Устройство защиты от скачков. Защита оборудования от перепадов напряжения. Обзор реле напряжения. Стабилизаторы. Устройство защитного отключения электроустановок УЗО: схема и принцип работы

Скачки напряжения в электросети - распространенная проблема загородных поселков. Чаше всего она возникает во время холодов, когда многие пользуются электронагревателями. Поломка бытовой техники, аварии на линии – лучше заранее обезопасить себя от этого. В нашем материале рассказываем, какие устройства сохранят ваш дом от беды и помогут переждать «конец света».

Мы также должны иметь правильное заземление - иначе не будет места для опасных опасностей! Выбор правильного решения должен учитывать все проблемы защиты. Такой проект должен выполнять квалифицированный специалист. Вы также можете купить котел и огонь дома во время грозы, эффект будет точно таким же.

Установить защитные устройства или не устанавливать?

Почему мы должны есть такую лягушку? Прежде всего, знание проблемы защиты от перенапряжения среди электриков, работающих на рынке, незначительно. На рынке услуг для частных инвесторов в основном доминируют дилетанты, единственным преимуществом которых является низкая стоимость услуг, предоставляемых отраслью, по крайней мере, на уровне 30 лет. Сколько может рассчитать необходимое поперечное сечение сливных линий или значение защитного лайнера? Не верьте псевдо-энтузиастам, которые готовы поставить купленного охранника в распределительное устройство, и они заявят, что все это есть! Он не работает и не будет работать. В-третьих, очевидно, что каждый инвестор всегда бьет с мышлением, стоит ли вкладывать средства в разрядники. Это не самый дешевый компонент электрической установки. Теоретически, при капитальном ремонте квартиры или строительства дома расходование порядка нескольких сотен или тысяч злотых является падением в море расходов. На практике, однако, это выглядит не так радужно, и ситуация, с которой действительно работает защитник, не так велика. В любом случае, даже если он работает, снижение напряжения до 1, 5 кВ или даже 0, 8 кВ может оказаться недостаточным и не защитит наши чувствительные электронные устройства. Четвертое и очень важное. Как показали недавние частичные исследования, на 16 случайно выбранных типах телохранителей только 4 из них выдержали параметры, заявленные производителями! Это настолько опасно, что другие камеры оказались не только бесполезными гаджетами, но и с реальной молнией они также создавали бы опасность пожара! И, наконец, пятое, иногда это иногда не нужно! Если вы правильно диагностируете угрозу.

Когда мы можем отказаться от использования защиты

Во-вторых, предмет действительно сложный, даже технически! . Он не нуждается в защите от перенапряжения, если объект питается от кабельной сети или накладного или изолированного провода.

Перепады напряжения вредят в первую очередь тем бытовым приборам, в которых есть электродвигатели и компрессоры - холодильникам, кондиционеры, стиральным машинам и т.п. При недостатке мощности их двигатели греются, но не крутятся, что в конце концов приводит к перегоранию обмотки. Низкое напряжение резко снижает эффективность обогревательных приборов, микроволновых печей и ламп накаливания.

Также не требуется защищать воздушный источник питания в районах с ежегодным количеством дней шторма, не превышающим 25, что преимущественно в Польше. Общая стоимость профилактики тогда выше ожидаемых потерь! Это не смешно, не беспочвенно и не оправдано. Тот, кто подвергается угрозе даже серьезности, но с такой малой вероятностью, страхуется от его последствий, а не тает деньги в технические меры защиты, которые в конце концов хорошо работают с определенной вероятностью. В то же время вышеупомянутое положение о технических условиях утверждает в § обязательство использовать «устройства защиты от перенапряжений» в электроустановках.

Но все это - лишь полбеды. Постоянные просадки говорят о том, что сеть работает в аварийном режиме, с перегрузками. Это значит, рано или поздно в сетевом оборудовании что-то отгорит. Самая опасная ситуация - отгорание «нуля». При этим напряжение на «фазе» может резко возрасти до 380 вольт. Тогда, конечно, сгорят все работающие электроприборы.

