Защита от перенапряжения: Защита оборудования от импульсных перенапряжений и коммутационных помех / Хабр

Как защитить технику от перепадов напряжения | Сетевые фильтры | Блог

Внезапные перепады напряжения грозят плачевными последствиями для бытовой техники: выход из строя без надежды на ремонт. А для загородного дома в период летних гроз эта проблема становится наиболее актуальной. Почему происходят перепады и чем они опасны для техники? Как надежно защититься от скачков напряжения?

Чем опасны перепады напряжения

Перепад напряжения может быть вызван одновременным отключением нескольких мощных устройств, аварией на электросетях, нестабильной работой подстанции из-за перегрузки, эксплуатацией сварочного аппарата, низким качеством материалов электропроводки или ее монтажа. Нередко к существенному скачку напряжения приводит и удар молнии по линии электропередач.

Большинство перепадов незначительны и остаются незамеченными нами, но не техникой. Любой скачок, из-за которого напряжение в сети становится выше 250 Вольт, снижает срок службы подключенных устройств или дестабилизирует их работу. Даже несущественные отклонения на 5-10 %, происходящие регулярно, приводят к сбоям в управляющих блоках, сбросу настроек, возникновению помех. Перепады на 10-25 % сокращают срок службы приборов почти вдвое. А скачки напряжения до 300 Вольт выводят из строя блоки питания, управляющие и сенсорные панели, электродвигатели, сетевое оборудование.

В большинстве многоквартирных домов качество электропроводки оставляет желать лучшего, они не выдерживают нагрузки, ведь в каждой квартире одновременно работают десятки приборов. Безусловно, лучше поменять в квартире проводку, чтобы минимизировать вероятность перепадов и не довести до пожара. Но даже если нет такой возможности, обезопасить себя и родных можно.

Основной параметр при выборе устройств, способных защитить от перепадов напряжения, — это  выходная мощность, которая берется из силы тока (указывается в амперах А) умноженной на напряжение (указывается в вольтах В). Ее величина, указываемая в вольт-амперах (ВA), должна соответствовать общей мощности, потребляемой приборами. Поэтому перед приобретением нужно посчитать общую мощность техники, которую вы планируете подключить. 

Сетевые фильтры

Так называемый сетевой фильтр — это зачастую просто разветвитель/удлиннитель, защитные функции у которого либо фактически отсутствуют, либо являются минимальными и способны защитить только от перегрузки или короткого замыкания.

Однако среди «обманок» прячутся и настоящие сетевые фильтры, которые с помощью LC-контура фильтруют высокочастотные помехи в сети. Стоимость таких устройств, естественно, выше, но для некоторых видов техники наличие полноценной фильтрации необходимо. У приборов с LC-контуром есть характеристика «Подавление электромагнитных / радиочастотных шумов». Если вам нужен такой вариант, обращайте на нее внимание.

Стабилизаторы напряжения

Если подаваемое напряжение в сети не соответствует заданным нормам, стабилизатор нормализует его. К тому же стабилизатор повторяет функции хорошего сетевого фильтра: защита от короткого замыкания, от перенапряжения и высоковольтных импульсов, а также фильтрация помех. Маломощные стабилизаторы можно устанавливать для отдельного электроприбора, например, для холодильника, так как этот прибор наиболее болезненно реагирует на скачки напряжения. Супермощные стабилизаторы устанавливаются для всей сети, такие модели наиболее полезны для загородных домов или в районах, где с напряжением постоянные проблемы.

В сетях 220 Вольт используются однофазные стабилизаторы, в сетях 380 Вольт — три однофазных либо один трехфазный. Хороший стабилизатор хоть и стоит в разы дороже сетевого фильтра, однако он реально защищает технику от серьезных перепадов напряжения и обеспечивает стабильную работу.

Источники бесперебойного питания (ИБП)

ИБП объединяет в себе функции сетевого фильтра и стабилизатора (кроме резервного типа), но помимо этого позволяет технике работать еще какое-то время после отключения электропитания. Бесперебойники бывают трех типов: резервные, интерактивные и с двойным преобразованием.

Резервный вариант — самое простое и дешевое решение. Он пропускает ток через LC-контур, как в хороших сетевых фильтрах, а если необходимое напряжение отсутствует, осуществляется переключение на аккумуляторы. К недостаткам резервных бесперебойников можно отнести задержку при переключении на батареи (5 – 15 миллисекунд).

Интерактивные ИБП оснащены ступенчатым стабилизатором, позволяющим поддерживать надлежащее напряжение на выходе без использования батарей, что увеличивает срок их службы. Такие источники бесперебойного питания годятся для ПК и значительной части бытовой техники.

Бесперебойникис двойным преобразованиемпреобразуют полученный переменный ток в постоянный, а на выходе подают снова переменный с необходимым напряжением. Аккумуляторные батареи при этом все время подключены к сети, переключение не производится. ИБП данного типа отличаются более высокой стоимостью, в то же время создают больший шум при эксплуатации и сильнее нагреваются. Применяются в основном для требовательного к надежности питания оборудования: серверов, медицинское оборудования.

Реле напряжения

Реле напряжения, также называемые реле-прерывателями, производят размыкание электрических цепей при перепадах напряжения. После отключения питания реле через небольшие временные интервалы проверяет состояние напряжения, и при нормальных значениях возобновляет подачу тока.

Некоторые модели оснащения регуляторами, позволяющие настраивать реле под разные приборы, устанавливая верхний и нижний предел перепадов для отключения, а также время последующей активации. Существуют модели реле-прерывателей как для монтирования в электрощиток, так и для отдельной установки в розетку.

Способы защиты от перенапряжений в квартирах и частных домах

Перенапряжения — это нарушения в нормальном режиме работы электросети, связанные с увеличением напряженности электрического поля до значений, опасных для элементов электроустановок и проводящих линий. В момент перенапряжения на номинальное сетевое напряжение накладывается мгновенный импульс или дополнительная волна напряжения. Такие явления могут стать причиной повреждения изоляции и вызвать пожар, могут создать серьезную угрозу для работоспособности оборудования, а порой и для жизни и здоровья людей. Перенапряжения имеют разную природу. Однако современное защитное оборудование позволяет нейтрализовать последствия всех видов нарушений в работе сети.

Причины перенапряжений

В зависимости от источника возникновения, можно выделить четыре типа перенапряжений: атмосферные, коммутационные, переходные перенапряжения промышленной частоты и перенапряжения, вызванные электростатическим разрядом.

Атмосферные перенапряжения связаны с грозовыми явлениями. Во время грозы в атмосфере происходит до 30-100 разрядов в секунду, при этом ежегодно земля испытывает около 3 миллиардов ударов молнии. В частности, с повышенным вниманием надо относиться к молниезащите отдельно стоящих на равнине домов. Еще большую опасность создают расположенные поблизости от дома высокие деревья или сооружения (мачты, трубы). Также к зонам повышенных рисков относят горы, влажные участки возле водоемов, железистые почвы.

Нередко молния напрямую поражает трансформаторы, счетчики электроэнергии и бытовые электроприборы. Она служит причиной возникновения перенапряжений во всех проводящих элементах. Ток молнии вызывает тепловой эффект и расплавление изоляции в точках воздействия и это может стать причиной пожара.

Канал молнии, при прохождении по нему сильного импульсного тока, действует как антенна, вызывая перенапряжения в радиусе нескольких километров. Также во время грозы повышается потенциал земли из-за циркуляции тока молнии в грунте. Таким образом, последствия грозовых явлений не менее опасны, чем прямой удар молнии. Именно поэтому важно обеспечивать не только первичную защиту зданий (молниеотводы), но и продумывать вторичную защиту внутреннего оборудования, в частности питающих и телекоммуникационных сетей. Это касается не только частных домов, но и городских квартир, которые защищены от прямого удара молниеотводами.

Коммутационные перенапряжения возникают непосредственно в электрических сетях, поэтому их иногда называют «внутренними». Они представляют собой волны перенапряжения высокой частоты — от нескольких десятков до нескольких сотен кГц. Коммутационные перенапряжения могут быть обусловлены резкими перепадами нагрузки на линиях электропередачи, феррорезонансными явлениями и другими аварийными режимами работы распределительных сетей.

Причины коммутационных перенапряжений также могут быть связаны и с функционированием оборудования на стороне потребителя. К примеру, с отключением устройств защиты (плавких предохранителей, выключателей), отключением или включением аппаратуры управления (реле, контакторов), пуском или остановом мощных двигателей. По большому счету источниками коммутационных перенапряжений могут быть любые устройства, имеющие в своем составе катушку, конденсатор или трансформатор на входе питания, в том числе телевизоры, принтеры, компьютеры, электропечи, фильтры и т.д.

Коммутационные перенапряжения развиваются носят повторяющийся характер и тем самым вызывают преждевременное старение оборудования.

Переходные перенапряжения промышленной частоты характеризуются тем, что имеют такую же частоту, как и сеть (50, 60 или 400 Гц). Они возникают из-за повреждения изоляции между фазой и корпусом или фазой и землей (в сетях с заземленной нейтралью), а также из-за разрыва нейтрального проводника; при этом однофазные устройства получают напряжение 400 В. Другая причина переходных перенапряжений связана с пробоем проводника, например, при падении кабеля высокого напряжения на низковольтную линию. Третья причина — образование дуги при срабатывании защитного искрового разрядника высокого или среднего напряжения, вызывающее повышение потенциала земли.

