Автомат защиты от всплесков напряжения

Эффективная защита сети по напряжению

Реле в помощь от непредвиденных перепадов

Защита дома при помощи РН нужна тогда, когда напряжение в сети устойчиво, а скачки происходят достаточно редко. РН — устройство, которое может узнавать параметры тока и разорвать цепь тогда, когда возникает опасное напряжение. После нормализации работа электрической сети восстанавливается. Функция возобновления питания через определенный промежуток времени помогает увеличить срок службы бытовых устройств.

У РН небольшие габариты, низкая цена и хорошее быстродействие. Что касается недостатков, то РН не может сглаживать колебания электрической энергии. Чтобы максимально защитить сеть, следует установить несколько устройств.

Реле напряжения защищает сеть от недопустимых скачков, но не может уберечь от коротких замыканий. Эту функцию на себя берут автоматические выключатели.

Реле первого типа отличается сложной конструкцией. Установить его можно лишь при наличии некоторых знаний — такие устройства монтируют на входе в помещение.

Также следует знать, что реле напряжения бывают для одной и для трех фаз. В быту следует подключать однофазные, чтобы при колебании напряжения на 1 фазу не было отключения других. Реле с тремя фазами применяют для защиты двигателей и других потребителей.

В чем заключается опасность перепадов?

В соответствии с допустимыми нормами, допускается отклонение от номинала в диапазоне от -10% до +10%. При скачках напряжение может существенно выйти за установленные границы. В результате блоки питания бытовой техники подвергаются перегрузке и могут выйти из строя или существенно сократить свой ресурс. При высоких или длительных перепадах велика вероятность возгорания проводки, и, как следствие, пожара.

Пониженное напряжение также грозит неприятностями, особенно к этому критичны компрессоры холодильных установок, а также многие импульсные блоки питания.

Выбор в пользу того или иного устройства для защиты от сетевых перепадов стоит делать, основываясь на главной проблеме и условиях эксплуатации аппарата:

• Если в доме нормальное электроснабжение со стабильным напряжением, но при этом часто отключают свет, лучше отдать предпочтение источнику бесперебойного питания.
• Если электричество есть постоянно, но отмечаются скачки напряжения, желательно на всю сеть поставить стабилизатор. Или хотя бы подключить самые дорогие виды техники через сетевые фильтры.

Оптимальным решением будет установка обоих видов устройств. Они способны взаимно дополнять друг друга.

Самым современным устройством считается источник бесперебойного питания с двойным энергопреобразователем ON-LINE. Он способен в режиме реального времени стабилизировать напряжение в широких диапазонах. Если свет отключают, устройство автоматически переключается на работу аккумуляторных батарей – работает как автономный генератор.

Устройство защиты от скачков напряжения

Этот прибор состоит электронной схемы на базе микропроцессора, который вычисляет параметры напряжения сети, такие как минимальное и максимальное значение напряжения, кратковременные импульсные помехи и броски в электросети.

В случае превышения заданных пределов регулировок, микропроцессор дает команду на отключение электромагнитного реле. После восстановления параметров сети, реле контроля напряжения включается и энергоснабжение дома восстанавливается.

Такая защита имеет высокое быстродействие, которое измеряется в миллисекундах, поэтому эффективность его высока в случае обрыва нуля, высокой перегрузки и перекоса фаз.

На устройствах микропроцессорных реле напряжения есть возможность выбора нижнего и верхнего порога напряжения, при которых срабатывает электромагнитное реле. Индикация реле отображает состояние защиты в данный момент времени.

Однофазные реле напряжения выпускаются в виде;

– вилки – розетки управляемые микропроцессором, который вычисляет аварийную ситуацию и дает команду на электромагнитное реле на отключение. Установка параметров отключения задается кнопками;

Реле контроля напряжения вилка – розетка

– реле напряжения удлинитель. Отличие от предыдущего устройства состоит в количестве розеток. Такой удлинитель помогает защитить сразу несколько бытовых приборов;

Реле контроля напряжения в удлинителе

– реле напряжения с креплением под DIN рейку, для монтажа в электрошкафу. Такой вариант устройства позволяет защитить всех потребителей электроэнергии квартиры или дома. В домовом электрощите возможна установка трехфазного реле напряжения. Возможностей у трехфазного реле больше.

Трехфазное реле контроля напряжения для монтажа на DIN рейку

Это устройство может работать как устройство минимального напряжения или как независимый элемент максимального напряжения. Ему можно задать режим задержки времени включения. Если прибор используется для нагрузок ниже 8,5 квт, в качестве исполнительного элемента ставят электромагнитное реле, а при большей мощности нагрузок применяется электромагнитный пускатель или мощный контактор.