Регулирование является правовым актом и имеет приоритет над нормой. Ситуация на официальной стороне не совсем однозначна. Кроме того, стандарт утверждает, что существенная взаимодополняемость защиты является основными выравнивательными соединениями в каждом здании, включая защитные проводники и металлические оболочки, покрытия или экраны для электропроводки или телекоммуникационной проводки, а также проводящие металлические детали, такие как металлические водопроводные трубы, газ, отопление и кондиционирование воздуха, металл строительных конструкций, в том числе доступного армирования бетона.

Нужно иметь в виду, что обрыв «нуля» - это далеко не всегда следствие перегрузок. Аварии случаются и из-за плохой погоды: обледенение проводов, падение деревьев при сильном ветре и т.д.

Реле напряжения (РН)

Это интеллектуальные приборы, способные разрывать сеть, если напряжение в ней вышло за рамки заданных пользователем значений.

В приведенном выше материале мы ясно и решительно заявляем, что забота о защите нашей бытовой техники от перенапряжений должна отражаться на этапе домашнего дизайна и строительства, а не тогда, когда она уже стоит! Потому что тогда, выполняя технические требования, увеличивая вероятность эффективности применяемой защиты, гораздо труднее даже для опытного дизайнера. И обычный редактор не сможет справиться со сложностью проблемы.

Если наш закон требовал обязательного заземления фундамента в каждом вновь построенном объекте и в соединительной комнате, к которой были связаны все внешние установки, субъект не существовал бы. И затем, если инвестор установил систему в набор охранников, некоторые макеты можно было бы стандартизировать ранее, уменьшив как общую стоимость, так и риск ошибок проектирования и сборки.

Наиболее распространены электронные реле. Они, как правило, имеют цифровой индикатор, который показывает текущее напряжение и режим работы прибора. Электронные РН стоимостью до 5 тысяч рублей, как правило, они работают с током силой до 16 ампер. Это примерно соответствует мощности электроприборов в 3 кВт (электрочайник + микроволновка и все). Чтобы такое реле могло охранять весь дом, придется подключать его через электромагнитные контакторы (плюс к расходам рублей 600 и дополнительное место в на 3-4 модуля).

Пока ничего не случится. Поэтому каждый должен принять окончательное решение о том, нужно ли строить дом вовремя и с последними техническими ноу-хау или заботиться о безопасности своих и своих устройств для будущей судьбы и страховых компаний. Однако следует помнить, что затраты на отсутствие эффективной защиты от перенапряжения все еще растут и могут продолжать влиять на них в будущем.

В современных системах измерения и управления используются сбор и контроль данных, все более совершенные электрические и электронные системы. С их возрастающей сложностью все более и более важны перенапряжения и другие нарушения, возникающие в сети и вызывающие кабели передачи. Для обеспечения надежной работы устройств и систем в автоматизации требуется разработка систем безопасности против этих неблагоприятных явлений.

Электромеханические реле напряжения считаются более надежными, могут работать с токами до 63 ампер (суммарная мощность электроприборов до 14кВт). На подобных реле обычно нет цифровых дисплеев, а только лампочки-индикаторы.

Обратите внимание, что реле напряжения должно иметь больший номинальный ток работы, нежели автоматический выключатель, после которого оно установлено. К примеру, если используется «автомат» на 32 А, то реле выбирайте на 40 А. С электромеханическим реле это условие выполнить просто. С электронным - сложнее. Нужно хорошо спланировать, какие группы потребителей какими приборами будут защищены.

Большинство повреждений, вызванных перенапряжением, вызвано естественными причинами. Атмосферное и статическое электричество дополняют коммутацию индуктивных устройств и крупных потребителей электроэнергии. В то время как большинство устройств включают в себя схемы защиты и защиты от перенапряжения в современных схемах питания, сегодняшняя безопасность еще недостаточно распространена для защиты сигнальных линий и шины данных. Кабели измерения, сигнализации или передачи экранированы экранированием, но не каждый кабель может обеспечить хорошую защиту и не является эффективным средством защиты от высокоэнергетического разряда.