Перенапряжения из-за электростатического разряда опасны главным образом для высокочувствительных электронных устройств. Они могут возникать в сухой среде, где накапливается сильное электростатическое поле. К примеру, человек, идущий по ковру в изолирующей обуви, становится электрически заряженным до напряжения нескольких киловольт. Когда он прикасается к проводящей конструкции, возникает электрический разряд в несколько ампер с очень коротким временем нарастания (несколько наносекунд).

Способы защиты от перенапряжений

Устройства первичной защиты от перенапряжения необходимы для предотвращения прямых ударов молнии — они улавливают и отводят ее ток на землю. Такие устройства располагают выше уровня всех остальных конструкций, причем их высота зависит от размера защищаемой зоны. Как правило, для защиты жилых объектов используется стержневые молниеотводы, снабженные проводниками-токоотводами.

Устройства вторичной защиты позволяют обеспечить нормальную работу оборудования и сетей внутри здания в условиях атмосферных и коммутационных перенапряжений. Их можно разделить на две большие группы — устройства последовательной и параллельной защиты. К первой группе относятся:

• Трансформаторы, устраняющие определенные гармоники за счет соответствующего соединения первичной и вторичной обмоток; такая защита не очень эффективна.
• Фильтры, служащие для ограничения коммутационных перенапряжений в четко заданном диапазоне частот. Такие устройства не подходят для ограничения атмосферных перенапряжений.
• Ограничители перенапряжений, состоящие из воздушных катушек индуктивности, ограничивающих перенапряжения, и разрядников, отводящих токи. Наиболее подходят для защиты чувствительного электронного оборудования, но защищают только от перенапряжений. Представляют собой громоздкие и дорогостоящие устройства.
• Сетевой фильтр — надежное устройство для защиты компьютеров, ноутбуков и электронной техники от перепадов напряжения — одной из причин выхода их из рабочего состояния и утери персональных данных. Обеспечивает эффективное электропитание и подавляет импульсные и высокочастотные помехи в электрической сети.

Сетевой фильтр PM6U-RS APC by Schneider Electric.

Стабилизаторы напряжения служат для нормализации сетей переменного тока и устраняют проблему колебания напряжения. В частности, анализируют входное напряжение, а затем, переключая обмотки своего трансформатора, поддерживают необходимый диапазон напряжения на выходе.

Стабилизатор напряжения LS1500-RS APC by Schneider Electric

Источники бесперебойного питания служат для поддержки работы оборудования в автономном режиме за счет энергии батарей в случаях несанкционированного ее отключения.

Источник бесперебойного питания BR1500G-RS APC by Schneider Electric. Куда более популярны устройства параллельной защиты, которые могут использоваться в установках любой мощности. Важно знать, что номинальное напряжение такого устройства должно соответствовать сетевому напряжению на вводах установки. В режиме «ожидания» (при отсутствии перенапряжений) ток утечки не должен протекать через устройство защиты, но при возникновении перенапряжения, превышающего допустимое значение, устройство должно моментально отводить вызванный перенапряжением ток на землю. Важной характеристикой такого оборудования является его быстродействие.

В жилых домах для защиты от перенапряжений чаще всего применяется модульное оборудование, устанавливаемое в распределительных щитах. В частности, это устройства защиты от импульсных перенапряжений — УЗИП и дифференциальные выключатели нагрузки с защитой от превышения напряжения — УЗО. Также существуют сменные ограничители перенапряжений и ограничители перенапряжений для защиты силовых розеток, обеспечивающие вторичную защиту подключенного оборудования. Некоторые ограничители встраиваются непосредственно в устройства, потребляющие электроэнергию, однако они не могут защитить от больших перенапряжений. Для защиты телефонных и коммутационных сетей от перенапряжений используются слаботочные разрядники, которые также устанавливаются в распределительных щитах или встраиваются в устройства, потребляющие электроэнергию.

Оборудование Schneider Electric для защиты от перенапряжений

Наиболее эффективными средствами для обеспечения защиты от перенапряжений в квартирах и частных домах служат модульные аппараты, устанавливаемые в распределительные щиты. Также с целью частичной защиты могут использоваться сетевые фильтры.

Дифференциальные выключатели нагрузки (УЗО) предназначены в первую очередь для защиты людей от поражения электрическим током и предотвращения возгораний. Однако в линейке модульного оборудования Easy9, разработанного компанией Schneider Electric, также есть УЗО, совмещающие защиту от утечки тока и от превышения напряжения. Если в сети возникнет переходное напряжение промышленной частоты, к примеру, из-за обрыва нейтрального провода в подъезде многоквартирного дома, питание будет отключено. Такое устройство позволит защитить и проводку, и оборудование, и человеческую жизнь.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

помогают предотвратить последствия от непрямых ударов молний и аварийных скачков напряжения, губительных для дорогостоящей электроники; они компенсируют сильные броски напряжения, с которыми УЗО справиться не в состоянии. Как правило, электроника может выдержать перенапряжения до 1300-1500 В, в том время, как скачки напряжения при ударе молнии могут достигать 10 000 В. Задача УЗИП — сгладить импульсные перенапряжения до приемлемого уровня в 1000-1300 В.

Наиболее распространенный вариант УЗИП — это сетевые фильтры (удлинители с кнопкой), однако УЗИП в модульном исполнении (к примеру, Easy9 от Schneider Electric) обеспечивает значительно более надежную и качественную защиту от перенапряжений. К тому же, размещение аппарата в распределительном щитке на входе в квартиру позволяет защитить не только компьютер, но и кухонные приборы, климатическое оборудование, охранную сигнализацию, мультимедийные системы, поставленные на зарядку смартфоны и т.д. К сожалению, пока модульными аппаратами УЗИП оснащено не более 1 % российских домохозяйств.

Смотреть видеосюжет об основных преимуществах автоматов Easy9, Домовой и Acti 9

При выборе устройств защиты от импульсных перенапряжений важно учитывать наличие молниеотвода, организацию системы заземления, информацию о токах короткого замыкания (КЗ).

Наличие УЗИП обеспечивает полную защиту системы электроснабжения квартиры или частного дома и гарантирует сохранность всех видов дорогостоящей бытовой техники и электроники.

Ограничители перенапряжений Acti 9 предназначены в первую очередь для промышленных и административных зданий. Однако и в этой серии есть оборудование, которое при необходимости можно применять в жилых помещениях для надежной защиты от атмосферных перенапряжений. Это ограничители перенапряжения типа 2 со встроенным разъединителем — iQuick-PF, iQuick-PRD и модульные ограничители перенапряжений типа 2 — iPF & iPRD. В оборудовании Acti 9 предусмотрена сертифицированная координация срабатывания с автоматическими выключателями, кроме того, аппараты очень легко монтировать на объекте, а их состояние можно отслеживать удаленно с помощью системы мониторинга. Для телекоммуникационных сетей могут использоваться устройства защиты iPRC и iPRI.

Помимо этого в продуктовом портфеле Schneider Electric есть бытовые устройства защиты от всплесков напряжения APC SurgeArrest Performance. Сетевые фильтры этой серии предназначены для обеспечения минимально необходимой защиты компьютеров, бытовых электронных приборов и телефонных линий от импульсных помех.

При выборе решения для защиты от перенапряжения, важно учитывать стоимость защищаемого оборудования и последствия его выхода из строя. А также риски возникновения перенапряжений, которые напрямую связаны с состоянием сети и грозовой активностью в конкретной местности. Продумывая защиту электрооборудования, важно не забывать и о телекоммуникационных сетях, которые также могут пострадать от перенапряжений.

Защита от перенапряжения — 90 фото бытовых приборов стабилизации и защиты

Современные бытовые приборы оснащены крайне чувствительной электроникой, поэтому перепады напряжения могут легко вывести их из строя. Полностью устранить перепады невозможно, защиту от перенапряжений сети обеспечивают специальные устройства, выбор которых огромен.

Необходимо разобраться с причинами появления перепадов напряжения, последствиями сбоев, уяснить принцип работы защитных устройств.

Природа перепадов напряжения

Перепады представляют собой непродолжительные изменения амплитуды напряжения, которое затем восстанавливается до значений, близких к изначальному.  Продолжительность такого изменения составляет доли секунды, однако его достаточно, чтобы произошел сбой в работе.

Выделяют следующие причины возникновения перепадов:

• Грозовые разряды, дающие высокое перенапряжение, могут стать причиной пожара. Многоэтажные дома в плане защиты от подобных явлений защищены благодаря поставщикам электроэнергии. В частном доме систему защиты необходимо будет продумать самостоятельно, выполнив все работы своими руками или вызвав специалистов.
• Скачки, вызванные коммутационными процессами при запуске/отключении потребителей с большой мощностью.
• Электростатическая индукция.
• Подключение мощного оборудования определенного типа (сварочный аппарат, электродвигатель коллекторного типа).

Существуют явления долгосрочного повышения или понижения напряжения. Первое возникает при аварии, когда по какой-либо причине обрывается нулевой провод, повышая напряжение до 380 В. При такой аварии ни один прибор справиться со сбоем не сумеет, придется ждать завершения восстановительных работ.

Долгосрочное понижение характерно для сельской местности или на дачных участках. Объясняется это явление маломощным трансформатором, установленным на подстанции.

В чем заключается опасность перепадов?

Существующие нормы говорят о возможных отклонениях в большую и меньшую стороны на 10% от номинального напряжения. Однако скачки могут дать более существенные расхождения.

