Постоянный ток в доме. Риски, которые никто не замечает

Постоянный ток с каждым днём завоёвывает всё новые рубежи в каждом доме. К кому то он приходит со светодиодными лентами, кому то с DIY и Arduino. Время идёт, и вот уже вчерашние любители без страха и упрёка начинают делать мощные аккумуляторные сборки и запитывать бытовую технику напрямую от солнечных панелей. За кадром остаётся главный нюанс — безопасности. Ведь токи и напряжения выросли вместе с игрушками, а о последствиях почти никто не задумывается…

Идёт тихая революция, которую почти никто не замечает — всё больше приборов домашнего обихода переходит на постоянный ток, и если раньше, только автолюбители сталкивались с постоянным током и аккумуляторами, то теперь скорее тяжело найти дом, где нет ни одного аккумулятора.  По мере проникновения постоянного тока всё больше в дома, появляются соблазны отказаться от цепей переменного тока, например в освещении, проложив чуть более толстые кабеля и ограничившись светодиодными лампами / лентой (не буду скрывать, такой соблазн был и у меня, просто я не нашёл в своё время нормальных лампочек на 12 В по хорошей цене). А на светодиодной ленте у меня вообще очень много завязано.

Видеоверсия

Вы удивитесь от того, сколько бытовых приборов могут работать на постоянном токе.

На Хабре была шикарная статья, в которой был рассмотрен вопрос приборов и постоянного тока, но не безопасности.

Краткий список приборов

Кратко все нагревательные приборы, не заметят разницы между постоянным и переменным током. Это ТЭН-ы нагревателей, электроплиты, утюги и прочее.

Из освещения будут работать лампы накаливания и даже светодиодные лампы с правильным источником питания. 

Подавляющее большинство другой бытовой техники, с коллекторными двигателями — мясорубки, фены, пылесосы и даже стиральные машины.

А вот синхронные и асинхронные двигатели работать не будут. Это микроволновки, кондиционеры  и холодильники.

Сгорят старые трансформаторные блоки питания, но новые, импульсные, установленные в большинстве современной техники, вполне выживут. Может не смогут выдавать полную мощность, но это второй вопрос.

Кажется, рукой подать до перевода всего дома на постоянный ток, ведь у нас и так уже почти всё работает через блоки питания и выпрямители.

И тут как раз самое время поговорить про опасности, которые несёт за собой постоянный ток, и о которых многие не знают или не желают даже знать.

С падением цен на солнечные панели, всё больше людей их использует как в развлекательных так и более практичных целях. “Экономия должна быть экономной” — основной лозунг создателей DIY систем на солнечных панелях, и из цепей безжалостно выбрасываются “лишние” детали, с точки зрения создателей, и идёт экономия на материалах.

Если вы пропустили этот момент — я объясню. В стандартной схеме, солнечные панели генерируют постоянный ток, который солнечный инвертор ( не важно — микро / стринговый) преобразует в переменный и подаёт в общую сеть. 

Цена солнечных инверторов довольно высока, поэтому рынок завоевали я бы сказал понижающие устройства (контроллеры), которые работают в связке солнечная панель — так называемый “солнечный инвертор” (с гордыми буквами МРРТ на коробке и без оного в середине) — аккумулятор и всё это без перехода на переменный ток. К этому контроллеру можно подключить преобразователь напряжения с 12/24/48 В в привычные 220В, по желанию, или довольствуются подключением телефонов, светодиодов и прочих маломощных устройств на постоянном токе. 

Схема очень простая, но все недо-инверторы, имеют сильные ограничения по напряжению / токам, и так просто к ним ничего интересного и мощного не подключить из нагрузок.

Максимальную мощность с панелей они и так не умели снимать, поэтому любители просто выкидывают их из цепи, как и аккумуляторы. 

Конечный результат — присоединение напрямую к солнечным панелям одного из устройств, способного работать на постоянном токе. В основном сейчас это ТЭН-ы отопления, электроплиты и т.д. Проблема приобретает массовый характер, и такие решения уже во всю продаются.

Вот тут мы подошли к главному моменту — вместо игрушечного блока питания, при присоединении которого у нас иногда проскакивала искорка, ну или шёл дымок при неправильном присоединении, в руки DIY масс попали источники постоянного тока, способные выдавать 10, а теперь уже и 17 А. Из них смело собираются комплекты на 50 — 230 В и подключаются в отдельную систему, общей мощностью от 500 Вт до 2+кВт. 