Трехфазное реле контроля напряжения устанавливается также для защиты асинхронных электродвигателей от перекоса фаз. При обнаружении перекоса одной из трех фаз, защита отключает электропитание, чем сохраняет электродвигатель. Если к дому подведена трехфазная сеть, и не используется трехфазный асинхронный электродвигатель или трехфазные нагрузки, тогда на каждую фазу нужно ставить отдельное однофазное реле напряжения.

Схема подключения однофазного реле контроля напряжения

В аварийном случае отключается только одна фаза, а остальные будут работать. При выборе по току нагрузки реле напряжения нужно приобретать с запасом в 30%. Этот запас по току нагрузки позволит увеличить срок службы контактов реле. Особенно такая защита необходима для электропроводки в старых постройках, где обрыв нулевого провода не редкость.

Инструменты

Напряжение в электросетях редко составляет стабильное значение в 220 Вольт, чаще всего оно гуляет с допустимым значением в плюс или минус 10%. Бытовая и компьютерная техника справляется со значением 200 или 240 Вольт, но в случае возникновения, пусть даже и кратковременного скачка — техника с большой долей вероятности выйдет из строя.

Оглавление

1. Какие основные средства доступны для защиты техники от перепадов напряжения
2. Защитное реле
3. Понижающий и повышающий трансформатор
4. Стабилизатор напряжения
5. Устройство защиты многофункциональное
6. Автоматические выключатели
7. Сетевые фильтры
8. Источники бесперебойного питания

Что представляют из себя перепады напряжения и чем они опасны

В первую очередь перепады напряжения возникают в типовых многоквартирных домах. Питание подводится через три фазы и с помощью распределительного щитка ток попадает в каждую квартиру через одну рабочую фазу и нулевой провод. Важно отметить, что «ноль» испытывает наибольшую нагрузку и что плохо — он у всех общий. Соответственно, когда жильцы включают много бытовых приборов одновременно — электросеть испытывает перегрузку. Частое явление — это перегорание нулевого провода у основания в щитке. Более того, в этот момент соседние квартиры становятся подключенными по фазе и напряжение способно подскочить до отметки в 380 Вольт, что неминуемо приведет к выходу из строя тех приборов, которые не имею достаточной защиты.

Причин, способных привести к такой ситуации много, но что характерно — они имеют общий источник. Подстанции, которые распределяют электроэнергию, зачастую давно морально и технически устарели, причем хоть оборудование и поддерживают в рабочем состоянии, но часто вопрос о его смене не стоял на протяжении десятилетий. Неизменно растет количестве бытовых электроприборов, и соответственно, возрастает нагрузка на подстанции. Учитывая тот факт, что и в момент их сооружения запас рассчитывался на норму 4,5 кВт — энергопотребление на то время и сейчас составляет существенную разницу.

Состояние электропроводки тоже оставляет желать лучшего. Кроме того, известны ситуация с горе-ремонтниками, способными подключить к общей системе работающую электросварку, чем значительно повысят нагрузку на электросеть, отчего у других людей возникнет ситуация с перегрузкой на щитке. Хорошо, если в этом случае установлены защитные средства, но если их нет и была надежда на извечное «авось» — то ситуация с заменой сгоревшей бытовой техники и заметной брешью в бюджете крайне высока. К счастью, на рынке представлено большое количество самого разнообразного оборудования, призванного по возможности уберечь технику от перепадов напряжения.

Какие основные средства доступны для защиты техники от перепадов напряжения

Неподготовленному человеку сложно разобраться в типах устройств и их назначениях, поэтому перед покупкой важно изучить теорию, чтобы иметь представление о том, что же именно необходимо приобрести. Современные устройства делятся на несколько типов:

• защитные реле,
• понижающие трансформаторы,
• повышающие трансформаторы,
• стабилизаторы напряжения,
• многофункциональные устройства защиты,
• автоматические выключатели,
• сетевые фильтры.

Стоит подробнее рассмотреть назначение и возможности каждого устройства, чтобы хорошо представлять себе общую картину обеспечения защиты от перепадов напряжения.

Защитное реле

Представляет собой автоматическое устройство, срабатывающее при воздействии на него перепадов напряжения в сети. Оно отключает электрическую цепь от сети в том случае, когда управляющий микроконтроллер регистрирует повышение показателей напряжения по сравнению с установленными нормированными. Нагрузка автоматически подключается обратно в цепь, когда показатели напряжения приходят в норму.

Ее значение пользователь устанавливает самостоятельно, с помощью системы управления и в дальнейшем контроллер ориентируется именно на это значение. Поскольку реле не способно выдерживать нагрузки свыше 8 кВт, в то время как показатели для квартир порой достигают и 25 кВт, защитное реле используют в паре с автоматическим выключателем, который и служит основной защитой.

