Безопасность AC-диммера: сетевое напряжение, изоляция и схема подключения

Кратко: Модули AC-диммеров используют оптическую изоляцию — выводы на стороне MCU (ZC, DIM, VCC, GND) электрически отделены от сети 230 В. Клеммы AC (AC-IN, AC-N, AC-OUT) находятся под сетевым напряжением. Сечение провода рассчитывается как S = I / 8 (медь, мм²) — эквиваленты AWG см. в таблице. Предохранитель: I_load × 1,25. Всегда отключайте питание перед подключением. Все клеммы AC должны быть закрыты.

Как работает оптическая изоляция

Каждый модуль rbdimmer содержит две оптронные цепи, которые связывают сторону 230 В AC и сторону 3,3 В / 5 В MCU без прямого электрического соединения:

Оптрон детектирования перехода через ноль — обнаруживает каждый переход через ноль AC и формирует цифровой импульс на выводе ZC. Высоковольтная цепь обнаружения и низковольтный выход разделены барьером оптрона (светодиод / фототранзистор).

Оптрон драйвера TRIAC — принимает сигнал DIM от MCU и управляет затвором TRIAC. Сигнал управления затвором проходит через барьер изоляции оптрона, а не через прямой провод.

Сторона MCU (3,3В/5В)     Барьер изоляции       Сторона AC (230В)
──────────────────────     ────────────────       ─────────────────
ZC вывод ◄─── оптрон ◄─── ZC детектор ◄── AC-L и AC-N
DIM вывод ───► оптрон ───► затвор TRIAC
VCC, GND                        AC-IN → TRIAC → AC-OUT

⚠️ Детектор ZC требует подключения обоих проводов: AC-L и AC-N. ZC не будет работать, если к модулю подключён только один провод.

Изоляция барьера оптрона рассчитана минимум на 400 В — с запасом выше пикового напряжения сети 230 В AC (~325 В).

For a detailed explanation of TRIAC phase-cut operation and the zero-cross circuit, see: TRIAC Operation Principles

Граница изоляции

Что изолировано, а что нет:

¹ У TRIAC в корпусе TO-220 металлический монтажный фланец электрически соединён с MT2 — одной из силовых клемм AC. При установке внешнего радиатора поместите изолирующую силиконовую или слюдяную прокладку между корпусом TRIAC и радиатором, а также используйте изолирующую втулку для крепёжного винта. Без этого радиатор окажется под сетевым напряжением.

² AC-N близок к потенциалу земли только в правильно заземлённой системе (TN/TT). Всегда считайте нейтраль опасной — по ней протекает обратный ток, и она опасна при отсутствии заземления или перепутанной полярности проводки.

⚠️ Прикосновение к любой клемме AC-стороны при подключённом модуле может привести к поражению электрическим током, независимо от того, включена нагрузка или нет. По нейтральному проводу (AC-N) протекает обратный ток, и он не является безопасным ориентиром.

Перед подключением

Выполните следующее, прежде чем прикасаться к любой клемме:

1. Отключите автоматический выключатель, питающий цепь диммера.
2. Проверьте мультиметром (режим измерения напряжения) в точке, где будете работать — убедитесь, что напряжение 0 В, прежде чем прикасаться к чему-либо.
3. Заблокируйте или повесьте предупреждающую табличку на автомат, если рядом находятся другие люди.
4. Используйте изолированный инструмент, рассчитанный на рабочее напряжение.
5. Не работайте с сетевыми цепями в одиночку — поражение электрическим током вызывает непроизвольный спазм мышц, не позволяющий самостоятельно освободиться; второй человек может немедленно отключить питание.

Сечение провода

Используйте формулу из документации по оборудованию:

S (мм²) = I (А) / 8 — медный провод, на воздухе при температуре до 30 °C

Дополнительные правила выбора сечения:

• Если провода проложены в кабель-канале или в пучке с другими, увеличьте сечение на один стандартный размер (например, 1,0 мм² → 1,5 мм²).
• Внутри корпуса: температура окружающей среды повышается при нагрузке. При 40 °C и выше снизьте допустимый ток на 20% — используйте следующий стандартный размер.
• Используйте многожильный провод для гибких соединений, а не одножильный. Согласно IEC 60228, многожильный провод того же номинального сечения выдерживает тот же номинальный ток, что и одножильный — снижение не требуется.
• Обожмите наконечники-гильзы (НШВИ) на концах многожильных проводов перед установкой в винтовые клеммы — это предотвращает выход отдельных жил и замыкание соседних клемм.
• Нейтральный провод к детектору ZC (AC-N → модуль перехода через ноль) проводит всего 5–10 мА. Используйте 0,25–0,5 мм² (AWG 22) для этого соединения — он не несёт ток нагрузки.
• Настоятельно рекомендуется медный провод. Если алюминиевый провод неизбежен: S = I / 5 (алюминий проводит меньший ток на мм²).
• Вся изоляция должна быть рассчитана минимум на 400 В (стандартная изоляция ПВХ для сети рассчитана на 300/500 В или 450/750 В).