Еще один нюанс. Если поставить единственное реле для защиты всего дома, то при просадках напряжения вы останетесь совсем без электричества. Защищая холодильник от перегрева, реле отключит ток, и у вас не будет даже света в комнатах. Поэтому для разных групп потребителей должно быть несколько реле - с разными настройками.

Реле напряжения - не самый дешевый прибор. Цены начинаются от 2500 рублей за китайские образцы малоизвестных производителей. Однако в некоторых случаях вместо реле можно использовать приборы попроще.

Поскольку последствия перенапряжений обычно равносильны повреждению деталей или даже всей единицы, стоит знать и, при необходимости, использовать дополнительные внешние защитные устройства, которые могут значительно повысить надежность распределенных промышленных установок.

В базовой форме система защиты от перенапряжения ограничивает максимальное напряжение, которое может появляться на клеммах линии передачи или другой цепи, до такого значения, при котором не будет повреждений. В случае защиты сигнальной линии варисторы встречаются наименее. Причина заключается не столько в их способности защитить, сколько в значительном изменении свойств, связанных со старением этих компонентов и большой емкости, чтобы ограничить возможности приложений на высокоскоростных линиях.

Размыкатели минимального/максимального напряжения (РММ).

Это устройство устанавливается в электрощиток на стандартную DIN-рейку рядом с автоматическим выключателем. Размыкатель предназначен именно для того, чтобы отключить «автомат», если напряжение выйдет за рамки. Для этого у размыкателя есть специальный рычажок, который вставляется в паз на корпусе «автомата». Выключатель и размыкатель должны подходить друг к другу, как ключ к замку, поэтому покупать их лучше вместе.

Все защитные элементы имеют нелинейный характер, и когда на их клеммах присутствует высокое напряжение, они испытывают низкий импеданс, короткое замыкание защищенной цепи. С одной стороны, это позволяет защитить от перенапряжения. С другой стороны, проводящий элемент закрывает путь для тока на землю и далее на землю, а не на устройство подключенным приемникам. Это важно не только с точки зрения безопасности труда, но и противопожарной защиты.

Предоставление защиты от перенапряжения, по-видимому, зависит только от присоединения к защищенным линиям и цепям компонентов безопасности. Проблемы возникают из-за характера таких разрядов, продолжительность которых очень мала. С одной стороны, это требует большого внимания на мгновенной скорости срабатывания, а с другой стороны, быстрые изменения напряжения вызывают ряд неблагоприятных явлений, связанных с индуктивностью проводников и выводов и емкостей соединений и других компонентов.

Размыкатели стоят от 150 до 700 рублей. Но у этого недорогого решения есть свои минусы. Порог срабатывания задан производителем и не регулируется. Самый распространенный на российском рынке размыкатель РММ-47 имеет нижний порог срабатывания — 170 B, верхний — 270 В. Таким прибором можно защитить не очень чувствительную технику - электропечи, бойлеры и т.п.

Вот почему защита от перенапряжения является сложной проблемой, которая требует от инженеров практиковать. Дело в том, чтобы правильно сбалансировать защиту - не слишком слабую, поскольку она ограничивает эффективность операции и не слишком велика, потому что это может привести к нарушению целостности передаваемых сигналов.

Поэтому мы понимаем влияние защитной цепи на сигнал, который после прохождения по линии передачи нарушается передаваемой ею информацией. На практике и обсуждаемых проблемах недостаток целостности сводится к чрезмерному сокращению полосы пропускания передачи по линии передачи с помощью элементов защиты высокой энергии.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

УЗИП предназначены для защиты сети от последствий удара молнии. Если молния попадает в ЛЭП или разрядится где-то очень близко от нее, то в сети образуется скачок напряжения. На протяжении каких-то милисекунд оно возрастает в десятки раз выше обычных 220 вольт.

Из-за этого последнего критерия выбор защитной системы должен начинаться с анализа характеристик линий передачи. Интересны уровни применяемых напряжений, характер сигналов, используемая топология проводки, количество используемых линий данных и максимальная скорость передачи данных на этих линиях и частота тактового сигнала. На чертежах показаны три иллюстрации защитных систем. Стоит отметить, что в каждом случае они представляют собой двухступенчатые гибридные конструкции, объединяющие два типа защитных элементов.