Блоки питания, которыми оснащена некоторая бытовая техника, перегружаются, что может вывести их из строя или значительно сократить срок службы. Существует и вероятность возникновения пожара. Поэтому установка устройства для защиты от перенапряжения будет разумным шагом.

Когда напряжение понижается, это также сулит неприятности. Чувствительными являются холодильные компрессоры, блоки питания импульсного типа.

Защитные устройства

Можно выделить несколько разновидностей устройств защиты. Отличаются они выполнением разных функций и разной стоимостью.

Сетевой фильтр является самым простым и недорогим средством защиты бытовой техники с небольшой мощностью. Он превосходно справляется с бросками, достигающими 450 В.

Основным элементом защиты сетевика является варистор – полупроводник, способный менять сопротивление в зависимости от возникающего напряжения. Именно этот элемент фильтра возьмет на себя удар при серьезном скачке.

Кроме того, фильтр способен защитить технику от помех высокой частоты. Помимо указанных защитных узлов фильтр оснащен плавким предохранителем, который сработает при коротком замыкании.

В качестве защиты электросети на разных ее уровнях – от перехода с воздушной линии на кабельную до конкретных приборов внутри дома – используют модульные ограничители перенапряжения. Являясь по сути разрядником для защиты от перенапряжений, ограничитель в качестве главного рабочего органа имеет все тот же варистор.

Когда значения напряжения выходят за допустимые пределы срабатывает варистор; модуль, в котором он расположен, можно заменить после выхода его из строя.

Стабилизатор способен выровнять скачущее напряжение в соответствии с номинальным. Если установить рамки, к примеру, в диапазоне от 200 до 250 В, то качественное устройство будет выдавать необходимые 220 В до тех пор, пока напряжение не выйдет за пределы указанного диапазона. Прибор отключит подачу питания до тех пор, пока напряжение не вернется в заданные границы.

Для сельской местности монтаж стабилизатора иногда является единственным средством повышения напряжения до необходимых значений. Стабилизаторы бывают двух видов:

• линейные – к ним можно подключить несколько бытовых приборов;
• магистральные – монтируются на входе электрической сети в дом или квартиру.

Источники бесперебойного питания продолжают подачу напряжения к подключенным приборам даже после срабатывания защитной системы или отключения электроэнергии. Время работы будет зависеть от аккумулятора и мощности потребителей.

Зачастую к ним подключают компьютеры с целью избежать потери данных во время внезапного сбоя. Среди современных устройств зарекомендовали себя модели, способные через USB-порт контролировать редактор текстов (например, сохранить файл) в случае возникновения внештатной ситуации.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений в отличие от вышеперечисленных средств превосходно справляются с высоким напряжением. На основе таких устройств можно организовать защиту всех внутренних линий электропередачи частного дома.

Защитное реле позволяет бытовым приборам уцелеть при коммутационных импульсах, пониженном напряжении.

Импульсы, которые могут возникнуть из-за грозы, превосходят способности этого устройства. Поэтому сфера применения реле защиты от перенапряжения – электрическая сеть внутри дома.

Для защиты частного дома от скачков напряжения устанавливаются специальные устройства, выбор которых велик. Будет лучше, если работу выполнят профессионалы, поскольку в домашних условиях вряд ли позволят настроить разработанную схему подключения защиты от перенапряжения и тем более провести ее тест в режиме критической ситуации.

Следует также помнить, что все операции с щитком, проводкой и приборами нужно проводить строго при выключенном электропитании.

Фото защити от перенапряжения

Также рекомендуем посетить:

Защита сети 220 вольт от перенапряжения

Хотя подача электричества в квартиры и дома регулируется законодательством, жильцам не стоит полностью рассчитывать на то, что соответствующие службы обеспечат подачу электроэнергии нужного качества. Если из-за бросков сетевого напряжения дорогостоящие электроприборы выйдут из строя, получить компенсацию будет практически невозможно. А поскольку неполадки на электролиниях – не редкость, то стоит самостоятельно принять меры, которые помогут уберечь бытовую технику от поломки. Для этого нужна защита от перенапряжения, обеспечить которую можно, установив в сети соответствующий прибор – защитное реле, датчик с УЗО или стабилизатор напряжения.

Допустимые параметры электроэнергии

Номинал напряжения, обозначенный на всей бытовой электротехнике, составляет 220В, однако в реальной жизни это значение стабильно далеко не всегда. Это учитывается при изготовлении современных приборов, и они могут устойчиво работать при колебании напряжения от 209 до 231В, а также переносить разброс от 198 до 242В. Если бы небольшие перепады разности потенциалов не были предусмотрены конструкцией бытовой техники, она ломалась бы постоянно. Более значительные отклонения приводят к перегрузке сети, и это снижает эксплуатационный ресурс аппаратуры.

Чтобы сгладить колебания напряжения и обеспечить безопасность приборов, достаточно установить стабилизатор. Гораздо опаснее для электротехники перенапряжение (так называется резкий скачок разности потенциалов).

Разновидности перенапряжений

Перенапряжение может длиться как короткое, так и достаточно продолжительное время. Оно может быть вызвано ударом молнии во время грозы или коммутацией, возникшей из-за неполадок подстанции. Для защиты от них в сеть 220 или 380 Вольт (бытовую или промышленную) включается УЗИП (устройство защиты от импульсных перенапряжений). Его автоматическое срабатывание помогает обезопасить линию при воздействии, например, мощного грозового разряда, от которого не сможет спасти стабилизатор напряжения.

Наглядно про УЗИП на видео:

Удар молнии приводит к появлению мощного электромагнитного импульса, под влиянием которого в расположенных рядом с местом разряда проводниках возникают электрические потенциалы, и происходит резкий скачок напряжения. Длится он всего около 0,1 с, но величина разности потенциалов при этом составляет тысячи вольт.

Понятно, что при поступлении такого напряжения в домашние и производственные сети последствия могут быть очень тяжелыми.

Перенапряжение в результате коммутации

Такое явление может произойти при включении в линию или выключении приборов, дающих высокую индуктивную нагрузку. К ним относятся блоки питания, электромоторы, а также мощные инструменты, запитывающиеся от сети.

Этот эффект обусловлен законами коммутации. Моментальное изменение величины тока в соленоиде, а также разности потенциалов на конденсаторе произойти не может. Когда цепь с такой нагрузкой соединяется или размыкается, то в месте контакта отмечается появление вызванного самоиндукцией и коммутационными процессами электрического потенциала.

Течение переходного процесса всегда сопровождается выбросом напряжения, которое обладает полярностью, обратной входному. Небольшая емкость проводников в сети вызывает резонанс, длящийся короткое время и вызывающий высокочастотные колебания. По завершении переходного процесса они затухают.

Сколько продлится перенапряжение и какова будет его величина, зависит от следующих показателей:

• Индуктивность нагрузки.
• Моментальное значение разности потенциалов при коммутации.

• Емкость подключающих электрических кабелей.
• Реактивная мощность.

Опасность перенапряжения

Поскольку изоляция проводов рассчитана на величину напряжения, значительно превышающую номинал, пробоя чаще всего не случается. Если электроимпульс действует в течение незначительного времени, то напряжение на выходе блоков питания со стабилизатором не успевает возрасти до критического показателя. Это же касается и обычных лампочек – если резко возросшее напряжение быстро нормализуется, то спираль не успевает не только перегореть, но даже перегреться.

Если же изоляционный слой не выдерживает увеличившегося напряжения и происходит его пробой, то появляется электрическая дуга. В этом случае поток электронов проникает сквозь микротрещины, возникшие в изоляции, и идет через газы, которыми наполнены образовавшиеся мельчайшие пустоты. А большое количество тепла, выделяемое дугой, способствует расширению токопроводящего канала. В итоге нарастание тока происходит постепенно, и автомат защиты срабатывает с некоторым опозданием. И хотя оно занимает всего несколько мгновений, их оказывается вполне достаточно для выхода электропроводки из строя.

Какими устройствами обеспечивается защита сети от перенапряжения?

Схема защиты электрической линии от скачков напряжения может включать в себя:

• Систему молниезащиты.
• Стабилизатор напряжения.
• Датчик повышенного напряжения (устанавливается вместе с УЗО).
• Реле перенапряжения.

Отдельно нужно сказать о блоках бесперебойного питания, через которые в домашних сетях чаще всего подключают компьютеры. Этот прибор не предназначен для защиты от перенапряжения в сети. Его функция заключается в другом: при внезапном отключении света он работает как аккумулятор, позволяя пользователю сохранить информацию и спокойно выключить ПК. Поэтому путать его со стабилизатором напряжения не следует.

Принцип работы защитных устройств

Для защиты от электроимпульсов, возникающих под действием молнии, устанавливается грозозащитный разрядник вместе с УЗИП. А обезопасить линию от потока электронов, параметры которого не соответствуют рабочим характеристикам сети, можно с помощью специальных датчиков, а также реле перенапряжения.

Следует сказать, что как ДПН, так и реле по принципу действия и назначению отличаются от стабилизатора.

Задача этих элементов состоит в том, чтобы прекратить подачу электроэнергии в случае превышения величиной перепада максимального порога, указанного в техническом паспорте средства защиты или выставленного регулятором.

После нормализации параметров электрической линии происходит самостоятельное включение реле. ДПН для защиты линии следует устанавливать только в паре с устройством защитного отключения. Его задача заключается в том, чтобы при обнаружении неполадок вызвать утечку тока, под воздействием которой сработает УЗО.