По своему профилю, мне пришлось познакомиться с постоянным током несколько ближе, чем многим другим, и мне есть что сказать

Для коммутации цепей постоянного тока подавляющее большинство использует всё те же выключатели или пакетники. Когда лет 7 назад, я хотел перевести своё освещение на постоянный ток, я тоже про это не задумывался. 

А задуматься нужно — при коммутации постоянного тока возникает дуговой разряд, который не гаснет каждые пол периода, как в переменном токе. Остановить его может только достаточно большой зазор между контактами. Но даже обеспечив зазор, мы получим временное решение, которое выйдет из строя на порядок раньше, т.к. полностью избавиться от дуги нельзя.

Есть альтернативы, и в целом те кто обожглись, переходят на следующий уровень коммутации — с помощью специализированных переключателей

или твердотельных реле.

Твердотельные реле не обеспечивают безопасность, а спец. переключатели несколько неудобны для бытового применения и всё равно имеют ограниченный ресурс. Даже поборов этот этап, мы  снимаем только часть проблемы. 

Электрическая дуга в кабелях переменного тока, в домашнем обиходе  — довольно редкое явление.  Нужно постараться, что б фазу закоротило на ноль или землю. Да и при закорачивании на землю у нас сразу сработает УЗО, а при закорачивании на ноль, сработает автомат. Для борьбы с дугой переменного тока при плохом контакте, тоже есть методы борьбы, обкатанные временем и приборы защиты от дугового пробоя довольно дёшевы и продаются в каждом магазине электротоваров.

В постоянном токе, любое нарушение контакта сразу превращается в дугу, и гаснет она очень не скоро. Начали появляться методы, способные детектировать дугу в линиях длиной до 200 м. Но детекция не стопроцентная, и в жилом доме может вообще не заработать, или давать постоянные ложные срабатывания из-за наличия различных типов потребителей. 

Но сейчас вообще никто не ставит как эти детекторы в домашнюю цепь, как и многие не понимают азов источников тока, в т.ч. солнечных панелей, защищая линию простым автоматом.

Не поняли? Попробую объяснить. У вас есть стабильный источник тока, на 20 А (солнечные панели). Вы поставили предохранители на 25 А, и пакетник, на 25 А. У вас возникло короткое замыкание. Вы думаете у вас сработает автомат, или сгорит предохранитель? Нет, у вас сгорит дом.

Я уже описывал ошибки в монтаже СЭС, и там такое не редкость.

Приводятся данные, что постоянный ток не так опасен для жизни, как переменный, особенно при напряжении до 500 В.

Возможно. 

Но проблема в том, что подавляющее большинство переделок на постоянный ток, вообще не предусматривает кабеля заземления. Всё идёт по двухпроводной системе. Уже есть УЗО и для постоянного тока, но  кто ж его ставит то.

И большинство поделок направленно именно на подогрев воды, где поражение электрическим током может иметь самые печальные последствия. 

Прошу понять — постоянный ток, даже меньшего напряжения, не прощает ошибок. 

Есть готовые решения, проверенные временем. Поставьте нормальный инвертор, и работайте с переменным током, для которого в доме уже есть обычно защита. Вы оцениваете свою жизнь или имущество в 500$? 

Выводы:

Дешёвые контроллеры не могут снимать максимальную мощность с солнечных панелей, и вы теряете 15-20% только на этом. При прямом подключении, потери увеличиваются ещё больше, у вас простая резистивная нагрузка. Только на снятии максимальной мощности с солнечных панелей, вы на протяжении 10 лет окупите правильный инвертор. И не забываем, что с нормальным инвертором вы получите универсальность — и сможете запитать абсолютно все приборы, которые есть в доме, а не отдельные экземпляры.

Это только верхушка айсберга. И сколько в себе таят опасностей самодельные аккумуляторные сборки, различные попытки отделить от массива солнечных панелей небольшую часть, для запитывания других устройств, можно только догадываться.

Многие могут возразить — вон сколько роликов в интернете, где это работает. Это типичная ошибка выжившего. Очень многие, у кого эксперимент прошёл не успешно, не смогут про это написать.

Цените свою жизнь, электрика не прощает ошибок.

На правах рекламы — добро пожаловать на форум, посвященный солнечной энергетике. Визуалов прошу подписываться на канал.