На входе ограничительного контура обычно используется разрядник разряда газа. Это очень высокая составляющая тока, выполненная в виде трубки, заполненной газом низкого давления и оснащенной двумя или тремя электродами. Трехэлектродная версия функционально соответствует двум диодам, соединенным одним из электродов в тройнике. Увеличение напряжения на клеммах элемента выше порогового значения приводит к ионизации газа и к практическому короткому замыканию тока на землю.

Это может быть фатальным для «умной» техники, которая содержит электронные блоки управления. Кстати, большая часть реле напряжений легко выводятся из строя именно разрядами молний. Только некоторые имеют специальную защиту.

Для установки в электрощитках выпускают УЗИП двух типов. Первый тип способен противостоять прямым попаданиям молнии в ЛЭП. Однако он не гасит скачок напряжения полностью, а срезает, образно говоря, только половину волны. УЗИП второго типа спасет, если разряд произойдет где-то рядом. Зато он может полностью погасить волну напряжения после прибора первого типа.

В нормальном состоянии дивертер практически не течет к переданному сигналу и характеризуется низкой емкостью, что является большим преимуществом этого элемента. Простая конструкция также позволяет работать с импульсами тока, достигающими килоамперы при 5 × 10 мм, что является отличным результатом.

Однако инициирование ионизации газа занимает немного времени, так что этот элемент не может эффективно уменьшать с первого момента быстро растущего напряжения. Более того, короткий импульс длительностью менее микросекунды, независимо от напряжения и энергии, может быть просто незаметен дивертором, что, очевидно, неприемлемо.

Идеальный вариант для загородного дома (особенно построенного на возвышенности) - иметь в щитке УЗИП обоих типов. Ну, как минимум нужно поставить прибор второго типа. При прямом попадании молнии в ЛЭП он сам сгорит, но бытовую технику спасет.

Цены на УЗИП начинаются от 300 рублей.

Инерция дивертора требует второй степени защиты с меньшим поглощением энергии, но с несравненно более высокой скоростью реакции. Эти диоды изготавливаются в широком диапазоне номинальных переключающих напряжений от 5 до 400 В, что позволяет выбрать этот элемент практически для любого применения. Энергопоглощающая способность диодов зависит от конкретного типа и определяется максимальной мощностью ударного сигнала, который компонент способен взять на себя за 1 мс. Для самых популярных 5 × 8 мм элементов он составляет 1, 5 кВт.

Количество демпфирующих элементов, способ подключения к защищенной цепи зависит от того, как делается линия передачи. Например, симметричная передача линии передачи требует, чтобы цепь защиты соединялась только с сигнальными линиями, не влияя на плавающий потенциал сигнала.

Сетевые фильтры

Это, пожалуй, самое популярное устройство для защиты бытовой техники от скачков напряжения. И к тому же самое бесполезное.

Прямое предназначение сетевого фильтра - гасить помехи в сети, которые возникают при работе некоторых устройств. К таким устройствам, в частности, относятся блоки питания компьютеров.

Генерируемые компьютерами помехи могут мешать работе стереосистем и телевизоров (современная техника, как правило, не чувствительна к этим помехам, то есть в ней есть встроенные сетевые фильтры).

Некоторые модели сетевых фильтров содержат плавкие предохранители или автоматические выключатели, которые реагируют на перегрев. Но вряд ли это спасет подключенный прибор от скачка напряжения. Скорее убережет комнату от пожара, но уже после того, как в электроприборе произойдет короткое замыкание.

И только единицы сетевых фильтров имеют встроенные реле напряжения. Причем стоят эти модели не меньше, чем реле, которое может защищать весь дом .

Стабилизаторы напряжения

Это самые эффективные устройства для ликвидации перепадов. Они способны «выправить» напряжение: повысить или понизить его при необходимости. Но и у них есть ряд недостатков – они громоздкие, тяжелые, издают характерный для трансформаторов шум и довольно дорого стоят. Что нужно знать при выборе стабилизатора?