Наглядно про реле напряжения на видео:

Недостаток такой схемы заключается в необходимости ее ручного включения после того, как напряжение придет в норму. В этом плане выгодно отличается стабилизатор напряжения. Это устройство предусматривает регулируемую временную задержку токоподачи, если происходит его срабатывание под воздействием чрезмерного напряжения. Стабилизатор часто используют для подключения кондиционеров и холодильных аппаратов.

Длительные перенапряжения

Продолжительные перенапряжения очень часто происходят из-за обрыва нулевого проводника. Неравномерность нагрузки на фазных жилах становится причиной перекоса фаз – смещения разности потенциалов к проводнику с самой большой нагрузкой.

Иначе говоря, под воздействием неравномерного трехфазного электротока на нулевом кабеле, не имеющем заземления, начинает скапливаться напряжение. Ситуация не нормализуется до тех пор, пока повторная авария окончательно не выведет линию из строя или специалист не устранит неисправность.

При обрыве нулевого провода в электророзетке будет происходить изменение напряжения в соответствии с нагрузкой, которую пользователи, не знающие о неполадках, будут подключать на различные фазы. Пользоваться неисправной цепью практически невозможно, даже если в линию питания включен хороший стабилизатор. Дело в том, что сетевые параметры, регулярно выходящие за пределы стабилизации, приведут к тому, что прибор будет постоянно выключаться.

Наглядно про обрыв ноля и что нужно при этом делать – на видео:

Недостаток напряжения (провал)

Это явление особенно хорошо знакомо людям, проживающим в деревнях и селах. Провалом (проседанием) называется падение величины напряжения ниже допустимого предела.

Опасность проседаний заключается в том, что в конструкцию многих бытовых приборов входит несколько блоков электропитания, и недостаток напряжения приведет к тому, что один из них кратковременно выключится. Аппарат среагирует на это выдачей ошибки на дисплее и остановкой работы.

Если речь идет об отопительном котле, а неисправность произошла в зимнее время, то дом останется без отопления. Избежать такой ситуации поможет подключение стабилизатора. Этот прибор, зафиксировав проседание, повысит величину напряжения до номинала. Стабилизатор может спасти ситуацию, даже если напряжение в сети упало по вине трансформаторной подстанции.

Заключение

В этой статье мы рассказали, для чего нужна защита от перенапряжения в сети, какими устройствами она обеспечивается и как правильно ими пользоваться. Приведенные рекомендации помогут читателям разобраться в причинах сбоя сетевого напряжения, а также выбрать и установить устройство для защиты электросети.

назначение, принцип работы выбор по классу и установка по схеме

С началом грозы принято отключать дорогостоящие бытовые приборы из розетки, а ethernet кабели от компьютеров. Это нужно, чтобы защитить их от неожиданного удара молнии в ЛЭП и выхода из строя из-за перенапряжения. Но есть способ гораздо удобнее — установить на ввод в квартиру устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Причины и последствия импульсных перенапряжений сети

Импульсные перенапряжения представляют угрозу для бытовых электроприборов. Причины данного явления делятся на 2 категории:

1. Атмосферные перенапряжения (молнии). Разряд попадает в линию электропередач. Затем высокий потенциал следует до розеток потребителей и выводит домашнюю электронику из строя.
2. Техногенные перенапряжения. Неисправность контура молниезащиты. Пробой изоляции между сетями высокого и низкого напряжения.

Независимо от причины, в квартирных розетках формируется разность потенциалов в несколько тысяч вольт. Импульс длится доли секунды. Но этого достаточно чтобы повредить чувствительные электронные платы, микросхемы и процессоры.

к содержанию ↑

Для чего нужно УЗИП

Задача УЗИП состоит в защите электроприборов от перенапряжения. Устройство оберегает бытовую сеть от скачков тока в следующих случаях:

• неполадки на трансформаторной подстанции и замыкания ВВ проводов на НВ линию;
• прямое попадание грозового разряда в ЛЭП;
• разряд молнии вблизи воздушных линий электроснабжения или жилых зданий.

УЗИП для частного дома к содержанию ↑

Строение и принцип работы УЗИП

Принцип работы УЗИП основан на зависимости его сопротивления от приложенного к контактам напряжения. Например, если вольтаж в сети равен типичным 220 В, то сопротивление устройства составляет порядка 1-100 Мом. Если напряжение возрастает до критического уровня, то УЗИП резко снижает сопротивление до единиц ом и шунтирует квартиру от чрезмерно высоких токов.

Внутри устройства имеется полупроводниковый элемент — варистор. Именно он за несколько микросекунд сбрасывает сопротивление до минимальных значений.

Дополнительная информация. Варистор — это круглая, светло-синяя или черная радиодеталь с двумя ножками. Ее диаметр составляет от 7 до 30 мм. Варистор часто встречается в бытовой технике. Он включается между фазным и нулевым проводами электроприбора или впаивается в его плату. В случае с домашней техникой варистор также служит для защиты от перенапряжения, только не всей квартиры, а конкретного бытового прибора, в котором он установлен.

к содержанию ↑

Виды УЗИП

Существующие УЗИП отличаются по быстроте срабатывания. Различия объясняются неодинаковыми конструкциями и принципами работы приборов. Поэтому принято выделять 3 вида устройств молниезащиты:

1. Искровые промежутки (разрядники). Представляют собой воздушный зазор между электродами.
2. Варисторные ограничители перенапряжения (ОПН). Полупроводниковые устройства. Резко снижают сопротивления при возрастании напряжения. Встречаются в УЗИП, устанавливаемых в квартирные щитки, на платах бытовой техники и на опорах ЛЭП.
3. Комбинированные устройства. Сочетают в себе оба из перечисленных типов устройств.

к содержанию ↑

Искровые промежутки (разрядники)

Наиболее старый и простой тип защиты от перенапряжения. Как правило, разрядники используются в трансформаторных подстанциях и распределительных устройствах. На таких объектах возможны резкие скачки напряжения при коммутационных процессах.

Имеется 2 электрода. Один подключается к заземлению. Второй к защищаемой линии. Пока разность потенциалов между электродами находится в пределах нормы, разрядник обладает большим сопротивлением воздуха. Как только напряжение между электродами превышает заданный уровень, происходит пробой воздушного промежутка (пролетает искра). Разрядник на доли секунды сбрасывает сопротивление.

УЗИП на основе искровых разрядников

Напряжение срабатывания разрядника регулируется расстоянием между электродами. Чем оно больше, тем выше вольтаж, при котором произойдет пробой воздушного промежутка.

Важно! Если долго проходить в помещении в синтетической куртке, а потом прикоснуться к чему-то металлическому, то между пальцем и железным предметом пролетит искра. Произойдет пробой воздушного промежутка между заряженной от трения курткой и железным предметом. Разрядники работают по аналогичному принципу.

к содержанию ↑

Варисторные ограничители перенапряжения

Низковольтный вариант данного устройства применяется в квартирных электрощитах. Для этого на корпусе предусмотрено стандартное крепление под DIN-рейку. Прибор работает с напряжениями 220/380 В и предохраняет от перенапряжения отдельную квартиру или трехфазного потребителя.

Высоковольтный вариант устанавливается на линии 10 кВ и выше. Обладает сравнительно большими размерами и мощным керамическим корпусом белого или коричневого цвета. Данный ограничитель импульсных перенапряжений еще называют вентильным разрядником (не путать с искровым промежутком).

Ограничитель импульсных напряжений на варисторах к содержанию ↑

Комбинированные устройства

Комбинированные УЗИП сочетают достоинства от вышеперечисленных защитных устройств. Основные из них таковы:

1. Низкое напряжение срабатывания варисторных ОПН. Как следствие, высокая чувствительность к самым незначительным превышениям напряжения.
2. Большая рассеиваемая мощность искровых разрядников. Некоторые модели способны пропускать токи в десятки килоампер.

к содержанию ↑

Классы УЗИП

Различные модели УЗИП отличаются по типу защищаемого потребителя, месту установки и техническим требованиям. Поэтому их принято разделять на 3 класса.

Класс УЗИП	Назначение устройства	Технические требования	Предельный импульсный ток, кА
1-й (B)	Защита от прямых ударов молнии, бросков напряжения при КЗ.	Необходима защита от прямого прикосновения человека к частям устройства. Отсутствиериска возгорания УЗИП при его неисправности или КЗ в системе электроснабжения.	От 0,5 до 50 кА при импульсном токе в течение 350 мкС.
2-й (C)	Для защиты ЛЭП и подстанций от перенапряжений при переключениях. Как дополнительные мерызащиты при ударе молнии.	Аналогичные1 классу. Защита от прямого прикосновения. Отсутствие риска возгорания при КЗв сети или неисправности защитного устройства.	5 кА при импульсе в 20 мкС.
3-й (D)	Для гашения остаточных сетевых помех и скачков напряжения.	Защита от низковольтного перенапряжения между фазой и нулем. От прямого прикосновения ивозгорания.	До 1,5 кА при 20 мкС

к содержанию ↑

Маркировка защитного устройства

Для правильного выбора и установки устройства необходимо ознакомиться с его маркировкой. Она представлена в буквенно-цифровом виде и находится на корпусе УЗИП. Расшифровка обозначений приведена ниже.

