что оболочка должна выдерживать струю из брандспойта соплом диаметром 6,3 мм с расстояние 2,5-3 м (расход, 12.5л/мин) в течении 1 мин. Это для цифры 5. А для цифры 6 сопло уже будет 12,5мм, расход воды 100л/мин и время защиты 3 мин. Т.е. в обоих случаях речь идёт о краткосрочном попадании струи воды. Талые воды в свою очередь могут затопить коробку на долго и тут уже в силу вступает цифра 7 - уровень воды 0.15м над оболочкой, время защиты минимум 30мин и цифра 8.

    Однако, сама по себе коробка ещё и 100% гарантия защиты. В неё её нужно ввести провода. Тут есть 2 решения. Либо кабели вводятся через гермовводы, либо через штекерные разъёмы с подходящей степенью защиты. Второй вариант дороже и сложнее в изготовлении, хоть и надёжнее.

    Гермовводы я бы порекомендовал самые простые, типа таких.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	germovvod-garrett-dlja-1500x1500.jpg 
Просмотров:	0 
Размер:	93.2 Кб 
ID:	2935

    Стоят копейки, имеют разные размеры и свои функции выполняют. Для надёжности рекомендую заводить кабели в коробку либо снизу, либо сбоку. Но не сверху!

    Теперь ещё один важный момент. Хоть это и игрушечная железная дорога, однако относиться к проекту нужно со всей серьёзностью, в том числе и в вопросах техники безопасности и особенно, если "в поле" мы вытаскиваем 220В. Правила гласят, что в зоне нахождения человека в доступном месте должна находиться кнопка аварийного останова специальной формы. Вообще-то это правило касается прежде всего вращающихся установок (насосы, вентиляторы и т.п.), однако в случае садовой ЖД я бы от греха подальше тоже бы поставил куда-то на видное и доступное место такой "гриб".

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	660-10A.jpeg 
Просмотров:	0 
Размер:	32.5 Кб 
ID:	2936

    Смысл кнопки в том, что в случае проблемы она воспринимает "некое воздействие" (в т.ч. и удар) и обесточивает установку. Конечно, для нашего случая потребуется немного усложнить схему, но как по мне, то бережёного Бог бережёт. Всё-таки не дай Бог что случится, гораздо проще долбануть по кнопке и потом разбираться что случилось, недели метаться и отключать что-то где-то ещё.

    С целью минимизации количества клеммных коробок я и рекомендую использовать многопроводные кабели - проще монтаж, аккуратнее схема и надежнее эксплуатация.
    Вместе мы сделаем Клуб интересным!

Ваши права

  • Вы не можете создавать новые темы
  • Вы не можете отвечать в темах
  • Вы не можете прикреплять вложения
  • Вы не можете редактировать свои сообщения
  •