Эти приборы бывают релейными и электромеханическими. Релейные можно устанавливать в неотапливаемом помещении. Качество их работы зависит от количества катушек, так называемых «ступеней». В недорогих моделях ступеней мало, и поэтому заметны перепады напряжения. Электромеханические работают более плавно, но зато сильнее шумят и нестабильно ведут себя на морозе.

При выборе стабилизатора важно обратить внимание, есть ли у него защита от повышенного напряжения. Если нет, то перед стабилизатором придется установить реле напряжения.

Особенность стабилизатора в том, что он сам нуждается в энергии. И чем меньше входное напряжение, тем больше тока он «отъедает» от общего пирога. Таким образом увеличиваются расходы на электроэнергию. Но это не самая большая проблема.

Если в поселке часто проседает напряжение и многие дачники обзавелись стабилизаторами, то между ними начинается настоящая война. Воюют, конечно, не сами дачники, а их приборы. При понижении напряжения стабилизаторы начинают брать все больше энергии. В результате напряжение падает еще сильнее, а аппетит стабилизаторов возрастает. В конце концов часть приборов перегревается и отключается. Тогда у остальных праздник: мощности начинает хватать. Но это ненадолго, пока вышедшие из борьбы приборы не перезагрузятся. Тогда война за энергию начинается снова. Понятно, что в таком режиме стабилизатор вряд ли прослужит долгие годы. Для «тяжелых» случаев лучше предусмотреть автономный источник электроснабжения.

Бензиновая электростанция, или бензогенератор

Прибор это, конечно, непростой. Шумит, дымит, требует топлива, периодической замены масла, профилактических работ… Но зато позволяет не надеяться на милость электриков и всегда иметь в доме свет, тепло и интернет .

Главный критерий выбора генератора - это мощность, причем брать нужно с запасом хотя бы процентов на 20. Современному дому требуется не менее 10 кВт, но если ограничиться чайником, телевизором и холодильником, то можно уложиться и в 4 кВт.

Обратите внимание: приборы с электродвигателями могут при старте потреблять энергии в 3-4 раза больше номинальной мощности. К примеру, холодильнику мощностью 500 ватт может потребоваться 2 киловатта для запуска. Такие расчеты, к слову, желательно производить при выборе не только генератора, но и трансформатора.

Но в случае с генераторами учитывайте еще один важный момент. Абсолютное большинство генераторов имеют две выходные розетки. И мощность делится между ними поровну. Чтобы получить на одной линии 4 кВт, нужно иметь генератор на 8 кВт.

Можно, конечно, брать ток из обеих розеток. Но, как правило, проводка в доме для этого не приспособлена. Так что если вы только строите дом, то сразу разделите потребителей энергии на две линии, чтобы использовать мощность генератора по максимуму.

Источники бесперебойного питания (ИБП)

ИБП можно использовать для автономного электропитания компьютеров и другой офисной техники. Однако и со скачками напряжения некоторые модели могут справиться.

Простейшие ИБП, их еще называют резервными, следят за напряжением и при выходе его за определенные пределы переводят компьютер на питание от аккумуляторов. Если напряжение постоянно скачет, то переключения эти происходят часто. В итоге аккумулятор быстро выходит из строя.

Более продвинутые модели - линейно-интерактивные - имеют в своем корпусе трансформатор. При скачках напряжения он сглаживает волны и не тревожит аккумулятор. Батарея используется только если ток совсем пропадает. Поэтому при выборе ИБР заранее изучите характер напряжения в ваших розетках.

И пусть ваш дом будет безопасным!

Величина отклонения величины напряжения в бытовой сети регламентируется ГОСТ 32144-2013. В нем указывается, что повышение или понижение напряжения не должно превышать 10% от номинальной величины. Не соблюдение требований ГОСТ приводит к выходу из строя бытовой техники. Бытовые электроприборы рассчитаны на работу в том диапазоне напряжений питания, которые и упоминаются в ГОСТ. Превышение величиной напряжения порога в 242В заставляет электроприборы работать в критическом режиме, в них происходят перегревы, выходы из строя электронных компонентов, пробои изоляции. Следствие этого – поломка прибора и даже пожар.