• L/N — винтовые клеммы для подключения кабелей защищаемой сети;
• символ «земля» — клемма для подключения нулевого защитного проводника;
• зеленый флажок на корпусе — указывает на исправность прибора;
• Un — номинальное рабочее напряжение защищаемой сети;
• Umax — предельное допустимое напряжение;
• 50 Гц — частота тока;
• In — номинал разрядного тока;
• Imax — предельный разрядный ток, который способны выдержать устройство;
• Uр — напряжение срабатывания УЗИП.

к содержанию ↑

Схемы подключения

Для подключения защитного устройства недостаточно ознакомления с его характеристиками. Дополнительно следует учесть и параметры питающей сети. В странах СНГ наиболее распространены такие ее виды:

• однофазная, TN-S;
• однофазная, TN-C;
• трехфазная, TN-S;
• трехфазная, TN-C;

УЗИП с однофазным питанием и системе TN-S

На картинке ниже представлена схема подключения. УЗИП включается после вводного автоматического выключателя. Как фазный, так и нулевой провод, на защитное устройство поступает с автомата. Заземляющий же проводник идет с PE клеммника.

к содержанию ↑

УЗИП с однофазным питанием по системе TN-C

Применяется однополюсной прибор. Заземляющий проводник отсутствует. Поэтому устройство защиты от перенапряжений подключается между фазным и нулевым. При критическом скачке напряжения в L проводе лишний ток, минуя квартиру, потечет в N провод.

к содержанию ↑

УЗИП с трехфазным питанием и по системе TN-S

Устройство защиты устанавливается после вводного автомата. Если поставить его после счетчика, то в случае удара молнии дорогой прибор учета выйдет из строя. Все 3 фазы поступают на УЗИП в соответствии с маркировкой его клемм. При таком подключении стабильность напряжения контролируется не только между фазой и землей, но и между отдельными фазами.

к содержанию ↑

УЗИП с трехфазным питанием по системе TN-C

В трехфазной сети желательно использовать модульное устройство защиты на 3 полюса. Но при необходимости допустимо воспользоваться и 3 однофазными УЗИП. Независимо от комплектации уровень напряжения будет контролироваться между всеми фазными проводниками и нулем.

к содержанию ↑

Автоматы или предохранители перед УЗИП

На вводе в любую квартиру в обязательном порядке монтируется устройство защиты от КЗ или перегрузки по току. Раньше применялись пробки (плавкие вставки). Сейчас в ходу автоматические выключатели.

УЗИП монтируется после этих устройств. При превышении напряжения оно замыкает свои контакты. Далее возникает огромный ток короткого замыкания. Если перед УЗИП стоит плавкая вставка, то она перегорит. Ее необходимо будет заменить новой. Если автоматический выключатель, то он сработает, и его достаточно будет просто включить.

В контексте ОИН специалисты рекомендуют именно плавки вставки. Объясняется это простотой их устройства и меньшими рисками перекрытия высоким напряжениям. То есть если под превышенным потенциалом окажется автомат, то есть риск, что внутри него образуется дуга, и он не выполнит защитную функцию. С плавким предохранителем такая опасность минимальна. Однако они обладают меньшей быстротой действия чем автоматы.

Важно! Не следует ремонтировать пробки и изготавливать так называемые «жучки». Это быстро, дешево и просто, но периодически приводит к серьезным последствиям. В идеале лучше иметь пробки на запас или установить автоматические выключатели.

к содержанию ↑

Ошибки монтажа УЗИП

При правильной установке защитное устройство гарантирует безопасность бытовых электроприборов. Распространенные примеры ошибок при монтаже УЗИП следующие:

1. Монтаж УЗИП в щиток с неисправным заземлением. Для работы устройство требует надежной земли. Поэтому перед установкой необходимо убедиться в исправности заземления.
2. Неправильное подключение с нарушением схемы. Корректно подключить УЗИП может только человек, разбирающийся в электрике. В случае затруднений следует обратиться к типовым схемам в технической документации на устройство.
3. Применение защитного аппарата, не подходящего по классу. При ударе молнии такое устройство в лучшем случае выйдет из строя. В худшем оно пропустит высокое напряжение в квартирную электрическую сеть.

В подавляющем большинстве случаев УЗИП защитит ваш дом от импульсных перенапряжений. Они возникают в результате ударов молнии вблизи ЛЭП или аварий на трансформаторных подстанциях. Подобные вещи невозможно предсказать заранее, поэтому защита от перенапряжений пойдет на пользу любому электрощиту.

Независимо от того, приобретается УЗИП для частного дома или квартиры, следует обратить внимание на его класс. Другие важные параметры — это минимальное напряжение срабатывания, предельный импульсный ток КЗ и количество защищаемых фаз. Не менее значимо правильно выбрать схему подключения прибора к сети.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП): назначение, принцип работы выбор по классу и установка по схеме

О защите от перенапряжения в частных домах (квартирах): схема подключения

Довольно часто происходят поломки электрической бытовой техники, ведь любой электротехнический агрегат при создании рассчитывается на работу с определенным уровнем электроэнергии, т.е. на конкретные показатели силы и напряжения тока в сетях подключения. Поэтому при превышении этих норм может случиться аварийная ситуация.

Последствия перенапряжения в условиях частного дома

Использование дорогостоящей домашней техники, агрессивные природно- атмосферные явления, не слишком высокий уровень прокладки линий электропередач делает жизненно необходимым для собственников квартир и домов принятие мер по защите от перенапряжения электросетей в частном доме и минимизации возможных последствий.

Откуда возникает перенапряжение

Планировка и строительство многих многоэтажек еще пару десятков лет назад производилась без прицела на сегодняшнее многообразие бытового электрооборудования: микроволновки, многокамерные холодильники, утюги высокой мощности и другие приборы, имеющие электрическое питание. Поэтому максимумы потребления электричества по утрам и вечерам пагубно влияют на работу всей электросети в любом жилище.

Электричество, текущее по кабелю или проводу, неспособному выдерживать такую нагрузку, способствует их ненормальному нагреву в дневные часы и охлаждению в вечерние. В силу законов физики, проводник ослабевает, поскольку он делается то шире, то уже. Контакты в щитке на первых этажах или в едином вводно-распределяющем устройстве в доме заметно ослабевают. Также нулевые контакты могут отгореть, что приводит к перепаду напряжения от 110 до 360 вольт на всех этажах, выше этажа с перегоревшими контактами.

Перенапряжение в электросети может произойти в результате попадания молниевого разряда в линию электропередач, подстанцию или элементы дома, при этом сила тока просто огромная, порядка 200 килоампер. При попадании в молниеприемник и дальнейшем прохождении молнии по контуру заземления в проводниковых материалах возникает электродвижущая сила, измеряемая в киловольтах.

Также вызвать резкий скачок напряжения могут сварочные работы или одновременное включение многими соседями электроприборов или подключение/отключение мощного потребителя. Для защиты дорогостоящей электротехники и всего частного дома необходима защита от перенапряжения в сети.

Особенности защиты домашней электропроводки

Организация защиты от возникающего высокого напряжения – один из ключевых вопросов при прокладке электросети в жилом доме. Осуществляется она с помощью особых трансформаторов и фильтров сети. Во многих домах на этажных щитках устанавливаются автоматические выключатели, которые защищают от электротоков при коротком замыкании и временных перегрузок.

Когда возможна высокая нагрузка, все устройства, защищающие сети от повышенного напряжения, должны иметь приспособления для автоотключения и выключатели, реагирующие на изменения показателей тока. Как правило, самая надежная защита от подобных скачков ставится на входном силовом проводе, поскольку именно он испытывает наибольшее воздействие во время пиков нагрузки.

Схема защиты от перенапряжения домашней электросети бывает простой и многоуровневой. Простая – представлена в основном реле перенапряжения в этажных щитках, а многоступенчатая (комбинированная, защищающая как от бытовых скачков напряжения, так и от импульсных, при грозах) – УЗИП, т.е. устройства защиты от импульсных перенапряжений. Такие устройства наиболее часто встречаются в частных домах.

Устройство защиты от импульсного перенапряжения

Обратите внимание! Электронные приборы выходят из строя как из-за повышенного, так и из-за пониженного напряжения в сети (например, холодильники тяжело запускаются, что негативно сказывается на их дальнейшей работе).

Изоляционные слои домашних электросетей рассчитаны, как правило, на стандартные 220в, поэтому, если напряжение возрастает многократно, в диэлектрическом слое проскакивает искра, которая может спровоцировать электродугу и дальнейшее возгорание.

Чтобы не допустить негативных последствий, применяют следующие защиты, функционирующие по таким принципам:

• при резком внеплановом повышении напряжения происходит отключение электросхемы в доме или в квартире;
• вывода полученного сверхнормативного электрического потенциала от электроприборов путем перевода его в земляной контур.

Если напряжение поднимается незначительно (например, до 380 вольт), на помощь приходят различные стабилизаторы. Однако их защитные возможности довольно ограничены – они больше рассчитаны на поддержание заданных рабочих значений в электросетях.

Стабилизаторы напряжения применяются для поддержания рабочих параметров электросети

При проектировании защиты для частного дома рассматривают различные конструкционные решения и их технические характеристики. Необходимо учитывать принципы формирования базы ограничителей перенапряжения (опн). Например, газонаполненные разрядники после того, как импульс прошел, пропускают через себя т.н. сопровождающий ток, напряжение которого сопоставимо с коротким замыканием. По этой причине они сами могут быть источником возгорания, и их нельзя применять для защиты от электрического пробоя.