Хорошим примером такого устройства является реле VP-16AN от производителя DigiTop, которое по сути, представляет собой индивидуальный переходник, способный предохранить напрямую подключенный к нему электроприбор от короткого замыкания и перегрузки. Стоимость такого устройства находится на уровне $12

Понижающий и повышающий трансформатор

Основное назначение трансформаторов, представляющих собой статические преобразователи электрической энергии, состоит в изменении напряжения переменного тока. Данные устройства работают при условии переменного напряжения и имеют несколько индуктивных обмоток, связанных друг с другом. В зависимости от соотношения напряжения тока трансформаторы делят на повышающие и понижающие:

• В повышающем первичная обмотка характеризуется низким напряжением и меньшим количеством витков, а вторичная наоборот, высоким. Как соответствует из названия, данный прибор повышает напряжение и применяется для передачи электроэнергии на значительные расстояния.
• В понижающем наоборот, первичная обмотка демонстрирует высокое напряжение и большее количество витков, а вторичная низкое. Трансформаторы такого типа служат для распределения поступающей электроэнергии потребителям.

Что характерно, трансформатор любого типа используют как понижающий, так и повышающий, когда их запускают, подав напряжение в обратную сторону. В таком случае понижающий станет повышающим, и наоборот.

По своей конструкции трансформаторы делятся на два типа:

• масляные,
• сухие.

Первая разновидность располагает баком, в котором находится трансформаторное масло. Оно служит хорошим изолятором и одновременно охлаждающим веществом для магнитопровода с обмотками. Как правило, именно такие типы чаще используют на подстанциях.

Сухие трансформаторы имеют пассивное воздушное охлаждение и устанавливаются в жилых помещениях и на промышленных объектах. Охлаждение воздухом позволяет избежать проблемы, связанной с нарушением герметичности масляного бака, но этот способ менее эффективен.

Если говорить грубо, то понижающий трансформатор необходим для того, чтобы в дом приходило 220 Вольт, с учетом погрешности. Недопустимо подавать потребителю сразу высокое напряжение от подстанции, и поэтому для этих целей и служит трансформатор.

Понижающие трансформаторы для бытовых целей не отличаются высокой ценой. Стоимость модели ЯТП-025, способной понижать входное значение с 220 до 12 вольт составляет $30, модель, способная понизить входящие 380 до 220 обойдется дороже, в среднем от $130

Стабилизатор напряжения

Это устройство предназначено поддерживать определенный уровень напряжения на выходе. Работа стабилизатора позволяет защитить оборудование от нестабильной подачи электроэнергии и помех, а также сбоев в сети.

Подобное оборудование применяют, когда есть смысл защитить бытовые электроприборы и компьютерную технику от перепадов и скачков напряжения. В случае их возникновения стабилизатор отключит внутреннюю сеть и подключенные к ней приборы до тех пор, пока значение напряжения не придет в норму.

Применение стабилизаторов позволяет получить определенные преимущества:

• защита от скачков и перепадов напряжения,
• устранение электромагнитных помех,
• защита от короткого замыкания,
• защита телефонных линий от разрывов и шумов на линии,
• более низкая цена по сравнению с другим защитным оборудованием.

Современные стабилизаторы переменного напряжения, которые применяются в быту, условно делятся на следующие разновидности:

• механические с сервоприводом,
• электронные,
• релейные,
• гибридные,
• компенсационные,

Модели производят в двух вариантах исполнения: однофазные и трехфазные, мощность самая разнообразная — от сотни ватт до нескольких мегаватт. Важной отличительной чертой качественного стабилизатора станет его быстродействие на изменение уровня напряжения. Как правило, реагирование происходит в течении нескольких милисекунд. Второй немаловажный фактор работы стабилизатора — это его точность выходного напряжение. Значение не должно колебаться в пределах более, чем 10% от номинального значения.

Оптимальны в выборе модели стабилизаторов, способные выдерживать десятикратные перегрузки, и для которых нет нужды рассчитывать запас мощности.

Устройство защиты многофункциональное

В первую очередь это устройство предназначено для отключения оборудования в том случае, когда сетевое напряжение вышло за допустимые значения минимального показателя в 160 В или максимального в 280. Устройство состоит из объединенных между собой магнитного реле и контроля напряжения. К ним подключен и защитный варистор, который при возникновении высоковольтных импульсов в сети шунтирует их до установленного безопасного значения. Особенностью этого устройства является режим работы и действия, которые производит прибор:

• В случае повышения напряжения и выхода за допустимые пределы происходит отключение от питания. Одновременно с этим запускается таймер, который отсчитывает время повторного включения. В том случае, если во время ожидания произойдет еще один скачок — то таймер обнуляется и отсчет начинается заново.
• В случае наличия пониженного питания устройство защиты начинает отсчет задержки отключения. В том случае, если по истечению срока времени уровень напряжения не вернется в норму — произойдет отключение, если же снижение было кратковременным — то устройство продолжит контролировать уровень нагрузки.