Пожар — последствие повышенного напряжения

Признаки повышенного напряжения в сети

1. Часто выходят из строя лампы.

2. Лампы накаливания и галогенные лампы светят ярче обычного .

3. Интенсивность освещения периодически изменяется.

4. Необычное поведение бытовой техники при работе.

5. Неожиданные перезагрузки компьютера или его выключение.

6. Сбои в работе бытовой электроники.

При выходе величины напряжения за допустимые пределы бытовые электроприборы нужно немедленно выключить. Если ситуация регулярно повторяется – обратиться в сбытовую компанию.

Причины повышения напряжения в сети

1. Перекос фаз. Сети переменного тока выполняются трехфазными. Напряжение между каждой фазой и нулем – 220 В. При проектировании электропроводки дома или дачного поселка потребители (квартиры или частные дома) распределяются по фазам поровну. Но это не значит, что нагрузка разделится одинаково по фазам. Разность в потреблении приводит к перераспределению величин напряжений по фазам: где потребляется меньше – там больше напряжение. Чаще всего этот фактор проявляется в сельской местности.

2. Обрыв нуля питающей электросети. Это аварийный режим работы сети, который должен немедленно ликвидироваться. В результате аварии с обрывом нуля напряжения перераспределяются еще сильнее, чем при перекосе фаз. Если в первом случае при отсутствии или при минимальной нагрузке одной фазы напряжение на ней повышено, то во втором –приблизится к 380 В! В результате за несколько секунд погибнет вся бытовая техника, которой не посчастливилось работать в момент аварии. Затем начинаются судебные тяжбы с сетевой организацией на предмет возмещения ущерба, ведь ее задача — ревизия контактов и контроль за их состоянием.

Сгладить последствия обрыва нуля в сети помогает контур повторного заземления, но чем дальше подстанция от потребителя с контуром – тем менее он эффективен. В черте города же выполнение личного контура заземления невозможно.

3. Удары молний вблизи от потребителей вызывают кратковременное повышение напряжения в их электропроводке. В современных сетях проектом обязательно предусматривается защита от перенапряжений, но старые сети ее лишены и поэтому – уязвимы.

4. Ошибки при монтаже или ремонте. Неопытные или невнимательные электрики могут при работах в щитке либо подключить потребителю две фазы (380В), либо забыть подключить на место нулевой провод (случай с обрывом нуля). Поэтому при возникновении сомнений в уровне квалификации электрика – не доверяйте ему работу.

Способы защиты от повышенного напряжения

1. Установка реле контроля напряжения. При повышении напряжения в сети оно отключит электроприборы и спасет их. Когда напряжение нормализуется, реле включит их обратно. Среди реле контроля напряжения выделяются две группы: для подключения в розетку и для установки в распределительный щиток. В первом случае защищается один потребитель, во втором – вся электрика в доме.

2. помогает защитить подключенное к нему оборудование: компьютер, телевизор, роутер – от незначительных перенапряжений в сети. Он сглаживает только импульсные воздействия и не изменяет величину напряжения. Помните: не все, что носит название «сетевой фильтр» на самом деле им является, иногда под таким названием продаются обычные удлинители с блоком розеток. В них нет начинки, выполняющей роль защиты от помех, перенапряжений и перегрузок. Приобретайте только сетевые фильтры известных фирм.

3. Стабилизатор защищает технику без ее отключения от сети. При изменении входного напряжения в рабочем диапазоне он выдает на выходе 220 В. Но при превышении входным напряжением порогового значения, он выключается. Этим дополнительно обеспечивается защита от обрыва нуля. Стабилизатор не защищает от импульсных перенапряжений.

4. Источник бесперебойного питания (ИБП) выполняет все функции стабилизатора и сетевого фильтра, но при отключении напряжения или повышении его величины выше допустимой переходит на питание нагрузки от аккумулятора.

5. УЗИП — устройство защиты от импульсных перенапряжений. Защищает электрооборудование от перенапряжений, вызванных близкими ударами молний.