Для домашних сетей чаще всего применяют варисторное устройство защиты (полупроводниковые резисторы) – реостаты, скомпанованные из варисторных «таблеток» из смеси оксидов цинка, висмута, кобальта и других. При штатном функционировании электросети такой автомат защиты допускает микроскопические утечки, а при проходе импульса повышенной вольтажности – способен мгновенно перестроиться на режим «туннеля» и «спустить» больше тысячи ампер за очень короткий промежуток времени, поскольку сопротивление на этом приспособлении снижается с возрастанием силы тока, после чего происходит быстрое возвращение к штатной «боевой готовности».

Варисторные таблетки невелики по размеру

Классы стойкости электропроводки

Все электроприборы в бытовых зданиях разделяется по четырем основным категориям, в зависимости от максимально выдерживаемого перенапряжения:

• IV категория – до 6 киловольт;
• III категория – до 4 киловольт;
• II категория – до 2,5 киловольт;
• I категория – до 1,5 киловольт.

В соответствии с этими категориями выстраивается система защиты, которая сокращенно называется узо (устройство защитного отключения) с защитой от перенапряжения, в целях маркетинга их чаще всего называют ограничителями, используют и другие наименования. Ограничители монтируются по ходу движения возможного импульса. Так, на участке от вводного щитка идет 6-киловольтный импульс, в первой зоне он снижается ограничителем перенапряжения до 4 киловольт, в следующей зоне он падает до 2,5 киловольт, а в жилой зоне с помощью УЗИП III категории потенциал импульса снижают до 1,5 киловольт. Устройства защиты всех классов функционируют в комплексе, последовательно понижая потенциал до нормальных значений, с которыми легко справляется изоляция домашней электропроводки.

Важно! При неисправности хотя бы одного из звеньев этой защитной цепочки может возникнуть электропробой в изоляции, что приведет к выходу конечного электроприбора из строя. Поэтому необходимо периодически проверять исправность каждого элемента устройств защитного отключения.

Основные устройства системы защиты

Один из лучших способов спасти электросеть от скачков напряжения – монтаж стабилизатора, подходящего по техническим характеристикам. Это недешевые устройства, и не всегда они используются, поскольку напряжение в сетях и так бывает достаточно стабильным.

Также устранить нестабильность в работе сети помогают реле контроля напряжения. При обрыве нулевой жилы и замыкании в провисших кабелях такое реле способно включить защитные функции даже быстрее стабилизатора, нужно лишь 2-3 миллисекунды.

Реле контроля напряжения помогает справиться с импульсами в сети

Такие реле очень компактны – для монтажа они требуют меньше места, чем стабилизаторы, легко ставятся на простейшую din-рейку, кабеля подключаются элементарно (в отличие от монтажа стабилизаторов, когда вынужденно вклиниваются в электросеть или устанавливают особый короб для него). Стабилизаторы заметно гудят, поэтому в жилых помещениях их устанавливать нежелательно, а вот реле работают практически бесшумно. Кроме того, аппараты, контролирующие разность электрических потенциалов, потребляют очень мало электричества. Цена на такие реле в несколько раз ниже тех, что сложились на стабилизаторы.

Принцип работы реле контроля состоит в том, что при постоянном поступлении электротока устройство определяет разность потенциалов и сравнивает ее с допустимыми значениями. Если показатели в норме, ключи остаются открытыми, и ток продолжает течь по сети. Если же проходит мощный импульс, происходит моментальное закрытие ключей и отключение подачи электроэнергии потребителям. Такая быстрая и однозначная реакция помогает обезопасить все подключенные бытовые агрегаты.

Дополнительная информация. Возвращение в штатный режим происходит с некоторой задержкой, регулируемой таймером. Это необходимо для того, чтобы крупные электроприборы, такие как холодильники, кондиционеры и другие, включились с соблюдением правил и технической настройкой.

Подключение реле производится по фазному кабелю, при этом нуль-кабель включается во внутреннюю схему для питания энергией.

Схема подключения реле контроля потенциалов

Имеется два способа: сквозное подключение (по прямой) или с использованием прибора – контрактора для коммуникации. Оптимально подключать релейный механизм до подключения счетчика, чем обеспечится и его защита от перенапряжения. Однако, при наличии на приборе учета пломбы придется монтировать реле за ним.

Импульсные перенапряжения в электросети частных домов возникают из-за грозы с молниями или коммутационных скачков. Для безопасности электропроводки применяются специальные устройства УЗИП. Как правило, это ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН), стабилизаторы и реле контроля потенциалов. Конечно, обустройство такой системы – мероприятие затратное, однако его стоимость гораздо ниже дорогих электробытовых приборов.

Видео

Методы защита сети от перенапряжения, видеоинструкция

Перенапряжение – это превышение предельно допустимого уровня напряжения в сети на 10 и более процентов.

В зависимости от типа сети допустимые по нормативам значения варьируются в диапазоне:

• однофазная электросеть – от 198 до 242 вольт;
• трехфазная электросеть – от 342 до 418 вольт.

Если напряжения превышает данные показатели, то речь уже идет о перенапряжении сети и нужно принимать защитные меры.

Опасность перенапряжения

Опасность перенапряжение состоит в том, что оно может вызвать в сбои в работе электрического оборудования и привести к частичной или полной его поломке. Оно может стать причиной сгорания холодильников, стиральных машин, телевизоров, компьютеров и других бытовых приборов.

Стоит отметить, что поломка бытовой техники – это не самое страшное последствие перенапряжения. Оно может стать причиной возгорания помещения и человеческих смертей, поэтому важно использовать средства защиты и обезопасить домашнюю электросеть.

Причины возникновения перенапряжения

Наиболее распространенная причина перенапряжения – это отгорание или обрыв нулевого провода, что приводит к тому, что ток циркулирует между фазами и часть потребителей получает пониженное напряжение, а часть – повышенное.

Также часто причиной перенапряжения становится ошибка при подключении кабеля в распределительном щитке – нулевой провод включается на место фазного и в квартиру вместо положенных 220 вольт поступает 380.

Значительную опасность для сети представляет разряд молнии в линии электропередач. В результате ударе возникает импульсное перенапряжение, достигающее нескольких тысяч вольт. Бывают случаи перенапряжения из-за сбоев на электрических подстанциях.

Способы защиты от перенапряжения

Для защиты от повышенного напряжения используются следующие устройства:

• стабилизаторы напряжения;
• реле напряжения;
• ДПН+УЗО;
• УЗИП.

Остановимся на каждом устройстве подробнее.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы обеспечивают надежную защиту сети от перенапряжения. Если напряжение выходит за предельно допустимый диапазон, то стабилизатор отключает подключенную группу от сети. Когда напряжения нормализируется, то регулятор включает питание снова. Современные стабилизаторы комплектуются дисплеями, отображающими текущее напряжение и показывающими график его скачков.

В продаже можно встретить различные типы этих устройств:

• феррорезонансные;

• электромеханические;

Существуют различные схемы монтажа регуляторов. Оптимальный вариант – это установка устройства на каждый электроприбор, который необходимо защитить. Эта схема хороша тем, что для каждого потребителя можно подобрать подходящий по точности и мощности стабилизатор. Конечно, этот вариант и самый дорогой, поэтому чаще всего один стабилизатор устанавливается на группу или на всю квартиру. Его мощность рассчитывается путем суммирования мощности всех приборов.

Реле напряжения

Установка реле – это тоже довольно эффективный способ обезопасить домашнюю сеть. При больших перепадах напряжения, реле автоматически отключает потребителя, а при стабилизации – включает. Современные защитные реле выпускаются с микропроцессорами, которые позволяют проводить более тонкую настройку устройства.

Реле, как и стабилизаторы, можно устанавливать на отдельные приборы, на группы и на всю домашнюю сеть. При защите отдельного прибора, он подключается к реле, а оно уже к сети питания. При защите всего дома или группы приборов, реле устанавливается на распределительном щитке.

Датчик повышенного напряжения (ДПН) + устройство защитного отключения (УЗО)

ДНП – это датчик повышенного напряжения, а УЗО – устройство защитного отключения. ДНП проводит мониторинг работы сети и если значения напряжения превышают норму, то УЗО размыкает сеть.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

УЗИП – это устройство защиты от импульсных напряжений. УЗИП применяется для защиты сети от импульсного перенапряжения, в особенности, от попадания молнии в ЛЭП. Устройство можно устанавливать, как на часть, так и на всю сеть.

В последнем случае УЗИП устанавливается возле каждого электрического потребителя и на вводе в электрический щит.

Видео

Схемы и механизмы защиты от пониженного и повышенного напряжения

Для удовлетворительной работы всех электрических и электронных устройств рекомендуется подавать напряжение в установленных пределах. Колебания напряжения в электросети, безусловно, отрицательно сказываются на подключенных нагрузках. Эти колебания могут быть связаны с перенапряжением или пониженным напряжением, которые вызваны несколькими причинами, такими как скачки напряжения, молния, перегрузка и т. Д. Перенапряжения — это напряжения, превышающие нормальные или номинальные значения, которые вызывают повреждение изоляции электрических приборов, что приводит к коротким замыканиям.Точно так же пониженное напряжение вызывает перегрузку оборудования, что приводит к мерцанию ламп и неэффективной работе оборудования. Таким образом, в данной статье приведены схемы схем защиты от пониженного и повышенного напряжения с различными структурами управления.