Выбор предохранителя

I_fuse (А) = I_load (А) × 1,25

Предохранитель должен быть установлен на провод AC L-IN перед диммером, а не на стороне нагрузки. Это защищает и проводку, и модуль от короткого замыкания и перегрузки.

Никогда не устанавливайте предохранитель с номиналом выше максимального тока модуля. Предохранитель 40 А на модуле 1CH 8A не защитит модуль — модуль выйдет из строя раньше, чем сработает предохранитель.

Для стационарных установок предпочтительнее автоматический выключатель (MCB) вместо предохранителя: он восстанавливается без замены, и его характеристика срабатывания более предсказуема для двигательных нагрузок.

Требования к корпусу

Открытые клеммы AC в готовой установке представляют угрозу безопасности и нарушение норм. Требования:

Модули DIN Rail 2CH и 4CH предназначены для монтажа непосредственно на стандартную 35-мм DIN-рейку внутри распределительного щитка — корпус щитка обеспечивает необходимую защиту.

Дополнительные требования:

• Не размещайте горючие материалы непосредственно за TRIAC — он выделяет тепло при высоких нагрузках. Используйте стальной или алюминиевый корпус или установите радиатор с соответствующими изолирующими прокладками.
• Прокладывайте кабели MCU (ZC, DIM, VCC, GND) физически отдельно от кабелей AC. Как минимум пересекайте их под углом 90°. Параллельная прокладка увеличивает электромагнитные помехи в логике MCU.

Пошаговая первичная сборка

1. Нарисуйте схему — набросайте AC-IN → диммер → нагрузка → AC-N и подключения MCU, прежде чем браться за провода.
2. Установите защиту на входе — поставьте предохранитель или MCB, рассчитанный на нагрузку (см. таблицу выше), перед клеммой AC-IN диммера.
3. Отключите и проверьте — выключите питание, проверьте мультиметром.
4. Подготовьте концы проводов — зачистите 6–8 мм изоляции, обожмите наконечники на многожильных концах.
5. Сначала подключите цепь нагрузки — соедините AC-OUT → нагрузка → AC-N. Нагрузкой может быть лампа, нагреватель или другая резистивная нагрузка.
6. Подключите AC-IN в последнюю очередь — этот провод окажется под напряжением в момент включения автомата. Все остальные соединения должны быть выполнены, пока цепь обесточена.
7. Затяните винтовые клеммы — плотно, но без перетяжки. Ослабленная клемма — причина пожара; сорванный винт бесполезен.
8. Подключите сторону MCU — ZC, DIM, VCC, GND — в последнюю очередь.
9. Осмотрите перед закрытием — проверьте, нет ли оголённых жил вне клемм, неправильно проложенных проводов, замкнутых соседних клемм.
10. Закройте и закрепите корпус — ни одна клемма AC не должна быть доступна пальцу в готовой сборке.

Безопасное тестирование: токоограничивающая лампа

Перед первым включением любого сетевого устройства используйте последовательно включённую лампу-ограничитель:

СЕТЬ L ──► [Предохранитель] ──► [Лампа 100 Вт] ──► AC-IN диммера
                                                      AC-OUT ──► Нагрузка
СЕТЬ N ──────────────────────────────────────────► AC-N

Принцип работы:

• Нет неисправности: лампа едва светится или остаётся тёмной (лишь небольшое падение напряжения на нити накала).
• Короткое замыкание: лампа ярко горит и ограничивает ток до ~0,4 А при 230 В — защищая проводку и модуль.

Лампа накаливания 100 Вт (~530 Ом в нагретом состоянии) — традиционный выбор, но её всё сложнее найти там, где она снята с производства. Альтернативы, работающие не хуже:

• Галогенная лампа 100 Вт — аналогичная резистивная характеристика
• Керамический мощный резистор 200–500 Ом, 100 Вт — без визуальной индикации

Уберите ограничитель только после подтверждения нормальной работы.

Частые ошибки

Чеклист перед включением

Перед подачей сетевого напряжения:

(значение, близкое к нулю, указывает на короткое замыкание в нагрузке или проводке)

Связанные статьи

• Which module to buy → AC Dimmer Buyer's Guide
• TRIAC overheating → AC Dimmer Runs Hot or Burns Out
• Multi-channel wiring → Multi-Channel AC Dimmer Guide
• Dimmer selection guide → How to Select an AC Dimmer Module
• Hardware connection docs → Hardware Connection Guide

Остались вопросы?

Ask on forum.rbdimmer.com or open a GitHub Issue.