Подобное решение позволяет обеспечивать хорошую защиту от воздействия импульсов, а также контролировать качество напряжения, которое подается на подключенное оборудование.

Важно помнить о том, что УЗМ не способно заменить собой другие средства защиты, поэтому его чаще используют в качестве комплексного решения проблемы.

Автоматические выключатели

Это одни из самых распространенных типов решений для обеспечения защиты квартиры или офисного помещения от перепадов напряжения. Выключатель, который еще называют «автоматом», контролирует силу тока в цепи, не допуская при этом появления сверхтоков, сила которых превышает допустимое для проводки значение. Как правило срабатывают при подключении превышающей норму нагрузки на сеть, либо же при коротком замыкании.

Устройство срабатывает благодаря используемому в его конструкции расцепителей, которые бывают двух видов:

• тепловые,
• электромагнитные.

Тепловые состоят из биметаллической пластины, четко реагирующая на изменение протекающего по ней тока. При излишнем нагреве пластина освобождает специальную пружину, которая и отключает автомат.

Электромагнитная имеет такой же принцип действия, с той лишь разницей, что используется катушка с магнитным сердечником, который при превышении нагрузки освобождает пружину.

Оптимальнее всего использовать автоматы в комбинации с устройством защитного отключения, контролирующие при этом и ток утечки. УЗО так же находится под защитой автомата и всегда устанавливается после защитного выключателя. Подобный сочетание носит название дифференциального автомата. Выгода от установки устройства состоит в более простой схеме монтажа и экономии места в распределительном щитке.

Сетевые фильтры

Эти устройства представляет собой удлинитель с большим количеством розеток и кнопкой включения. По сути, чаще используется как удлинитель и место для подключения персонального компьютера. Благодаря наличию варистора сетевой фильтр способен обеспечить защиту включенного в него электрооборудования и подавляет высокочастотные помехи.

В случае появления высокочастотного импульса сопротивление варистора падает, благодаря чему излишки электрического импульса преобразуются в тепловые. Подобное решение позволит обеспечить дополнительную защиту для оборудования, но не стоит слишком полагаться на сетевой фильтр. Его приобретение целесообразно в первую очередь как удлинителя, для обеспечение безопасности оборудования необходимо обратить внимание на полноценные устройства защиты.

Источники бесперебойного питания

Подобные приборы используются в первую очередь для тех устройств, внезапное отключения питания на которых, способно нанести вред выполняемым операциям, то есть, к компьютерам. Это оборудование призвано обеспечить бесперебойное питание, в то время как благодаря встроенному аккумулятору они способны обеспечить работы компьютера от одной минуту до нескольких часов.

В первую очередь их приобретают для того, чтобы «выиграть время» при внезапном отключении электроэнергии, что позволит успеть сохранить все необходимые данные и выполняемые операции на компьютере. Внутреннее устройство бесперебойников аналогично стабилизаторам, разница видна лишь в наличии свинцового аккумулятора.

Тем не менее, специалисты рекомендуют покупку ИБП в случае необходимости сохранения данных, во всем остальном они уступают стабилизаторам. Главным недостатком большинства ИПБ является включение при пониженном напряжении и недостаточная чувствительность при повышенном. К тому же, устройство нельзя оставлять без присмотра, поэтому при прекращении работы за компьютером его тоже необходимо отключать. При этом цена на стабилизатор и бесперебойник одинаковой мощности имеет разницу в несколько раз в пользу первого — поэтому выбор очевиден. Для сохранения информации и безопасного отключения компьютера хватит и бюджетных моделей ценой от $45, время работы которых в среднем оценивается в 15 минут — что вполне достаточно для корректного завершения работы.

Эффективность приборов для защиты от скачков напряжения

Подытожив, можно сказать, что сетевой фильтр и РКН обеспечивают лишь частичную защиту и не справляются со всем спектром сетевых проблем. Стабилизатор напряжения и ИБП универсальнее – подключенное к ним оборудование менее досягаемо для негативных сетевых воздействий (если перед стабилизатором или ИБП дополнительно установить УЗИП, то уровень защиты возрастет ещё больше).

Однако далеко не все стабилизаторы и ИБП качественны и по-настоящему надежны, поэтому следует максимально внимательно подходить к выбору устройства и при возникновении любых вопросов консультироваться с профессионалами.

Стоит отметить, что средняя стоимость качественного ИБП превышает стоимость схожего по мощности и качеству стабилизатора (при примерно одинаковом функционале по борьбе с сетевыми скачками).