Повышенное или пониженное напряжение

Чтобы понять эту концепцию и лучше ее понять, необходимо пройти через три различных типа схем защиты от перенапряжения, в которых используются компараторы и таймеры.

1. Схема защиты от пониженного и повышенного напряжения с использованием компараторов

Эта схема защиты по напряжению предназначена для создания механизма отключения при низком и высоком напряжении для защиты нагрузки от любого повреждения.Во многих домах и на производстве часто происходят колебания напряжения в сети переменного тока. Электронные устройства легко повредить из-за колебаний. Чтобы решить эту проблему, мы можем реализовать механизм отключения схемы защиты от пониженного / повышенного напряжения для защиты нагрузки от чрезмерного повреждения.

Блок-схема защиты от перенапряжения и пониженного напряжения

Работа схемы

2. Схема защиты от пониженного и пониженного напряжения с использованием таймеров

Это еще одна схема защиты от пониженного / пониженного напряжения для разработки механизма защиты от пониженного и повышенного напряжения для защиты нагрузки от повреждение.Эта простая электронная схема использует таймеры вместо компаратора, как в приведенном выше случае, в качестве механизма управления. Комбинация этих двух таймеров обеспечивает выход ошибки для переключения релейного механизма, когда напряжение выходит за установленные пределы. Таким образом, он защищает бытовую технику от неблагоприятного воздействия напряжения питания.

Защита от перенапряжения с использованием таймеров

Работа схемы:

Это две разные схемы защиты от перенапряжения и пониженного напряжения. Обе схемы работают одинаково, но разница между ними составляет используемые компоненты.Эти схемы просты, дешевы и легки в реализации, и поэтому теперь вы сможете выбирать между этими двумя, чтобы обеспечить лучший и надежный контроль с простотой реализации. Так что напишите свой выбор и любую другую техническую помощь по созданию схем электронных проектов в разделе комментариев ниже.

Фото:

• Повышенное или пониженное напряжение статическим напряжением
• Схема защиты от перенапряжения с использованием компараторов от blogspot
• Схема защиты от перенапряжения с использованием таймеров на электронных схемах

.

Простая схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона

Как сделать схему защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона?

Электрические схемы и компоненты, которые используются в наши дни, отдают много времени и предпочтений, чтобы сделать их максимально безопасными. Современные блоки питания в наши дни очень надежны, но всегда есть шанс выйти из строя. Источник питания может выйти из строя по-разному, но одна особенно тревожная возможность заключается в том, что элемент последовательного регулятора, т.е.е. Транзистор или полевой транзистор могут выйти из строя, что приведет к короткому замыканию. Это короткое замыкание элементов вызывает очень большое напряжение в цепи, на которую подается питание, что приводит к ужасным повреждениям всего оборудования. Повреждение компонента и схемы в целом можно свести к минимуму или полностью исключить, обеспечив схему защиты в виде защиты от перенапряжения .

Защита от короткого замыкания, защита от обратной полярности и защита от повышенного / пониженного напряжения — это некоторые из схем защиты, которые используются для защиты любого электронного устройства или схемы от любых неожиданных сбоев.Обычно для защиты от перенапряжения используются предохранители или автоматические выключатели, однако в этом проекте наша цель — создать схему, которая будет работать лучше, чем предохранитель или автоматический выключатель, и преодолеть ограничения большинства основных устройств безопасности, упомянутых выше.

Защита от перенапряжения — это характеристика системы электропитания, которая каким-то образом регулирует напряжение на стороне нагрузки, когда входное напряжение превышает предварительно установленное значение. В некоторых ситуациях, когда входное напряжение выше ожидаемого, мы всегда используем защиту от перенапряжения или схему защиты от лома.Схема защиты ломом — одна из наиболее часто используемых схем защиты от перенапряжения.

Блок питания может выйти из строя по многим причинам; Точно так же может быть много способов защитить цепь от перенапряжения. Самый простой способ — подключить предохранитель со стороны входа питания. Но недостатком использования предохранителя является то, что он является одноразовой защитой, потому что, когда напряжение превышает предварительно установленное значение, предохранительный провод сгорает, вызывая размыкание цепи. Тогда единственный способ заставить цепь снова начать работать — это заменить предохранитель на новый и переделать всю цепь, относящуюся к предохранителю.

Случаи отказа источника питания обычно наблюдаются, когда источник питания перестает работать и нет выхода. Однако бывают редкие случаи выхода из строя, когда происходит короткое замыкание и на выходе может появиться очень высокое напряжение. В качестве линейного регулятора мы можем взять пример очень простого стабилизатора на основе стабилитрона. Мы можем создать более сложную схему для достижения лучших результатов, в этих схемах используется та же идея прохождения тока через транзистор.

Основное отличие заключается в способе подачи напряжения регулятора на базу транзистора.Обычно напряжение на входе таково, что несколько вольт падают на последовательный регулирующий элемент. Следовательно, это позволяет последовательному транзистору надлежащим образом регулировать выходное напряжение. Обычно такой транзистор попадает в состояние разомкнутой цепи, но при некоторых обстоятельствах в транзисторе может возникнуть короткое замыкание между коллектором и эмиттером. Если это произойдет, то на выходе появится полное нерегулируемое входное напряжение.

Если на выходе появится полное напряжение, это может привести к повреждению многих микросхем, которые находятся в цепи и на которые подается питание.В этом случае ремонт схемы может оказаться нецелесообразным. Принцип работы импульсных регуляторов сильно различается, но бывают ситуации, в которых полный выход может появиться на выходе блока питания.

Мы можем сделать схему защиты от перенапряжения , используя стабилитрон и биполярный транзистор двумя способами.

Цепь стабилизатора напряжения Зенера :

В этой схеме используется стабилитрон для обеспечения стабилизированного выхода на стороне нагрузки, защищая цепь.Но соединения таковы, что поток мощности на сторону нагрузки не прерывается, даже когда напряжение превышает пределы безопасности. На выходе всегда будет напряжение, которое зависит от номинала стабилитрона.

Схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона:

Этот метод является более простым, в котором схема предназначена для отключения питания на стороне нагрузки, когда напряжение превышает заданные значения.

Необходимые материалы

• 1N4740A Стабилитрон
• FMMT718 Транзистор PNP
• Резисторы — 1 кОм, 2.2k и 6k
• 2N2222 NPN-транзистор

Связанная публикация: Автоматический дверной звонок с обнаружением объектов Arduino

Стабилитрон

Стабилитрон — это тип диода, который позволяет току течь через него в обоих направлениях, в отличие от обычного диод, который позволяет току течь только в одном направлении — от анода к катоду. Этот поток тока в обратном направлении происходит только тогда, когда напряжение на клеммах превышает пороговое напряжение, называемое напряжением Зенера.Это напряжение стабилитрона является характеристикой устройства, которая управляет эффектом стабилитрона, который, в свою очередь, определяет работу диода.

Принципиальная схема стабилитрона, обычно используемого в схемах, приведена ниже.

Стабилитроны имеют сильно легированный p-n переход, что позволяет устройству нормально работать даже при подаче через него обратного напряжения. Однако многие стабилитроны вместо этого полагаются на лавинный пробой. Оба типа пробоя происходят в устройстве, с той лишь разницей, что эффект Зенера преобладает при более низких напряжениях, тогда как лавинный пробой происходит при более высоких напряжениях.Они используются для создания маломощных стабилизированных источников питания. Они также используются для защиты цепей от перенапряжения и электростатического разряда.

2N2222 NPN-транзистор

2N2222 — очень распространенный биполярный NPN-транзистор, в основном используемый для усиления или переключения малой мощности общего назначения. 2Н222 предназначен для умеренной работы на высоких оборотах. Это очень распространенный транзистор, который используется как образец транзистора NPN.

Принципиальная схема транзистора приведена ниже.

Распиновка для NPN транзистора 2N2222 приведена ниже.

2N2222
1	Излучатель
2	База
3	Коллектор, подключенный к корпусу

Благодаря низкой стоимости и небольшому размеру, это наиболее часто используемый транзистор. Одна из его ключевых особенностей — способность выдерживать большие токи по сравнению с другими аналогичными небольшими транзисторами.Он состоит из кремния или германия и легирован положительно или отрицательно заряженным материалом. При выполнении приложений усиления он принимает аналоговый сигнал через коллекторы, а другой сигнал подается на его базу. Аналоговым сигналом может быть голосовой сигнал с аналоговой частотой почти 4 кГц (человеческий голос).

FMMT718 PNP-транзистор

FMMT718 является PNP-транзистором, поэтому коллектор и эмиттер будут закрыты (смещены в прямом направлении), когда базовый вывод удерживается на земле, и будут открыты (с обратным смещением), когда на базовый вывод будет подан сигнал ,Этим транзистор PNP отличается от транзистора NPN; логический вентиль используется для переключения между напряжениями сигналов заземления.

Принципиальная схема транзистора PNP приведена ниже.

Распиновка FMMT718 приведена в табличной форме ниже.

FMMT718
1	Коллектор	Ток через коллектор
2	База	Управляет смещением транзистора
3	Эмиттер	Потребляемый ток выход через эмиттер

Схема стабилитрона

Это одна из двух конфигураций схем защиты от перенапряжения, использующих стабилитрон.Эта схема не только защищает цепь на стороне нагрузки, но также регулирует входное напряжение питания для поддержания постоянного напряжения. Принципиальная схема защиты от перенапряжения с использованием схемы стабилитрона приведена ниже.

Пороговое напряжение, выше которого схема отключает питание со стороны нагрузки, называется предварительно установленным значением напряжения схемы. Конструкция схемы такова, что предварительно установленное значение схемы соответствует номиналу стабилитрона.Таким образом, пороговое значение, выше которого цепь не проводит, составляет примерно 5,1 В.

Проводимость транзистора Q1 зависит от напряжения база-эмиттер транзистора. Когда выходное напряжение схемы начинает расти, это увеличивает Vbe транзистора, и он меньше проводит. Это, в свою очередь, снижает выходное напряжение, сохраняя выходное напряжение почти постоянным.

Принципиальная схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона

Принципиальная схема цепи защиты от перенапряжения приведена ниже.

Сначала рассмотрим работу схемы при исправной работе блока питания. В правильном рабочем состоянии на клемме базы транзистора Q2 находится высокий уровень, что приводит к выключению этого транзистора. Когда Q2 выключен, на клемме базы транзистора Q1 низкий уровень, и он начинает проводить. Таким образом, нагрузка подключается к источнику питания, когда напряжение питания ниже установленного порогового напряжения.

Теперь, когда напряжение питания выше порогового значения, происходит пробой стабилитрона и стабилитрон D2 начинает проводить.Это делает базовую клемму Q2, которая раньше была заземлена. Теперь, когда базовый вывод Q2 подключен к земле, он начинает проводить. База транзистора Q1, который подключен к выходу Q2, теперь имеет высокий уровень и перестает проводить. Это изолирует нагрузку от источника питания, сохраняя ее от любого потенциального повреждения, которое могло быть вызвано скачком напряжения.

Работа приведенных выше схем также зависит от падения напряжения на каждом транзисторе. В идеале он должен быть низким, чтобы схема соответствовала своему теоретическому аналогу.Чтобы свести к минимуму падение напряжения на транзисторе, мы использовали PNP-транзистор FMMT718, который имеет очень низкое значение насыщения коллектор-эмиттер. Это низкое значение Vce позволяет снизить падение напряжения на транзисторах.

Похожие сообщения:

.

Схема защиты от перенапряжения

Цепи защиты, такие как защита от обратной полярности, защита от короткого замыкания и защита от повышенного / пониженного напряжения, используются для защиты любого электронного устройства или схемы от любых неожиданных сбоев. Обычно для защиты от перенапряжения используется предохранитель или MCB, здесь, в этой схеме, мы построим схему защиты от перенапряжения без использования предохранителя.

Защита от перенапряжения — это функция источника питания, которая отключает подачу питания, когда входное напряжение превышает заданное значение.Для защиты от перенапряжения мы всегда используем защиту от перенапряжения или схему защиты ломом. Схема защиты ломом — это тип защиты от перенапряжения, который чаще всего используется в электронных схемах.

Существует множество различных способов защиты вашей цепи от перенапряжения. Самый простой способ — подключить предохранитель со стороны входа питания. Но проблема в том, что это разовая защита, потому что, когда напряжение превышает заданное значение, провод внутри предохранителя сгорает и разрывает цепь.Затем вам необходимо заменить поврежденный предохранитель на новый, чтобы снова выполнить соединения.

Здесь, в этой схеме, стабилитрон и биполярный транзистор используются для автоматической защиты от перенапряжения. Это можно сделать двумя способами:

1. Цепь стабилитрона напряжения: Этот метод регулирует входное напряжение и защищает схему от перенапряжения путем подачи регулируемого напряжения, но не отключает выходную часть , когда напряжение превышает пределы безопасности .Мы всегда будем получать выходное напряжение, меньшее или равное номинальному значению стабилитрона.

2. Схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона: Во втором методе защиты от перенапряжения, когда входное напряжение превышает заданный уровень, отключает выходную часть или нагрузку от схемы.

Цепь стабилизатора напряжения

Стабилитрон стабилизатора напряжения защищает схему от перенапряжения, а также регулирует входное напряжение питания.Принципиальная схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона приведена ниже:

Предустановленное значение напряжения . цепи — это критическое значение, при превышении которого либо отключается питание, либо напряжение выше этого значения недопустимо. Здесь предустановленное значение напряжения — это номинал стабилитрона. Например, мы используем стабилитрон 5.1V, тогда напряжение на выходе не будет превышать 5.1V.

Когда выходное напряжение увеличивается, напряжение база-эмиттер уменьшается, из-за этого транзистор Q1 проводит меньше.Поскольку Q1 проводит меньше, он снижает выходное напряжение, следовательно, поддерживает постоянное выходное напряжение.

Выходное напряжение определяется как:

  VO = VZ - VBE  

Где,

VO — выходное напряжение

VZ — напряжение пробоя стабилитрона

VBE — напряжение база-эмиттер

Схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона

Приведенная ниже принципиальная схема защиты от перенапряжения построена с использованием стабилитрона и транзистора PNP. Эта схема отключает выход, когда напряжение превышает заданный уровень . Заданное значение — это номинальное значение стабилитрона, подключенного к цепи. Вы даже можете изменить стабилитрон в соответствии с вашим подходящим значением напряжения. Недостатком схемы является то, что вы не можете найти точное значение стабилитрона, поэтому выберите тот, который имеет наиболее близкое значение к заданному значению.

Необходимые материалы

• FMMT718 Транзистор PNP — 2 шт.
• Стабилитрон 5.1V (1N4740A) — 1шт.
Резисторы
• (1 кОм, 2,2 кОм и 6,8 кОм) — 1 шт. (каждый)
• Макет
• Соединительные провода

Схема защиты от перенапряжения

Работа схемы защиты от перенапряжения

Когда напряжение ниже заданного уровня , на клемме базы Q2 находится высокий уровень, и, поскольку это транзистор PNP, он выключается.И, когда Q2 находится в выключенном состоянии, базовый вывод Q1 будет в НИЗКОМ состоянии, и это позволяет току течь через него.

Теперь, когда напряжение превышает заданное значение , стабилитрон начинает проводить ток, который соединяет базу Q2 с землей и включает Q2. Когда Q2 включается, базовая клемма Q1 становится ВЫСОКОЙ, а Q1 включается, что означает, что Q1 ведет себя как разомкнутый переключатель. Следовательно, Q1 не пропускает ток через него и защищает нагрузку от превышения напряжения.

Теперь нам также необходимо учитывать падение напряжения на транзисторах, оно должно быть небольшим для правильной схемы.Поэтому мы использовали FMMT718 PNP-транзистор , который имеет очень низкое значение насыщения VCE, из-за чего падение напряжения на транзисторах невелико.

Далее проверьте наши другие схемы защиты.

,

Что такое защита от перенапряжения? — Устройства защиты от перенапряжения

Когда напряжение в системе превышает номинальное, это называется перенапряжением. Это перенапряжение может быть кратковременным или постоянным. Основную причину, из-за которой возникает перенапряжение в энергосистеме, можно удобно разделить на две категории: внутреннюю и внешнюю. Внутреннее перенапряжение возникает внутри самой системы, тогда как внешнее перенапряжение возникает из-за молнии на линиях.

Это перенапряжение может вызвать повреждение изоляторов и оборудования подстанции. Следовательно, необходимо обеспечить средства защиты изоляторов и других устройств от вредного воздействия перенапряжения. Доступны некоторые устройства для уменьшения амплитуды и крутизны фронта выбросов. Следующее будет описано здесь

1. Зазор стержня
2. Перенапряжение
3. Воздушный провод заземления

Воздушный провод заземления

Воздушный заземляющий провод или заземляющий провод — одно из наиболее распространенных устройств, используемых для защиты линий от молнии.Это провод, который проходит через опоры линии и проходит по фазным проводам. Заземляющий провод предназначен для защиты от прямых ударов молнии, которые в противном случае могут ударить по фазным проводам. Волны молний достигают соседних башен, которые безопасно спускают их на землю.

В случае, если сопротивление электрической башни или земли небольшое, освещение будет повышено до очень высокого напряжения, что вызовет мигание от башни к одному или нескольким фазным проводам. Такое перекрытие известно как черная вспышка.Обратную вспышку на линии можно свести к минимуму, уменьшив сопротивление опоры опоры с помощью приводных стержней и противовеса, если удельное сопротивление грунта велико.

Зазор стержня

Штанговый зазор — одна из самых распространенных рам защитных устройств. Это воздушный зазор между концами двух стержней. Настройка зазора должна быть такой, чтобы он разрывался при любых условиях до того, как будет повреждено защищаемое оборудование. Главные достоинства этого устройства — простота, надежность и дешевизна.

Зазор стержня имеет некоторые ограничения, например, они не могут предотвратить поток энергии, который течет в зазоре после пробоя. Используется там, где бесперебойность подачи не имеет большого значения. В таких случаях (когда важна непрерывность) используются автоматические выключатели повторного включения.

Устройства защиты от перенапряжения

Ограничители перенапряжения или грозозащитный разрядник — это устройство, используемое для отвлечения аномально высокого напряжения на землю без нарушения непрерывности электроснабжения.Делители перенапряжения бывают трех типов

1. Переключатель перенапряжения вытеснительного типа
2. Реле перенапряжения вентильного типа
3. Металлооксидный переключатель перенапряжения

Название устройства защиты от перенапряжения кажется более правильным, чем грозозащитный разрядник.

,

No related posts.